National Geographic 9130200 Experimental Kit Volcano Manuel utilisateur

8+
ATTENTION!
0-3
Ne convient pas aux enfants de moins de trois ans. À utiliser sous la
surveillance d’un adulte. Risque d‘étouffement - Des petites pièces peuvent
être ingérées ou inhalées. Contient bords tranchants et des pointes. Les
instructions pour les parents ou autres personnes responsables sont
incluses et doivent être suivies. Tenez les jeunes enfants et les animaux
à l‘écart tout pendant les expériences. Gardez le set d‘expériences hors
de portée des enfants de moins de 3 ans. Conservez l‘emballage et le
manuel, car ils contiennent des informations importantes!
S ÉDUCATIVES AVEC
N
IO
AT
M
R
FO
’IN
D
EL
U
MAN
IONNANTS
DES EXPÉRIENCES PASS
KIT VOLCAN
VOLCANO SET
General Warnings
• Lire les instructions avant d’utiliser, suivre les mêmes, et les garder les mêmes pour future référence.
• Maintenir les enfants petits et les animaux loin de la zone d’utilisation du jouet.
• Garder le jouet de chimie loin des enfants d’âge en dessous de 8 ans.
• Laver tout l’équipement et la zone d’expériences après l’utilisation.
• Fermer tous les récipients après leur utilisation et respecter les conditions de stockage des mêmes.
• Respecter les règles d’élimination des récipients.
• Laver bien les mains après chaque expérience.
• Ne pas utiliser d’équipement qui n’est pas fourni avec le kit ou qui ne soit pas indiqué sur les instructions.
• Ne pas boire ou manger dans la zone d’expériences.
• Ne pas permettre que les produits chimiques entrent en contact avec la bouche ou les yeux.
• Ne pas remplacer les aliments utilisés dans les expériences dans les récipients originaux. Eliminez-les
immédiatement.
Informations générales de premiers secours
En cas de contact avec les yeux : Bien laver avec de l’eau, tout en maintenant les yeux ouverts. Chercher
immédiatement un médecin.
En cas d’ingestion : Bien laver la bouche avec de l’eau, et boire un peu d’eau fraiche. Ne pas vomir. Chercher
immédiatement un médecin.
En cas d’inhalation : Aller dans un local bien aéré (par exemple une division avec les fenêtres ouvertes).
En cas de contact avec la peau : laver la zone pendant 10 minutes avec beaucoup d’eau. Recouvrir la
brûlure avec un bandage. Ne pas appliquer d’huiles ou poudres sur la blessure. En cas de brulures graves
chercher immédiatement un médecin.
En cas de doute chercher immédiatement un médecin : présenter le produit chimique en question.
Écrivez le numéro de téléphone du centre anti-venins ou de l’hôpital de la zone ci dessous. Ils seront
capables de vous donner plus d’informations en cas de poison.
Déclaration de conformité CE
Bresser GmbH a émis une « déclaration de conformité » conformément aux lignes directrices
applicables et aux normes correspondantes. Celle-ci peut être consultée à tout moment sur
demande.
ELIMINATION
Lors de l’élimination de l’appareil, veuillez respecter les lois applicables en la matière. Pour plus d’informations concernant l’élimination des déchets dans le respect des lois et réglementations applicables, veuillez vous adresser aux services communaux en charge de la gestion des déchets.
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at the time of publication but takes no responsibility for any error, omission or defect therein.
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2
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* Offre en fonction de la disponibilité des médias.
Ecrire sur l’espace en dessous les numéros de téléphone du centre antipoison ou de l’hôpital
local. Ils devront fournir l’information nécessaire en cas d’intoxication.
En cas d’urgence, contactez
immédiatement :
112 ou 18 Pompiers
ou 15 SAMU
Garantie et extension de la durée de la garantie
La durée de la garantie est de 2 ans et elle commence au jour de l’achat. Le ticket de caisse doit
être conservé comme preuve d’achat. Afin de pouvoir profiter d’une extension à 5 ans facultative de la garantie, il vous suffit de vous enregistrer sur notre site Internet sous le lien suivant
www.bresser.de/warranty et de répondre à quelques questions. Pour pouvoir profiter de cette garantie, vous devez vous enregistrer dans les 3 mois qui suivent l’achat (date mentionnée sur votre
ticket de caisse). Après ce délai, vous perdez votre droit à une extension de la garantie.
Si vous avez des problèmes avec votre appareil, veuillez contacter d’abord notre service client - S’il
vous plaît, NE JAMAIS ENVOYER les produits sans nous consulter au préalable par téléphone. En général, de nombreux problèmes peuvent être résolus par téléphone. Si le problème survient après
la période de garantie ou que le problème ne soit pas couvert par nos conditions de garantie, vous
recevrez un devis gratuit de notre part sur les coûts de réparation.
Service Hotline: +49 (0) 2872 - 80 74-210
Important pour les retours :
Assurez-vous de retourner l’appareil soigneusement emballé dans l’emballage d’origine pour éviter
tout dommage de transport. S’il vous plaît, veuillez également joindre le reçu de caisse (ou une copie)
et une description de la panne constatée. Cette garantie ne comporte aucune restriction de vos droits
légaux.
Votre revendeur spécialisé : ......................................
Art. No. : ............................................................................
Description du problème : ...................................................................................................................................................
Nom :..................................................................................
Téléphone : ......................................................................
Rue : ....................................................................................
Date d’achat : ..................................................................
Code postale / lieu :......................................................
Signature : ........................................................................
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Index
RÈGLES DE SÉCURITÉ
INFORMATIONS GÉNÉRALES DE PREMIERS SECOURS
LISTE DE SUBSTANCES CHIMIQUES FOURNIES
ÉLIMINATION DES SUBSTANCES CHIMIQUES
RECOMMENDATIONS POUR LES ADULTES SURVEILLANTS
CONTENU DU KIT
1. Introduction
2. Pourquoi étudier les volcans ?
3. La Terre
3.1. La structure de la Terre
3.2. Les plaques tectoniques
3.3. L’énergie géothermique : l’exploitation de la bête intérieure de la Terre
3.4. Volcanisme
4. Volcans
4.1. Définition de volcan
4.2. Structure d’un volcan modèle
4.3. Les matériaux expulsés
4.4. Types de volcans et autres structures volcaniques
4.5. Comment les volcans sont étudiés ?
4.6. Quelques éruptions importantes
5. Expériences
Expérience
Expérience
Expérience
Expérience
Expérience
Expérience
Expérience
1. Construis ton volcan du Jurassique
2. L’éruption d’un volcan
3. Volcan
4. Une autre forme de faire un volcan
5. Bouteille volcan
6. Geyser
7. Une autre forme de faire un geyser
LISTE DE SUBSTANCES
CHIMIQUES FOURNIES:
Substance chimique
Formule Moléculaire
Numéro CAS
Bicarbonate de sodium
NaHCO3
144-55-8
ELIMINATION DES SUBSTANCES CHIMIQUES
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31
Quand il sera temps d’éliminer les substances chimiques, il
est nécessaire s’informer au centre na national ou régional.
En tout cas, il est fortement défendu d’éliminer les substances
chimiques avec les déchets domestiques ou à travers les égouts
domestiques. Pour en savoir plus, contacter les autorités. Pour
l’élimination des emballages utiliser les points de recueille
collectifs.
RECOMMANDATIONS POUR LES ADULTES:
Lisez et suivez ces instructions, les règles de sécurité et les informations de premiers secours, et gardez-les pour référence
future. L’incorrecte utilisation des substances chimiques peut affecter la santé. Réalisez seulement les expériences qui
sont décrites dans le manuel d’instructions. Ce jouet de chimie est destiné aux enfants âgés de plus de 8 ans. Les adultes
doivent analyser quelles expériences sont appropriés à chaque enfant, car dans un même âge, leurs capacités peuvent varier
beaucoup. Les instructions permettent cette analyse de la part des adultes. Les adultes doivent analyser les mentions de
danger et les informations de sécurité avec les enfants, avant de commencer les expériences. La zone de l’expérience doit
être libre d’obstacles et d’endroits de stockage d’aliments. La zone doit être bien illuminée, ventilée, et proche d’une source
d’eau. La table utilisée doit être solide, avec une surface résistante à la chaleur.
