CSVT53-Dynamique du volcan et structure de la roche ... - Pierron

Pierron - SVTFiche élève – 4 eCSVT53Coupe transversale dans un fragment de pillow lava (Cliché 1)• Si l’hypothèse précédente est correcte, alors la partie périphérique du pillow lavamontrera un verre volcanique – fortement ou faiblement – développé ; la partie centraledu pillow lava montrera un verre volcanique – fortement ou faiblement – développé(entourer les bonnes réponses).Pour vérifier ces résultats attendus, on réalisera une observation microscopique de lapartie périphérique et de la partie centrale du pillow lava.Observation microscopique d’un pillow lavapartiepériphérique (cliché 2)Grossissement X 40Observation microscopique d’un pillowlava-partie centrale (cliché 3)Grossissement X 40Compare les résultats obtenus (clichés 2 et 3) et dit s’ils sont conformes auxrésultats attendus. Précise la relation entre formation des cristaux, formationd’un verre et vitesse de refroidissementIl s’agit maintenant de replacer ces relations dans le contexte dufonctionnement du volcan.© PIERRON 2007 page 6/16

Pierron - SVTFiche élève – 4 eCSVT534. Réaliser une synthèse écrite et graphique pour répondre au problème posé.- Rappel du problème scientifique : En quoi la structure microlithique de la rochevolcanique est-elle en relation avec le fonctionnement du volcan ?- Rappel du schéma de l’appareil volcanique :ExplosionsGazCratèreCône volcaniqueProjections depaquets de laveREFROIDISSEMENT =SOLIDIFICATION DE LA LAVECoulées de laveRoche volcaniqueDynamique volcanique1Cheminée volcanique2FissureQuelques kilomètresRéservoir magmatiqueavec roches en fusion(1300°C)3Questionnaire associé :- Dans quelle partie de l’appareil volcanique peut-on envisager un refroidissement lentet progressif du magma ?- Dans quelle partie de l’appareil volcanique peut-on envisager un refroidissementrapide et total de la lave ?© PIERRON 2007 page 7/16

Pierron - SVTFiche professeur – 4 eCSVT53FICHE ELEVE CORRIGEEActivité 53 : Dynamique du volcan et structure de la rochevolcaniqueIntroduction : Les volcans de type explosif ou effusif produisent des roches volcaniques à structuremicrolithique. Ce constat très général suggère que la structure de la roche est à mettre en relationavec le fonctionnement du volcan.Problème scientifique : En quoi la structure microlithique de la roche volcanique est-elle enrelation avec le fonctionnement du volcan ?Pour proposer une tentative d’explication (= construction de l’hypothèse), on rappellera dans unpremier temps les acquis précédents :Roche en fusion(lave, 1300°C)refroidissementsolidificationRoche volcanique à structure microlitiqueDans un 2 e temps, on s’appuiera sur les résultats d’une manipulation de chimie : le refroidissementde la vanilline fondue (voir partie 1)1. Réalisation d’un protocole manipulatoireFiche technique :- Prépare 2 lames et dépose de la vanilline avec la pointe du scalpel.- Allume la bougie ou la lampe à alcool et fait fondre la vanilline. Sa température de fusion estde 80°C.- Dépose une lamelle sur chacune des lames avec la vanilline fondue et appuie légèrement.- Une des 2 lames refroidira progressivement à l’air libre (situation N°1) ; l’autre seraimmergée à plat dans un cristallisoir contenant de l’eau glacée (situation N°2).- Dans les deux cas, on attendra que la vanilline soit revenue à l’état solide sous forme d’undépôt blanc entre lame et lamelle.- Les 2 lames seront examinées au microscope au faible grossissement.© PIERRON 2007 page 9/16

Pierron - SVTFiche professeur – 4 eCSVT53Questionnaire associé :- Quel est le facteur expérimental que l’on fait varier entre les 2 manipulations ?La vitesse de refroidissement- Quel est l’aspect microscopique de la vanilline solidifiée dans la première situation (voircliché 1) ?La vanilline est totalement cristallisée- Quel est l’aspect microscopique de la vanilline solidifiée dans la deuxième situation (voircliché 2) ?La vanilline se présente sous l’aspect d’un produit homogène et non cristallisé.- Ecris la relation entre la variable expérimentale et l’aspect de la vanilline solidifiée.Selon la vitesse de refroidissement, le produit fondu se solidifie sous des aspects différents :- avec formation de cristaux lorsque le refroidissement est lent- avec formation d’un produit homogène et non cristallisé lorsque le refroidissement estrapideCliché 1 Cliché 22. Construction d’une hypothèse- Rappel du problème scientifique : en quoi la structure microlithique de la roche volcaniqueest-elle en relation avec le fonctionnement du volcan ?- On sait que le basalte est constitué de cristaux dispersé dans un verre : c’est à dire unepartie non cristallisée.- On se rappelle les résultats de la manipulation réalisée dans la partie 1.© PIERRON 2007 page 10/16

