L'énergie interne de la Terre

Les volcans, les sources thermales et les geysers sont des manifestations de la chaleur interne de la Terre, qui s'écoule des zones chaudes vers les zones les plus froides de la planète: c'est le flux de chaleur (quantité de chaleur qui traverse une unité de surface sur le globe = 80 mW/m²). La chaleur est transportée par conduction à travers des corps solides, et par convection dans les corps non solides. L'origine essentielle de la chaleur de la Terre est la désintégration d'isotopes radioactifs à très longue période de certains éléments, tels l'uranium, le thorium et le potassium, présents dans les minéraux des roches. La température varie donc selon la profondeur : elle augmente en moyenne de 30°C par kilomètre dans les zones continentales. Cette variation détermine le gradient géothermique.

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C'est parti

Le manteau terrestre

Une image du flux de chaleur à la surface de la Terre montre que celui-ci est maximal aux dorsales océaniques : le matériau chaud monte jusqu'à la surface et forme les plaques, qui se refroidissent en s'éloignant de la dorsale. Devenues alors plus denses, elles s'enfoncent dans le manteau au niveau des zones de subduction, traduisant un courant descendant froid. Ce mécanisme de transfert de chaleur par mouvement de matière est un cas de convection thermique, le manteau pouvant se déformer comme un « fluide » très visqueux sur de longues échelles de temps. Les mouvements des plaques traduisent donc la convection du manteau terrestre. C'est essentiellement la différence de température entre la base et le sommet du manteau (estimée à environ 3700°C à partir de la quantité de chaleur provenant de la désintégration des isotopes radioactifs dont on connaît approximativement l'abondance) qui est responsable de l'apparition des mouvements convectifs. Des cellules de convection se forment ainsi dans le manteau : leur temps de parcours est de l'ordre de 500 Ma.

Les points chauds

Loin des frontières de plaques, des courants chauds ascendants, de forme cylindrique et appelés « panaches », à l'origine des volcans de points chauds (Hawaï, la Réunion), sont une autre manifestation des mouvements convectifs du manteau profond. Ils ont une forme de champignon dont la tête, qui s'étale sous la surface, entraîne une fusion partielle du matériel mantellique et l'éruption de millions de kilomètres cubes de basaltes (plateau des îles Kerguelen, dans l'Antarctique, trapps du Deccan, en Inde). Les panaches mantelliques soulèvent de nombreuses questions (origine, forme, fixité, nombre), non résolues actuellement.

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Olivier

Professeur en lycée et classe prépa, je vous livre ici quelques conseils utiles à travers mes cours !