Guide d'exploration et d'intégration ROCHES ET MINÉRAUX

Guide d’exploration et d’intégrationROCHES ET MINÉRAUX

Ateliers pour les élèves du deuxième et troisième cycles

La Maison Léon-Provancher, Québec 2002

Ce document a été réalisé grâce à la participation financière du ministère de la Culture et des Communications du Québec, dans le cadre du programme «Étalez votre science».

Ce programme est la propriété intellectuelle de La Maison Léon-Provancher de Québec et une autorisation de reproduction pour usage pédagogique vous est donnée. Malgré les efforts apportés, il peut comporter des erreurs ou des imprécisions. Il fera l’objet, comme toutes les autres productions de l’organisme, de révisions périodiques afin d’améliorer le contenu et la forme. Tous commentaires ou suggestions permettant son amélioration seront appréciés. Plusieurs autres thèmes ont été produits par La Maison Léon-Provancher, informez-vous!

Conception, recherche, rédaction et adaptation :

Geneviève BoucherJean BérubéJohanne PoulinClaire Truchon

© La Maison Léon-Provancher1435 ProvancherCap-Rouge (Québec) G1Y 1R91991, révision 2002Téléphone : (418) 650-7785 Télécopieur : (418) 650-1272Courriel : [email protected]

Ateliers pour les élèves du 2e et 3e cycles Roches et minéraux

La Maison Léon-Provancher 1

Introduction

Ce guide propose des activités d'exploration reliées au thème des roches et minéraux. Les jeunes pourront s'interroger sur le monde fascinant du sous-sol et seront amenés à entrer dans le processus d'apprentissage par la réalisation de projets ou de défis. Ces activités déclencheront un questionnement et donneront le goût d'en savoir plus sur ce sujet, permettant ainsi de se familiariser avec la démarche expérimentale.

Certaines explications naissent spontanément et elles leur sont utiles pour comprendre leur environnement. D’autres sont, cependant, plus éloignées de leur vécu. Les activités animées lors de la visite avec l’animateur sont alors importantes afin d’amener les jeunes à s’approprier de nouvelles connaissances et les encourager à poursuivre leurs recherches. Ces ateliers permettent la manipulation, l’expérimentation et la découverte par une approche coopérative.

Ce guide suggère également quelques activités d’intégration afin de consolider les connaissances acquises sur le sujet et de parfaire le développement de plusieurs compétences.

Cadre pédagogique du thème

Pendant l’animation de ce thème, l’élève pourra apprendre à ...• Classer des constituants de la Terre selon une ou plusieurs propriétés communes.• Identifier différents constituants d’une roche et les comparer avec d’autres.• Découvrir des ressemblances et des différences entre des roches.• Identifier des usages que l’homme fait des ressources naturelles du sol.• Reconnaître les transformations que l’homme fait subir à des substances naturelles.

Également, l’élève pourra explorer des savoirs essentiels tels que :• Les propriétés et caractéristiques de la matière terrestre

- traces de vivant et fossiles- classification de roches - classification de minéraux

• L’organisation de la matière- cristaux- structure de la Terre (continents, calottes glaciaires, montagnes, volcans, etc.)

• La transformation de la matière - phénomènes naturels (érosion)

• Conventions et modes de représentation (globe terrestre, cartes, modèles)• Technologies de la Terre• Technologies de l’environnement (recyclage, compostage, etc.)• Faire appel à divers modes de raisonnement • Recourir à des démarches empiriques (tâtonnement, analyse, exploration à l’aide de ses sens)• Les propriétés et caractéristiques de la matière terrestre



Tableau des compétences transversalesOrdres Compétences Composantes

Compétence 1 • S'approprier l'information.Exploiter l'information. • Reconnaître diverses sources d'information.

• Tirer profit de l'information.

• Analyser les éléments de la situation.Compétence 2 • Imaginer des pistes de solution.

Résoudre des problèmes. • Mettre à l'essai des pistes de solution.COMPÉTENCES • Adopter un fonctionnement souple.

