Au cœur des volcans

AU CŒUR DES VOLCANS

En février dernier, le volcan Etna est entré en éruption.

Tu te poses peut-être alors les questions suivantes :

Qu’est-ce qu’un volcan ? Qu’est-ce qu’une éruption ? Quels sont les risques pour la population ?

Afin de mieux comprendre le phénomène volcanique, tu seras amené à réaliser des recherches documentaires, à expérimenter mais également à modéliser un volcan. Le projet final ? Exposer ta maquette et transmettre tes connaissances de manière ludique à ton entourage.

Modéliser un volcan

Il te faudra :
  • prendre appui sur le patron fourni (tu peux retrouver la version interactive en bas de cet article)
  • prendre en compte les caractéristiques principales d’un volcan
  • exercer ton esprit critique pour modéliser au mieux le phénomène réel
  • faire un choix parmi tous les outils et le matériel disponibles
Notre proposition de modélisation finale :
Tu peux accéder à la fiche technique de notre maquette pour la réaliser à ton tour :

Lien vers le fichier PDFFiche descriptive de la maquette

thumbnail of Fiche descriptive de la maquette

Trucs et astuces

  • Créer une cheminée au sein de la maquette avec un côté transparent afin de permettre aux serpentins et cotillons de sortir de manière verticale et visualiser ainsi la montée de lave.
  • Ne pas mettre trop de serpentins dans la cheminée au risque qu’ils y restent coincés après le déclenchement de la soufflerie.
  • Attention aux boules de cotillon selon l’objet soufflant choisi (sèche-cheveux, pompe électrique, etc.), il ne faut pas qu’elles puissent rentrer dans l’orifice de sortie du souffle.
  • Les hôtels du jeu Monopoly sont parfaits pour représenter les habitations au pied du volcan.
Si tu veux en savoir plus, continue à lire cet article.

Concepts scientifiques mis en jeu dans notre proposition de modélisation

Comment un volcan se forme-t-il ?

La Terre est constamment en mouvement. Entre la croûte terrestre et le noyau ferreux se trouve le manteau. Ce dernier est une zone très chaude constituée de roches en fusion et animé de mouvements. Cela entraîne le glissement de plaques lithosphériques ou plaques tectoniques, souvent manifesté par des séismes. Au niveau des zones où les plaques s’enfoncent l’une sous l’autre (zone de subduction) et des zones où les plaques s’écartent (zone de divergence), des volcans se forment.

Comment se déroule une éruption ?

La chaleur à l’intérieur de la Terre fait fondre la roche et la transforme en magma qui vient se stocker dans la chambre magmatique. Lorsque la pression devient trop élevée, le magma se fraye un passage à travers la croûte en remontant par la cheminée volcanique, conduit vertical. Ce magma se déverse ensuite sous forme de coulées de lave qui forment un cône volcanique lorsqu’elles refroidissent. Les formes des cônes volcaniques sont classées selon les types de roches qui les composent, leur forme et l’histoire de leur activité.

Lors d’une éruption, les coulées de lave peuvent être accompagnées de nuages de gaz et de nuées ardentes de cendres volcaniques. La lave et les coulées de cendres sont éjectées au niveau du cratère, ouverture en forme d’entonnoir au sommet du volcan. Il arrive que le magma s’échappe par un conduit secondaire bifurquant de la cheminée principale, ce qui crée un nouveau cratère sur le flanc du volcan.

Les volcans entrent en éruption de différentes manières qui dépendent des facteurs suivants :

  • la façon dont le magma s’est accumulé dans la chambre magmatique
  • leur température
  • leur composition
  • la présence ou non d’eau

Il existe deux grandes catégories d’éruption :

  • effusive : lorsque la lave s’écoule du volcan de manière fluide
  • explosive : lorsque les coulées de lave sont visqueuses et accompagnées de nuées ardentes

Quels sont les risques pour la population humaine ?

Les risques volcaniques sont des risques naturels impactant durablement notre environnement. En effet, une éruption peut durer plusieurs années et menacer les populations à proximité. Le caractère dangereux de ce phénomène naturel est notamment dû à la difficulté de prévoir les éruptions.