CONTENU DU KIT
1
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12
Description :
1. Moule de volcan
2. Rouleau à pâtisserie
3. Verre à mesurer taille grande
4. Colorants alimentaires
5. Bicarbonate de sodium
6. Pâte à modeler
7. Spatule en bois
8. Pipette pasteur
9. Spatule en plastique
10. Entonnoir
11. Lunettes de protection
12. Tube à essai avec bouchon
Quantité :
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
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1. Introduction
Le mot géologie vient du grec geo qui signifie
terre, et logos qui signifie science.
Atmosphère
Croûte
Manteau
Cette science aide aussi l’économie globale
en découvrant et en gérant les ressources naturelles comme les combustibles fossiles, minéraux, roches pour construction.
Le monde de la géologie est utilisé premièrement par Jean-André Deluc en 1778, et est définitivement introduit par Horace-Bénédict de
Saussure en 1779. La défense de la Nature et
de l’environnement permet la croissance durable de la société.
Noyau
externe
Noyau
interne
Figure 1. Structure interne de la Terre.
La géologie est la science qui étudie la planète
Terre et l’interaction entre les différents systèmes terrestres. Elle rassemble de nombreuses aires d’études.
La géologie a été indispensable comme science, en aidant à mieux comprendre la planète que l’on habite et toutes ses fonctions.
C’est grâce à la géologie que l’on connaît la
structure interne de la Terre, comment se
forme une montagne ou un désert, qu’est-ce
qui déclenche un tremblement de terre, une
éruption volcanique et comment fonctionnent les drifts continentaux.
La géologie étudie aussi d’autres procès et
phénomènes, comme la formation et les
changements des roches, le cycle de l’eau, la
formation des sols, météores, cristaux, fossiles
et l’origine des planètes et du système solaire.
6
2. Pourquoi étudier les volcans ?
Un volcan actif est un des éléments les plus
imposants de la nature. Il représente le pouvoir de la terre, et tous les volcans nous disent
quelque chose de la planète où on habite. Les
volcans ont été essentiels à l’évolution de la
planète car ils ont été la source d’eau et de gaz.
Ils ont donné origine aux océans et à l’atmosphère (éléments fondamentaux à la vie). Les
volcans intègrent le paysage terrestre, et ont
la capacité de le transformer.
Ils peuvent aussi agir comme barrière topographique, définir le climat, favoriser l’apparition
de sols fertiles et agir comme réserve de minéraux et ressources naturelles. Étudier les volcans nous permet de vivre en harmonie avec
eux, en essayant de prévoir leurs éruptions, et
nous préparant ainsi à ces évènements.
Les volcans, comme les séismes et les drifts
continentaux, ont origine dans les échanges
qui se passent en grande profondeur dans la
planète à cause de la libération de la chaleur
intérieure. Cette chaleur est distribuée par
convection à l’intérieur de la Terre.
Un courant de matériel chaud vient de l’intérieur de la planète et monte vers la surface.
Ainsi, il refroidit et descend à nouveau, en
créant les mouvements de convection. Ce
mouvement peut être comparé aux courants
chauds er froids d’air de l’atmosphère ou
même à quand tu chauffes un liquide dans un
récipient.
La convection est un des plusieurs types de distribution de
chaleur et qui a lieu uniquement avec les fluides – liquides et gaz.
Pour mieux comprendre les volcans, nous
avons besoin de comprendre la base d’où ils
viennent :
LA TERRE.
Comprimée par sont propre poids, la matière
dans le proto-soleil devient plus dense et plus
chaude. La température monte ainsi jusqu’à
beaucoup de millions de degrés et la fusion
nucléaire commence, naissant ainsi notre
soleil. La grande majorité de la matière était
concentrée dans le centre de ce proto-soleil,
mais une petite quantité continuait à tourner
autour de lui.
Ces gaz et poussières se sont condensés en
petits grains qui entraient en collision les uns
avec les autres.
3. La Terre
Notre planète est vielle… très vielle : les scientistes estiment que son âge est d’environ
4,500 millions d’années, ce qui représente
beaucoup de temps.
L’Histoire de la formation de notre planète est
liée aux débuts de la formation du système
solaire. Ceci ce passe après la formation de
l’Univers, de laquelle nous allons maintenant
parler.
Il est aujourd’hui accepté que l’Univers a commencé grâce au Big Bang. La théorie du Big
Bang affirme que l’Univers est apparu il y a
13.7 milliards d’années d’une énorme explosion. Dans une fraction de seconde, quand
le temps et l’espace ont apparu, l’Univers et
toute sa matière s’étendent, en donnant origine aux galaxies et aux étoiles. C’est un procès
qui continue aujourd’hui.
Notre système solaire remonte à un grand
nuage tournant de gaz et poussières (surtout
d’hydrogène et d’hélium). Grâce à la rotation
et à la force de gravité, la matière commence
à s’accumuler au centre du nuage, formant un
proto-soleil.
Figure 2. Rosette Nebula.
Comment est-ce qu’une masse de roches
devient une planète vivante avec des continents, océans, et l’atmosphère que l’on voit
aujourd’hui ? La réponse à cette question est la
différentiation.
La différentiation est le procès à travers lequel
un agrégat de matière devient un corps avec
un intérieur structuré en couche concentriques,
dotées de différentes propriétés physiques et
chimiques.
Ceci s’est passé au début de l’Histoire de la Terre,
quand elle est devenue suffisamment chaude
pour fondre. L‘impact d’un météore libère une
grande quantité d’énergie, et une partie de
cette énergie est libérée en forme de chaleur.
Au début de sa vie, la Terre était bombardée par
des météores et des planétésimaux, qui libéraient de l’énergie avec l’impact et chauffaient
la planète.
7
Un événement décisif se passe environ 20
millions d’années après la formation de la
Terre, quand une planète de la taille de Mars
souffre une collision avec la nôtre, en libérant
une énergie suffisante à sa fusion (cette collision lance aussi un nuage de débris d’où
vient notre Lune). Avec cette fusion, le procès
de différentiation commence.
Avant la fusion, la Terre était une masse de
matière relativement homogène. Avec la fusion, des matériaux plus lourds, comme le fer,
commencent à descendre vers de centre de
la Terre.
Les substances plus légères, comme
l’oxygène et la silicium, flottent vers la surface. Le mouvement de ce matériel plus léger
vers la surface a aussi aidé à dissiper la chaleur
vers l’espace, ce qui permet à la planète de
refroidir et solidifier. Comme conséquence, la
Terre devient une planète différenciée : divisée en différentes couches.
Nous allons maintenant voir la structure de
notre planète en plus grand détail.
avec ses caractéristiques et propriétés. Comme
on peut le voir en dessous, il y a deux modèles
de la structure interne de la Terre.
a) Le modèle géostatique
Il sépare les couches selon leur composition :
Croûte : la couche extérieure, composée de
roche solide. Son épaisseur peut varier entre
20km et 80km.
Manteau : son épaisseur est d’environ
2,900km (environ 45% de rayon de la Terre)
et elle est séparée de la croûte par la discontinuité de Mohorovicic. Elle est composée de roche de moyenne densité : oxygène
avec du magnésium, fer et silicium. Grâce aux
hautes températures et pressions, ce matériel
a un comportement plastique. Il est divisé en
manteau supérieur et manteau inférieur.
Noyau : son rayon est d’environ 3,400km. Il est
composé de fer et de nickel. Il est responsable
par le champ magnétique de la Terre.
3.1. La structure de la Terre
Quelle est la première chose que tu fais quand tu
as une boite fermée et que tu ne sais pas ce qui
est dedans ? La plus part des personnes l’agite
et essaye d’entendre le son qui vient, et après essaye de deviner ce qui est dans la boite. Avec la
Terre, on peut faire quelque chose similaire.
Même si on ne peut pas les entendre, les séismes envoient des ondes qui se comportent de
la même manière que les ondes du son. En étudiant ses ondes, et leurs parcours dans la planète, on peut avoir plein de théories sur ce qui se
passe sous nos pieds.
