Partie. Géologie externe : évolution des paysages

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1 Partie 3 Géologie externe : évolution des paysages Y La géologie externe est l occasion de revenir sur l étude des paysages commencée en classe de 6 e, pour en préciser non pas les principales composantes, mais plutôt d en envisager l évolution, c est-à-dire les transformations au cours du temps, qu elles soient liées à des facteurs «naturels» ou aux activités humaines. Pour ne pas dissocier ces deux aspects de l évolution des paysages, mais aussi pour montrer à l élève que l homme est acteur des transformations des composantes minérales de son environnement, pour permettre également la mise en place d une démarche de projet, l étude de l influence de l homme n a pas été placée en fin d étude de cette géologie externe mais intégrée à la dynamique des paysages. Donc placée en amont de l étude du phénomène sédimentaire, objet important du programme de la classe de 5 e. Y Il s agit donc : - d observer l évolution parfois rapide des paysages - d identifier les différentes causes de cette évolution, dont les activités humaines - de rechercher une explication à la transformation des paysages et donc de préciser l influence de l eau, les relations entre ce paramètre environnemental et la lithologie - de présenter différentes roches présentes à l affleurement : aspect générale, composition, propriétés physico-chimiques. - de montrer qu une correspondance entre les phénomènes actuels et phénomènes passés peut être établie (à des effets identiques peuvent être associés les mêmes causes), ce qui aboutit à reconstituer, à partir de quelques indices observés sur le terrain, des paysages aujourd hui disparus. Y Dans un cadre éducatif, cette thématique complète les études de l environnement proche engagées dès la classe de sixième ; ici encore, une approche concrète avec une ou des séquences de travail effectuées sur le terrain, hors de la classe, peuvent être envisagées. Dans le cadre de l éducation au développement durable, on insistera sur les rôles de l homme dans la dynamique des paysages actuels. Y Trois chapitres sont donc proposés dans le manuel : - le premier conduit à souligner l influence que l homme peut avoir dans l évolution des paysages. Cette étude est très propice à la mise en œuvre d une démarche de projet, orientée vers la distinction entre aléa et risque, la perception de la diversité des risques encourus, les remèdes envisageables pour les stopper, les corriger éventuellement. CHAPITRE 8 : Paysages et influence de l homme - le deuxième cherche à expliquer les relations existant entre un certain nombre de roches présentes à l affleurement et l eau, facteur d altération et d érosion. Cette interaction eau/roches est responsable pour beaucoup des caractéristiques des paysages observés. CHAPITRE 9 : L eau et l aspect des paysages - le troisième revient sur l idée que si l on est capable d expliquer les faits actuels, en en recherchant notamment les causes, on peut, en appliquant le principe de l actualisme, reconstituer les géographies du passé. Les indices pris en compte sont autant minéraux (roches impliquées) que biologiques (fossiles en place au sein des formations géologiques étudiées). 83

2 CHAPITRE 10 : les roches, mémoires des paysages anciens Y Cette partie de programme peut être abordée en début ou en fin d année, lorsque les conditions climatiques sont compatibles avec des observations sur le terrain (approche recommandée par les instructions officielles). Ressources pour le professeur et pour la classe Ouvrages généraux Comprendre et enseigner la planète Terre, Eléments de Géologie, Sciences de la Terre et de l Univers, Géologie : objets et méthodes Plusieurs ouvrages de référence, souvent ré-édités et complétés, permettent de retrouver une présentation complète des grands processus de la géologie externe. Ces ouvrages sont présents chez différents éditeurs scientifiques (publications universitaires) : Vuibert, Dunod, Ophrys La Terre, planète vivante, A. Foucault - Éditions Vuibert Environnements géologiques et activités humaines, H. Chamley - Éditions Vuibert Géologie de l environnement, C. Tarits - Éditions Dunod Paléoécologie, J.-C. Gall - Éditions Dunod De petits ouvrages complétant utilement toute approche sur la géologie externe. Publications pédagogiques Guide pratique, classes du cycle central, CRDP de Lorraine Même si ces ouvrages ont été écrits dans le cadre de la mise en œuvre des programmes de 1997 et 1998, de nombreuses suggestions pédagogiques restent d actualité. Liens avec le CM2 Sciences, cycle 3, D. Pommier et G. Simonin - Magnard,

3 8 Paysages et influence de l Homme Manuel élève : p. 137 à 152 Programme officiel (application rentrée 2006) Durée conseillée : 3 heures soit environ 2 semaines. Notions contenus Compétences Exemples d activités L action de l Homme, dans son environnement géologique, influe sur l évolution des paysages. [Thèmes : Environnement, Énergie, Statistiques, Sécurité] [Français : compte rendu écrit, oral] L Homme prélève dans son environnement géologique les matériaux qui lui sont nécessaires tout en essayant de prendre en compte les conséquences de son action sur le paysage. L Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l érosion. Discuter, sur un exemple local, de la responsabilité de l Homme dans la gestion de son environnement géologique. I recherche documentaire sur les raisons et l impact sur le paysage de l exploitation d une ressource géologique. [B2i] I/Ra recherche et exploitation de documents locaux sur l impact des aménagements liés à l eau. [B2i] I analyse d extraits de textes qui régissent l exploitation des carrières et des mines. I repérage sur une carte des aléas géologiques. Ra exploitation d une carte des zones à risques géologiques. Thème général Ce chapitre a pour objectifs de : rappeler les caractéristiques d un paysage (réinvestissement des notions abordées en classe de 6 e à propos de l étude de l environnement proche, en insistant sur les composantes minérales du paysage) ; noter qu un paysage évolue de façon naturelle ou en relation avec les activités humaines ; montrer que l environnement géologique constitue une source de matières premières aux usages multiples ; préciser que cet environnement peut aussi être source de risques pour les vies et les activités humaines. Objectifs de connaissances Intentions générales Ce chapitre constitue, dans la progression retenue, le premier chapitre de géologie pour les élèves de collège. Nous avons choisi d introduire la géologie par une entrée ancrée sur les activités humaines et les risques géologiques, afin de montrer les intérêts et enjeux de cette matière. Certains thèmes traités dans ce chapitre peuvent avoir été abordés lors d une sortie, en visitant une carrière ou en observant des filets de protection le long de certaines routes par exemple. Ce chapitre est propice aux activités de recherche et de documentation, à la réalisation d exposés et à l enseignement de l EEDD. Il s inscrit donc très naturellement dans une démarche de projet que l élève pourra présenter ultérieurement. Cohérence verticale Au cycle 3 (fiche 22), les élèves ont étudié certaines manifestations de l activité interne du globe (séisme et volcanisme) mais pas l activité externe. Cependant cette étude s accompagne d une sensibilisa- Chapitre 8 Paysages et influence de l Homme 85

4 tion aux risques majeurs naturels. Les élèves devraient donc avoir quelques notions relatives aux risques. Transversalité La réalisation de recherches et d exposés peut se faire en collaboration avec le documentaliste et le professeur de Français, lequel peut travailler sur la forme. La lecture de carte peut être travaillée avec le professeur d Histoire-Géographie. De même, l étude de situations locales peut être traitée avec le professeur d Éducation Civique dans le cadre de l EEDD, surtout si ces recherches peuvent amener les élèves à consulter des documents disponibles en mairie tel le dossier communal synthétique. Objectifs méthodologiques Ce chapitre est essentiellement basé sur l analyse et la mise en relation de documents afin d établir des liens entre les actions de l Homme et son environnement géologique. Il peut également se prêter à des activités de recherche individuelles, ou en groupe, sur des exemples locaux. Ces recherches peuvent donner lieu à la production d exposés, permettant de travailler la communication (orale, écrite). S informer saisir des informations à partir de textes, de clichés photographiques, de cartes d aléas, de PPR Réaliser rechercher sur Internet, au CDI, dans la presse régionale ou en mairie, des documents en rapport avec des exploitations ou des risques locaux Communiquer réaliser un compte rendu présenter un dossier, un exposé Raisonner identifier un aléa, un risque mettre en relation des données proposer une explication Découpage du chapitre : progression et programmation horaire Ce chapitre a été divisé en deux activités d exploitation de documents : la première illustre une action de l Homme sur l environnement géologique à travers l exemple de l exploitation d une carrière. L intérêt de cette exploitation et ses conséquences sur l environnement sont soulignés ; la seconde montre que des contraintes géologiques peuvent influer sur les activités humaines, notamment sur les choix d aménagement du territoire. Séquences Mise en route (0h15) Activité 1 (0h30) Activité 2 (0h50) Objectifs Établir un lien entre l Homme et son environnement géologique Identifier un prélèvement et son utilité Identifier un aléa et un risque naturel Comprendre un PPR Compétences mises en œuvre saisir des informations saisir et mettre en relation des informations lire une carte saisir et mettre en relation des informations Supports proposés photographies, articles de presse (documents pour s interroger ou exemples locaux) photographie d exploitation locale compte rendu/exposé de la visite d une exploitation illustrations de différents usages d une roche présence d échantillons bruts et transformés texte de loi PPR, cartes et photographies d un risque géologique local exposé sur des risques locaux Notions construites l Homme prélève des matériaux qui lui sont utiles l Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en mettant en place des mesures de protection Les durées indiquées correspondent à la seule exploitation des documents du manuel. La programmation horaire tiendra compte, en réalité, des données locales que ne manquera pas d utiliser le professeur. 86 Paysages et influence de l Homme Chapitre 8

