Énergie interne de la Terre : Géothermie et Sismologie

Énergie interne de la Terre

Sources d'énergie

Sur le terrain, il y a deux champs d'énergie : magnétiques et gravitationnels. La Terre reçoit de l'énergie solaire et dégage de la chaleur ainsi que de l'énergie mécanique provenant de son intérieur.

Il existe deux sources de chaleur terrestre :

• La chaleur de désintégration : dégagée par la fission de minéraux radioactifs.
• La chaleur primaire : issue de deux sources :
  • L'énergie d'impact lors de l'accrétion des particules, transformée en énergie thermique et conservée par la faible conductivité thermique de la planète.
  • L'énergie libérée lors de la formation du noyau.

Concepts géothermiques

• Gradient géothermique : élévation de température de 1 °C tous les 33 mètres de profondeur.
• Degré géothermique : nombre de mètres nécessaires pour une augmentation de 1 °C.

L'énergie géothermique et les volcans

Elle a deux origines :

• Profonde : uniforme à travers le monde.
• Corticale : varie selon la teneur en éléments radioactifs, influençant la dynamique des plaques lithosphériques et les phénomènes volcaniques.

Les matériaux éjectés par un volcan peuvent être :

• Gazeux.
• Liquides : lave et coulées de lave.
• Solides : cendres, etc.

Énergie élastique et tremblements de terre

Il existe trois types de déformations : élastique, plastique et fragile. Selon la théorie du rebond élastique, les roches accumulent des contraintes jusqu'à dépasser leur résistance, provoquant une rupture et libérant de l'énergie.

Les tremblements de terre sont causés par trois types de forces sur la lithosphère :

• Pression horizontale : failles de chevauchement.
• Tension horizontale : failles normales.
• Cisaillement horizontal : failles de décrochement.

Flux de chaleur

Il s'agit de la quantité d'énergie thermique atteignant la surface par conduction. Comme les roches sont de mauvais conducteurs, le flux est exprimé par : Q = K • dT / dZ.

Courants de convection

La conduction n'étant pas suffisante, la convection est le mécanisme principal de propagation de la chaleur. Un fluide chauffé se dilate, perd en densité, s'élève, puis se refroidit et retombe.

Modèles de convection :

• Système de convection unique.
• Système à deux niveaux (manteau supérieur et inférieur).
• Modèle hybride : les deux niveaux peuvent interférer.

La branche ascendante peut générer des points chauds (plumes de matières chaudes) indépendants de la tectonique des plaques. La branche descendante est dirigée par la gravité (subduction des plaques froides et denses). Lorsqu'une plaque se déplace au-dessus d'un point chaud fixe, elle forme une série de volcans, créant parfois des archipels d'îles.