Cycle 4. SVT Test 19. Terre : Les volcans

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Collège Cycle 4Test 19 de connaissancesLa Terre et l'environnementLes volcans.

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START

23 questions

Par Sandra Rivière, Académie de DijonRelecture Maud Brière, Académie de Rennes

Question 1

Sommaire

Question 2

Question 3

Question 4

Question 5

Question 6

Question 7

Question 8

Question 9

Question 10

Question 11

Question 12

Question 13

Question 14

Question 15

Question 16

Question 17

Question 18

Question 19

Question 20

Question 21

Question 22

Question 23

Un peu d'histoire

Sommaire

QUESTION 1

Comment définir un volcan ?

Réponse

Un volcan est une ouverture dans la croûte terrestre et à travers laquelle la lave, des cendres volcanqiues et des gaz s'échappent.

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QUESTION 2

Réponse

Comment définir "un magma" ?

On appelle "magma" de la roche qui a fondu donnant une masse visqueuse constituée d'une partie liquide, de gaz et de morceaux de roche incandescente.

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Réponse

Quelle est la différence entre la lave et le magma ?

QUESTION 3

La lave correspond à un magma qui a perdu ses gaz. Ainsi la lave s'observe à la sortie d'un volcan à la surface de la Terre alors que le magma se situe sous la surface de la Terre, dans la structure interne du volcan .

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QUESTION 4

Comment définir une "éruption" ?

Réponse

Une éruption volcanique est un évènement géologique résultant de l’arrivée en surface de magma. Des fissures apparaissent dans le sol sous l'effet du bombement du massif volcanique. Les gaz du magma arrivé en surface s'échappent dans l'atmosphère. La lave restante (roche fondue + morceaux de roche) s'échappe par les fissures : on parle d'éruption volcanique.

Stromboli animiert 800x600.gif par Jens Bludau via Wikimedia Commons, Creative Commons Attribution – Partage dans les Mêmes Conditions 3.0 (non transposée), https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Fichier:Stromboli_animiert_800x600.gif

Eruption du Stromboli, Sicile, Italie

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QUESTION 5

Il existe 2 grandes catégories de volcans. Quelles sont-elles ?

Réponse

Les volcans effusifs et les volcans explosifs.

Stromboli animiert 800x600.gif par Jens Bludau via Wikimedia Commons, Creative Commons Attribution – Partage dans les Mêmes Conditions 3.0 (non transposée), https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Fichier:Stromboli_animiert_800x600.gif

Eruption du Stromboli, Sicile, Italie

Tonga Volcano Eruption 2022-01-15 0320Z to 0610Z Himawari-8 visible.gif, Japan Meteorological Agency (satellite), Digital Typhoon (website), via wikimedia commons, , Creative Commons Attribution 4.0 International, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Tonga_Volcano_Eruption_2022-01-15_0320Z_to_0610Z_Himawari-8_visible.gif

Eruption au niveau des îles Tonga vue par satellite

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QUESTION 6

Comment définir une éruption effusive ?

Réponse

Une éruption volcanique EFFUSIVE se caractérise par l’émission d’une lave fluide (= qui coule facilement et formant des coulées), de gaz et de projections volcaniques. Dans ces éruptions, le magma arrive en surface avec une température de 1500°C.

Vidéo d'une éruption effusive

Eruption effusif du Piton de la Fournaise en juin 2000, vue du ciel, Ile de la Réunion, Océan IndienOn distingue une fissure au niveau de laquelle il y a, sous l'impulsion des gaz qui s'échappent, des projections de lave appelées 'fontaines de lave". On observe de nombreux écoulement de lave qui se rejoigent pour formée "une coulée de lave"

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QUESTION 7

Comment s'appelle la structure volcanique formée par une éruption effusive ?

Réponse

Éruption sur les flancs du Piton de la Fournaise, Ile de la Réunion, 1983

Les coulées de lave et les différentes projections s’accumulent et forment le CÔNE volcanique avec présence d’un cratère.

cratère

cône volcanique

Éruption sur les flancs du Piton de la Fournaise, Ile de la Réunion, 1983

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QUESTION 8

Combien d'éruptions un cône volcanique effusif peut-il effectuer ?