5 Supports pédagogiques utiles Bibliographie Aléas et enjeux, éduquer pour prévenir les risques majeurs, Scérén, CNDP 2003 Les falaises de Picardie, état des lieux, enjeux, action, JM Hoeblich, ed. LPBS, 2002 Multimédia Cassettes VHS ou DVD : Paysages, roches et affleurements (VHS, Jeulin) L érosion façonne les paysages et la Terre change en surface (VHS, Jeulin) L homme exploite les roches (VHS, Jeulin) Le calcaire, histoire d une roche sédimentaire (VHS, Jeulin) La Terre change en surface : les paysages évoluent (VHS, Pierron) De la roche au sédiment (VHS, Pierron) De la roche au sédiment (DVD, Pierron) Diapositives La Terre change en surface (Pierron) Transparents Magnard, classe de 5 e (2006) Informatique L érosion animée (Logiciel, Jeulin) Matériel scientifique Cartes d aléas, PPR, dossier communal synthétique (disponible dans votre mairie ou préfecture, ce document public rassemble les risques auxquels est exposée une commune), carte géographique (topographique), carte géologique. Sécurité et réglementation La sortie sur le terrain constitue souvent un préalable à l étude de la géologie au collège. De nombreux règlements régissent les sorties hors des murs du collège. L académie de Grenoble récapitule l essentiel sur son site : La Desco met en ligne, pour la rentrée 2007, un site officiel d information à la sécurité et aux règlements en SVT (site réactualisé) : Pour des informations plus larges, reprises à partir d études de cas et de jurisprudence : Accidents scolaires et responsabilités, F. Thomas-Bion et J.-D. Roque (2004), ed. Berger-Levrault. Sites Internet De nombreux documents sont mis en ligne par des organismes officiels tels les DDE ou les DRIRE. Les PPR de plusieurs départements sont ainsi déjà en ligne et cette offre devrait s élargir avec le temps. Ce site du BRGM propose de nombreuses bases de données en ligne, notamment : - BD Mvt (base de données nationales sur les mouvements de terrains) qui recense tous les mouvements de terrain en France et permet donc de trouver des exemples locaux - BOSCO (base nationale d observation pour le suivi des côtes) Ce site donne accès aux cartes géologiques du BRGM. Portail sur la prévention des risques majeurs du Ministère de l Écologie et du Développement Durable. Une page est consacrée aux PPR (explications et liens) et une autre est consacrée aux mouvements de terrain et propose une liste de liens utiles. Liste des différentes lithothèques qui propo- Chapitre 8 Paysages et influence de l Homme 87

6 sent de nombreuses ressources régionales. Brochure sur le littoral picard et de Haute-Normandie montrant les différentes interactions naturelles, humaines et économiques dans un milieu. Pour trouver les textes de loi et règlements. Site associatif sur les risques naturels et leur prévention. Google Earth ( ou Nasa World Wind ( tous deux gratuits, permettent d avoir des images satellitales de toutes les régions du monde, et permettent d avoir une vision 3D de la zone désirée. Certains sites de SVT permettent même de superposer les cartes géologiques aux vues données par Google Earth. Liens utiles Transparents Magnard (SVT 5 e ) : transparents 20 et 21 Internet : Aide à la mise en œuvre des activités Page d ouverture du chapitre Page 137 Photographie d un paysage de montagne (La Clusaz, Haute-Savoie) regroupant différents types d environnement, urbain au premier plan, artificialisé en deuxième plan (aménagement des versants), naturel en arrière plan. Cette photographie permet de remobiliser les acquis de 6 e sur les constituants de notre environnement, donc des paysages (composants minéraux, êtres vivants, traces d activités humaines). Observer pour s interroger Pages Document a : Cette photographie montre un aléa naturel : l éboulement d une falaise du littoral picard sous l action de la houle. Ce document permet d aborder la notion d évolution du paysage, mais aussi celle de risque (que serait-il advenu d une personne présente au pied ou au sommet de la falaise?). Document b : Cet article de presse illustré montre que les actions de l Homme ont des conséquences sur l environnement, et que ces conséquences peuvent affecter des intérêts humains. Cette fois, le risque n est pas naturel mais dû aux activités industrielles passées. Documents c, d, e : Série de photographies faites dans le sud-est de la France : l Homme aménage l environnement en fonction de ses besoins ; en cas de violents orages, un cours d eau peut déborder, les canaux installés sous une chaussée ne pouvant contenir toute cette eau ; ce scénario rappelle la notion de risque dû à une urbanisation galopante. Des habitations sont placées le long d un cours d eau canalisé. Lors de fortes pluies, les habitations risquent d être inondées. L aménagement du territoire doit donc être pensé afin d en diminuer les impacts négatifs (mise en place de bassins de rétention en amont, etc.). À l issue des ces observations, l élève doit avoir compris que les paysages évoluent, mais aussi qu avec cette évolution des vies humaines et des biens matériels peuvent être menacés par des événements géologiques, que ceux-ci soient naturels ou amplifiés, voire causés, par l Homme. Activité 1 - Extraction des matériaux et développement durable Pages Objectifs / Intentions pédagogiques Il s agit ici de montrer que l Homme réalise des prélèvements dans son environnement géologique, d en identifier l utilité et les conséquences. L exemple étudié est celui d une carrière de calcaire. 88 Paysages et influence de l Homme Chapitre 8

7 Commentaires des documents proposés Document 1 : Une carrière en exploitation (carrière de calcaire). Cette photographie montre qu une telle exploitation modifie le paysage : le relief est modifié sur le lieu de l exploitation et la végétation originelle a été arrachée. L activité de cette carrière produit des poussières qui vont recouvrir la flore avoisinante, des tirs de mine et le trafic de camions vont produire du bruit qui peut déranger la faune et les habitants des habitations les plus proches. L exploitation laisse donc une profonde cicatrice dans l environnement. Document 2 : Différents usages des roches calcaires. Sans être exhaustif, ce document montre les principales utilisations qui peuvent être faites des granulats calcaires. Cette roche est essentielle à la production de ciment, et le calcaire et la chaux qui en dérive ont de nombreux usages industriels (verrerie, papeterie, travaux public ). Document 3 : Les carrières en fin d exploitation. Deux photographies illustrent la remise en état d une carrière après son exploitation, notamment par revégétalisation du site et une utilisation à des fins de loisirs. Cette réhabilitation des carrières après exploitation est inscrite dans la loi, dont un extrait constitue le document b. Correction des pistes de travail 1. Le calcaire est exploité à des fins industrielles, notamment sous forme de granulats. Il est le principal constituant du ciment. Mais on en retrouve également dans le verre, dans le papier ou le dentifrice. La chaux est utilisée dans le traitement des eaux et dans l alimentation. Les granulats sont également nécessaires dans l industrie du bâtiment et les travaux routiers. 2. Par sa présence, une carrière modifie l aspect visuel de notre environnement. Son exploitation est source de bruit et de poussière, ce qui peut perturber les habitants ou la faune et la flore. Les eaux de pluies peuvent être polluées en traversant la carrière et entraîner la pollution des cours d eau si des précautions ne sont pas prises. 3. Quand leur exploitation cesse, les exploitants ont obligation de remettre le site en état, en revégétalisant le front de taille ou en inondant la carrière par exemple. 4. Recherche personnelle dont le résultat dépend du contexte géologique (voir «Démarche de projet»). 5. Les roches de notre environnement sont prélevées afin de fournir des matériaux de construction et d être utilisées dans différents processus industriels. Cette exploitation modifie le paysage et peut être source de gênes ou de pollutions. Activité 2 - Prévenir les risques naturels Pages Objectifs / Intentions pédagogiques À travers une exploitation de documents, le but de cette activité est de montrer que la géologie peut intervenir dans notre vie quotidienne et que de telles études nous permettent d éviter certaines catastrophes naturelles. L exemple étudié ici est celui du recul des falaises des façades maritimes. Commentaires des documents proposés Document 1 : Le recul du littoral. Cette photographie illustre un aléa naturel : le recul de la falaise suite à l érosion marine qui sape sa base. La présence d une habitation, l enjeu, fait de cet aléa un risque pour l Homme. Ce risque est naturel. Document 2 : Des habitations menacées. Ce document montre que le recul de la falaise autour du village d Ault-Onival représente un risque géologique pour l Homme puisqu il menace des habitations. On pourra noter : le recul de la falaise, attesté par la disparition de maisons et la position de la route en bordure ; l avancée de la mer, marquée par la disparition de la plage, de toutes les maisons du premier plan ; la protection du bourg par la construction d un perré protégeant l esplanade du casino. La carte du document b montre que ce phénomène va continuer. Un renvoi vers les pages Sciences Mag peut s avérer judicieux. Chapitre 8 Paysages et influence de l Homme 89

