CSVT53-Dynamique du volcan et structure de la roche ... - Pierron
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<strong>Pierron</strong> - SVTFiche élève – 4 e<strong>CSVT53</strong>Coupe transversale dans un fragment <strong>de</strong> pillow <strong>la</strong>va (Cliché 1)• Si l’hypothèse précé<strong>de</strong>nte est correcte, alors <strong>la</strong> partie périphérique <strong>du</strong> pillow <strong>la</strong>vamontrera un verre <strong>volcan</strong>ique – fortement ou faiblement – développé ; <strong>la</strong> partie centrale<strong>du</strong> pillow <strong>la</strong>va montrera un verre <strong>volcan</strong>ique – fortement ou faiblement – développé(entourer les bonnes réponses).Pour vérifier ces résultats atten<strong>du</strong>s, on réalisera une observation microscopique <strong>de</strong> <strong>la</strong>partie périphérique <strong>et</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> partie centrale <strong>du</strong> pillow <strong>la</strong>va.Observation microscopique d’un pillow <strong>la</strong>vapartiepériphérique (cliché 2)Grossissement X 40Observation microscopique d’un pillow<strong>la</strong>va-partie centrale (cliché 3)Grossissement X 40Compare les résultats obtenus (clichés 2 <strong>et</strong> 3) <strong>et</strong> dit s’ils sont conformes auxrésultats atten<strong>du</strong>s. Précise <strong>la</strong> re<strong>la</strong>tion entre formation <strong>de</strong>s cristaux, formationd’un verre <strong>et</strong> vitesse <strong>de</strong> refroidissementIl s’agit maintenant <strong>de</strong> rep<strong>la</strong>cer ces re<strong>la</strong>tions dans le contexte <strong>du</strong>fonctionnement <strong>du</strong> <strong>volcan</strong>.© PIERRON 2007 page 6/16
<strong>Pierron</strong> - SVTFiche élève – 4 e<strong>CSVT53</strong>4. Réaliser une synthèse écrite <strong>et</strong> graphique pour répondre au problème posé.- Rappel <strong>du</strong> problème scientifique : En quoi <strong>la</strong> <strong>structure</strong> microlithique <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>roche</strong><strong>volcan</strong>ique est-elle en re<strong>la</strong>tion avec le fonctionnement <strong>du</strong> <strong>volcan</strong> ?- Rappel <strong>du</strong> schéma <strong>de</strong> l’appareil <strong>volcan</strong>ique :ExplosionsGazCratèreCône <strong>volcan</strong>iqueProjections <strong>de</strong>paqu<strong>et</strong>s <strong>de</strong> <strong>la</strong>veREFROIDISSEMENT =SOLIDIFICATION DE LA LAVECoulées <strong>de</strong> <strong>la</strong>veRoche <strong>volcan</strong>ique<strong>Dynamique</strong> <strong>volcan</strong>ique1Cheminée <strong>volcan</strong>ique2FissureQuelques kilomètresRéservoir magmatiqueavec <strong>roche</strong>s en fusion(1300°C)3Questionnaire associé :- Dans quelle partie <strong>de</strong> l’appareil <strong>volcan</strong>ique peut-on envisager un refroidissement lent<strong>et</strong> progressif <strong>du</strong> magma ?- Dans quelle partie <strong>de</strong> l’appareil <strong>volcan</strong>ique peut-on envisager un refroidissementrapi<strong>de</strong> <strong>et</strong> total <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong>ve ?© PIERRON 2007 page 7/16
<strong>Pierron</strong> - SVTFiche professeur – 4 e<strong>CSVT53</strong>FICHE ELEVE CORRIGEEActivité 53 : <strong>Dynamique</strong> <strong>du</strong> <strong>volcan</strong> <strong>et</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>roche</strong><strong>volcan</strong>iqueIntro<strong>du</strong>ction : Les <strong>volcan</strong>s <strong>de</strong> type explosif ou effusif pro<strong>du</strong>isent <strong>de</strong>s <strong>roche</strong>s <strong>volcan</strong>iques à <strong>structure</strong>microlithique. Ce constat très général suggère que <strong>la</strong> <strong>structure</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>roche</strong> est à m<strong>et</strong>tre en re<strong>la</strong>tionavec le fonctionnement <strong>du</strong> <strong>volcan</strong>.Problème scientifique : En quoi <strong>la</strong> <strong>structure</strong> microlithique <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>roche</strong> <strong>volcan</strong>ique est-elle enre<strong>la</strong>tion avec le fonctionnement <strong>du</strong> <strong>volcan</strong> ?Pour proposer une tentative d’explication (= construction <strong>de</strong> l’hypothèse), on rappellera dans unpremier temps les acquis précé<strong>de</strong>nts :Roche en fusion(<strong>la</strong>ve, 1300°C)refroidissementsolidificationRoche <strong>volcan</strong>ique à <strong>structure</strong> microlitiqueDans un 2 e temps, on s’appuiera sur les résultats d’une manipu<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> chimie : le refroidissement<strong>de</strong> <strong>la</strong> vanilline fon<strong>du</strong>e (voir partie 1)1. Réalisation d’un protocole manipu<strong>la</strong>toireFiche technique :- Prépare 2 <strong>la</strong>mes <strong>et</strong> dépose <strong>de</strong> <strong>la</strong> vanilline avec <strong>la</strong> pointe <strong>du</strong> scalpel.- Allume <strong>la</strong> bougie ou <strong>la</strong> <strong>la</strong>mpe à alcool <strong>et</strong> fait fondre <strong>la</strong> vanilline. Sa température <strong>de</strong> fusion est<strong>de</strong> 80°C.- Dépose une <strong>la</strong>melle sur chacune <strong>de</strong>s <strong>la</strong>mes avec <strong>la</strong> vanilline fon<strong>du</strong>e <strong>et</strong> appuie légèrement.- Une <strong>de</strong>s 2 <strong>la</strong>mes refroidira progressivement à l’air libre (situation N°1) ; l’autre seraimmergée à p<strong>la</strong>t dans un cristallisoir contenant <strong>de</strong> l’eau g<strong>la</strong>cée (situation N°2).- Dans les <strong>de</strong>ux cas, on attendra que <strong>la</strong> vanilline soit revenue à l’état soli<strong>de</strong> sous forme d’undépôt b<strong>la</strong>nc entre <strong>la</strong>me <strong>et</strong> <strong>la</strong>melle.- Les 2 <strong>la</strong>mes seront examinées au microscope au faible grossissement.© PIERRON 2007 page 9/16
<strong>Pierron</strong> - SVTFiche professeur – 4 e<strong>CSVT53</strong>Questionnaire associé :- Quel est le facteur expérimental que l’on fait varier entre les 2 manipu<strong>la</strong>tions ?La vitesse <strong>de</strong> refroidissement- Quel est l’aspect microscopique <strong>de</strong> <strong>la</strong> vanilline solidifiée dans <strong>la</strong> première situation (voircliché 1) ?La vanilline est totalement cristallisée- Quel est l’aspect microscopique <strong>de</strong> <strong>la</strong> vanilline solidifiée dans <strong>la</strong> <strong>de</strong>uxième situation (voircliché 2) ?La vanilline se présente sous l’aspect d’un pro<strong>du</strong>it homogène <strong>et</strong> non cristallisé.- Ecris <strong>la</strong> re<strong>la</strong>tion entre <strong>la</strong> variable expérimentale <strong>et</strong> l’aspect <strong>de</strong> <strong>la</strong> vanilline solidifiée.Selon <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> refroidissement, le pro<strong>du</strong>it fon<strong>du</strong> se solidifie sous <strong>de</strong>s aspects différents :- avec formation <strong>de</strong> cristaux lorsque le refroidissement est lent- avec formation d’un pro<strong>du</strong>it homogène <strong>et</strong> non cristallisé lorsque le refroidissement estrapi<strong>de</strong>Cliché 1 Cliché 22. Construction d’une hypothèse- Rappel <strong>du</strong> problème scientifique : en quoi <strong>la</strong> <strong>structure</strong> microlithique <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>roche</strong> <strong>volcan</strong>iqueest-elle en re<strong>la</strong>tion avec le fonctionnement <strong>du</strong> <strong>volcan</strong> ?- On sait que le basalte est constitué <strong>de</strong> cristaux dispersé dans un verre : c’est à dire unepartie non cristallisée.- On se rappelle les résultats <strong>de</strong> <strong>la</strong> manipu<strong>la</strong>tion réalisée dans <strong>la</strong> partie 1.© PIERRON 2007 page 10/16
