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profSVT OEHMICHEN

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Exercices corrigés, schémas & conseils méthodologiques pour progresser en SVT (niveau Lycée)

2012_TS1_DS4 géothermie

La Terre selon Athanasius Kircher

 ·         La source de l’énergie géothermique : L’énergie thermique proviendrait de réserves éparses de feu (vestiges d’un ancien soleil refroidi, dont serait issu la Terre, ce qui est faux). Nous savons aujourd’hui que l’énergie géothermique est produite principalement par les substances radioactives.

 ·         Le mode de transfert de l’énergie géothermique : L’énergie thermique serait dissipée en surface grâce à l’ascension de feu par des « fissures », depuis le centre de la Terre. Ceci est faux : l’énergie géothermique est transférée en surface par conduction et, majoritairement, par convection mantellique.

 ·         La conséquence en surface du mode de transfert de l’énergie géothermique : Les éruptions volcaniques seraient des manifestations de la dissipation de l’énergie thermique. C’est effectivement le cas. Il est cependant surprenant qu’il n’évoque pas la fusion des roches sous l’action de ces « feux » et l’émission de laves en surface qui en résulterait.

 

Flux géothermique océanique et continental

Q1 / Le flux dissipé par une croûte  nouvellement formée atteint un peu plus de 300 mW.m-2, tandis qu’il n’est que de 60 mW.m-2 à la surface d’une croûte âgée de 80 Ma à 160 Ma. Le flux géothermique décroît, à mesure que la croûte océanique vieillit.

En effet, la croûte océanique se refroidit par conduction après sa formation au niveau de la dorsale.

Ce refroidissement rend la lithosphère océanique de plus en plus dense. Lorsque sa densité dépasse celle de l’asthénosphère, elle plonge alors.

Q2 /Le flux moyen émis dans les zones non remobilisées depuis 2 milliards d’années par une orogenèse est proche de 40 mW.m-2. Dans les zones remobilisées depuis moins de 250 millions d’années, il dépasse 60 mW.m-2 : Plus l’âge de la dernière orogenèse est récent, plus le flux géothermique augmente.

Ces zones comprennent les chaînes de montagnes actuelles caractérisées par un épaississement crustal important. Or, la croûte continentale contient des substances radioactives dont la désintégration produit de l’énergie thermique. Donc sur une même surface donnée, la quantité d’éléments radioactifs et d’énergie thermique produite est plus importante au niveau des orogènes que des plaines, dont l’épaisseur crustale est moindre.

Q3 /Les zones de subduction sont caractérisées par la présence d’un arc volcanique, à l’origine d’un fort flux géothermique en surface. Ce volcanisme est cependant localisé.

En dehors de ces zones volcaniques, le flux est faible en raison du plongement de la lithosphère océanique, froide.

 

Origine dissipation énergie géothermique

 - L’énergie géothermique provient principalement de la désintégration des substances radioactives contenues dans les roches en profondeur. Le manteau en est le principal producteur.

 - Elle est essentiellement dissipée par l’ascension de matériau chaud d’origine profonde, au sein du manteau sous-lithosphérique. Ce mode de transfert thermique, nommé convection, est plus efficace que la conduction qui propage l’énergie thermique sans mouvement macroscopique de matière. Au sein de la lithosphère, l’énergie géothermique est uniquement dissipée par conduction.

 - Le refroidissement de la lithosphère océanique se manifeste par l’abaissement de l’isotherme 1 300 °C, ce qui augmente son épaisseur par ajout de manteau. La densité du manteau lithosphérique étant supérieure à celle de la croute océanique, la lithosphère océanique devient plus dense. Lorsque sa densité dépasse celle du manteau asthénosphérique, elle plonge (= mouvement de convection descendant), engendrant un mouvement de convergence entre la lithosphère océanique plongeante et la lithosphère sus-jacente. Ce plongement exerce une traction sur toute la lithosphère océanique, a l’origine d’un mouvement de divergence des plaques de part et d’autre de la dorsale.

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