D'ORDRE • Évaluer sa démarche. INTELLECTUEL

Compétence 3 • Construire son opinion.Exercer • Exprimer son jugement.

son jugement critique. • Relativiser son jugement.

Compétence 4 • S'imprégner des éléments d'une situation.Mettre en œuvre sa • Imaginer des façons de faire.pensée créatrice. • S'engager dans une réalisation.

• Adopter un fonctionnement souple.

Compétence 5 • Analyser la tâche à accomplir.Se donner des méthodes • S'engager dans la démarche.

de travail efficaces. • Accomplir la tâche.• Analyser sa démarche.

COMPÉTENCESD'ORDRE

MÉTHODOLOGIQUE Compétence 6 • S'approprier les technologies de l'informationExploiter les technologies et de la communication.

de l'information • Utiliser les technologies de l'informationet de la communication. et de la communication pour effectuer une tâche.

• Évaluer l'efficacité de l'utilisation de la technologie.

Compétence 7 • S'ouvrir aux stimulations environnantes.Structurer son identité. • Prendre conscience de sa place parmi les autres.

• Mettre à profit ses ressources personnelles.COMPÉTENCES

D'ORDRE PERSONNELET SOCIAL • Interagir avec ouverture d'esprit

Compétence 8 dans différents contextes.Coopérer. • Contribuer au travail collectif.

• Tirer profit du travail en coopération.

COMPÉTENCE Compétence 9 • Établir l'intention de la communication. DE L'ORDRE DE Communiquer de façon • Choisir le mode de communication.

LA COMMUNICATION appropriée. • Réaliser sa communication.

Les activités vécues lors de la visite et les activités suggérées dans ce guide visentle développement de chacune de ces compétences et de leurs composantes respectives.



Activités d’exploration suggérées

La mise en situation est simple. Une invitation écrite par un prospecteur est remise aux élèves (page annexe 1). Ce dernier raconte qu'il a besoin d'aide pour approfondir son travail de prospection. Cette invitation tente de susciter l'intérêt des élèves pour les ressources qui sont sous nos pieds et encourage le groupe à réaliser de petites activités. Elle vise également à les amener à se rendre compte de l'importance de celles-ci et à chercher des réponses à leurs questions.

Les activités d’exploration suggérées doivent être réalisées en équipe afin de permettre des échanges.

Des roches pour tes sens(Durée suggérée : 1 période)

Déroulement : chaque équipe recherche ou apporte différentes roches et trouve deux caractéristiques opposées (exemple : rude-doux). Chacune de leur côté, les équipes classent leurs roches en deux catégories selon les caractéristiques choisies. Par la suite, les autres équipes tentent d'identifier quelles caractéristiques ont été la base de la classification.

Si tu as une loupe à ta disposition, tu peux observer les roches avec celle-ci. Tu peux observer peut-être de minuscules grains composant les roches. De quelles couleurs sont-ils? Sont-ils brillants, transparents, opaques?

Trucs pédagogiques

Découvrir des usages des roches (exemples : pierres tombales, pierres de construction, etc.).

Trouver le plus grand nombre de proverbes ou d'expressions avec des mots relatifs aux sols, roches et minéraux, par exemple : pierre qui roule n'amasse pas mousse, dur comme le roc, etc. (français).



À la découverte des objets fabriqués(Durée suggérée : 1 à 2 périodes)

Déroulement : les jeunes deviennent enquêteurs et trouvent le plus grand nombre d’objets fabriqués à partir des ressources naturelles du sol. La recherche peut se faire à l’extérieur ou à l’intérieur. En équipe, ils retrouvent les différentes origines des objets (page annexe 2). Les laisser poser des questions et faire leurs hypothèses. Les équipes notent leurs observations : le nom de l’objet, le lieu où il se trouve et l’hypothèse quant aux matériaux utilisés pour le fabriquer. Refaire le déroulement de la fabrication de l'objet, tout en essayant de retracer les matières premières utilisées et les différentes transformations.

Trucs pédagogiques

Fabriquer votre propre objet à partir des produits du sol ou du sous-sol; sable, gravier, verre, argile, etc. (arts plastiques).

