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La centrale géothermique de Bouillante (Guadeloupe)

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Vous êtes ici : Accueil Cours I. La géothermie : manifestations, quantification, origine et utilisations de la chaleur interne du globe 1. Le gradient géothermique 1.3. Carte mondiale du gradient géothermique et du flux de chaleur à la surface du globe

1.3. Carte mondiale du gradient géothermique et du flux de chaleur à la surface du globe

1.3. Carte mondiale du gradient géothermique et du flux de chaleur à la surface du globe

Le flux de chaleur a été déterminé à partir de plus de 24 000 données de terrain aussi bien sur croûte continentale qu'océanique sur tous les sites présentés sur la figure 3.

Les quelques 24000 sites de mesure du flux de chaleur
Les quelques 24000 sites de mesure du flux de chaleur
Crédits: Geological Sciences, University of Michigan

En complétant par des estimations dans les zones non étudiées, une carte mondiale a été proposée (figure 4).

Carte mondiale du flux de chaleur
Carte mondiale du flux de chaleur
Crédits: http://geophysics.ou.edu/geomechanics/notes/heatflow/q12.gif

Cette carte est riche en informations : tout d’abord, l’échelle de variations du flux de chaleur est très grande, allant de zone ayant un flux de ~20mW.m-2 à des zones ayant un flux de l’ordre de 350mW.m-2. Le flux de chaleur moyen est de l’ordre de 87mW.m-2, mais il est différent sur les continents (~ 65mW.m-2) et sur les océans (~ 100mW.m-2).

Il existe une association claire des zones à flux de chaleur élevé avec les dorsales océaniques, et le flux de chaleur diminue ensuite de part et d’autre des dorsales depuis des valeurs pouvant atteindre 40020mW.m-2 jusqu’à des valeurs de l’ordre de 4020mW.m-2. Cette évolution traduit la présence de matériel chaud (l’asthénosphère) très près de la surface au niveau des dorsales, et de plus en plus profond au fur et à mesure que l'on s’éloigne des dorsales.

La zone à fort flux de chaleur est assez étroite dans l'océan Atlantique en comparaison de la zone à fort flux de chaleur dans l’océan Pacifique. Cette différence est à mettre en relation avec la différence de vitesse d'expansion des dorsales océaniques atlantique (« dorsale lente ») et pacifique (« dorsale rapide »).

Le flux de chaleur est élevé au niveau des arcs volcaniques tandis qu’il est faible au niveau des fosses associées à la subduction à cause de l'enfoncement de matériel froid.

L’intégration de toutes les données de flux de chaleur à la surface de la Terre (figure 4), permet de quantifier l’énergie totale que représente le flux de chaleur. On estime cette valeur à environ 42 térawatts (TW). L’énergie libérée par le flux de chaleur est ainsi largement supérieure a celle libérée par l’ensemble de l’activité volcanique (~ 0,8 TW) ou celle libérée par l’ensemble de l’activité sismique (~1 TW), mais elle est largement inférieure à l’énergie solaire que nous recevons (~ 4710000 TW)

Enfin, notons que ce flux de chaleur traduit un gradient thermique qui doit nécessairement diminuer en profondeur. Si l’augmentation de température était constante est équivalente à celle enregistrée dans la figure 2 (80°C/km), la température au centre de la Terre serait de 500000°C. Cette valeur est évidement immense et fausse. Les géophysiciens estiment en fait que la température ne doit pas excéder 6000°C au centre de la Terre.

Essayons dans une seconde partie de comprendre les mécanismes de transfert de chaleur et de déterminer l’origine de la chaleur interne du globe.