L’étude de ses ondes a permis aux scientistes de
séparer la Terre en plusieurs couches, chacune
8
DISCONTINUITÉ
DE MOHOROVICIC
CROÛTE
MANTEAU SUPÉRIEUR
ZONE DE TRANSITION
MANTEAU
INFÉRIEUR
DISCONTINUITÉ
DE GUTENBERG
NOYAU
EXTERNE
NOYAU
INTERNE
Figure 3. Modèle géostatique.
b) Modèle géodynamique
Ce modèle sépare les couches en fonction de
ses propriétés physiques :
Lithosphère : c’est la couche extérieure.
Elle a un comportement élastique et son
épaisseur est d’environ 250km, agroupant
ainsi la croûte et le manteau supérieur. Elle
est formée par des matériaux solides et
rigides - ce sont les plaques lithosphériques.
Asthénosphère : c’est la portion liquide du
manteau. Les ondes sismiques perdent leur vitesse dans cette couche. C’est aussi dans cette
couche que les plaques lithosphériques bougent.
Mésosphère : celle-ci correspond au manteau
inférieur. Elle commence à une profondeur de
700km où les minéraux sont plus denses mais
maintiennent leur composition chimique.
Elle est composée de roches solides et très
chaudes, avec une certaine plasticité.
Couche D : celle-ci coïncide avec la discontinuité de Gutenberg et représente la transition
entre la mésosphère et le noyau. Ici les roches
peuvent être suffisamment chaudes et monter à la lithosphère, en formant un volcan.
Noyau: comme dans le modèle géostatique,
il est formé par une couche externe et une
couche interne. La couche externe liquide est
où les fluctuations et les courants sont créés,
et la couche interne est solide et très dense.
LITHOSPHÈRE
ASTHÉNOSPHÈRE
MÉSOSPHÈRE
COUCHE D
NOYAU
EXTERNE
NOYAU
INTERNE
Figure 4. Modèle géodynamique.
3.2. Les plaques tectoniques
Le mot tectonique vient du grec téktōn, qui
signifie “qui construis”. Cette théorie explique
le mouvement des plaques qui montent vers
la croûte terrestre pendant plus de centaines
de millions d’années.
Ce phénomène se passe grâce aux mouvements
de convection dans le manteau, et est aussi
responsable par le constant remodelage de la
lithosphère. Ce modèle explique l’échange de
chaleur entre la croûte et le manteau.
Selon les plaques tectoniques, les premiers
100kms de la surface de la planète, qui forment
la lithosphère, sont composés d’un matériel rigide, friable et que n’est pas très dense. Ce n’est
pas une couche uniforme, au contraire, elle se
divise en différentes plaques ou blocs, comme
les pièces d’un puzzle, et qui se mouvementent
à une vitesse de 2,5 cm par an.
Les plaques interagissent les unes avec les autres
dans ces deux extrémités, ce qui peut conduire
à des grandes déformations de la croûte et de
la lithosphère. Ceci peut conduire à une grande
chaîne de montagnes, comme l’Himalaya, ou en
grandes lignes de faille, comme la faille de San
Andreas aux Etats-Unis.
Le contact entre les bords des plaques et aussi
responsable par la majorité des séismes.
La théorie des plaques tectoniques explique aussi pourquoi l’activité des volcans se concentre
dans certaines régions de la planète (par exemple
l’anneau autour de l’océan Pacifique). Ces régions
coïncident normalement avec les extrémités des
plaques. La théorie peut aussi expliquer la localisation des rifts océaniques.
La direction du mouvement et la composition
des plaques déterminent les caractéristiques
des régions qui contactent avec elle. Ces régions
peuvent être de quatre différents types :
9
Figure 5. Les principales plaques tectoniques et leurs mouvements.
a) Zones divergentes : zones où les plaques
s’éloignent l’une de l’autre. Ce sont des zones
de formation de nouvelle croûte. Les formes
les plus fréquentes sont des rifts au milieu
des océans, qui sont des systèmes montagneux sous l’eau.
Ce sont de zones de volcanisme primaire,
où le magma est composé de matériaux
qui viennent des grandes profondeurs du
manteau. L’un des meilleurs exemples d’une
zone divergente est le rift Atlantique qui
s’étend en 11,300km. Son point le plus haut
est l’île Pico aux Azores. Un autre exemple est
la grande vallée du rift africain.
b) Zone convergente : zones où les plaques
s’approchent l’une de l’autre. Quand deux
plaques de la lithosphère convergent (deux
plaques océaniques ou une plaque océanique
et une plaque continentale), elles forment une
zone de subduction (où une plaque plonge au
dessous de l’autre).
Quand deux plaques continentales convergent,
elles peuvent former une zone métamorphique.
Les zones de subduction donnent origine normalement à des fosses comme la fosse des
Mariannes. Les zones de convergence donnent origine à des grandes montagnes comme
l’Himalaya ou les Andes. Ces zones sont des
zones de grande activité sismique et volcanique
(le magma est composé de matériel fondu de la
plaque qui plonge sous l’autre).
Figure 6. Zone divergente.
Figure 7. Zone convergente.
10
c) Zones de décrochement : ce sont des
zones où les plaques contactent sans aucune force de compression ou distension. Les
plaques glissent latéralement dans les zones
de décrochement. Il y a beaucoup de friction
dans ses zones et même de l’écrasement entre les plaques. Ce sont des zones associées à
des séismes de surface, et quelques volcans.
Un exemple de zone de décrochement est la
faille de San Andreas en Californie.
3.3. Énergie géothermique : l’exploitation
de la bête intérieure de la Terre
L’énergie géothermique vient de l’intérieur de
la planète. Elle est une des énergies alternatives
que l’on utilise aujourd’hui. La chaleur vient :
- De la désintégration d’éléments radioactifs ;
- Chauffer des restes de la formation de la planète.
Cette énergie se manifeste sous la forme de
volcanisme qui vient de procès géologiques,
comme les geysers, et les conduits hydrothermale.
Figure 8. Zone de décrochement.
d) Hots Spots (points chauds) : ce sont des
zones qui ne sont pas associées à une partie
spécifique des plaques tectoniques. Ces zones
correspondent à des régions très chaudes du
manteau inférieur. Les hots spots sont ainsi des
communications de ce matériel très chaud avec
la surface, ce qui crée des volcans. Comme ce
sont des zones fixes et elles sont indépendantes
du mouvement des plaques, elles restent
au même endroit au fur et à mesure que les
plaques bougent. Elles forment une chaine de
volcans, comme l’Hawaii. Pour mieux visualiser
ceci, imagine ce qui se passe quand tu passes
lentement un papier sur une bougie allumée.
Les stations géothermiques utilisent des turbines à vapeur qui sont activées par la vapeur
d’eau chauffée par la terre et conduite à haute
pression par des tuyaux vers ces turbines, ce qui
produit de l’électricité.
Figure 10. Station géothermique.
Cette énergie peut aussi être utilisée comme
chauffage central, ou comme chauffage de l’eau.
Figure 9. Distribution des hots spots sur la Terre.
L’eau des sources hydrothermale peut aussi
être industrialisée pour extraire des minéraux (cette eau est très riche en minéraux),
comme le sulfure, ammoniac, et le sel d’acide
sulfurique.
11
Utilisation :
- Spas : sources thermales avec des applications dans le domaine de la santé ;
- Radiateurs et eau chaude ;
- Extraction de minéraux :
- Agriculture et aquaculture : pour les serres
et la production de poissons.
Dans certains cas, ces volcans sont suffisamment grands pour monter à la surface et former des îles, comme les Azores ou l’Islande.
Inconvénients :
Cette source d’énergie est très amie de l’environnement et crée peu de déchets en comparaison avec les combustibles fossiles, cependant, son application n’est pas plus grande car :
- Elle libère du sulfite d’hydrogène dans
l’atmosphère ;
- Elle libère du dioxyde de carbone et a ainsi
les conséquences associées ;
- Elle peut contaminer les cours d’eau ou l’eau
de sol avec des substances dangereuses :
- Elle est limitée à de zones d’activité volcanique :
- Elle peut nuire le paysage.