8 Document 3 : Prévenir les risques. Diverses parades ont été mises en place pour lutter contre le recul de la falaise : perré, digue Un renvoi vers les pages Sciences Mag permet de montrer les différents types de protection du littoral qui peuvent être envisagés. Un PPR a également été établi afin de déterminer les zones les plus menacées et de prendre des mesures permettant de protéger des vies humaines (évacuation d habitation, construction de digue ). Ce PPR permet aussi de planifier l aménagement de la commune en interdisant à la construction les zones les plus exposées. Corrections des pistes de travail 1. Les falaises d Ault s effondrent car la mer vient taper à leur base, ce qui les fragilise et provoque leur éboulement. 2. L éboulement de cette falaise est dû à l action de la mer, c est donc un aléa géologique. Comme cet aléa menace les habitations construites en haut de la falaise et ceux qui y vivent, on parle de risque géologique naturel. 3. Des ouvrages de défense contre la mer ont été construits afin de protéger la base des falaises de l action de la mer et donc de ralentir leur recul. Ces ouvrages sont des perrés, des digues et des enrochements. 4. Le PPR permet d identifier les zones les plus exposées et de prévoir des mesures de protection ou d évacuation pour les personnes qui y vivent. Il permet également d établir des règles d urbanisme afin d interdire toute construction dans les zones les plus exposées. 5. Pour se protéger contre les risques naturels, il est nécessaire de les étudier. Il est possible de ralentir certains phénomènes naturels en construisant des digues par exemple. Mais certains phénomènes sont inéluctables : l Homme ne peut que prévoir leurs conséquences à travers un PPR et évacuer les zones exposées et y interdire toute construction. Schéma bilan Page 145 Ce schéma indique de façon illustrée (premier temps), comment un aléa géologique (falaise se fissurant à son sommet) peut devenir un risque géologique dès qu une route (ou une maison) est située en contrebas et susceptible de recevoir des blocs de pierres. La prévention au risque passe par une information des utilisateurs (panneau : danger, chute de pierres ) ou la mise en place de filets protecteurs. La présentation de gauche (dessin figuratif) insiste sur l évolution des paysages susceptible de créer aléa(s) et risque(s) et les préventions qu elle impose pour protéger biens et personnes. Sciences Mag Pages Les glissements de terrain, une menace pour l Homme L étude du glissement de terrain de la Clapière permet d illustrer les notions d aléas, de risques, d enjeux et de parades. Cet exemple illustre également l importance du temps en géologie : bien que se manifestant depuis des dizaines d années, le glissement n est pas terminé. Cette dimension temporelle est importante pour comprendre les choix d aménagement du territoire et les difficultés pour les géologues de faire comprendre le risque encouru. Le site de la lithothèque de la région PACA regorge de documents qui permettent d approfondir cette étude en fonction du but recherché. On y trouve notamment des relevés de mesures du glissement qui peuvent être mis en corrélation avec la pluviométrie afin de souligner l interaction entre la géologie et le climat. Les glissements et mouvements de terrain étant très nombreux, des corrélations peuvent être établies avec des exemples de proximité. Défense contre la mer Différents exemples de lutte contre l érosion littorale sont illustrés. Ils permettent notamment de souligner la complexité de la lutte contre les événements naturels, toute action humaine ayant des conséquences sur les sites proches. 90 Paysages et influence de l Homme Chapitre 8

9 Une Grande Loi littorale Ce texte historique montre que la lutte contre les événements naturels n est pas un fait nouveau, que celle-ci a toujours entraîné des débats publics et que les phénomènes de grande ampleur sont bien souvent inéluctables, l Homme ne pouvant qu accompagner cette évolution. Correction des exercices Les exercices de la rubrique «Pour apprendre sa leçon» sont corrigés en fin de manuel de l élève Ce paysage comprend au premier plan une petite ville de montagne avec de nombreuses traces d activités humaines (bâtiments, routes, télésièges). Ce village est encadré par des prairies verdoyantes sur le versant exposé vers le sud (adret). À l arrière-plan se distinguent les sommets (terminaison des Bornes), les forêts sur les pentes exposées au nord (ubac). 2. Croquis du paysage de la page 137 (voir cicontre). 1. Correction dans le manuel de l élève, p Nord Agglomération Prairies (patûrages) Sud Forêts Sommets Télésiège Pour protéger les habitations construites au-dessus d anciennes carrières, il faut surveiller les carrières et les consolider afin d éviter leur écroulement. 2. Cette carte permet d éviter de construire dans les zones à risque d effondrement. Elle permet également de prévenir les personnes habitant des habitations menacées afin de procéder à des consolidations ou à des évacuations. 1. L extension de l urbanisation augmente le risque d inondation car elle remplace des terres où l eau de pluie peut facilement s infiltrer par des zones bétonnées, imperméables. Au lieu de s infiltrer dans le sol, les eaux de pluie vont faire grossir la rivière et favoriser les inondations. De plus certaines habitations se trouvent trop près de la rivière et sont donc plus exposées en cas de crue. 2. Certains habitants d Évreux sont en zone à fort risque d inondation. En cas de crue de l Eure, leurs habitations risquent d être inondées. 3. Contre les inondations, les cours d eau et les ouvrages hydrauliques ont été aménagés afin de réduire le risque de crue. Les cours d eau sont également surveillés afin de pouvoir donner l alerte rapidement. 4. Le PPR permet de connaître les zones où il ne faudrait plus construire car le risque est trop élevé. Il permet également de prévenir la population et d organiser les secours. 1. Cette commune est soumise aux aléas : - d inondation : par l Isère ou par les nombreux ruisseaux qui traversent la commune ; -de mouvements de terrain : dus à la proximité des falaises : chutes de pierres et éboulements. 2. Contre les chutes de pierres, des filets de protection peuvent être installés. Contre les inondations, des digues peuvent être construites ou rehaussées autour des cours d eau. 3. On parle de risque naturel quand un aléa naturel (glissement de terrain, chutes de pierres ) menace des vies humaines ou des intérêts économiques. Les zones rouges correspondent aux zones où l aléa est fort : il est donc interdit d y construire car les constructions seraient menacées, mettant des vies humaines en jeu. 4. Le PPR permet de connaître les zones les plus exposées et donc d organiser en priorité l évacuation des ces zones-là. La connaissance des zones peu exposées permet d y établir des zones de regroupement des personnes évacuées. Chapitre 8 Paysages et influence de l Homme 91

10 9 L eau et l aspect des paysages Manuel élève : p. 153 à 170 Programme officiel (application rentrée 2006) Durée conseillée : 4,5 heures soit environ 3 semaines. Notions contenus Compétences Exemples d activités Le modelé actuel du paysage résulte de l'action de l'eau sur les roches. [Physique-Chimie : l eau de notre environnement, l eau solvant] Les roches, constituant le sous-sol, subissent à la surface de la Terre une érosion dont l'eau est le principal agent. Les roches résistent plus ou moins à l'action de l'eau. Au cours de l'érosion des roches, des particules de différentes tailles peuvent s'accumuler sur place et participer à la formation d'un sol ou être entraînées par des agents de transport. Identifier dans un paysage, au cours d un travail de terrain, des manifestations actuelles ou récentes de l'érosion, du transport de particules et de la sédimentation. Reconnaître et expliquer l'action érosive de l'eau. Réaliser une manipulation mettant en évidence une propriété d'une roche. Mettre en évidence les propriétés des roches rencontrées par des manipulations et des observations à différentes échelles. Expliquer un aspect du modelé du paysage grâce aux propriétés des roches. I identification, lors d une sortie, des éléments d un paysage local. C - réalisation d'un vidéogramme et/ou de croquis, annotations de photos, rédaction d'un texte rendant compte d'observations effectuées sur le terrain. (B2i) l/re - observation sur le terrain et/ou sur une maquette de la mise en circulation des particules. I/Ra - comparaison de roches saines et altérées. Re - réalisation de manipulations montrant quelques propriétés (cohérence, porosité, perméabilité ) des roches rencontrées en rapport avec les explications recherchées. Ra - expliquer le modelé du paysage grâce aux observations et aux manipulations réalisées. Sont exclus : la description pour elle-même des paysages, l'explication globale du paysage choisi, l'étude typologique des paysages ; l'étude pour elle-même des roches et de leurs propriétés ; les différents types de sols, leur formation ; l'étude pour elle-même de cartes géologiques ou topographiques ; l'altération chimique des roches. Thème général L aspect d un paysage dépend des roches qui le composent et surtout de leur érosion, principalement sous l action de l eau. Chaque roche attaquée par l eau prend un aspect qui lui est propre et marque le paysage au niveau de ses affleurements. Ce chapitre est donc l occasion d apporter un certain nombre d explications aux observations faites précédemment (chapitre 8) : éboulements d une falaise, glissement de terrain et risques induits mais aussi morphologie d un paysage. Objectifs de connaissances Les roches qui affleurent sont des éléments caractéristiques des paysages. Toutes les roches sont attaquées par l eau mais chaque roche possède des propriétés par rapport à l eau qui lui sont propres. Les particules arrachées aux roches par l eau peuvent rester sur place ou être entraînées par les eaux de ruissellement. Chapitre 9 L eau et l aspect des paysages 93

