2-A Géothermie et propriétés thermiques de la Terre

Un enjeu : quelles alternatives aux questions posées par l'utilisation des combustibles fossiles, épuisement des réserves et modification climatique majeure ?
L'exemple de la géothermie.

I. La machinerie thermique de la Terre.

1. L'énergie interne de la Terre.

Une énergie résiduelle : l'énergie d'accrétion.

Une énergie mantellique et crustale : l'énergie produite par la désintégration des radio-éléments composant les matériaux terrestres.


Production de chaleur par les enveloppes terrestres.

Un gradient géothermique : Il traduit la production de chaleur interne.

La désintégration des éléments radioactifs contenus dans les roches est la principale origine de l'énergie thermique interne de la Terre. Un flux ther

2. Le flux géothermique.


Flux géothermique en surface

Le flux géothermique : produit du gradient géothermique par la conductivité des roches ; débit d'énergie exprimé en W.m-2 ou J.m-2.s-1.

Une variable :


Flux géothermique en profondeur

Les données de la tomographie : des variations de densité des matériaux superficiels comme profonds qui marquent leurs différences de température.


Tomographie sismique entre 0 et 100 km

Des volumes plus ou moins chauds variables suivant la profondeur :


Tomographie sismique 100 km

Tomographie sismique 1400 km
Flux géothermique et tomographie sismique mettent en évidence, en profondeur, des volumes de matériaux dont les températures sont différentes. Ils traduisent des mouvements lents de convection affectant ces volumes qui se déplacent de l'ordre de quelques cm/an.

II. Géothermie et géodynamique.

1. Des contextes associés.

Anomalies positives du flux: elles correspondent aux frontières de divergence que sont les dorsales et les points chauds.

Anomalies négatives du flux: elles correspondent aux zones de subduction des frontières convergentes.

2. Des transferts d'énergie et de matière.

Les transferts d'énergie : convection ou conduction.

Conduction Convection

une conduction dans la lithosphère: compatible avec la rigidité des matériaux.

Une convection dans le manteau : dans l'asthénosphère mais aussi dans le manteau profond.

@ La page du CNRS sur la convection.
@ Modélisations de la convection -Site Planet_Terre -
Le manteau terrestre est le siège de mouvements de matières animés par la plongée des plaques lithosphériques froides. Le modèle de cette convection est complexe.
@ Modèle 1
@ Modèle 2
@ Modèle 3

Et pour en savoir plus sur la convection (et rectifier quelques erreurs) :

III. Exploiter les ressources géothermiques.

Des sites privilégiés : ceux dont le contexte géodynamique explique un flux géothermique élevé.

En France : certaines régions montrent des caractéristiques intéressantes pour l'exploitation de l'énergie géothermique.

Données pour la France

Cartes des températures profondes.

L'exemple du fossÚ Rhénan : un rift fossile affecté d'une anomalie positive du flux géothermique.

Le site de Soultz

Des ressources importantes : une infime partie est exploitée, l'essentiel de l'énergie dissipée par la Terre est perdue.

L'énergie géothermique, un enjeux contemporain dans le cadre de la reconversion vers l'utilisation de sources plus propres et inépuisables ?

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