Chapitre 2 : Le métamorphisme et sa relation avec la
4 Le gradient géothermique : IV Les types de métamorphisme: 1 Métamorphisme dynamique (métamorphisme de subduction) : a Exercice intégré : 1) Le métagabbro 1 a un faciés de schiste bleu, donc les conditions de formation de la roche sont : Température entre 100 °C et 400 °C Pression entre 500 MPa et 1400 MPa
Activité 1 : Flux géothermique et contexte géodynamique, le
Activité 3 : Flux géothermique et contexte géodynamique, l’Alsace Document 1 : Carte du flux de chaleur en France (exprimé en mW m-2) Doc 2 : Carte des températures à 5000 m de profondeur Document 3 : Doc 3 page 226 Ce graphe montre le gradient géothermique dans le bassin parisien, à Soultz-sous-Forêts et à Bouillante
TP3 Vers un modèle thermique de la Terre
Les variations du gradient géothermique Activité/ consignes Capacités travaillées Question n°1: Comparer le gradient géothermique au niveau de la lithosphère par rapport à celui de l’asthénosphère Extraire des informations On nomme géotherme (ou gradient géothermique) le tracé représentant l’évolution de la température en
TS Thème 2 Chapitre 1 Cours Cours à faire figurer après les
TS – Thème 2 – Chapitre 1 Cours 1 Cours à faire figurer après les activités 1, 2 et 3 Le transfert de l’énergie thermique dans la Terre : L'énergie géothermique peut être transférée vers la surface selon deux modes :
La un peu de asthénosphère relations entre lithosphère et
PREM) Ils aboutissent à un gradient géothermique moyen qui est une valeur comprise entre les deux limites proposées sur ce graphique Document 2 Conduction et convection Il existe deux modes de dissipation de l’énergie thermique : - la conduction: transfert d’énergie thermique sans
Thème 2A– géothermie et propriétés thermiques de la Terre
gradient géothermique en fonction du contexte géothermique Q3 - Le gradient géothermique est : - fort quand il y a des roches chaudes Au niveau des dorsales cela correspond au magma - moyen quand les roches sont moins chaudes, dans les plaines cela correspond à la croute océanique qui se refroidit
La Terre et son flux de chaleur : observations, concepts et
Les zones de changements de phase servent de points d'ancrage pour construire le gradient géothermique de la Terre En laboratoire, expériences en presse à enclume de diamant : connaissant la pression qui règne à la profondeur où se fait le changement de phase, on détermine à quelle température ce dernier s'effectue
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Thème 2A- géothermie et propriétés thermiques de la TerreChapitre 1 - Un enjeu planétaire contemporain : la géothermie
Fiche 1
VraiFauxOn considère la Terre comme une machine thermique car elle produit constamment de la chaleur. Le flux géothermique fort des dorsales océaniques est associé à une désintégration radioactive localisée sous la dorsale. La convection dans le manteau existe car les roches du manteau sont chauffées par la chaleur interne de la Terre et qu'elles sont ductiles. La tomographie sismique permet de visualiser que les zones à fortes vitesses sismiques sont plus chaudes. L'homme peut exploiter l'énergie géothermique pour produire de l'électricité n'importe où sur Terre. L'énergie géothermique est une énergie renouvelable car du magma va en permanence réchauffer l'eau qui s'infiltre sous Terre. Exercice 1 : Avez-vous compris ? Vrai ou faux ?
Exercice 2 : La température du sous-sol Des générations de miniers ont constaté que plus ils descendaient dans les galeries des mines, plus la température de la Terre augmentait. Plus tard, une quantification de cette augmentation de température a été réalisée et traduite par un graphique. Augmentation de la température du sous-sol en fonction de la profondeur.
