L`activité interne du globe terrestre

t ie
Pa r
1
L’activité interne
du globe terrestre
Après l’étude en classe de 5e de l’évolution des paysages liée aux phénomènes dynamiques externes,
ou à l’homme, le programme de géologie de 4e s’attache à montrer les transformations ayant pour origine
des phénomènes internes : séismes, volcanisme et tectonique des plaques.
Bien qu’ayant pour origine des mouvements très lents, pratiquement invisibles à l’échelle humaine, le
résultat sensible est constitué par des changements rapides et brutaux (volcans et séismes) pouvant
provoquer un danger pour l’Homme et l’environnement.
Les objectifs scientifiques rappelés dans le socle commun sont précis mais restent d’une ambition très
mesurée :
- rechercher l’origine des séismes
- comprendre le volcanisme et l’origine des roches volcaniques (notons à ce propos que l’origine des
magmas, c’est-à-dire les processus de fusion partielle sont exclus du programme)
- replacer ces phénomènes à l’échelle globale
- associer à ces processus la notion d’aléa, de risque et d’enjeu et utiliser les nouvelles connaissances
acquises pour comprendre les moyens de prévention et/ou de prévision susceptibles d’être mis en
œuvre
Les choix des auteurs
La connaissance de la structure interne de la planète n’est pas l’objet de l’étude : elle est réservée aux
classes de lycée ou post-baccalauréat. Il en est de même pour les deux processus que sont l’accrétion et
la subduction. Il s’agit seulement de montrer que les séismes comme le volcanisme traduisent une
dynamique « interne » du globe terrestre, et trouvent leur origine dans la mobilité lithosphérique sans que
cette dynamique ne soit en elle-même expliquée (classe de Première et de Terminale).
La sensibilisation des élèves à ces processus peut être faite par l’approche du risque, qui est un phénomène
qu’ils côtoient journellement mais aussi par le biais de la médiatisation des catastrophes mondiales
(tsunamis, séismes, éruptions volcaniques…). C’est cette approche qui se place dans une démarche de
projet, comme le suggère les instructions officielles, qui a été retenue.
Il sera donc plus aisé, dès lors, de comprendre pourquoi les autorités prennent des mesures de prévention
en approfondissant les connaissances des phénomènes.
Ainsi, une prise en compte rapide des risques sismiques et volcaniques (simples constats) permet, dans le
cadre d’une démarche de projet, de faire comprendre aux élèves qu’une étude plus approfondie de l’activité
sismique et de l’activité volcanique est nécessaire pour comprendre comment l’Homme peut mettre en place
des moyens de prévention sinon espérer une prévision face à la dangerosité de ces processus.
Quatre chapitres sont donc proposés dans le manuel
- le premier conduit à découvrir les risques que les activités volcaniques et sismiques font encourir aux
populations humaines. Il est orienté vers la distinction entre aléa et risque, déjà amorcée en 5e, la
recherche de dispositif de prévention et de protection, mais aussi vers la nécessité de mieux comprendre
ces énormes actions brutales que sont les séismes dévastateurs ou les éruptions volcaniques de tout type.
CHAPITRE 1 : Le risque volcanique ou sismique
33
© Magnard, 2007
- le deuxième explique comment les séismes sont des phénomènes observables, quantifiables, que leur
origine peut être expliquée, tout comme leurs effets, et que leur répartition à l’échelle de la planète n’est
pas quelconque, ce qui permet de définir des zones à risques élevés.
CHAPITRE 2 : Séismes et activité sismique
- le troisième chapitre explique comment l’activité volcanique peut varier d’une éruption à l’autre (et donc
le risque), l’origine (limitée à la chambre magmatique) de la lave et des gaz, et présente la répartition de
cette activité à la surface du globe, en relation avec l’existence de zones à risques.
CHAPITRE 3 : Volcans et activité volcanique
- le quatrième explique que ces répartitions peuvent être reliées à la mobilité lithosphérique. C’est cette
mobilité et plus précisément les mouvements aux frontières des plaques qui déterminent activité sismique
et volcanique, et pour l’essentiel éruption explosive ou effusive.
CHAPITRE 4 : La surface de la Terre : un puzzle animé
Acquis « Ce que je sais déjà » (p. 8)
Le rappel, par l’image, de quelques processus externes (éboulement de falaise) permet d’associer à la notion
d’aléa abordée en classe de 5e, celle de risque dès lors qu’il y a enjeux (présence de constructions humaines
en bordure de falaise). La connaissance du risque conduit les autorités à mettre en place une politique de
prévention, souvent établie autour d’un plan de prévention des risques (PPR).
Ressources pour le professeur et pour la classe
O u v ra g e s g é n é ra u x
• Sciences de la Terre et de l'Univers, Éditions Vuibert
• Comprendre et enseigner la planète Terre, Éditions Ophrys
• Éléments de Géologie, Éditions Dunod
• Géologie : objets et méthodes, Éditions Dunod
Ces ouvrages de référence, souvent ré-édités et complétés, permettent de retrouver
une présentation complète et souvent synthétique des grands processus géologiques.
Ces ouvrages sont tous de qualité et complémentaires.
• La Terre, planète vivante, A. Foucault - Éditions Vuibert
• Atlas des Risques Majeurs, M. Barnier – Plon
• Ces risques que l’on dit naturels, P. Martin – Éditions Edisud
Publications pédagogiques
• Guide pratique Science de la vie et de la Terre, collection Méthodes en pratique, CRDP
Lorraine
• École et risques majeurs, ministère de l'Éducation nationale, 1994
• Aléas et enjeux, DOM – TOM et risques majeurs, Sceren
Liens avec la 5e
• Manuel SVT 5e, Magnard, 2005
Liens web
• Prévention des risques majeurs : www.prim.net
© Magnard, 2007
chapitre
Le risque volcanique
ou sismique
1
Manuel élève :
p. 9 à 24
■ Programme officiel
(application rentrée 2007)
Durée conseillée : 3 heures, soit deux semaines. Ce chapitre prend sa place dans la partie « Activité
interne du globe terrestre », à laquelle 17 heures peuvent être consacrées.
Connaissances
Capacités déclinées dans
Ex e m p l e s d ’ a c t i v i t é s
u n e s i t u a t i o n d ’ a p p re n t i s s a g e
L’activité de la planète engendre des risques
pour l’Homme.
Exploiter des textes, photos,
vidéogrammes afin de montrer la
prise en compte du risque par
l’Homme.
Le risque géologique est défini par l’éventualité
qu’un phénomène dangereux survienne et par les
dégâts humains et matériels qu’il peut causer.
[Mathématiques : échelle, agrandissement,
réduction]
[Physique-Chimie: changement d’état, mélanges,
5e, vitesse, énergie cinétique, énergie, 3e]
[Thèmes de convergence : énergie,
environnement et développement durable,
sécurité]
Recensement et localisation des séismes ou des volcans actifs
sur le territoire français à partir de cartes, grâce à un logiciel
de visualisation, ou un site Internet.
Recherche d’informations sur des événements catastrophiques
dans la région, sur les risques volcaniques ou sismiques.
Observation d’un vidéogramme présentant des moyens de
prévention des risques sismiques ou volcaniques.
Appréciation du risque pour une région donnée par une mise
en relation de documents.
Évaluation des risques sismiques dans une région à partir d’une
carte de sismicité.
Repérage de l’obligation de construction parasismique et de
limitation de l’occupation des zones à risque dans un plan
d’aménagement du territoire.
Analyse de documents concernant l’information des
populations.
■ Thème général
Quand un aléa géologique est établi, la présence ou non d’un enjeu, détermine la notion de risque.
Quand le risque est établi, des mesures préventives sont prises par les autorités.
Cependant, pour les comprendre, il est nécessaire de mieux connaître les aléas, en l’occurrence, les
séismes et les volcans. Il s’agit du « fil rouge » qui sera suivi durant tous les chapitres qui suivront,
qui permettront de consolider la notion de risque, d’expliquer les processus à l’origine du risque, d’envisager sinon une prévision du risque les moyens de prévention qui peut être développés.
Ainsi, l’item du programme :
Le modèle tectonique actuel permet à l’Homme de définir les principales zones à risque sismique et/ou
volcanique
L’Homme réagit face aux risques qu’il connaît en réalisant :
- une prévention volcanique efficace qui passe par la prévision des éruptions fondées sur la connaissance du fonctionnement de chaque volcan et par l’information et l’éducation des populations
- une prévision sismique basée sur l’information et l’éducation des populations (zones à risques à éviter, constructions parasismiques, conduites à tenir avant, pendant et après les séismes). La prévision des séismes est impossible actuellement.
L’Homme met alors en place un plan d’aménagement du territoire ainsi qu’un plan de secours et un
plan d’évacuation des populations.
défini dans le programme, sera abordées et développé au cours des chapitres suivants, lorsque la
connaissance des phénomènes géologiques le permettra.
© Magnard, 2007
Chapitre 1 • Le risque volcanique ou sismique
35
• O b j e c t i fs d e c o n n a i s s a n c e s
- Un séisme, une éruption volcanique sont des aléas géologiques.
- Ils peuvent représenter un risque dans les régions peuplées (vies humaines et aménagements
représentent les enjeux).
- La connaissance des événements actuels et passés permet d’établir des cartes d’aléas volcaniques
et sismiques.
- Grâce à ces cartes, des plans de prévention (aménagement du territoire, information de la population…), sont mis en œuvre.
• O b j e c t i fs m é t h o d o l o g i q u e s
Il s’agit d’un chapitre où la saisie d’informations est importante et les constats effectués permettent le raisonnement.
Saisie d’informations : à partir de textes, photographies, vidéogrammes, recherche et exploitation de
données internet : reconnaître un aléa, reconnaître un risque, lire une carte d’aléas.
■ Découpage du chapitre : progression et programmation horaire
Ce chapitre permet de retrouver scientifiquement, à partir d’observations, la notion d’aléas d’enjeux et
de risques, et la nécessité d’organiser des actions préventives.
• Une double page « D e s faits pour s’interro g e r » permet de définir les grandes lignes de la
recherche et d’identifier les problèmes ou les questions aux quels les activités proposeront de
répondre.
• Trois doubles pages « Ac t i v i t é s » consolident cette prise en compte du risque, la dernière synthétisant les résultats par l’élaboration d’une carte des risques en France métropolitaine et d’outre-mer par la confrontation de la connaissance des aléas et des enjeux.
On peut ainsi envisager la progression suivante :
Séquences
O b j e c t i fs
C a p a c i t é s m i s e s e n œ u v re S u p p o r t s p ro p o s é s
A c t i v i t é s é l è ve ( s ) N o t i o n s c o n s t r u i t e s
D e s fa i t s p o u r
s ’ i n t e r ro g e r
(10 min)
Poser les questions
induites de
l’observation des
documents
Comprendre comment
une éruption peut être
un simple aléa ou un
risque volcanique.
- formuler une hypothèse
- identifier des phénomènes
- photographies
- vidéo
- participation orale
- s’informer à partir de
documents
- mettre en relation des
données anciennes et
récentes.
- s’informer à partir de
documents
- mettre en relation des
données anciennes et
récentes.
- s’informer à partir de textes
et de documents.
- mettre en relation des
données.
- construire un schéma bilan
- documents
photographiques
- petites vidéos (Voir
Site Magnard)
- participation orale
ou écrite
- différencier la
notion d’aléa de la
notion de risque
- documents
photographiques
- petites vidéos (Voir
Site Magnard)
- participation orale
ou écrite
- cartes d’aléas
sismiques et
volcaniques
- raisonner sur
l’importance des
risques
- différencier la
notion d’aléa de la
notion de risque
- introduire la notion
de prévention
- relier la notion de
risque à celle de
prévention
Activité 1
(1h00)
Activité 2
(1h00)
Comprendre comment
un séisme peut être un
simple aléa ou un
risque sismique.
Activité 3
(1h00)
Comprendre l’utilité
des cartes d’aléas
Bilan
(0h15)
Réaliser une synthèse
- représentation
« illustrée » des
notions acquises
(partie gauche de la
rubrique « retenir par
l’image »
- voir « l’essentiel à
retenir »
Dans cette proposition de progression, les pages « Autour de … » et les exercices proposés offrent
une approche complémentaire du risque et de la prévention, déjà accessibles sans une connaissance
36
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
approfondie des phénomènes géologiques. Des propositions de vidéos et d’activités complémentaires
sont à découvrir sur le site magnard.fr/college/svt, pour les élèves ou pour les professeurs.
Dans les exercices, on retrouvera les rubriques permettant l’autonomie de l’élève dans son apprentissage par l’écriture des mots nouveaux, les définitions à connaître, des phrases à construire, le schéma
bilan à reprendre.
Un exercice guidé et une approche sur le terrain des risques (par une enquête) sont aussi proposés.
L’utilisation des connaissances et l’approfondissement ne sont pas oubliés.
■ Supports pédagogiques utiles
Matériel professeur
- photographies ou documents vidéo présentant quelques volcans dangereux et des effets de séismes (attention, l’approche sera différente des chapitres 2 et 3 : il convient de ne sensibiliser les
élèves qu’aux phénomènes extérieurs dangereux et à l’observation des situations)
- plan local de prévention des risques
- affiches proposées par les mairies sur la prévention
- transparents Magnard
Liens utiles
Matériel élève
- documents du manuel
- matériel pour réaliser l’enquête : carnet, matériel
d’enregistrement, appareil photographique
– transparents Magnard
– site internet « élèves »
– site internet « enseignants »
www.magnard.fr/college/svt
■ Aide à la mise en œuvre des activités
Page d’ouverture du chapitre
Page 9
Photographie : Sauveteurs au sommet d’un immeuble détruit lors du séisme d’Izmit en Turquie
(17 Août 1999).
