Géothermie et propriétés thermiques de la Terre

Voici un plan détaillé sur le dernier chapitre de géologie intitulé Géothermie et propriétés thermiques de la Terre, réalisée en classe de Terminale S en SVT. Il peut donner lieu à une synthèse (I) ou une étude de documents (IIa ou IIb).

I. La chaleur interne

1) Flux et gradient géothermique à la surface

Flux géothermique : quantité de chaleur traversant une surface par unité de temps (W.m-2). Il vaut en moyenne 65 W.m-2 et l'énergie totale libérée par le noyau est de 4,2.10^13 W)

Gradient géothermique : rapport entre la variation de température entre 2 points et la distance entre ceux-ci : il vaut en moyenne 30°C/km. Il est représenté par le géotherme.

2) Les origines de la chaleur interne

La chaleur interne est due à :

-70% : la désintégration naturelle des isotopes (uranium, thorium, potassium), et est principalement produite par le manteau (la concentration des isotopes y est moins concentrée mais il représente plus de surface)

-20% : la chaleur d'accrétion : énergie libérée lors de la collision des particules au moment de la formation de la Terre.

-10% : la chaleur de cristallisation : le noyau externe se solidifie et s'agrandit progressivement, ce qui libère de l'énergie.

II. Le moteur de la tectonique des plaques

1) Les 2 modes de transfert de la chaleur, inégalement efficaces

-conduction : la chaleur se déplace de proche en proche par agitation atomique, sans transfert de matière.

-convection : transfert de chaleur avec déplacement de matière : la matière chaude est moins dense mais et remonte alors que la matière froide tombe. Il est plus efficace.

2) Gradient et flux varient en fonction du contexte géodynamique.

-zones de subduction : flux faible car la matière froide (lithosphère) s’enfonce dans le manteau.

Ex : Cercle de feu du Pacifique

-dorsales : flux élevé car remontée de matière chaude -> magmatisme.

Ex : Islande, Açores

-points chauds : flux élevé grâce à la remontée de matériaux chauds dans le manteau. Ils perforent ensuite la lithosphère et donnent des éruption effusives.

Ex : île de la Réunion, Hawai

= la terre est une machine thermique due à une convection de magma dans le manteau.

III. L’énergie géothermique est utilisée pour l’homme.

La géothermie exploite le flux géothermique qui parvient en surface et est très variable selon les contextes. On trouve de nombreuses installations dans les dorsales, les fossés d'effondrement (Alsace, Kenya), les zones de collision (Italie) et les bassins sédimentaires (Bassin Parisien) mais SURTOUT dans les zones de subduction, où, même si le flux géothermique est faible à la verticale de la plaque, il est fort dans l'arc volcanique associé (Japin, Guadeloupe, Indonésie, ...)