Exercice 2: La température du sous-sol Des générations de miniers ont constaté que plus ils descendaient dans les galeries des mines, plus la température de la Terre augmentait. Plus tard, une quantification de cette augmentation de température a été réalisée et traduite par un graphique. Q1 - Comment s'appelle l'augmentation de la température des roches avec la profondeur. Q2 - Comment s'appelle le graphique qui traduit l'augmentation de la température des roches avec la profondeur ? Augmentation de la température du sous-sol en fonction de la profondeur.C'est le gradient géothermique.C'est le géotherme.
Exercice 2 : La température du sous-sol Des générations de miniers ont constaté que plus ils descendaient dans les galeries des mines, plus la température de la Terre augmentait. Plus tard, une quantification de cette augmentation de température a été réalisée et traduite par un graphique. Q3 - L'augmentation de la température avec la profondeur est-elle plus importante dans la lithosphère ou dans le manteau supérieur ? Justifiez ! Température du sous-sol.Dans la croute la température augmente de 0 à environ 1800°C en une trentaine de kilomètres. Dans le manteau, elle augmente de 1800°C à 2700 °C en environ 2800km. Donc l'augmentation de température est plus forte pour la lithosphère que pour le manteau.
Fiche 2
Exercice 3 : convection et conduction : késako ? Après avoir défini les termes de convection et de conduction, vous compléterez les légendes du document.L'énergie thermique dans une casseroleL'air est chauffé par : CONVECTIONLa cuillère est chauffée par : CONDUCTIONL'eau est chauffée par : CONVECTIONL'eau est chauffée par : CONDUCTIONLa casserole est chauffée par : CONDUCTIONPlaque chauffanteConduction : transfert d'énergie thermique entre deux corps de température différentes par contact et sans transfert de matière.Convection : le corps qui se déplace transfert avec lui son énergie thermique. C'est par différence de température que le mouvement se crée.
Exercice 4 : Les géothermes Le graphique suivant représente les géothermes dans les contextes de plaine abyssale, de zone de subduction et de dorsale.Les géothermes dans différents contextes géodynamiques
Exercice 4 : Les géothermes Le graphique suivant représente les géothermes dans les contextes de plaine abyssale, de zone de subduction et de dorsale.Les géothermes dans différents contextes géodynamiques Question 1 : Rappelez ce qu'est le géotherme et son lien avec le gradient géothermique. Q1 - Le géotherme est la modélisation mathématique de l'évolution de la température en fonction de la profondeur dans le globe terrestre. Il est do nné sous form e de courbe. Cette courbe repré sente le gradient géothermique.
Exercice 4 : Les géothermes Le graphique suivant représente les géothermes dans les contextes de plaine abyssale, de zone de subduction et de dorsale.Les géothermes dans différents contextes géodynamiques Question 2 : comparez le gradient géothermique d'une dorsale, d'une lithosphère stable et d'une zone de subduction et quantifiez-les.Q2 - Pour une dorsale, en 80 km, la température augmente de 1 400 °C, pour les plaines abyssales de 1 200°C et pour les zones de subduction de 800°C. Donc le gradient géothermique pour une dorsale est de 17,5°C/km (1400/80); de 15°C/km pour les plaines abyssales et de 10 °C/km pour les zones de subduction. Le gradient est donc plus fort au niveau des dorsales, un peu moins au niveau des plaines et encore moins pour les zones de subduction.
Exercice 4 : Les géothermes Le graphique suivant représente les géothermes dans les contextes de plaine abyssale, de zone de subduction et de dorsale.Les géothermes dans différents contextes géodynamiques Question 3 : Ex pliquez la signification des v ariations du gradient géothermique en fonction du contexte géothermique.Q3 - Le gradient géothermique est : - fort quand il y a des roches chaudes. Au niveau des dorsales cela correspond au magma. -moyen quand les roches sont moins chaudes, dans les plaines cela correspond à la croute océanique qui se refroidit. - faible quand la croute océanique est vieille, elle est alors plus dense et plonge : ce sont les zones de subduction; dans ces zones les roches se réchauffent lentement pendant leur plongée car elles sont de mauvais conducteurs.
