1ère partie de l épreuve Dossier. DIVERSITE DES VOLCANS ET REPARTITION

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1 1ère partie de l épreuve Dossier. DIVERSITE DES VOLCANS ET REPARTITION

2 Niveau : Terminale S Extrait du programme : DIVERSITE DES VOLCANS ET REPARTITION Documents : Document 1 : Document 2 : Document 3 : Document 4 support concret : Répartition des volcans à la surface de la Terre Dynamismes éruptifs avec photos Echantillons et diagramme Alcalin Silice Carte géologique de Clermont-Ferrand au 1 :50000 ème Diversité des volcans : - Mécanisme = effusif/ explosif - Chimie/ type de laves = série magmatique - Sous-marin / terrestre - Différenciation cristallisation fractionnée - Sources

3 Document 1 : Répartition des volcans à la surface de la Terre

4 Document 1 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) Trois grands types de volcans, associés à trois grands contextes géologiques : - magmatisme effusif - magmatisme effusif sous-marin - magmatisme explosif 1) Les volcans explosifs sont aux limites de plaques convergentes de type subduction 2) Les volcans effusifs aériens sont situés au milieu des plaques et dans les zones de rifting 3) Les volcans effusifs sous-marins sont associés aux dorsales océaniques Didactisation du document et utilisation en classe de TS Document mettant en relation différents dynamismes éruptifs avec leur localisation et plus précisément leur contexte géologique. - document d appel - document permettant de parler de l influence de la source sur le dyamisme.

5 Document 2 : Principaux dynamismes éruptifs observés à la surface de la Terre

6 Document 2 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) Axes du diagramme : - Paramètre de fragmentation : capacité de la lave à se fragmenter = caractère explosif de l éruption - Paramètre de dispersion : capacité de la lave à se disperser = taille/ poids des particules. Quelle est la cause des différents dynamismes éruptifs observés? A relier avec le document 3 = chimie/ viscosité de la lave. Deux tendances : 1) Hawaien plinien : paramètre de fragmentation & dispersion augmentent. a. Hawaien : magmas basaltiques à faible viscosité /faible teneur en gaz. Donne coulées, lacs de lave, fontaines de lave. b. Strombolien : magmas à viscosité moyenne à basse, teneur en gaz > hawaïen. Explosions se succèdent régulièrement, et les bulles de gaz rejettent des lambeaux de magmas en fusion a plusieurs 100aines de m de haut. Forme des scories. Quand + gros : bombes. c. Plinien : les plus violentes. Magmas visqueux et riches en gaz = fragmentation intense du magma et projection de gaz et de pyroclastes. Forme des ponces et cendres. 2) Sursteyien & phréato-magmatique : beaucoup de fragmentation = très explosif, mais peu de dispersion (éléments lourds, se dispersent peu). a. Vulcanien : moins fréquentes. Explosions répétées ± fortes, avec rejets de bombes en croûte de pain = se dégazent en refroidissant + gaz et cendres. Magmas visqueux mais contenant peu de gaz. b. Surtseyien : éruption sous-aquatique, mais avec trop peu d eau pour faire des pillow-lava = la vaporisation violente de l eau (glacier, lac, mer) provoque des explosions violente, la formation de colonnes de vapeur, et des gerbes cypressoïdes. Qu est-ce qui contrôle ces différents dynamismes? - Traiter le document 3 avant : on sait que la teneur en silice peut expliquer le dynamisme. parler de la différenciation magmatique

7 - Sources / contexte géologique : o Teneur en gaz plus élevée dans les magmas des zones de subduction (eau) o + d olivines dans les magmas alcalins o les basaltes tholéiitiques sont le + souvent produits au dorsales, sous la mer o le contexte tectonique : il faut de la place pour faire une chambre magmatique où la différenciation peut s opérer. Didactisation du document et utilisation en classe de TS Faire placer aux élèves différentes photos/ films de volcans dans le diagramme, et identifier les contextes en conséquence.

