Atelier 4. Les séismes et les plaques tectoniques

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1 Atelier 4 Observation de la carte du monde et des tremblements de terre ; chercher les corrélations. Les séismes et les plaques tectoniques Présentation des plaques tectoniques : structure en oignon de la terre (notion de couches superposées) ; la terre «bouge» : pourquoi? ; visualisation des dorsales, rift : analogie avec un tapis roulant ; les dorsales impliquent les zones de subduction (la terre ne grossit pas ; donc la roche doit «disparaître» quelque part) Présentation des séismes. Simuler des courants de convection : à l aide de deux bouteilles d eau, il est possible de modéliser les courants de convection qui permettent à la matière en fusion du manteau (donc moins dense) de remonter à la surface et aux plaques tectoniques constituées de matière refroidie (donc plus dense) de plonger. 4 bouteilles en plastique vides de l eau chaude 1

2 de l eau froide colorant alimentaire rouge récipient 1 feuille de papier 2 élastiques Remplir 2 bouteilles en plastique d eau chaude et numéroter les 1 et 2. Rajouter un colorant alimentaire rouge dans les bouteilles 1 et 2 ; bien homogénéiser. Remplir 2 bouteilles d eau froide et numéroter les 3 et 4. Placer la bouteille d eau froide 3 et la bouteille d eau chaude 1 dans le récipient. Placer un morceau de papier sur le goulot de la bouteille d eau chaude rouge 2 ainsi que sur la bouteille d eau froide 4. Fixer les deux morceaux de papier à l aide des élastiques. Retourner la bouteille d eau chaude rouge 2 et la placer goulot contre goulot au-dessus de la bouteille d eau froide 3 ; puis, retourner la bouteille d eau froide 4 et la placer goulot contre goulot au-dessus de la bouteille d eau chaude rouge 1. Couper l élastique et retirer le papier en le faisant glisser entre les 2 goulots des bouteilles 2 et 3. Faire de même avec l élastique et le papier entre les 2 goulots des bouteilles 1 et 4. Un panache d eau chaude rouge provenant de la bouteille 1 remonte à l intérieur de la bouteille d eau froide 4. Par contre, il n y a aucun échange entre les bouteilles 2 et 3. L eau chaude rouge, moins dense, remonte vers la surface tandis que l eau froide, plus dense, a tendance à plonger. Questions à aborder : sur terre, à quel endroit la matière (magma) moins dense remonte-t-elle? Et où plonge-t-elle? Modéliser le déplacement des plaques tectoniques : l expérience consiste à simuler le déplacement des plaques tectoniques, la remontée de la matière au niveau d une dorsale, l extension et la subduction qui en découlent. 2

3 1 aquarium Tapioca Poivre Plaque de lasagne Biscuits secs ou plaques de polystyrène Eau Casserole Plaque chauffante Préparer la bouillie de tapioca et la verser dans l aquarium. Saupoudrer de poivre. Faire cuire la plaque de lasagne. Poser la plaque de lasagne sur la bouillie de tapioca. Déposer également des gâteaux secs de part et d autre de la plaque de lasagne. Initier le plongeon de la plaque de lasagne par une légère pression sur un bord de la plaque. Lorsque la plaque de lasagne plonge dans la bouillie de tapioca, les biscuits secs se déplacent. On observe une zone de subduction (plongée de la plaque de lasagne) et des zones d extension (mouvement des biscuits secs). En plongeant, la plaque de lasagne permet un mouvement des biscuits. Modéliser des séismes : simuler un tremblement de terre et observer le résultat sur un tas de farine. Farine Faire un tas de farine sur une table en essayant de lui donner une forme de brique. Frapper le dessous de la table, sous la brique de farine. Etat de la brique de farine après 3 coups sous la table 3

4 Certaines parties du tas de farine se sont effondrées ; des fissures sont apparues. Le choc produit sous la table s est répandu et a déstabilisé le tas de farine. Etat de la brique de farine après 10 coups sous la table Question à aborder : Comparer cette observation avec des photographies de dégâts causés par un séisme. Modéliser la naissance d un rift : l extension de la croûte provoque la mise en place d un rift et d un fossé d effondrement. pâte à modeler farine 2 feuilles de papiers Protocole expérimental (1) : Donner à la pâte à modeler une forme de brique plate. Recouvrer toute la pâte à modeler d une couche de quelques centimètres de farine. Etirer la pâte à modeler. La pâte à modeler s amincit. La couche de farine «s effondre» au centre de la brique étirée. Protocole expérimental (2) : Poser à plat sur une table les deux feuilles de papier dans le sens de la longueur en faisant en sorte qu elles se superposent de quelques centimètres. Verser la farine au niveau de la superposition en forant un tas légèrement aplati. Tirer les deux feuilles dans des sens opposés. Le tas de farine s effondre au centre. 4

5 Dans les deux expériences, un fossé d effondrement s est créé du fait de l extension de la pâte à modeler ou des feuilles de papier. Etape initiale Etape 1 Etape 2 Etape 3 Etape 3 suite Etape 4 Etape 5 5