GÉOTHERMIE ET PROPRIÉTÉS THERMIQUES DE LA TERRE - Chaudes Aigues et la géothermie

Voir le sujet précédent Voir le sujet suivant Aller en bas

GÉOTHERMIE ET PROPRIÉTÉS THERMIQUES DE LA TERRE - Chaudes Aigues et la géothermie

Message par oli.no le Mer 24 Fév - 22:24

Introduction

Chaudes Aigues est une commune française située dans le département du Cantal en région Auvergne-Rhône-Alpes. C’est une station thermique réputée dès l’Antiquité pour ses eaux chaudes.
Il existe à Chaudes Aigues depuis 1332 un réseau de chauffage urbain. Depuis cette époque, la ville continue d’être chauffé par un système de géothermie et a développé un centre de thermalisme. La géothermie désigne à la fois la chaleur terrestre et son exploitation par l’homme. Le thermalisme est l’ensemble des activités liées à l’exploitation et à l’utilisation des eaux thermales.
Nous avons à notre disposition quatre documents que nous allons exploiter et analyser afin d’en expliquer l’origine de ce phénomène de géothermie locale.



Le gradient géothermique correspond aux variations de températures en fonction de la profondeur : la température de la Terre augmente avec la profondeur. Ce gradient varie avec le contexte géodynamique car il est plus fort au niveau des zones actives du globe.

Le document 4 est une coupe géologique schématique de la région de Chaudes Aigues. Nous observons quelques « cheminées » de basalte (ne descendant pas plus de 2,5km), ainsi que de nombreuses failles, l’eau s’y infiltre parfois vers le bas, jusqu’à environ 3 km, et remonte parfois vers la surface. Nous pouvons remarquer que l’eau s’infiltre dans les failles sur les côtés, et remonte à la surface au niveau de Chaudes Aigues. Les roches présentes sont le Basalte, le Granite et le Gneiss.
Les « cheminées » permettront au magma de remonter. Les eaux qui rejoignent la surface, étaient à l’origine à la surface, c’est-à-dire quelles proviennent des pluies, de la fonte des glaces ou d’autres intempéries. Elles se sont donc infiltrées à une profondeur de 3km dans la croûte pour ensuite remonter à la surface. C’est un procès naturel dans lequel l’homme n’intervient pas. On suppose un mouvement tectonique qui est à l'origine des failles.
Le flux géothermique ou flux de chaleur est la quantité d’énergie évacuée par la Terre, exprimée par unité de surface et par unité de temps. Le flux géothermique en un point donné est obtenu en multipliant la conductivité thermique et le gradient géothermique. Il varie également selon le contexte géodynamique.

Le document 2 est une carte du flux géothermique en France. Nous observons que les zones de France ou il est supérieur à 100 mW.m-2 sont au Nord-Est (Nancy, Strasbourg), l’Est de la frontière avec l’Espagne, la côte Est traversant Montbéliard, Besançon et Grenoble (Jura), au Sud (vers Avignon et Nîmes), un peu plus au Nord (justement la région de Chaudes Aigues), le Sud-Ouest (Dordogne, Lot-et-Garonne), ainsi que la région Centre.
La zone ou se situe Chaudes Aigues est une zone ou le flux géothermique est supérieur à 100 mW.m-2, donc est important. Or, nous savons que les espaces ou le flux géothermique est important sont des zones actives, c’est-à-dire que ce sont des zones volcanique telles que des dorsales, des volcans, des points chauds…
Chaudes Aigues se situerait alors proche d’un point chaud, d’une dorsale ou d’un volcan ?

Le document 3 est une coupe schématique de la lithosphère au niveau de l’Auvergne. Chaudes Aigues se situe juste à côté des volcans d’Auvergne. Cela confirme notre interprétation du document 2. Chaudes Aigues est effectivement une zone active.
De plus, Nous observons sous cette région de nombreuses failles, et les péridotites y sont déformées. La limite entre la lithosphère et l’asthénosphère est à 55-60km de profondeur alors qu’elle est à 80-85km dans les régions voisines.
On constate que le MOHO (limite entre la croûte et le manteau supérieur) est peu profond dans cette zone, cela signifie qu’il y a une remontée de l’asthénosphère. Cela correspond également à une remontée de l’isotherme 1300°C situé à la limite entre la lithosphère et l’asthénosphère ; c’est-à-dire qu’à une certaine profondeur, la température dans la région d’Chaudes Aigues est (beaucoup) plus importante que dans les régions voisines. Ainsi les roches sont plus chaude à une profondeur moins importante, ce qui permet d’expliquer que les eaux qui se sont infiltrées dans les roches (document 4) se sont réchauffées (gradient géothermique) à une profondeur de 3km avant de remonter à la surface.
Si nous nous intéressons aux péridotites (du manteau lithosphérique), nous constatons qu’elles sont déformées (plus ductiles) au-dessus de la région de Chaudes Aigues, ce qui se traduit par l’apparition de failles (presque verticales). Cette déformation, apparaissant seulement à partir de températures élevées (1300°C), nous montre que la lithosphère est plus chaude que ce qu’elle devrait être. Les pérdotites se situent à environ 30km de profondeur et ont une température d’environ 1200°C. Le gradient géothermique est alors de (1200/30 = 40) 40°C/km, ce qui est supérieur à la normale (30°C/km).
La remontée à la surface de l’eau est dû à la densité moins importante de l’eau chaude par rapport à l’eau froide. Nous savons que de la matière moins dense à tendance à remonter à la surface (ou en tous cas se situer au-dessus d’une matière plus dense).