Pierron - SVTFiche professeur – 4 eCSVT53La mise en relation de ces différentes données permet de faire une proposition de réponse. Turédigeras l’hypothèse explicative en complétant le texte suivant à l’aide des termes proposés.Lent, rapide, partiel, total, en plusieurs étapes.• On propose que le basalte est issu d’un refroidissement du magma en plusieurs étapes : unrefroidissement lent et partiel avec formation de cristaux dans le magma encore liquide ;un refroidissement rapide et total conduisant à l’apparition d’un verre volcanique autourdes cristaux. Ceci expliquerait la structure microlitique.Une hypothèse est une solution provisoire qui doit être validée par des informationscomplémentaires (voir partie 3).3. Saisir des informations nouvelles par un modèle naturel pour valider l’hypothèseprécédente.Si l’hypothèse précédente est correcte, on peut s’attendre aux conséquences prévisibles suivantes :• Un même magma basaltique, selon la vitesse de refroidissement –aura – n’aura pas –(entourer la bonne réponse) le même aspect après solidification.Il existe dans la nature une situation de ce type, à savoir l’émission de lave basaltique trèschaude dans l’eau de mer froide. Après solidification, on obtient ce qu’on appelle deslaves en coussin dit pillow lavas en anglais. Observe attentivement le film proposémontrant la mise en place des pillow lavas.• Compléte la phrase et le cliché suivant :Au contact de l’eau, la partie périphérique de la lave refroidit rapidement. Le cœur dupillow lava quant à lui refroidit lentement.Après solidification, les 2 parties sont visibles sur une coupe de pillow lava. Complète lecliché page suivante (cliché 1) pour distinguer ces deux parties et précise le type derefroidissement.© PIERRON 2007 page 11/16

Pierron - SVTFiche professeur – 4 eCSVT53• Compare les résultats obtenus (clichés 2 et 3) et dites s’ils sont conformes auxrésultats attendus. Précisez la relation entre formation des cristaux, formationd’un verre et vitesse de refroidissement.Dans le cliché 2 (partie périphérique) le verre est largement développé. Dans le cliché3 (partie centrale) le verre est peu développé, par contre les cristaux sont trèsabondants. Ces observations sont conformes aux résultats attendus. Les cristaux sedéveloppent dans un contexte de refroidissement lent et progressif ; le verre correspondà un épisode de refroidissement rapide. L’hypothèse (partie 2) est par conséquentvalidée par l’observation du réel sur le terrain.Il s’agit maintenant de replacer ces relations dans le contexte du fonctionnement duvolcan.© PIERRON 2007 page 13/16

Pierron - SVTFiche professeur – 4 eCSVT534. Réaliser une synthèse écrite et graphique pour répondre au problème posé.- Rappel du problème scientifique : En quoi la structure microlitique de la rochevolcanique est-elle en relation avec le fonctionnement du volcan ?- Rappel du schéma de l’appareil volcanique :FissureExplosionsGazCratèreCône volcaniqueCheminée volcaniqueRéservoir magmatiqueavec roches en fusion(1300°C)Projections depaquets de laveREFROIDISSEMENT =SOLIDIFICATION DE LA LAVEQuelques kilomètresCoulées de laveRoche volcaniqueDynamique volcanique123- refroidissementbrutal de la partieencore liquide de lalave- formation d’unverre volcaniqueautour des cristauxdéjà formés- remontée du magmale long de la cheminée- refroidissement plusou moins rapide avecformation de petitscristaux (= lesmicrolites).- refroidissement lent etprogressif (plusieursannées)- cristallisationpartielle dans lemagma liquide etapparition de groscristauxQuestionnaire associé :- Dans quelle partie de l’appareil volcanique peut-on envisager un refroidissementlent et progressif du magma ?Dans la chambre magmatique- Dans quelle partie de l’appareil volcanique peut-on envisager un refroidissementrapide et total de la lave ?A l’extérieur du volcan© PIERRON 2007 page 14/16

Pierron - SVTFiche professeur – 4 eCSVT53- Dans quelle partie de l’appareil volcanique peut-on envisager un refroidissement àvitesse intermédiaire ?Dans la cheminée volcanique- Après correction des questions précédentes replace ces informations sur le schémade l’appareil volcanique (colonne de droite).- Construire collectivement avec le professeur une récapitulation du phénomènereliant fonctionnement du volcan et formation des roches volcaniques.Roche en fusion1300°C MagmaRefroidissementlent et partiel1 ère étapeMagma liquidecontenant descristauxRefroidissement± rapide et total2 ème étapeDéveloppement ±important de la partieverre volcaniqueRéservoir et cheminéeextérieurAprès solidification : roche à structure microlitique© PIERRON 2007 page 15/16

Pierron - SVTFiche professeur – 4 eCSVT53PISTES D’EVALUATIONPARTIES OBJECTIFS RESULTATS BAREME1.1 Savoir suivre un protocole manipulatoire 31.21. 3Savoir utiliser le microscope et faire unemise au point au grossissement demandéSaisir des informations et les mettre enrelation332 Savoir construire une hypothèse 434Saisir des informations et les mettre enrelation pour tester une hypothèseSavoir réaliser une synthèse pour répondreau problème scientifique34TOTAL 20© PIERRON 2007 page 16/16