3.4. Volcanisme
Les éruptions volcaniques sont causées par
des montées de magma à la surface de la
Terre. Elles sont plus fréquentes dans les
zones de contact entre les plaques :
a) Dans les rifts, le volcanisme est décrit
comme partie du procès de la formation de
la nouvelle croûte. Dans ces zones, grâce à la
séparation des plaques, la lithosphère océanique est de plus en plus fine.
La pression du matériel profond a l’énergie
suffisante à casser cette couche fine et monter
vers la surface. La majorité do volcanisme se
passe sous l’eau, et peut former des larges
chaînes de volcans au fond de la mer.
12
Figure 11. Volcan sous-marin.
b) Dans des zones de subduction, le
volcanisme est associé à la forme de
glissement d’une plaque lithosphérique dans
le manteau.
Comme exemple de volcanisme actif dans une
zone de subduction nous avons l’anneau de feu
autour de l’océan Pacifique. Ici, la zone de subduction forme de grandes fosses océaniques,
comme la fosse des Mariannes (image 12).
À 11km, la fosse des Mariannes est l’endroit
le plus bas de la Terre. Dans ces fosses, le matériel introduit dans le manteau fond et peut
retourner à la surface. Ceci créé une zone de
volcanisme au derrière la zone de subduction.
Le matériel qui remonte à la surface est composé de restes moins denses fondus de la plaque
qui plonge, qui ont le point d’ébullition le plus
bas. Si la zone de subduction est entre deux
plaques océaniques, elle peut donner origine
des îles volcaniques dans l’océan, comme dans
la côte ouest de l’océan Pacifique.
Un cas de volcanisme d’une zone de subduction entre une plaque continentale et une
plaque océanique est la cordillère des Andes
en Amérique du Sud.
Sommet de l’Everest
8,848 m
Fosse des Mariannes
11,034m
Figure 12. Comparaison entre la profondeur de la fosse
des Mariannes et la hauteur de l’Everest.
Il y a aujourd’hui cinq zones où l’activité
volcanique est très marquée:
Ce sont :
1. Le cercle de la zone Pacifique: Aussi
connu comme l’anneau de feu, il s’étend au
long de l’océan Pacifique, de la côte américaine, de l’Asie et de l’Océanie. Elle couvre des
structures comme les Andes, les Montagnes
Rocheuses, et e nombreuses îles. Les volcans
les plus actifs dans cette zone sont en Hawaii,
Alaska, Japon, Pérou et Philippines.
2. Zone Asiatique-méditerranéenne :
elle s’étend de l’Atlantique au Pacifique, de
l’Ouest, vers l’Est. Les volcans les plus actifs se
situent en Italie, Turquie et en Indonésie.
c) Le volcanisme apparaît aussi loin des points
de contact entre les plaques, c’est le cas des
hots spots. Un autre type de volcanisme
forme des îles volcaniques près de la côte
Africaine, comme les Canaries. Beaucoup de
ces volcans sont associés aux hots spots.
3. Zone Indique : cette zone entoure l’océan
Indique, et connecte le cercle Pacifique avec
les îles Sumatra et Java. Il y a beaucoup d’îles
et de montagnes subaquatiques qui sont des
volcans actifs de cette zone indique, comme
la Réunion et les Comores.
Le mouvement des plaques associé aux hots
spots laisse une chaîne de volcans, dans
laquelle seulement les plus récents sont actifs. Exemples de ce type de volcanisme sont
les îles de l’Hawaii, qui sont pratiquement au
milieu de la plaque du Pacifique.
4. Zone Atlantique : cette zone traverse
l’océan Atlantique de nord au sud sur sa zone
centrale. Les volcans les plus importants se
situent en Islande, dans les îles de l’Ascension,
St. Hélène, Azores et Canaries.
5. Zone Africaine : volcans comme le Kilimandjaro ressortent dans cette zone.
4. Volcans
4.1. Définition de volcan
Figure 13. Archipel de l’Hawaii : des îles formées par des
éruptions volcaniques.
Les volcans sont des formations géologiques
qui consistent à des ouvertures de la croûte de
la Terre. Elles laissent des poches de magma
atteindre la surface. Elles sont appelées centrales ou fissures selon la lave monte par de
grande ouvertures ou petites fissures.
13
Les volcans centraux donnent normalement
origine à un cône volcanique, au sommet
duquel il y a une dépression ou une cratère. Il
y a un conduit central qui connecte la surface
à l’intérieur de la Terre. L’étude des volcans
et des phénomènes volcaniques s’appelle la
vulcanologie.
SAVAIS-TU...
Le mot volcan
vient de Vulcan ?
C’était le nom
du dieu romain
du feu.
Figure 14. Dieu du feu.
4.2. Structure d’un volcan modèle
15
4.3. Les matériaux expulsés
14
12
13
11
8
4
12
10
Le matériel expulsé par les volcans peut être
de différents types :
9
6
7
5
3
2
1
Figure 15. Structure d’un volcan.
14
1. Chambre magmatique : c’est où le magma s’accumule avant d’être expulsé. Elle se
situe à beaucoup de kilomètre au dessous
de la surface, et peut avoir des centaines
de kilomètres carrés de taille. Elle peut être
presque vide après une éruption. Dans ce cas,
la chambre magmatique peut se fermer et affecter l’intégrité du volcan.
2. Fondations
3. Conduit: c’est où le magma passe pour atteindre la surface.
4. Base
5. Seuil
6. Gorge secondaire
7. Couches de cendres émises par le volcan
8. Cône: la partie visible du volcan, formée
par les matériaux libérés.
9. Couches de lava émises par le volcan.
10. Gorge
11. Cône secondaire
12. Cours de lava
13. Cheminée
14. Cratère : la zone de sortie du matériel
expulsé par le volcan. Elle se situe au somment
du volcan avec le conduit à sa base. Elle peut
être petite ou très grande. Quand une partie
du cône collapse, la cratère devient plus
grande, et on l’appelle caldera.
15. Nuages de cendres et fumée
a) Solides
Les matériaux solides peuvent être classifiés
par rapport à leur taille :
- Blocks volcaniques et bombes : ceux-ci
peuvent avoir un diamètre de plusieurs mètres et on les retrouve très près de la cratère
volcanique. Normalement ils sont ronds car
ils ont un mouvement de rotation quand ils
tombent (et refroidissent).
- Lapilli : matériaux expulsés de 2-20 mm de
diamètre.
- Cendres : particules plus petites que 2 mm.
Elles sont normalement en suspension dans l’air
pendant beaucoup de temps après l’éruption et
peuvent traverser plusieurs centaines de kilomètres.
- Débris d’avalanches : une chute partiale du
flanc d’un volcan cause de grandes avalanches.
Elle peut être déclenchée par l’instabilité de certains matériaux des flancs, qui sont mal supportés et peuvent se casser et de détacher grâce à la
force de la gravité. Elle peut aussi être causée par la
pression do magma à l’intérieur ou par un séisme.
(1)
Bombes volcaniques (1)
(2)
- Aa : le nom vient du son que les personnes
faisant lorsqu’elles marchaient sans chaussures sur les dépôts solides de ce type de
lave. Elle a une forme irrégulière et des bords
pointus. C’est une lave qui refroidit et se casse
en morceaux à cause de la pression exercée
par les restes de lave qui continuent à couler.
Figure 17. Pahoehoe lava.
Figure 18. Aa lava.
Blocks angulaires (2)
Lapilli (3)
(3)
à couler. Ceci cause un relief ondulant sur la
couche superficielle.
Cendres (4)
- Lave lisse de surface : elle est différente des
autres deux types. Elle moins dense et très
fluide.
(4)
Figure 16. Types de matériel solide : bombes volcaniques
(1), blocks angulaires (2), lapilli (3), cendres (4).
b) Liquides
Dès le moment où le magma monte à la surface,
il perd certains de ces composants, surtout des
gaz, et devient de la lave. La lave est de la roche
fondue expulsée par le volcan. L’épaisseur de
la lave dépend de sa composition chimique :
la lave riche en fer et magnésium et moins visqueuse que la lave riche en silicium. La viscosité
de la lave dépend aussi de sa quantité d’eau et
de la température. La lave peut être formée à
l’air libre ou sous-marine.