Ce document intègre la dimension humaine du risque sismique avec les habitations détruites
et avec, vraisemblablement, des victimes ensevelies sous ces ruines. Il fait s’interroger les
élèves sur la résistance des constructions.
Des faits pour s’interroger
Pages 10-11
Chaque document permet d’aborder l’aléa géologique et les enjeux humains.
Document a : Photo de l’Etna prise de nuit lors de l’éruption de 2001, à une altitude de 2500 m ;
on distingue l’éruption volcanique, mais aussi la ville de Catane qui a déjà, par le passé, été
en partie détruite par des coulées. [Documents complémentaires sur les sites élèves et/ou professeurs : cliquez www.magnard.fr/college/svt, rubrique enseignants collège, sciences, SVT]
Document b : La vitesse du nuage brûlant est suggérée par le véhicule qui le fuit. Le phénomène apparaît ainsi plus violent.
Chapitre 1 • Le risque volcanique ou sismique
© Magnard, 2007
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Documents c et d : Les séismes sont souvent très destructeurs ; les destructions sont ici importantes car les constructions paraissent peu adaptées à résister à des séismes. On approche
ainsi des besoins de prévention. [Documents complémentaires sur les sites élèves et/ou professeurs : cliquez www.magnard.fr/college/svt]
Activité 1 - Le risque volcanique
Pages 12-13
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Des éruptions récentes et identiques, dans des zones très proches, peuvent être porteuses ou
non de dangers pour la population : l’aléa a lieu dans un endroit désertique à Surtsey, il menace
des enjeux humains à Heymaey et devient alors un risque.
Il est parfois nécessaire de faire appel aux souvenirs historiques pour définir un risque. La vie
tranquille d’une grande agglomération comme Naples, peut devenir un cauchemar si se reproduisent les phénomènes passés.
◗ Commentaires des documents proposés
Document 1a : L’émersion du volcan Surtsey, au sud-ouest de l’Islande en 1963, est un exemple d’aléa volcanique. [Documents complémentaires sur : www.magnard.fr/college/svt]
Document 1b : L’Eldfell, autre volcan islandais, a menacé et détruit en partie la ville d’Heymaey.
Les habitants ont lutté pour sauver leur port, leurs métiers, leurs habitations… et y sont parvenus.
L’exemple des volcans islandais permet de distinguer aléa et risque.
Document 2a : Les ruines de Pompéi et les écrits de Pline le jeune rappellent aux habitants de
la région la proximité d’un volcan dangereux. Le Vésuve présente un vrai risque volcanique.
[Documents complémentaires sur : www.magnard.fr/college/svt]
Document 2b : Image satellitale de la région de Naples et du Vésuve. La proximité du volcan
(dont la dernière éruption date de 1944) avec l’Homme est un bon exemple de la relation entre
l’aléa (existence d’un volcan actif) et les enjeux (population humaine dense) et permet de
dégager ce qu’est le risque (qui se voit ici amplifié du fait du caractère explosif des éruptions
passées du Vésuve).
◗ Utilisation des documents
1. Le volcan Surtsey est un aléa : l’éruption est survenue en plein Atlantique. Ce n’est pas une
cause de risque puisqu’il s’est mis en place dans une zone non peuplée par l’Homme. Le volcan Heldfell est un risque car il est installé dans une zone habitée : population et implantations humaines sont menacées.
2. Le risque volcanique existait déjà en 79, puisque la catastrophe a abouti à la mort de 4 000
personnes et à la destruction de plusieurs cités. Ce risque est toujours présent mais la
menace concerne aujourd’hui plus d’un million d’habitants et de nombreuses infrastructures.
Sans prévention et si une éruption similaire à celle de 79 devait survenir, un quart de la
population pourrait périr.
Question d’ensemble
Une région est exposée au risque volcanique lorsque des enjeux humains peuvent être soumis à l’aléa volcanique.
Activité 2 - Le risque sismique
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 14-15
Les séismes sont rarement des aléas géologiques sans risque. Cependant, on peut distinguer les
séismes à faible risque : séisme dans une zone désertique ou séisme de faible intensité dans
38
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
une zone habitée, de ceux comportant un risque important : séisme de forte intensité dans une
zone habitée.
◗ Commentaires des documents proposés
Document 1a : Faille dans le désert de Mojave (Landers, Californie) : le mot « faille » n’est pas
encore utilisé, mais on note que l’activité sismique laisse des « traces » dans les paysages. En
région désertique, l’aléa sismique aussi important soit-il n’est pas dangereux pour l’homme.
Document 1b : Plus proches de nous, de nombreux séismes ont eu lieu en Bretagne sans occasionner de gros dégâts, du moins sans mort directe de personnes. C’est donc un aléa avec risque (il y a quand même des enjeux humains), mais le risque est faible.
Document 2a : Le séisme de Mexico a été très meurtrier : la plupart des immeubles s’étant
écroulés.
Document 2b : Malgré une magnitude équivalente à celle de Mexico, le séisme de Kobé a été
relativement mieux supporté par de nombreuses habitations, déjà construites selon des normes
parasismiques. Les victimes dénombrées à Kobé résultent davantage des incendies qui ont
ravagé la ville que la destruction des immeubles.
◗ Utilisation des documents
1. C’est surtout la situation qui est à comparer : région désertique (peu ou pas peuplée) pour
Landers, région peuplée pour la Bretagne.
Ces séismes représentent un risque plutôt faible. Le premier en raison de l’environnement :
un désert. Les autres par leur faible action dans une région peuplée.
2. Il apparaît clairement sur les photos que les bâtiments ont résisté à Kobé, même s’ils ont
souffert (disposition penchée, voire un certain écrasement). À Mexico en revanche, les structures ont presque toutes cédé. Les données quantitatives en légende sont à prendre compte.
Question d’ensemble
Un région est exposée au risque sismique lorsqu’elle comporte des enjeux : vies humaines,
aménagement du territoire (immeubles, ponts, …).
Activité 3 - Les risques sismiques et volcaniques en France
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 16-17
Cette double page présente des zonages de régions où les aléas sismiques et volcaniques sont
présents : ils sont établis par les scientifiques à partir des faits historiques. Il s’agit alors de
voir comment les autorités peuvent utiliser ces cartes pour protéger ou prévenir la population.
◗ Commentaires des documents proposés
Documents 1a et 1b : Très faible en France métropolitaine, l’aléa est important en outre-mer,
mais seulement dans des zones bien délimitées. On peut relativement bien discerner l’aléa par
la présence des produits d’éruptions volcaniques plus ou moins anciennes (coulées, cendres…).
Bien noter les informations relatives à la densité de la population qui permettront d’envisager
s’il y a, dans certaines zones, risques ou non.
Documents 2a et 2b : L’observation des cartes montre, dans le cas des séismes, des zones plus
élargies que pour le volcanisme. Le risque sera à moduler selon l’importance de l’aléa. Ici
encore, bien noter les informations relatives à la densité de la population.
[Document complémentaire sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr]
◗ Utilisation des documents
1. Le risque volcanique dans la région Auvergne est a priori faible car la dernière éruption dans
cette région est ancienne.
2. Certaines régions comme les Pyrénées, les Alpes, l’Alsace présentent des risques sismiques
élevés car des séismes historiques importants se sont répétés dans le temps dans ces régions
Chapitre 1 • Le risque volcanique ou sismique
© Magnard, 2007
39
à forte densité de population tandis qu’à la périphérie de ces régions, ou en Vendée, les séismes historiques ont peut-être été relativement nombreux, mais leur intensité est restée relativement faible.
Question d’ensemble
Les régions à aléas volcaniques élevés, les régions à aléas sismiques élevés à moyens sont
susceptibles d’être touchées par des éruptions ou des séismes pouvant provoquer des pertes
humaines. Il est donc indispensable de mettre en œuvre, dans ces zones, des dispositions préventives.
Bilan
Pages 18-19
Le résumé des activités est conclu par un « J ’ a i a p p r i s à » où l’on retrouvera les principales
aptitudes et capacités requises par le chapitre.
La partie gauche du « J e re ti ens par l’i mag e » pourra être utilisée pour expliquer ou
construire le « S c h é m a b i l a n », seule représentation reproductible par l’élève.
La rubrique « J e retiens par le tex t e » fixe les notions indispensables à connaître, en conformité avec le socle commun des connaissances.
Le « N e p a s o u b l i e r » rappelle une idée importante du chapitre.
Autour des… risques volcaniques ou sismiques
Pages 20-21
◗ Pompéi et l’éruption du Vésuve en 79
L’étude de cette catastrophe est importante car elle est bien documentée historiquement,
comparativement à celle de 1631 qui fit autant de victimes. [Document complémentaire sur
le site SVT Magnard : www.magnard.fr]
◗ Prévenir les séismes : l’information aux populations
Ces documents permettent une approche de la prévention envers les élèves. On voit que dans
les pays étrangers comme en France, l’accent est mis sur l’éducation des jeunes aux risques.
Ces actions seront précisées dans les chapitres suivants, avec l’étude plus avancée des phénomènes géologiques.
■ Correction des exercices
Les exercices de la rubrique « Pour apprendre sa leçon » sont corrigés en fin du manuel de l’élève.
[Exercices supplémentaires sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr]
1
4
,
2
,
3
Correction dans le manuel de l’élève.
EXERCICE GUIDÉ
a. Tremblement de terre, morts et destructions
b. Nombreuses victimes (plus de 5000 morts et plus de 12000 blessés), destruction des infrastructures (immeubles, ponts, routes, voies ferrées partiellement ou totalement détruites).
c. La région de Kobé est exposée aux risques car au moins un grand séisme catastrophique s’y est
produit en 1995.
5
40
a. L’image montre une personne en train de repérer l’emplacement du compteur électrique et le
texte explique la nécessité de connaître l’emplacement des robinets de coupure du gaz.
b. Couper le gaz et l’électricité peut éviter lors des ruptures de canalisation des épanchements de
gaz et des étincelles pour provoquer des flammes incendiaires.
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
6
Correction dans le manuel élève.
7
a. Les villes les plus exposées aux
coulées sont : Terzigno,
Boscotrecase, Torre Annunziate,
Torre des Greco, Herculanum. A
ces villes, il faut ajouter toutes
celles englobées dans le cercle
pointillé qui recevront des
cendres (elles sont moins
exposées).
b. Le vent dominant n’aura sûrement que peu d’action sur les
coulées et les projections, par
contre il peut modifier la zone
des retombées de cendres présentée sur la carte :
8
a. Conduites à tenir en cas de séisme : à l’intérieur s’abriter sous une table ou dans un coin de
pièce, à l’extérieur s’éloigner des immeubles pour éviter les chutes d’objets.
b. Consignes :
- ne pas prendre l’ascenseur
- ne pas fumer
- éviter les déplacements dans les ruines
non stabilisées
- attention au risque de tsunami
9
a, b, c. La carte peut être établie de la façon
suivante : griser toute la zone interne
jusqu’aux crêtes et avant de hachurer,
réaliser un cercle de 10 km centré sur
le volcan.
d. Il serait souhaitable, en cas d’éruption de
faire évacuer les villages suivants soumis
au souffle brûlant : St Pierre, AjoubaBouillon, Macouba.
■ Exercice complémentaire
Consultez également : www.magnard.fr/college/svt
P rogra m m e N a t i o n a l d e P r é ve n t i o n d u R i s q u e S i s m i q u e
E n s e m b l e, préparons-nous mieux à un risque connu !
Le 8 octobre (2005) dernier, un séisme frappait la région du Cachemire. Mais ce drame (…) a touché des pays lointains. Comme souvent dans ces cas là, chacun se rassure en se disant que ça n’arrive que chez les autres. Il est pourtant de notre devoir de nous interroger sur notre propre préparation à de telles catastrophes.
Chapitre 1 • Le risque volcanique ou sismique
© Magnard, 2007
41
La possibilité qu’un séisme fort se produise en France et engendre des victimes et des dégâts importants est avérée. Souvenons-nous par exemple des séismes qui se sont produits à Lambesq, près de
Salon de Provence en 1909 ou en 1839 à Fort-de-France. Surtout, prenons conscience du risque
accru qui pèse sur notre société : les simulations le montrent, des séismes similaires feraient désormais plusieurs centaines voire plusieurs milliers de morts, sans compter les conséquences économiques désastreuses.
La rareté des séismes graves sur notre territoire est une chance. C’est aussi un handicap. Car notre
mémoire collective est courte. Un tel constat doit nous inciter à agir de façon résolue. Il est possible d’engager des actions efficaces avant que le séisme n’ait lieu.
L’objectif est de réduire la vulnérabilité de la France au risque sismique. Il faut pour cela travailler
à une meilleure prise de conscience de nos concitoyens, des constructeurs et des pouvoirs publics.
Il faut parfois tout simplement mettre en œuvre avec fermeté des dispositions de construction
parasismique déjà adoptées et peu respectées. Il faut aussi améliorer nos connaissances et notre
savoir-faire et mieux les diffuser aux acteurs concernés.
Nelly Olin
Ministre de l’Écologie et du Développement Durable
Questions
1. Retrouvez dans ce texte les raisons qui permettent de penser qu’il existe un risque sismique en
France.
