Température sous la terre

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,

Le tunnel de base du Gotthard en suisse, le plus long du monde, avec ses 57 Km, a été terminé récemment.
Lors du forage de la roche, la température ambiante pouvait atteindre 50 degrés.
Pourquoi la température était-elle aussi élevée?
En effet, si l'on considère un puits de mine, il s'enfonce en-dessous de la surface de la terre, il se rapproche donc du magma et on peut alors comprendre que la température ambiante soit élevée. Mais dans le cas du tunnel, on se trouve à la même altitude que la plaine qui s'étend des deux côtés de la montagne. Donc pas plus près du magma.

Et ma deuxième question est: Pendant combien de temps, dans le cas d'une mine ou d'un tunnel, cette chaleur se maintient-elle? Indéfiniment? Ou bien est-ce que la circulation de l'air ambiant suffit à la ramener au niveau normal? Est-ce que cette chaleur pourrait être exploitable?
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[Deedee81]

Salut,

Il n'y a pas vraiment de magma sous terre, sauf dans des poches (réservoirs volcaniques, infiltrations) mais un manteau solide.
Et la chaleur vient de l'intérieur et diffuse vers l'extérieur.

Proche de la surface ou au contact de l'eau, on a un refroidissement (sauf exceptions, il fait frais même dans les cavernes de grande profondeur....).
Et sous une montagne on peut être loin de la surface.
Il se peu aussi que dans ce cas particulier (nos amis géologues) il y ait un point chaud et/ou des remontées de fluides géothermaux.

L'air peut aussi en effet refroidir le milieu,.... tant que l'air circule (l'air est assez mauvais conducteur de la chaleur). C'est pourquoi tant des les mines que dans les tunnels, il y a des dispositifs d'aération (aussi pour amener de l'oxygène, of course).

[Yvan_Delaserge]

OK, on peut donc considérer qu'on se trouve dans un flux.
Un flux de chaleur qui vient de l'intérieur de la Terre, d'un certain nombre de Watts par mètre carré et qui est rayonné à la surface.
La température en un point donné va donc dépendre de la résistance à l'écoulement de cette chaleur de l'intérieur de la Terre vers l'espace. La résistance est faible si on est à la surface de la Terre. Plus forte si on se trouve sous un certain nombre de centaines de mètres de terre compacte. Si des fluides géothermaux sont présents naturellement, ou une circulation d'air créée par un tunnel ou une mine, au-dessus ou en-dessous, on aura une convection, ce qui va réduire la résistance à l'écoulement de la chaleur.

On sait qu'en plein soleil, le flux d'énergie en provenance du Soleil est de l'ordre du Kilowatt par mètre carré. Je me demande s'il existe une évaluation de l'intensité du flux thermique qui vient du centre de la Terre.

[Deedee81]

Je me demande s'il existe une évaluation de l'intensité du flux thermique qui vient du centre de la Terre.

oh, oui, et même des cartes des températures/flux internes (du moins dans la croute).
Mais pour des chiffres et des références, va falloir attendre le passage des spécialistes (peut-être Tahawi). Je ne suis pas géologue.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

OK, on peut donc considérer qu'on se trouve dans un flux.

Le gradient de temperature moyen de la croute continentale terrestre est de 25 a 30ºC par kilometre. Ce gradient est le resultat du flux de chaleur provenant du manteau (entre 500 et 1000ºC a la transition croute-manteau), le type de croute, l'activite hydrothermale, magmatique et tectonique locale, et la radioactivite ambiante.

Lorsque l'on fore, ou que l'on creuse, on suit donc tres souvent ce gradient (qui suivant les regions et le contexte geodynamique peut varier de 5 a 50ºC par kilometre).

