GeoNord15 - La Géothermie EarthCache

Introduction :

La Terre émet à sa surface de l'énergie thermique que l'Homme utilise pour satisfaire une fraction de ses besoins énergétiques. L'énergie géothermique (exploitation de la chaleur du sous-sol) inépuisable à l'échelle de l'humanité est une des alternatives possibles aux énergies fossiles.

Origine du flux géothermique :

L'énergie géothermique provient essentiellement de la désintégration des éléments radioactifs tels que l'uranium (²³⁸U et ²³⁵U), le thorium (²³²Th) et le potassium (⁴⁰K)  contenus dans les roches : le manteau terrestre est le principal producteur de cette chaleur qui chauffe les roches et les fluides en profondeur.

Le flux géothermique correspond à la quantité de chaleur dissipée par la surface du globe (87 mW.m^-2 en moyenne).
Le gradient géothermique désigne lui la valeur de l'augmentation de la température en fonction de la profondeur (exprimé en °C.km^-1)

Par l'observation de l'évolution du gradient géothermique dans les enveloppes terrestres, on peut remarquer l'existence de 2 gradients géothermiques et donc de 2 transferts thermiques différents vers la surface du globe :

    - dans la lithosphère (de 0 à environ -110 km de profondeur), le gradient est important : la chaleur est transférée par conduction c'est à dire lentement de proche en proche sans mouvement global des matériaux.

    - dans le manteau inférieur et dans l'asthénosphère où le gradient est faible, le transfert thermique est plus efficace car il s'effectue par convection : la matière chaude moins dense que la matière froide est animée de mouvements ascendants.

Ce transfert par convection n'est possible que parce que les roches du manteau à cette profondeur sont déformables ce qui permet un déplacement de quelques millimètres par an.


On observe ainsi un flux important au niveau des dorsales où se produit la remontée de matériel chaud et la production de nouvelle lithosphère océanique.
Au niveau des zones de subduction, on trouve une zone de flux faible correspondant au plongement de la plaque lithosphérique froide et plus localement, une zone de flux géothermique fort qui s'explique par le magmatisme lié à l'arc volcanique. Ainsi la Terre est une machine thermique.

 

Les zones les plus favorables à la production d'électricité géothermique sont les zones à fort flux et gradient géothermiques : ce sont les zones associées au magmatisme de subduction, de point chaud et de rifting où la production d'électricité est possible, on parle de géothermie haute énergie. Lorsque le flux et le gradient sont faibles, on parlera de géothermie basse énergie utilisée principalement pour le chauffage collectif ou individuel.

Le prélevement éventuel d'énergie par l'Homme ne représente qu'une infime partie de ce qui est dissipé.

Introduction :

The Earth emits, on its surface, thermal energy that humans use to satisfy a fraction of its energy needs. Geothermal energy (exploitation of heat from the basement) inexhaustible to a humanity scale is one of the possible alternatives to fossil fuels.

Origin of geothermal flux:

Geothermal energy comes mainly from the decay of radioactive elements such as uranium (²³⁸U and ²³⁵U), thorium (232Th) and potassium (40K) contained in rocks: the Earth's mantle is the main producer of this heat which heat rocks and fluids in depth.

By observing the evolution of the geothermal gradient in terrestrial envelopes, we can notice the existence of two geothermal gradients and thus two different heat transfer to the surface of the globe:

    - In the lithosphere (from 0 to about -110 km deep), the gradient is important: the heat is transferred by conduction, ie slowly step by step without global movement of materials.

    - in the lower mantle and the asthenosphere where the gradient is low, the heat transfer is more efficient because it is carried out by convection: the hot material less dense than cold material is animated with upward movements. This transfer by convection is just possible because the coat rocks are deformable at this depth, and this allows a displacement of a few millimeters per year.

We observed a significant flow to the back where the ascent of hot material and the production of new oceanic lithosphere occurs.

At subduction zones, there is a low flow area corresponding to the embedding of the cold lithospheric plate and more locally, a geothermal area of high flows caused by the magmatism related to the volcanic arc. So the Earth is a thermal machine.

The most favorable areas for geothermal electricity are the high flow and geothermal gradient zones: these are the areas associated to subduction magmatism, hot spot and rifting where electricity production is possible, we talk about high geothermal energy. When the flow and the gradient is low, we speak of low geothermal energy used mainly for collective or individual heating.

The levy of any energy by humans is only a small part of what is dissipated.

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To validate your visit:

1-. What are the temperatures of hot springs of low and medium energy? And of high energy?
2-. What is, in general, the value of the geothermal gradient? (text on red background)
3-. At what depths is found a geothermal energy interesting for exploitation in Aquitaine and in the Paris basin? 
4-. What is the volcano, named in the text, which has a very important activity of geothermal energy next to it?

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