Un modèle pour 3 types de failles

Un modèle pour 3 types de failles
Grades 7-12
Adapté à partir des plans de leçons USGS Web Learning
Contexte
L'un des phénomènes naturels les plus effrayants et les plus destructeurs est un grand tremblement de terre et
ses terribles conséquences. Un tremblement de terre est un mouvement brusque du sol, causé par le
relâchement soudain de contraintes accumulées pendant une longue période. Depuis des centaines de millions
d'années, les forces de la tectonique des plaques ont modelé la Terre en même temps que les larges plaques
tectoniques qui forment la surface de la Terre se déplaçaient lentement sur, sous et le long les unes des autres.
Parfois, le mouvement est progressif. D'autres fois, les plaques sont bloquées ensemble, incapables de libérer
l'énergie accumulée. Lorsque l'énergie accumulée est suffisante, les plaques se déplacent brutalement. Si le
séisme se produit dans une zone habitée, cela peut causer de nombreux morts et de nombreux blessés ainsi
que des dégâts matériels considérables.
Aujourd'hui, nous remettons en cause l'idée que les tremblements de terre représentent forcément un risque
incontrôlable et imprévisible pour la vie et pour les biens. Les scientifiques ont commencé à localiser les zones à
risques et à évaluer pour chacune d'elles les probabilités de survenue de séismes destructeurs. Les sites à
risques élevés ont été identifiés et des structures qui résistent aux effets des séismes ont été conçues.
Résumé
Objectif
L'élève va observer les mouvements des failles sur un modèle de la surface de la Terre.
Temps nécessaire
1 ou 2 séances
Matériel nécessaire (par groupe)
•
Carte du monde avec les fonds-sous marins
•
Crayons de couleur ou feutres
•
Une paire de ciseaux
•
Ruban adhésif ou tube de colle
•
Une règle
•
Papier dessin
•
Feuille avec le modèle de faille (à la fin de ce document)
Conseils
1. Faites travailler les élèves par deux ou en petits groupes.
2. Exposez les modèles de faille dans la salle de classe après l'activité.
3. Vous pouvez vous procurer une excellente carte du monde montrant le plancher océanique auprès de la
National Geographic Society.
Le questionnement
1. Expliquez que les failles sont souvent (mais pas toujours) trouvées près des frontières de plaques et
que chaque type de faille est fréquemment associé à certains types de mouvements des plaques.
Cependant, vous pouvez probablement trouver tous les types de faille associés à chaque type de limite
de plaque.
•
Des failles normales sont souvent associées à des limites divergentes (extension).
•
Des failles inverses sont souvent associées à limites convergentes (compression).
•
Des failles de décrochement sont souvent associées à des limites transformantes (cisaillement).
2. Posez les questions suivantes:
•
Quel genre de faille vous attendez-vous à trouver dans les montagnes de l'Himalaya? Pourquoi?
•
Quel genre de faille vous attendez-vous à trouver le long de la dorsale médio-Atlantique?
Pourquoi?
•
Quel genre de faille est la faille de San Andreas? Est-ce que la Californie a des chances de
"tomber dans l'océan Pacifique"? Pourquoi?
3. Expliquez que toutes les failles ne sont pas associées aux frontières de plaques. Expliquez qu'il existe
une large gamme de failles en fonction du type, de l'extension linéaire, du déplacement, de l'âge, de
l'activité actuelle ou historique et de leur emplacement sur la croûte océanique ou continentale.
Demandez aux élèves de rechercher des exemples de failles qui ne situent pas sur des limites de
plaque.
4. Expliquez aux élèves que les tensions et les contraintes exercées sur les couches supérieures de la
Terre sont provoquées par de multiples causes : la dilatation et la contraction thermique, les forces
gravitationnelles, les forces de marée terrestre, les changements de volume lors des transitions de
phase minérale, etc. La création de failles est l'un des moyens d'ajustement mécanique à la libération
de telles tensions et contraintes.
5. Faites rechercher aux élèves les types de faille trouvés dans votre état, demandez leur de rédiger un
compte-rendu.
Pour aller plus loin
1. Demandez aux élèves d'identifier les mouvements de la faille dans le récent séisme de Loma Prieta,
Californie
2. Demandez aux élèves de réaliser des recherches sur l'histoire de la faille et des théories récentes
concernant le séisme de Northridge en Californie et les zones de failles de New Madrid au Missouri, et
d'Anchorage en Alaska.
Code couleur
•
Couche de roche X - vert
•
Couche de roche Y - Jaune
•
Couche de roche Z - rouge
•
Rivière - bleu
•
Route- noir
•
Voie ferrée - brun
•
Végétation - vert
Partie 1
PHASE D'EXPLORATION
1. Vous pouvez introduire cette activité en demandant aux élèves:
•
Pouvez-vous citer le nom d'une faille connue?
•
Qu'arrive-t-il lorsque de gigantesques fractures se forment à la surface de la Terre et lorsque les
compartiments ainsi formés se déplacent les uns par rapport aux autres?
