Volcans par milliers

En Auvergne, on trouve des volcans en forme de cônes (avec cratère), et de dômes (sans cratère). D'où vient cette différence ?

Difficulté

Easy Facile

Durée

15 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Science de la terre, Science de la matière

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Introduction

Lorsque l’on dit “volcan”, la première image qui nous arrive à l’esprit est une montagne en cône, surmontée d’un cratère, crachant de la lave.

En fait, chaque volcan est unique et la forme en cône n’est pas représentative de tous les volcans de notre planète.

• Matériel et outils

Paille

Une paille, ou chalumeau, est un tube léger, généralement fait en plastique, dont on se sert pour aspirer, et le plus souvent boire, un liquide.

Paille

Couvercle

Un couvercle est un élément mobile de forme plate servant à fermer un récipient ou un emballage. Il peut être amovible ou fixé au récipient par une charnière. Il est dans certains cas muni d'un organe de préhension parfois appelé fretel : anneau, poignée, bouton ou forme ornementale (fruit, légume ou encore gland...).

Couvercle

Carton

Le terme carton désigne certains types de papiers généralement caractérisés par une rigidité, une épaisseur et/ou un grammage relativement élevés ; cependant, la distinction peut être faite en fonction des caractéristiques et de l’emploi. Par exemple, certains matériaux cannelés légers sont considérés comme des cartons alors que les feuilles de papier buvard ou certains supports artistiques à fort grammage sont considérés comme des papiers.

Carton

Gel douche

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gel douche

Gel douche

Tube de dentifrice

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dentifrice

Tube de dentifrice

Crayon

Long et fin, souvent polygonal et parfois coloré à l'extérieur, le crayon est un outil simple qui sert à écrire. Les mines sont parfois de couleurs différentes. Les mines de graphite des crayons à papier ont des duretés différentes (HB, H, etc.).

Crayon

Étape 1 - Réunir le matériel

• plusieurs morceaux de carton
• un crayon (pour transpercer le carton)
• un tube de dentifrice
• un flacon de gel douche (assez souple pour pouvoir appuyer dessus)

Matériel pour aller plus loin:

• une paille coudée
• une assiette
• un couvercle
• de la semoule
• une paire de ciseaux

Étape 2 - Préparer l'expérience

Perce un trou au centre du carton à l'aide du crayon. Le trou doit être suffisamment grand pour pouvoir passer le goulot du tube de dentifrice. Fais de même pour le flacon de gel douche avec un autre morceau de carton.

Prends maintenant le morceau de carton et perce-le pour faire passer le haut du tube de dentifrice.

Appuis doucement sur le tube en dentifrice.

Quelle forme prend-il ?

Étape 3 - Réaliser l'expérience

Insère le tube de dentifrice dans le trou et et appuies doucement sur celui-ci.

Qu’observes-tu ?

Enlève l'excédent de dentifrice et recommence avec le gel douche.

Qu'observes-tu ?

Étape 4 - Alternatives

Amuse-toi à créer d'autres types de volcans ! Tu peux les créer en modifiant la forme du trou dans le carton (par exemple des bandes, ou bien un plus petit trou), mais aussi en prenant d'autres liquides avec des viscosités différentes.

Étape 5 - Pour aller plus loin

Beaucoup de volcans ont un cratère sur leur sommet. Nous allons découvrir pourquoi !

Prends une assiette en carton ou en plastique, ou encore une boîte en carton. A l'aide du ciseau, perce un trou au centre de l'assiette, de la taille de la paille.

...N'hésite pas à demander l'aide d'un adulte pour percer le trou !

Insère la partie coudée de la paille dans le trou. Puis verse la semoule dessus, jusqu'à ce que la semoule recouvre complètement le haut de la paille.

Place un couvercle sur la boîte, puis souffle dans la paille.

Qu'observes-tu ?

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Lorsque tu appuies sur le tube, le dentifrice sortant du tube forme une boule et finit par s'étaler. Ensuite, lorsque tu appuis sur le gel douche, celui-ci sort et s'étale directement sur le carton.

Dans le "pour aller plus loin", les grains de semoule s'envolent sous l'effet de ton souffle. Ils sont expulsés du haut du tas, ce qui forme un cratère.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Attention de pas faire le trou dans le carton trop grand, sinon le gel douche coulera par le trou sans même s'étaler sur le carton.

Explications

Les volcans sont des lieux de sortie du magma (roche en fusion) contenu dans le manteau de la Terre. Ce magma cherche à sortir, et s'infiltre à travers des fractures et failles de la croûte terrestre. Au fur et à mesure de son chemin vers la surface, le magma change de composition. Il peut se charger en éléments minéraux et dégazer.

La façon dont la lave va sortir à l'air libre au moment de l’éruption volcanique va dépendre de sa composition. Elle peut être plus ou moins pâteuse (visqueuse), et contenir plus ou moins de gaz.

