Activité 42 : Découvrir des facteurs d érosion de la roche 1. EXTRAITS REFERENTIELS DU BO Partie du programme : Géologie externe ; évolution des paysages Notions. contenus Compétences Exemples d activités Identifier dans un paysage au cours d un travail de terrain des manifestations actuelles ou récentes de l érosion. Le modelé actuel du paysage résulte de l action de l eau sur les roches. Les roches constituant le sous-sol subissent à la surface de la terre une érosion dont l eau est le principal agent. 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. 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]. I/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. 2. PLACE DE L ACTIVITE DANS UNE PROGRESSION Chapitre I. Comment un paysage peut-il évoluer? 1. L évolution des roches constitutives du relief 2. Les facteurs du milieu extérieur responsable de l érosion 3. Le devenir des produits issus de l érosion des reliefs 3. PRESENTATION DE L ACTIVITE - Objectifs de connaissances Erosion chimique de la roche par l eau Erosion mécanique de la roche par l eau Dissolution, fragmentation Perméabilité de la roche PIERRON 2006 Page 1/12
- Objectifs méthodologiques et/ou technologiques Réaliser des manipulations pour montrer l action mécanique et chimique de l eau sur la roche Pratiquer un raisonnement hypothético-déductif Exploiter un tableau chiffré - Liste du matériel Echantillons de roches granitiques Réf 16111 Tubes à essais Réf 08668 Eprouvette Réf 06796 Chlorure de baryum Réf 01222125 - Intégration pédagogique Après avoir montré que l évolution d un paysage au cours des temps géologiques était liée à l évolution des roches, il s agit maintenant de faire découvrir à l élève que l eau dans nos régions est un facteur essentiel de la transformation de la roche. L érosion de la roche par l eau sera précisée et on montrera à l élève que l action simultanée d une érosion chimique et mécanique va conduire à l altération et à la fragmentation de cette roche. On veillera à replacer la roche dans son contexte naturel. Les reliefs sont soumis aux précipitations fréquentes avec des eaux de ruissellement qui circulent sur la roche et qui s infiltre dans les fissures. Selon l altitude, l exposition au soleil, le moment de la journée, la saison, la roche peut être soumise à une alternance de températures positives et négatives avec de l eau sous forme liquide ou solide (glace). Diverses manipulations vont illustrer la perméabilité de la roche granitique altérée (microfissures, pores) permettant une infiltration de l eau sous forme liquide et la fragmentation sous l action répétée du gel-dégel (= érosion mécanique ou physique). La dissolution par l eau de certains éléments chimiques constitutifs des minéraux du granite peut être montrée par la recherche d ions dans des solutions aqueuses contenant des fragments de roches ou bien par l analyse chimique comparée de l eau de ruissellement en amont et en aval d un relief granitique. PIERRON 2006 Page 2/12
Fiche élève - 5 e Nom : Prénom : Classe : Date : Evaluation expérimentale S.V.T. Activité 42 : Découvrir des facteurs d érosion de la roche 1 er travail : Introduire un fragment de granite altéré dans une éprouvette remplie d eau. Eau Granite altéré 1. Compléter le schéma ci-dessus en ajoutant le phénomène observé. 2. Proposez une explication au phénomène observé 3. Le granite altéré est-il une roche perméable ou imperméable? Quelle est la conséquence de cette propriété? PIERRON 2006 Page 3/12
