Volcanisme
Tu as déjà vu ou entendu parler des volcans. Mais sais-tu ce que c’est ? Comment ils se forment, et où ?, d’où vient cette chaleur ? Ce qu’ils apportent ? Matériel nécessaire pour tout le parcours : Semoule, paille en plastique, boîte en carton ou 2 assiettes en carton ou plastique, gel douche, tube de dentifrice, une bougie chauffe-plat, 1 saladier en verre, 1 pincée de farine, bicarbonate de soude, vinaigre, huile, colorant alimentaire, 1 verre, 3 petits bocaux de la même taille, du carton, 2 pots de yaourt en verre, 1 petite bouteille plastique, 1 feuille de papier à dessin, compas, crayon, règle, récipients, planche à découper ou plaque de four, liquide vaisselle, peinture (facultatif).
1h À partir de 5 ans
Déroulé
Avant de commencer et si tu le souhaites, tu peux te munir de ton "cahier d'expérience" pour raconter tes découvertes et dessiner les expériences.
Pour bien comprendre les volcans, il faut d’abord regarder ce qu’il y a à l’intérieur de notre planète :
La terre est une grosse boule de 6 400 km de rayon environ et dont la température interne va de 5000°C dans son cœur interne à 1100°C à l’extérieur de son manteau externe. C’est donc brûlant !!! Heureusement, une fine couche de croûte terrestre (aussi appelée lithosphère) 10 à 30 km d’épaisseur nous protège de cette chaleur*.
*Référence
Comme c’est très chaud, la majeure partie de la matière sous la croûte terrestre est fondue, donc visqueuse ou liquide. C’est le magma.
Des courants de convection font remonter du magma du bas vers le haut et inversement, créant ainsi des courants circulaires.
Image ci-dessous : © Hawk-Eye - Licence
Activité 1 : les courants de convection et la tectonique des plaques, c’est quoi ?
Expérience : pour comprendre ce qu’est un courant de convection, je te propose de réaliser un manège à farine.
La croûte terrestre est morcelée en plusieurs morceaux (il y en a 12) qui flottent sur cet “océan” de magma.
À cause des courants de convection du magma, ces plaques sont en perpétuel mouvement. Certaines s’écartent (plaques divergentes) d’autres se rapprochent (plaques convergentes), mais attention, ce ne sont pas des bateaux de course !! Les plaques se déplacent de quelques centimètres par an…
Image ci-dessous : Source
Et maintenant tu peux regarder cette vidéo réalisée par BioAnimationsF : La tectonique des plaques
Activité 2 : Les éruptions volcaniques
Un volcan apparaît lorsque le magma perce la croûte terrestre et remonte à la surface.
Cela se passe le plus souvent à la limite entre les plaques tectoniques :
- Là où les plaques s’écartent (plaques divergentes) : ce sont les dorsales océaniques et les rifts continentaux. Les plaques en s’écartant laissent un espace par lequel le magma peut remonter et créer des volcans.
- Là où les plaques se rapprochent (plaques convergentes), il y en a une qui glisse sous l’autre. On appelle cela zones de subduction. La pression des plaques et leur frottement génèrent de la chaleur qui fait fondre le manteau, alors que des failles apparaissent facilitant la remontée du magma. De plus, l’eau contenue dans la plaque qui s’enfonce se met à bouillir à cause de la chaleur et génère de la vapeur d’eau sous pression qui peut rendre le volcan explosif.
Il peut aussi y avoir des volcans en plein milieu d’une plaque : cela s’appelle un point chaud. Le point chaud ne bouge pas. Plusieurs fois, il va percer la croûte terrestre et créer une éruption faisant naître et grandir un volcan. 100 000 an plus tard, la plaque aura bougé de 10 km environ. Une autre éruption du point chaud créera alors un nouveau volcan à 10 km du premier. C’est ainsi qu'apparaissent des archipels de volcans.
Dans tous les cas, le magma remonte à la surface en perçant une cheminée et sort de manière plus ou moins violente. À l'extérieur, ce magma s’appelle lave.
Image ci-dessous : © William Crochot - Medium69 - Licence
Expérience : fabrique un volcan et déclenche une éruption : crée ton éruption volcanique
La viscosité de la lave et les différents types d’éruption :
Les volcans effusifs, communément appelés volcans rouges, sont caractérisés par une lave de couleur rouge/orange, plutôt fluide (elle s’écoule le long des pentes du volcan) et de faibles projections. Les volcans effusifs ont généralement une structure en forme de cône.