2. Indiquez les axes proposés par le Ministre pour la prévention du risque.
42
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
chapitre
2
Les séismes :
effets et causes
Manuel élève :
p. 25 à 42
■ Programme officiel
(application rentrée 2007)
Durée conseillée : 3 à 4 heures, soit deux à trois semaines. Ce chapitre prend sa place dans la partie
« Activité interne du globe terrestre », à laquelle 17 heures peuvent être consacrées.
Connaissances
Capacités déclinées dans
une situation d’apprentissage
Exemples d’activités
Les séismes correspondent à des vibrations
brutales du sol qui se propagent. Ils résultent
d’une rupture brutale des roches en profondeur
et se manifestent par des déformations à la
surface de la Terre.
Observer les différents phénomènes qui
caractérisent un séisme, questionner, formuler
des hypothèses et les valider, argumenter,
modéliser pour relier les manifestations d’un
séisme à des phénomènes qui se déroulent en
profondeur.
Percevoir la différence entre réalité (les ondes
sismiques) et simulation (modèle de propagation
d’ondes) [Compétence 4 – B2i domaine 3]
Percevoir le lien entre science des ondes et
techniques (sismogrammes).
Écriture d’un texte décrivant les manifestations
constantes repérées à partir de la description
de plusieurs séismes.
Observation de photographies, de vidéogrammes
montrant les manifestations et les
conséquences d’un séisme.
Recherche d’information sur des sites Internet
montrant les effets des séismes [B2i].
Modélisation de l’enregistrement d’ondes avec
des dispositifs adaptés.
Mise en relation du tracé d’un sismographe avec
la propagation d’ondes sismiques. Recherche
des causes immédiates d’un séisme à partir d’un
texte ou d’un autre document.
Schématisation et localisation sur un bloc
diagramme du foyer, de l’épicentre et du trajet
des ondes sismiques. Recensement et
localisation des séismes sur un planisphère ou
grâce à un logiciel ou un site Internet.
Des contraintes s’exerçant en permanence sur
les roches conduisent à une accumulation
d’énergie qui finit par provoquer leur rupture au
niveau d’une faille :
- le foyer du séisme est le lieu où se produit la
rupture ;
- à partir du foyer, la déformation se propage
sous formes d’ondes sismiques enregistrables.
Les séismes sont particulièrement fréquents
dans certaines zones de la surface terrestre. Ils
se produisent surtout dans les chaînes de
montagne, près des fosses océaniques et aussi
le long de l’axe des dorsales.
Exploiter une représentation cartographique, un
planisphère [Compétence 5], [Compétence 4 –
B2i domaines 1 et 4] pour localiser les zones
sismiques à l’échelle mondiale.
Situer un séisme dans l’espace en utilisant des
cartes à différentes échelles [Compétence 5].
S’informer, se documenter grâce à un logiciel ou
un site Internet sur la localisation des séismes
[Compétence 4 – B2i domaine 4].
L’Homme réagit face aux risques qu’il connaît en
réalisant :
- une prévision sismique basée sur l’information
et l’éducation des populations (zones à risque
à éviter, constructions parasismiques,
conduites à tenir avant, pendant et après les
séismes). La prévision des séismes est
impossible actuellement.
[Mathématiques : échelle, agrandissement,
réduction]
[Physique-Chimie : changement d’état, 5e,
vitesse, énergie cinétique, énergie, 3e.]
[Thèmes de convergence : énergie,
environnement et développement durable,
sécurité.]
Est exclue :
- la distinction des différents types d’ondes sismiques
© Magnard, 2007
Chapitre 2 • Les séismes : effets et causes
43
■ Thème général
On a vu que les séismes font partie des risques naturels importants et meurtriers. Il s’agit maintenant de comprendre comment se réalise ce phénomène géologique afin d’essayer de protéger au
mieux les populations. Pour cela, après des observations de terrain (effets) on essayera de comprendre l’origine et la propagation des ondes en favorisant les simulations en classe.
• O b j e c t i fs d e c o n n a i s s a n c e s
- Un séisme se traduit par des effets à la surface de la Terre : tremblements, destruction, l’épicentre est le point où l’intensité est la plus forte.
- Séisme et faille sont liés.
- Une rupture de roches initiale provoquée par des forces en compression ou extension, déclenche
au foyer, des ondes enregistrables par un sismomètre.
- Un sismogramme permet de déterminer la magnitude d’un séisme.
- La plupart des séismes sont alignés.
- Le risque est grand autour du Pacifique et dans les chaînes de montagnes.
- On ne peut prévoir un séisme, seulement effectuer une prévention.
• O b j e c t i fs m é t h o d o l o g i q u e s
Il s’agit d’un chapitre où, après la saisie d’information, la simulation donne toute son importance
à la réalisation et au raisonnement.
Saisie d’informations à partir de textes, photographies, vidéogrammes, enregistrements : identifier
les phénomènes qui caractérisent un séisme, connaître des effets secondaires des séismes, identifier sur une carte la localisation (épicentre) d’un séisme, lire un sismogramme.
Réaliser à l’aide de capteur et d’un logiciel une simulation d’un séisme et l’enregistrement d’ondes
propagées.
Raisonner et réaliser en percevant la différence entre une réalité (propagation d’ondes sismiques)
et une simulation (modèle de propagation d’ondes), situer un séisme dans l’espace à l’aide de cartes, de logiciels.
Communiquer en argumentant pour indiquer l’origine d’un séisme.
■ Découpage du chapitre : progression et programmation horaire
Ce chapitre permet de comprendre l’origine des séismes afin d’effectuer une meilleure prévention.
Une double page « D e s faits pour s’interro g e r » (pages 26 à 27) montre qu’après les effets destructeurs observés (chapitre 1), on peut se pencher sur l’étude scientifique, suivre l’activité de la Terre en
temps réel afin de prévenir et de secourir au mieux la population : la connaissance des séismes, acquise
progressivement à partir des 4 « activités » (pages 28 à 35) permet donc de mieux appréhender les
moyens mis en œuvre par les autorités, grâce aux conseils des scientifiques, pour informer les populations, définir un PPR et l’application de règles parasismiques, organiser la mise en place de secours…
(Voir encadré « connaître et prévenir les risques », placé en bordure de la page de droite de chaque
activité).
La dernière activité permet d’observer qu’il existe à la surface de la Terre, des zones où le risque sismique est élevé, et où la prévention doit être mise en œuvre.
44
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
On peut ainsi envisager la progression suivante :
Séquences
O b j e c t i fs
C a p a c i t é s m i s e s e n œ u v re S u p p o r t s p ro p o s é s
A c t i v i t é s é l è ve ( s ) N o t i o n s c o n s t r u i t e s
D e s fa i t s p o u r
s ’ i n t e r ro g e r
(5 min)
Poser les questions qui
orienteront l’étude, à
partir de l’exploitation
de quelques documents
choisis
Connaître les effets
des séismes et les
mouvements de
terrains associés
- identifier des phénomènes
- formuler une hypothèse
- photographies
- vidéo
- participation orale
- s’informer à partir de
documents, de textes
- mettre déjà en relation
séismes et failles
- documents
photographiques,
cartes, schémas
- petites vidéos
- participation orale
ou écrite
- réalisation
d’isoséistes
Activité 2
(0h45)
Connaître l’origine d’un
séisme
- mettre en œuvre une
simulation
- interpréter les résultats et
les appliquer à la Terre
- documents sur
manipulations et
écrans d’ordinateur
Activité 3
(0h45)
Comprendre comment
se propagent les ondes
dans le sol
- réaliser des simulations
- interpréter les résultats et
les appliquer à la Terre
- documents sur
manipulations et
écrans d’ordinateur
Activité 4
(0h20)
Connaître la
répartition des séismes
à la surface de la Terre
- s’informer à partir d’une
carte
Bilan
(0h15)
Réaliser une synthèse
- construire un schéma bilan
- schémas
- mappemonde des
séismes enregistrés sur
5 ans
- représentation «
illustrée » des notions
acquises
(partie gauche de la
rubrique « retenir par
l’image »
Activité 1
(0h55)
- les effets
s’atténuent en
s’éloignant de
l’épicentre
- contraintes, failles
et séismes sont liés
- manipulations
- les ondes sismiques
- utilisation de
sont produites par
logiciel informatique une rupture de roches
sous des contraintes
en extension ou
compression
- manipulations
- les ondes
- utilisation de
s’atténuent avec la
logiciel informatique distance
- elles peuvent être
amplifiées par des
roches : effet de site
- saisir des
- les séismes forment
informations à partir des courbes fermées
d’une carte
englobant des zones
calmes
- voir « l’essentiel à
retenir »
Dans cette proposition, les pages « Autour de … » et les exercices proposent la connaissance de phénomènes induits par les séismes, des liaisons avec les mathématiques et la sécurité.
Dans les exercices, on retrouvera les rubriques permettant l’autonomie de l’élève dans son apprentissage par l’écriture des mots nouveaux, les définitions à connaître, des phrases à construire, le schéma
bilan à reprendre.
Un exercice guidé, l’utilisation des connaissances et l’approfondissement ne sont pas oubliés.
■ Supports pédagogiques utiles
Matériel professeur
- diapositives ou documents vidéo présentant les effets de séismes
- articles de journaux, photos de failles diverses (voir site Magnard)
- matériel de simulation (bloc rocheux, sable, appareil à contraintes, blocs de polystyrène)
- maquette de sismomètre
- maquette de réalisation de failles
- vidéos de fonctionnement de ces maquettes (site Magnard)
- capteurs (cellules piézo-électriques)
Chapitre 2 • Les séismes : effets et causes
© Magnard, 2007
45
- logiciel Audacity*
- logiciel Sismolog
- ordinateur avec projecteur vidéo
Editeur : Audacity
Site : http://audacity.sourceforge.net
Prix : gratuit
Ce qu’il vous faut : Windows 98 ou suivants
Matériel élève
- documents du manuel
- matériel pour réaliser les simulations (bloc rocheux, capteurs, ordinateur par groupe)
Des liens utiles
• http://www.ac-nice.fr/svt/aster/
le site incontournable pour des approches pédagogiques simples et variées (site de l’académie de Nice).
- http://www.ac-nice.fr/svt/aster/educ/activites/cookbook/techo_piezo.htm: simulation en direct
d’ondes sismiques.
- Cartotek (logiciel en libre accès) : des cartes et des
Liens utiles
données pour localiser un épicentre (et bien d’autres
– transparents Magnard
applications)
– site internet « élèves »
- Sismographe (logiciel en libre accès) : permet de
– site internet « enseignants »
visualiser une simulation de sismographe
www.magnard.fr/college/svt
■ Aide à la mise en œuvre des activités
Page d’ouverture du chapitre
Page 25
Photographie : un séisme pris sur le vif : séisme de Fukui, Japon, le 28 juin 1948.
Sur le cliché, les habitants de Fukui fuient le tremblement de terre en sautant entre les fissures qui parcourent les rues. Le tremblement, de 7.3 sur l'échelle de Richter a fait près de 3
800 victimes.
La photo a été prise par le photographe de presse Karl Mydans, qui était en train de déjeuner dans un restaurant.
Il a décrit le sinistre dans ces termes :
« Le plancher en béton a presque explosé. Les tables ont volé vers nous, et nous avons tous été
projetés au sol. J'ai réussi à atteindre la sortie. Mais le trottoir s’est effondré et un mur s’est
effondré sur moi. »
Des faits pour s’interroger
Pages 26-27
Document a : L’écroulement du pont montre la violence du tremblement de terre ; l’analogie
avec la pile de dominos écroulés suggère qu’une « secousse » a affecté le sous-sol ou le sol sur
lesquels était installé le pont. Un séisme apparaît comme étant un ébranlement du sol suite à
la propagation d’ondes à partir du point où a été initié cette secousse. [document complémentaire sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
* Audacity est un logiciel de traitement sonore gratuit. Il permet d’enregistrer, de jouer, d’importer et d’exporter des données en
plusieurs formats dont WAV, AIFF et MP3. Vous pourrez traiter vos sons avec les commandes Couper, Copier et Coller (avec annulations illimitées), combiner les pistes et ajouter des effets à vos enregistrements. Audacity intègre également un éditeur d’enveloppe de volume et permet l’analyse du son grâce à l’affichage paramétrable de spectrogrammes. Le logiciel intègre certains
effets spéciaux tels l’amplification des basses, l’élimination du bruit…
46
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
Document b : Les séismes sont cause de transformation des paysages (changement d’échelle par
rapport au document précédent). Cette modification apparaît brutale et significative de la violence du séisme. On notera, en comparant les deux clichés, le changement d’aspect du pan de
montagnes situé à droite de la rivière (glissement de terrain), le changement de couleur de la
rivière qui charrie après le sinistre des particules en suspension, apportées par le glissement
de terrain, l’élargissement de la rivière en amont du glissement…
Document c : Les scientifiques disposent d’appareils susceptibles d’enregistrer les secousses
responsables des séismes.
Document d : L’ensemble des enregistrements réalisés, pour chaque séisme, en de nombreuses
stations réparties à la surface du globe permet de localiser les différents séismes qui affectent
quotidiennement la surface de la Terre. Ces banques de données sont parfois accessibles par le
public comme sur le site Internet de l’IRIS (institut de surveillance géologique des États-Unis).
[document complémentaire sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
Activité 1 - Les effets d’un séisme
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 28-29
Il s’agit ici de montrer comment un séisme peut avoir des actions variées sur les paysages et
l’implantation humaine. Ces actions permettent de replacer le séisme dans une échelle d’intensité (échelle macrosismique européenne, EMS) permettant notamment de comparer des séismes
entre eux par leurs effets.
