Le volcanisme

Introduction : Observations.

Poly activité effusive et explosive (553 Ko)

On compare grace à ce document les caractéristiques des éruptions effusives (île de la Réunion) et explosives (Mont St Helens). La lave se caractérisant par de la roche en fusion (roche fondue).

	île de la réunion	Mont saint Helens
1ere manifestations	Avant l'éruption, crise sismique, et gonflement du volcan	La aussi crise sismique, et gonflement du volcan plus important que pour la réunion
Lave	Coulée de lave fluide Projections formants des cônes	Dôme de lave visqueuse dans le cratère, mais il n'y a pas de coulées. Projection de lave visqueuse, de cendres et de roches.
Température	1200°c	300°c
Gaz	Des gaz s'échappent de la lave	Beaucoup de gaz s'échappent de la lave (explosion) formant une nuée ardente destructrice
Modifications du paysage	Agrandissement de l'île	Destruction de la forêt des routes, et d'une partie du volcan

Bilan : L'activité volcanique se manifeste par l'émission en surface du globe de produits solides, liquides ou gazeux.
L'activité effusive se manifeste par des projections peu violentes de peu de gaz et de matériaux solides, et par l'émission de lave fluide qui forme des coulées.
L'activité explosive se caractérise par : de violentes explosions projetant des produits gazeux et solides, des nuées ardentes, l'émission d'une lave visqueuse formant un dôme.

Problème : Ou se forme exactement la lave que l'on retrouve en surface ?

1- Fonctionnement et structure des volcans.

A- Origine des volcans.

Hypothèses :
- La lave se forme au centre de la terre.
- La lave se forme juste sous le volcan.

Vérification : Poly La structure de la terre (271 Ko)

On observe sur ce document que le magma se forme à des endroits précis de la terre. En effet à 200 Km sous terre avec une température de 1200 °C la roche (péridotite) ne fond pas. Parfois et dans des conditions de pression et de température précise, la roche peut entrer en fusion et se transformer en magma (roche fondue (ici péridotite fondue)). Ce magma, sous l’effet de la pression à tendance à remonter et à s’accumuler dans une cavité appelé chambre magmatique situé à environ 10 à 30 km sous terre. Là , il peut y rester quelques minutes, mois, années ou siècle… Au cours d’une nouvelle formation de magma, celui déjà dans la chambre magmatique peut alors remonter, fissurer la terre jusqu’à la surface, et s’échapper par cette fissure vers l’extérieur. Le volcan est en éruption. Cette éruption s’accompagne d’une perte de gaz. Le magma riche en gaz dissous se transforme alors en lave.

Problème : comment expliquer la formation de 2 types d'éruptions ?

Hypothèses : Pour les éruptions explosives :
Le magma est riche en gaz qui explosent en surface.
Le magma est sous pression (à cause du bouchon de lave).
Le magma est épais (visqueux) donc les laves le sont également

Vérification : expérience avec les boites de pellicules et du bicarbonate en + ou - grande quantité.
Vous pouvez vous amuser à faire l'expérience suivante avec l'accord préalable et indispensable de vos parents.
L'auteur de ce site se dégage de toutes responsabilités envers les éventuels accidents qui pourrait avoir lieu.
Dans la pratique, si l'expérience est faîtes correctement elle ne présente aucun danger, de plus elle est à faire à l'extérieur de votre habitation

Il vous faut par mini volcan, 2 boites de pellicules photos dont une avec son couvercle, un carton d'environ 20 X 20 cm, et une feuille type papier kraft ( néanmoins une feuille banale suffit). Les 2 boites sont collées l'une contre l'autre par le fond , et le tout est scotché sur le carton de manière centrée. On recouvre ensuite les boites avec le papier pour simuler les pentes du volcan.
Veillez à laisser dépasser le haut de la boite de pellicule de façon à pouvoir y placer le couvercle sans que du papier ou du scotch ne s'interpose.
Dans la boite de pellicule (qui forme une pseudo chambre magmatique) vous placerez 1 cuillère à café rase de farine pour un magma fluide (1 et demi pour un magma visqueux), du vinaigre blanc (jusqu'à la moitié de la boîte environ) et du bicarbonate de soude (à acheter en pharmacie).
Attention , l'adjonction du bicarbonate produit une réaction qui fait déborder le contenu de la boîte.
La maquette en elle même peut être construite en 30 minutes
Dans les activités explosives le magma est sous pression car le cratère est bouché, donc il faut mettre le couvercle. La manipulation consiste donc à mettre le bicarbonate et très vite à placer le couvercle sur la boite, si cela marche, vous aurez une très belle activé explosive au bout de quelques secondes d'attente.
Vous pouvez aussi faire des petits trous dans le couvercle, vous aurez alors des petits jets de magma...
Si vous ne mettez pas de couvercle, vous aurez du magma qui s'échappe en formant une coulée de lave.

Conclusion : Plus un magma est riche en gaz, plus la lave formée en surface sera fluide.

Conclusion : On trouve en profondeur (20-30 km) sous le cratère une chambre magmatique (réservoir rempli de magma). Celui-ci y séjourne pendant plusieurs siècles. Lorsque le magma reprend son ascension il va créer des fissures jusqu'à la surface qui vont permettre sa sortie sous forme de lave. En fonction de la nature du magma (fluide ou visqueux) et de sa richesse en gaz, on observera des éruptions effusives ou explosives.

