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Une toute première expérience
Les géologues font des montagnes de sable


CNRS-Géomanips

L'enfant qui construit un château de sable le fait tout petit par rapport à la réalité, mais si il a reproduit l'image de la carte postale, il a fait un modèle réduit qui ressemble au "vrai".

L’enseignant peut transformer la construction en expérience, en proposant de travailler avec de la pierre, du sable sec ou du sable mouillé : l’enfant comprendra vite que s'il veut finir avant la marée haute il lui faut un matériau qui se travaille vite, et donc qu’il vaut mieux utiliser du sable que de la pierre et que le sable mouillé est plus performant que le sable sec pour ses travaux. Il ne fait pas un vrai château, mais découvre certaines lois de sa construction et de sa "modélisation" sur la plage ou en classe.

Ses voitures, ses avions, les pliages de papier sont évidemment des modèles réduits.

Quand l'enfant assure lui-même le montage de la voiture, il comprend comment les roues sont actionnées par le mouvement du volant.

Quand en tournant le volant vers la gauche, les roues tournent vers la droite, il y a un problème ! Son modèle réduit ne ressemble pas à la réalité, il n'est pas valable, il faut recommencer jusqu'à ce que cela ressemble à la réalité.

Les modèles permettent de comprendre comment les choses sont faites et, également, comment elle se sont faites : quels sont les matériaux à employer, les efforts à déployer, dans quel ordre les gestes doivent être accomplis pour obtenir le résultat souhaité.



 

 

Une toute première expérience
Les géologues font des montagnes de sable


À l’école primaire, nous suggérons de commencer par expliciter un phénomène fondamental : la succession de couches parallèles bien visibles dans la nature.

Le terrain d’abord !

Vous partirez de l'observation de nombreuses falaises, tranchées, escarpements, qui montrent des couches de roches parallèles, horizontales ou inclinées.


Couches en Provence

Vous découvrirez de telles roches dans la plupart des régions de France; vous pourrez peut-être organiser une sortie géologique. Pour compléter, vous trouverez facilement des photos du plus célèbre paysage sédimentaire mondial, le Grand Canyon du Colorado ! Ces observations de photos ou de roches sur le terrain doivent conduire à s’interroger sur leur origine.


Déposer soi-même des sédiments…
Dans leurs grandes lignes, les processus de sédimentation sont connus depuis longtemps : des couches parallèles naissent du dépôt lent ou rapide de particules sur le fond des mers ou des lacs.

Géomanips ne présente pas d'expérience de chercheur sur ce thème. Cependant, la sédimentation étant préliminaire à tout phénomène géologique compréhensible par les enfants, nous suggérons vivement de faire réaliser de tels dépôts successifs.

Proposez à plusieurs enfants de remplir un aquarium vide (ou plein d'eau) en saupoudrant des couches successives de particules insolubles diversement colorées. Utilisez des sables que les enfants peuvent ramasser dans les environs (ou dans leur jardin), de l’argile sèche et broyée, de petits cailloux, mais aussi de la farine, de la semoule, du riz, de la poussière de charbon, des coquillages etc.

Bien entendu l'animateur expliquera que dans la nature, ce processus se déroule dans l'eau (des mers, des rivières et des lacs…).

Vous pouvez profiter des petites expériences proposées par les Ecologistes de l'Euzière dans :
"Goûtez la géologie".


…puis réfléchir
Plusieurs notions fondamentales peuvent être découvertes avec cette simple expérience. Les enfants sont amenés à réfléchir sur :

- la nature des particules qui se déposent réellement dans la nature : minuscules cristaux, débris de plantes, coquilles entières ou brisées, fragments de squelettes. Leur origine peut être locale ou ils peuvent avoir été transportés par les rivières et le vent.

- la façon dont ces particules se déposent au fond des rivières, des lacs et surtout des mers (notion de densité, gravité). A cette occasion, une petite parenthèse peut être ouverte sur les dépôts polluants qui vont se sédimenter pour des millions d’années : cannettes, bouteilles, sacs en matière plastique…


Micro-fossiles vus en coupe

- la transformation en roche des boues et vases molles, pleines d’eau (notion de diagenèse).

- les durées très, très longues nécessaires au dépôt de kilomètres de sédiments, particule par particule, qui approchent les millions d’années !




 



 



Une toute première expérience
Les géologues font des montagnes de sable



Couches verticalisées à Sisteron

On n'observe pas les sédiments là où ils se sont formés, ni dans leur état originel, en couches horizontales. Ils ont été transformés en roche, exhaussés, plissés, faillés, entaillés par des rivières.

Les géologues observent sur le terrain ces roches déformées et veulent savoir comment cela a pu se faire. Ils veulent aussi savoir comment fonctionne aujourd’hui un volcan, comment se produit un tremblement de terre, comment se forment une dépression comme celle du Rhin, une montagne, en un mot quelle est la dynamique de notre planète?
Certains géologues font alors des expériences pour déterminer les facteurs qui sont intervenus et leurs importances relatives. Il faut d’abord que les matériaux qu’ils vont employer se déforment en quelques heures comme les matériaux réels pendant des millions d’années, ceci permettant de faire des analogies.


Etude d'une faille dans les laves d'Islande

Un matériau mille fois moins rigide que les roches se déforme mille fois plus vite (c'est le principe, mais les chiffres sont approximatifs car la véritable proportionnalité est établie par des calculs compliqués). Il faut ensuite comprimer ces matériaux ou les étirer, conformément aux mécanismes que les scientifiques pensent être en action dans la nature.
Pour faire des modèles réduits géologiques, empilons des sables secs et faisons leur subir des extensions, des compressions.


Modèle réduit expérimental

Le chercheur espère découvrir des failles disposées comme celles qui existent sur le terrain ou que montrent les méthodes d’études des profondeurs de la Terre.

Pour faire des expériences complètes, les chercheurs font varier les paramètres : nature, proportions et disposition des matériaux, vitesses et directions des forces appliquées. Ils sauront alors quels facteurs ont été les plus importants dans la nature.




 





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