Les volcans explosifs quant à eux sont caractérisés par une lave grise, plutôt compacte et d’importantes projections avec notamment des nuées ardentes (nuages de cendres et de poussières à très haute température et se déplaçant très rapidement). Les volcans explosifs ont généralement une structure en forme de dôme.
C’est la lave qui sort de terre par la cheminée et qui en refroidissant devient solide et forme la montagne qu’on appelle volcan. À chaque éruption, le volcan grandit.
Si la cheminée est au fond de l’océan, cette montagne est sous-marine, mais si elle est suffisamment élevée, elle peut dépasser de la surface de l’eau et cela crée une île volcanique.
Activité 3 : la forme des volcans
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.
Tu seras peut être surpris d’apprendre que chaque volcan est unique, et que cette forme n’est pas représentative de tous les volcans de notre planète.
Exemples
Image ci-dessous : Le Puy de Dôme (France) - Source - Licence
Image ci-dessous : Mont Chiginagak, Alaska - Licence libre de droits
Image ci-dessous : Volcan Dallol - Ethiopie - Source et Licence
Étonnant non ?
Pourquoi toutes ces formes différentes ?
Je te propose d’expérimenter la création d’un volcan de type “cône” et de type “dôme”.
Expérience : cône ou dôme
Tu sais désormais la principale raison qui fait que chaque volcan est unique. Et si on allait plus loin dans la découverte des gaz ?
Activité 4 : Les gaz volcaniques - lampe à lave
Tu vas découvrir comment les gazs volcaniques se créent sous les volcans et comment ils s’échappent !
Les gaz volcaniques sont constitués d'un mélange de différents gaz, essentiellement de la vapeur d'eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2), mais aussi d’autres gaz plus dangereux : du dioxyde de soufre (SO2), du monoxyde de carbone (CO), du sulfure d'hydrogène (H2S), du chlorure d'hydrogène (HCl) ou encore du dihydrogène (H2).
Expérience : tu vas pouvoir réaliser une expérience de formation de gaz volcanique: lampe à lave, sans lampe
Outre le fait que c’est très joli, tu peux constater que les bulles de gaz formées en profondeur remontent vers la surface. Dans l’expérience, c’est sans danger car notre lave est peu visqueuse et le gaz peut s’échapper en surface. Mais que se passerait-il dans un volcan dont la cheminée est bouchée par un bouchon de lave solidifiée ?
Tu peux le vérifier toi-même avec une bouteille d’eau gazeuse : secoue la bouteille puis dévisse le bouchon, ou bien demande à tes parents de secouer une bouteille de vin mousseux avant de faire « sauter » le bouchon.
Image ci-dessous : Volcan actif, Big island, Hawai - Licence libre de droits
Dans la vie quotidienne
La France compte de nombreux volcans. Nous te proposons un petit tour du monde pour les découvrir !
En France métropolitaine, la majorité des volcans sont situés dans le massif central. Les plus connus sont les volcans de la Chaîne des Puys en Auvergne. D’ailleurs, le Puy de Sancy, avec ses 1 885 mètres d’altitude, est le plus haut volcan d’Auvergne. Les volcans d’Auvergne sont endormis : cela signifie que leur dernière éruption date d’il y a plusieurs centaines ou milliers d’années.
Source : Albert Dauzat et Charles Rostaing, Dictionnaire étymologique des noms de lieu en France, Paris, Librairie Guénégaud, 1979 (ISBN 2-85023-076-6), p. 521b sous Pech.
Aux antilles Française, les îles de la Guadeloupe et de la Martinique abritent des volcans en activité. Sur l’île de la Guadeloupe, le volcan s’appelle La Soufrière et sa dernière éruption date de 1976. Sur l’île de la Martinique, le volcan s’appelle la Montagne Pelée et sa dernière éruption date de 1929, il y a presque 1 siècle.
Dans l’océan indien, sur l’île de la Réunion, se trouve le très connu Piton de la Fournaise. Ce volcan est considéré comme l’un des plus actifs de la planète ! Il alterne des périodes d’activité et de pause, de plusieurs années. Après une période d’inactivité de 5 ans, une grande éruption a eu lieu en 1998, qui a duré 196 jours ! Suite à cela, le volcan se réveille régulièrement avec plusieurs éruptions par an. En 2019, il aura connu 5 éruptions.
