Les propriétés thermiques de la Terre

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Géothermie et propriétés thermiques de la Terre
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Les propriétés thermiques de la Terre

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La Terre, de par sa position dans le système solaire, reçoit beaucoup d’énergie du soleil. L’énergie solaire est en partie responsable des conditions physico-chimiques qui règnent à la surface de la Terre. Cependant, un flux thermique d’origine interne se dirige aussi vers sa surface.

1Le gradient géothermique, une valeur mesurée

 Au-delà de 15 mètres sous la surface de la Terre, la température des roches ne dépend plus ni de l’énergie solaire reçue en surface ni des variations climatiques ou saisonnières, mais des conditions géologiques existant en profondeur.

 Les mesures de température, effectuées par exemple par une sonde dans des forages, montrent que, dans les premiers kilomètres de la croûte terrestre, la température croît avec la profondeur.

 Cet accroissement de la température en fonction de la profondeur, ou gradient géothermique est en moyenne, sur la planète, de 33 °C · km–1 pour la croûte continentale et, en France, de 40 °C · km–1.

2Le flux géothermique, une valeur estimée

 L’augmentation de la température en profondeur montre qu’un flux thermique atteint la surface en provenance des profondeurs de la Terre.

 Le flux géothermique correspond au flux thermique traversant une surface terrestre donnée par unité de temps. Il est exprimé généralement en.

 La valeur du flux est obtenue en multipliant la conductivité thermique des roches par le gradient géothermique. La conductivité thermique se mesure en laboratoire, sur les échantillons de roches récoltées dans les forages. Le flux géothermique est ainsi estimé à partir de plusieurs forages voisins avec une incertitude de l’ordre de 10 %.

 Le flux géothermique est d’environ en moyenne à la surface du globe, mais il est inégalement réparti : environ de au niveau des continents, il peut atteindre à l’axe des dorsales océaniques (doc.1). Il existe donc un lien entre flux géothermique et tectonique des plaques (>fiche36).

Doc. 1 Carte mondiale du flux géothermique.

3L’origine du flux géothermique

 Le flux thermique a pour origine principale la désintégration des éléments radioactifs contenus dans les roches. C’est le cas par exemple des isotopes de l’uranium (238U et 235U), du thorium (232Th) et du potassium (40K) qui, en se désintégrant spontanément, libèrent de l’énergie thermique.

 Les concentrations en éléments radioactifs ne sont pas uniformes dans les différentes enveloppes de la Terre (doc.2) : elles sont importantes dans les roches de la croûte continentale, cependant, si on tient compte des volumes de ces enveloppes, elles ne produisent qu’un tiers de l’énergie. Les deux tiers restants le sont par le manteau qui est donc l’enveloppe terrestre qui produit le plus d’énergie.

Doc. 2 Énergie thermique issue de la radioactivité dans les différentes enveloppes du globe terrestre.

Enveloppes du globe terrestre


Volume (km3)


Teneur en uranium (tonne/km3)


Puissance dégagée par km3 (W/km3)


Puissance totale (W)


Croûte continentale






Croûte océanique



300


340



Manteau



30


30


20 à


Noyau



?


?


1 à

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