Questions to the experts

Dans votre question, il faut distinguer deux éléments, l’un didactique, l’autre scientifique.

1-le point de vue didactique
La phénoménologie de la montée du magma vers la surface est trop complexe pour des élèves du cycle 3. Même si on peut par des expériences modéliser la sortie du magma à la surface et donc sa transformation en lave, on ne peut pas aller jusqu’à l’explication physique du phénomène. Je rejoins donc ici votre dernière phrase « laisser en suspens ».

Je vous propose dans les lignes qui suivent une formulation des concepts qui peuvent être associés à l’étude des volcans en cycle 3 :
L’éruption volcanique est l’expulsion violente du magma qui se forme en profondeur

• a-De la composition chimique du magma dépend la typologie de l’éruption
• b-Le magma est expulsé à l’extérieur sous les formes solide, liquide et gazeuse
• c-Température et pression sont à l’origine de la fabrication du magma et de son expulsion vers la surface

  Concernant le mécanisme de l’éruption, voici en 5 phases ce qu’ il faudrait retenir avec une classe :
  • Remplissage de la chambre magmatique
  • Brassage du magma
  • Mise sous pression
  • Montée et expulsion du magma
  • Recouvrement de la surface terrestre et refroidissement

En trace écrite finale, à propos du magma :
Le magma est un mélange de roches et de liquide issus de la fusion de matériaux qui constituent le manteau. Lors de sa remontée, le magma refroidit pour donner naissance à de nouvelles roches. Sous un volcan, il est stocké dans une chambre magmatique.

2-le point de vue scientifique.
Il apparaît que vous faites une confusion lorsque vous parlez du magma, de la poussée d’Archimède et de l’application de ce principe au volcanisme. Il faut travailler à deux niveaux distincts.

• D’une part, lorsqu’un magma vient de se former dans la lithosphère, l’asthénosphère ou à la limite manteau/noyau pour les points chauds, il a effectivement une densité toujours plus faible que le solide qui lui a donné naissance. Il se crée alors une « instabilité gravitationnelle » ; le magma a donc tendance à s'élever vers la surface. Nous sommes bien ici avec l’application du principe d’Archimède. La montée du magma est lente, le refroidissement et la cristallisation peuvent s’opérer. C’est le cas des « bulles » magmatiques qui donnent naissance aux granites notamment.
• Mais, dès lors que ce magma traverse les parties supérieures de la lithosphère (croûte) la pression lithostatique est élevée, et ralentit la montée. Les magmas ne pourront donc s'élever vers la surface que s'il existe des failles en distension. C'est le cas de toutes les grandes zones volcaniques : les dorsales, les rifts continentaux et les zones de subduction.
  C’est alors que les magmas se condensent et stagnent dans des chambres magmatiques, issues des failles en distension. La montée du magma ne se fait plus grâce au principe physique d’Archimède mais grâce à l'eau et aux différents gaz, issus de la transformation par dégazage des magmas. Ce mécanisme physique joue surtout dans les derniers milliers de mètres.
  Ce phénomène physique est identique au dégazage que l’on pourrait observer dans une bouteille de coca ou d’eau gazeuse. Chaque bulle de gaz fait « remonter » à la surface une partie du matériel liquide.

 
En conclusion, lorsque vous travaillez avec des élèves de cycle 3, on aborde que le concept de magma pour expliquer le volcanisme et c’est donc bien le principe du dégazage qui va s’appliquer.
Le principe d’Archimède, même s’il reste toujours valable (corps chaud dans un corps froid) est marginal.

Thierry Chevallier