DM Géologie correction. GÉOTHERMIE ET PROPRIÉTÉS THERMIQUES DE LA TERRE Dans la commune de Soultz-sous-forêt (Bas-Rhin, Alsace), on a installé une centrale géothermique puisant dans le sous-sol une eau à 203°C (Haute énergie). On cherche à expliquer les raisons de la présence de cette eau chaude dans cette région. A partir de l'exploitation des documents, déterminez les conditions géologiques particulières permettant à la ville de Soultz d’implanter une centrale géothermique puisant de l’eau à 203°C sur son territoire. Document 1 : Carte des flux de chaleur en France. Le flux de chaleur est exprimé en mW.m-2 On voit que le flux de chaleur (quantité de chaleur dissipée à travers la croûte par unité de surface) varie en France, il est maximal dans le massif central (région volcanique), à l’est du bassin parisien mais surtout en Alsace (>130mWm-2) Ce flux dépend du gradient géothermique local (T° en fonction de la profondeur et conductivité des roches). Le gradient géothermique est directement lié au contexte géologique. On peut supposer que le contexte géologique de l’Alsace favorise une importante dissipation de l’énergie thermique, ce qui justifie la possibilité d’exploitation géothermique. En effet cette exploitation nécessite un important potentiel géothermique : flux élevé, fluide circulant exploitable et possibilité de forage. Document 2 : Coupe géologique du fossé Rhénan passant par le Kaisersthul. Dans le fossé Rhénan, on note la présence de nombreuses failles normales touchant le socle granitique et délimitant une zone centrale effondrée, comblée de sédiments, ainsi que les traces d’un épisode volcanique (-10/20MA) Ces déformations témoignent d’un contexte géologique de divergence avec application de forces d’extension qui ont étiré et amincie la croûte continentale : il s’agit d’un rift continental, propice à un flux géothermique élevé. Document 3 : Carte des profondeurs du Moho (limite entre la croute et le manteau) dans l’Est de la France. (rappel : profondeur moyenne du Moho sous la croûte continentale : 30 km) La profondeur du Moho en Alsace confirme un amincissement de la croûte dans le fossé rhénan. Dans la région de Soultz la profondeur est de 26 Km/30Km en moyenne. La mise en place d’un rift a entraîné un amincissement de la croûte et donc une augmentation de la dissipation de la chaleur, dont la source (manteau asthénosphérique) est plus superficielle. La présence d’une remontée magmatique confirme la proximité d’une source de fusion magmatique. Le document confirme que la région de Soultz est située à l’aplomb d’une remontée asthénosphérique, résultat d’un équilibrage isostatique au niveau d’un fossé d’effondrement. La remontée de l’isotherme 1300°C apporte une source de chaleur suffisamment superficielle pour exploiter une eau très chaude (200°C) correspondant à une géothermie de haute énergie. La ville de Soultz a pu mettre en place une installation géothermique de haute énergie (chauffage + électricité ; en fait géothermie profonde) grâce à la présence d’un flux géothermique élevé (doc1) qui caractérise l’Alsace. Cet important flux thermique est lié à un contexte géologique divergent : un fossé d’effondrement, un rift continental (doc2) qui s’est traduit par un amincissement de la croûte continentale du fait de son étirement. Cet amincissement entraîne une remontée de l’athenosphère (doc3), ce qui augmente le gradient géothermique du fait de la remontée de l’isotherme 1300°C, et donc accentue le flux géothermique. Centrale géothermique de Soultz La circulation d’eau en profondeur, à la faveur des nombreuses failles permet son réchauffement à haute température. 1 : Remontée d’eau chaude 2 : Échange thermique et production d’électricité 3 : Réinjection de l’eau refroidie 4 : Circulation hydrothermale dans les fractures du socle Voir livre page page 249et 254. Partie 2.2 : Les Adakites En exploitant l'ensemble des informations apportées par les documents et à 1'aide de vos connaissances, précisez l'originalité des adakites par rapport aux produits habituels du magmatisme des zones de subduction. Vous montrerez comment les documents proposés permettent de valider I'hypothèse évoquée pour expliquer Ia production d'adakites au Chili. Le long de la ceinture de feu du Pacifique, on recense plus d'une trentaine de secteurs dans lesquels le magmatisme récent associé à la subduction se caractérise par la mise en place d'Adakites ; c’est par exemple le cas dans l'île d'Adak appartenant à 1'arc des A1éoutiennes au nord de I'océan Pacifique mais aussi en Patagonie, au sud du Chili. De composition semblable aux andésites et aux granodiorites, les adakites présentent des spécificités souvent interprétées en termes d'origine des magmas dont elles dérivent: ces magmas proviendraient de la fusion partielle de la croûte océanique subduite. Au cours de sa subduction, l'évolution d'une croûte océanique hydratée dépend de son âge : - Relativement jeune et chaude, elle se réchauffe d'autant plus rapidement que le manteau lithosphérique qui lui est associé est peu épais. - Plus âgée et plus froide, elle se réchauffe plus difficilement du fait d'un manteau lithosphérique plus épais.
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