La remontée de l’asthénosphère est visible dans de nombreuses régions volcaniques, ainsi que des régions amincies.
Comment expliquer alors cette remontée de l’asthénosphère ?
Nous pouvons émettre une hypothèse sur l’origine de cette remontée, qui serait liée à la dissipation de l’énergie thermique dans le globe : en effet, l’énergie thermique, provenant de la désintégration des éléments radioactifs contenus dans les roches ainsi que la chaleur primitive issue de l’accrétion terrestre, est dissipée de deux façons différentes : la conduction et la convection. Celle qui nous intéresse dans ce cas est la convection. Elle correspond à un transfert de chaleur par déplacement des matériaux dont la température varie peu. La matière chaude a généralement tendance à s’élever (par le principe de densité expliqué au-dessus). Ces échanges de matière ont mis en évidence des flux de matière circulaires formant des cellules de convection. C’est ainsi que l’énergie thermique (chaleur) se transmet.
Dans notre cas, cette chaleur est remontée plus haut que dans d’autres régions et a réchauffé toute la partie supérieure (croûte plus manteau lithosphérique). C’est cette chaleur qui a ainsi réchauffée l’eau avant qu’elle ne remonte à la surface à une température de 80°C/82°C et un débit de 17m3.h-1, comme nous l’indique le document 1. Cette température correspond à une géothermie de basse et moyenne énergie. L’homme peut alors exploiter cette ressource géothermique pour le chauffage.



Conclusion

La remontée de l’asthénosphère sous Chaudes Aigues a augmenté le gradient géothermique, ce qui a pu réchauffé l’eau s’étant infiltrée dans les failles, avant que celle-ci ne remonte à la surface (par sa densité plus faible par rapport à l’eau froide) à une température suffisante pour pouvoir utiliser cette ressource pour le chauffage par exemple.


oli.no

Messages : 1
Date d'inscription : 24/02/2016

Voir le profil de l'utilisateur

Revenir en haut Aller en bas

Re: GÉOTHERMIE ET PROPRIÉTÉS THERMIQUES DE LA TERRE - Chaudes Aigues et la géothermie

Message par Admin le Dim 28 Fév - 19:17

C'est ce devoir qui est le plus réussi pour les raisons suivantes:
- Compréhension du problème posé avec la définition du mot géothermie en introduction.
- Énoncé du problème posé
- Extraction d’informations pertinentes des documents. Chaque nouveau mot doit être défini.
- Apport d’informations pertinentes à partir des connaissances: Le flux géothermique de la Terre est réparti de façon inégale en France; la température croît avec la profondeur (gradient géothermique); le gradient géothermique dépend du contexte géologique.

- Mise en relation des informations issues des documents et des connaissances: elle commence par une analyse du document et conclut en apportant des connaissances. Des sous-problèmes sont présents et participent à l'articulation pertinente entre analyse des documents.
-Mise en œuvre d’un raisonnement rigoureux et d'esprit critique: chaque fin de paragraphe est rédigée sous forme de question, ou d’énoncé d'hypothèse. On comprend alors ce que va nous apporter la lecture du paragraphe suivant et en quoi il va nous aider dans la démarche de résolution de la problématique.

il peut être amélioré :

- en ayant un bilan plus clair en expliquant:
x Conduction: transfert de chaleur par propagation de proche en proche sans mouvement de matière, comme on l’observe à la limite de 1300°C.
Ce transfert par conduction de l’énergie géothermique est prépondérant dans la lithosphère
x Convection: transfert de chaleur impliquant des mouvements de matière, comme on l’observe dans un fluide chauffé par sa base.

Et finir par le schéma bilan qui s'applique à cette région de Chaudes Aigues
Il faut aussi expliquer le contexte tectonique : amincissement crustal dû à une extension.

Admin
Admin

Messages : 2
Date d'inscription : 01/02/2016

Voir le profil de l'utilisateur http://svt4you.totalsujet.com

Revenir en haut Aller en bas

Voir le sujet précédent Voir le sujet suivant Revenir en haut

- Sujets similaires

 
Permission de ce forum:
Vous ne pouvez pas répondre aux sujets dans ce forum