11 Objectifs méthodologiques Dans ce chapitre la saisie d informations (données de terrain) et l expérimentation amènent à raisonner pour mieux comprendre le modelé des paysages. S informer observer des paysages différents les décrire énoncer des propriétés à partir de résultats expérimentaux Réaliser éprouver l action de l eau sur différentes roches Communiquer effectuer un croquis rédiger une conclusion Raisonner rechercher des indices émettre des hypothèses expliquer l action de l eau Découpage du chapitre : progression et programmation horaire Ce chapitre permet de rendre compte du modelé d un paysage selon les réponses à l érosion des roches qui le composent. Une double page «Observer pour s interroger» montre qu à l échelle d un paysage, l eau a manifestement une action sur les roches et que celle-ci dépend de la nature de la roche. Quatre doubles pages : une «Exploitation de documents» : observations de terrain ; deux pages «Réalisation pratique» : actions en laboratoire de l eau sur les roches ; une «Exploitation de documents» : confirmation des notions acquises sur l action de l eau sur une roche. permettent de mettre en scène les diverses actions de l eau sur les roches. Les pages consacrées à l action de l eau sur une roche pourront être utilisées selon les besoins dictés par les ressources locales. Ne pouvant être exhaustifs, les auteurs ont retenu trois roches dont les réponses à l eau sont très différentes : solubilisation, hydrolyse, absorption sans transformations notables. Ces roches ont également la propriété d être présentes dans de très nombreuses régions. Les enseignants dont le collège est situé en région sablo-gréseux, basaltique (volcanique), trouveront, sur le site accompagnant cet ouvrage, des documents adaptés : SVT 5 e. Ces pages spécifiques à une roche ne sont pas des monographies : elles fournissent, dans le cadre de la problématique du chapitre, des éléments permettant de relier des observations à l échelle des paysages aux propriétés des roches vis-à-vis de l eau. On peut ainsi envisager la programmation suivante. Séquences Observer pour s interroger et Activité 1 (1h30) Objectifs Observer et comprendre un paysage. Reconnaître la présence de roches différentes et des indices de l action de l eau. Compétences mises en œuvre saisir des informations émettre des hypothèses Supports proposés photographies de paysages différents croquis avec annotations Notions construites divers aspects de roches affleurantes Activité 2* Rechercher les propriétés d une marne Simuler l action de l eau à l échelle du banc saisir des informations expliquer un paysage photographies de résultats d expérience propriétés de la marne rapport entre propriétés et aspect du paysage Activité 3* Rechercher les propriétés d un calcaire saisir des informations proposer une explication expliquer un paysage photographies de résultats d expérience propriétés du calcaire rapport entre propriétés et aspect du paysage Activité 4* Reconnaître les transformations du granite propriétés de la marne rapport entre propriétés et aspect du paysage photographies de paysages granitiques et de détails de la roche transformation des minéraux du granite rapport entre ces transformations et l aspect du paysage *Les activités 2, 3 et 4 peuvent donner lieu à un travail d environ 2 heures, modulé par le choix retenu en fonction du sous-sol de la région étudiée. 94 L eau et l aspect des paysages Chapitre 9

12 À cette proposition de programmation, il est possible d associer une sortie à proximité du collège (prévoir alors une séance d environ 1h30). Supports pédagogiques utiles Matériel professeur diapositives ou documents vidéo présentant divers types de paysages régionaux ou locaux fiches de sortie pour observation du paysage si une sortie est envisagée transparents pour croquis paysage (on peut suggérer de réaliser un ou plusieurs tirages sur transparents de photographies faites aux environs du collège et servant de base pour réaliser, collectivement, des croquis sur transparents vierges, superposés aux précédents) échantillons de marne, calcaire, granite sain et pourri, arène granitique (ou tout autre selon les données locales) binoculaire bac à expérience pour l action de l eau sur la marne acide chlorhydrique, eau gazeuse, eau de rivière, bandelettes test webcam Sites Internet se référer aux sites locaux (notamment académiques) où de nombreuses données géologiques sont généralement disponibles Vieilles pierres Gypse Sédiments et roches sédimentaires Géologie et paysages des Alpes Liens utiles - Transparents Magnard SVT 5 e : transparents 22 et 23 - Internet : Aide à la mise en œuvre des activités Page d ouverture du chapitre Pages 153 Photographie : Paysage photographié dans le Sud du Vercors avec des composantes différentes qui attirent l attention : des falaises, des strates avec érosion différentielle, des zones plus ou moins pentues montrent que l érosion modèle les roches et donc le paysage. Les objectifs du chapitre clairement exprimés en bas de page : «Relier l aspect des paysages à l action de l eau, c est observer cette action sur les roches montrer comment l eau participe à la formation des paysages» Ces objectifs vont permettre d orienter l élève vers une recherche d explications aux différents modelés que révèlent les paysages. Chapitre 9 L eau et l aspect des paysages 95

13 Observer pour s interroger Pages Documents a et b : Dans deux régions au climat comparable et notamment à la pluviosité identique, l aspect des paysages varie avec la roche qui affleure. Il semble donc que la nature des roches et leur interaction avec les eaux de surface soient à l origine des différences observées au niveau des paysages. On peut donc s interroger sur l action de l eau sur des roches différentes. Document c : En montagne, où la pente est parfois très forte, les torrents charrient et déposent des matériaux arrachés aux versants, ce qui pose le problème du transport et déjà du dépôt des particules. Quelles sont les particules transportées? Jusqu à quand peuvent-elles être transportées? On notera le bassin de réception, au niveau duquel les particules sont arrachées, le torrent qui assure le transport, et le cône de déjection où se déposent de nombreux blocs. Ces observations permettent déjà de comprendre que l action de l eau va varier selon la nature de la roche et que le résultat de son action n est pas seulement un modelage mais aussi un déplacement de matériaux. Activité 1 - Des données de terrain Pages Objectifs / Intentions pédagogiques Cette activité peut être complétée ou mieux, remplacée par une sortie, si le paysage s y prête. Elle peut servir de base pour l étude d un paysage en préalable à une sortie : repérage des grandes zones de végétation et d affleurement, approche des roches qui affleurent. Elle permettra d établir des hypothèses sur l action de l eau, le but étant d amener les élèves à proposer de les vérifier au collège par différentes observations et manipulations. Commentaires des documents proposés Document 1 : Les éléments d un paysage. Le paysage de la région dioise (Vercors) a été choisi pour sa diversité (marnes, calcaire et zone marnocalcaire). L apparence est classique et caractéristique : falaise, zone ravinées, gorges, érosion différentielle, couvert végétal. Document 2 : Le détail des formations rocheuses. Chaque zone caractéristique est approchée et détaillée (zooms successifs), permettant ainsi de mieux observer l action imputée à l eau : falaise entaillée par le ruisseau, tracé des eaux de pluie dans les marnes, relief des couches «dures» calcaires dans les alternances marno-calcaires. Remarque : lors d une sortie, les roches présentes à l affleurement pourront être identifiées à partir d une clé de détermination comme celle proposée en fin de manuel (pages de garde). Corrections des pistes de travail 1. Croquis gris foncé = affleurements 2. Les indices apparents sont : la falaise est entaillée par le ruisseau, la roche calcaire apparaît en relief, la marne en creux, la pente marneuse (plus molle) est entaillée de minuscules vallées. 3. Les hypothèses que l on peut émettre sont : la falaise entaillée peut suggérer un enlèvement (dissolution) des matériaux calcaires, les marnes ravinées des éléments emportés par les eaux de ruissellement. Pour le vérifier il faut effectuer des expériences avec l eau, sur des échantillons de roches au laboratoire (faire alors formuler des hypothèses adaptées). 96 L eau et l aspect des paysages Chapitre 9