Fiche élève - 5 e 2 e travail : 4. Le granite altéré et fissuré précédent est à 3 reprises introduit et sorti d un congélateur. Complétez les clichés ci-dessous en précisant le phénomène observé. Avant congélation Prise en glace Après la 3 ème décongélation 5. Sachant que l eau gelée augmente de volume, proposez une explication au phénomène observé. 6. Bilan : Complétez la phrase suivante en utilisant les termes : «perméabilité, fragmenter, fissurée, intérieur, gel-dégel» Dans la nature l eau de pluie peut pénétrer à de la roche.. Cette propriété de la roche constitue la.. Sous l action du. L eau se dilate, augmente de volume et contribue à la roche. C est une érosion physique ou mécanique. 3 e travail : Les minéraux (quartz, feldspath, mica) composant le granite, sont constitués de divers éléments chimiques : sodium, calcium, silicium 7. Quelle proposition peut-on faire sur l action de l eau sur ces éléments chimiques? PIERRON 2006 Page 4/12
Fiche élève - 5 e 8. Si cette proposition est correcte, l eau de ruissellement à la base d un relief granitique aura-telle la même composition que l eau de pluie? Eau de pluie + + + + + + + + Relief granitique Eau de ruissellement 9. Quelles mesures faut-il faire pour tester cette proposition? 10. Comparaison eau de pluie / eau de ruissellement Eléments en mg/l d eau Eau de ruissellement Sodium Calcium Silicium Magnésium 12 10,5 8,4 4,2 Eau de pluie 2,8 1,7 0 0,9 10.1 La composition chimique de l eau est-elle la même selon son origine? 10.2 Comment évolue la concentration en éléments chimiques dans l eau de ruissellement par rapport à l eau de pluie? 10.3 Comment expliquer les résultats obtenus? 10.4 La proposition (voir question 7) peut-elle être retenue? 11. Repérage de certains éléments chimiques du granite (ex : Calcium) en solution dans l eau PIERRON 2006 Page 5/12
Fiche élève - 5 e Information : le réactif réagit au calcium dissout par un aspect blanc laiteux variable selon la concentration. Laisser séjourner un fragment de granite altéré Pendant 2 semaines dans un tube à essai contenant de l eau distillée. Ajoutez quelques gouttes du réactif de calcium dans les 2 tubes. Tube 1 Tube 2 Eau distillée + réactif du calcium Eau distillée + réactif du calcium Granite altéré et fragmenté 11.1 Qu observe-t-on dans le tube 2? Complétez le cliché. Que peut-on dire? 11.2 Pourquoi réaliser le tube 1? 11.3 Que peut-on conclure? 12. Bilan : Complétez la phrase suivante en utilisant les termes «dissoudre, résistante, extérieur, intérieur, destruction» Dans la nature, l eau circule à. et à de la roche. Certains éléments chimiques des minéraux constitutifs du granite peuvent se dans l eau qui circule. Il y a ainsi une.. progressive de certains minéraux (ex : les micas noirs) et la roche devient moins.. c est une érosion chimique. PIERRON 2006 Page 6/12
FICHE ELEVE CORRIGÉE Activité 42 : Découvrir des facteurs d érosion de la roche 1 er travail : Introduire un fragment de granite altéré dans une éprouvette remplie d eau. Eau Bulles d air Granite altéré 1. Compléter le schéma ci-dessus en ajoutant le phénomène observé. 2. Proposez une explication au phénomène observé Il existe à l intérieur du granite des espaces remplis d air. 3. Le granite altéré est-il une roche perméable ou imperméable? Quelle est la conséquence de cette propriété? Le granite altéré est une roche perméable. L eau peut s infiltrer à l intérieur de la roche. PIERRON 2006 Page 7/12
2 e travail : 4. Le granite altéré et fissuré précédent est à 3 reprises introduit et sorti d un congélateur. Complétez les clichés ci-dessous en précisant le phénomène observé. Avant congélation Prise en glace Roche fragmentée Après la 3 e décongélation 5. Sachant que l eau gelée augmente de volume, proposez une explication au phénomène observé. Lorsque l eau liquide gèle à l intérieur des fissures, elle augmente de volume et élargit la fissure. La roche finit par se fragmenter 6. Bilan : Complétez la phrase suivante en utilisant les termes : «perméabilité, fragmenter, fissurée, l intérieur, gel-dégel» Dans la nature l eau de pluie peut pénétrer à l intérieur de la roche fissurée. Cette propriété de la roche constitue la perméabilité Sous l action du gel-dégel l eau se dilate, augmente de volume et contribue à fragmenter roche. C est une érosion physique ou mécanique. la 3 e travail : Les minéraux (quartz, feldspath, mica) composant le granite, sont constitués de divers éléments chimiques : sodium, calcium, silicium PIERRON 2006 Page 8/12
