Une modélisation de volcan pour les petits volcanologues en herbe (et leurs enseignants)

Bonjour à tous les petits volcanologues en herbe !

Ici, nous allons t’apprendre à réaliser une modélisation de volcan avec des matériaux 100% recyclés ! Avant cela, voici quelques réponses aux questions que tu dois sûrement te poser sur les volcans :

  • A quoi ressemble un volcan et comment se forme-t-il ?

Le volcan est reconnaissable par sa forme conique et par le cratère qui se trouve à son sommet.

Le cône d’un volcan se forme par l’accumulation de matériaux projetés (des cendres, de la poussière, des « bombes volcaniques », des blocs et des coulées de lave). Tous ces matériaux projetés lors des différentes éruptions forment des successions de couches qui s’empilent comme un millefeuille. Les coulées de laves viennent former l’ossature du volcan en maintenant tous ces matériaux très meubles.

La première image est celle du volcan Stromboli qui se trouve en Italie et qui est toujours actif. Sur l’image de droite, on y trouve le Puy de Dôme (Auvergne) qui est un volcan éteint.

  • Où se situent les volcans dans le monde ?

Dans le monde, il y a environ 10 000 volcans dont 1500 actifs (environ). Ils se situent au point de contact entre les plaques océanique et continentale. Les volcans que l’on appelle actifs, ce sont ceux qui peuvent entrer en éruption, c’est le cas du Piton de la Fournaise à La Réunion. Ils existent également des volcans éteints (inactifs) comme dans le Massif Central, le plus connu en France est le Puy de Dôme. Ce sont des volcans qui n’entrent plus en éruption.

https://www.lefigaro.fr/assets/images/infovolcangrand.jpg

(image issue de : https://www.lefigaro.fr/assets/images/infovolcangrand.jpg)

  • Qu’est-ce qu’il y a à l’intérieur des volcans ?

Sous la surface, la chambre magmatique est un réservoir de magma (roche en fusion) provenant du manteau terrestre. On parle de magma lorsque la roche se trouve dans la chambre magmatique et de lave quand elle est à l’extérieur. Lors d’une éruption volcanique ce magma remonte par la cheminée et sort par le cratère.

Les fumerolles sont des émanations de gaz volcaniques, elles peuvent se produire le long de petites fractures ou longues fissures, dans des amas de roches et des champs chaotiques, à travers des bombes volcaniques et sur la surface des coulées de lave.

 

Schéma de l’intérieur d’un volcan

(image issue de : http://prim-vaux-et-chantegrue-haute-joux.ac-besancon.fr/wp-content/uploads/sites/50/2020/03/Sciences-CE2-CM1-CM2.pdf)

 

 

  • Comment entre-t-il en éruption ? (2 types d’éruption, vidéos des 2 types, explication brève du processus)

Définition : Une éruption volcanique est un phénomène naturel qui se traduit par l’expulsion de divers matériaux issus du volcan comme la lave, des morceaux de roches, des gaz ou des cendres. C’est un phénomène géologique traduisant l’activité interne de la Terre.

Il existe deux types d’éruption :

Les éruptions effusives (ou rouges) : elles sont calmes, une rivière de lave s’écoule par une fissure sur le flanc du volcan. La coulée suit la pente en brûlant tout sur son passage.

La chambre magmatique des volcans effusifs contient un magma fluide. Ce dernier, en remontant par la cheminée à cause de la remontée des gaz créés dans la chambre magmatique, va jusqu’au cratère et, étant liquide, va former de longues coulées de lave qui s’étirent sur les flancs du volcan.

Exemple d’une éruption effusive : Image du volcan Kilauea à Hawaï en pleine éruption. 

On peut noter la lave qui s’écoule le long du volcan.

(image issue de : http://blog.univ-angers.fr/volcans/exemples-de-volcans/)

 

ANECDOTE : La plus longue coulée de lave solidifiée au monde provient d’une éruption survenue en Australie il y a 190 000 ans. Elle s’étire sur plus de 150 kilomètres.

Les éruptions explosives (ou grises) : ces éruptions projettent d’énormes masses de gaz et de cendres incandescentes, lors des éruptions, qui peuvent former des avalanches qui dévalent les pentes du volcan à plusieurs centaines de kilomètres heures en retombant.

Dans les chambres magmatiques des volcans explosifs, le magma est très visqueux et en remontant dans la cheminée, il finit par la boucher. Pendant ce temps dans la chambre magmatique, l’activité volcanique continue : des bulles de gaz se forment, prennent du volume et remontent vers la surface en poussant le magma. La cheminée étant bouchée, le magma ne peut pas sortir. La pression augmente alors jusqu’à faire exploser le bouchon. Le sommet du volcan est pulvérisé. Des poussières, débris, roches incandescentes et du gaz sont projetés dans le ciel en formant un énorme nuage qui finit par retomber et dévale les pentes à plusieurs centaines de kilomètres heure en détruisant tout sur son passage. On appelle cela une nuée ardente.

Exemple d’éruption explosive : image du volcan Stromboli (Italie) en pleine éruption.