Il y a trois types de lave formée à l’air libre:
- Pahoehoe : c’est une lave très fluide. Elle est
formée par la solidification d’une fine couche
superficielle, sous laquelle la lave continue
Figure 19. Lave lisse de surface.
- Lave sous-marine (ou lave en coussins) : ce
type de lave refroidit très rapidement grâce à
son contact avec l’eau, et qui lui donne un aspect très particulier qui ressemble à un coussin.
Figure 20. Lave coussin.
15
c) Gaz
La portion de gaz du magma varie entre 1%
et 5% de son poids total. De ces gaz environ
70-90% est de la vapeur.
4.4. Types de volcans et autres structures
volcaniques
Les autres gaz sont le dioxyde de carbone (CO2),
dioxyde de soufre (SO2), azote (N2), hydrogène
(H2), monoxyde de carbone (CO), soufre (S),
argon (Ar), chlore (Cl), et Fluor (F). Ces gaz
peuvent se combiner avec l’eau ou l’hydrogène
pour former de nombreux toxiques comme
le chlorure d’hydrogène (HCl), fluorure
d’hydrogène (HF), l’acide sulfurique (H2SO4) et
le sulfure d’hydrogène (H2S).
1. Stratovolcan : forme de cône avec un
cratère central. Le cône est formé par les
couches successives de lave, scories et cendres, comme résultat des éruptions. La plupart
des volcans du Guatemala ont cette forme.
a) Classification par la forme
Figure 22. Mont Teide (Tenerife) Espagne.
Figure 21. Emission d’acide sulfurique.
d) Débris boueux
Les débris boueux sont faits d’un mélange
d’eau et de matériaux rocheux d’origine volcanique (roches, pierres ponces et cendres).
Elles peuvent parcourir de grandes collines à
une grande vitesse. Les débris boueux sont
un phénomène commun dans les zones où il
y a beaucoup d’eau.
2. Calderas : ce sont le résultat de grandes
éruptions, ou il y a un partial ou total collapse
de la structure volcanique, laissant un cratère
énorme.
Les cratères de diamètre supérieur à un kilomètre sont appelés calderas. Il y a au moins
138 calderas de diamètre supérieur à 5km
dans la planète. Certaines calderas sont si
grandes que l’on peut seulement les observer
entièrement de l’espace.
Ceci peut être grâce à la fusion de la glace et
des masses de neige, pluie, ou si les débris
rocheux contactent avec un lac ou une rivière.
Le danger associé dépend de la quantité
d’eau disponible, la quantité et la taille des
débris rocheux et de la topographie de la
zone.
Figure 23. Caldera de Tambora (Île de Sumbawa) Indonésie.
16
3. Volcan bouclier : c’est un type de volcan
avec une structure conique basse. Ces volcans
sont faits de couches successives d‘une lave
très fluide. C’est un type de volcan commun
à l’Hawaii.
6. Sources chaudes et geysers : ces sources
émettent de l’eau et la vapeur à haute
températures. Elles sont habituellement
en forme de jets causés par l’échauffement
de l’eau des dépôts souterrains. La chaleur
augmente la pression jusqu’à ce qu’elle soit
suffisante à faire monter l’eau à la surface, où
elle est expulsée avec violence. Les meilleurs
geysers sont au Parc National Yellowstone aux
Etats-Unis.
Figure 24. Volcan Kilauea (Hawaii).
4. Dômes de lave : structures qui émergent
d’un conduit d’un volcan, formées par une lave
qui est si visqueuse qui ne coule pas. Un exemple est le dôme de Santiaguito au Sud-Ouest
du volcan de Santa Maria au Guatemala.
Figure 27. Geyser (Etats-Unis).
Figure 25. Dôme de Santa Maria (Guatemala).
5. Cônes de cendres ou de scorie : ceux-ci
sont des cônes relativement petits, et comme
on le voit par leur nom, ils sont formés par
l’accumulation de cendres et de scories.
Exemples de ce type de volcans sont les collines
de la faille de Jalpatagua, et la large dépression
à côte du volcan Ipala au Guatemala.
Figure 26. Parc National de Haleakala (Hawaii).
7. Fumerolles : ouvertures ou fissures de la
surface de la planète, autour d’un volcan,
où les gaz s’échappent et sont libérés dans
l’atmosphère.
Figure 28. Fumerolles, Azores (Portugal).
17
8. Geyser d’eau froide : geyser froids qui
libèrent du dioxyde de carbone.
Figure 29. Geyser d’eau froide dans un parc naturel en
République Chèque.
9. Solfatares : geysers qui libèrent de la vapeur d’eau et de l’acide sulfurique. Leurs températures ne dépassent pas les 100ºC.
Figure 31. Exemples d’éruptions de fissures et de champs
de lave.
11. Canaux : cavités ou conduis qui présent
des roches volcaniques et sont formés par le
cours de lave. Ils sont formés en même temps
que les roches qui les entourent et ne sont
pas un résultat d’érosion.
Figure 30. Solfatares : les dépôts de cristaux de sulfure
(jaune) sont clairement visibles.
10. Fissures et champs de lave : la plupart du
matériel volcanique est expulsé à travers des
fractures dans la croûte qui s’appellent fissures.
Ces fissures permettent la libération de lave
peu visqueuse qui s’étend à de grandes aires.
Les éruptions de fissures apportent une lave
basaltique fluide. Les couches successives couvrent le terrain pour former les champs de lave.
Ces courants de lave sont appelés cours de
basalte. Ce type de lave est plus fréquent
sous la mer.
18
Figure 32. Canaux créés par le passage de lave.
12. Conduits volcaniques : ceux-ci sont composés de basalte. Ils sont le résultat de la lave
qui solidifie à l’intérieur du volcan.
L’érosion détruit et renouvelle la surface de
notre planète.
Le cône des volcans, formé par des cendres
ou d’autres matériaux moins solides, souffre
l’érosion beaucoup plus rapidement que la
roche solide formée par la lave qui solidifie
le conduit. Cette roche reste isolée pendant
beaucoup de temps. Ces structures ont une
forme caractéristique.
Figure 33. La tour du Diable, Etats-Unis : les seuls conduits
volcaniques exposés par l’érosion.
SAVAIS-TU...
Le refroidissement du magma donne origine à des différents types de roches selon
leur composition chimique et le procès de
refroidissement ?
Deux grands groupes se distinguent :
Roches extrusives : formées par un refroidissement rapide de la lave superficielle.
Elles sont formées de petits cristaux qui
sont, quelques fois, difficiles à voir à l’œil
nu. Elle sont souvent composées de pyroxène ou olivine et ont un haut pourcentage de fer.
Exemple : basalte
Roches intrusives : formées par le refroidissement lent de la lave en profondeur.
Elles sont composées de cristaux bien définis, et visibles à l’œil nu. Un exemple de ce
type de roches est le granite, qui est formée
surtout de quartz, feldspath et mica.
b) Classification par le type d’éruption
L’activité volcanique peut être classifiée selon
la nature effusive ou explosive de son éruption :
Hawaiienne : caractérisée par une abondante quantité de magma très fluide, formant des
larges lacs et rivière de lave. Comme résultat
de la grande fluidité, la quantité de gaz libérée est très petite. Les explosions violentes
sont rares, mais l’accumulation de gaz peut
conduire à des fontaines de lave qui peuvent
atteindre plusieurs mètres en hauteur.
19
Strombolienne : caractérisée par des explosions constantes et régulières qui entraînent
de la lave incandescente dans l’air. Les explosions se font accompagner de grandes rivières de lave et d’émissions de gaz. La lave est
plus visqueuse que celle du type hawaiien.
Les cônes de cendres se forment très vite de
couches alternantes de lave et roches pyroclastiques.
Vulcanienne : ce sont les moins fréquentes
et les éruptions sont plus violentes que celles
du type strombolien, surtout à cause du type
de lave. La lave est encore plus visqueuse
que dans les éruptions stromboliennes et la
libération de gaz est plus difficile.