Choisir une matière première et trouver des objets fabriqués qui en contiennent.

Classer des objets d'après leurs utilisations : pour jouer, pour se nourrir, pour se déplacer, etc.

Discuter des conséquences sur l'environnement de la transformation des objets : pollution, dépense d'énergie, etc.



Pour devenir un bon prospecteur, comme moi évidemment, il faut savoir être très observateur. Il faut aussi se rendre compte de l'importance du sol, du sous-sol et des produits qu’ils donnent.

D’où ça vient?(Durée suggérée : 1 période)

Déroulement : photocopier les deux dessins de coupe du sol avec les différentes zones d’exploitation (pages annexes 3 et 4). Chaque équipe dispose d'un produit. Les préparer à l’avance.

Les équipes associent leur produit à la bonne zone présentée sur les dessins. Amener les élèves à se rendre compte que l'être humain dépend des ressources naturelles du sol. Discuter avec eux des moyens d'exploitation utilisés par l'humain : mine, carrière, puits de forage, etc. Trucs pédagogiques

Trouver différentes catégories d'utilisation des produits (exemple : vaseline - soins).

Visiter une carrière ou une sablière.

À l'aide des produits, découvrir les différentes activités de transformation des matières premières : scierie, fonderie, etc. (sciences humaines).



Zone d’exploitation

A sous-solC sous-solC sous-solA sous-solC sous-solC sous-solC sous-sol

D sol D solB sol

C sous-sol C sous-sol

D solC sous-solD sous-solA sous-solC sous-sol

D solC sous-solA sous-sol

Objet ou produit

VaselineBriquette de charbon

TalcHuile minéraleMine de crayon

1¢Clou

Objet en verreSable

CéréalesPapier d’aluminium

CraieObjet en céramique

Outil en acier inoxydableSel

Objet en plastique5¢

Pierre concasséeBijou en argent

Paraffine

Animation offerte

Accueil

Prospecteur Laroche• Éveil à la conservation des ressources par un personnage.• Notions de recyclage, récupération, réduction, etc.• Présentation des ateliers

Ateliers

L’histoire de la terre • La formation de la terre sous forme d'échange et découvertes. • Les différents types de roches et différences entre une roche et un minéral.• La formation et l’observation de fossiles.

Ça bouge sous nos pieds • La dérive des continents, les plissements montagneux.• Les volcans, les séismes et les glissements de terrain.

Minéralogistes amateurs• La caractérisation des minéraux (dureté, éclat, transparence, magnétisme, etc.).• Identification des minéraux sous forme de défi.

Dangers dans la mine• Jeu de type «serpents et échelles».• Échange et réflexions sur les utilisations possibles et la conservation du sol.



Activités d’intégrationCes suggestions visent à favoriser la réalisation de projets, leur diffusion et l’évaluation.

• Visiter la collection d’un musée de géologie.

• Organiser une sortie pour ramasser les détritus se trouvant sur le terrain de l'école. Bricoler avec ceux-ci et exposer le tout à l'école afin de sensibiliser les élèves.

• Fabriquer un fossile avec de la boue et des restes de coquillages ou de crustacés (page annexe 5).

• Visiter les rivages d’une rivière ou du fleuve afin de trouver des fossiles et visiter des grottes de votre région.

• Aménager, à l'extérieur de l'école, une boîte à compost que les jeunes entretiendront.

• Trouver des moyens de réduire le nombre de déchets jetés dans la poubelle de la classe.

• Faire une expérience avec les classes du même degré. Peser les sacs de poubelle de chaque classe pendant une semaine et faire des comparaisons (mathématiques).

• Pendant toute une journée, noter tous nos achats. Classer ces items sous deux catégories : indispensables et superflus.

• Mettre sur pied un service de recyclage de métal, de plastique et de verre pour l'école.

• Utiliser les TIC pour planifier, chercher et traiter l’information.Voici quelques suggestions d’adresses :www.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.accueil.htmlwww.cgq-qgc.ca/tous/terre/terre.htmlwww.virtualmuseum.ca/Francais/Gallery/static/RocksGemsandMinerals_page1.html



CONTENU NOTIONNEL

Les roches et les minérauxLes roches peuvent être divisées en trois grands groupes selon la manière dont elles ont été produites.

