Chapitre 2 : Les phénomènes géologiques et les risques naturels

 1/ L'origine des séismes

L'Homme connaît les séismes par les dégâts qu'ils provoquent à la surface de la Terre. Mais les scientifiques utilisent aussi les ondes sismiques comme une "échographie' de la structure interne de la Terre (voir Chapitre 1).

A1 : Modéliser un séisme 

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MÉTHODE À  APPRENDRE (les 6 étapes dans l'ordre et les définitions) :

""RAPPEL sur la Démarche expérimentale* (= méthode en 6 étapes de résolution d'une question scientifique en utilisant une expérience)

Etape 1 : Le problème* (= la question scientifique qui cherche à comprendre un phénomène inexpliqué)

Etape 2 : L'hypothèse* (= supposition de réponse au problème, qui doit être vérifiable par une expérience)

Etape 3 : L'expérience* (= utilisation de matériels pour tester l'hypothèse), elle comprend :

- la liste du matériels

- le schéma du dispositif expérimental* (= ensemble du matériels en position de fonctionnement) 

Exemple de schéma d'un dispositif expérimental simple (extrait d'un cours de physique) :

- le protocole* ( = étapes rédigées de la réalisation de l'expérience)

Exemple : 1/ Attacher les deux extrémités au fond de deux gobelets en plastique 

2/ Tendre le fil 

3/ Placer un haut parleur devant un gobelet et l'oreille devant le second 

4/ Emettre un son

Etape 4 : Les résultats

Etape 5 : L'interprétation

Etape 6 : La conclusion ""

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Pour réaliser l'activité A1, on utilise une démarche expérimentale

1/ Pb : Comment se forment les ondes sismiques lors d'un séisme?

2/ Hyp : On suppose que les ondes sismiques se forment lors du déplacement le long d'une faille*.

Une faille* est une fracture dans les roches, le long de laquelle, elles ont subi un déplacement.

3/ Expérience :

- Matériels disponibles : plaque de polystyrène, marqueur, gobelets en plastique, smartphone avec application Phyphox.

A faire à la maison : Imaginer et réaliser le schéma du dispositif expérimental et rédiger le protocole afin de tester l'hypothèse.

Avec l'autorisation des parents (pas d'obligation) : Installer l'application gratuite PHYPHOX et apporter son smartphone

   - Dispositif expérimental

 4/ Résultats :

J'observe que ...

5/ Interprétation :

Je sais qu'une onde* est de l'énergie qui se propage en faisant vibrer le milieu.

J'en déduis que ....

6/ Conclusion :

L'hypothèse est vraie : les ondes sismiques se forment lors du déplacement le long d'une faille*.

BILAN à recopier dans le cours :

Vocabulaire du cours :

La démarche expérimentale : Problème / Hypothèse / Expérience (Dispositif expérimental + Protocole) / Résultats / Interprétation / Conclusion

Séisme / Vibrations / Ondes sismique / Dégâts / Faille / Contrainte (= force tectonique) / Hypocentre (= foyer sismique) / Epicentre.

2/ Deux modèles de volcans sur la Terre.

A2 : Quelles sont les caractéristiques des deux grands modèles de volcans terrestres?

Tableau à remplir à partir des documents (correction)

Vidéo : Un extrait du film "Maurice et Katia Krafft : Au rythme de la Terre", sorti en 1995.

Extrait sur l'Eruption explosive du Mont Saint Helens dans les montagnes rocheuses américaines.

Le documentaire résume les multiples voyages de Maurice et Katia Krafft auprès des volcans, depuis leurs débuts comme géologues spécialistes des volcans jusqu'à leur mort tragiques lors d'une éruption au japon.

Video : National Geography France (30 juillet 2018)

Eruption effusive du Kilauea à Hawaï en juillet 2018

À Hawaï l’éruption du volcan Kilauea a provoqué l’évacuation de milliers de personnes .

Bilan :

Les éruptions effusives se manifestent par l’émission de longues coulées de lave fluide, des fontaines de laves et par un dégazage important (ex. du Piton de la Fournaise, Île de la Réunion). Ces émissions construisent un édifice volcanique en forme de cône.

Les éruptions explosives sont caractérisées par de violentes explosions qui détruisent un dôme de lave pâteuse (visqueuse) et l’émission de nuées ardentes (mélange de gaz, de débris de lave et de cendres à haute température) (ex. Calbuco, Chili).

Le basalte est la roche volcanique caractéristique des volcans effusifs : cette roche sombre (noire) est riche en l'élément chimique Silicium, mais pauvre en minéraux visibles à l'oeil nu et aussi généralement pauvre en bulles de gaz.  Elle est issue du refroidissement d'une lave très fluide, liquide.

L'andésite est la roche volcanique caractéristique des volcans explosifs : cette roche est plus claire (grise) car elle est plus riche en l'élément chimique Silicium. On y distingue quelques minéraux blancs et plus de bulles de gaz. Elle est issue du refroidissement d'une lave très visqueuse, pâteuse.

Andésite

Les deux modèles de volcans :

Le modèle de volcan effusif (volcan bouclier)

Le modèle de volcan explosif (stratovolcan)

BILAN :

En refroidissant, les laves fluides et les laves visqueuses peuvent former des roches volcaniques, respectivement des basaltes et des andésites.

Les éruptions effusives et les éruptions explosives émettent de grandes quantités de produits volcaniques qui s’accumulent et refroidissent en formant l’édifice volcanique, respectivement un cône et un dôme.

3/ Les risques géologiques

Un risque est la probabilité qu'un aléa affecte un enjeu en un lieu donné.

Un aléa est un phénomène naturel (géologique, météo,...) ou humain (industriel, transport,...) susceptible d'affecter un enjeu (biens matériels, ou la vie) que l'on peut perdre. Les enjeux peuvent être plus ou moins touchés face à l'aléa : c'est la vulnérabilité de l'enjeu.

A3 : Se prémunir des risques géologiques

Projet "Prévention sismique"

Cahier des charges (objectif à remplir) :

- Une affiche au format A3

- Trois parties : avant / pendant / après un séisme

- Pictogrammes et/ou texte

- Deux langues : Français et au choix.

- sur ordinateur ou à la main

Planning du projet :

Etape 1 : Recherche au brouillon , à la maison pour le 16/11

Etape 2 : Préparation en classe (tableau avant / pendant / après) le 16/11

Etape 3 : Réalisation des textes et pictogrammes sur des vignettes (petites feuilles) à disposer sur la maquette , à faire à la maison, à commencer pour le 23/11 et à finir pour le 30/11.

Etape 4 : Finalisation de l'affiche en classe (collage, titre,...) sur une feuille de couleur A3, le 30/11

Exemple d'affiche de prévention des risques au collège :

Les séismes sont des aléas qu'on ne peut pas prédire, mais on peut connaître les zones sismiques actives (failles actives) et leur historique ( fréquence des séismes).

Les éruptions volcaniques sont prédictibles grâce à la surveillance des volcans actifs :

- des sismomètres enregistrent la remontée du magma.

- des lasers mesurent la déformation et l'altitude du volcan.

- des capteurs mesurent la composition et la température des gaz et des fumées du volcans.

Dans tous les cas, on peut prévenir les risques en informant et en éduquant les populations, sur les attitudes à avoir avant, pendant et après l'aléa.