Fiche 3
En vous limitant à l'exploitation des documents présentés :- déterminez quelle est la région géothermique de basse énergie et celle de haute énergie ;
- déterminez pour quelle raison l'une des deux régions libère davantage d'énergie géothermique que l'autre.Exercice 5 : Emirats Arabes Unis 2014, exercice type 2.1 Dans le bassin parisien et le fossé Rhénan on exploite la chaleur interne dissipée par la Terre. Mais, ces deux régions de France métropolitaine ne permettent pas le même type d'exploitation de l'énergie géothermique. L'une d'elle se limite à une " géothermie de basse énergie » car l'eau chaude ne permet que le chauffage des bâtiments, tandis que l'autre région offre une " géothermie de haute énergie » car l'eau y atteint 200°C en profondeur, ce qui rend possible la production d'électricité.Document 2 : tomographie sismique à l'aplomb des deux zones étudiées. On sait que les ondes sismiques ont une vitesse de propagation plus faible dans un milieu chaud. D'après Saskia Goes et al., in Science 286 (1999)Document 1b : courbes d'évolution de la température souterraine et nature des roches dans deux régions françaises. d'après GEIE exploitation minière de la chaleur)Document 1a : le principe de l'exploitation géothermique. L'exploitation géothermique repose toujours sur la même méthode : on creuse un trou (un forage), dont la profondeur n'excède pas 5000 mètres et dans lequel on injecte de l'eau. Au fond du forage, cette eau se réchauffe puis est pompée vers la surface où l'on exploite la chaleur que l'eau a accumulée.(d'après GEIE exploitation minière de la chaleur)
Exercice 5 : Emirats Arabes Unis 2014, exercice type 2.1 Document 1b : courbes d'évolution de la température souterraine et nature des roches dans deux régions françaises. d'après GEIE exploitation minière de la chaleur)(d'après GEIE exploitation minière de la chaleur)
Exercice 5 : Emirats Arabes Unis 2014, exercice type 2.1 Document 2 : tomographie sismique à l'aplomb des deux zones étudiées. On sait que les ondes sismiques ont une vitesse de propagation plus faible dans un milieu chaud. D'après Saskia Goes et al., in Science 286 (1999)
En vous limitant à l'exploitation des documents présentés :- déterminez quelle est la région géothermique de basse énergie et celle de haute énergie ;
- déterminez pour quelle raison l'une des deux régions libère davantage d'énergie géothermique que l'autre.Exercice 5 : Emirats Arabes Unis 2014, exercice type 2.1 Document 2 : tomographie sismique à l'aplomb des deux zones étudiées. On sait que les ondes sismiques ont une vitesse de propagation plus faible dans un milieu chaud. D'après Saskia Goes et al., in Science 286 (1999)Document 1b : courbes d'évolution de la température souterraine et nature des roches dans deux régions françaises. d'après GEIE exploitation minière de la chaleur)Document 1a : le principe de l'exploitation géothermique. L'exploitation géothermique repose toujours sur la même méthode : on creuse un trou (un fo rage), dont la pr ofondeur n 'excède pas 5000 mètres et dans lequel on injecte de l'eau. Au fond du forage, cette eau se réchauffe puis est pompée vers la surface où l'on exploite la chaleur que l'eau a accumulée.Pour l'introduction : on sait que la température augmente avec la profond eur dans le sous sol. Cette propriété t hermique de la Terre nous sert pour la g éothermie. On ch erche à caractériser deux types de géothermies (basse énergie et haute énergie), à les placer dans leur contexte géodynamique et on va expliquer pourquoi chacune des régions permet un type de géothermie précise.(d'après GEIE exploitation minière de la chaleur)
En vous limitant à l'exploitation des documents présentés :- déterminez quelle est la région géothermique de basse énergie et celle de haute énergie ;
