Fiche thématique n 3 Des laves aux roches volcaniques Fiche Enseignant Problématique : Comment les laves issues des magmas forment-elles des roches volcaniques? Objectifs pédagogiques : Notionnels : Le refroidissement par étapes du magma, sa solidification sous forme de cristaux ou de verre, donnent naissance aux roches volcaniques. La structure de la roche conserve les traces de son refroidissement. Méthodologiques : S informer : -à partir d un document audiovisuel. -à partir d une carte. Communiquer : Raisonner : Réaliser : -par l écrit. -par le schéma. -proposer une explication à des observations. -une manipulation d après un protocole. -une préparation microscopique. -un réglage, une mise au point au microscope Organisation de la séance et matériel nécessaire Durée : environ 30 et 1h en classe Travail en groupe Matériel par groupe -un dossier dans le parc : -un crayon à papier, une gomme et des crayons de couleur -un plan du parc Matériel par groupe en classe : -un microscope polarisant ou non -2 lames et 2 lamelles -une spatule pour prélever de la vanilline -un bec bunsen ou un briquet -une boite contenant de la glace pilée ( qui peut être remplacée par un congélateur situé à proximité de la classe) A l issue de la séance, les élèves peuvent être regroupés pour effectuer le bilan de l activité dans l espace La galerie des enfants situé au dessus du jardin volcanique. Démarche choisie : Cette séance est construite autour d une activité dont les premières notions sont abordées dans le cadre de la visite de l espace Sur la piste des volcans-les produits volcaniques. Elle conduit
les élèves à formuler des hypothèses pour expliquer la structure microlitique commune aux roches volcaniques, hypothèses qui donneront lieu à une expérimentation en classe. Son objectif est de montrer que les roches volcaniques ont une structure commune qui permet de les identifier puis d établir expérimentalement le lien entre la structure et les conditions de refroidissement. Les réponses aux activités : 1- Le basalte est une roche principalement associée à des manifestations volcaniques effusives. L andésite est une roche principalement associée à des manifestations volcaniques explosives. Le basalte est une roche de teinte sombre. L andésite est une roche de teinte claire. Le basalte est une roche formée de cristaux disposés dans une pate vitreuse. L andésite est une roche formée de cristaux disposés dans une pate vitreuse. Le basalte est une roche constituée de cristaux d olivine, de pyroxène et de feldspath. L andésite est une roche constituée de cristaux de feldspath, de pyroxène et d amphibole. 2- A gauche de haut en bas : microlite, verre, gros cristal (titre : Lame mince de basalte observée au microscope). A droite de haut en bas : verre, gros cristal, microlite (titre : Lame mince d andésite observée au microscope). 3- Ces 2 roches sont formés de gros cristaux, de microlites englobés dans un verre, elles ont une structure identique dite microlitique. 4- La vitesse de refroidissement du basalte est plus rapide à la surface de la coulée qu au cœur de la coulée. 5- Constituant (s) de la roche le(s) plus abondant (s) Vitesse de refroidissement (lente ou rapide) Echantillon 1 Verre, microlite rapide Echantillon 2 Gros cristaux lente
6- On peut émette l hypothèse suivante : la taille des cristaux dépend de la vitesse de refroidissement, plus elle est élevé et plus les cristaux sont petits et inversement. 7- Indique la variable de l expérience (Ra) La vitesse de refroidissement Formuler les conséquences vérifiables (Ra) Si la vitesse de refroidissement est faible (faible écart de température), les cristaux de vanilline formés sont de petites tailles Si la vitesse de refroidissement est élevé (fort écart de température), les cristaux de vanilline formés sont de grandes tailles Schématiser votre expérience et réaliser la (Ra-Re) Observer les résultats (I) Les cristaux de vanilline sont de grandes tailles Les cristaux de vanilline sont de petites tailles Interpréter les résultats et conclure (Ra) La taille des cristaux formés dépend la vitesse de refroidissement donc l hypothèse est validée. 8- La structure microlitique des roches volcaniques est le résultat d un refroidissement lent, qui entraîne la formation de gros cristaux, puis d un refroidissement rapide, qui est à l origine de microlites et d un verre qui englobe les cristaux déjà formés.
Fiche thématique n 3 Des laves aux roches volcaniques Fiche Elève Lors des éruptions volcaniques, les magmas qui se forment en profondeur arrivent en surface. Ils donnent alors des laves qui en se refroidissant se transforment en roches volcaniques de nature différente. En vous rendant dans l espace Sur la Piste des volcans Les produits volcaniques?, vous découvrirez quelles sont les caractéristiques communes aux roches volcaniques et comment elles se forment à partir des laves.