Réponse

Un cône volcanique n'effectue pas une éruption : il est le résultat d'une éruption. Il correspond à l'accumulation des projections qui sont retombées et se sont empilées comme le montrent les schémas ci-dessous.Ainsi un cône correspond à une seule éruption.

Effondrement d'un côté du cône et épanchement de la coulée de lave.

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QUESTION 9

Complète les légendes du schéma ci-contre à l'aide des mots suivants :cheminée volcanique, cratère, gaz,fissures dues à la remontée du magma,réservoir ou chambre magmatiquecoulée de lave, projection de lave,arrivée du magma en profondeur,cône volcanique ( accumulation de coulées et de projections)

Réponse

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QUESTION 10

Comment définir une éruption explosive ?

Réponse

Une éruption EXPLOSIVE se manifeste par de violentes explosions qui projettent en altitude des panaches de cendres et de gaz. Ces éruptions sont également à l’origine de lourds nuages de gaz chauds chargés de débris, dévalant la pente du volcan à grande vitesse et appelées « nuées ardentes ». Dans ces éruptions, le magma arrive en surface avec une température de 800°C.

Vidéo d'une éruptionexplosive

panache de cendres

nuée ardente

Pyroclastic flows at Mayon Volcano.jpg par C.G. Newhall via Wikimedia Commons, domaine public, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pyroclastic_flows_at_Mayon_Volcano.jpg

Volcan Mayon, Philippines, 1984

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QUESTION 11

Comment s'appelle la structure volcanique formée par une éruption effusive ?

Réponse

Volcán Chaitén-Sam Beebe-Ecotrust.jpg, par Sam Beebe, via Wikimedia commons, Sam Beebe, https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:CC-BY-SA-2.0

Volcán Chaitén, Chili, Janvier 2009

L'accumulation des projections volcaniques forme le volcan. Au fond du cratère, la lave visqueuse ne s'écoule pas et reste prisonnière du cratère. Elle se solidifie, constitue un DÔME qui bouche le cratère qui est ainsi camouflé. Ainsi un volcan explosif correspond à un cône au sommet arrondi par un dôme.

Volcán Chaitén-Sam Beebe-Ecotrust.jpg, par Sam Beebe, via Wikimedia commons, Sam Beebe, https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:CC-BY-SA-2.0

Volcán Chaitén, Chili, Janvier 2009

Dôme de lave visqueuse

Cratère peu visible, bouché par le dôme

MSH80 bulge on north side 04-27-80.jpg? Peter Lipman VIA Wikimedia commons, domaine public, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MSH80_bulge_on_north_side_04-27-80.jpg

Mont St Helens, USA avec son dôme avant l'éruption de 1980

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QUESTION 12

Combien d'éruptions un volcan explosif peut-il effectuer ?

Réponse

Au fond du cratère, la lave visqueuse ne s'écoule pas et reste prisonnière du cratère. Elle se solidifie, constitue un DÔME qui bouche le cratère. Celui-ci est ainsi camouflé. Le dôme mis en place explosera à la prochaine éruption. Un volcan explosif peut effectuer plusieurs éruptions par le même cratère contrairement à un volcan effusif pour lequel c'est très rare.

MSH80 bulge on north side 04-27-80.jpg? Peter Lipman VIA Wikimedia commons, domaine public, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MSH80_bulge_on_north_side_04-27-80.jpg

Mont St Helens, USA avec son dôme avant l'éruption de 1980

Mont St Helens, USA avec son nouveau dôme après l'éruption de 1980

MSH07 aerial st helens crater from NE 05-08-07.jpg par Jon Major, U.S. Geological Survey via Wikimedia commons, domaine public, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MSH07_aerial_st_helens_crater_from_NE_05-08-07.jpg

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QUESTION 13

Complète les légendes du schéma ci-contre à l'aide des mots suivants : cratère d'explosion de l'ancien dômedôme en formation par accumulation de lavefumées blanches dues à la chaleur du dômeAccumulation de cendres et de projections volcaniques

Réponse

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QUESTION 14

Parmi les volcans ci-contre, lesquel est explosif et lesquel est effusif ?

