Géothermie et propriétés de la Terre

GEOTHERMIE ET PROPRIETES  DE LA TERRE

Aujourd’hui la grande majorité de l’énergie utilisée provient de la combustion d’énergie fossile, comme le pétrole ou le charbon, ou du nucléaire. Or ces énergie ne sont pas renouvelables et pourraient manquer à l’avenir. De plus leurs combustion est à l’origine de l’effet de serre qui entraine une augmentation de la température terrestre car leurs combustion augmente le niveau de CO2. Mais l’un des évènements marquant de 2015 fut la COP21 où la préoccupation était la diminution de CO2 dans l’atmosphère et le maintien de la température terrestre. Le nucléaire pose d’autres problèmes avec d’abord les déchets qui s’accumule et qu’on ne peut pas éliminer, puis il y a la question de la sécurité car les centrales sont un vrai danger pour la population vivant aux alentours. Les chercheurs sont donc à la recherche d’une énergie qui respectent l’environnement et qui serait quasiment inépuisable par l’Homme. La géothermie est une des énergies étudiées par ces chercheurs car il respecte ces deux critères. D’où provient  l’énergie géothermique et comment peut-elle être utilise par les Hommes ? Nous allons d’abord le flux et gradient géothermique puis les mécanismes de transfert thermique et enfin l’utilisation possible de l’énergie géothermique par l’Homme

À la surface de la Terre, nous observons des manifestations traduisant la dissipation de l'énergie thermique interne de la Terre, comme les éruptions volcaniques, les geysers ou

encore les séismes. La dissipation de l'énergie interne du globe correspond au flux géothermique. Le flux géothermique est la quantité d'énergie thermique dissipée par unité de surface terrestre et par unité de temps.

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On voit que le flux géothermique n’est pas uniforme sur Terre. On remarque qu’il est fort dans les zones de dorsales, aux environs des points chauds, et dans les plaques chevauchantes des subductions. Puis il est faible au niveau des fosses et des zones de subduction.

On enregistre une augmentation de la température au sein de la Terre en fonction de la profondeur. Cette augmentation est appelée gradient géothermique. La courbe représentative de cette température en fonction

de la température est appelée le géotherme. Elle permet d'estimer la température à une profondeur donnée. Le géotherme n'est pas uniforme au sein des différentes enveloppes du globe.

[pic 2]

Tout d’abord on voit que l’augmentation de la température n’est pas linéaire, elle augmente par palier. On voit que dans les premier 200 km, qui correspondent à la lithosphère c’est-à-dire la croute et le manteau lithosphérique, la pente est faible donc la variation de température est faible. Puis de 200 km à 2900 km, qui correspondent au manteau asthénosphérique et au manteau inferieure, la pente est forte et donc la variation de températures aussi, ce qui signifie que le transfert de chaleur dans le manteau se fait facilement. Ensuite à 2900

km c’est la limite manteau-noyau et on voit que la pente est faible donc on en déduit que le transfert de chaleur entre le noyau et le manteau se fait difficilement. Enfin dans le noyau la pente est forte donc la variation de températures aussi, ce qui signifie que le transfert de chaleur dans le noyau se fait facilement.

L’énergie        thermique        interne        de        la        Terre        provient        de plusieurs sources :

• La radioactivité : du manteau pour la plus grande part, de la croûte, et du noyau.
• La chaleur initiale : accumulée par la planète lors de sa formation qui se libère en continu.
• La chaleur de différenciation : libérée par les roches au cours de leurs changements d'états.

La source principale de l’énergie thermique interne provient de la radioactivité, c’est-à-dire désintégration  des substances radioactives contenues dans les roches. Ces substances sont l'uranium 238U, 235U, le potassium 40K et le thorium 232Th

Énergie d'origine radioactive, concentration en éléments  radioactifs de chaque enveloppe terrestre

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On remarque que c'est la désintégration de l'Uranium qui produit le plus de chaleur. Enfin la chaleur initial et la chaleur de différenciation libère peu d’énergie comparé à la radioactivité.

Donc la Terre produit de la chaleur du fait de la désintégration des éléments radioactifs qui composent ses enveloppes. Cette énergie se dissipe en surface et est à l'origine du flux géothermique qui est mesurable. Nous avons vu que l’énergie interne se dissipe, mais quels mécanismes permettent ce transfert de chaleur ?

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