14 Activité 2 - L action de l eau sur la marne Pages Objectifs / Intentions pédagogiques Cette activité est proposée dans le cas (fréquent) où des marnes ont pu être identifiées à proximité du collège. De retour au collège, les élèves vont essayer de comprendre pourquoi des terrains marneux ont un aspect raviné quand ces roches affleurent. L action de l eau sur un échantillon permet de retrouver certaines propriétés de la roche. La présence d eau en quantité sur une couche de marne horizontale ou pentue rendra compte des observations de terrain. Commentaires des documents proposés Les documents présentés donnent une idée des résultats que l on peut obtenir en effectuant les diverses expériences sur l échantillon de marne ou une couche marneuse répartie au fond d un aquarium. Corrections des pistes de travail 1. Les propriétés des marnes sont, notamment : la porosité et l imperméabilité. 2. Dans le «MINI-DICO», on trouve le mot éroder qui signifie «arracher des fragments d une roche par les eaux de pluie». Ici on observe, quand le fond est incliné, un creusement de petites vallées et que l eau qui s écoule devient grise, arrachant de fines particules à la marne. Il y a donc érosion de la marne. 3. Dans un paysage marneux plat, après la pluie, on observe la présence de nombreuses flaques d eau rendant compte que la marne est imperméable. Dans un paysage marneux pentu (doc b, S interroger) on observe la présence de nombreuses ravines, rendant compte de l arrachage des particules par les eaux de pluie qui ne peuvent s infiltrer dans la roche (sauf si celle-ci est fissurée ). Activité 3 - L action de l eau sur le calcaire Pages Objectifs / Intentions pédagogiques Cette activité est proposée dans le cas où du calcaire a été identifié à proximité du collège. Le calcaire dans le paysage est une roche qui apparaît «dure» et pourtant elle est parfois découpée en gorges et présente fréquemment de nombreuses fissures. Cette activité doit permettre de comprendre comment le calcaire peut être dissout par l association des facteurs atmosphériques (air et eau). On amènera pas à pas l élève à comprendre que l eau chargée de dioxyde de carbone est un léger acide. Commentaires des documents proposés Document a : Le calcaire (lorsqu il n est pas fissuré) est imperméable à l eau : celle-ci glisse dessus. Document b : L acide chlorhydrique dilué attaque le calcaire. Il y a effervescence : du dioxyde de carbone est libéré, les ions calcium passent en solution. Document c : Dans les deux tubes avec acide dilué et eau gazeuse, les particules de calcaire sont «dissoutes». Document d : Les bandelettes tests permettent de comprendre que l eau chargée de dioxyde de carbone est légèrement acide. Corrections des pistes de travail 1. Les différentes propriétés de l échantillon de calcaire sont : le calcaire n est pas poreux, il est imperméable et fait effervescence avec l acide dilué (dégagement de dioxyde de carbone, dissolution du calcium). Chapitre 9 L eau et l aspect des paysages 97

15 2. L eau gazeuse se comporte comme l acide dilué envers le calcaire : elle le dissout. L apport de dioxyde de carbone à l eau lui confère les propriétés d un acide dilué. 3. L eau de pluie en traversant l atmosphère se charge en dioxyde de carbone : elle acquiert donc les propriétés d un acide dilué. 4. En circulant dans le calcaire fissuré, les eaux de ruissellement, qui sont légèrement acides, vont le dissoudre lentement. Au cours du temps, des rigoles se creusent, les fissures s élargissent et des gorges se forment (aspect caractéristique des lapiez en région karstique). Activité 4 - L action de l eau sur le granite Pages Objectifs / Intentions pédagogiques Ici encore, cette activité est avant tout proposée si le collège est situé en région granitique. Toutefois, cette Exploitation de documents peut être proposée comme exercice, quelle que soit la région (à titre de généralisation). Dans cette activité on va montrer un autre mode d action de l eau : la désagrégation du granite. Sans parler d altération chimique (non au programme en tant que telle), on montrera que le granite passe de l état sain à l état pourri puis à l état d arène. Commentaires des documents proposés Document 1 : Un paysage granitique. Cette coupe montre les modifications du granite, de la profondeur vers la surface, et présente déjà un résultat d ensemble de l action de l eau. Le cliché proposé permet de noter la transition sous-sol > sol. Document 2 : Une même roche, des aspects différents. Document a : Sur cette photo rapprochée apparaissent les trois formes du granite et la façon dont s opère la désagrégation : à partir des fissures, de la périphérie de la roche vers les zones plus internes d où la formation progressive des boules. Document b : En remontant le temps avant la désagrégation, c'est-à-dire en descendant en sous-sol, on constate que tout le granite est sain et que les fissures originelles sont très fines. Documents c, d, e : Des détails des trois formes du granite permettent de noter les transformations minérales par la disparition ou la réduction de certains minéraux. Remarque : certains élèves pourront indiquer que les granites ne s altèrent (= sont dégradés) que lorsqu ils sont fissurés. Se pose alors le problème des fissures. Une observation de granite en place, à l affleurement (voir site Magnard, rubrique SVT 5 e ), montre que ces fissures existent avant altération et qu elles permettent l écoulement des eaux à l origine de l hydrolyse des silicates (feldspaths dans ce cas). La mise en place de ces fissures (diaclases) est un phénomène naturel, non tectonique, déterminé par le refroidissement du matériel après sa mise en place : en passant de magma à granite solide, la roche se rétracte sur elle-même, favorisant l apparition des diaclases. De telles diaclases (non tectoniques) peuvent également s observer au niveau de formations calcaires : elles ont pour origine la compaction qui accompagne la diagenèse de la roche (passage du sédiment riche en eau, donc dilaté, à la roche solide). Corrections des pistes de travail 1. Sur le document 1 le granite profond apparaît bien cohérent, surtout dans la boule découpée ; puis, en montant, les boules sont plus petites et la roche moins apparente. Le sous-sol se termine par un sol contenant une roche friable, de petits rochers et la végétation. Le sol provient, en partie, de la transformation de matériaux rocheux au contact de l eau, de l atmosphère, et de la végétation. 2. Au cours du temps les minéraux quartz, feldspath et mica, bien soudés entre eux dans le granite sain, se séparent de plus en plus et alors que le quartz reste entier, le feldspath et le mica (noir) se désagrègent. 3. Après son action sur les minéraux, l eau joue le rôle de transporteur et enlève les particules précédemment détachées. Ne restent alors en place que des boules au contenu de granite sain, beaucoup plus résistantes. 98 L eau et l aspect des paysages Chapitre 9

16 Schéma bilan Page 165 Le dessin figuratif (à gauche) indique comment l eau peut être un agent de transformation d un paysage (dégradation des roches en place, déblaiement des résultats de la dégradation, transport des particules ) et favoriser la mise en place d un nouveau paysage : creusement de la vallée, mise en place d un chaos granitique, création d un marais au contact des couches marneuses La présentation organisée (à droite) facilite la mémorisation de ces étapes et souligne le rôle de l eau. Sciences Mag Pages La science au secours des vieilles pierres En dehors des actions parfois violentes et dramatiques comme les éboulements, glissements de terrains il existe des actions lentes et destructrices de l eau (et de la pollution humaine) sur les roches qui constituent la plupart des monuments anciens. Comment l ingéniosité des hommes permet-elle de réparer ces dégâts? L évolution des connaissances, notamment sur la biologie des bactéries, permet aujourd hui d employer ces auxiliaires au secours des roches! Géologie et curiosités naturelles Ces photographies sont des incitations à des recherches de documents locaux, régionaux au niveau desquels les paysages présentent des roches aux formes étonnantes, sculptées en partie par l action des eaux. Exemple de boules de granite dégagées (voir site : Correction des exercices Les exercices de la rubrique «Pour apprendre sa leçon» sont corrigés en fin de manuel de l élève Après la pluie, le sol reste en de nombreux endroits couvert d eau, qui forme de nombreux étangs. Cette eau ne semble pas pouvoir s inflitrer sur l ensemble de la surface observée. 2. Les roches qui constituent le sous-sol sont probablement des roches imperméables à l eau. Ne pouvant s infliltrer, celle-ci reste à la surface. 3. Les marnes sont des roches qui sont imperméables lorsqu elles sont gorgées d eau. 1. Un trou dans le marbre apparaît là où s égoutte le vinaigre. Ce dernier semble dissoudre le marbre. 2. Le vinaigre apparaît avoir les propriétés d un acide dilué. 3. Le calcaire est attaqué par les acides dilués. La plaque de marbre est de nature «calcaire». Correction dans le manuel de l élève, p Chapitre 9 L eau et l aspect des paysages 99

17 L eau agit sur le calcaire en dissolvant très lentement la matière. Elle agit sur la marne pentue en arrachant des particules, en creusant la roche. 2. L action sur la marne est plus rapide que sur le calcaire. En conséquence, elle sera creusée alors que le calcaire, plus cohérent, restera en relief. 1. À marée basse la falaise apparaît creusée à sa base (niveau plus blanc, parfois masqué par des éboulis roux). 2. À marée haute la mer vient s écraser à la base de la falaise qui a subi, préalablement, des infiltrations d eau à partir de son sommet : ces infiltrations l ont fragilisée (nombreuses fissures présentes). Le choc des galets sur la base de la falaise provoque une érosion et creuse la roche. Le creux de la base au cours du temps va s agrandir. La falaise située au-dessus sera alors en surplomb. Les roches ne seront plus soutenues et tout un pan de la falaise va s effondrer. Sol Érosion Cheminée de fée Blocs de grès Argiles (sous-sol) L eau et l aspect des paysages Chapitre 9

