Intégration d'outils numériques dans la modélisation de la cristallisation des magmas

Le cadre

Après avoir observé au microscope des lames minces de basaltes ou de gabbros, les élèves ont soulevé le problème de la formation des cristaux de tailles différentes. Le changement d'état du magma fuide/ solide est mis en relation avec son refroidissement. l'hypothèse de la différence de taille des cristaux en relation avec la vitesse de refoidissement est alors posée.

Le travail

La nécessité de modéliser permet de concevoir un protocole faisant intervenir un composé capable de rentrer en fusion (la vanilline). La réalisation technique par l'élève est rendue possible grâce à un "vidéo-protocole"

La production

Après avoir observé l'évolution de la cristallisation, une numérisation du travail est faite. A l'aide d'un logiciel de traitement d'image, l'élève va localiser précisémment les cristaux, les mesurer et comparer ses résultats avec ceux de ses camarades.

Résultats

conditions :	0 °C	20 °C	60°C
résultats cliquer sur les vignettes pour voir l'image taille réelle
	Dimension du cristal : 0,076 mm	Dimension du cristal : 0,261 mm	Dimension du cristal : 1,65 mm

Les constatations

La comparaison des différents travaux permet de valider le fait que la taille des cristaux dépend de la température de refroidissement. Mais dans les différentes expériences on obtient à chaque fois une seule taille de cristaux. L'observation du basalte avait montré la coexistence de cristaux de tailles différentes ( phénocristaux, microlites). Le modèle ne permet pas d'expliquer en totalité la structure du basalte. Problème : Comment dans une même condition de refroidissement peut-on avoir formation de cristaux de tailles différentes comme dans le basalte. Hypothèses : - le magma basaltique est composé d'un mélange d'éléments chimiques. - la vitesse de refroidissement varie.

Cette fois la modélisation passe par l'utilisation d'un logiciel permettant de prendre en compte la composition chimique réelle du basalte : avec le logiciel MAGMA