La machinerie thermique de la Terre

(1 semaine)
La machinerie
thermique de la Terre
Introduction : L'activité volcanique, les geysers, le déplacement des plaques
lithosphériques ainsi que l'activité sismique sont des manifestations de l'activité interne du
globe terrestre.
Quelle est l'origine de l'activité interne du globe terrestre ?
1 Dissipation de l'énergie interne du globe terrestre.
TP: L'origine de la tectonique des plaques.
1.1 Le flux géothermique.
Flux géothermique : flux de chaleur libéré par unité de surface.
Question 1 page 323.
La distribution du flux géothermique n’est pas homogène, en effet, il est plus élevé au niveau des
dorsales océaniques qu'au niveau des continents.
Remarque : la température des roches s'élève avec la profondeur : c'est le gradient géothermique
(30°C.km-1 dans la croûte et 1°C.km-1 dans le manteau).
Le flux de chaleur en surface (notamment au niveau de la dorsale) est la manifestation
principale de la dissipation de l'énergie interne de la Terre
1.2 Le manteau terrestre évacue la chaleur par convection
Les matériaux chauds donc moins denses remontent à la surface, se refroidissent et replongent.
L'ensemble des mouvements verticaux et horizontaux se nomme une
Accrétion
Subduction
cellule de convection.
Courant Cellule de
ascendant convection Courant
chaud
descendant
froid
La convection permet de transférer la chaleur du manteau
profond vers le manteau supérieur. Ces mouvements de convection
assurent donc le transport de la chaleur.
En revanche, la chaleur se dissipe en surface par conduction.
Les dorsales océaniques traduisent des courants montants chauds de matériel du manteau
(flux élevé).
Les plaques en subduction traduisent des courants descendants froids (flux faible).
Remarque : le système de convection qui concerne tout le volume du manteau ne peut pas expliquer le
magmatisme isolé des îles océaniques. Comment expliquer une telle activité volcanique ?
1.3 Le manteau terrestre évacue la chaleur au niveau des « points
chauds »
Questions 2et 3 page 326.
Île de la
Réunion
(actuel)
Trapps du
Deccan
(-65 Ma)
Les points chauds sont des points fixes au-dessus
desquels
les
plaques
lithosphériques
se
déplacent (ils peuvent servir à mesurer le
déplacements des plaques).
tête
Si le point chaud est à l’aplomb d’une croûte
continentale, il se forme d’épaisses coulées de
laves connues sous le nom de « trapps ».
pied
1
Le magmatisme lié aux points chauds marque la remontée ponctuelle de matériel du
manteau profond. Il s'exprime par des éruptions massives de laves basaltiques (plateaux
océaniques, trapps, alignements insulaires).
Les dorsales océaniques produisent 20 km3/an de lave et les points chauds en produise 4 km3/an.
2 Origine de l'énergie interne du globe terrestre.
2.1 Par désintégration d'éléments radioactifs.
Document 3 page 323
Le manteau contient des éléments radioactifs (uranium) qui lorsqu'ils se désintègrent libèrent de
l'énergie sous forme de rayonnement converti en chaleur. C'est la source d'énergie la plus importante.
La chaleur interne a pour origine essentielle la désintégration de certains isotopes
radioactifs.
2.2 Par accrétion lors de la formation de la Terre.
C'est l'énergie libérée sous forme de chaleur lors des impacts de météorites pendant la formation de la
Terre primitive. La Terre se refroidissant très lentement, il reste un peu de cette énergie résiduelle.
3 Conclusion
dorsale (20 km /an)
3
chambre
magmatique
point chaud (4 km3/an)
courant
descendant
froid
1300 °C
courant de
convection
ascension
de magma
profond
manteau
désintégration
d'éléments
radioactifs
3000 °C
noyau
La fabrication de la lithosphère océanique, la subduction et les mouvements des plaques
lithosphériques sont les manifestations d'une convection thermique à l'état solide du manteau
(transport de chaleur par mouvement de matière).
La production de chaleur par la désintégration des éléments radioactifs est le moteur de la
tectonique des plaques
2