Observations: Roches volcaniques d'un volcan effusif et explosif.
Roche volcanique effusive : un Basalte.
On observe à l'œil nu : Des cristaux : Olivine (jaune vert), du pyroxène (noir). Le reste est une pâte noire.
Au microscope , on observe dans la pâte des petits cristaux de feldspaths

Bilan : Un basalte est constitué d'une pâte (verre) non cristallisée, dans laquelle on trouve des gros cristaux (phénocristaux) d'olivine et de pyroxènes, et des petits cristaux (microcristaux) de feldspaths.

Roche volcanique explosive : une andésite.
On observe à l'œil nu du pyroxène, et une pâte grise.
Au microscope , on observe dans la pâte des cristaux de feldspaths.

Bilan : Une andésite est constituée d'une pâte grise (verre) non cristallisée, dans laquelle on trouve des phénocristaux de pyroxène, et des microcristaux de feldspaths.
On dit que basalte et andésite ont une structure hémicristalline.

Autre roche magmatique : Un gabbro.
On observe que des gros cristaux de pyroxène et de feldspaths, pas de pâte.

On dit que le gabbro a une structure holocristalline.

Problème : Comment peut-on observer 2 types de structures de roche différentes pour des roches provenant d'un même magma ?

B- Origine des roches volcaniques.

Hypothèses :
- A cause de la profondeur.
- A cause de la vitesse de refroidissement.

Vérifications : Expérience soufre fondu

Si on refroidit rapidement du soufre fondu, il ne se formera pas de cristaux. Si on refroidit à température ambiante du soufre fondu, il se formera quelques cristaux (dans le document , c'est ce que l'on observe sur les cotés de la coupelle), et si on refroidit lentement du soufre fondu, on obtiendra uniquement des gros cristaux (dans le document, on observe ce phénomène au centre de la coupelle). Plus on refroidit lentement, plus il se forme des cristaux.
Ainsi, les phénocristaux d’une roche se forment dans la chambre magmatique (refroidissement lent), les microcristaux se forment lors de la remontée du magma (refroidissement plus rapide), et le verre lors de l'arrivée en surface du magma encore fondu (refroidissement très rapide).

Conclusion : le magma est à l'origine de roches à structure hémicristalline lorsqu'il se refroidit en surface, à structure holocristalline lorsqu'il se refroidit lentement en profondeur.

 

2- Le volcanisme dans le monde.

Observation :
Polys répartition des volcans actifs à la surface du globe (115 Ko) et relief des fonds marins.(201 Ko)

Si on observe la 1ère, on observe que les volcans sous marin sont alignés au milieu de l'atlantique et du coté est du pacifique.(représenté par les petits points sur la carte)
Les volcans andésitiques sont essentiellement localisés sur le contour du pacifique (représenté par des petits triangle sur la carte)

 

Problème : Pourquoi les volcans sont-ils répartis de manière si précise ?

A- La répartition des volcans actuels.

Hypothèses :
- Les volcans se répartissent comme les séismes le long de fractures de l'écorce terrestre.

Vérification :
Animation flash : comparaison entre la carte des volcans et la carte du fond des océans. (317 Ko)
Qu'observe-t-on ?

On observe que le volcanisme est associé le plus souvent à des cassures de l'écorce terrestre.(dorsale et fosse)

Conclusion : le volcanisme explosif se trouve essentiellement sur le pourtour du pacifique le long de fosses. On trouve du volcanisme sous marins, le long d'une structure : la dorsale.

Poly : le volcanisme sous-marin

Pour observer le volcanisme sous-marins on utilise des submersibles. Ce volcanisme particulier que l’on observe au niveau des dorsales est de loin le plus important sur terre mais paradoxalement c’est le moins visible. Lorsque le magma remonte il perd peu de gaz à cause de la pression de l’eau, il a tendance à former une sorte de bulle qui au contact de l’eau à très basse température se refroidit instantanément. La lave prend alors cette forme arrondie : les basalts en coussin.

Bilan : le long du rift central de la dorsale est émis des basaltes en coussins, c'est le volcanisme le plus important sur terre.

B- Le volcanisme ancien.

Etude des monts d'Auvergne.

On observe en France en Auvergne plus précisement, des traces d'anciens volcans qui ont fonctionné de manière explosive ( puy de Dôme) ou effusive (puy du pariou ). On y retrouve donc les roches typiques de ces activitées, ainsi que d'anciens cratères. On observe même à certains endroits des traces d'une ancienne activité volcanique sous-marine.

Conclusion : Il existe des roches ou des édifices volcaniques anciens qui atteste d'une activité volcanique dan le passé.

3- Les risques géologiques.

On peut donc résumer les risques géologiques sous forme d'un tableau.

	Manifestations meurtrières	Comment peut-on les prévoir ?	Comment peut-on s'en protéger ?
Volcanisme	Nuées ardentes, retombées de blocs et de cendres, émission de gaz toxiques, coulées boueuses, glissement de terrain, Tsunami, destruction des récoltes entraînant la famine.	Surveillance des volcans par des sismomètres, des inclinomètres, des magnétomètres pour enregistrer les signes précursseurs (1ère manifestations)	Réalisation de cartes des zones menacées, pour prévoir l'évacuation. Réalisation de plusieurs scénari d'éruptions pour prévoir les meilleures évacuations possibles.
Séisme	Destruction des immeubles, des voies de communication.	Surveillance des failles qui ont déjà été à l'origine d'un tremblement de terre, mais actuellement on ne peut pas prévoir les séismes.	Construction d'immeubles et de maisons résistants aux séismes. Education des populations sur les gestes à faire lors d'un séisme.