- déterminez pour quelle raison l'une des deux régions libère davantage d'énergie géothermique que l'autre.Exercice 5 : Emirats Arabes Unis 2014, exercice type 2.1 Document 1b : courbes d'évolution de la température souterraine et nature des roches dans deux régions françaises. d'après GEIE exploitation minière de la chaleur)Document 1a : le principe de l'exploitation géothermique. L'exploitation géothermique repose toujours sur la même méthode : on creuse un trou (un fo rage), dont la pr ofondeur n 'excède pas 5000 mètres et dans lequel on injecte de l'eau. Au fond du forage, cette eau se réchauffe puis est pompée vers la surface où l'on exploite la chaleur que l'eau a accumulée.Définition basse énergie et haute énergie Dans le doc 1: On a le géotherme des deux régions étudiées : - Bassin parisien : le géotherme augmente régulièrement et à 5 000 m (profondeur indiquée dans le doc 1) la température est à 160°C. - Fossé rhénan : le géotherme augmente moins régulièrement mais plus rapidement et à 5 000 m la température est à 210°C. Donc le bassin parisien est une zone de moins haute énergie que le fossé rhénan qui est alors la région de haute énergie.(d'après GEIE exploitation minière de la chaleur)
En vous limitant à l'exploitation des documents présentés :- déterminez quelle est la région géothermique de basse énergie et celle de haute énergie ;
- déterminez pour quelle raison l'une des deux régions libère davantage d'énergie géothermique que l'autre.Exercice 5 : Emirats Arabes Unis 2014, exercice type 2.1 Document 2 : tomographie sismique à l'aplomb des deux zones étudiées. On sait que les ondes sismiques ont une vitesse de propagation plus faible dans un milieu chaud. D'après Saskia Goes et al., in Science 286 (1999)Les raisons des deux types de géothermies : Doc.2 : Le bassin parisien est situé sur une zone globalement ou la vitesse des ondes est rapide. Or on sai t que la vi tesse des onde s est plus rapid e quand le milieu est froid, donc le bassin parisien est dans une zone relativement froide. Sous le fossé rhénan , la vitesse des ondes est plus faible, ce qui montre l a présen ce d'un maté riau globalement chaud. Le sous sol est plus chaud sous le fossé rhénan que sur le bassin parisien. Donc le context e géodynamique permet une géothermie de basse énergie dans le bassin parisien et de haut énergie dans le fossé rhénan.
Fiche 4
À partir de l'exploitation des documents mis en relation avec les connaissances, expliquer l'origine de ce phénomène de géothermie locale.Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermie A Chaudes Aigues, en Auvergne, il existe depuis 1332, un réseau de chauffage urbain. Depuis cette époque, la ville continue d'être chauffée par un système de géothermie et a développé un centre de thermalisme.D'après www.terdav.com - D'après BRGM septembre 2012 Cette source fournit toute l'année de l'eau dont la température varie entre 80 et 82°C. Le débit moyen de cette source est de 17m3
. h-1. Document 2 : carte du flux géothermique en France Document 4 : coupe géologique schématique de la région de Chaudes Aigues D'après Amélioration de la connaissance des sources-BRGM septembre 2012Document 3 : coupe schématique de la lithosphère au niveau de l'Auvergne Document 1 : localisation géographique de la source du Par à Chaudes Aigues
Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieD'après www.terdav.com - D'après BRGM septembre 2012 Cette source fournit toute l'année de l'eau dont la température varie entre 80 et 82°C. Le débit moyen de cette source est de 17m3
. h-1. Document 2 : carte du flux géothermique en France Document 1 : localisation géographique de la source du Par à Chaudes Aigues
Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieDocument 4 : coupe géologique schématique de la région de Chaudes Aigues Document 3 : Coupe schématique de la lithosphère au niveau de l'Auvergne D'après Amélioration de la connaissance des sources-BRGM septembre 2012
Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieDocument 4 : coupe géologique schématique de la région de Chaudes Aigues
À partir de l'exploitation des documents mis en relation avec les connaissances, expliquer l'origine de ce phénomène de géothermie locale.Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieD'après www.terdav.com - D'après BRGM septembre 2012 Cette source fournit toute l'année de l'eau dont la température varie entre 80 et 82°C. Le débit moyen de cette source est de 17m3
. h-1. Document 2 : carte du flux géothermique en France Document 1 : localisation géographique de la source du Par à Chaudes Aigues Introduction : La ville de chaudes Aigues utilise la géothermie pour se chauffer depuis le XIVieme siècle. On cherche à comprendre pourquoi cette ville peut utiliser la géothermie.