Réponse

Mont Gerbier de Jonc, Ardèche, France

Gerbierdejonc.JPG par Marion via Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0-migrated, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gerbierdejonc.JPG

Puy de come 2001-05-20.jpg par Alain Rigaïl via Wikimedia commons, CC-BY-SA-2.0-FR, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Puy_de_come_2001-05-20.jpg

Puy de Come, Auvergne France

Mont Gerbier de Jonc, Ardèche, France

Gerbierdejonc.JPG par Marion via Wikimedia Commons, CC-BY-SA-3.0-migrated, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gerbierdejonc.JPG

Puy de come 2001-05-20.jpg par Alain Rigaïl via Wikimedia commons, CC-BY-SA-2.0-FR, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Puy_de_come_2001-05-20.jpg

Puy de Come, Auvergne France

Dôme de lave refroidie

Volcan explosif

Cratère visible

Volcan effusif

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QUESTION 15

Quelles informations, les sismographes placés sur flancs des volcans, permettent-ils d'obtenir ?

Réponse

Les volcanologues peuvent enregistrer des petits séismes provoqués par la fissuration des roches sous l’effet de la remontée du magma. Ce « bruit sismique » est appelé « le trémor ». Il dure tout le temps de l’éruption en raison des bulles de gaz et des blocs de roches qui percutent la cheminée volcanique. Quand il n’y a plus de remontée de magma et que l’éruption s’arrête, alors le trémor s’arrête. Les ondes sismiques se déplacent très mal dans les matériaux liquides mais très bien dans les matériaux solides. Ainsi, la localisation des séismes sous le volcan permet aux volcanologues de repérer les zones de circulation du magma comme sur le diagramme ci-contre.

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QUESTION 16

Dans le diagramme ci-contre, que représente la zone grise ?

Réponse

Les ondes sismiques se déplacent très mal dans les matériaux liquides mais très bien dans les matériaux solides. Ainsi, la localisation des séismes sous le volcan permet aux volcanologues de repérer les zones de circulation du magma (son trajet) ainsi que le réservoir magmatique (zone grise = zone sans séisme = zone liquide).

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QUESTION 17

Sur le diagramme ci-contre, représente le trajet du magma.

Réponse

1. remontée depuis la zone de formation du magma en profondeur

1.

3.

2.

2. passage par la chambre magmatique appelée aussi réservoir magmatique, durée de quelques jours à plusieurs mois voire années

3. remontée par la cheminée en quelques heures.

Vidéo : fabriquer une maquette de volcan montrant un réservoir et une cheminée

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QUESTION 18

Quel est le moteur d'une éruption volcanique?

Réponse

Le magma se forme en profondeur par fusion des roches. Il est constitué de roches fondues, de morceaux de roches non fondues et de gaz. Les gaz contenus dans le magma sont « sous pression » et cherchent à s’échapper : ils remontent en surface entraînant avec eux le magma. Ce sont donc les « moteurs » des éruptions. Arrivés en surface, les gaz sont « expulsés » du magma. La lave correspond donc au magma dégazé.

vidéomaquette de volcan à la maisonrôle du gaz

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QUESTION 19

Comment expliquer la différence d'activité entre les 2 grandes catégories de volcans ?

Réponse

Pour le volcanisme explosif, la lave ne coule pas : elle s’accumule au point de sortie et forme un dôme qui explosera plus tard. Pour le volcan effusif, la lave coule.Cette différence de viscosité du magma fait qu’il ne réagit pas de la même façon à la poussée des gaz.Le volcan effusif a une lave fluide qui coule bien laissant les gaz s’échapper : l’éruption n’est pas violente.Le volcan explosif a une lave visqueuse qui ne coule pas, ne laissant pas les gaz s’échapper et transformant le volcan en bouteille de champagne !

Vidéomodélisation des 2 volcans au collège

Vidéomodélisation des 2 volcans à la maison

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QUESTION 20

Lorsque la lave refroidit, elle durcit et se transforme en roche. La lave correspond à « une soupe » d’éléments chimiques. Si ces éléments ne s’associent pas, cela forme une pâte appelée "verre" ou encore "mésostase". Parfois, baignant au milieu de cette pâte, on observe des grains de couleur visibles : ce sont des cristaux. Les cristaux sont des minéraux qui ont cristallisé avec une forme géométrique particulière.Comment s'appelle la roche formée par le refroidissement d'une lave fluide comme celle du Piton de la Fournaise sur l'île de la Réunion ?