7. Quelle proposition peut-on faire sur l action de l eau sur ces éléments chimiques? Il peut y avoir une dissolution de ces éléments chimiques dans l eau. 8. Si cette proposition est correcte, l eau de ruissellement à la base d un relief granitique aura-telle la même composition que l eau de pluie? Non, elle devrait s être enrichie en éléments chimiques dissous. Eau de pluie + + + + + + + + Relief granitique Eau de ruissellement 9. Quelles mesures faut-il faire pour tester cette proposition? Il faut faire une étude comparative de la composition chimique de l eau de oluie et de l eau de ruissellement à la base du relief granitique. 10. Comparaison eau de pluie / eau de ruissellement Eléments en mg/l d eau Eau de ruissellement Sodium Calcium Silicium Magnésium 12 10,5 8,4 4,2 Eau de pluie 2,8 1,7 0 0,9 10.1 La composition chimique de l eau est-elle la même selon son origine? Non 10.2 Comment évolue la concentration en éléments chimiques dans l eau de ruissellement par rapport à l eau de pluie? L eau de ruissellement est plus riche en éléments chimiques. 10.3 Comment expliquer les résultats obtenus? Il y a dissolution des éléments chimiques des minéraux du granite dans l eau. PIERRON 2006 Page 9/12
10.4 La proposition (voir question 7) peut-elle être retenue? Oui 11. Repérage de certains éléments chimiques du granite (ex : calcium) en solution dans l eau Information : le réactif réagit au calcium dissout par un aspect blanc laiteux variable selon la concentration. Laissez séjourner un fragment de granite altéré pendant 2 semaines dans un tube à essai contenant de l eau distillée. Ajoutez quelques gouttes du réactif de calcium dans les 2 tubes. Tube 1 Tube 2 Eau distillée + réactif du calcium Eau distillée + réactif du calcium Trouble blanchâtre Granite altéré et fragmenté 11.1 Qu observe-t-on dans le tube 2? Complétez le cliché. Que peut-on dire? On observe un trouble blanchâtre. Il y a du calcium dans l eau distillée du tube 2. 11.2 Pourquoi réaliser le tube 1? Pour vérifier que le calcium ne vient pas de l eau distillée. 11.3 Que peut-on conclure? Le calcium du granite s est dissout dans l eau distillée. 12. Bilan : Complétez la phrase suivante en utilisant les termes «dissoudre, résistante, l extérieur, l intérieur, destruction» PIERRON 2006 Page 10/12
Dans la nature, l eau circule à l extérieur et à l intérieur de la roche. Certains éléments chimiques des minéraux constitutifs du granite peuvent se dissoudre dans l eau qui circule. Il y a ainsi une destruction progressive de certains minéraux (ex : les micas noirs) et la roche devient moins résistante c est une érosion chimique. PIERRON 2006 Page 11/12
Activité 42 : Découvrir des facteurs d érosion de la roche PISTES D EVALUATION QUESTIONS OBJECTIFS RESULTATS BAREME 1 Savoir saisir des informations 1 2 Savoir raisonner 1,5 3 Savoir raisonner 1,5 4 Savoir saisir des informations 1,5 5 Savoir raisonner 1,5 6 Savoir rédiger une synthèse 2,5 7 Savoir formuler une hypothèse 1,5 8 Savoir formuler les conséquences prévisibles 1,5 d une hypothèse 9 Savoir raisonner pour construire un protocole 1,5 expérimental 10.1 Savoir saisir des informations à partir d un 0,5 tableau chiffré 10.2 Savoir saisir des informations à partir d un 0,5 tableau chiffré 10.3 Savoir raisonner 0,5 10.4 Savoir mettre en relation des données 0,5 11.1 Savoir saisir des informations 0,5 11.2 Savoir raisonner 0,5 11.3 Savoir raisonner 0,5 12 Savoir rédiger une synthèse 2,5 TOTAL 20 PIERRON 2006 Page 12/12