À partir de l'exploitation des documents mis en relation avec les connaissances, expliquer l'origine de ce phénomène de géothermie locale.Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieD'après www.terdav.com - D'après BRGM septembre 2012 Cette source fournit toute l'année de l'eau dont la température varie entre 80 et 82°C. Le débit moyen de cette source est de 17m3
. h-1. Document 2 : carte du flux géothermique en France Document 1 : localisation géographique de la source du Par à Chaudes Aigues La ville est située en Auvergne, dans un massif ancien. L'eau de ses sources est comprise entre 80 et 82°C (doc1). Cette température est suffisante pour pouvoir faire de la géothermie de basse énergie permettant le chauffage collectif.
À partir de l'exploitation des documents mis en relation avec les connaissances, expliquer l'origine de ce phénomène de géothermie locale.Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieD'après www.terdav.com - D'après BRGM septembre 2012 Cette source fournit toute l'année de l'eau dont la température varie entre 80 et 82°C. Le débit moyen de cette source est de 17m3
. h-1. Document 2 : carte du flux géothermique en France Document 1 : localisation géographique de la source du Par à Chaudes Aigues Quand on regarde le flux géothermique en France, on voit que Chaude Aigue est située dans une zone où il est important c'est -à-dire plus de 100 mW.m-2
(doc 2). Le flux géothermique peut donc réchauffer l'eau de source.À partir de l'exploitation des documents mis en relation avec les connaissances, expliquer l'origine de ce phénomène de géothermie locale.Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieDocument 4 : coupe géologique schématique de la région de Chaudes Aigues Les roches sont plus chaudes en profondeur car le géotherme est assez fort. On peut se demander pourquoi il est plus fort en Auvergne que dans le bassin parisien. On s'aperçoit (doc.4) qu'il existe une remontée du manteau et un amincissement de la lithosphère continentale à cet endroit. Cette remontée du manteau chaud réchauffe les péridotites et ce réchauffement permet une remontée de la chaleur vers la croûte continentale (conduction).
À partir de l'exploitation des documents mis en relation avec les connaissances, expliquer l'origine de ce phénomène de géothermie locale.Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieDocument 3 : coupe schématique de la lithosphère au niveau de l'Auvergne Pour que l'eau puisse se réchauffer en profondeur, il faut qu'elle puisse circuler : c'est possible car il existe dans le sous sol des failles dans lesquelles l'eau peut s'engouffrer (doc.3). Donc à Chaudes Aigues, l'eau circule dans le sous-sol, est réchauffée par la chaleur des roches et remonte à la surface.D'après Amélioration de la connaissance des sources-BRGM septembre 2012
À partir de l'exploitation des documents mis en relation avec les connaissances, expliquer l'origine de ce phénomène de géothermie locale.Exercice 6 : Métropole septembre 2013 : Chaudes Aigues et la géothermieLa remont ée du manteau permet un récha uffemen t de la croûte continentale en Auvergne (doc.4) et donc un géotherme plus élevé que dans les bassins sédimentaires (doc.2), ce qui permet d'obtenir de l'eau r échauffée par s on passage dans les roches gr âce à un réseau de failles (doc.3) aux alentours de 80°C (doc.1). Cette eau chaude est utilisée à Chaude A igues pour le chauffage des bâtiments depuis 6 siècles.
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