Ce type d’éruption est souvent accompagné
de nuages de cendres et gaz qui montent plusieurs kilomètres dans l’atmosphère. Après
l’éruption, le conduit central est souvent libre
car aucun cours de lave n’est présent.
Plinienne : les éruptions sont très violentes, elles
peuvent projeter du matériel pyroclastique à
plusieurs kilomètres de distance et former de
grandes colonnes verticales de gaz et cendres.
Elles sont souvent accompagnées par le collapse de la partie supérieure du volcan.
20
Péléenne : les éruptions sont très violentes,
la lave est très fluide et il y a une grande
quantité de gaz libérée. Elles peuvent produire de grands courants de gaz, cendres,
roches et du magma pulvérisé, qui descend
très rapidement et détruisant tout derrière
lui. Ces courants de matériel incandescent
sont appelés nuages pyroclastiques et sont
très dangereux.
Islandaise : celle-ci ne forme pas de cône
ou cratère caractéristique comme les autres
types. Sa grande caractéristique est la grande
émission de lave de fissures. Quelques émissions peuvent former des cours de lave de
basse viscosité qui peuvent s’étendre dans de
grandes aires.
d’être considéré éteint. L’activité d’éruption
est le plus souvent intermittente, avec des
périodes d’activité qui s’alternent avec de
longues périodes de dormance.
Sous-marine ou du type geyser : elles sont
le résultat du contact du magma avec de l’eau
du sous-sol. Il n’y a pas d’émission de lave mais
l’eau ou la vapeur d’eau est expulsée grâces aux
hautes pressions et températures, surtout sur la
base ou les descentes du volcan. Dans certains
cas, les éruptions peuvent être suffisamment
violentes à provoquer un petit cratère.
c) Classification par l’activité
Volcans actifs
Volcans qui peuvent avoir une éruption. La
plupart des volcans a une éruption de temps
en temps et puis devient dormant. Il y a peu
de volcans constamment en éruption. La période d’activité peut avoir quelques heures à
quelques années, mais les volcans dormants
peuvent rester ainsi pendant des mois, années ou même des siècles.
Volcans dormants
Ce sont ceux qui sont à une phase de repos,
qui présentent une évidence sporadique de
volcanisme secondaire, comme les geysers
ou les fumerolles.
Volcans éteints
Ce sont des volcans qui ont été actifs mais qui
ne présentent plus d’indications qu’ils pourront l’être à nouveau.
Ces volcans sont souvent rencontrés. Rarement, un volcan que l’on pensait être ºéteint
peut être réactivé. Normalement un volcan
doit être dormant sans aucun signe de volcanisme pendant plusieurs siècles avant
Figure 34. Shiprock, Etays-Unis. C’est un conduit d’un
volcan éteint.
4.5. Comment les volcans sont étudiés ?
L’étude des volcans est très importante car
elle nous donne de l’information de procès
qui se passent dans la Terre. Comprendre
leur fonctionnement nous permet de prévoir
des éruptions et éviter les désastres. Environ
10% de la population mondiale vit dans des
aires d’activité volcanique. Pour réduire le
nombre de morts et de dommages associés à
l’activité volcanique, le suivi constant des volcans est mené pour déterminer les plus petits
changements.
21
Aires d’étude :
- Méthodes d’études et techniques
- Géologie
L’étude géologique des volcans ; les dépôts
d’anciennes éruptions et du terrain qui l’entoure
sont fondamentaux à comprendre l’histoire
d’un volcan et à prédire son futur comportement.
Gravimètre
- Mesure les variations de la gravité, car le
champ gravitationnel change à chaque fois
que des matériaux de densités différentes
traversent les couches.
- Thermodynamique
Les volcans se chauffent lorsque le magma
monte. Il est très important de suivre la température d’un volcan. Ceci est fait en utilisant :
- des thermomètres.
- des radiomètres.
- Géochimie
Le volcan libère de la fumée et du gaz dissous
dans le magma. Il est ainsi important de mesurer la composition des différents gaz. Ceci est fait
avec :
- COSPEC.
- Spectromètre utilisé pour mesurer le flux des
substances libérées.
- Analyse locale.
- Géodésie
Un volcan est déformé par les changements
de la pression intérieure, grâce aux épisodes
de volcanisme. Ceci signifie que beaucoup
peut être appris avec la mesure de l’angle et la
distance entre certains points autour et dehors
du volcan.
- Sismologie
La sismologie volcanique est l’étude des ondes
sismique qui sont générées par l’activité
volcanique dans une aire donnée. Le volcan et
l’aire qui l’entoure souffrent des séismes car les
changements de la pression intérieure causent
des variations dynamiques. Ces oscillations sont
mesurées avec un sismomètre. Ils sont souvent à
côté du volcan ou dans l’aire qui l’entoure. Six ou
plus de sismomètres sont normalement placés
pour calculer une vitesse et une directions des
ondes sismiques plus précise.
22
Magnétomètre
- Mesure les variations d’intensité,
d’inclinaison, et de déclination du champ
magnétique causé par l’intrusion de matériel
qui a des propriétés magnétiques.
Electrode
- Mesure la résistance et des différences de
potentiel causées par l’intrusion de matériel
de différentes propriétés électriques.
Measuring instruments
- Spectrogrammes
Un instrument qui mesure l’intensité du son.
- Méthode RSAM (Mesure de l’amplitude
sismique en temps réel)
La méthode pour mesurer l’amplitude
sismique en temps réel. C’est une méthode
rapide de quantifier l’activité sismique des
volcans. Cette méthode est très utile car elle
peu prédire des éruptions, comme celle du
Pinatubo et du Mont de St. Hélène.
4.6. Quelques éruptions importantes
15ème siècle avant J-C : Santorin (Mer
Égée). Cette éruption peut être une des
causes du déclin et disparition de la culture
minoenne.
76 après J-C : Vésuve (Italie). Cette éruption a
détruit Pompéi et Herculanum.
122 après J-C : Etna (Italie). Atteint la ville de
Catane, capitale de la Sicile.
1783 : Laki (Islande). Des gaz et des roches
ont détruit le pays, résultant en 10,000 morts
(20% de la population). Elle a aussi causé
des morts au Royaume- Uni, et au Nord de
l’Europe, affectant aussi le climat de ces régions.
1911 : Taal (Philippines). Les explosions
causent 1,400 morts.
1931 : Merapi (Indonésie). Les lahars causent
plus de 1,000 morts.
1951 : Mont Lamington (Nouvelle Guinée).
Un nuage pyroclastique cause la mort à plus
de 3,000 personnes.
1963 : Agung (Indonésie). Plus de 1,000
victimes, dont beaucoup se sont refusées à
évacuer la zone.
1976 : Soufrière (Guadeloupe). Un faux alarme
provoque l’évacuation de 70,000 personnes.
1980 : Galunggung (Indonésie). 40,000 personnes sont évacuées.
1812 : Tambora (Indonésie). Les explosions
causent environ 12,000 morts.
1981 : Galunggung (Indonésie). 40,000 personnes ont été evacuées.
1814 : Mayon (Philippines). Les lahars causent environ 1,200 morts.
1982 : Chichón (Mexique). L’éruption cause
environ 2,000 morts.
1833 : Krakatoa (Indonésie). Une des plus
grandes explosions enregistrées, elle a été
entendue à plus de 5,000 kms de distance.
Les nuages de cendres sont expulsées dans
l’atmosphère, affectant le climat de planète
pendant des années.
1985 : Ruiz (Colombie). Les lahars provoquent plus de 20,000 morts.
1902 : Santa Maria (Guatemala). 6,000 victimes.
1902 : Mount Pele (Martinique). A pyroclastic
cloud destroyed the city of St Pierre. 28,000
victims.
1902 : Soufrière (Saint Vincent). Nuages pyroclastiques causent 1,500 morts.
1911 : Taal (Philippines). Les explosions
causent 1,400 morts.
1986 : Lac Nyos (Cameroun). Nuages de gaz
empoisonné provoquent plus de 1,700 morts.
1991: Eruptions simultanées aux Philippines
et au Japon :
- Mont Unzen (Japon) : Les volcanologues
Katia et Maurice Krafft, et Harry Glicken,
perdent leur vie, ainsi que 40 autres personnes, surtout des journalistes.