<strong>Pierron</strong> - SVTFiche professeur – 4 e<strong>CSVT53</strong>La mise en re<strong>la</strong>tion <strong>de</strong> ces différentes données perm<strong>et</strong> <strong>de</strong> faire une proposition <strong>de</strong> réponse. Turédigeras l’hypothèse explicative en complétant le texte suivant à l’ai<strong>de</strong> <strong>de</strong>s termes proposés.Lent, rapi<strong>de</strong>, partiel, total, en plusieurs étapes.• On propose que le basalte est issu d’un refroidissement <strong>du</strong> magma en plusieurs étapes : unrefroidissement lent <strong>et</strong> partiel avec formation <strong>de</strong> cristaux dans le magma encore liqui<strong>de</strong> ;un refroidissement rapi<strong>de</strong> <strong>et</strong> total con<strong>du</strong>isant à l’apparition d’un verre <strong>volcan</strong>ique autour<strong>de</strong>s cristaux. Ceci expliquerait <strong>la</strong> <strong>structure</strong> microlitique.Une hypothèse est une solution provisoire qui doit être validée par <strong>de</strong>s informationscomplémentaires (voir partie 3).3. Saisir <strong>de</strong>s informations nouvelles par un modèle naturel pour vali<strong>de</strong>r l’hypothèseprécé<strong>de</strong>nte.Si l’hypothèse précé<strong>de</strong>nte est correcte, on peut s’attendre aux conséquences prévisibles suivantes :• Un même magma basaltique, selon <strong>la</strong> vitesse <strong>de</strong> refroidissement –aura – n’aura pas –(entourer <strong>la</strong> bonne réponse) le même aspect après solidification.Il existe dans <strong>la</strong> nature une situation <strong>de</strong> ce type, à savoir l’émission <strong>de</strong> <strong>la</strong>ve basaltique trèschau<strong>de</strong> dans l’eau <strong>de</strong> mer froi<strong>de</strong>. Après solidification, on obtient ce qu’on appelle <strong>de</strong>s<strong>la</strong>ves en coussin dit pillow <strong>la</strong>vas en ang<strong>la</strong>is. Observe attentivement le film proposémontrant <strong>la</strong> mise en p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong>s pillow <strong>la</strong>vas.• Compléte <strong>la</strong> phrase <strong>et</strong> le cliché suivant :Au contact <strong>de</strong> l’eau, <strong>la</strong> partie périphérique <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong>ve refroidit rapi<strong>de</strong>ment. Le cœur <strong>du</strong>pillow <strong>la</strong>va quant à lui refroidit lentement.Après solidification, les 2 parties sont visibles sur une coupe <strong>de</strong> pillow <strong>la</strong>va. Complète lecliché page suivante (cliché 1) pour distinguer ces <strong>de</strong>ux parties <strong>et</strong> précise le type <strong>de</strong>refroidissement.© PIERRON 2007 page 11/16
<strong>Pierron</strong> - SVTFiche professeur – 4 e<strong>CSVT53</strong>• Compare les résultats obtenus (clichés 2 <strong>et</strong> 3) <strong>et</strong> dites s’ils sont conformes auxrésultats atten<strong>du</strong>s. Précisez <strong>la</strong> re<strong>la</strong>tion entre formation <strong>de</strong>s cristaux, formationd’un verre <strong>et</strong> vitesse <strong>de</strong> refroidissement.Dans le cliché 2 (partie périphérique) le verre est <strong>la</strong>rgement développé. Dans le cliché3 (partie centrale) le verre est peu développé, par contre les cristaux sont trèsabondants. Ces observations sont conformes aux résultats atten<strong>du</strong>s. Les cristaux sedéveloppent dans un contexte <strong>de</strong> refroidissement lent <strong>et</strong> progressif ; le verre correspondà un épiso<strong>de</strong> <strong>de</strong> refroidissement rapi<strong>de</strong>. L’hypothèse (partie 2) est par conséquentvalidée par l’observation <strong>du</strong> réel sur le terrain.Il s’agit maintenant <strong>de</strong> rep<strong>la</strong>cer ces re<strong>la</strong>tions dans le contexte <strong>du</strong> fonctionnement <strong>du</strong><strong>volcan</strong>.© PIERRON 2007 page 13/16