1) Les roches ignées Elles sont formées à la suite du refroidissement et de la solidification de la roche fondue ou magma qui provient des profondeurs de la terre. Elles ont habituellement une apparence cristalline. Exemple : granite.

2) Les roches sédimentaires Elles proviennent de l'érosion de roches anciennes. Elles se composent de particules minérales, de fragments de roches et de débris d'animaux et de végétaux qui se sont déposés au cours des années. Il est possible de voir assez facilement les couches de sédiments qui composent la roche. Exemple : grès.

3) Les roches métamorphiques Elles se forment quand des roches, d'origine sédimentaires ou ignées sont soumises à la chaleur et à une forte pression. Les roches métamorphiques d’origine ignée possèdent souvent une surface cristalline plus développée que les roches ignées, c'est-à-dire que les cristaux sont plus gros. Exemple : quartzite. Les couches des roches métamorphiques d’origine sédimentaire ont été cimentées par cuisson et pression, comme une céramique. Exemple : ardoise.

Les roches sont constituées de minéraux. Donc, pour bien connaître les roches qui sont la partie inorganique de la terre, il faut connaître les minéraux qui les composent.

Les propriétés des minérauxPour identifier les minéraux, leurs caractéristiques sont trouvées à l’aide de quelques tests.

Trait : couleur de la poudre d'un minéral.

Transparence : capacité d'un minéral de laisser passer la lumière (transparent, translucide, opaque).

Couleur : propriété qui attire le plus notre attention. Très variable car peu de minéraux possèdent une couleur constante. Il est important d'observer la couleur sur une cassure fraîche pour les minéraux métalliques car ils peuvent être altérés.

Éclat : aspect de la surface des minéraux ou des roches lorsqu'ils sont regardés à la lumière du jour (métallique, vitreux, gras, etc.).



Dureté : résistance à se laisser rayer par un objet et sa résistance à la destruction de sa structure. Elle est déterminée en comparant le minéral à d'autres. Dix minéraux de différentes duretés forment une échelle qui porte le nom d'échelle des «duretés relatives de Mohs».

Magnétisme : propriété d'être attiré par un aimant.

Effervescence : réaction d'un minéral en contact avec un acide. Il laisse alors échapper des bulles de gaz carbonique.

La formation des fossilesLes fossiles sont des restes d'organismes, ou de leurs activités, qui ont vécu dans les époques anciennes. La fossilisation est le passage d'un être vivant à l'état fossile, c'est-à-dire les transformations de la matière vivante en minéral.Généralement, ce sont les parties dures (coquilles, squelettes) qui laissent le plus souvent leurs traces dans la roche. La fossilisation dépend, avant tout, d'un recouvrement rapide de l'organisme par des sédiments et de l'absence d'oxygène entre ces sédiments et l'être vivant qui sera fossilisé. Cette absence d'oxygène freine ou arrête complètement les processus de décomposition.

Les phénomènes reliés aux solsTremblement de terreLes tremblements de terre ou séismes sont souvent provoqués par la rupture des roches en dessous et à la surface de la terre. Ces roches se brisent généralement parce que l'écorce terrestre s'ajuste ou bouge à tout moment. Les séismes sont aussi souvent reliés à l'activité volcanique.

Éruption volcaniqueUn volcan n'est pas une montagne. Lors de l'évolution géologique de la terre, il s'est formé un trou dans l'écorce terrestre d'où est sorti, violemment et venant des profondeurs de la terre, un feu liquide appelé lave. La lave coule, se refroidit et durcit autour de l'orifice, formant ainsi une fausse montagne. L'intérieur de notre planète est formé de roches en fusion appelé magma.



ÉrosionC'est l'usure mécanique, chimique ou la transformation de l'écorce terrestre par les eaux, les glaciers, les vents, la gravité, l'humain, etc. L'érosion est un phénomène naturel et constant. Il y a érosion normale tout au long des années, mais certaines actions des humains ou des animaux peuvent accélérer le processus d'érosion.