Le flux de chaleur par conduction moyen de la Terre est de 0.1 MW/km²

Pour connaitre les differents parametres qui contribue a ce flux, je t'invites a jeter un coup d'oeil a ce post de Gilgamesh qui reprend bien les differentes variables:
https://forums.futura-sciences.com/g...ml#post3162981

T-K

[vanos]

On pourrait signaler les puys de Côme, il y gèle même en été.

[Deedee81]

On pourrait signaler les puys de Côme, il y gèle même en été.

Je vais probablement poser une question stupide : je ne comprend pas quel est le rapport ? C'est sous terre ?

[AD 44]

Bonjour,

Lors du forage de la roche, la température ambiante pouvait atteindre 50 degrés.
Pourquoi la température était-elle aussi élevée?

peut être que l'activité du forage (présence humaine, foreuses, machines diverses et variées, éclairage, voire explosifs...) contribue t elle également à élever la température du lieu lors du percement (bien que je suppose une ventilation devait tourner pour renouveler l'air)...

[Tawahi-Kiwi]

Pour ce qui est du cas particulier du tunnel de base du Gotthard, visiblement, ce n'est pas inattendu, l'article ci-dessous (que je n'ai pas lu) decrit que la modelisation du massif selon de nombreux parametres (e.g. thermal and hydraulic ground properties, topography, deep groundwater circulation, transient coupled heat/fluid transfer, uplift and erosion)) leur ont permis d'estimer la temperature avec moins de 15% d'erreur.

https://www.researchgate.net/publica...unnel_projects

T-K

[vanos]

Je vais probablement poser une question stupide : je ne comprend pas quel est le rapport ? C'est sous terre ?

Ben oui ! peu profond mais sous terre.

[Tawahi-Kiwi]

Vu que vanos reste (volontairement) enigmatique, voici de quoi il parle: http://planet-terre.ens-lyon.fr/imag...2011-06-27.xml

C'est un cas tres particulier et tres localisé qui n'est possible que par une combinaison de facteurs favorables a garder une temperature basse.

T-K

[vanos]

Vu que vanos reste (volontairement) enigmatique,

Je suis énigmatique parce qu'on n'a pas encore trouvé une explication convenable au phénomène; je voulais attirer l'attention qu'aller sous terre ne veut pas dire que la température augmente systématiquement; prenez une petite laine pour visiter une grotte, il y fait frisquet la plupart du temps, pourtant on sous terre et parfois très profond (des centaines de mètres).

[Tawahi-Kiwi]

Je suis énigmatique parce qu'on n'a pas encore trouvé une explication convenable au phénomène;

Il n'est pas necessaire d'etre enigmatique sur le phenomene en lui-meme meme si on en connait pas l'explication exacte. De tes messages, il n'est pas vraiment facile de comprendre de quoi il s'agit.... "Aux Puys de Come juste sous terre, il gele tout le temps"....

prenez une petite laine pour visiter une grotte, il y fait frisquet la plupart du temps,

Ca depend, en hiver, il y fait plutot chaud ...., la temperature des grottes ne reflete que la temperature moyenne de l'annee. Tu crois que les gosses coinces dans leur grotte en Thailande pendant 2 semaines et demi ont survecu a 12ºC ?

pourtant on sous terre et parfois très profond (des centaines de mètres).

Apres, comme dit plus haut, de nombreux autres parametres interviennent (c'est bien pour cela que j'ai mis "moyen" dans le gradient geothermique terrestre.

Au fond de la grotte de Krubera (>2km), il fait 7ºC, c'est mieux que les 1ºC pres de l'entree, mais on est loin des 25ºC/km. Dans une zone vadose active, ce n'est pas si etonnant.

T-K

[Yvan_Delaserge]

Salut,



Le gradient de temperature moyen de la croute continentale terrestre est de 25 a 30ºC par kilometre. Ce gradient est le resultat du flux de chaleur provenant du manteau (entre 500 et 1000ºC a la transition croute-manteau), le type de croute, l'activite hydrothermale, magmatique et tectonique locale, et la radioactivite ambiante.