2. Illustrez les mouvements de terrain provoqués par la compression en serrant une grosse éponge des
deux côtés afin de provoquer un bombement. Illustrez les zones en extension à la surface de la Terre
en
tirant sur les extrémités d'un morceau de caoutchouc au milieu duquel vous aurez tracé un trait
afin de montrer l'étirement et l'amincissement de la surface de la Terre.
3. Demandez aux élèves de construire un modèle de faille en utilisant la feuille du modèle de faille.
4. Coloriez le modèle de faille inclus à la fin de ce document en suivant le code couleur fourni.
•
Collez le modèle de faille sur un morceau de papier dessin.
•
Découpez le modèle de faille et pliez chaque côté vers le bas pour former une boîte avec les
dessins sur le dessus.
•
Collez les coins ensemble. Cette boîte est un modèle tridimensionnel de la couche supérieure de
la croûte terrestre.
•
Les lignes en pointillés représentent le tracé de votre faille. Coupez soigneusement le long des
lignes pointillées. Vous allez vous retrouver avec deux morceaux. Vous pouvez demander à vos
élèves de coller un morceau de papier dessin sur le côté le long de la faille. Cela facilitera la
démonstration.
Notez qu'une version agrandie de ce modèle peut être réalisée pour des démonstrations en classe
entière.
5. Demandez aux élèves d'élaborer un modèle d'une faille normale.
•
Consignes données aux élèves : Localiser les points A et B sur le modèle. Déplacer le point B de
sorte qu'il soit à côté du point A. Observer votre modèle sur le côté.
•
Demandez aux élèves de dessiner la faille normale telle qu'ils la voient sur le modèle.
Analyse des observations
1. Posez les questions suivantes:
•
Quel chemin suit le point B pour se déplacer par rapport au point A?
•
Qu'est-il arrivé aux couches de roche X, Y et Z?
•
Les couches de roche sont-elles toujours en continuité?
•
Qu'est-il probablement arrivé à la rivière? à la route? à la voie ferrée?
•
Ce type de faille est-il causé par une extension, une compression ou un cisaillement?
2. Expliquez que ce type de faille est appelé une faille normale.
3. Demandez aux élèves de titrer leurs dessins "faille normale".
4. De nombreuses failles normales se trouvent dans le Nevada. En effet, le Nevada est situé dans une
région appelée « Basin and Range province » où la lithosphère est en extension.
Partie 2
PHASE D'EXPLORATION
Demandez aux élèves de développer un modèle d'une faille inverse. Consignes pour les élèves : Localiser les
points C et D sur votre modèle. Déplacer le point C à côté du point D. Observer le côté de votre modèle.
Demandez aux élèves de dessiner la faille inverse comme ils l'ont vue sur le modèle.
Analyse des observations
1. Posez les questions suivantes:
•
Quel chemin a parcouru le point D par rapport au point C?
•
Qu'est-il arrivé aux couches de roche X, Y et Z?
•
Les couches de roches sont-elles toujours en continuité?
•
Qu'est-ce qui est probablement arrivé à la rivière? à la route? à la voie ferrée?
•
Ce type de faille est-il causé par une extension, une compression ou un cisaillement?
2. Expliquez que ce type de faille est appelé une faille inverse.
3. Demandez aux élèves de titrer leurs dessins "faille inverse".
4. Un exemple d'une faille inverse est celle qui est à l'origine du séisme de Northridge. Le mouvement de
chevauchement a soulevé la montagne dans la région touchée par le séisme d'au moins 70 cm.
Partie 3
PHASE D'EXPLORATION
Demandez aux élèves de développer un modèle d'une faille de décrochement. Consignes pour les élèves :
Localiser les points F et G sur votre modèle. Déplacer le point F à côté du point G.
Demandez aux élèves de dessiner la faille de décrochement vue de dessus.
Analyse des observations
1. Posez les questions suivantes:
•
Si vous vous teniez au point F et en regardant vers la faille, de quel côté le bloc opposé se
serait-il déplacé?
•
Qu'est-il arrivé aux couches de roche X, Y et Z?
•
Les couches de roches sont-elles toujours en continuité?
•
Qu'est-ce qui est probablement arrivé à la rivière? à la route? à la voie ferrée?
•
Si l'échelle utilisée dans ce modèle est de 1 mm = 2 m, de combien de mètres s'est déplacé le
bloc afin de placer le point F en face du point G? (Notez que cette échelle permettrait une taille
peu réaliste pour la voie de chemin de fer!) S'il y avait un décalage horizontal soudain de cette
ampleur, il serait environ cinq fois plus important que le changement qui s'est produit dans la
faille de San Andreas en 1906 à la suite du tremblement de terre de San Francisco .
•
Ce type de faille est-il causé par des mouvements d'extension, de compression ou de
cisaillement?
2. Expliquez que ce type de faille est appelé une faille décrochante.
3. Demandez aux élèves de titrer leur dessin « faille décrochante ».
4. Expliquez aux élèves que la faille décrochante peut être dextre ou sénestre. Si vous regardez
directement face à la faille, la direction du déplacement du côté opposé définit si le mouvement est
dextre (déplacement vers la droite) ou sénestre (déplacement vers la gauche). La faille de San Andreas
est une faille décrochante dextre.
Modèle