- Pinatubo (Philippines) : Environ 60,000
personnes sont évacuées quelques jours
avants l’éruption.
23
Environ 300 morts résultent de cette éruption.
Les cendres libérées dans l’atmosphère arrivent
en Malaisie, au Vietnam et en Chine. Elle a eu
un grand impact dans l’économie philippine
et de grandes répercussions dans le climat de
l’hémisphère nord pendant des mois, en provoquant une diminution de la température.
Le mécanisme de l’explosion de Eyjafjallajökull,
qui a paralysé les transports aériens de l’Europe,
ressemble à une grande casserole à pression.
Quelques semaines avant éruption, le volcan
devient une attraction touristique grâce à ses
grande langues de lave, jusqu’à ce qui explose.
1993 : Le volcan Mayon des philippines souffre
une éruption à nouveau. 77 personnes meurent
et un nuage de cendres est libéré à nouveau.
L’eau du glacier entre dans le volcan et s’évapore
au contact avec le magma, dont la température
est supérieure à 1000ºC, et ainsi cause l’explosion
volcanique.
2006 : Éruption du volcan Merapi en Indonésie.
Une grande quantité de débris sont lancés à
une distance de 4km. Cette éruption provoque
aussi une grande libération de cendres, ainsi
que des explosions du cratère. La population
est évacuée et quelques jours après un séisme
dévaste la région.
En réalité, l’éruption de Eyjafjallajökull n’est
pas très forte – l’indice d’explosion volcanique
(VEI) va de 0 à 8, et cette explosion n’est
pas plus grande 2 ou 3. Cet indice est un
indice d’évaluation et non pas un facteur
mathématique, comme l’échelle de Richter
pour les tremblements de terre.
2010 : Le 17 Avril 2010, l’explosion du volcan
Eyjafjallajökull, situé dans un glacier avec le
même nom, libère des cendres fines et toxiques, qui atteignent plus de 10,000 mètres
dans l’atmosphère. Les particules étaient invisibles et ont causé beaucoup de problèmes aux
appareils aériens. Cette éruption provoque le
chaos aux aéroports européens et des centaines
de personnes sont empêchées de voyager pendant beaucoup de jours.
SAVAIS-TU...
L’Islande est la plus grande portion de terre
faite entièrement d’origine volcanique ?
Elle est formée par un plateau de lave expulsée par les fractures ou des volcans de
cône large.
Figure 37. Le nuage de poussière du Eyjafjallajökull.
SAVAIS-TU...
Figure 36. Un glacier volcanique.
24
En Islande il y a plus de 10 volcans actifs ?
Ils ont tous des noms féminins.
5. Expériences
Matériel inclus dans le kit.
Expérience 1
Build your Jurassic volcano
Matériel :
• Pâte à modeler
• Rouleau à pâtisserie
• Verre en plastique
• Pinceau et gouaches
• Planche
6. Maintenant nous allons faire les parois de
ton volcan. Ouvre le deuxième paquet de
pâte à modeler et à nouveau, donne lui une
forme circulaire comme à l’étape numéro 1.
7. Avec le rouleau et tes doigts, rend la pâte
complètement lisse.
Procédures :
1. Commence par préparer la zone
d’expériences et choisis une table large où tu
peux poser tous les éléments dont tu as besoin.
8. Ce cercle que tu es en train de faire doit
être plus large que le premier. Dans ce cas la
pâte doit couvrir le verre et atteindre la base
do volcan, pour créer un cône.
2. Ouvre un des paquets de pâte à modeler
et crée la base de ton volcan : place la pâte à
modeler sur la planche et rends la lisse et fine
avec le rouleau.
9. Quand le verre est totalement couvert,
avec le diamètre correct, attache-le à la base
du volcan avec tes doigts.
3. Assure que la base devient circulaire.
4. Tourne la pâte à l’envers e roule-la à nouveau jusqu’à ce que les deux côtés soient
lisses. Si tu vois une imperfection sur la pâte,
utilise tes doigts pour faire pression.
10. Enlève la pâte à modeler du haut du
volcan (sur l’ouverture du verre), pour former
le cratère.
Attention : assure-toi que tu as de la pâte à
modeler suffisante pour couvrir le bord du
verre.
5. Place le verre en plastique sur la pâte à
modeler. Le verre sera la moule de ton volcan.
11. Pendant toutes les étapes de la
construction de ton volcan, tu dois toujours
être sûr que la pâte est régulièrement lisse :
25
passe tes doigts sur la pâte, entre la base et
les parois du volcan. Si tu sens que la pâte
commence à devenir sèche, mouille tes
doigts et passe les doigts sur la pâte.
12. Laisse ton volcan sécher sur la table
pendant 48 heures. Maintenant il est temps
de le peindre avec les gouaches !
Bien-sûr que tu as entendu parler d’autres
pâtes à modeler, par exemple la pâte du genre
play dough ou l’argile.
La pâte du genre play dough ne sèche pas.
L’argile, par contre, est un matériel riche en eau,
et ainsi, très malléable. L’argile devient solide
et une structure dure car toute l’eau s’évapore.
Cette argile doit être cuisiné dans un four.
Le grand avantage de la pâte à modeler que
tu as utilisé dans cette expérience est que le
contact à l’air suffit pour qu’elle devienne solide.
En plus, quand elle est sèche, tu peux la mouiller
et elle ne perd pas sa forme initiale.
48 heures
Expérience 2
L’éruption d’un volcan
13. Quand le volcan est sec, il est prêt à être
utilisé !
Explication :
Quelques matériels que nous utilisons tous
les jours viennent de la nature. La pâte à modeler que nous avons utilisé dans cette expérience vient d’une plante : le bambou.
SAVAIS-TU...
Le bambou est l’aliment préféré des
pandas géants ?
Nous allons maintenant voir une éruption de ton
volcan. Peux-tu dire quel type d’éruption est-il ?
Matériel :
• Volcan Jurassique (construit à l’expérience 1)
• Pipette pasteur
• Colorant alimentaire rouge
• Spatule en plastique
• Spatule en bois
• Bicarbonate de sodium
• Verre à mesurer de taille grande
• Vinaigre
• Farine de blé
• Grand plat
Procédures :
1. Commence par placer le volcan dans le
plat.
2. Remplis le volcan avec du vinaigre.
Figure 38. Panda géant en mangeant du bambou.
26
3. Avec la pipette pasteur, additionne
quelques gouttes du colorant rouge et avec
la spatule en bois mélange bien.
Ainsi, quand il est mélangé avec un acide, le
bicarbonate de sodium (NaHCO3) se décompose et libère des gaz (dioxyde de carbone),
selon la réaction chimique suivante :
Vinaigre
4. Avec la spatule en plastique, additionne 3
cuillères de la farine de blé et mélange bien,
jusqu’à ce que la farine soit dissoute dans le
vinaigre.
5. Avec la spatule, additionne 5 cuillères du
bicarbonate de sodium au verre à mesurer.
6. Commence le contage pour la verser dans
le volcan.
7. Observe ce qui se passe.
ATTENTION : quand tu as finis, jette tous
les produits alimentaires utilisés dans
cette expérience.
Explication :
Dans cette expérience tu peux simuler ce qui
se passe dans une éruption effusive à travers
une réaction chimique.
La réaction chimique tu viens d’observer est
une réaction acido-basique.
Le vinaigre a dans ces composants un acide,
l’acide acétique. Le bicarbonate de sodium
est une base.
NaHCO3 + Acide
Na-Acide + CO2 + H2O
Dans cette réaction, nous avons comme produits de réaction du sel (Na-Acide) qui se dissout
dans l’eau (H2O), et du dioxyde de carbone (CO2),
qui forme des bulles dans le liquide car c’est un
gaz.
Dans cette expérience, la farine sert à simuler
l’aspect de lave, car elle la rend plus solide.
Expérience 3
Volcan
Dans cette expérience nous allons voir
l’éruption d’un volcan.