Réponse

Roche volcanique formée de cristaux verts d'Olivine prisonniers d'une pâte noire.

Éruption sur le massif du Piton de la Fournaise, 08-2016

Cette roche noire riche en cristaux verts d'Olivine s'appelle un "basalte" à olivines.

ZOOM x 10

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QUESTION 21

Comment s'appelle la roche formée par le refroidissement d'une lave visqueuse comme celle du Mont St Helens aux USA ?

Réponse

Roche volcanique formée de cristaux blancs de feldspaths prisonniers d'une pâte grise.

Cette roche à la pâte gris clair et riche en minéraux blancs (les feldspaths), s'appelle une ANDÉSITE.

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QUESTION 22

Basalte et Andésite, présentent des cristaux visibles à l'oeil nu (phénocristal) et des cristaux plus petits visibles uniquement au microscope (microlite). Pourquoi existe-t-il des cristaux de tailles différentes ?

Réponse

La chaleur empêche les éléments chimiques de s’associer entre eux et de former ainsi des cristaux. Tant que le magma est chaud, les cristaux ne peuvent donc pas se former. Quand le magma se refroidit, certains éléments chimiques vont s’associer pour former des cristaux.

Si le refroidissement est brutal, les éléments chimiques n’ont pas le temps de s’associer et aucun cristal n'est formé : on obtient une pâte appelée "verre".Plus le refroidissement est lent, plus les éléments chimiques ont le temps de s’associer et les cristaux deviennent gros (phénocristaux).Si le refroidisement est ni trop lent ni trop brutal, des cristaux microscopiques sont formés (microlites).Ainsi si on observe des cristaux de taille différente dans une roche volcanique, c'est que le refroidissement a eu lieu en plusieurs étapes comme pour le magma à l'origine du basalte ci-contre.

Vidéo de refroidissement de cristaux de vanilline

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QUESTION 23

En combien d'étapes de refroidissement, ce basalte s'est-il formé ?

Réponse

Ce basalte est formé de 3 éléments indiquant chacun une vitesse de refroidissement différente.

Microlites : le magma a commencé à fabriquer des cristaux mais il a vite refroidit et ceux-ci sont restés petits. Le refroidissement a été assez rapide mais non brutal : il s'est passé pendant la remontée dans la cheminée volcanique.

Phénocristaux : les éléments chimiques ont eu le temps de s'associer lors d'un refroidissement lent en profondeur. Ces cristaux se sont formés quand le magma s'est stocké dans le réservoir magmatique.

Verre : le magma a subit un choc thermique. Il est passé de 1500 °C à une température ambiante de 20 °C. Les éléments chimiques se sont figés sans s'organiser en cristaux.

L’éruption du Vésuve qui eut lieu en l'an 79 apr. J.-C est la plus célèbre des éruptions volcaniques de ce volcan de Campanie, en Italie. Très destructrice, l'éruption ensevelit sous les éjectas volcaniques un certain nombre de localités situées autour du volcan dans la baie de Naples, parmi lesquelles Pompéi et Herculanum. Cette éruption avait été précédée par un tremblement de terre en 624, séisme considéré comme banal, car les Romains tenaient le Vésuve pour un volcan éteint, sa dernière éruption datant probablement de 217 av. J.-C.Le nombre de citoyens de la région de Pompéi et d'Herculanum morts sous les nuées ardentes a été estimé à environ 3 000. En 2003, les moulages de 1 044 corps trouvés dans les dépôts de ponces et les dépôts pyroclastiques, ainsi que les os épars de 100 autres corps, avaient été recueillis à Pompéi. On ignore toujours quel pourcentage du nombre total de morts ces chiffres représentent ou quel pourcentage du nombre total de personnes en danger ces morts représentent.

The End !!

Pompeii Garden of the Fugitives 02.jpg, par v via Wikimedia commons, CC-BY-SA-3.0-migrated, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pompeii_Garden_of_the_Fugitives_02.jpg

vidéo explicative

Moulages de victimes humaines de l'éruption trouvées dans le « jardin des Fugitifs » à Pompéi.