Au sud de l’océan pacifique, les territoires français d’outre-mer comptent aussi plusieurs volcans, dont des volcans sous-marins. Ces volcans sont situés sous le niveau de la mer et sont en fait très nombreux. Ils sont situés dans des zones où il y a une activité tectonique, que l’on appelle des dorsales océaniques.
Histoire des sciences
La science qui étudie les volcans s’appelle la volcanologie.
Les éruptions volcaniques sont des phénomènes impressionnants par leur puissance, leur nature extraordinaire et leur dangerosité. Ces phénomènes naturels ont donc poussé les humains à essayer de les expliquer. Durant l’antiquité, les éruptions volcaniques étaient considérées comme des interventions divines par les grecs, les romains et les chrétiens. Plusieurs théories, avancées par des philosophes de l’époque, ont attribué au vent un rôle dans la source des éruptions. Cette idée restera jusqu’au 16e siècle.
En l’an 79, l’éruption du Vésuve (Italie) marque l’Histoire en détruisant la ville de Pompéi sous des nuées ardentes. Pline, auteur et naturaliste de l’époque mort durant l’éruption, puis son neveu, ont observé avec précision l’éruption et également les séismes qui l’ont précédée. Ils laisseront leur nom au type d’éruption Plinienne.
Au 18e siècle arrivent les premières théories scientifiques sur les volcans. Ces théories découlent de nombreuses observations des volcans et de leurs éruptions. Le Vésuve, volcan italien proche de la ville de Naples, est à l’époque le plus étudié. En 1841, le premier observatoire est installé sur le volcan.
En 1883, une nouvelle éruption marquante concentre les observations des scientifiques en Indonésie. L’éruption explosive du Krakatoa, une des plus violentes de l’histoire, tue un grand nombre de personnes et provoque un tsunami. Cette catastrophe naturelle a permis aux volcanologues de faire de grandes avancées en analysant l’onde de choc et les effets climatiques de l’éruption.
En 1912, Alfred Wegener, astronome et climatologue allemand, propose la théorie de la dérive des continents, qui débouchera quelques années plus tard sur celle de la tectonique des plaques. Cette théorie révolutionne la perception qu'ont les géologues et les volcanologues du volcanisme car elle permet d'unifier la majorité des phénomènes géophysiques.
Aujourd’hui, les volcans du monde sont surveillés de près par les scientifiques. De nombreux outils permettent d’analyser les phénomènes physiques et chimiques proche des volcans. Il est encore difficile de prédire à l’avance les éruptions volcaniques car les volcans évoluent sur des échelles de temps très longues et nous avons assez peu de recul sur leur étude. Cependant nous comprenons de mieux en mieux les risques auxquels les volcans peuvent nous exposer, et donc nous sommes plus à même de nous y préparer. Certaines villes comme Naples ont élaboré un plan d’évacuation de la population en cas de risque d’éruption.
Mais alors, si les volcans sont dangereux pour les humains, pourquoi continue-t-on à vivre sur leurs pentes ?
Les éruptions volcaniques peuvent être très dangereuses pour les personnes vivant à proximité du volcan. Cependant, il y a aussi des avantages à vivre sur les flancs d’un volcan. Les sols autour des volcans sont très fertiles. Les humains peuvent en profiter pour y faire des cultures. Ils peuvent aussi profiter de la chaleur du sol pour y puiser de l’énergie comme en Islande (cela s’appelle la géothermie). D’ailleurs, les romains dans l’antiquité exploitaient déjà cette ressource pour chauffer l’eau de leurs bains. Avec le temps et les changements de population et de culture, les peuples vivant au pied des volcans oublient, dans une certaine mesure, la dangerosité, ou acceptent de vivre avec ce risque car ils en tirent aussi des profits.
Pour en lire davantage :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Histoire_de_la_volcanologie
https://fr.wikipedia.org/wiki/Volcanologie
Pour en savoir plus sur l’étude des volcans, tu peux regarder la vidéo Des hommes et des volcans de L’esprit Sorcier
Lien vers des parcours similaires :
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- Parcours Richesses de l’océan
- Parcours Mers et océans : les effets de CO2
- Parcours Réserve Naturelle Régionale Trésor
Objectifs
Grâce à cette expérience tu vas pouvoir : (Rédiger des objectifs concis et accessibles)
- Comprendre comment naissent les volcans
- Apprendre la structure de la Terre
- Comprendre les différences d’éruption volcanique et leurs conséquences
Expériences
Membres du groupe