Matériel :
• Lunette de protection
• Bicarbonate de sodium
• Moule de volcan
• Spatule en plastique
• Eau
• Colorant alimentaire rouge
• Vinaigre
• Plat grand
• Pipette pasteur
Procédures :
1. Place ton volcan modèle sur le plat.
2. Remplis le volcan avec du vinaigre.
3. Additionne 4 gouttes de vinaigre, en
utilisant la pipette pasteur.
4. Avec la spatule, mets un peu de bicarbonate
de sodium dans le volcan.
5. Observe le volcan en éruption !
27
Explication :
À nouveau, cette expérience simule ce qui
se passe dans une éruption volcanique, en
utilisant une réaction chimique.
Les principes de chimie sont exactement les
mêmes que dans l’expérience 2
Expérience 4
Une autre forme de faire un volcan
Nous allons voir une autre manière de créer
de la lave volcanique.
Matériel :
• Bol ou récipient large
• Bouteille en plastique (330 ou 500 ml)
• Citron
• Bicarbonate de sodium
• Liquide vaisselle
• Farine
• Colorant alimentaire rouge
• Pâte à modeler
• Verre
• Cuillère petite
Procédures :
1. Tu dois commencer par fixer la bouteille au
bol. Avec un peu de pâte à modeler fais une
base circulaire et presse la sur le bol. Enfin,
presse la bouteille contre la pâte à modeler.
2. Presse la moitié d’un citron dans la
bouteille. Ensuite, avec la pipette pasteur,
additionne 2 gouttes de colorant alimentaire
rouge.
3. Maintenant, choisis quel type de lave tu
veux produire :
Si tu veux de la lave avec beaucoup de
mousse et très visqueuse, additionne une
cuillère de liquide vaisselle à la bouteille.
Si tu préfères une lave plus fluide, additionne
à la bouteille une cuillère de farine.
Tu peux agiter un peu la bouteille, pour bien
mélanger les ingrédients. Mais fais attention
de ne pas former de la mousse.
4. Finalement, dans le verre, mets 2 cuillères
de bicarbonate de sodium.
5. Maintenant, il est temps de commencer
l’éruption volcanique : additionne le
bicarbonate de sodium dans la bouteille et
observe ce qui se passe !
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Explication :
Dans cette expérience la même réaction
chimique se passe : une réaction acido-basique.
Le jus de citron contient de l’acide citrique.
Comme le nom indique, c’est un acide, et mélangé avec le bicarbonate de sodium (base),
libère du dioxyde de carbone.
SAVAIS-TU...
L’acide citrique est présent dans tous les fruits
citriques comme le citron, l’orange, et la tangerine ?
Cet acide est responsable par la saveur de
tous ces fruits !
Expérience 5
Bouteille volcan
La première fois que l’on boit une boisson
chaude elle semble beaucoup plus brûlante
que la deuxième fois. Sais-tu pourquoi ?
Cette expérience très simple avec de l’eau
nous montre ce qui se passe quand on mélange des liquides chauds avec des liquides
froids. L’eau chaude est expulsée quand elle
entre en contact avec l’eau froide, comme un
volcan.
Matériel :
• Petite bouteille en verre
• Grande jarre en verre (deux fois la taille de
la bouteille)
• Spatule en bois
• Colorant alimentaire rouge
• Four ou microondes
• Pipette pasteur
Colorant alimentaire
Procédures :
1. Coupe une pièce de ficelle de 30 cm et
attache un bout au col de la bouteille.
Liquide
vaisselle
2. Attache aussi l’autre bout autour du col de
la bouteille pour faire une poignée.
Pâte à modeler
3. Remplis la jarre avec de l’eau froide du
robinet. Ne remplis pas jusqu’au bout car tu
devras avoir l’espace suffisant pour mettre la
bouteille dans la jarre.
Bouteille en
plastique vide
Citron
4. Remplis totalement la bouteille d’eau avec
de l’eau chaude.
5. Mets un peu de colorant alimentaire rouge
dans la jarre.
Farine
Bol
6. En tenant la bouteille par la poignée que
tu as fais, mets-la doucement dans la jarre, en
assurant qu’elle reste droite.
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• Paille
• Eau
Procédures :
1. Remplis le bol à moitié avec de l’eau.
2. Mets l’entonnoir dans le bol, avec la partie
plus large en bas.
3. Incline doucement l’entonnoir et place la
paille sur le côté incliné.
4. Souffle dans l’autre bout de la paille. Que
se passe-t-il ? Essaye de souffler plus fort.
Figure 39. Bouteille volcan.
Explication :
Quand tu mets la bouteille avec de l’eau
chaude dans un récipient avec de l’eau froide,
l’eau chaude est expulsée dans l’eau froide
comme un volcan.
L’eau chaude monte rapidement au sommet
de la jarre. Quand l’eau est chaude, elle dilate,
et prend plus de place.
Ceci fait que l’eau chaude soit plus légère
(moins dense) que l’eau froide, et ainsi elle
monte à la surface de l’eau froide.
Expérience 6
Geyser
Dans cette expérience tu verras comment
fonctionne un geyser.
Matériel :
• Entonnoir
• Bol (plus grand que l’entonnoir)
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Explication :
En soufflant dans l’entonnoir, la différence
de pression et densité fait l’air monter rapidement par la partie plus petite. Grâce au
changement de vitesse et de pression, l’air
fait l’eau monter dans l’entonnoir, en ressemblant à un geyser.
En soufflant plus fort, tu augmentes encore
plus la pression dans l’entonnoir, et un effet
plus spectaculaire est réussi. Dans les vrais
geysers, la pression est due à l’eau bouillante
en contact avec l’eau chaude volcanique des
roches.
Expérience 7
Une autre forme de faire un geyser
qu’elles entraînent toute la boisson hors de
la bouteille.
Dans cette expérience tu iras témoigner la
force spectaculaire d’un geyser.
Quand on met les bonbons dans la boisson
pétillante, on crée du dioxyde de carbone
(qui est dissous) en libérant des points de
pression.
Matériel :
• Coca-cola, de préférence light
• Mentos (bonbons)
• Scotch
Procédures :
1. Choisis un espace ouvert et large pour faire
cette expérience.
2. Maintenant, tu devras préparer les
bonbons pour les mettre tous en même
temps dans la bouteille. Attache les bonbons
avec du scotch: un par un, attache les au
scotch comme un fil. N’oublie pas de mettre
du scotch des deux côtés des mentos. Quand
tu as finit, tu as un cylindre que tu pourras
mettre parfaitement dans la bouteille !
3. Prépare-toi, car tu dois être rapide !
Demande de l’aide à un adulte, ouvre la
bouteille et mets le cylindre dans la bouteille !
4. Mets la bouteille un peu plus loin et
observe ce qui se passe.
Explication :
Les boissons pétillantes ont dans sa composition une grande quantité de dioxyde de carbone dissous, en équilibre et sous pression,
prêt à sortir quand la pression en surface
diminue. Ainsi, quand on ouvre la bouteille
le gaz échappe à l’extérieur. C’est aussi
l’explication du son caractéristique quand tu
ouvres une boisson pétillante.
En effet, on sait que quand on met un objet
poreux quelconque, par exemple du sel, dans
un liquide avec du gaz, on observe que le dioxyde de carbone est rapidement libéré.
Si on examine un mentos avec une loupe, on
voit que sa surface est poreuse et rugueuse,
et c’est de ces points irréguliers que le dioxyde de carbone est libéré. L’aspartame du
coca-cola light diminue la surface de tension
de la boisson et permet une réaction plus
grande que le coca normal.
Beaucoup de bonbons que l’on mâche,
comme les mentos, ont du chewing-gum arabique. C’est un produit utilisé largement dans
l’industrie alimentaire, surtout grâce à ses propriétés épaississantes (ces bonbons sont très
épais grâce au chewing-gum arabique).
Le chewing-gum arabique diminue aussi la
tension superficielle des molécules d’eau, qui
encourage la libération du dioxyde de carbone. La dilatation du gaz augmente aussi la
pression dans la bouteille, et ainsi pousse le
liquide dehors.
Quand on laisse un mentos tomber dans une
boisson pétillante, des bulles de dioxyde de
carbone se forment autour des bonbons.
Toutes ces bulles se forment si rapidement
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KIT VOLCAN
VOLCANO SET
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