Fiche thématique n°3 Des laves aux roches volcaniques

Fiche thématique n°3
Des laves aux roches volcaniques
Fiche Enseignant
„ Problématique : Comment les laves issues des magmas forment-elles des roches
volcaniques ?
„ Objectifs pédagogiques :
ÎNotionnels :
Le refroidissement par étapes du magma, sa solidification sous forme de cristaux ou de
verre, donnent naissance aux roches volcaniques.
La structure de la roche conserve les traces de son refroidissement.
ÎMéthodologiques :
S’informer :
-à partir d’un document audiovisuel.
-à partir d’une carte.
Communiquer :
-par l’écrit.
-par le schéma.
Raisonner :
-proposer une explication à des observations.
Réaliser :
-une manipulation d’après un protocole.
-une préparation microscopique.
-un réglage, une mise au point au microscope
„ Organisation de la séance et matériel nécessaire
Durée : environ 30’ et 1h en classe
Travail en groupe
Matériel par groupe
-un dossier
dans le parc :
-un crayon à papier, une gomme et des crayons de couleur
-un plan du parc
Matériel par groupe
en classe :
-un microscope polarisant ou non
-2 lames et 2 lamelles
-une spatule pour prélever de la vanilline
-un bec bunsen ou un briquet
-une boite contenant de la glace pilée ( qui peut être remplacée
par un congélateur situé à proximité de la classe)
A l’issue de la séance, les élèves peuvent être regroupés pour effectuer le bilan de l’activité
dans l’espace La galerie des enfants situé au dessus du jardin volcanique.
„ Démarche choisie :
Cette séance est construite autour d’une activité dont les premières notions sont abordées dans
le cadre de la visite de l’espace Sur la piste des volcans-Les produits volcaniques. Elle conduit
les élèves à formuler des hypothèses pour expliquer la structure microlitique commune aux
roches volcaniques, hypothèses qui donneront lieu à une expérimentation en classe. Son
objectif est de montrer que les roches volcaniques ont une structure commune qui permet de
les identifier puis d’établir expérimentalement le lien entre la structure et les conditions de
refroidissement.
„ Les réponses aux activités :
1Le basalte est une roche principalement associée à des manifestations volcaniques effusives.
L’andésite est une roche principalement associée à des manifestations volcaniques explosives.
Le basalte est une roche de teinte sombre.
L’andésite est une roche de teinte claire.
Le basalte est une roche formée de cristaux disposés dans une pate vitreuse.
L’andésite est une roche formée de cristaux disposés dans une pate vitreuse.
Le basalte est une roche constituée de cristaux d’olivine, de pyroxène et de feldspath.
L’andésite est une roche constituée de cristaux de feldspath, de pyroxène et d’amphibole.
2A gauche de haut en bas : microlite, verre, gros cristal (titre : Lame mince de basalte observée
au microscope).
A droite de haut en bas : verre, gros cristal, microlite (titre : Lame mince d’andésite observée
au microscope).
3Ces 2 roches sont formés de gros cristaux, de microlites englobés dans un verre, elles ont une
structure identique dite microlitique.
4La vitesse de refroidissement du basalte est plus rapide à la surface de la coulée qu’au cœur de
la coulée.
5Constituant (s) de la roche
le(s) plus abondant (s)
Vitesse de refroidissement
(lente ou rapide)
Echantillon 1
Verre, microlite
rapide
Echantillon 2
Gros cristaux
lente
6On peut émette l’hypothèse suivante : la taille des cristaux dépend de la vitesse de
refroidissement, plus elle est élevé et plus les cristaux sont petits et inversement.
7-
Indique la variable de
l’expérience (Ra)
Formuler les conséquences
vérifiables (Ra)
La vitesse de refroidissement
Si la vitesse de
refroidissement est faible
(faible écart de température),
les cristaux de vanilline
formés sont de petites tailles
Si la vitesse de
refroidissement est élevé (fort
écart de température), les
cristaux de vanilline formés
sont de grandes tailles
Les cristaux de vanilline sont
de grandes tailles
Les cristaux de vanilline sont
de petites tailles
Schématiser votre expérience
et réaliser la (Ra-Re)
Observer les résultats (I)
Interpréter les résultats et
conclure (Ra)
La taille des cristaux formés dépend la vitesse de
refroidissement donc l’ hypothèse est validée.
8La structure microlitique des roches volcaniques est le résultat d’un refroidissement lent, qui
entraîne la formation de gros cristaux, puis d’un refroidissement rapide, qui est à l’origine de
microlites et d’un verre qui englobe les cristaux déjà formés.
Fiche thématique n°3
Des laves aux roches volcaniques
Fiche Elève
Lors des éruptions volcaniques, les magmas qui se forment en profondeur arrivent en
surface. Ils donnent alors des laves qui en se refroidissant se transforment en roches
volcaniques de nature différente.
En vous rendant dans l’espace Sur la Piste des volcans Les produits volcaniques ? , vous
découvrirez quelles sont les caractéristiques communes aux roches volcaniques et
comment elles se forment à partir des laves.