18 10 Les roches, mémoire des paysages anciens Manuel élève : p. 171 à 190 Programme officiel (application rentrée 2006) Durée conseillée : deux à trois semaines. Notions contenus Compétences Exemples d activités Les roches sédimentaires sont des archives permettant de reconstituer des éléments de paysages anciens. (École primaire : fiche 9, cycle 3) La sédimentation correspond essentiellement au dépôt de particules issues de l'érosion. Les sédiments, après transformations donnent des roches sédimentaires. Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles, traces ou restes d'organismes ayant vécu dans le passé. L'être vivant à l'origine du fossile est contemporain de la sédimentation. Les observations faites dans les milieux actuels, transposées aux phénomènes du passé permettent de reconstituer certains éléments des passages anciens. Reconstituer un paysage du passé à partir de roches sédimentaires et des fossiles qu'elles contiennent. Relier la disposition en strates au niveau d'un affleurement aux conditions de formation d'une roche sédimentaire. Identifier un fossile en utilisant une clé de détermination. Déduire de l'étude des caractéristiques d'une roche sédimentaire et de son contenu fossilifère, certains éléments d'un paysage ancien. I - observation de photographies aériennes, d'images satellitales, afin d identifier les aires de sédimentation actuelles dans la mer, les estuaires, les plans d'eau. I - observation de dépôts actuels stratifiés dans les cours d'eau ou en bord de mer. Ra/Re - conception et réalisation d'une manipulation montrant la sédimentation dans l'eau. Re - modélisation de processus de fossilisation. I - détermination de fossiles à l'aide d'une clé de détermination. (B2i) Ra - positionnement de certains fossiles étudiés dans la classification actuelle. Sont exclues : la notion de cycle sédimentaire ; la recherche de corrélations régionales dans la reconstitution de paysages ; l étude détaillée des processus de fossilisation. Thème général Les roches sédimentaires possèdent des caractères qui donnent des renseignements sur l origine des matériaux qui les constituent. On peut donc retrouver leurs conditions de dépôts par comparaison avec les conditions actuelles identiques. Avec l apport des fossiles contemporains de la sédimentation, on pourra, notamment, essayer de reconstituer des paysages anciens. Objectifs de connaissances Les fleuves et rivières transportent et déposent des particules issues de l érosion des roches lorsque le courant devient faible : il y a sédimentation. Les dépôts sédimentaires peuvent devenir roches sédimentaires. Les fossiles contenus dans ces roches sont des traces ou restes d organismes anciens. Les caractères des roches sédimentaires et les fossiles qui y sont présents permettent de reconstituer des paysages anciens. Chapitre 10 Les roches, mémoire des paysages anciens 101

19 Objectifs méthodologiques Il s agit d un chapitre où la saisie d informations et les constats donnent toute son importance au raisonnement. S informer décrire des roches compléter un tableau à l aide de données Réaliser effectuer une reconstitution par croquis Communiquer décrire un paysage imaginé rédiger une conclusion résumer une démarche Raisonner formuler des explications émettre des hypothèses effectuer des déductions comparer divers éléments Découpage du chapitre : progression et programmation horaire Ce chapitre permet de reconstituer un environnement ancien à partir d observations de terrains (matériaux composant les roches sédimentaires, donc conditions de dépôt, contenu en fossiles), par comparaison avec les conditions actuelles et les êtres vivants actuels. Une double page «Observer pour s interroger» indique les grandes lignes de la recherche : transport et dépôts de sédiments, formations des roches sédimentaires, contenu fossilifère, restes de vie ancienne qui permettront, tels les éléments d une enquête, de reconstituer un paysage existant il y a des millions d années. Trois doubles pages «Exploitation de documents» fournissent des indices, la dernière synthétise les résultats par la reconstitution d un paysage ancien. On peut ainsi envisager la programmation suivante, établie pour un chapitre abordé sur une période de deux à trois semaines. Séquences Objectifs Compétences mises en œuvre Supports proposés Notions construites Mise en situation et Activité 1 (1h00) Activité 2 (0h30 à 1h00) Retrouver les divers stades de formation d une roche sédimentaire formuler une hypothèse rechercher une explication effectuer une synthèse photographies résultats d expériences lames mince de roches passage d alluvions aux sédiments et aux roches sédimentaires Rechercher les conditions de dépôts grâce à l actualisme identifier des éléments effectuer des comparaisons effectuer des déductions effectuer une synthèse décrire une suite d événements utiliser une clé de détermination résumer et généraliser documents photographiques retrouver, grâce à l actualisme, les conditions anciennes de dépôts Activité 3 (0h30 à 1h00) Connaître les conditions de fossilisation schémas de fossilisation au cours du temps comprendre le phénomène de fossilisation savoir utiliser une clé de détermination Activité 4 (1h00) Utiliser les données d un affleurement pour reconstituer un paysage ancien réaliser et compléter un tableau décrire et schématiser un paysage ancien photographies de fossiles documents photographiques utiliser les principes appris pour reconstituer un paysage Supports pédagogiques utiles Matériel professeur diapositives ou documents vidéo présentant un fleuve à l étiage et en crue eau d une rivière en crue grès et sable, poudingue et galets pour comparaison 102 Les roches, mémoire des paysages anciens Chapitre 10

20 lame mince de grès et de sable ou diapositive correspondante nombreux fossiles binoculaire ou microscope (non polarisant) photographies de fossiles Sites Internet Vision des fossiles en 3D Des fossiles dans l ambre Les phénomènes de fossilisation Pour le professeur : Liens utiles Transparents Magnard (SVT 5 e ) : transparents 24, 25, 26 et 27 Internet : Aide à la mise en œuvre des activités Page d ouverture Page 171 Photographie : empreinte d une ammonite dans une dalle calcaire. L évocation d une coquille, sinon d un être vivant suggère les pistes d étude du chapitre : «Reconstituer des paysages anciens, c est : identifier les roches présentes à l affleurement rechercher dans quelles conditions ces roches se sont formées» Observer pour s interroger Pages Document a : La disposition des roches en strates parallèles pose le problème de l origine de ces roches sédimentaires. Documents b et c : Les fossiles présentés sont de deux sortes : éléments entiers (trons d arbres en place), empreinte ou traces (pattes de dinosaures dans des grès). Ils illustrent la présence animale et végétale dans les temps anciens, rappelés par les âges indiqués en légende. Document d : Photographie satellite du littoral aquitain. On distingue bien l arrivée en mer des eaux chargées de sédiments de la Garonne, puis la couleur marron qui s estompe rapidement à quelques distances de l embouchure en mer (dépôt ou dilution?). Activité 1 Le devenir des particules arrachées Pages Objectifs / Intentions pédagogiques L érosion vue dans le chapitre précédent pose le problème du devenir des particules arrachées. Cette activité a pour but de montrer que ces particules sont d abord transportées puis déposées dès que les eaux sont calmes. Cette sédimentation est un entassement par à-coups (périodes post-crue) de particules de tailles différentes. Elle conduit à la formation par cimentation des roches sédimentaires, disposées en strates superposées. Chapitre 10 Les roches, mémoire des paysages anciens 103

21 Commentaires des documents proposés Document 1 : Les deux aspects d un fleuve. Le fleuve transporte jusqu à la mer des éléments arrachés au cours d un orage qui a lieu parfois très loin de son embouchure. Document 2 : De l eau boueuse à la roche. Documents a1et a2 : le phénomène de sédimentation se produit par gravité, dès que les eaux n ont plus la force de transporter les particules. Document a3 : les particules se déposent par gravité, les plus lourds (et les plus gros) d abord. Document b : les sédiments peuvent avoir des éléments de tailles différentes selon la force du courant (crues). Ces éléments se déposent en strates horizontales. Le classement vertical au sein des strates est toujours visible. Document c : alors que le sédiment est meuble (1), la roche qui en découle est constituée des mêmes éléments soudés (2). La comparaison des clichés suggère une transformation du sédiment en roche, par tassement ou compaction. Corrections des pistes de travail 1. Les eaux du Rhône changent d aspect car après un orage, les eaux de ruissellement apportent au fleuve de nombreuses particules arrachées en amont, sur les versants. 2. Les eaux ne sont plus en mouvement, donc n ont plus la force de transporter des particules pesantes. Elles tombent au fond sous leur propre poids, les plus lourdes se déposent en premier, les plus légères ensuite. 3. La taille des éléments déposés dépend de la force du courant qui les porte. Selon l intensité des crues et la vitesse du courant qui varie selon les saisons, ils seront donc variables, parfois grossiers, parfois fins. 4. Les particules sont arrachées aux roches affleurantes. Elles sont ensuite transportées par les fleuves jusqu à la mer. Rencontrant des eaux calmes, elles se déposent au fond formant des couches de sédiments en couches horizontales. Au cours du temps ces sédiments se soudent pour donner les roches sédimentaires en strates horizontales. Activité 2 Identifier les conditions de dépôt Pages Objectifs / Intentions pédagogiques À partir de roches sédimentaires, par comparaison des matériaux qui les composent avec des matériaux identiques actuels, on pourra en déduire, connaissant les conditions de dépôts actuelles, les conditions qui existaient lors de la formation de ces roches. Commentaires des documents proposés Document 1 : Les données de terrain. Cet affleurement dans les Vosges a été choisi pour la présence au même endroit d éléments différents déposés sur une période de temps définie et continue (période du dépôt : environ 200 Ma). Document 2 : Roches anciennes, sédiments actuels. Chaque type d élément qui compose les roches (fins, grossiers et gros arrondis, fossile) est comparé à des types de dépôts actuels (sable, galets, graviers ) ce qui permettra d en déduire leurs conditions de dépôts anciennes, et les variations de ces conditions de dépôt en un même endroit, au cours du temps. Corrections des pistes de travail 1. Le poudingue est constitué d éléments assez gros (galets), plus petits (graviers) et fins (sable) soudés entre eux. Le grès semble constitué essentiellement d éléments fins. Les éléments actuels comparables sont : pour le poudingue, les dépôts d alluvions sur les rives d un ruisseau ; pour le grès des dépôts de sable (mer peu profonde). 2. Actuellement, les galets se trouvent en bordure de torrent, à l arrivée de ceux-ci dans un lac, puis d un littoral animé par d importants courants ; le sable se trouve dans les eaux calmes peu profondes. 104 Les roches, mémoire des paysages anciens Chapitre 10

