Sommaire Séquence 2 À la séquence 1 tu as vu des exemples de manifestations violentes de la Terre, les séismes, mais tu en connais sans doute d’autres, tout aussi spectaculaires, les éruptions volcaniques. Derrière ces éruptions se cachent des manifestations très diverses, dont tu vas chercher l’origine. Problématique : Qu’est-ce qu’une éruption volcanique ? Quelle est la cause les éruptions volcaniques ? Séance 1 Les manifestations du volcanisme Séance 2 Le mécanisme des éruptions volcaniques 20 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e séance 1 — Séquence 2 Séance 1 Les manifestations du volcanisme j e m’interroge Dans les médias, on te parle souvent de l’activité de certains volcans qui ne semblent pourtant pas faire de victimes. D’autres fois, on annonce que l’activité d’un volcan a causé beaucoup de victimes, puis on n’en entend plus parler. Tout cela semble indiquer que le volcanisme est un phénomène complexe, que tu vas essayer de découvrir. Notre questionnement portera donc sur : Qu’est-ce qu’une éruption volcanique ? Exercice 1 : [I – Rechercher, extraire et organiser l’information utile] Avant de définir ce qu’est une éruption volcanique, il est utile d’observer un grand nombre d’éruptions, d’identifier les différentes éruptions possibles, puis de les classer selon leurs caractéristiques communes. Si tu n’as pas de possibilité d’accès à Internet, tu peux te contenter de lire les textes ci-dessous. Si tu as accès à Internet, ne saisis pas les liens ci-dessous mais ouvre le fichier du cours en ligne sur campus-electronique.fr et clique sur les liens. Voici des liens permettant de découvrir plusieurs éruptions (si les liens directs ne fonctionnent pas, tu peux effectuer cette recherche : http://www.imagesdevolcans.fr ; passer l’intro ; choisir vidéos et sons, puis choisir les exemples de la liste). – Le volcan El Chichon situé au sud-est du Mexique, est entré en éruption en 1982. Il y eut tout d’abord une éruption qui ouvrit le cratère sommital, libérant des cendres qui montèrent à 17 km de haut pour se répandre ensuite sur toute la région. Deux autres explosions élargirent ensuite le cratère et entraînèrent des écoulements de gaz volcaniques, de vapeur d’eau et de particules solides à des températures de plusieurs centaines de degré, et à plus de 100 km/h. On estime qu’il y eut 35 000 morts ou disparus, des milliers d’animaux morts. Neuf villages furent anéantis. Les matériaux volcaniques en suspension dans l’air entraînèrent des perturbations climatiques qui furent la cause de famines. http://www.imagesdevolcans.fr/popup_video.aspx?id_objet=14623&type_objet=5 – L’Etna, volcan italien fréquemment en éruption, a de nouveau en 1983, rejeté d’énormes quantités de lave qui se sont écoulées en détruisant tout, zones cultivées et constructions. http://www.imagesdevolcans.fr/popup_video.aspx?id_objet=14625&type_objet=5 – Le Kilauea, volcan très actif à Hawaï au milieu de l’océan Pacifique, a eu une nouvelle éruption en 1960 ; une énorme coulée de lave a anéanti un village, les villageois ont eu le temps de s’enfuir. http://www.imagesdevolcans.fr/popup_video.aspx?id_objet=14629&type_objet=5 – Le mont Saint-Helens, volcan nord-américain s’est réveillé en mars 1980. Une colonne de fumée s’est élevée, une partie du dôme du volcan a sauté. Un panache de cendres et de vapeurs s’est élevé à 3 km de haut. Tout fut détruit jusqu’à 30 km aux alentours. L’effet de l’explosion du volcan fut gigantesque (et entendue à des centaines de kilomètres). Un nuage de plusieurs centaines de degré dévale les pentes à une vitesse proche de 300 m/s. La forêt est engloutie sous les cendres. On estime les dégâts à un milliard de dollars. http://www.imagesdevolcans.fr/popup_video.aspx?id_objet=14641&type_objet=5 © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e — 21 Séquence 2 — séance 1 – Le Piton de la Fournaise, volcan de l’île de la Réunion au milieu de l’océan Indien, un des plus actifs de la planète est de nouveau entré en éruption en 1975 et jusqu’en 1976. Cela c’est manifesté par des coulées de lave qui se sont étendues vers la mer sur plusieurs kilomètres barrant des routes, détruisant des forêts. http://www.imagesdevolcans.fr/popup_video.aspx?id_objet=14639&type_objet=5 – La Montagne Pelée, sur l’île de la Martinique commence son éruption le 8 mai 1902 par une formidable explosion. Un nuage de cendres à 400 °C dévale la pente et en moins de 2 minutes détruit la ville de Saint-Pierre et ses 29 000 habitants, il n’y eut que deux survivants ; et même des navires furent détruits ou coulés. http://www.imagesdevolcans.fr/popup_video.aspx?id_objet=14632&type_objet=5 Afin de définir ce qu’est une éruption volcanique, établis un tableau de comparaison entre plusieurs d’entre elles, en repérant s’il y a, ou non, une émission de cendres mais aussi de laves, l’existence d’explosions et l’étendue des dégâts. [Communiquer par un tableau] Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 22 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e séance 1 — Séquence 2 Exercice 2 : [Ra – Argumenter] À partir de l’étude du tableau de l’exercice 1, montre qu’il est possible de classer ces volcans en deux groupes. [Utiliser des critères pour classer] Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Exercice 3 : [I – Observer] Les schémas ci-dessous présentent les manifestations de deux grands types d’éruptions volcaniques. Schémas des éruptions volcaniques Nom des volcans projection de scories ............................................... ……………… ............................................... ............................................... ............................................... Un volcan effusif gaz …………… du dôme nuée ardente projection de ………………….. et de blocs de tailles diverses ................................................ ................................................ ................................................ ................................................ Un volcan explosif Dans les cases de la colonne de gauche, complète les légendes des schémas ; dans les cases de la colonne de droite, inscris les noms des volcans étudiés à l’exercice 1 que tu peux associer à ces types d’éruptions. [Classer] Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e — 23 Séquence 2 — séance 1 j e retiens Le volcanisme se manifeste par deux grands types d’éruptions : – des éruptions effusives qui se caractérisent par des coulées de lave, – des éruptions explosives qui se caractérisent par la destruction de l’édifice volcanique, avec projection de fragments et l’émission de nuées ardentes. Les matériaux émis lors des éruptions volcaniques constituent l’édifice volcanique qui peut construire des îles isolées au milieu des océans. P our aller plus loin Exercice 4 : [Utiliser des connaissances et des informations pour justifier] « 8 heures du matin : la Terre gronde, au loin sur les flancs du volcan de la fumée apparaît. 10 heures : le flanc du volcan se met à gonfler, la Terre gronde encore. 10 h 30 : un nuage de cendres est projeté à 10 km du volcan, des gaz brûlants se répandent dans les vallées. 12 h : le visage du volcan a changé, le flanc nord est détruit. » À l’aide des informations apportées par ce texte, indique quel est le type d’éruption volcanique présenté ; justifie ta réponse. [Justifier] Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 24 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e séance 2 — Séquence 2 Séance 2 Le mécanisme des éruptions volcaniques j e m’interroge Tu as vu qu’il existait deux grands types d’éruptions volcaniques, présentant des différences importantes. Notre problématique sera donc : Comment expliquer que les volcans se manifestent de différentes manières ? Exercice 5 : [Ra – Modéliser] Tu as constaté que certains volcans se manifestaient par des coulées de roches liquides (la lave) et la libération de gaz. Ceci est causé par l’arrivée en surface d’une roche liquide contenant des gaz dissous, le magma1. Cette roche liquide est à l’origine des différents types de volcanismes. On peut supposer que les magmas sont différents et se comportent différemment avec les gaz qu’ils contiennent. Pour vérifier si cette hypothèse est recevable, on va utiliser un modèle explicatif et soumettre deux matériaux de fluidité différente à des gaz en quantité équivalente. Les deux expériences sont présentées dans le tableau ci-dessous : bouchon la purée s’écoule sur les bords du tube eau et aspirine effervescente purée fluide Expérience purée fluide correspondant à du magma fluide la purée monte lentement à l’état solide puis s’effondre bouchon eau et aspirine effervescente purée visqueuse Expérience purée visqueuse correspondant à du magma visqueux 1. Le magma est de la roche fondue contenant des gaz dissous, contrairement à la lave qui a perdu ces gaz. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e — 25 Séquence 2 — séance 2 À l’aide des résultats de cette manipulation, indique si l’hypothèse « la fluidité du magma est à l’origine des différences de manifestations volcaniques » est recevable. [Tester une hypothèse] Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Exercice 6 : [Re — Réaliser un schéma fonctionnel] Mais alors, si les éruptions volcaniques sont dues à l’arrivée du magma à la surface, pourquoi la fréquence de ces éruptions est-elle différente selon les volcans ? édifice volcanique coulée de lave 10 km foyer La répartition des séismes sous les volcans édifice volcanique magma trajet du magma Le trajet du magma lors d’une éruption effusive coulée de lave 10 km foyer La répartition des séismes sous les volcans magma trajet du magma Le trajet du magma lors d’une éruption effusive Le premier schéma présente la répartition des foyers des séismes sous un volcan. Sachant que les mouvements du magma peuvent être à l’origine de petits séismes, trace sur le deuxième schéma le trajet du magma en t’aidant des informations du premier schéma. À l’aide de ce schéma, justifie l’affirmation suivante : « le magma reste un certain temps dans un réservoir sous l’édifice volcanique ». [Justifier] 26 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e séance 2 — Séquence 2 Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Exercice 7 : [I – Organiser l’information utile] à l’aide des