Quand la lave est très visqueuse et contient beaucoup de gaz, l’éruption se fait sous la forme d'une explosion qui aboutit à la formation d'un cratère, celui-ci pouvant à nouveau exploser à l’éruption suivante. C'est le cas que l'on observe avec la semoule. Ce sont des éruptions dites explosives.

Une lave visqueuse contenant peu de gaz sort en formant des boules (dôme) comme avec la pâte dentifrice. Ce sont des éruptions effusives. Une lave plus liquide et contenant très peu de gaz va s'étaler très largement. Cela forme des cônes qui ont des pentes très douces. Là encore ce sont des éruptions effusives.

Les différents types de volcans présents sur le planète :

• Volcan bouclier lorsque son diamètre est très supérieur à sa hauteur en raison de la fluidité des laves qui peuvent parcourir des kilomètres avant de s'arrêter (exemples : le Mauna Kea, l'Erta Ale ou le Piton de la Fournaise).
• Stratovolcan lorsque son diamètre est plus équilibré par rapport à sa hauteur en raison de la plus grande viscosité des laves ; il s'agit des volcans aux éruptions explosives comme le Vésuve, le mont Fuji, le Merapi ou le mont Saint Helens.
• Volcan fissural formé par une ouverture linéaire dans la croûte terrestre ou océanique par laquelle s'échappe de la lave fluide ; les volcans des dorsales se présentent sous forme de fissure comme les Lakagígar ou le Krafla.
• Dôme volcanique (Puy de Dôme) grand dôme volcanique formé par l'accumulation et le refroidissement d'une lave visqueuse.
• Une caldeira est une vaste dépression due à l'effondrement des roches au-dessus d'une chambre magmatique : Champs Phlégréens, le Santorin, caldeira de Yellowstone ;
• Cône de scories, accumulation de matière éjectée autour d'un cratère: Puy de Pariou
• Le cratère d'explosion, dépression due à une ou plusieurs explosions. Il n'y a pas de cône : Dallol

Lorsque que la dépression est remplie par un lac, on appelle cela un maar : Gour de Tazenat.

Plus d'explications

Le magma n'a pas une composition uniforme à l'échelle de la planète. Il ne contient pas forcément les mêmes éléments. Il peut être riche en silice. Dans ce cas là, il a tendance a être très visqueux. Quand il contient peu de silice, il est beaucoup plus fluide.

Quand le magma se fraye un chemin vers la surface de la Terre, la pression qu'il subit diminue. Sous l'effet de cette diminution de pression, les gaz dissous dans le magma se libèrent. Des bulles se forment.

Quand le magma avance vite vers la surface de la Terre et qu'il est visqueux, le gaz n'a pas le temps de s'échapper. La lave qui arrive à la surface de la Terre contient beaucoup de gaz et comme elle est visqueuse, cela forme des morceaux qui sont expulsés violemment. On obtient une éruption explosive dans ce cas là.

Quand le magma est plus liquide ou qu'il avance lentement vers la surface de la Terre, le gaz qui s'en échappe a le temps de s'en aller (il avance en fait plus vite vers la surface de la Terre, ce qui sépare le gaz de la lave). Dans ce cas, l'écoulement de la lave sera beaucoup moins violent, d'où des éruptions effusives.

Il existe une dernière catégorie d'éruption, moins connue et potentiellement très meurtrière : les éruptions limniques. Dans ce cas, le gaz qui s'est échappé du magma s'accumule au lieu d'être libéré progressivement. Or le gaz contenu dans le magma est souvent du dioxyde de carbone (CO2). Lorsque la poche de gaz est libérée brutalement, le gaz (invisible) s'écoule le long de la pente du volcan. Comme le CO2 est un peu plus dense que l'air, le gaz s'écoule vraiment le long de la pente comme le ferait un liquide. Or le CO2 à haute concentration est très toxique pour les êtres vivants. Ainsi en 1986 l’éruption limnique du lac Nyos au Cameroun a tué plus de 1700 personnes.

Depuis une colonne de dégazage permanente a été installée. Le CO2 est libéré progressivement, ne menaçant plus les êtres vivants de la vallée en contrebas.

Applications : dans la vie de tous les jours

Les volcans des îles d'Hawaï, sont des volcans faits de lave fluide, que l'on appelle bouclier. Leurs coulées de laves s'étalent sur des kilomètres !

Le puy de Dôme en Auvergne est, comme son nom l'indique, un volcan de type "dôme".

Le puy de Pariou en Auvergne, l'Etna et le Stromboli en Italie sont des volcans de type "cône".

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Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- Comprendre la diversité des formes des volcans

- Notion de viscosité des liquides

Sources et ressources

- Découvrons le volcanisme - les sites volcaniques d'Auvergne, Gerard Joberton, De Borée editions.

- http://science.vulcania.com/terre-volcans/volcans-et-eruptions/les-differents-types-deruptions.html

- Lac de Nyos au Cameroun : https://fr.wikipedia.org/wiki/Lac_Nyos

Dernière modification 29/05/2020 par user:Antenne64 NASU.

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