8 Document 3 : Echantillon 1 Echantillon 2 Echantillon 3

9 ech1 ech2 ech3 SiO2 44,34 55,90 65,60 Al2O3 9,93 18,10 15,70 FeO 12,64 7,70 5,20 MgO 12,95 4,60 2,10 CaO 12,40 7,60 5,50 Na2O 1,62 3,90 4,00 K2O 1,20 0,90 0,90 TiO2 3,48 1,00 0,60 MnO 0,16 0,10 0,10 P2O5 0,60 0,20 0,20 Analyses chimiques correspondantes Diagramme Alcalins - Silice

10 Document 3 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) Reconnaissance optique, mais aussi mettre les échantillons dans le diagramme alk-si. Chercher le dynamisme éruptif associé : dépend beaucoup de la viscosité du magma, qui dépend de 1- la chimie du magma (teneur en Si), 2- la cristallinité du magma, 3- la teneur en gaz. 1) basalte alcalin : pâte sombre, minéraux ferro-mg (olivine ici) dynamisme éruptif associé : magma peu visqueux (pauvre en Silice). La cristallinité est importante, mais le magma autour est suffisamment fluide pour que les gaz s échappent, et que la lave s écoule. effusif : coulées de basalte, fontaines de lave, etc = dynamisme hawaien 2) andésite sub-alcaline (calco-alcaline) : pâte grise, phénocristaux de feldspaths surtout. dynamisme éruptif associé : magma visqueux (riche en Silice). La cristallinité est importante et le fluide autour n est pas fluide. De plus, les magmas CA sont riches en gaz (eau). On s attend à ce que le dégazage se fasse mal, et que la lave forme des bouchons. explosif : nuées ardentes, dômes, colonnes pliniennes = dynamisme plinien 3) dacite sub-alcaline (calco-alcaline) : pâte blanche, feldspaths (K et plagio), quartz présence de hornblende dynamisme éruptif associé : magma très visqueux (très riche en Silice). La cristallinité est importante et le fluide autour n est pas fluide. De plus, les magmas CA sont riches en gaz (eau). On s attend à ce que le dégazage se fasse mal, et que la lave forme des bouchons. explosif : nuées ardentes, dômes, colonnes pliniennes = dynamisme plinien 1) Discuter de l influence de la cristallisation fractionnée (SiO 2 ) sur la viscosité du magma On constate que la composition chimique de l'andésite est riche en Si et Na, celle du basalte en Fe, Mg, Ca. Ces différences chimiques (donc minéralogiques) sont corrélées avec les comportements physiques différents des magmas. Plus un magma est riche en SiO 2, plus il est visqueux. En effet, le nombre de liaisons possibles entre atomes de silicium (Si) et d'oxygène dans les liquides silicatés (magmas) explique la viscosité des magmas : plus la teneur en SiO 2 est forte, plus le nombre de liaisons possibles est grand et la viscosité du magma importante. D'où le lien entre teneur en SiO 2 et viscosité. Ainsi, un magma basaltique engendre plutôt (mais pas exclusivement) un dynamisme effusif. Un magma andésitique donnera plus facilement lieu à un dynamisme explosif. Notez qu'un magma andésitique peut néanmoins donner naissance à des coulées car il faut également prendre en compte la teneur en gaz d'un magma pour expliquer les dynamismes éruptifs. 2) Discuter de la source/ contexte sur la quantité de gaz, et la capacité à beaucoup/ peu se différencier Didactisation du document et utilisation en classe de TS Reconnaissance des minéraux de base est au programme au lycée. Changements de couleur permettent à première vue d identifier la différenciation et l enrichissement en silice. Associer avec le document 4 = les basaltes sont sous forme de coulée (peu visqueux), les dacites sous forme de dômes (visqueux).

11 Document 4 : carte géologique de Clermont-Ferrand au 1 :50000 ème Localisation sur la carte de France

12 Document 4 : interprétations Interprétation scientifique (niveau Master) Schéma structural Cas «de terrain» de la relation entre les propriétés des magmas et le type de volcans associés. Chaîne des puys = magmatisme de point chaud (causes mal comprises encore). Discuter des appareils éruptifs & de la répartition spatiale des produits : a. Dômes associé à des protrusions = lave visqueuse. Trachytes = laves les + différenciées. Donne des pyroclastites. Dynamisme plinien. b. Puys associées à des coulées qui s étendent sur des km = lave peu visqueuse. Basaltes, trachy-basaltes, trachy-andésites. Dynamisme hawaïen et strombolien. (coulées suivent les rivières et forment des «deltas» en limagne). c. Maars = phréatomagmatisme. Didactisation du document et utilisation en classe de TS Exemple permet de comprendre la viscosité des magmas émis = faire faire schéma structural.