Questions to the experts

Bonjour.
En préambule, je me permets de vous rappeler brièvement quelques précisions par rapport au terme de modèle :
en géologie, le modèle est très souvent employé car les phénomènes sont inaccessibles dans le temps ou l’espace. Le modèle sera donc un objet de substitution qui renvoie à un référent réel. Ce modèle servira d’outil pour représenter, simuler, expliquer, construire des savoirs. Le danger pourra survenir si on confond modèle et réalité.

Vous trouverez des « fiches techniques », idées de modélisation sur divers sites :

Le site de l’Ecole des Sciences de Châteauneuf-les-Bains
http://www3.ac-clermont.fr/etabliss/ecole-des-sciences/index.php?rubriqu...
vous propose des modélisations (pdf) répondant à ces questions :
Pourquoi la lave coule-t-elle ?
La lave sèche-t-elle quand elle arrive à la surface ?
Qu’est-ce qui fait remonter la lave à la surface ?
La coulée de lave sort-elle par le cratère ?

Une expérience simple à réaliser pour comprendre les mécanismes à l'origine de la montée du magma au niveau d'un volcan, même si la modélisation est assez éloignée de la réalité (différences de température, de matériaux, d'échelle, de durée, etc...) est détaillée sur le site :
htt p://artic.ac-besancon.fr/svt/act_ped/svt_clg/cyclecentral/laves/laves.htm
des vidéos des expériences y sont disponibles.

Autres idées simples à réaliser :
Simulation d’une éruption – mise en évidence du dégazage d’un magma :
Secouer une bouteille en plastique emplie d’eau gazeuse avant de dévisser lentement le bouchon. La pression diminuant, les gaz dissous se dilatent, sortent brusquement en projetant le liquide hors de la bouteille.

Préparer dans un récipient en pyrex une purée liquide à laquelle on ajoute du ketchup (représentant le magma), recouvrir d’une couche de purée plus épaisse, et mettre à chauffer sur une plaque électrique. Dégagement de vapeur d’eau, formation de petits cratères, mélange qui gonfle, formation de cône volcanique par accumulation de lave sont autant de phénomènes que vous pourrez observer. Un conseil, entraînez-vous auparavant !
Vous pourrez congeler cet appareil, puis le découper ensuite, cela vous permettra de mettre en évidence la structure interne de votre « volcan ».

- Réalisation de maquettes de volcans contenant des « magmas » plus ou moins visqueux (ketchup, purée)
dont « l’éruption » est provoquée par un comprimé effervescent.

En ce qui concerne les séismes, vous trouverez sur le site
http://webpublic.ac-dijon.fr/pedago/svt/dyn/article.php3?id_article=115
une modélisation « la machine à casser les règles » proposant une modélisation de l’origine d’un séisme.

Bon courage.

L’étude des volcans et séismes constitue les premiers pas vers une compréhension de la dynamique interne de la planète Terre à l’école primaire. On invite ici les élèves à réfléchir sur des changements locaux, ponctuels mais parfois destructeurs. Dans cette première approche, Les volcans et les séismes sont les manifestations visibles (à la surface) de lents mouvements de la matière mantellique (en profondeur) qui dégagent de l’énergie

Concept : Les séismes sont les manifestations extérieures de brusques dégagements d’énergie lors de la lente déformation des roches de la lithosphère.

1 L’observation des dégâts et des modifications du paysage permet de définir la force du séisme.
Il s’agit ici de travailler sur l’échelle de Mercali (échelle construite à partir de l’observation et non sur l’échelle de Richter qui est inaccessible à l’école primaire). L’analyse de textes issus des médias de différents lieux où a été ressenti le séisme permet de construire une carte retraçant les similitudes entre les différents lieux. À partir de ces similitudes, on peut tracer approximativement la force du séisme et utiliser pour ceci les degrés de l’échelle de Mercali (http://attalea.online.fr/sites/catnat/catnat/catnat09.htm).

2 La répartition des séismes décrit la discontinuité de la lithosphère.
L’étude des séismes et de leur répartition est l’apprentissage qui permettra éventuellement de faire une première approche de la discontinuité de la lithosphère (écorce terrestre). Mais cette discontinuité ne doit pas faire l’objet d’un apprentissage (et donc d’une évaluation) puisqu’elle n’est pas au programme de l’école primaire. La superposition de calques (principaux volcans, principaux séismes) sur un planisphère invite à constater l’existence de zones dite « à risque » instables et de zones stables. Les zones à risque correspondent aux limites de plaques lithosphériques.

3 L’activité sismique se traduit par le déplacement de masses solides et liquides. Ce sont les ondes sismiques.
Les ondes se propagent dans toute matière. Matérialiser la propagation des ondes, responsables des mouvements de terrain se fait facilement avec un liquide (cuvette d’eau – ondes circulaires régulières) sur lequel on pose des objets de liège qui flottent. Le mouvement des objets peut être ainsi assimilé au mouvement du sol des constructions à la surface du globe. La propagation des ondes peut s’observer également avec une matière élastique (qui vibre) ou sur une table (on frappe sur une des extrémités, à l’autre extrémité de la table des objets légers tombent).

Concept : Le volcanisme est la manifestation extérieure de la transformation des roches solides du manteau en magma.
1 La répartition des volcans décrit la discontinuité de la lithosphère (sauf les points chauds – volcanisme de la réunion par exemple). La même manipulation de calques que l’on propose pour les séismes peut être envisagée.

2 L’éruption volcanique est l’expulsion violente du magma qui se forme en profondeur : celle-ci se fait sous les formes solide, liquide et gazeuse. Il s’agit ici d’aborder le concept de magma issu de roches solides par des modifications de température et de pression. À l’école primaire, on ne peut pas mettre en évidence facilement les modifications de ces deux paramètres physiques. Cependant, des manipulations simples permettent de mettre en évidence les trois composants du magma.
Les gaz - bouteille d’eau gazeuse que l’on secoue et qui provoque l’évacuation hors de la bouteille d’une certaine quantité de liquide.
Les solides (bombes, cendres..) sont le refroidissement presque instantané de fragments de magma projeté hors de la contrainte de température (appareil volcanique) et qui « figent » au contact – modélisation par du caramel qui fige au contact de l’eau froide.
Les liquides (magma expulsé à l’extérieur sous forme de coulées de lave dont la fluidité va dépendre de la température et de la composition chimique) – purée, ketchup, savon et vinaigre, maquettes diverses d’appareil volcanique

3 Les volcans modifient l’aspect extérieur de la planète : Les produits solides et liquides de l’éruption volcanique s’accumulent à la surface de la planète. Il forme un relief. La modélisation va s’attacher ici à ancrer l’idée qu’un appareil volcanique (cône et coulées) recouvre un paysage, une morphologie préexistante. Toute expérience qui permet de mettre en œuvre l’édification d’un appareil volcanique se doit d’insister sur ce recouvrement total ou partiel du paysage (exemple du Paricutin dans le champ de paysan mexicain ;
http://www.vivamexico.info/Index1/Paricutin.html)