Chapitre. Le modelé des paysages. Les options pédagogiques du chapitre

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1 Chapitre 7 Le modelé des paysages Les options pédagogiques du chapitre Le chapitre 7 marque le début de l'étude des Sciences de la Terre. Même si, en sixième, certains thèmes proches ont été étudiés, comme le sol en tant que milieu de vie, c'est en cinquième que la géologie commence réellement. Dans l'ancien programme, un chapitre de la partie «Géologie externe, évolution des paysages» pouvait être abordé indifféremment en cinquième ou en quatrième, au choix des enseignants. Afin de répartir la géologie tout au long du collège, le nouveau programme demande de traiter l'évolution des paysages uniquement en classe de cinquième. L activité 1 doit permettre aux élèves de redécouvrir ce qu ils ont observé sur le terrain lors d'une sortie. Ainsi, le premier document est une photo de paysage. À l'issue de cette activité, l'élève comprend que l'eau est responsable du modelé des paysages. L'activité 2 illustre comment un même agent d'érosion, l'eau, modèle des reliefs différents. Cette activité met en œuvre quelques manipulations facilement réalisables en classe. D'autres agents d'érosion, comme les végétaux et les glaciers, seront traités en exercices. L'activité 3, basée sur l'altération du granite, montre ensuite que des particules de tailles variées résultent de l'érosion, le devenir de ces particules étant étudié dans l activité 4. Au cours de ces activités, l'élève devra raisonner par analogie en ayant recours à des phénomènes actuels pour expliquer ceux du passé. Ce raisonnement par analogie est nouveau, et nous avons veillé à l'inclure dans une démarche scientifique. Enfin, plusieurs modélisations illustrent nos activités. L'enseignant veillera à les introduire avec toute la prudence nécessaire dans la mesure où les conditions de leur réalisation sont parfois différentes de la réalité. 41

2 Les activités du chapitre Activité 1 Des paysages modelés par l eau Cette première activité a pour but de montrer que l'eau est responsable du modelé des paysages. En complétant les observations faites lors d'une sortie sur le terrain, l étude des gorges du Verdon (doc. 1 et 2) permet d entrer progressivement dans la géologie. L'élève découvre ainsi les éléments constitutifs d'un paysage (la route, sur le doc. 1, est la seule trace visible de l'activité humaine), ainsi que la notion d'affleurement. En outre, l'élève pourra remarquer que le Verdon semble avoir creusé les roches : c'est une première approche de la notion d'érosion. Le lac de Serre-Ponçon (doc. 3 et 4) illustre bien le phénomène d'érosion. Après avoir constaté l'existence de traces de ravinement dans les rocheuses marneuses qui constituent les berges du lac, par analogie avec le modèle réalisable en classe (doc. 5), l'élève découvre que l'eau est l'agent d'érosion des roches. ( Réponses aux questions pour résoudre le problème 1. Dans le paysage, on voit l'air, de l'eau, des végétaux, des roches, des traces de l'activité humaines (route). La rivière est située plus bas que les roches que l'on aperçoit. 2. On peut supposer que la rivière a peu à peu creusé les roches : son lit s'est enfoncé et a formé des gorges. 3. Les berges du lac de Serre-Ponçon présentent des traces de ravinement. 4. Dans le modèle, l'eau qui coule arrache des grains de sable, les entraîne et crée des traces de ravinement. De la même manière, l'eau de pluie, en ruisselant sur les berges du lac, est responsable des traces de ravinement. L'eau, en érodant les roches, creuse des reliefs et est responsable du modelé des paysages. Activité 2 L eau et la formation des reliefs Au cours de l'activité 1, l'élève a découvert que l'eau est le principal agent d'érosion des roches et qu'elle est responsable du modelé des paysages. L activité 2 a pour but d expliquer comment un même agent d'érosion peut créer des reliefs différents. L activité commence par l'observation d'un relief du Vercors : le Mont Aiguille (doc. 1), dont il est possible de réaliser un croquis simplifié. Sur cette vue, les deux pentes caractéristiques du Mont sont bien visibles (pente abrupte pour les calcaires, pente douce pour les marnes). Les affleurements (doc. 2 et 3) permettront à l'élève de constater que les calcaires sont fissurés, contrairement aux marnes. La deuxième partie de l activité présente des manipulations simples à réaliser en classe et mettant en évidence des propriétés des roches constitutives du Mont Aiguille. En réalisant le test de cohérence (doc. 4), l'élève conclut que le calcaire est une roche cohérente alors que l'argile est friable. En arrosant un empilement de calcaire et d'argile (doc. 5), il découvre que ces deux roches n'ont pas le même comportement par rapport à l'eau. Enfin, la bouteille en verre mise au congélateur montre l'action du gel dans les fissures du calcaire (doc. 6). En reliant les informations fournies par les documents 4, 5 et 6, l'élève pourra alors expliquer pourquoi l'eau a modelé des pentes différentes au niveau du Mont Aiguille. 42 Chapitre 7