Lorsque l'on fore, ou que l'on creuse, on suit donc tres souvent ce gradient (qui suivant les regions et le contexte geodynamique peut varier de 5 a 50ºC par kilometre).

Le flux de chaleur par conduction moyen de la Terre est de 0.1 MW/km²

Pour connaitre les differents parametres qui contribue a ce flux, je t'invites a jeter un coup d'oeil a ce post de Gilgamesh qui reprend bien les differentes variables:
https://forums.futura-sciences.com/g...ml#post3162981

T-K

Donc le flux de chaleur fournie par la Terre est très faible, comparé à l'énergie fournie en surface par le Soleil. 10**3 W par mètre carré. Par kilomètre carré ça fait 1000 MW. Dix mille fois plus.

Et pourtant, le rayonnement solaire ne fait guère varier la température souterraine (à moins d'avoir une circulation d'eau).
Et dans l'autre sens, le flux de chaleur relativement faible fourni par la Terre peine à s'échapper vers l'espace, ce qui permet à la température d'atteindre 500 à 1000 degrés à la jonction croûte-manteau. Peut-être même davantage plus en profondeur puisque le manteau externe est plastique et le noyau externe carrément liquide.

Conclusion: La résistance à l'écoulement thermique de la croûte terrestre est très élevée.
C'est du reste ce que dit aussi Gilgamesh: "la Terre a le temps de former une surface solide rocheuse très peu conductrice de chaleur : le globe serait bcp plus froid si c'était un globe métallique"

Merci encore pour le lien vers le post de Gilgamesh de 2010. Les chiffres sont très instructifs.
Par exemple que la puissance thermique de la Terre est de 43 à 44 TW. J'aurais cru bien plus. A titre de comparaison, le total de la puissance électrique générée dans le monde est d'environ 2,2 TW.

[invite5fc1946d]

Quand j'avais visité la grotte de la verna cet été, dont la température moyenne est de 5°C (plus froide que d'autres grottes), été comme hiver (alors que dehors il faisait plus de 30°C), le spéléologue nous a expliqué que la température de la grotte était la moyenne de la température annuelle de la roche. Or en hiver, comme nous sommes en montagne les températures descendent très bas.

[invite5fc1946d]

Vu que vanos reste (volontairement) enigmatique, voici de quoi il parle: http://planet-terre.ens-lyon.fr/imag...2011-06-27.xml

On appelle ça une névé. J'ai des amis qui s'amusent chaque année à battre le record de la névé qui durera le plus longtemps. Ils cherchent chaque année un nouvel endroit propice pour faire leur névé : https://forums.infoclimat.fr/f/topic...8re-2017-2018/

[Tawahi-Kiwi]

Et dans l'autre sens, le flux de chaleur relativement faible fourni par la Terre peine à s'échapper vers l'espace, ce qui permet à la température d'atteindre 500 à 1000 degrés à la jonction croûte-manteau. Peut-être même davantage plus en profondeur puisque le manteau externe est plastique et le noyau externe carrément liquide.

Oui, le transfert de chaleur dans la croute se fait essentiellement par conduction et ce n'est pas tres efficace et dynamique. Lorsque localement, le flux de chaleur est beaucoup plus eleve, le systeme est beaucoup plus efficace car cela devient un transfert de masse: le volcanisme, via la tectonique des plaques et les points chauds


Credit: Hamza et al., 2010

Conclusion: La résistance à l'écoulement thermique de la croûte terrestre est très élevée.
C'est pire sur d'autres planetes ou la lithosphere est plus epaisse sans un mecanisme geodynamique comme la tectonique des plaques.

