QUATRIEME : ACTIVITE INTERNE DU GLOBE |
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CONNAISSANCES
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CAPACITES DECLINEES DANS UNE SITUATION D'APPRENTISSAGE
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EXEMPLES D'ACTIVITES
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Les séismes correspondent à des vibrations brutales du sol qui se propagent. Ils résultent d'une rupture brutale des roches en profondeur et se manifestent par des déformations à la surface de la Terre.
Des contraintes s'exerçant en permanence sur les roches conduisent à une accumulation d'énergie qui finit par provoquer leur rupture au niveau d'une faille :
- le foyer du séisme est le lieu où se produit la rupture ;
- à partir du foyer, la déformation se propage sous forme d'ondes sismiques enregistrables. |
• Observer les différents phénomènes qui caractérisent un séisme, questionner, formuler des hypothèses et les valider, argumenter, modéliser pour relier les manifestatoins d"un séisme à des phénomènes qui se déroulent en profondeur.
• Percevoir la différence entre réalité (les ondes sismiques) et simulation (modèles de propagation d'ondes) [Compétence 4 - B2i domaine 3].
• Percevoir le lien entre sciences (propagation des ondes et techniques (sismogrammes). |
– Ecriture d’un texte décrivant les manifestations constantes repérées à partir de la description de plusieurs séismes.
– Observation de photographies, de vidéogrammes montrant les manifestations et les conséquences d'un séisme.
– Recherche d’informations sur des sites Internet, montrant les effets des séismes. [B2i]
– Modélisation de l’enregistrement d’ondes avec un dispositif adapté.
– Mise en relation du tracé d'un sismogramme avec la propagation d'ondes sismiques.
– Recherche des causes immédiates d'un séisme à partir d'un texte ou d'un autre document.
- Schématisation et localisation, sur un bloc diagramme du foyer, de l'épicentre, et du trajet des ondes sismiques.
– Recensement et localisation des séismes sur un planisphère, grâce à un logiciel ou un site Internet. [B2i]
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Les séismes sont particulièrement fréquents dans certaines zones de la surface terrestre.
Ils se produisent surtout dans les chaînes de montagnes, près des fosses océaniques et aissi le long de l'axe des dorsales. |
• Exploiter une représentation cartographique, un planisphère [Compétence 5], [Compétence 4 - B2i domaines 1 et 4] pour localiser les zones sismiques à l'échelle mondiale.
• Situer un séisme dans l'espace en utilisant des cartes à différentes échelles. [Compétence 5]
• S'informer, se documenter grâce à un logiciel ou un site Internet sur la localisation des séismes. [Compétence 4 - B2i domaine 4] |
Le volcanisme est l'arrivée en surface de magma et se manifeste par deux grands types d’éruptions.
Les manifestations volcaniques sont des émissions de lave et de gaz. Les matériaux émis constituent l’édifice volcanique. |
• Observer et s'interroger sur les manifestations de différentes éruptions volcaniques et les produits émis pour identifier deux types d'éruptions.
• Annoter un schéma avec les différentes parties d'un édifice volcanique. [Compétence 1] |
– Comparaison de deux types d'éruptions à partir de vidéogrammes, de consultations de sites Internet ou de maquettes animées. [B2i]
- Schématisation d’un appareil volcanique vu en coupe.
– Mise en relation de la répartition de foyers sismiques avec la localisation du réservoir magmatique.– recensement et localisation des séismes sur un planisphère, grâce à un logiciel ou un site Internet. [B2i]
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L’arrivée en surface de certains magmas donne naissance à des coulées de lave, l’arrivée d’autres magmas est caractérisée par des explosions projetant des matériaux.
Le magma contenu dans un réservoir magmatique localisé, à plusieurs kilomètres de profondeur est de la matière minérale en fusion véhiculant des éléments solides et des gaz.
Les roches volcaniques proviennent du refroidissement du magma.
Le refroidissement par étapes du magma, sa solidification sous forme de cristaux et de verre, donnent naissance aux roches volcaniques.
La structure de la roche conserve la trace de ses conditions de refroidissement. |
• Observer, questionner, formuler une hypothèse et la valiser, modéliser la formation des roches volcaniques.
• Manipuler : réaliser l'observation microscopique d'une lame mince de roche volcanique.
• Exprimer le résultat d'une recherche : réaliser un croquis d'interprétation des observations de lames minces. [Compétence 1]
• Exploiter une représentation cartigraphique, un planisphère [Compétence 1], [Compétence 4 - B2i domaines 1 et 4] pour localiser les zones volcaniques. |
– Observation à l'oeil nu, à la loupe, de roches volcaniques provenant des deux types d’éruption.
– Réalisation d'un croquis de lames minces montrant la structure de ces roches vues au microscope polarisant.
– Observation d’une expérience montant une relation entre la taille des cristaux et la vitesse de refroidissement.