Glissement de terrainC'est la couche extérieure de l'écorce terrestre, c'est-à-dire le sol, qui se déplace plus ou moins rapidement suivant une pente. Ce phénomène souvent lié à la transformation du sol en liquide, s’appelle la liquéfaction. Les glissements se produisent surtout sur les versants naturels des bords de la mer, des grands cours d'eau et des ravins.

Utilisations des roches et des minérauxLes roches et les minéraux sont nécessaires à l'humain pour assurer un milieu de vie de qualité. Ils permettent :• de construire et d'agrandir les villes;• de construire des centres commerciaux, des développements résidentiels, des routes, des

voies ferrées, des aéroports et d'avoir des loisirs;• de faire de l'exploitation minière et d'avoir des matériaux de construction.



Page annexe 1

Invitation du Prospecteur Laroche

Cher élève,

Je t'invite à vivre le thème «roches et minéraux» afin d'en connaître un peu plus sur les ressources naturelles de notre planète : la Terre. Pour devenir un bon prospecteur, il faut savoir être très observateur. Tout bon prospecteur se sert de ses sens lorsqu’il travaille. Tu dois être capable de différencier une roche d’une autre et pour cela il faudra mettre en éveil tes sens (vue, toucher et odorat). Afin de te préparer adéquatement, je te propose quelques activités d’exploration sur le sujet. Applique-toi bien et viens découvrir les secrets que cachent notre belle planète bleue.

Au plaisir de se rencontrer!

Le prospecteur Laroche



Page annexe 2

Quelques objets fabriqués et leurs matériaux

GypseGravier, eau, sable et cimentCéramique (terre cuite)Porcelaine (terre cuite et émail)FerFerCalcite (carbonate de calcium)Fer ou plastique (résine synthétique)Céramique ou porcelaineAcier inoxydable (nickel, chrome et fer)CuivreVerre (sable)

Mur de plâtreMur de bétonTuile de céramiqueCuvette de toilette, bain et lavaboCalorifèrePatte de pupitreCraiePoubelleAssietteUstensilePlomberieMiroir

MatériauxObjets observés à l’intérieur



Ciment (argile et calcaire)Briques (terre argileuse séchée)Asphalte (calcaire, silice et bitume)Asphalte (calcaire, silice et bitume)Verre (sable)PierreAluminium (bauxite)Acier (fer et carbone)FerFerCaoutchouc synthétiqueCaoutchouc synthétique, cuivre et mica blancVerre (sable)

TrottoirMur de briquesChausséeBardeau d’asphalteFenêtrePierre concasséeGouttièreVéhicule motoriséClôture en métalPoteau de lumièrePneuFil électriqueAmpoule

MatériauxObjets observés à l’extérieur

Page annexe 3



Zone A Zone B

Sol Sol

Sous-sol Sous-sol

Gaz

Pétrole

Eau

Page annexe 4Ateliers pour les élèves du 2e et 3e cycles Roches et minéraux


Zone C Zone DSol Sol

Sous-sol Sous-sol

Eau

Page annexe 5

Des fossiles vieux de... 4 heures

À partir d’éléments naturels variés, créer des fossiles en plâtre.

Matériel• petits pots vides de plastique (yogourt, compote, etc.)• coquillages, feuilles, cônes, etc.• pâte à modeler• plâtre de Paris• vernis transparent (facultatif)

1. Déposer de la pâte à modeler à l’intérieur des pots afin de couvrir le fond et la modeler pour qu’elle soit bien lisse.

2. Faire des empreintes sur la pâte à modeler avec des coquillages, des feuilles, etc.3. Préparer le plâtre de Paris en suivant les directives sur la boîte. Couler le plâtre sur la

pâte à modeler et attendre qu’il soit complètement sec.4. Démouler et appliquer du vernis transparent sur le plâtre.

N.B. Ne pas appliquer de gouache ou de peinture à l’eau car ils diluent le plâtre.



Documents

Guide d'exploration et d'intégration ROCHES ET MINÉRAUX