Les risques pour la population humaine sont différents selon le volcan. Par exemple, ils peuvent dépendre de :

  • la température élevée des coulées de laves
  • l’émissions de gaz, retombées aériennes de cendres volcaniques
  • des glissements de terrain

Ces risques ont un impact considérable sur la santé humaine.

Comment aborder la notion de volcanisme au cycle 3 ?

Pour aborder le volcanisme avec des élèves de cycle 3, nous nous limiterons aux notions suivantes :

  • Chambre magmatique (1) : zone souterraine dans laquelle est stocké le magma
  • Magma: roche fondue stockée dans la chambre magmatique
  • Cheminée volcanique (2) : tuyau naturel par lequel le magma monte à la surface lors d’une éruption
  • Cône volcanique (3) : montagne formant le volcan
  • Lave : roche fondue provenant du sous-sol et rejetée du volcan en éruption
  • Coulées de lave (4) : flux de lave formés lorsque le volcan en éruption rejette de la lave
  • Cratère (5) : ouverture au sommet du volcan par lequel la lave est rejetée lorsque le volcan est actif
  • Volcan effusif : volcan qui produit des coulées de lave fluides
  • Volcan explosif : volcan qui produit une explosion de cendres et des coulées de lave visqueuses

Nous expliciterons la différence entre une éruption effusive et une éruption explosive. Nous développerons également les risques possibles pour les populations.

Avis aux enseignants : Découvrez une séquence sur les volcans (cycle 3) !

Séance 1 – A partir d’une vidéo de la récente explosion du volcan Etna, recueillez les représentations initiales de vos élèves : comment pourrions-nous représenter l’Etna en éruption ? Leurs dessins et hypothèses alimenteront vos prochaines séances.

Séance 2 – Préparez une recherche documentaire pour évoquer les différentes caractéristiques physiques externes et internes d’un volcan et proposez à vos élèves de synthétiser leurs connaissances à l’aide d’une maquette en papier d’une coupe de volcan (patron interactif disponible à la fin de cet article).

Séance 3 – Expérimentez ! Réalisez et comparez des mélanges variés pour simuler des éruptions effusives et explosives.

Séance 4 – Repérez de célèbres volcans sur un planisphère géant après avoir créé leur fiche d’identité.

Séance 5 – Prévenez des risques pour la population en les illustrant par une modélisation finale propre à chaque groupe d’élèves. Permettez-leur d’exercer leur esprit critique.

Enfin, organisez un forum des sciences pour permettre à vos élèves de partager leurs réalisations et transmettre ainsi les connaissances acquises à un plus grand nombre d’élèves peu importe leur niveau de classe !

On vous offre la séquence clés en main.

Lien vers le fichier PDF: Séquence sur le volcanisme au cycle 3

thumbnail of Séquence sur le volcanisme au cycle 3

Patron interactif pour réaliser notre proposition de maquette :
(cliquez sur chaque icône pour découvrir les dimensions en vraie grandeur)

A noter : ne pas oublier de faire des languettes de collage.

Il faut réaliser deux fois ce patron pour obtenir les deux parties de la maquette.

Quelques conseils pour aider les élèves lors de la dernière séance :
  • Attention aux représentations initiales véhiculées, la chambre magmatique n’est pas fermée ! Si la maquette permet de la visualiser, il faut ainsi qu’elle soit « ouverte ».
  • Prendre en compte le temps de réalisation mais aussi le temps de séchage selon les matériaux choisis par les élèves.
  • Privilégiez des modélisations sans réactions chimiques ni liquides pour qu’ils puissent travailler en autonomie. Orientez-les par exemple vers une maquette composée principalement de papier avec un système de soufflerie comme nous vous le proposons ci-dessus. Cela permettra également aux élèves de l’améliorer si nécessaire, sans avoir à tout reconstruire.
  • Sinon, pour toute éruption modélisée avec des liquides ou des réactions, prévoir de protéger l’environnement proche mais aussi des gants, lunettes pour les élèves et des protocoles expérimentaux éventuels (vous pouvez en retrouver un exemple ci-dessous).

Lien vers le fichier PDF: Protocole expérimental proposé par l’espace des sciences

thumbnail of Protocole expérimentation – espace des sciences

A vos réalisations !

Audrey & Lucie

Lien vers le dossier « Faire des sciences » (en PDF): Dossier « Faire des sciences- Le volcanisme au cycle 3 »

audrey.blanc

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