22 3. Les ressemblances évoquées en 1, permettent de déduire les conditions de dépôt des roches : pour le poudingue : bordure de lac ou de mer, pour le grès : eaux calmes peu profondes. 4. Pour retrouver les conditions de dépôts d une autre roche sédimentaire on peut procéder de même : connaître les conditions de dépôts d une roche contenant des éléments actuels semblables et en déduire celles de la roche sédimentaire. Activité 3 Des traces de vie ancienne : les fossiles Pages Objectifs / Intentions pédagogiques On essaie de déterminer la façon dont les traces ou restes d êtres vivants très anciens peuvent avoir été conservés dans les roches sédimentaires. On constate ainsi que les êtres vivants anciens étaient déjà très diversifiés. Commentaires des documents proposés Documents 1a et b : La fossilisation. Les schémas retracent les événements qui se produisent pour que des restes ou traces d êtres vivants puissent devenir fossiles. On insistera surtout sur la notion de temps sans rentrer dans les détails sur le fait que ces restes se transforment en roches (la notion de fossilisation n est pas à développer). Document 2 : Les fossiles : la biodiversité est une vieille histoire! On présente ici des fossiles qui montrent que la diversité biologique existait déjà depuis très longtemps. C est ainsi qu on pourra retrouver des êtres ressemblant à certains organismes actuels, terrestres ou marins (végétal, poisson, ), ou d autres actuellement disparus (Trilobite). Cette planche peut être aussi l occasion de revenir sur l ébauche de classification des êtres vivants établie en 6 e et rappelée dans les pages de garde avant du manuel. Corrections des pistes de travail 1. Pour que la coquille d ammonite ou les traces du dinosaure soient conservées, ces restes doivent d abord être recouverts de sédiments, puis ces sédiments et ces restes doivent être transformés en roches sédimentaires au cours du temps. 2. La clé de détermination (voir Sciences Mag p ) peut nous donner : a : Fougères b : Vertébré c : Mollusque d : Trilobite e : Insecte f : Echinoderme 3. On peut déduire de nos connaissances des milieux de vie d êtres semblables actuels : Milieu de vie a : Aérien b : Marin c : Marin d : Marin e : Aérien f : Marin 4. Les conditions de fossilisation sont : - l enfouissement des restes ou traces par des sédiments ; - la transformation au cours du temps en roches sédimentaires. Activité 4 La reconstition d un paysage ancien Pages Objectifs / Intentions pédagogiques À un moment donné, des sédiments se déposent, des êtres vivants meurent et sont enfouis dans ces sédiments. Ces sédiments, devenus roches sédimentaires et mis à jour dans une région donnée, présentent alors des caractéristiques et des fossiles particuliers. On essaie donc, à partir des données de terrain (fossiles notamment), de reconstituer le paysage ancien tel qu il était lors du dépôt des sédiments. Chapitre 10 Les roches, mémoire des paysages anciens 105

23 Commentaires des documents proposés Document 1 : Un paysage reconstitué. Ce dessin a été élaboré en fonction des éléments déduits de la présence des fossiles et de traces en surface des sédiments, présentés dans le document 2 (sans oublier précédemment la présence de grès). Document 2 : Des indices, pour reconstituer un paysage disparu. Tous les fossiles ou traces présents permettent de déduire les caractéristiques du paysage étudié en fonction de leur ressemblance avec des êtres ou traces actuels. Corrections des pistes de travail 1. Être vivant 2.a Conifère 2.b Poisson 2.c Scorpion 2.d Amphibien 2.e Rides Milieu de vie Terrestre Eau douce ou salée Terrestre Eau douce (ou saumâtre Eau douce ou salée 2. Pour reconstituer un paysage à un moment donné, il est indispensable tout d abord de retrouver des fossiles qui appartiennent à la même couche sédimentaire. Il s agit ensuite de déterminer leur mode de vie et de déduire des données le climat qui existait. La reconstitution fait ensuite appel à un dessin imaginaire qui s appuie sur des données scientifiques. 3. Tous les milieux évoqués en 1, permettent de penser que ce paysage était géographiquement placé dans une zone côtière, un delta marin à eaux saumâtres où pouvaient coexister des êtres terrestres, marins et d eau douce. 4. Actuellement, en France, on pourrait penser à un paysage présent sur le littoral atlantique (Vendée à Aquitaine) ou méditerranéen (Camargue ). Schéma bilan Page 183 À gauche, dessin figuratif des étapes du phénomène sédimentaire (dégradation, érosion, transport, dépôt) et des possibles fossilisations accompagnant la sédimentation. À droite, schéma organisé, soulignant ces étapes et rappel des méthodes permettant la reconstitution d un paysage ancien, à partir de l identification et de la caractérisation de ces étapes. Sciences Mag Pages Déterminer des fossiles Dans cette double page, une clé de détermination non exhaustive des principaux fossiles, permet à l élève, à partir de critères de formes reconnaissables, de retrouver l équivalent actuel ainsi que son milieu de vie. Il pourra ainsi en déduire le milieu de vie de l être vivant fossilisé. Cette clé est utilisable à tout moment. L ambre, coffre-fort pour animaux Les animaux pris au piège dans l ambre sont bien des fossiles parfaitement conservés. L idée de reconstituer les êtres fossiles en utilisant leur ADN est théoriquement possible Fossile? Vous avez dit fossile? Il est intéressant de constater comment les idées sur les fossiles ont pu évoluer. Il est à noter toutefois que la découverte de la véridicité sur la formation des fossiles est récente. Ce document permet de revenir sur la notion de temps, peu évoquée en classe de 5 e, et qui sera reprise en 3 e avec la construction de l idée d évolution du monde vivant. 106 Les roches, mémoire des paysages anciens Chapitre 10

24 Correction des exercices Les exercices de la rubrique «Pour apprendre sa leçon» sont corrigés en fin de manuel de l élève Les sédiments sont dans l ordre a) du sable, b) des galets, c) des graviers. 2. On retrouve dans la roche (d) les éléments fins (sable), moyens (graviers) et assez gros (galets). 3. La différence entre sédiments et roche sédimentaire est que dans cette dernière, tous les sédiments sont soudés entre eux. Correction dans le manuel de l élève, p et 2. En utilisant la clé de détermination (p. 184 et 185) on peut trouver : a. Empreinte de feuille, végétal, fougère b. Coquille, valve bombée : Lamellibranche ou Brachyopode (pour trancher, il faudrait avoir un cliché placé à 90 pour rechercher un éventuel plan de symétrie). Il s agit ici d une huître (gryphée) donc d un lamellibranche. c. Coquille, enroulée en spirale sur un axe : Gastéropode d. Forme aplatie à trois bandes articulées : Trilobite (Arthropode) 1. En partant du bas vers le haut : les strates, qui correspondent à des conditions de dépôt continental, contiennent des restes végétaux terrestres des traces de pas ou se trouvent sur une plage. 2. Les strates qui correspondent à des milieux marins contiennent des débris d algues, de coquilles ou de coraux. Continentaux Marins Emersion Mer présente Emersion Mer peu profonde Mer Emersion Mer peu profonde Emersion Mer peu profonde Mer 3. Comme on le constate sur le schéma, cette falaise est le témoin de plusieurs passages de la présence marine à l émersion (4). Chapitre 10 Les roches, mémoire des paysages anciens 107

25 5 1. On retrouve les traces de quatre animaux (deux petits et deux grands) par la taille des traces. 2. Le sens de déplacement dépend de l empreinte laissée par les doigts, les pointes vers l avant. 3. Le paysage probable à cette époque devait se composer de terrains argileux humides (donc en bordure d une étendue d eau) pour pouvoir imprimer des traces, ensuite recouverts par des eaux et d autres sédiments (sables) pour pouvoir les conserver. 108 Les roches, mémoire des paysages anciens Chapitre 10