L’exploitation de ces données (intensités sismiques) permet de localiser l’épicentre d’un séisme
à partir du tracé des isoséistes.
Les observations de terrain permettent également de relier la présence d’une faille à l’action
d’un séisme (d’où l’idée qu’un séisme peut être déclenché par une rupture au sein d’une formation rocheuse).
◗ Commentaires des documents proposés
Documents 1a, b et c : L’échelle EMS, ou Échelle macrosismique, est basée sur les observations
Degré
Secousse
O b s e r va t i o n s
I
II
imperceptible
à peine ressentie
III
faible
IV
ressentie par beaucoup
V
forte
VI
légers dommages
VII
dommages significatifs
VIII
dommages importants
IX
destructive
X
XI
XII
très destructive
dévastatrice
catastrophique
la secousse n'est pas perçue par les personnes, même dans l'environnement le plus favorable.
les vibrations ne sont ressenties que par quelques individus au repos dans leur habitation, plus particulièrement
dans les étages supérieurs des bâtiments.
L'intensité de la secousse est faible et n'est ressentie que par quelques personnes à l'intérieur des constructions.
Des observateurs attentifs notent un léger balancement des objets suspendus ou des lustres.
Le séisme est ressenti à l'intérieur des constructions par quelques personnes, mais très peu le perçoivent à
l'extérieur. Certains dormeurs sont réveillés. La population n'est pas effrayée par l'amplitude de la vibration. Les
fenêtres, les portes et les assiettes tremblent. Les objets suspendus se balancent.
Le séisme est ressenti à l'intérieur des constructions par de nombreuses personnes et par quelques personnes à
l'extérieur. De nombreux dormeurs s'éveillent, quelques-uns sortent en courant. Les constructions sont agitées d'un
tremblement général. Les objets suspendus sont animés d'un large balancement. Les assiettes et les verres se
choquent. La secousse est forte. Le mobilier lourd tombe. Les portes et fenêtres battent avec violence ou claquent.
Le séisme est ressenti par la plupart des personnes, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur. De nombreuses
personnes sont effrayées et se précipitent vers l'extérieur. Les objets de petite taille tombent. De légers dommages
sur la plupart des constructions ordinaires apparaissent: fissurations des plâtres; chutes de petits débris de plâtre.
La plupart des personnes sont effrayées et se précipitent dehors. Le mobilier est renversé et les objets suspendus
tombent en grand nombre. Beaucoup de bâtiments ordinaires sont modérément endommagés: fissurations des
murs; chutes de parties de cheminées.
Dans certains cas, le mobilier se renverse. Les constructions subissent des dommages: chutes de cheminées;
lézardes larges et profondes dans les murs; effondrements partiels éventuels.
Les monuments et les statues se déplacent ou tournent sur eux-mêmes. Beaucoup de bâtiments s'effondrent en
partie, quelques-uns entièrement.
Beaucoup de constructions s'effondrent.
La plupart des constructions s'effondrent.
Pratiquement toutes les structures au-dessus et au-dessous du sol sont gravement endommagées ou détruites.
Chapitre 2 • Les séismes : effets et causes
© Magnard, 2007
47
de terrain après séisme, voire les témoignages des habitants qui ont subi le séisme. L’ensemble
peut être reporté sur une carte (zones isoséistes), permettant ainsi l‘approche de la détection
de l’épicentre.
Nota : L'échelle EMS 98 est une échelle permettant de classer des séismes par leur intensité.
Elle est utilisée par le Bureau Central Sismologique Français depuis janvier 2000. Elles remplacent l'ancienne échelle MSK. C’est une échelle européenne.
Documents 2a et b : Des failles peuvent apparaître en surface ou être réactivées après un
séisme. Elles peuvent être de types différents. Ici, des failles en décrochement horizontal et
une faille à rejet vertical.
Ce qui importe ici n’est pas de détailler la nomenclature des failles ou de préciser les différents
termes associés à la notion de faille (miroir ou plan de faille, rejet…) mais plutôt d’associer
un séisme avec l’existence d’une rupture apparue au sein des roches, rupture pouvant être
l’aboutissement d’une accumulation d’énergie au sein de ces roches.
◗ Utilisation des documents
1. En rapprochant le récit des habitants de l’échelle EMS on peut estimer l’intensité à Fontenay
le Comte à II et à Nesmy à III.
2.
3. Une faille montre des déplacements de terrains. Le séisme se produit dans le même temps
et la faille en est un résultat visible. Ils sont donc intimement liés.
Question d’ensemble
On constate d’abord des effets simples de tremblement (séismes de faible intensité) puis des
destructions de plus en plus importantes, le phénomène pouvant aller jusqu’à des modifications du paysage, notamment par l’apparition de failles à la surface de la terre.
Activité 2 - L’enregistrement et l’origine des séismes
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 30-31
Il s’agit ici de rechercher l’origine des vibrations du sol (et du sous-sol) constatées lors d’un
séisme. Une approche analogique simple est envisageable : un choc appliqué à l’aide d’un marteau sur le bord d’une table qui sert de lieu d’écriture à une personne montre que cette personne voit son écriture déformée lors du choc. Il s’agit donc ici d’améliorer ce premier constat
par une simulation dont les résultats seront confrontés aux faits observés pour bien distinguer
réalité et simulation et développer l’esprit critique des élèves.
48
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
◗ Commentaires des documents proposés
Document 1a : L’enregistrement (sismogramme) décrit le tremblement du à un séisme et enregistré en un endroit précis ; il conviendra d’expliquer les termes « amplitude » et « fréquence
», variables selon le séisme et les ondes.
Le fonctionnement du sismomètre est abordé sur les sites Magnard (élèves comme enseignants) : www.magnard.fr/college/svt.
Noter aussi qu’un sismogramme permet de calculer la distance à l’épicentre (calcul dont le
principe, non exigible des élèves, est présenté sur un exemple précis dans Autour de…, p. 39
du manuel).
Document 1b : La magnitude caractérise l’énergie mise en jeu lors d’un séisme. Le texte fourni
peut être complété par le tableau de comparaison suivant :
Magnitude
É q u i va l e n t e n T N T
Ex e m p l e
-12
-
Chute d’une pièce de monnaie sur le sol
-1.5
-
Cassure d’une roche en laboratoire
1
15 kg
Explosion
2
1T
Explosion d’une mine
3.4
40 T
AZF
4
1 kT
Petite arme nucléaire
4.5
5 kT
Énergie totale d’un cyclone
4.8
15 kT
Little Boy (Fat Man : 22 kT)
5
35 kT
5.2 Séisme Annecy Epagny, 1996
6
1 MT
Séisme de Lambesc / Bombe H
7.5
160 MT
Séisme d’Izmit, 1999
8
10 GT
Séisme de San Francisco, 1906
9
32 GT
Chili, 1960
10
1012 T
Faille San Andréas qui fait le tour de la Terre
12
160 1012
Astéroïde de 50 km de diamètre -> Terre
Pour comprendre l’origine des vibrations enregistrées, le « Je réalise » propose une approche
analogique. Il permet ici de constater qu’un choc appliqué sur un support solide et rigide est
une source d’ondes qui se propagent au niveau du support et qui peuvent être enregistrées.
L’enregistrement se fait ici à l’aide d’un capteur d’ondes sonores et du logiciel à accès libre :
Audacity.
[document complémentaire sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
Document 2 : Séisme et faille ont été reliés (activité 1). Il s’agit ici d’expliquer cette relation, et plus précisément de montrer comment une rupture (par approche analogique) et donc
une faille, peut initier la propagation d’ondes propageables et donc enregistrables.
Notons que l’activité se termine par un premier schéma qui sera complété au cours de l’activité suivante.
◗ Utilisation des documents
1. Le fait que le choc du marteau soit éloigné du capteur permet de dire que les ondes se déplacent.
2. L’enregistrement sur l’écran reste relativement calme jusqu’au moment de la rupture. C’est
donc celle-ci qui provoque l’apparition d’ondes.
Question d’ensemble
À l’échelle de la Terre, on peut considérer que les séismes sont dus à des ruptures de roches,
donnant des failles. Ces ruptures peuvent être causées par une compression ou par une extension des terrains. Les sismogrammes permettront de connaître rapidement l’importance du
séisme par sa magnitude et sa distance au sismomètre.
Chapitre 2 • Les séismes : effets et causes
© Magnard, 2007
49
Activité 3 - La propagation des ondes sismiques
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 32-33
Il s’agit maintenant d’expliquer que les dégâts sont plus importants à l’épicentre qu’en sa périphérie, et que les lignes isoséistes ne sont pas, en général, disposées de façon concentrique.
Ainsi : les ondes s’atténuent avec la distance et la façon dont elles se propagent dépend de
la nature des terrains traversés. On recherche encore une fois une explication, à partir de
simulations simples, de faits constatés sur le terrain.
◗ Commentaires des documents proposés
Document 1 : La simulation utilisant deux capteurs permet maintenant de constater le déplacement mesurable des ondes sur l’écran par leur écart à l’arrivée (voir site) et de noter que la
distance atténue l’amplitude des vibrations ; le rapprochement avec la réalité explique que les
destructions sont de moins en moins importantes au fur et à mesure qu’on s’éloigne de l’épicentre. C’est ce que montre le schéma b.
Document 2 : À l’aide du « Je réalise », on montrera que les ondes sont amplifiées par un terrain sableux et humide ce qui se traduit en réalité par des destructions différentes en un même
lieu. Le schéma rend compte de ce phénomène d’effet de site.
Autres documents sur l’effet de site : www.magnard.fr/college/svt.
◗ Utilisation des documents
1. L’amplitude des ondes est forte en A et faible en B.
2. L’amplitude des ondes en A est forte, en B moyenne en C faible. Le point D se trouve sur la
zone située la plus à droite du schéma (habitations écroulées sur la zone colorée en vert.
50
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
Question d’ensemble
À l’épicentre, l’amplitude des ondes est importante ; elle s’atténue avec la distance. Elle
dépend aussi des terrains traversés : ainsi elle pourra s’amplifier dans des terrains sableux et
humide assez éloignés de l’épicentre : c’est l’effet de site.
[Complément sur l’effet de site, voir www.magnard.fr/college/svt]
Activité 4 - La répartition des séismes à la surface de la Terre
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 34-35
La localisation des séismes (foyers) à la surface du globe montre que cette répartition n’est
pas quelconque. De nombreux séismes sont « alignés » délimitant ainsi des surfaces sismiquement « moins » actives.
Ce résultat met en évidence des zones à risques sismiques.
◗ Commentaires des documents proposés
Planisphère obtenu à partir de Sismolog pour les séismes récents de magnitude supérieure ou
égale à 4 (activité B2i possible). On pourra superposer à ce planisphère le planisphère géographique placé en page de garde avant de l’ouvrage.
◗ Utilisation des documents
1. Régions à forts séismes : pourtour du Pacifique et est de l’océan indien. Régions où le risque est faible : centre Pacifique, Eurasie du nord, Amériques du nord et du sud centre et est,
pratiquement tout l’océan Atlantique, Afrique.
2. Régions sans séismes : Groenland, Antarctique, Australie.
3. Régions où le risque est le plus important : côte ouest des Amériques du sud et du nord,
Japon, Philippines, Indonésie, Nouvelle Zélande.
Question d’ensemble
Les séismes ne sont pas répartis au hasard à la surface du globe terrestre : ils sont alignés,
délimitant ainsi de vastes zones sismiquement peu actives.
Bilan
Pages 36-37
Pages 38-39
Le contenu résumé des activités est suivi d’un « J ’ a i a p p r i s à » où l’on retrouve les principales capacités abordées dans le chapitre.
La partie gauche du « J e re ti ens par l ’image » pourra être utilisée pour expliquer ou
construire le « S c h é m a b i l a n », seule représentation reproductible par l’élève.
La rubrique « J e retiens par le tex t e » fixe les notions construites indispensable à savoir,
en relation avec le socle commun des connaissances.
Le « N e p a s o u b l i e r » revient sur une des notions « phares » du chapitre.
Autour de… l’activité sismique
◗ Les tsunamis, formation et prévention
Le rappel de ces phénomènes secondaires, car générés par des séismes (ou des éruptions
sous-marines ou des glissements de terrains…), est important car ils sont souvent responsables de sinistres importants pour les populations des zones littorales (un des plus gros désastres des dernières années est dû au tsunami du 24 décembre 2004, initié par le séisme de
Sumatra en Indonésie). La prévention par les signes avant-coureurs est précisée.
Chapitre 2 • Les séismes : effets et causes
© Magnard, 2007
51
◗ Trouver l’épicentre d’un séisme
Pour cette liaison avec les mathématiques, on est obligé de faire appel aux différences des
ondes P et S (connaissances non exigibles), leur vitesse, de façon à comprendre comment on
peut trouver la distance épicentre/station sismique.
Les calculs sont tout de même réduits par l’apport de la formule finale.
◗ Programme national de prévention du risque sismique
La prévention sismique passe surtout par l’éducation de la population dans les zones à risques, et les constructions parasismiques. Voir par exemple : www.ecologie.gouv.fr, cliquer sur
“risque et pollution”.
■ Correction des exercices
(Voir en fin de manuel la correction de certains exercices)
[Exercices supplémentaires sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
1
2
,
3
,
5
1
3
4
6
4
,
S
O
E N R
7
9
Correction dans le manuel élève.
S É I S
2 F
I S M O
R I G I
5 É P
E G I S
R U P T
8 O N
I S O S
M
A
G
N
I
T
U
D
E
E
I
R
E
C
R
R
E
I
L L E
A P H E
E N T R E
E M E N T
E
S
S T E S
Le mot caché est MAGNITUDE : grandeur qui permet de mesurer l’énergie libérée par un séisme.