3 ( Réponses aux questions pour résoudre le problème 1. Le Mont Aiguille est un relief dont les pentes sont abruptes au sommet et plus douces à sa base. 2. Les pentes abruptes sont constituées de calcaires, alors que les pentes douces sont constituées de roches riches en argile, les marnes. 3. Le calcaire présente des fissures verticales. Les marnes ne sont pas fissurées. 4. Le calcaire est une roche cohérente, alors que l'argile est une roche friable. 5. Sur le modèle, des particules d argile sont arrachées et entraînées par l eau. Le calcaire résiste mieux à l'action de l'eau. 6. L'eau de pluie, en ruisselant, arrache aux marnes des particules qui s'accumulent à la base du Mont Aiguille. 7. Lorsque l'eau gèle dans les fissures verticales du calcaire, elle les agrandit jusqu à provoquer des éboulements, ce qui forme alors des pentes abruptes. L'eau modèle des reliefs différents car les roches d'un paysage n'ont pas les mêmes propriétés : elles résistent plus ou moins à l'action de l'eau. Activité 3 L eau et la formation des roches Cette activité commence par l'observation d'un paysage granitique (doc. 1), qui montre à l'échelle de l'affleurement la coexistence de trois roches : le granite sain, le granite altéré et l'arène granitique. La comparaison de ces roches, liée à l'aspect des minéraux et leur altération (doc. 2), permettra à l'élève de comprendre que le granite sain s'altère en arène granitique. L'élève pourra ensuite découvrir comment le granite sain est altéré au contact de l'eau le long des côtes bretonnes (doc. 3). L'eau est donc responsable de la transformation du granite. Enfin, la perte de cohérence d un échantillon de granite altéré laissé dans un bécher rempli d eau (doc. 4) explique également la formation de l'arène granitique. Les roches, comme le granite, sont donc transformées par l eau. ( Réponses aux questions pour résoudre le problème 1. Le granite sain contient du quartz, des feldspaths et des micas. Le granite altéré ne contient pas de micas, mais de l'argile, et sa surface présente des fissures. L'arène granitique contient seulement du quartz et de l'argile, et elle est fragmentée en particules de petite taille. 2. On peut supposer que l'arène granitique provient du granite sain car : on trouve ces roches au contact l'une de l'autre ; l'arène contient du quartz, comme le granite sain. 3. Au contact de l'eau, le granite sain semble se transformer en granite altéré. 4. L'eau est trouble : elle contient donc des particules arrachées au granite altéré qui se déposent au fond du bécher. L'eau est responsable de la perte de cohérence du granite altéré. Elle permet sa transformation en arène granitique. L'eau altère le granite en transformant certains cristaux le constituant et en lui faisant perdre sa cohérence. Elle est à l'origine de la formation de particules de tailles variables. Le modelé des paysages 43

