Géothermie et propriétés thermiques de la Terre
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Ens. spécifique
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France métropolitaine • Septembre 2014
Exercice 1 • 3 points
L’Islande est une île située dans l’Atlantique nord, qui présente une intense activité géologique et une activité géothermique très élevée. Le potentiel géothermique de l’île est utilisé comme source d’énergie principale grâce à de nombreuses centrales géothermiques qui, en prélevant l’eau chaude du sous-sol, produisent de l’électricité.
La tomographie sismique est une méthode géophysique qui utilise l’enregistrement de la vitesse des ondes sismiques émises lors de tremblements de terre. Cette technique consiste à comparer les vitesses des différentes ondes reçues aux vitesses théoriques attendues pour chaque profondeur.
On met alors en évidence des zones où la vitesse des ondes est :
- soit plus élevée que celle prévue à cet endroit (anomalie de vitesse positive), correspondant à des régions plus froides du manteau ;
- soit plus faible que celle prévue à cet endroit (anomalie de vitesse négative), correspondant à des régions plus chaudes du manteau.
D’après planet-terre.ens-lyon.fr
Comprendre le sujet
- Le contexte géologique doit être apprécié par référence aux caractères des structures géodynamiques du globe : dorsales, points chauds, zones de subduction…
- Il faut analyser les documents en recherchant les caractéristiques présentes et arriver ainsi à établir l’existence d’une dorsale et d’un point chaud au niveau de l’Islande.
- Il s’agira ensuite de relier ces caractéristiques géologiques à l’exploitation géothermique.
Mobiliser ses connaissances
- La température croît avec la profondeur (gradient géothermique). Un flux thermique atteint la surface en provenance des profondeurs de la Terre (flux géothermique).
- Le flux géothermique est fort au niveau des dorsales.
- L’énergie géothermique utilisable par l’homme est variable d’un endroit à l’autre.
I. Exploitation du document 1 : l’Islande, une dorsale émergée
- Au nord et au sud, la carte indique une frontière divergente de plaques qui sépare la plaque nord-américaine de la plaque eurasiatique : cette frontière correspond à l’axe d’une dorsale.
- Cette dorsale traverse l’Islande du nord au sud, et les roches volcaniques présentes sont de plus en plus anciennes au fur et à mesure qu’on s’éloigne de l’axe de cette dorsale. Cela indique qu’il s’agit d’une
dorsale active au niveau de l’Islande, ce qui est confirmé par l’intense activité volcanique actuelle de l’île : l’activité de la dorsale entraîne donc unmagmatisme important .
II. Exploitation du document 2 : l’Islande, un point chaud
- À l’aplomb de l’île, la coupe tomographique montre une région d’anomalies négatives de la vitesse des ondes sismiques qui s’étend de la surface jusqu’à plus de 2 500 km, c’est-à-dire pratiquement jusqu’à la limite inférieure du manteau (interface manteau – noyau). En températures, cela signifie l’existence d’une colonne mantellique où la température est plus élevée de la base du manteau à la surface.
Ce panache mantellique est caractéristique d’un point chaud . Il est dû à l’ascension d’un matériel mantellique qui engendre, par convection, une production importante de magma.- Il y a donc en Islande une double activité magmatique : celle de la dorsale et celle du point chaud. Cette double activité magmatique entraîne la présence de chambres magmatiques à faible profondeur, et donc un fort gradient géothermique. En conséquence, les eaux souterraines près de la surface sont chaudes, ce qui permet
une géothermie de basse énergie pour le chauffage urbain et de haute énergie pour la production d’électricité .
Bilan
L’activité du point chaud a entraîné l’émersion de la dorsale au niveau de l’Islande, ce qui a rendu possible l’exploitation de l’important flux géothermique de celle-ci.