6
7
52
1.
2.
3.
4.
Foyer
Ondes
Epicentre
Faille
EXERCICE GUIDÉ
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
8
a. Si la ville d’Orthez se trouve sur l’isoséiste VI, on aura : a = V, e = IV, b = III et f = VII,
d = VIII .
b. La ville ayant subi l’intensité la plus forte est Arette. Elle se trouve donc à l’épicentre.
c. La ville de Saint Jean Pied-de-Port a subi une intensité de VI et celle d’Argelès-Gazost une
intensité de V. Pourtant, elles sont à peu près à la même distance de l’épicentre. Il faut donc
prendre en compte la nature des terrains dans ces deux directions opposées.
9
a. Le distance entre le foyer et Mexico est environ 400 km.
b. La ville est construite dans une vaste cuvette sur des sables plus ou moins humides ; elle a
donc subi un effet de site avec amplification de l’amplitude des ondes, ce que confirment les
sismogrammes.
10
a. Ces tickets représentent, par exemple, des couches de roches sédimentaires jaune et bleue
affectées par une faille.
b. La longueur de l’ensemble a diminué, donc le « bloc de terrain » a subi une compression
désignée par la flèche.
c. Voir ci-dessous.
Chapitre 2 • Les séismes : effets et causes
© Magnard, 2007
53
© Magnard, 2007
chapitre
Les volcans :
effets et causes
3
Manuel élève :
p. 43 à 62
■ Programme officiel
(application rentrée 2007)
Durée conseillée : 3 à 4 heures, soit deux à trois semaines. Ce chapitre prend sa place dans la partie
« Activité interne du globe terrestre », à laquelle 17 heures peuvent être consacrées.
Connaissances
Capacités déclinées dans
Ex e m p l e s d ’ a c t i v i t é s
u n e s i t u a t i o n d ’ a p p re n t i s s a g e
Le volcanisme est l’arrivée en surface de magma et se manifeste par deux grands
types d’éruptions.
Observer et s’interroger sur les
manifestations de différentes
éruptions volcaniques et les
produits émis pour identifier
deux types d’éruptions.
Annoter un schéma avec les
différentes parties d’un édifice
volcanique [Compétence 1].
Les manifestations volcaniques sont des émissions de lave et de gaz. Les
matériaux émis constituent l’édifice volcanique.
L’arrivée en surface de certains magmas donne naissance à des coulées de lave,
l’arrivée d’autres magmas est caractérisée par des explosions projetant des
matériaux.
Le magma contenu dans un réservoir magmatique localisé, à plusieurs kilomètres
de profondeur est de la matière minérale en fusion véhiculant des éléments
solides et des gaz.
Les roches volcaniques proviennent du refroidissement du magma.
Le refroidissement par étapes du magma, sa solidification sous forme de cristaux
et de verre donnent naissance aux roches volcaniques.
Observer, questionner, formuler
une hypothèse et la valider,
modéliser la formation des roches
volcaniques.
Manipuler : réaliser l’observation
microscopique d’une lame mince
de roche volcanique.
La structure de la roche conserve la trace de ses conditions de refroidissement.
Les volcans actifs ne sont pas répartis au hasard à la surface du globe.
Sur les continents, des volcans actifs sont alignés, principalement autour de
l’océan Pacifique et le long des grandes cassures.
Dans les océans, les zones volcaniques se situent dans l’axe des dorsales
océaniques.
La répartition des séismes et des manifestations volcaniques permet de délimiter
les plaques.
Exprimer le résultat d’une
recherche : réaliser un croquis
d’interprétation des observations
de lames minces [Compétence 1].
Exploiter une représentation
cartographique, un planisphère
[Compétence 5], [Compétence 4
– B2i domaines 1 et 4] pour
localiser les zones volcaniques.
L’Homme réagit face aux risques qu’il connaît en réalisant :
- une prévention volcanique efficace qui passe par la prévision des éruptions
fondée sur la surveillance et la connaissance du fonctionnement de chaque
volcan et l’éducation des populations.
Comparaison de deux types
d’éruptions à partir de
vidéogrammes, de sites Internet
ou de maquettes animés [B2i].
Schématisation d’un appareil
volcanique vu en coupe.
Mise en relation de la répartition
de foyers sismiques avec la
localisation de réservoir
magmatique.
Observation à l’œil nu, à la
loupe, de roches volcaniques
provenant des deux types
d’éruption.
Réalisation d’un croquis de lames
minces montrant la structure de
ces roches vues au microscope
polarisant.
Observation d’une expérience
montrant une relation entre la
taille des cristaux et la vitesse
de refroidissement.
Mise en relation des résultats
d’une expérience de
refroidissement lent ou brutal
avec la structure d’une roche
volcanique.
Localisation des zones
volcaniques à partir d’un
planisphère, ou d’un logiciel de
visualisation [B2i].
[Mathématiques : échelle, agrandissement, réduction]
[Physique-Chimie : changement d’état, 5e, vitesse, énergie cinétique, énergie, 3e.]
[Thèmes de convergence : énergie, environnement et développement durable,
sécurité.]
Sont exclues :
- l’étude systématique des différents types d’éruptions et des différents types d’édifices volcaniques ;
- l’étude systématique des différentes roches volcaniques et de leurs minéraux ;
- l’étude de la composition chimique des minéraux et des verres.
© Magnard, 2007
Chapitre 3 • Les volcans : effets et causes
55
■ Thème général
On a vu que les volcans font partie des risques naturels importants et meurtriers. Il s’agit maintenant
de comprendre comment se réalise ce phénomène géologique afin d’essayer de protéger au mieux les
populations. Pour cela, après des observations de terrain (effets) on essayera de comprendre ce qu’est
un volcan, sa constitution, et de connaître les produits émis.
• O b j e c t i fs d e c o n n a i s s a n c e s
- Il existe deux grands types d’éruptions : effusives avec coulées et projections, explosives, violentes avec nuées ardentes et cendres
- Le magma remonte de la chambre magmatique vers l’extérieur par la cheminée.
- La forme caractéristique d’un volcan est le cône constitué par l’accumulation des projections et
des coulées.
- Le magma en sortant donne lave et gaz.
- En se refroidissant la lave donne des roches constituées d’une pâte, le verre volcanique et de cristaux.
- Le risque est grand autour du Pacifique où se trouvent alignés la plupart des volcans explosifs.
- Les volcans effusifs sont alignés sous la mer ou aériens isolés. Ils sont peu dangereux.
• O b j e c t i fs m é t h o d o l o g i q u e s
Il s’agit d’un chapitre où après la saisie d’informations la simulation donne toute son importance
à la réalisation et au raisonnement.
Saisie d’informations à partir de textes, photographies, vidéogrammes, enregistrements : identifier
les phénomènes qui caractérisent une éruption volcanique, reconnaître les différentes d’éruptions,
identifier les zones terrestres où se trouvent les volcans.
Réaliser une cristallisation.
Raisonner et réaliser en classant les volcans en deux grandes catégories, en différenciant magma et
lave, en comprenant le mécanisme de cristallisation.
Communiquer en décrivant les étapes d’une éruption volcanique, et réalisant un croquis de préparation microscopique, en réalisant un schéma d’édifice volcanique.
■ Découpage du chapitre : progression et programmation horaire
Toujours dans le but d’obtenir une meilleure prévention pour la population, on va étudier les phénomènes volcaniques et leurs effets. La connaissance des roches permet de connaître l’activité de volcans anciens et potentiellement dangereux.
Une double page « D e s faits pour s’interro g e r » (pages 44 à 45) illustre l’ensemble de l’étude à suivre : volcans effusifs, explosifs et étude scientifique.
Cinq doubles pages « a c t i v i t é s » (pages 46 à 55) consolident la connaissance de l’activité volcanique,
de la constitution d’un volcan, des roches qui en résultent, la dernière permet d’observer qu’il existe
des alignements de volcans dangereux où la prévention doit être mise en œuvre. Cette dernière est
aussi une ouverture vers la notion de plaque lithosphérique et la tectonique des plaques, étudiée dans
le chapitre suivant.
56
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
Séquences
O b j e c t i fs
C a p a c i t é s m i s e s e n œ u v re S u p p o r t s p ro p o s é s
A c t i v i t é s é l è ve ( s ) N o t i o n s c o n s t r u i t e s
D e s fa i t s p o u r
s ’ i n t e r ro g e r
(5 min)
Poser les questions qui
orienteront l’étude, à
partir de l’exploitation
de quelques documents
choisis
Connaître les effets
des volcans et
déterminer deux
grands types
- identifier des phénomènes
- formuler une hypothèse
- photographies
- vidéo
- participation orale
- s’informer à partir de
documents, de textes
- effectuer des comparaisons
- participation orale
ou écrite
- réalisation d’un
tableau comparatif
Activité 2
(0h40)
Connaître la
constitution d’un
volcan
- identifier les éléments qui
constituent le cône
volcanique
- documents
photographiques,
textes
- petites vidéos (Voir
Site Magnard)
- photos et schémas
Activité 3
(1h00)
Comprendre le passage
d’un matériel liquide à
une roche solide
- formuler une hypothèse
- interpréter les résultats
d’une manipulation et les
appliquer aux roches
- photos de coulées
- vues de roches à
différentes échelles
Activité 4
(30 min)
Savoir que les deux
types d’éruptions
donnent des roches
semblables dans leur
structure mais
différentes
chimiquement
- s’informer à partir de
documents, de textes
- effectuer des comparaisons
- document
informatique
- photographies
aériennes
- vues de roches à
différentes échelles
Activité 5
(30 min)
Connaître la
répartition des volcans
à la surface de la Terre
- utiliser une banque de
données informatique
- s’informer à partir d’une
carte
- document
informatique
- mappemonde des
volcans actifs
Bilan
(15 min)
Réaliser une synthèse
- construire un schéma bilan
- représentation
« illustrée » des notions
acquises (partie gauche
de la rubrique « retenir
par l’image »
Activité 1
(0h45)
- il existe des
éruptions effusives et
des éruptions
explosives
- expliquer par un
texte les différences
de constitution
selon le type de
volcan
- l’apparence d’un
volcan est celle d’un
cône formé de débris
ou coulées
- le plus souvent, il
existe un cratère en
relation avec la
chambre magmatique
- observations à la
- une roche
loupe, au
volcanique est formée
microscope
de cristaux dans un
- réalisation de
verre
cristaux
- la taille et le
nombre de cristaux
dépendent du temps
de refroidissement
- observations à la
- les roches
loupe, au
volcaniques ont
microscope
toutes une structure
en verre et cristaux
- selon le type de
volcan, la
constitution chimique
de la roche change
- saisir des
- les volcans forment
informations à partir des courbes fermées
d’un logiciel de
englobant des zones
banque de données, calmes
d’une carte
- les volcans explosifs
sont situés surtout
autour du Pacifique
- voir « l’essentiel à
retenir »
On peut ainsi envisager la progression suivante :
Dans cette proposition de progression, les pages « Autour de … » et les exercices proposent un approfondissement sur la surveillance des volcans et leurs effets secondaires.
Dans les exercices, on retrouvera les rubriques permettant l’autonomie de l’élève dans son apprentissage par l’écriture des mots nouveaux, les définitions à connaître, des phrases à construire, le schéma
bilan à reprendre.
Un exercice guidé sur une lame microscopique, l’utilisation des connaissances et l’approfondissement
sur la prévention et les volcans sous-marins complètent le chapitre.
Chapitre 3 • Les volcans : effets et causes
© Magnard, 2007
57
■ Supports pédagogiques utiles
Matériel professeur
- diapositives ou documents vidéo (site Magnard) présentant les effets de volcans effusifs et explosifs
- articles de journaux
- roches volcaniques diverses
- photos aériennes de volcans
[documents complémentaires sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
- microscope lame minces de roches, webcam
- naphtaline, vanilline
- binoculaire
Liens utiles
- projecteur vidéo
– transparents Magnard
- logiciel Sismolog
– site internet « élèves »
Matériel élève
- documents du manuel
- échantillons de roches volcaniques
- lames minces
- naphtaline ou vanilline
- petit matériel de chauffage pour l’obtention de cristaux
- microscope, loupe
– site internet « enseignants »
www.magnard.fr/college/svt
■ Aide à la mise en œuvre des activités
Page d’ouverture du chapitre
Page 43
Photographie : un vulcanologue sur l’Etna (présence humaine et phénomène géologique). La
surveillance des volcans et de leurs activités éruptives est essentielle dans le cadre d’une prévention mais aussi d’une prévision des phases éruptives.
Des faits pour s’interroger
Pages 44-45
Document a : Le Stromboli montre une manifestation d’activité de projections. [Documents
complémentaires sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
Document b : Le Piton de la Fournaise montre une manifestation d’activité principalement
effusive (coulées).
[Documents complémentaires sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
Document c : L’étonnante transformation du mont Saint Helens après l’éruption de 1980 témoigne de la violence de l’explosion.
Document d : Un scientifique, ici Katia Krafft, travaille pour connaître le volcan et mieux assurer la prévention.
58
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
Activité 1 - Des éruptions volcaniques différentes
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 46-47
Il s’agit ici de montrer qu’il existe deux types d’éruptions et qu’on peut les relier à la dangerosité du volcan.
◗ Commentaires des documents proposés
Documents 1a, b et c : L’éruption du Piton de la Fournaise associe coulées et projections. La
quantité de produits émis ne constitue cependant pas un réel danger pour la population.