26 Les thèmes de convergence Réflexions L objectif général de l enseignement des Sciences au collège est, pour l élève, de se construire une «première représentation globale et cohérente du monde dans lequel il vit». Cet objectif, à dimension culturelle, passe par l étude de sujets concernant à la fois les individus et la société : l énergie, l environnement et le développement durable, la météorologie et la climatologie, le mode de pensée statistique dans le regard scientifique sur le monde, la santé et la sécurité. Plusieurs disciplines contribuent à l appropriation des connaissances relatives à ces différents thèmes. Mais il s agit, pour l élève, de percevoir la cohérence de ces différents apports dissociés dans le temps (les cours se succèdent) et dans l espace (de la salle de classe à la salle de travaux pratiques et au gymnase). Il doit prendre conscience que «la science est plus que la simple juxtaposition des disciplines constitutives». «Ce sont les enseignements disciplinaires eux-mêmes qui alimentent la substance de ces thèmes». Dans certains cas, le thème de convergence fait partie des objectifs d apprentissage, dans d autres, il constitue un support d activités dans une entrée pluridisciplinaire. Comment travailler autour d un thème de convergence? La première démarche consiste à repérer dans les programmes, les notions et contenus en relation avec le thème (il sont signalés dans la colonne «notions-contenus»). Il faut ensuite croiser ces derniers avec ceux des autres domaines d enseignement pour déterminer les convergences possibles. Ces notions pourront alors être abordées en faisant appel aux apports des autres disciplines, ce qui suggère des progressions harmonisées. Des interventions conjointes de deux professeurs devant un même groupe d élèves sont, à cet égard, intéressantes. Un travail de classe autour d une même thématique et faisant intervenir plusieurs enseignants peut également être envisagé. Cet ensemble implique naturellement un travail en équipe pédagogique de classe. La continuité d un thème d une discipline à l autre et d un niveau à l autre, peut être assurée en utilisant un même classeur qui sera complété progressivement. 109

27 Concevoir une séquence d enseignement en SVT selon une démarche de projet Dans le cadre de la diversification des approches pédagogiques préconisées dans les programmes, le professeur a toute latitude pour choisir une partie ou un ensemble de notions à chaque niveau du collège et de le traiter selon une démarche de projet. Cette séquence d enseignement contribuerait à : la compréhension des notions scientifiques du programme de la partie choisie ; la formation des élèves aux compétences spécifiques de la démarche de projet (autonomie, responsabilité, oral) ; l éducation citoyenne, composante majeure des thèmes de convergence. La démarche de projet L autonomie et la responsabilité sont des objectifs éducatifs majeurs, qui ne s obtiennent pas par une simple formation. Il faut impliquer les élèves : dans des actions concrètes ; dont ils connaissent parfaitement les objectifs et les étapes ; dans lesquelles ils ont un rôle réel et bien identifié. Cette démarche répond à une chronologie bien précise : un cas concret pouvant faire l objet d une sortie pédagogique est identifié. Il concerne l établissement ou son environnement proche. Cela pour ancrer l étude dans le territoire ; une problématique est identifiée autour de l objet d étude. Elle comprend toute une série de questions ou de problèmes. Il est souhaitable de trier ces questions selon une typologie qui fasse apparaître les trois composantes de développement durable : naturelles, économiques et socioculturelles ; on fait choisir aux élèves la question ou le problème auquel ils souhaiteraient répondre par un travail de recherche réalisable dans le temps imparti en binômes ou en trinômes. Quelques étapes : On s informe dans les disciplines, en interdisciplinarités, avec des partenaires ; dans et en dehors de la classe, de l établissement, en travail collaboratif par l intermédiaire d Internet. On comprend par une mise en relation des informations ; par la réalisation d un support matériel de travail. On agit par une action immédiate de communication interne et externe, passant obligatoirement par l intermédiaire du site web, éventuellement par d autres moyens complémentaires ; par une action spécifique en relation directe avec le sujet, par exemple d actions initiées par des propositions qui visent à modifier des comportements en matière de santé, de mise en sûreté, d environnement ou de solidarité. On évalue Au cours d une présentation du travail global de la classe qui passe par la présentation orale des productions matérielles de chaque groupe : par rapport à la compréhension des connaissances scientifiques mobilisées ; par rapport aux savoir-faire disciplinaires et transversaux qui auront été mis en œuvre, notamment la maîtrise des TICE. Une séquence d enseignement de ce type n a pas comme ambition de traiter d un thème de convergence de manière exhaustive, elle peut en revanche très bien aborder plusieurs thèmes simultanément. Par exemple, dans la prise en compte de l éducation aux risques majeurs où l ensemble des thèmes peut être abordé. 110

28 Quelques exemples en 5 e Le risque majeur «inondation» Partie du programme : «le modelé actuel du paysage résulte de l action de l eau sur les roches» et «l action de l homme, dans son environnement géologique, influe sur l évolution des paysages». Thèmes de convergence abordés : environnement et développement durable, sécurité, météorologie. Partenaire envisageable : Météo France avec son propre site ainsi que celui qu elle construit en partenariat avec l IFFORMÉ et Planète Sciences «précipitations et risques» Typologie des questions à traiter par différents groupes d élèves : 1- L aléa précipitation et son impact sur les roches et les paysages Comment surviennent les précipitations? Quelles sont les précipitations dans notre région en fonction des saisons? Comment mesure-t-on les précipitations? Comment l eau des précipitations est-elle évacuée? Quelle est l action de l eau sur les roches du sous-sol local? Quelles sont les propriétés des roches du sous-sol local vis-vis de l eau? 2- Les enjeux de leur vulnérabilité Quels sont les différents enjeux de la commune susceptibles d être affectés? Comment se répartit le risque «inondation» sur le territoire? Quelle est la réglementation en matière de crue dans la commune? 3- La prévention du risque Comment se font les prévisions météorologiques? Quelle mitigation vis-à-vis des crues ; sur le milieu ; sur les enjeux? Comment se protéger des crues? Comment se souvenir des événements majeurs en matière de crues? Autres exemples : L étude de la rivière locale, en relation avec la partie de programme «Occupation, et occupation des milieux de vie». l étude d une carrière locale, en relation avec la partie de programme «géologie externe : évolution des paysages». 111

29 Importance et place de l écrit en SVT Le travail de production d écrits a pour objectif de favoriser la construction des savoirs scientifiques et l'appropriation des méthodes. Il entre dans la maîtrise de la compétence Communiquer. Communiquer par écrit pour qui? Pour quoi? Comment? En premier lieu, les écrits peuvent être différenciés : Les écrits personnels pour : agir. Exemple : préciser un dispositif, anticiper sur des résultats, planifier (choix de matériels) mémoriser. Exemple : garder des traces (observations, recherches, lectures, résultats) comprendre. Exemple : organiser, trier, structurer, reformuler (La reformulation est une composante de la construction du savoir scientifique) Ces écrits peuvent être réalisés sur des cahiers de brouillon, un carnet de bord (IDD) Les écrits collectifs pour : communiquer à un autre groupe, à la classe, à d autres classes questionner un scientifique par exemple faire le bilan : ré-organiser, ré-écrire, institutionnaliser ce que l on retiendra On peut également distinguer les écrits en fonction de leur statut : les écrits provisoires sont les pages personnelles portant les notes, dessins, questions, explications, hypothèses, stratégies, résultats, conclusions, etc. Ce sont des écrits non corrigés, non évalués. C est le lieu de la spontanéité à favoriser : on aide à la production d écrits par le questionnement. Les codes sont personnels (abréviations, orthographe ), la forme n'est pas contrôlée. les écrits transitoires sont destinés à communiquer les idées provisoires vers le professeur, la classe, un groupe ou son binôme. C'est la cas d'une préparation à la maison qu'on mutualise pour produire une version collective. Les codes deviennent collectifs, les exigences de forme augmentent. les écrits définitifs sont plus collectifs : synthèses, traces écrites cohérentes. Ce sont des textes, des tableaux ou des schémas à exigences formelles ou linguistiques importantes. Ce sont des productions corrigées, expressions de la connaissance à acquérir. L enseignement des sciences permet donc de développer des compétences pour une meilleure maîtrise de la langue. Par ailleurs, une explication scientifique peut constituer un projet de lecture, motivant par sa neutralité. Elle peut devenir un support d'activités langagières pour : dire ce que pense un auteur décrire, constater, justifier, expliquer les informations saisies utiliser le vocabulaire scientifique faire un bilan, en utilisant des mots clés sélectionner les phrases qui traduisent le mieux l'idée à exprimer. Des risques de dérive Il faut être vigilant et ne pas privilégier les exigences langagières au détriment de l'objectif scientifique que l'on s'est fixé. Les risques de dérive sont réels. «Ainsi, les élèves peuvent être sollicités pour s exprimer beaucoup, parler, écrire abondamment, donner l impression d être actifs. Mais cette prolixité langagière peut faire illusion, quand il n y a, en fait, que peu d activité cognitive, quand les élèves restent dans le registre du sens commun sans entrer dans le raisonnement scientifique. [ / ] La multiplication des écrits peut se substituer à la structuration et masquer son absence. Le risque symétrique est que ce soit l enseignant qui apporte en clôture de séquence la connaissance conceptualisée, celle-ci venant se juxtaposer aux connaissances non élaborées.[ / ] Cette connaissance ne peut alors pas être intégrée.» (A.Vérin, IUFM Amiens ; groupe de recherche ENS Cachan). 112