<strong>Pierron</strong> - SVTFiche professeur – 4 e<strong>CSVT53</strong>4. Réaliser une synthèse écrite <strong>et</strong> graphique pour répondre au problème posé.- Rappel <strong>du</strong> problème scientifique : En quoi <strong>la</strong> <strong>structure</strong> microlitique <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>roche</strong><strong>volcan</strong>ique est-elle en re<strong>la</strong>tion avec le fonctionnement <strong>du</strong> <strong>volcan</strong> ?- Rappel <strong>du</strong> schéma <strong>de</strong> l’appareil <strong>volcan</strong>ique :FissureExplosionsGazCratèreCône <strong>volcan</strong>iqueCheminée <strong>volcan</strong>iqueRéservoir magmatiqueavec <strong>roche</strong>s en fusion(1300°C)Projections <strong>de</strong>paqu<strong>et</strong>s <strong>de</strong> <strong>la</strong>veREFROIDISSEMENT =SOLIDIFICATION DE LA LAVEQuelques kilomètresCoulées <strong>de</strong> <strong>la</strong>veRoche <strong>volcan</strong>ique<strong>Dynamique</strong> <strong>volcan</strong>ique123- refroidissementbrutal <strong>de</strong> <strong>la</strong> partieencore liqui<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>la</strong><strong>la</strong>ve- formation d’unverre <strong>volcan</strong>iqueautour <strong>de</strong>s cristauxdéjà formés- remontée <strong>du</strong> magmale long <strong>de</strong> <strong>la</strong> cheminée- refroidissement plusou moins rapi<strong>de</strong> avecformation <strong>de</strong> p<strong>et</strong>itscristaux (= lesmicrolites).- refroidissement lent <strong>et</strong>progressif (plusieursannées)- cristallisationpartielle dans lemagma liqui<strong>de</strong> <strong>et</strong>apparition <strong>de</strong> groscristauxQuestionnaire associé :- Dans quelle partie <strong>de</strong> l’appareil <strong>volcan</strong>ique peut-on envisager un refroidissementlent <strong>et</strong> progressif <strong>du</strong> magma ?Dans <strong>la</strong> chambre magmatique- Dans quelle partie <strong>de</strong> l’appareil <strong>volcan</strong>ique peut-on envisager un refroidissementrapi<strong>de</strong> <strong>et</strong> total <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong>ve ?A l’extérieur <strong>du</strong> <strong>volcan</strong>© PIERRON 2007 page 14/16
<strong>Pierron</strong> - SVTFiche professeur – 4 e<strong>CSVT53</strong>- Dans quelle partie <strong>de</strong> l’appareil <strong>volcan</strong>ique peut-on envisager un refroidissement àvitesse intermédiaire ?Dans <strong>la</strong> cheminée <strong>volcan</strong>ique- Après correction <strong>de</strong>s questions précé<strong>de</strong>ntes rep<strong>la</strong>ce ces informations sur le schéma<strong>de</strong> l’appareil <strong>volcan</strong>ique (colonne <strong>de</strong> droite).- Construire collectivement avec le professeur une récapitu<strong>la</strong>tion <strong>du</strong> phénomènereliant fonctionnement <strong>du</strong> <strong>volcan</strong> <strong>et</strong> formation <strong>de</strong>s <strong>roche</strong>s <strong>volcan</strong>iques.Roche en fusion1300°C MagmaRefroidissementlent <strong>et</strong> partiel1 ère étapeMagma liqui<strong>de</strong>contenant <strong>de</strong>scristauxRefroidissement± rapi<strong>de</strong> <strong>et</strong> total2 ème étapeDéveloppement ±important <strong>de</strong> <strong>la</strong> partieverre <strong>volcan</strong>iqueRéservoir <strong>et</strong> cheminéeextérieurAprès solidification : <strong>roche</strong> à <strong>structure</strong> microlitique© PIERRON 2007 page 15/16
<strong>Pierron</strong> - SVTFiche professeur – 4 e<strong>CSVT53</strong>PISTES D’EVALUATIONPARTIES OBJECTIFS RESULTATS BAREME1.1 Savoir suivre un protocole manipu<strong>la</strong>toire 31.21. 3Savoir utiliser le microscope <strong>et</strong> faire unemise au point au grossissement <strong>de</strong>mandéSaisir <strong>de</strong>s informations <strong>et</strong> les m<strong>et</strong>tre enre<strong>la</strong>tion332 Savoir construire une hypothèse 434Saisir <strong>de</strong>s informations <strong>et</strong> les m<strong>et</strong>tre enre<strong>la</strong>tion pour tester une hypothèseSavoir réaliser une synthèse pour répondreau problème scientifique34TOTAL 20© PIERRON 2007 page 16/16