[Document complémentaire sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
Documents 2a et b : L’éruption explosive du Pinatubo est illustrée ici par la colonne de cendres
très élevée et les retombées sur toute la région et donc la population, ici fort nombreuse.
Document 2c : Les chiffres sont éloquents : on est dans le cas d’un volcan très dangereux.
◗ Utilisation des documents
1. Les caractéristiques du Piton de la Fournaise sont : des coulées de couleur rouge, des projections de bombes et lapilli. Volcan peu dangereux.
2. Par comparaison, les caractéristiques du Pinatubo sont plutôt grises : panache gris, cendres
grises sur la ville. Volcan très dangereux car ayant causé de nombreuses victimes, des destructions et un dérèglement du climat mondial.
Question d’ensemble
On peut qualifier le type de volcan à éruption effusive de volcan « rouge » et le type de volcan à éruption explosive de volcan « gris ». Les volcans rouges ne représentent pas vraiment
un danger pour la population, parfois seulement pour leurs biens. Les volcans gris, par leur
dangerosité, représentent un risque certain pour leur environnement humain.
Activité 2 - La structure d’un volcan
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 48-49
Il s’agit ici de savoir comment est constitué un ensemble volcanique, du sous-sol à son aspect
en surface.
◗ Commentaires des documents proposés
Documents a, b, c, e, f : Cet ensemble de documents présente l’environnement de l’édifice volcanique. L’apparence générale (cône et cratère), le détail de ses flancs (vues de surfaces), des
manifestations annexes (fumerolles) et internes (trémors).
Document d : Le schéma se veut représentatif des deux types de volcans où apparaissent les
points identiques (cône, projections, fumerolles) et les différences (coulées, colonne de cendres, nuée ardente).
[Voir sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt, complément sur l’enregistrement
de trémors et leur exploitation lors d’une crise volcanique]
◗ Utilisation des documents
1. Les phénomènes qui participent à la formation du cône volcanique sont : dépôts de projections (bombes, lapilli, cendres), coulées, muées ardentes.
2. L’enregistrement des trémors permet une surveillance du volcan : comme il signifie un mouvement de magma il peut être à l’origine d’une alerte avant éruption et sert donc à la prévention. D’autre part grâce à trois sismographes, on saura localiser dans l’espace parfaitement la position du mouvement de magma et donc, petit à petit déterminer la forme et la
profondeur de la chambre magmatique.
Chapitre 3 • Les volcans : effets et causes
© Magnard, 2007
59
Question d’ensemble
Un volcan se construit d’abord par l’apparition de lave par une ouverture dans le sol. Celleci peut donner des projections qui vont s’entasser, des coulées qui vont se superposer, des
cendres qui vont finalement se déposer au sol. Ainsi le cône va croître et se développer.
Activité 3 - Du magma à la roche volcanique
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 50-51
Il s’agit maintenant d’expliquer comment se forme une roche volcanique (structure, composition).
◗ Commentaires des documents proposés
Documents 1a et b : la coulée brûlante (environ 1000 °C) s’écoule tout en se refroidissant au
contact du sol et de l’air. Elle finit par s’arrêter lorsqu’elle n’est plus alimentée et se refroidit,
se solidifie.
Documents 1c et d : dans le mur ainsi formé, on observe à la loupe des différences entre le
haut de la coulée et le bas. La présence de bulles prises au piège est plus importante vers le
haut car la masse rocheuse est moindre, les éléments apparents (grains = cristaux) sont plus
visibles en bas. L’essentiel de la roche est formée d’une pâte grisâtre.
Documents 1e et f : les observations microscopiques de lames de roches prises au sommet et à
la base de la coulée confirment les observations précédentes : présence de bulles, de rares gros
cristaux et de nombreux petits cristaux (verre peu abondant) en haut, de gros cristaux en bas,
le tout enchâssé dans une pâte homogène grise réunissant moins de microcristaux et davantage de verre volcanique.
[Documents complémentaires sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
Document 2 : la formation de cristaux peut être visualisée en direct en chauffant légèrement
des particules de naphtaline ou de vanilline et en les portant rapidement sous l’objectif du
microscope. On verra alors les gros cristaux se former et se développer lorsque le refroidissement est lent, se bloquer rapidement et donner de petits cristaux quand il est rapide.
[Document complémentaire sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
Attention, pour des raisons de toxicité des vapeurs notamment, ces manipulations doivent se
faire dans une salle ventilée, si possible sous hotte.
Remarque : l’approche faite ci-dessus reste une approche analogique. Le passage entre ces
résultats analogiques et l’interprétation des faits de terrain doit être nuancé : un magma est
en effet un ensemble de matériaux fondus, solides (enclaves de résidus de fusion, enclaves
d’encaissant arraché, éléments cristallisés avant l’arrivée à la surface et le refroidissement de
la coulée. Il ne faudrait pas laisser croire aux élèves que le dégazage (bulles observées dans la
roche) et la cristallisation sont des processus qui se réalisent uniquement en surface.
◗ Utilisation des documents
1.
60
Sommet de la coulée
Base de la coulée
Nombreuses bulles
Quelques gros cristaux
Nombreux petits cristaux
Pâte grise = verre
Très peu de bulles
Beaucoup de gros cristaux
Quelques petits cristaux
Pâte grise = verre
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
2. Lorsque la matière refroidit lentement les cristaux ont le temps de grandir et occupent tout
l’espace jusqu’au blocage par solidification. Lorsqu’elle se refroidit rapidement, ils seront
bloqués plus vite dans leur croissance et resteront petits.
Question d’ensemble
Les phénomènes observés lors de la formations de cristaux sous le microscope sont à ramener à ce qui se passe dans la coulée : le haut se refroidit plus vite (donc petits cristaux et
dégazage plus important), le bas plus lentement (donc plus gros cristaux et moins de bulles
de dégazage).
Activité 4 - Des roches volcaniques différentes
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 52-53
On cherche ici à montrer que si les éruptions sont différentes, les roches formées peuvent être
également différentes. Les observations de surface, tant à l’échelle du paysage ou de l’affleurement qu’à l’échelle de la roche sont des signatures des éruptions.
◗ Commentaires des documents proposés
Documents a et d : La chaîne des Puys est illustrée ici par sa zone nord où on observe des volcans différents. Le logiciel permet de montrer le relief et d’appliquer dessus la carte géologique. On pourra donc observer que la nature des roches volcaniques est différente selon les volcans. Notamment, au premier plan le Puy Pariou et le Sarcoui apparaissent de forme et de
roches différentes.
Documents b et c : Le Puy Pariou, forme générale et roche le composant (échantillon et lame
mince). On peut ainsi relier un volcan avec cratère à un écoulement de basalte.
Documents e, f et g : Le Sarcoui est constitué d’un dôme, donc d’une lave visqueuse, il associé
à l’échantillon de domite vu aussi au microscope.
[Voir sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt des documents complémentaires sur
la chaîne des Puys]
◗ Utilisation des documents
Documents b, c, d : La mise en place du basalte est liée à un volcan possédant un cratère point
de départ de coulées, donc de lave fluide résultat d’un volcanisme effusif.
Documents d, e, f, et g : La mise en place du trachyte est liée à un volcan en forme de dôme,
sans cratère, donc où la lave n’a pu s’écouler. Elle est donc visqueuse. Il s’agit d’un volcanisme
explosif, puisqu’on trouve aussi des cendres et des produits de nuées ardentes à proximité.
Question d’ensemble
Le caractère explosif ou effusif d’une éruption dépend de la capacité des gaz à pouvoir s’échapper de la cheminée. Si les roches mises en place proviennent d’une lave fluide (basalte) les gaz
produiront au plus des projections et le volcanisme sera effusif. Si elles proviennent d’une lave
visqueuse (trachyte) les gaz vont s’accumuler sous la lave jusqu’à produire une explosion et le
volcanisme sera explosif.
Activité 5 - La répartition des volcans à la surface de la Terre
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 54-55
On cherche à montrer que les volcans ne sont pas répartis au hasard, qu’ils sont alignés et
délimitent des zones à l’intérieur desquelles il y en a peu.
Chapitre 3 • Les volcans : effets et causes
© Magnard, 2007
61
◗ Commentaires des documents proposés
La carte de la répartition des volcans (capture d’écran réalisée sur Sismolog) est entourée de
quelques exemples de volcans.
◗ Utilisation des documents
1. Les volcans d’Hawaii (Kilauea) présentent peu de risques pour la population, car ce sont des
volcans effusifs où seules les coulées peuvent entraîner quelques destructions mais pas de
victimes directes. Les volcans situés au niveau des dorsales sont également effusifs et leur
activité ne concerne pas réellement les populations.
Par contre certaines régions du globe : Antilles (Montagne Pelée, Martinique), pourtour du
Pacifique : Mérapi, Indonésie…) sont des zones à risques car elles possèdent de très nombreux volcans explosifs actifs.
Question d’ensemble
Les volcans sous-marins à activité effusive et les volcans aériens à activité explosive sont alignés et délimitent des régions peu volcaniques.
Bilan
Pages 56-57
Le contenu résumé des activités est suivi d’un « J ’ a i a p p r i s à » où l’on retrouve les principales capacités abordées dans le chapitre.
La partie gauche du « J e re tiens par l ’image » pourra être utilisée pour expliquer ou
construire le « S c h é m a b i l a n », seule représentation reproductible par l’élève.
La rubrique « J e retiens par le tex t e » fixe les notions construites indispensable à savoir,
en relation avec le socle commun des connaissances.
Le « N e p a s o u b l i e r » revient sur une des notions « phares » du chapitre.
Autour de… l’activité volcanique
Pages 58-59
◗ Prévision et prévention des risques volcaniques
Les mesures effectuées sur le terrain et par satellite permettent maintenant d’obtenir une
prévision relativement fiable de l’imminence d’une éruption volcanique. Ainsi la prévention,
à l’inverse de celle des séismes n’est pas statique (construction parasismiques), mais active
(évacuation si besoin). Le point commun entre le risque sismique et le risque volcanique est
la prévention par l’éducation de la population. (Voir : www.magnard.fr/college/svt).
◗ Eruption du Laki, climat et révolution française
Des éruptions fantastiques, comme celles du Laki ou du Pinatubo, ont un retentissement
mondial. Elles ne se produisent que rarement (tous les centenaires voire plus) mais peuvent
aller jusqu’à des extinctions d’espèces. (Voir : www.magnard.fr/college/svt).
◗ Les lahars, effets volcaniques secondaires mais dévastateurs
Des éruptions en région montagneuses froides (présence de neige, de glaciers…) peuvent
avoir des conséquences destructrices graves. La fonte quasi instantanée de neiges ou de glaces provoque l’apparition de fleuves de boue puissants et dévastateurs (Armero, 1985, 23 000
victimes). Les lahars sont finalement une des causes les plus meurtrières sur les flancs des
volcans.
62
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
■ Correction des exercices
Les exercices de la rubrique « Pour apprendre sa leçon » sont corrigés en fin du manuel de l’élève.
[exercices supplémentaires sur le site SVT Magnard : www.magnard.fr/college/svt]
1
5
,
2
,
3
,
4
Correction dans le manuel élève.
EXERCICE GUIDÉ
a. Verre, grains (cristaux : microcristaux, gros cristaux), rares bulles.
b. Croquis : en légende, identifier un microcristal, un gros cristal, du verre, une cavité (bulle de
gaz) ; titre : Détail d’une roche volcanique, observée au microscope optique.
c. On peut classer l’andésite dans les roches volcaniques car elle est constituée de cristaux plus
ou moins gros inclus dans un verre volcanique.
6
a. En cas d’éruption il conviendrait de faire évacuer les villes de St Claude, Gourbeyre, Basse Terre.
b. Les villes où le risque est faible sont : Capesterre, Trois Rivières.
c. On peut classer l’andésite dans les roches volcaniques car elle est constituée de cristaux plus
ou moins gros inclus dans un verre volcanique.
7
a. En utilisant la largeur de la chambre on arrive à une largeur de la zone d’environ 20 km.
b. Ces 20 km constituent la largeur d’une vallée au milieu de la montagne sous-marine. La forme
générale serait donc celle d’une montagne ayant à son sommet une vallée !
c. En reportant les Açores sur la carte de l’activité 5 on constate qu’il existe à cet endroit un
volcanisme sous-marin effusif (les Açores sont localisées au niveau de la dorsale atlantique.
d. L’observation du schéma montre la présence de très nombreuses failles qui se rapprochent de la
chambre magmatique. Ainsi l’eau peut-elle s’infiltrer, se réchauffer et se charger de produits dissous avant de ressortir sous forme de sources hydrothermales.
8
a. A = couche vitreuse, lave ; B = nouveau tube de lave ; C = couche vitreuse, lave ; D = couche
vitreuse, nouveau tube de lave.
b et c. sur le croquis, couche vitreuse (régions gris-noir), nouveau tube de lave (rouge) coussin.
d. Sur le tube présent au milieu du cliché, la flèche va du haut droit vers le bas gauche.
Chapitre 3 • Les volcans : effets et causes
© Magnard, 2007
63
© Magnard, 2007
chapitre
La surface terrestre,
un puzzle animé
4
Manuel élève :
p. 63 à 87
■ Programme officiel
(application rentrée 2007)
Durée conseillée : cinq à six semaines
Connaissances
Capacités déclinées dans
u n e s i t u a t i o n d ’ a p p re n t i s s a g e
Ex e m p l e s d ’ a c t i v i t é s
Les variations de la vitesse des ondes sismiques
en profondeur permettent de distinguer la
lithosphère de l’asthénosphère.