– Mise en relation des résultats d’une expérience de refroidissement lent ou brutal avec la structure d’une roche volcanique.
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Les volcans actifs ne sont pas répartis au hasard à la surface du globe.
Sur les continents, des volcans actifs sont alignés, principalement autour de l’océan Pacifique et le long de grandes cassures.
Dans les océans, les zones volcaniques se situent au niveau de l’axe des dorsales océaniques.
La répartition des séismes et des manifestations volcaniques permet de délimiter les plaques. |
• Exploiter un graphique de vitesse des ondes sismiques pour en déduire la limite lithosphère - asthénosphère. |
– Localisation des zones volcaniques du globe à partir d'un planisphère ou d’un logiciel de visualisation. [B2i]
– Comparaison de la répartition mondiale des séismes et des volcans. [B2i]
– Observation des variations de vitesse d'ondes sismiques profondes entre lithosphère et asthénosphère.
– Localisation sur une coupe du globe de la lithosphère, de l’asthénosphère.
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Les variations de la vitesse des ondes sismiques en profondeur permettent de distinguer la lithosphère de l'asthénosphère.
La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides reposant sur l'athénosphère qui l'est moins. |
• Exprimer le résultat d'une recherche : schématiser sur un planisphère, sur une représentation cartographique des mouvements aux limites de plaques.
• Exprimer le résultat d'une recherche : réaliser un schéma fonctionnel de la partie externe de la Terre. |
– Analyse de documents concernant la théorie de Wegener. [Histoire des sciences]
– Identification des mouvements de part et d'autre des frontières des plaques sur un planisphère, à partir de données GPS.
- Mise en relation de l'existence de fosses, de séismes profonds avec l'enfoncement de la lithosphère océanique, à partir de cartes, de schémas ou de logiciels de visualisation. [B2i]
– Utilisation de maquettes montrant le mouvement des plaques.
– Reconstitution du déplacement d'une masse continentale, de la disparition d'un océan et de la formation d'une chaîne de montagnes, à partir de cartes et de schémas ou de logiciels de visualisation. [B2i]
– Observation de déformations des roches à l’échellede l’affleurement.
– Réalisation de maquettes reproduisant ces déformations.
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Les plaques sont animées de mouvements qui transforment la lithosphère. (formation de chaînes de montagnes, déplacement des continents, ouverture et fermeture des océans)
A raison de quelques centimètres par an, les plaques se forment et s'écartent à l'axe des dorsales.
Elles se rapprochent et s'enfouissent au niveau des fosses océaniques.
L'affrontement des plaques engendre des déformations de la lithosphère et aboutit à la formation de chaînes de montagnes. |
• Observer, questionner, argumenter, modéliser de façon élémentaire les mouvements des plaques à l'ouverture et à la fermeture d'un océan jusqu'à la formation d'une chaîne de montagnes.
• Modéliser ses connaissances en situation afin d'apprécier le risque d'accidents naturels.
• Exploiter une représentation cartographique afin de situer les zones à risques. [Compétence 5,], [Compétence 4 - B2i domaine 1-4] |
L’activité de la planète engendre des risques pour l’Homme.
Le risque géologique est défini par l'éventualité qu'un phénomène dangereux survienne et par les dégâts humains ou matériels qu'il peut causer.
Le modèle tectonique actuel permet à l'Homme de définir les principales zones à risque sismique et/ou volcanique.
L'homme réagit face aux risques qu'il connaît en réalisant :
- une prévention volcanique efficace qui passe par la prévision des éruptions fondée sur la connaissance du fonctionnement de chaque volcan et par l'éducation des populations ;
- une prévision sismique basée sur l'information et l'éducation des populations (zones à risques à éviter, constructions parasismiques, conduites à tenir avant, pendant et après les séismes). La prévision des séismes est impossible actuellement.
L'Homme met alors en place un plan d'aménagement du territoire ainsi qu'un plan de secours et un plan d'évacuation des populations. |
• Exploiter des textes, photos, vidéogrammes afin de montrer la prise en compte du risque par l'Homme. |
– Recensement et localisation des séismes ou des volcans actifs sur le territoire français à partir de carte, grâce à un logiciel de visualisation ou un site Internet. [B2i]
– Recherche d’informations sur des événements catastrophiques dans la région, sur les risques volcaniques ou sismiques.
– Observation d’un vidéogramme présentant des moyens de prévention des risques sismiques ou volcaniques.
– Appréciation du risque pour une région donnée par une mise en relation de documents.
– Evaluation des risques sismiques dans une région à partir de la lecture d’une carte de la sismicité.
– Repérage de l’obligation de construction parasismique et de limitation de l’occupation des zones à risques dans un plan d’aménagement du territoire.
– Analyse de documents concernant l’information des populations.
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Activités pédagogiques
1ère - Ens Scientifique
Banque de sismogrammes