C'est du reste ce que dit aussi Gilgamesh: "la Terre a le temps de former une surface solide rocheuse très peu conductrice de chaleur : le globe serait bcp plus froid si c'était un globe métallique"

Il y a longtemps (150 ans), Lord Kelvin avait tente de determine l'age de la Terre sur base de ces differents parametres et en avait deduit que la Terre ne pouvait pas avoir plus de quelques centaines de millions d'annees pour avoir la temperature qu'elle a actuellement (prenant donc en compte en partie l'effet isolant de la croute terrestre). Il lui manquait cependant une variable essentielle dont on ignorait tout a l'epoque... la radioactivite.

ce qui permet à la température d'atteindre 500 à 1000 degrés à la jonction croûte-manteau. Peut-être même davantage plus en profondeur puisque le manteau externe est plastique et le noyau externe carrément liquide.

A la transition manteau-noyau, la temperature est de 4000ºC. Le gradient geothermique est beaucoup moins eleve dans le manteau asthenospherique et mesospherique (~1ºC/km) car il y a un transfert de masse important sous forme de courant de convection. Meme chose dans le noyau.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

On appelle ça une névé. J'ai des amis qui s'amusent chaque année à battre le record de la névé qui durera le plus longtemps. Ils cherchent chaque année un nouvel endroit propice pour faire leur névé : https://forums.infoclimat.fr/f/topic...8re-2017-2018/

Un névé classique est different il me semble. C'est le resultat d'une inertie thermique et de conditions de surface particuliere. Dans le cas du Puys de Come, c'est un peu different puisque la disparition de glace lors d'orages estivaux n'est que temporaire et la glace reapparait, meme durant l'été. Cela necessite des conditions de subsurface particuliere.

T-K

[Deedee81]

Salut,

voici de quoi il parle: http://planet-terre.ens-lyon.fr/imag...2011-06-27.xml

Ah oui, surprenant. Merci pour vos explications.

[abracadabra75]

Bonjour.
Des 'trous à glace'... j'en ai vu dans les Vosges, mais je ne me souviens plus du lieu exact, si ce n'est 'pas loin' de Gérardmer.

[Tawahi-Kiwi]

Bonjour.
Des 'trous à glace'... j'en ai vu dans les Vosges, mais je ne me souviens plus du lieu exact, si ce n'est 'pas loin' de Gérardmer.

Le défilé de Straiture ? ou le défilé de Kertoff?
http://photos.piganl.net/2013/straiture/straiture.php

T-K

[abracadabra75]

Oui... ça correspond bien à mon souvenir.Merci
Mais aujourd'hui elles ne doivent plus exister. Ce souvenir est vieux de plus de 30 ans!

[invite51d17075]

bjr,
je viens de lire l'article qui précise bien que les 50° sont atteint lors du forage de la roche, pas à d'autres moments.
ensuite il faut bien que la chaleur dégagée soit évacuée, ce qui est peut être mal conçu ?
donc , avant de spéculer sur des phénomènes géologiques, n'y a t il pas un simple effet mécanique de frottement très intense ?

[Tawahi-Kiwi]

je viens de lire l'article qui précise bien que les 50° sont atteint lors du forage de la roche, pas à d'autres moments.

Oui, j'aurais du faire cela en premier lieu (meme si 50ºC ne me parait pas hors norme localement); mais il s'agit de la temperature de l'air ambiant pendant qu'ils foraient, donc ce n'est meme pas la temperature de la roche. Avec des tunneliers de 4500 kW en espace confine, est-ce si etonnant ?

T-K

[AD 44]

Bonjour,

J avais évoqué cette éventualité en message 8...

Mais apparemment les échanges sur la géologie ont balayé cette supposition

[invite5fc1946d]

Bonjour,

J avais évoqué cette éventualité en message 8...

Mais apparemment les échanges sur la géologie ont balayé cette supposition

C'était trop banal comme explication

Rasoir d'Ockham toujours lui

[invite51d17075]

J avais évoqué cette éventualité en message 8...

exact, mais elle est passé inaperçue, y compris pour moi, devant le reste.
sinon je t'aurai évidemment cité dans mon propos plus haut, désolé.
Cdt