La partie externe de la Terre est formée de
plaques lithosphériques rigides reposant sur
l’asthénosphère qui l’est moins.
Exprimer le résultat d’une recherche :
schématiser sur un planisphère, sur
une représentation cartographique des
mouvements aux limites de plaques.
Exprimer le résultat d’une recherche :
réaliser un schéma fonctionnel de la
partie externe de la Terre.
Les plaques sont animées de mouvements qui
transforment la lithosphère (formation de
chaînes de montagnes, déplacement des
continents, ouverture et fermeture des océans).
À raison de quelques centimètres par an, les
plaques se forment et s’écartent à l’axe des
dorsales.
Elles se rapprochent et s’enfouissent au niveau
des fosses océaniques.
L’affrontement des plaques engendre des
déformations de la lithosphère et aboutit à la
formation de chaînes de montagnes.
Observer, questionner, argumenter,
modéliser de façon élémentaire afin
de relier les mouvements des plaques à
l’ouverture et à la fermeture d’un océan
jusqu’à la formation d’une chaîne de
montagnes.
Mobiliser ses connaissances en
situation afin d’apprécier le risque
d’accidents naturels.
Exploiter une représentation
cartographique afin de situer des
zones à risque. [Compétence 5]
[Compétence 4 – B2i domaine 1-4]
Analyse de documents concernant la théorie de
Wegener. [Histoire des sciences]
Identification des mouvements de part et d’autre des
frontières des plaques sur un planisphère, à partir de
données GPS.
Mise en relation de l’existence de fosses, de séismes
profonds avec l’enfoncement de la lithosphère
océanique, à partir de cartes, de schémas, ou de
logiciels de visualisation. [B2i]
Utilisation de maquettes montrant le mouvement des
plaques.
Reconstitution du déplacement d’une masse
continentale, de la disparition d’un océan et de la
formation d’une chaîne de montagnes, à partir de
cartes et de schémas ou de logiciels de visualisation.
[B2i]
Observation de déformations des roches à l’échelle de
l’affleurement.
Réalisation de maquettes reproduisant ces
déformations.
Sont exclues :
- l’étude complète de la structure du globe ;
- la nature des roches qui composent la lithosphère et l’asthénosphère ;
- l’étude de la typologie des failles et des plis ;
- l’étude des mouvements convectifs ;
- l’étude de l’origine de l’énergie responsable du mouvement des plaques.
■ Thème général
Volcans et séismes sont répartis de manière particulière sur le globe. On tentera de parvenir à l’explication de cette répartition : la tectonique des plaques. Du point de vue géographique, fosses marines,
dorsales, chaînes de montagnes, et, du point de vue géologique, volcans et séismes, entrent ainsi dans
un système dynamique cohérent.
Chapitre 4 • La surface terrestre, un puzzle animé
© Magnard, 2007
65
• O b j e c t i fs d e c o n n a i s s a n c e s
- Grâce à la disposition des volcans et des séismes, la surface de la Terre apparaît constituée de
plaques qui s’emboîtent à la manière d’un puzzle.
- Les frontières des plaques sont actives (risques sismiques et volcanique), l’intérieur d’une plaque
est relativement calme géologiquement.
- Ces plaques possèdent une épaisseur déterminée par les variations de vitesse des ondes sismiques.
- On peut ainsi distinguer une lithosphère rigide et une asthénosphère moins rigide.
- Les données GPS permettent de mesurer des mouvements entre plaques.
- À raison de quelques centimètres par an, les plaques s’écartent au niveau des dorsales océaniques.
- Certaines plaques s’affrontent au niveau des fosses océaniques : il y a subduction d’une plaque
sous une autre.
- Un océan peut ainsi se fermer, entraînant la collision de continents, cause de déformations lithosphériques et de formation de chaînes de montagnes.
• O b j e c t i fs m é t h o d o l o g i q u e s
Dans ce chapitre, les connaissances acquises dans les chapitres précédents et les saisies d’informations permettront d’étayer le raisonnement.
S ’ i n fo r m e r
Réaliser
Communiquer
Raisonner
- s’informer à partir de documents,
de vidéos
- utiliser les données GPS
- utiliser des données sismiques
- réaliser un diagramme
- décalquer et reporter des données
- réaliser une coupe de la partie
supérieure du globe
- décrire oralement une situation
- argumenter une proposition
- formuler une hypothèse
- effectuer une démonstration
- argumenter à partir de données
sismiques
- relier des informations
■ Découpage du chapitre : progression et programmation horaire
Ce chapitre a pour but d’obtenir des réponses à la relation des reliefs particuliers (fosses, dorsales,
montagnes) avec la répartition des volcans et des séismes. On atteindra ainsi la connaissance d’une
tectonique globale.
La page d’entrée du chapitre (p.63) et la double page « D e s faits pour s’interro g e r » (pages 64-65)
illustrent l’ensemble de l’étude à suivre : faille à l’échelle continentale, une fissure d’écartement, fosse,
montagnes et « dérive des continents ».
Six doubles pages « a c t i v i t é s » (pages 66 à 77) permettent d’appréhender les différentes situations
exposées au début, tout en définissant la notion de plaques et donc de tectonique du globe.
66
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
On peut ainsi envisager la progression suivante :
Séquences
O b j e c t i fs
C a p a c i t é s m i s e s e n œ u v re S u p p o r t s p ro p o s é s
A c t i v i t é s é l è ve ( s ) N o t i o n s c o n s t r u i t e s
D e s fa i t s p o u r
s ’ i n t e r ro g e r
(10 min)
Activité 1
(1h30)
Installer la
problématique du
chapitre
Mesurer des
déplacements absolus
des plaques à la
surface de la Terre
(direction, sens, et
vitesse des
déplacements)
Définir les frontières
des zones dont on a
observé les
déplacements
- formuler des hypothèses
- observer des reliefs
particuliers
- s’informer à partir de
mesures scientifiques
- effectuer un graphique
- généraliser et effectuer une
synthèse
- photographies
- vidéo
- participation orale
- texte
- graphique
- participation orale
ou écrite
- réalisation d’un
graphique
- effectuer un
calque
- les terres émergées
se déplacent
(mouvements absolus)
- identifier la présence de
- représentations
zones géologiquement actives effectuées par un
(volcans, séismes) sur des
logiciel
reliefs particuliers
- descriptions des
différentes
situations
- généralisations à
la Terre
Activité 3
(1h00)
Etablir la définition
d’une plaque et
retrouver son
déplacement
- interpréter un graphique
- observer les déplacements
relatifs
- graphique et
schémas
- commenter un
graphique
- reporter les
plaques sur le
calque précédent
Activité 4
(1h30)
Comprendre que la où
deux plaques
s’écartent, la
lithosphère se forme
- s’informer à partir de
documents, de carte
- décrire un schéma évolutif
- carte, schémas,
documents
photographiques
- effectuer une
synthèse de
documents
- rédiger un texte
Activité 5
(1h30)
Démontrer que la où il
existe une fosse
océanique, une plaque
passe sous une autre
en s’enfonçant dans
l’asthénosphère
- s’informer à partir d’une
carte et de documents photos
- utiliser un logiciel pour
découvrir un phénomène
- carte
- documents photos
- écran de logiciel de
simulation
- rechercher des
arguments
- réaliser et
interpréter une
coupe
Activité 6
(1h30)
Comprendre qu’une
chaîne de montagnes
est formée par le
rapprochement de deux
plaques et leur
collision
- déduire une histoire
géologique à partir de
documents
- carte, documents
photos, schéma de
synthèse
- utiliser des
arguments
- commenter un
schéma de synthèse
- la surface de la
Terre est découpée en
zones de calme
géologique relatif
entourées de zones
actives
- les zones de calme
géologique sont des
plaques
lithosphériques
reposant sur
l’asthénosphère
- les plaques
s’écartent au niveau
des dorsales
- le basalte qui est
mis en place à ce
niveau augmente la
surface des deux
plaques
- la présence d’une
fosse marque
l’enfoncement d’une
plaque
- cet enfoncement se
fait selon un plan que
l’on peut repérer par
les foyers de séismes
qui s’enfoncent sur
quelques centaines de
kilomètres
- une chaîne de
montagnes est formée
lors de la fermeture
d’un océan et la
collision de deux
continents
- cette collision est à
l’origine de profondes
déformations (plis,
failles…)
Activité 2
(1h00)
Dans cette proposition de programmation, les pages « Autour de … » et les exercices proposent un
approfondissement sur la découverte de la dérive des continents et de la tectonique des plaques, sur
la géothermie et la façon de simuler les mouvements des plaques par une maquette.
Dans les exercices, on retrouvera les rubriques permettant l’autonomie de l’élève dans son apprentissage par l’écriture des mots nouveaux, les définitions à connaître, des phrases à construire, le schéma
bilan à reprendre.
Un exercice guidé reprend la notion de subduction.
Chapitre 4 • La surface terrestre, un puzzle animé
© Magnard, 2007
67
■ Aide à la mise en œuvre des activités
Page d’ouverture du chapitre
Page 63
Photographie : la faille de la Mer Morte vue par satellite. La surface de la Terre apparaît parfois
découpée en de grands panneaux visibles de l’espace. Elle apparaît tel un puzzle.
Des faits pour s’interroger
Pages 64-65
Document a : Vue de détail d’une fissure séparant deux blocs émergés. À cheval sur la fissure
du rift de Thingellir en Islande, la personne a en réalité chacun de ses pieds installés sur une
plaque : à sa droite la plaque eurasiatique, à sa gauche la plaque nord américaine.
Document b : Des fosses profondes bordent certains continents, accompagnées de nombreux
volcans. Ces fosses constituent, au niveau des fonds sous-marins, d’autres lignes de partage du
puzzle terrestre.
Document c : L’Himalaya est une chaîne de montagnes imposantes. La question de sa présence
imposante et des séismes qui l’affectent est posée.
Document d : La signification de la complémentarité des formes des côtes d’Amérique du sud
et d’Afrique est posée depuis plus d’un siècle. Elle pourrait être l’enregistrement d’une « fracturation » des deux continents aujourd’hui séparés de plusieurs milliers de kilomètres.
Activité 1 - Les continents et les îles se déplacent
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 66-67
Montrer par deux exemples que les terres émergées se déplacent (dans l’absolu) à la surface de
la Terre. Mesurer et constater les déplacements des terres émergées.
Établir que la surface de la Terre est un puzzle animé.
◗ Commentaires des documents proposés
Documents a, b et c : Principe d’utilisation d’un GPS pour établir la localisation (latitude, longitude) d’un point à la surface de la Terre à un moment précis, comparaison des mesures effectuées pour ce même endroit à une année d’intervalle, pour établir le mouvement de cet endroit
(déplacement d’une terre émergée (Tahiti…) par rapport à un repère arbitraire, (équateur, méridien 0).
Le « Je réalise » permettra d’appliquer ces notions.
Document d : L’itération de ce mesures en différents endroits de la surface du globe permet de
montrer que tout point (émergé) situé à la surface du globe apparaît animé d’un déplacement
dont on peut préciser la direction, le sens et l’intensité. Ces déplacements semblent, à ce
niveau, sans logique apparente. La surface de la terre apparaît tel un puzzle animé.
◗ Utilisation des documents
1. Le déplacement d’un point, mesuré par rapport à la latitude et à la longitude 0, est reporté
sur un graphique. On obtient le déplacement réel de Papeete par la diagonale du rectangle
ainsi formé.
68
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
2.
Question d’ensemble
Le continent africain et une île de l’Atlantique sud possèdent des flèches dirigées vers le
nord-est. Pour le continent sud-américain, les flèches sont dirigées vers le nord, pour le
continent nord-américain, vers l’ouest. La surface de la Terre peut ainsi être « découpée »
en de grands ensembles qui présentent des déplacements différents.
Activité 2 - Des zones stables et des frontières actives
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 68-69
Définir les frontières des zones mobiles identifiées précédemment ; les caractériser par une
activité géologique et des reliefs particuliers.
◗ Commentaires des documents proposés
Document c : La carte de localisation des volcans et des séismes à la surface du globe semble
préciser les limites des grandes unités mobiles repérées à la surface de la Terre. On établit ainsi
des frontières précises à ces unités.
Documents a, b, d : Documents établis à partir du logiciel Sismolog. Détails des reliefs particuliers situés en zones frontières. Entre Amérique du Nord et Europe, une étroite chaîne de
montagnes, qualifiée de dorsale (elle forme un dos au milieu de l’océan), parcourt l’axe de
l’océan Atlantique ; le long des côtes ouest de l’Amérique du Sud, la fosse du Chili est bordée
par une étroite chaîne de montagnes ; entre l’Inde et l’Eurasie, la limite est l’imposante chaîne
himalayenne.
Document e : Le continent australien apparaît dépourvu de relief significatifs : pas d’importante chaîne de montagnes, pas de fosses en bordure immédiate des côtes. Le littoral du continent australien, semble éloigné des frontières « géologiquement actives » repérées ci-dessus.
◗ Utilisation des documents
1. Les reliefs des régions du globe présentées sont : a) une dorsale, chaîne de montagnes sous
marine, ici d’une hauteur d’environ 2000 m par rapport aux fonds océaniques, b) une fosse
océanique profonde de 2000 à 3000 m par rapport aux fonds océaniques, d) une chaîne de
montagnes aériennes importante, l’Himalaya, avec des sommets de plus de 8000 m, et e),
une zone de calme géologique où le relief ne présente pas de grosses particularités.