informations apportées par les exercices 4 et 5 et de tes connaissances acquises dans la séance 1, rédige un texte qui présente le déroulement d’une éruption volcanique de type explosif. [Communiquer par un texte] Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e — 27 Séquence 2 — séance 2 j e retiens Le volcanisme ne se manifeste pas toujours de la même manière : certains magmas produisent des coulées de lave lors de leur arrivée en surface, d’autres provoquent des explosions qui projettent des matériaux dans l’atmosphère. Les magmas sont contenus dans des réservoirs magmatiques, localisés à plusieurs kilomètres de profondeur. édifice volcanique remontée du magma éruption volcanique réservoir magmatique fusion partielle des roches, production du magma Fonctionnement d’une éruption volcanique 28 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e séance 2 — Séquence 2 P our aller plus loin Exercice 8 : [Ra – Exploiter des résultats] Pour comprendre l’origine des différents types d’éruptions volcaniques, on a analysé les roches qu’elles produisent. Le tableau ci-dessous indique la composition chimique de deux roches : une roche provient d’une éruption effusive, c’est le basalte ; l’autre roche provient d’une éruption explosive, c’est l’andésite. Silice Aluminium Fer Magnésium Calcium Basalte 44,34 % 9,93 % 12,64 % 12,4 % Andésite 55,9 % 18,1 % 7,7 % 4,6 % Potassium Autres 1,62 % 1,2 % 4,24 % 7,6 % 0,9 % 1,3 % à l’aide des informations de ce tableau, explique pourquoi les magmas à l’origine des différents types d’éruptions volcaniques ont une viscosité différente. [Rédiger un texte explicatif] Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e — 29 Séquence 2 ANNEXE « Besoin d’aide ? » Séance 1 Exercice 1 : [I — Rechercher, extraire et organiser l’information utile] Pour réussir cet exercice tu dois : − tracer un tableau avec : - les noms des volcans en tête de ligne - et en tête de colonne les éléments cherchés (cendres, coulée de lave, explosion, dégâts), − chercher dans chaque vidéo la présence ou l’absence des manifestations demandées afin d’établir le tableau, − compléter le tableau à l’aide de ces informations. Exercice 2 : [Ra — Argumenter] Pour réussir cet exercice tu dois : – comparer les éruptions, afin de déterminer des points communs, et les rassembler en fonction de ces points communs, – présenter chaque groupe en argumentant ton choix à l’aide des éléments communs que tu as utilisés pour faire tes groupes, – coordonner la liste de tes groupes et ton ou tes arguments, grâce à un connecteur logique comme « car ». Exercice 3 : [I — Observer] Pour réussir cet exercice tu dois : – compléter les schémas à l’aide des informations apportées par l’exercice 1, – déterminer, dans tes connaissances et grâce aux schémas, ce qui permet de classer les volcans en effusifs et explosifs, – classer les volcans étudiés dans l’exercice 1 en effusifs et explosifs. Exercice 4 : [Utiliser des connaissances et des informations pour justifier] Pour réussir cet exercice tu dois : – repérer les manifestations présentées, – les comparer à celles des types d’éruptions volcaniques que tu connais, – indiquer le type d’éruption en justifiant ta réponse par les manifestations trouvées dans les textes. 30 — © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e Séquence 2 Séance 2 Exercice 5 : [Ra — Modéliser] Pour réussir cet exercice tu dois : – comprendre le modèle utilisé en identifiant l’élément qui représente la roche liquide et la propriété que l’on fait varier, − vérifier si cela entraîne des variations dans les manifestations du modèle, − relier ces manifestations à celles des éruptions volcaniques, − conclure en indiquant si l’hypothèse « la fluidité du magma est à l’origine des différences de manifestations volcaniques » est recevable. Exercice 6 : [Re — Réaliser un schéma fonctionnel] Pour réussir cet exercice tu dois : – établir la relation qui existe entre les foyers des séismes et la présence de magma, grâce aux informations de l’introduction, – retracer le trajet du magma en fonction de la localisation des foyers des séismes, – proposer une explication aux temps existant entre chaque éruption, grâce aux informations du schéma. Exercice 7 : [I — Organiser l’information utile] Pour réussir cet exercice tu dois : – rassembler les connaissances que tu as acquises sur les manifestations des éruptions explosives, l’origine de ces manifestations et les étapes qui précèdent l’éruption, – organiser ces connaissances sous la forme d’un texte descriptif qui présente, dans l’ordre, les étapes qui mènent du réservoir magmatique à l’éruption. Exercice 8 : [Ra — Exploiter des résultats] Pour réussir cet exercice tu dois : – identifier la roche provenant de l’éruption effusive et celle provenant de l’éruption explosive, – comparer les compositions chimiques des deux roches (en t’intéressant aux plus fortes proportions), – mettre en relation les différences de composition chimique et les différences de viscosité, – rédiger un texte qui explique les différences de viscosité des magmas à l’aide de ces informations. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 4e — 31