4 Activité 4 Le devenir des particules de l érosion Cette activité a pour objectif de montrer le devenir des particules de l'érosion : certaines entrent dans la formation d'un sol, d'autres sont transportées par l'eau. Dans la première partie de l activité, le massif granitique au pied duquel se développent des végétaux (doc. 1) permet de comprendre que certaines particules d érosion entrent dans la formation d'un sol. En effet, l'élève sait depuis la sixième que les végétaux se développent dans le sol, ici constitué d'arène granitique. Cependant, d'autres particules sont transportées par les cours d'eau : des pierres dans un torrent (doc. 2), du sable dans un fleuve (doc. 3). Le transport semble donc lié à la taille des particules. La suite de l'activité exploite un modèle de transport des particules. Le dispositif utilisé permet ainsi de simuler le comportement de deux parties du cours d'eau : le torrent en amont et la rivière en aval (doc. 4). L'élève découvre alors que le transport des particules dépend de leur taille (doc. 5) et de la vitesse du courant (doc. 6). ( Réponses aux questions pour résoudre le problème 1. Les végétaux ne peuvent se développer que sur un sol. Un sol est donc en train de se former à partir de l arène granitique. 2. En amont, dans le torrent, les blocs sont gros, alors qu'en aval, dans le fleuve, ils sont plus petits. 3. Plus la particule est petite, plus elle se dépose en aval dans le modèle. 4. Le transport des particules dépend donc de leur taille. 5. En amont, dans le torrent, les particules les plus grosses se déposent, alors que les plus fines sont encore transportées. Ces dernières se déposent plus en aval, dans le fleuve. 6. Lorsque l'eau coule plus vite, les particules plus grosses sont transportées plus en aval. La vitesse du courant favorise donc le transport des particules. Les particules issues de l'érosion des roches peuvent entrer dans la formation d'un sol ou être transportées par des cours d'eau plus ou moins loin selon leur taille et la vitesse du courant. Corrigé des exercices Teste tes connaissances 1 2 a) Les roches subissent une érosion dont l'eau est le principal agent. b) Le modelé d'un paysage est lié à l'action de l'eau sur les roches. c) Le transport des particules par l'eau dépend de leur taille et de la vitesse du courant. a) Les roches subissent une érosion sous l'action de l'eau. b) L'eau érode le granite sain en transformant et en séparant lentement les cristaux qui le constituent : en perdant sa cohérence, il devient de l'arène granitique. c) Les particules de l'érosion peuvent entrer dans la formation d'un sol ou être transportées par les cours d'eau. 44 Chapitre 7

5 3 Le mot caché est : «érosion». Les termes de la grille sont : a) végétaux b) friable c) roches d) particules e) granite f) modelé g) arène Découvre avec l informatique 4 a) Avant l'action de l'eau, le paysage présente une pente avec des roches recouvertes de blocs rocheux. b) L'eau de pluie, en tombant, érode les roches tendres. Les roches dures protègent de l'érosion les roches tendres qu'elles recouvrent. c) Les cheminées de fée se forment progressivement grâce à l'eau de pluie qui érode les roches tendres. Une colonne de roches tendres, surmontée d'un bloc rocheux dur, se dégage petit à petit. Applique tes connaissances a) Les racines des végétaux s'enfoncent dans la roche qui leur sert de support. b) La roche est fissurée car elle a été creusée par les racines des végétaux qui la recouvrent et s'y s'enfoncent progressivement. c) Les végétaux, en agrandissant les fissures des roches, sont un agent d'érosion. a) À l'avant du glacier, on voit des particules rocheuses de taille variable. b) Le glacier creuse la roche sur laquelle il se déplace. c) Les roches subissent une érosion sous l action du glacier. d) Le glacier arrache des particules à la roche sur laquelle il se déplace. Les particules d'érosion s'accumulent alors peu à peu à l'avant du glacier au cours de son déplacement. a) et b) Fissures Calcaire Roches argileuses c) Au niveau du plateau calcaire, la pente est abrupte, alors qu'elle est plus douce au niveau des roches argileuses. d) Les fissures verticales du calcaire s'agrandissent progressivement, provoquant des éboulements et une pente abrupte à ce niveau. L'eau ruisselle sur les roches argileuses, en leur arrachant des particules qui s'accumulent, ce qui forme une pente plus douce. 8 a) Le rocher Saint-Michel a une forme effilée, avec des pentes quasiment verticales. Sa forme rappelle celle de la cheminée du volcan. b) Le rocher Saint-Michel est constitué de la même roche cohérente que la cheminée du volcan (la brèche basanitique). c) On peut supposer que le rocher Saint-Michel est le reste de la cheminée d'un ancien volcan. d) Au cours du temps, l'édifice volcanique, constitué de roches tendres, a été érodé, alors que les roches de la cheminée, cohérentes, ont résisté à l'érosion. Le modelé des paysages 45

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