2. L’observation de la carte de la répartition des volcans et des séismes montre que l’activité
géologique est concentrée dans des zones étroites formant des courbes fermées près des
reliefs particuliers déjà cités.
Chapitre 4 • La surface terrestre, un puzzle animé
© Magnard, 2007
69
Question d’ensemble
Les zones actives forment pratiquement des courbes fermées à l’intérieur desquelles l’activité
géologique (notamment les séismes et le volcanisme) est soit très réduite, soit absente.
Ainsi, on a des zones de « calme » géologiques qui sont au nombre d’une douzaine.
Activité 3 - La surface de la Terre découpée en « plaques »
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 70-71
Les zones de calme géologique sont appelées plaques. Mais cette définition ne peut être correcte que si on définit leur épaisseur, c’est-à-dire celle de la lithosphère. Pour cela, on ne
peut qu’utiliser des moyens indirects : la vitesse des ondes sismiques. On accède ainsi à une
définition complète des plaques dont, grâce à un planisphère, on pourra rappeler les limites
et les mouvements propres.
◗ Commentaires des documents proposés
Documents 1a et b : Le programme exclut la notion de croûte pour ne garder que la notion de
lithosphère et asthénosphère. Pour ce qui est des variations de la vitesse des ondes sismiques
en fonction de la profondeur, on se contentera de remarquer que, même si la vitesse change en
plein milieu de la zone superficielle, elle reste constante pour deux valeurs (environ 5 puis
8 km/s) sur les premiers 100 kilomètres (domaine de la lithosphère) puis varie en continu, dans
une zone moins rigide : l’asthénosphère.
Les informations sont apportées dans le texte associé au graphique.
La représentation schématique sur le graphique est maintenant à rapprocher d’une représentation plus proche de la Terre (b), sans aller jusqu’au noyau.
Document 2 : le planisphère montre exclusivement la position des diverses plaques avec leurs
frontières.
Je réalise
70
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
◗ Utilisation des documents
1. Les géologues peuvent connaître la vitesse des ondes sismiques à l’intérieur de la Terre. En
effet, les ondes se propagent à des vitesses constantes dans la première zone de roches rigides appelée lithosphère. Puis elles se propagent à des vitesses variables dans la seconde
zone moins rigide appelée asthénosphère.
2. Quelques plaques qui s’écartent à leur frontière :
- Pacifique et Nazca
- Eurasie et Amérique du nord
- Afrique et Amérique du sud
Quelques plaques qui se rapprochent à leur frontière :
- Nazca et Amérique du sud
- Inde-Australie et Eurasie
- Pacifique et Inde-Australie
Question d’ensemble
Plaque lithosphérique : panneau rigide à la surface de la Terre, géologiquement calme,
entouré de frontières géologiquement actives (volcans, séismes), et qui a l’épaisseur de la
lithosphère c’est-à-dire environ 100 km.
Activité 4 - Une frontière entre plaques qui s’écartent
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 72-73
Au niveau d’une dorsale, les plaques s’écartent. Ce mouvement (relatif entre les deux plaques)
est accompagné de séismes et d’un volcanisme basaltique effusif.
Au niveau d’une dorsale, il y a mise en place de lithosphère (matérialisée notamment par un
ajout de basalte). Les dorsales forment des frontières entre plaques en divergence.
◗ Commentaires des documents proposés
Documents 1a, b et c : L’Islande est une portion de dorsale émergée. À ce titre, il est intéressant d’observer des phénomènes en principe sous-marins mais visibles ici ponctuellement : fissures d’écartement (b), volcanisme basaltique (c).
Documents 2a et c : Sur la dorsale des plongées de sous-marins scientifiques ont pu photographier des fissures, identiques à celles observées en Islande, des laves en coussin (caractéristiques de l’émission de laves en milieu aquatique) et des manifestations de la présence de
matière chaude proche (chambre magmatique) : les fumeurs noirs.
Document 2b : La datation des basaltes constituant le soubassement des fonds océaniques a permis de reconstituer l’histoire de la formation des fonds de l’océan Atlantique par l’apport de matière
qui s’accroche aux plaques en écartement, constituant une sorte de tapis roulant très lent.
◗ Utilisation des documents
1. Les arguments qui permettent de dire que l’Islande est un morceau de frontière de plaques
en divergence sont principalement l’ouverture de fissures, démontrée par les barres métalliques et l’apport de matière basaltique par les nombreux volcans effusifs.
2. Les fonds océaniques sont constitués de basalte (voir laves en coussins) et l’âge de ces laves
est symétrique par rapport à l’axe de la dorsale, les plus jeunes fonds étant situés près de
l’axe. La matière atteint la surface au niveau de cet axe et forme la lithosphère des deux plaques qui s’écartent.
Chapitre 4 • La surface terrestre, un puzzle animé
© Magnard, 2007
71
Question d’ensemble
Au niveau d’une dorsale, les plaques s’écartent (fissures), donnant la possibilité à de la matière
nouvelle, le basalte, d’augmenter la surface (et le volume) de ces deux plaques. À cet endroit,
la lithosphère s’agrandit par l’apport de matière.
Activité 5 - Le rapprochement des plaques au niveau des fosses
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 74-75
À proximité d’une fosse océanique, on trouve de nombreux volcans et séismes, des zones de
déformations de terrains. À ce niveau, deux plaques se rapprochent et l’une d’elles s’enfonce
dans l’asthénosphère, passant de fait sous l’autre plaque, hypothèse confirmée à l’aide de la
connaissance de la distribution des foyers des séismes profonds.
◗ Commentaires des documents proposés
Document 1a : La carte confirme la présence d’une frontière active avec volcans et séismes. La
présence d’une fosse et la vitesse des plaques indiquent une frontière en convergence.
Documents 1b et c : Le volcan illustre la notion de frontière active, tandis que les déformations
des roches proposent une zone de compression.
Document 2 : Cet ensemble propose l’utilisation du logiciel Sismolog afin de déterminer ce qui
se passe en profondeur. On peut en effet, en choisissant son lieu de coupe, effectuer une coupe
des premières couches terrestres selon la profondeur, en y plaçant les foyers sismiques. Quand
on sait que les séismes ne peuvent se produire que dans des roches rigides cassantes, on
retrouve ainsi une zone de lithosphère plongeante dans l’asthénosphère moins rigide, sous les
Andes. La coupe interprétée le confirme.
◗ Utilisation des documents
1. Les deux arguments qui permettent de dire que la frontière entre les plaques Amérique du
sud et Nazca est une frontière de plaques en convergence sont : le sens et la vitesse des
deux plaques (carte) et la présence de terrains déformés.
2. La position des foyers de séismes en profondeur détermine une zone de roches rigides, qui
plonge dans l’asthénosphère : c’est la subduction de la plaque de Nazca sous la plaque de
l’Amérique du sud.
Question d’ensemble
Une fosse océanique est un relief particulier des fonds sous-marins, qui indique l’enfoncement
d’une plaque dans l’asthénosphère, sous une autre. Dans cette zone, de la matière initialement en surface disparaît en profondeur. Par ailleurs, la déformation des roches en surface
sur la seconde plaque (plis…) indique aussi un raccourcissement du au rapprochement des
deux plaques.
Activité 6 - La collision entre deux plaques dans l’Himalaya
◗ Objectifs / Intentions pédagogiques
Pages 76-77
Montrer que la collision de deux continents après la fermeture d’un océan peut entraîner la
formation d’une chaîne de montagnes.
La présence d’anciens basaltes océaniques au sein de cette chaîne de montagnes permet
d’identifier la fermeture de l’océan, le rapprochement de deux plaques, la collision. Ces chaînes de montagnes sont des frontières de plaques en convergence.
72
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
◗ Commentaires des documents proposés
Documents 1a et b : La plaque Inde-Australie s’enfonce dans la plaque Eurasienne (vitesses
indiquées sur la carte). On trouve à cet endroit une chaîne de montagnes avec d’importantes
déformations, preuves d’une rencontre de plaques.
Documents 2a et b : La présence de fossiles marins et de roches volcaniques en coussins montre qu’il a existé à cet endroit, un océan dont on retrouve les traces.
Document 2c : La reconstitution de l’histoire de la formation de l’Himalaya peut être envisagée
grâce à ces données (et à d’autres fournies notamment par le paléomagnétisme pour les datations…). On y observe la fermeture d’un océan qui aura laissé des zones de sutures (cf carte)
et de grandes déformations de terrains (élévation, plis et failles).
◗ Utilisation des documents
1. Il s’agit d’une frontière de plaques en convergence, où la compression se traduit par un raccourcissement des terrains démontré par les nombreux plis et les failles.
2. Les arguments qui ont permis d’élaborer le scénario de l’histoire de la région sont :
- la présence de fossiles marins (ammonites…) ;
- la découverte de roches élaborées dans les dorsales (laves en coussin).
Question d’ensemble
Le rapprochement de deux plaques entraîne la formation d’une zone de subduction avec fosse
océanique. Mais si ce rapprochement se poursuit pendant des millions d’années, il arrive un
moment où un continent va entrer en contact avec le continent de l’autre plaque. Il y a alors
collision, raccourcissement des terrains, formation de plis et failles, et donc d’une chaîne de
montagnes.
Bilan
Pages 78-79
Pour passer de l’image au schéma bilan, il faut considérer que le travail de géologie se
concentre en classe de 4e exclusivement sur la zone la plus superficielle de la Terre et plus
particulièrement sur ce qui est visible en surface.
Cette surface est partagée en plaques limitées par des frontières actives. Les frontières peuvent être en divergence ou en convergence. En ce qui concerne les mouvements et l’activité,
alors que les plaques sont mobiles dans leur ensemble et pratiquement très peu actives, les
frontières possèdent chacune des spécificités d’activité.
Autour de… la tectonique des plaques
Pages 80-81
◗ De la dérive des continents à la tectonique des plaques
« L’ava n t » Wegener
Pour Snider-Pellegrini (La création et ses mystères dévoilés, 1858) un continent unique s’est
séparé en plusieurs qui ont migré à leur place actuelle après le déluge.
Edouard Suess, en 1900, observe des analogies de faunes et de flores fossiles entre des
régions aujourd'hui séparées par des océans et remarque que celles-ci sont inexplicables sauf
si « les continents étaient autrefois beaucoup plus étendus et s’ils se sont effondrés en leur
milieu pour former les océans ».
Chapitre 4 • La surface terrestre, un puzzle animé
© Magnard, 2007
73
W e g e n e r e t l a d é r i ve d e s c o n t i n e n t s
Utilisant les conclusions de ses prédécesseurs, il est le premier à argumenter par un nombre
considérable de mesures et observations de « terrain » pour en faire une théorie scientifique
cohérente.
En 1930, l’année de la mort de Wegener, sa théorie est écartée car aucun mécanisme satisfaisant n’existe pour expliquer le déplacement des continents : les continents n’ont pas pu
dériver !
« L’ a p r è s » Wegener
Lorsque Hess suggère, en 1960, une expansion des fonds océaniques, la théorie de Wegener
peut s’imposer et contribuer ainsi à la formulation de la théorie actuelle des plaques et de
leur déplacement.
S i t e i n t é re s s a n t :
http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Geodynamique/Mouvements-plaques/
Tectonique/Articles/derive.html
◗ La géothermie
Parmi les différentes énergies, la géothermie est une des moins polluantes. Pour une même
quantité d’énergie, elle produit 19 fois moins de dioxyde de carbone que le charbon, 13 fois
moins que le pétrole et 8 fois moins que le gaz naturel.
S i t e s i n t é re s s a n t s :
http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier577-1.php
http://www.soultz.net/fr/rapports/fete_science2003.pdf
◗ Géologie en pratique
Construction de la maquette de la page 81 pour simuler les mouvements des plaques sur le
site Magnard : www.magnard.fr/college/svt.
■ Correction des exercices
Les exercices de la rubrique « Pour apprendre sa leçon » sont corrigés en fin du manuel de l’élève.
4
74
La région du Japon
Partie 1 • L’activité interne du globe terrestre
© Magnard, 2007
5
U n e c o l l i s i o n e n t re c o n t i n e n t s
6
U n e p e a u d e z è b re
a. La dernière inversion magnétique a eu lieu il y a 0,7 Ma soit 700 000 ans.
b. La durée de l’avant dernière inversion est de 0,89 Ma – 0,7 Ma = 0, 19 Ma soit 190 000 ans.
c. Les bandes observées de part et d’autre de la dorsale sont symétriques par rapport à celle-ci.
d. Cette disposition permet de montrer qu’un terrain formé à une époque se scinde et s’éloigne de
la dorsale alors que d’autres se forment et ainsi de suite. Il y a agrandissement des plaques à
cette frontière.
7
H i s t o i re d e l a p l a q u e A ra b i e
a. Il y a 60 Ma il existait 3 plaques : Afrique, Eurasie, Inde, séparées par une mer, la Thétys. Une
subduction des plaques Afrique et Inde se produit sous la plaque Eurasienne.
b. Les changements qui se sont opérés dans la région il y a 20 Ma sont :
- Une plaque Arabie s’est formée en se détachant de l’Afrique.
- L’océan s’est fermé devant la plaque Inde et celle-ci est entrée en collision avec la plaque
Eurasie.
- La plaque Arabie est en subduction sous la plaque Eurasie, dont elle est toujours séparée par
une mer.
c. En considérant que le mouvement actuel des plaques se poursuivra pendant 10 Ma on pourrait
envisager la disposition suivante :
Chapitre 4 • La surface terrestre, un puzzle animé
© Magnard, 2007
75
© Magnard, 2007