La structure de deux roches volcaniques :
le basalte et l’andésite
1-Observer les panneaux et les échantillons de roches correspondants et relier entre elles les
propositions exactes dans la liste suivante (I).
Le basalte est une rochey
yassociée à une activité volcanique effusive
L’andésite est une rochey
yassociée à une activité volcanique explosive
Le basalte est une roche y
yde teinte claire
L’andésite est une rochey
yde teinte sombre
Le basalte est une rochey
yentièrement cristallisée
L’andésite est une rochey
yformée de cristaux disposés dans une pate vitreuse
Le basalte est une rochey
yconstituée de cristaux de feldspath, de pyroxène
et d’amphibole
yconstituée de cristaux d’olivine, de pyroxène
et de feldspath
L’andésite est une rochey
2-Légender les croquis d’une lame de basalte et d’une lame d’andésite observées au
microscope (I).
‹les légendes suivantes sont notées : verre volcanique*, microlite* de feldspath, gros cristal
‹ un titre est donné à chaque croquis
Titre :
Titre :
3-a. Comparer la structure* microscopique du basalte et de l’andésite.
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Lexique :
Microlite : Petit cristal microscopique en forme de baguette.
Structure : Disposition des différents constituants d’une roche les uns par rapports aux
autres. Les roches entièrement cristallisées ont une structure dite grenue, les roches formées
de cristaux en forme de baguettes englobés dans une pate vitreuse ont une structure dite
microlitique.
Verre volcanique : Matière minérale refroidie très rapidement et n’ayant pas eu le temps
de cristalliser. Il apparaît noir opaque au microscope.
Une explication de la structure des roches volcaniques
Deux échantillons de basaltes sont prélevés dans une coulée refroidie : l’un à la surface
(échantillon 1) , l’autre au cœur de la coulée (échantillon 2) .
Les croquis ci-dessous ont été réalisés à partir de l’observation au microscope d’une
lame mince de l’échantillon 1 ( à gauche) et de l’échantillon 2 ( à droite).
4-Comparer la vitesse de refroidissement du basalte à la surface de la coulée et au cœur de la
coulée (Ra).
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…………………………………………………………………………………………………
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5-Compléter le tableau suivant en vous aidant des croquis des lames minces des échantillons 1
et 2 (I).
Constituant (s) de la roche
le(s) plus abondant (s)
Vitesse de refroidissement
(lente ou rapide)
Echantillon 1
Echantillon 2
6-Proposer une hypothèse pour expliquer la présence de cristaux de différentes tailles (gros
cristaux et microlites) dans les roches volcaniques (Ra).
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…………………………………………………………………………………………………
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Afin de vérifier votre hypothèse, vous disposez d’une substance chimique appelée
vanilline qui se présente sous forme de cristaux et fond rapidement au contact d’une
flamme (environ 80°C). quand elle se refroidit, son comportement est voisin de celui
d’un magma qui se refroidit : elle vous servira de modèle.
Le matériel suivant est à votre disposition pour l’expérience :
-un microscope pour observer les cristaux formés,
-des lames et des lamelles,
-un flacon de vanilline,
-une spatule,
-un briquet,
-une boite contenant de la glace pilée ou un congélateur.
Pour réaliser l’expérience, vous suivrez les consignes suivantes :
1ère manipulation
1-Déposer un peu de poudre de vanilline au centre de la lame.
2-Recouvrir d’une lamelle.
3-Porter la lame au-dessus d’un bec Bunsen ou de la flamme d’un briquet. Retirer sans
attendre la lame lorsque la fusion de la vanilline est réalisée et appuyer avec l’ongle sur la
lamelle pour réduire le plus possible l’épaisseur de la couche de liquide.
4-Observer au faible grossissement du microscope.
2ème manipulation
1-Déposer un peu de poudre de vanilline au centre de la lame.
2-Recouvrir d’une lamelle.
3-Porter la lame au-dessus d’un bec Bunsen ou de la flamme d’un briquet. Retirer sans
attendre la lame lorsque la fusion de la vanilline est réalisée et appuyer avec l’ongle sur la
lamelle pour réduire le plus possible l’épaisseur de la couche de liquide.
4-Placer immédiatement la lame au congélateur
(-12°C) ou sur une boîte contenant de la glace pilée pendant 5 minutes
5-Observer de nouveau au faible puis au moyen grossissement.
7-Compléter le tableau suivant (C).
Indique la variable de
l’expérience (Ra)
Formuler les conséquences
vérifiables (Ra)
Schématiser votre expérience
et réaliser la (Ra-Re)
Observer les résultats (I)
Interpréter les résultats et
conclure (Ra)
8-Compléter le texte suivant à partir de vos résultats (C).
La structure………………des roches volcaniques est le résultat d’un refroidissement
……….., qui entraîne la formation de gros cristaux, puis d’un refroidissement………….., qui
est à l’origine de ……………..et d’un …………………….qui englobe les cristaux déjà
formés.