(image issu du site Futura-Sciences)

 

Une vidéo pour en savoir plus: https://www.youtube.com/watch?v=0C-Gw-F7zkA&t=958s

Maintenant que tu sais tout ou presque sur les volcans, nous pouvons commencer la modélisation du volcan, c’est parti !

 

FABRIQUE TOI-MÊME TA MODÉLISATION DE VOLCAN

Pour cette réalisation, tu auras besoin de l’aide de ton enseignant ou d’un adulte.

Voici les matériaux ou objets dont tu auras besoin pour la réalisation :

  • Une boite en carton (ici nous avons pris une boite de lessive vide)
  • Un tupperware en plastique souple
  • Un tube en plastique
  • De la ficelle
  • Du carton souple
  • Des feuilles de papier
  • Des crayons de couleurs
  • Un cutter (seul l’adulte peut l’utiliser)
  • Du vinaigre
  • Du bicarbonate de soude
  • Du ketchup
  • Des flocons de purée déshydratée
  • De la semoule

(Pour éviter les accidents et trop de perte de temps si la réalisation se fait en classe, il est possible de faire toutes les découpes en amont.)

1ère étape : Couper en deux la boite en carton comme ceci, découper un rectangle au milieu d’une des faces, là où passera le tube en plastique.

 

 

 

 

2ème étape : Installer le tube en plastique à l’intérieur de la boite, pour le stabiliser ménager de petits trous dans la boite pour faire passer la ficelle.

3ème étape : Installer le tupperware en plastique qui servira à récupérer la « lave » et les « débris », pré-découper un trou dans le tupperware pour pouvoir y placer le tube en plastique.

4ème étape : Réalisation du cône représentant le volcan avec le carton souple.

Conseil : comme tu peux le voir sur cette image il y a 2 tubes, cela s’explique par le fait que le premier tube était trop proche du bord, c’est pourquoi nous avons dû installer un 2ème tube plus éloigné. Alors si tu ne veux pas faire la même erreur que nous, fais attention d’écarter assez du bord le tube 😉

5ème étape : Recouvrir la boite de lessive de feuilles blanches, sur la face où l’on voit apparaitre le tube plastique y représenter l’intérieur d’un volcan comme ci-dessous.

6ème étape : Expérience de la formation du volcan. Pour cela, introduire de la semoule dans le tube plastique et souffler à l’extrémité opposée. Vous observerez alors que la semoule se dispose en monticule conique autour du tube, comme le fait les débris d’un volcan lors d’une éruption. C’est comme cela que la forme si spéciale des volcans est créée.

7ème étape : Expérience d’une éruption effusive. Pour cela, mélanger du bicarbonate de soude  (une demi-cuillère) et du ketchup (pour la couleur) que tu glisseras dans le tube (à moitié). Puis à l’autre extrémité verser rapidement du vinaigre et avec votre doigt, boucher le tube. La réaction chimique va entrainer alors une éruption de type effusive.

8ème étape : Expérience d’une éruption explosive. Pour cela, mélanger du bicarbonate de soude  (une demi-cuillère), du ketchup (pour la couleur) et des flocons de purée déshydratée. Puis glisse ce mélange dans le tube (à moitié). Ensuite à l’autre extrémité verser rapidement du vinaigre et avec votre doigt, boucher le tube.  La réaction chimique va entrainer alors une éruption de type explosive.

Et voilà en 8 étapes, tu as réussis à modéliser un volcan ! Un vrai petit génie !

 

POUR UNE MISE EN PRATIQUE EN CLASSE (à l’attention des enseignants)

Cette partie vous est dédiée à vous enseignants ! Si vous cherchez à mettre en place cette modélisation de volcan en classe, voici quelques idées :

  • Pour gagner du temps lors de la construction en classe, nous vous conseillons de faire toutes les découpes en amont. Ainsi vous éviterez également les accidents.
  • Ensuite, pour la réalisation de cette expérience vous pouvez les mettre par groupe (de 4 ou plus), pour ainsi limiter le nombre de matériaux à avoir.
  • Pour ce qui est de la manipulation, nous vous conseillons de préparer à l’avance ce qu’il faut d’ingrédients pour l’expérience dans des petits pots pour chaque groupe.
  • Nous vous conseillons aussi de remplir vous même les tubes de vinaigre pour éviter qu’il y en ai partout.
  • Il est possible également de faire le choix d’une seule modélisation pour toute la classe. Ainsi ce serait vous qui vous occuperiez de l’expérience.

En complément de cette modélisation :

Pour débuter la séquence, vous pouvez lancer un brainstorming avec les élèves autour du thème des volcans, à partir d’une image ou d’une vidéo d’éruption par exemple.

Ensuite, il est important de varier les supports :

  • Vous pouvez leur montrer une carte du monde situant les volcans (comme celle au-dessus)
  • vous pouvez également faire un travail autour de divers documents (textes, images…) et leur faire répondre à un questionnaire autour de ces documents.
  • Vous pouvez leur faire remplir un schéma comme celui au-dessus.
  • Vous pouvez leur montrer des vidéos, par exemple des vidéos montrant des éruptions de volcans ou des extraits de « C’est pas sorcier ».

 

Nous espérons que cet article vous aura été utile, à bientôt à tous !

 

Berenice.Dreano

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