La structure de deux roches volcaniques : le basalte et l andésite 1-Observer les panneaux et les échantillons de roches correspondants et relier entre elles les propositions exactes dans la liste suivante (I). Le basalte est une roche L andésite est une roche associée à une activité volcanique effusive associée à une activité volcanique explosive Le basalte est une roche de teinte claire L andésite est une roche de teinte sombre Le basalte est une roche L andésite est une roche entièrement cristallisée formée de cristaux disposés dans une pate vitreuse Le basalte est une roche L andésite est une roche constituée de cristaux de feldspath, de pyroxène et d amphibole constituée de cristaux d olivine, de pyroxène et de feldspath 2-Légender les croquis d une lame de basalte et d une lame d andésite observées au microscope (I). les légendes suivantes sont notées : verre volcanique*, microlite* de feldspath, gros cristal un titre est donné à chaque croquis Titre : Titre :
3-a. Comparer la structure* microscopique du basalte et de l andésite. Lexique : Microlite : Petit cristal microscopique en forme de baguette. Structure : Disposition des différents constituants d une roche les uns par rapports aux autres. Les roches entièrement cristallisées ont une structure dite grenue, les roches formées de cristaux en forme de baguettes englobés dans une pate vitreuse ont une structure dite microlitique. Verre volcanique : Matière minérale refroidie très rapidement et n ayant pas eu le temps de cristalliser. Il apparaît noir opaque au microscope.
Une explication de la structure des roches volcaniques Deux échantillons de basaltes sont prélevés dans une coulée refroidie : l un à la surface (échantillon 1), l autre au cœur de la coulée (échantillon 2). Les croquis ci-dessous ont été réalisés à partir de l observation au microscope d une lame mince de l échantillon 1 ( à gauche) et de l échantillon 2 ( à droite). 4-Comparer la vitesse de refroidissement du basalte à la surface de la coulée et au cœur de la coulée (Ra). 5-Compléter le tableau suivant en vous aidant des croquis des lames minces des échantillons 1 et 2 (I). Constituant (s) de la roche le(s) plus abondant (s) Vitesse de refroidissement (lente ou rapide) Echantillon 1 Echantillon 2 6-Proposer une hypothèse pour expliquer la présence de cristaux de différentes tailles (gros cristaux et microlites) dans les roches volcaniques (Ra).
Afin de vérifier votre hypothèse, vous disposez d une substance chimique appelée vanilline qui se présente sous forme de cristaux et fond rapidement au contact d une flamme (environ 80 C). quand elle se refroidit, son comportement est voisin de celui d un magma qui se refroidit : elle vous servira de modèle. Le matériel suivant est à votre disposition pour l expérience : -un microscope pour observer les cristaux formés, -des lames et des lamelles, -un flacon de vanilline, -une spatule, -un briquet, -une boite contenant de la glace pilée ou un congélateur. Pour réaliser l expérience, vous suivrez les consignes suivantes : 1 ère manipulation 1-Déposer un peu de poudre de vanilline au centre de la lame. 2-Recouvrir d une lamelle. 3-Porter la lame au-dessus d un bec Bunsen ou de la flamme d un briquet. Retirer sans attendre la lame lorsque la fusion de la vanilline est réalisée et appuyer avec l ongle sur la lamelle pour réduire le plus possible l épaisseur de la couche de liquide. 4-Observer au faible grossissement du microscope. 2 ème manipulation 1-Déposer un peu de poudre de vanilline au centre de la lame. 2-Recouvrir d une lamelle. 3-Porter la lame au-dessus d un bec Bunsen ou de la flamme d un briquet. Retirer sans attendre la lame lorsque la fusion de la vanilline est réalisée et appuyer avec l ongle sur la lamelle pour réduire le plus possible l épaisseur de la couche de liquide. 4-Placer immédiatement la lame au congélateur (-12 C) ou sur une boîte contenant de la glace pilée pendant 5 minutes 5-Observer de nouveau au faible puis au moyen grossissement.
7-Compléter le tableau suivant (C). Indique la variable de l expérience (Ra) Formuler les conséquences vérifiables (Ra) Schématiser votre expérience et réaliser la (Ra-Re) Observer les résultats (I) Interpréter les résultats et conclure (Ra) 8-Compléter le texte suivant à partir de vos résultats (C). La structure des roches volcaniques est le résultat d un refroidissement.., qui entraîne la formation de gros cristaux, puis d un refroidissement.., qui est à l origine de..et d un.qui englobe les cristaux déjà formés.