Mots clés : flux de chaleur, dorsale océanique, élément radioactif, convection mantellique

Les cartes de flux de chaleur terrestre

Frédéric Chambat

ENS-Lyon

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

06/03/2001

Résumé

Mesure et cartographie du flux de chaleur à la surface de la Terre.


Les mesures qu'on utilise pour réaliser ces cartes sont des mesures de flux de chaleur en surface (quantité de chaleur qui sort de la Terre par unité de surface et de temps) aux points indiqués sur la première carte, en rouge.

Figure 1. Sites de mesure du flux de chaleur

Sites de mesure du flux de chaleur

Cette distribution de mesure n'est ni continue ni uniforme. Pour des raisons pratiques on préfère transformer ces observations en une carte globale et continue de valeurs.

Pour cela il faut interpoler les valeurs mesurées, autrement dit lisser ces valeurs pour les prolonger là ou il n'y a pas de mesures. On réalise cela avec des fonctions qui s'appellent les harmoniques sphériques. Le degré de l'harmonique sphérique correspond au nombre de fonctions utilisées, c'est-à-dire, en fait, à la longueur du lissage.

Figure 2. Carte globale du flux de chaleur (harmonique sphérique, degré 12)

Carte globale du flux de chaleur (harmonique sphérique, degré 12)

La carte est établie à partir de plus de 24.000 données de terrain aussi bien sur croûte continentale qu'océanique complétées par des estimations dans les zones non étudiées.


Ici le degré 12 signifie que la longueur de lissage est 40.000 km / 12 = 3.000 km, si bien que sur la carte, on ne peut pas voir les détails de moins de 3.000 km.

En ce qui concerne l'interprétation, la première chose que l'on remarque, c'est que le flux de chaleur est le plus grand au niveau des dorsales océaniques (Atlantique, Pacifique, Océan Indien). Ceci est compatible avec le modèle de la tectonique des plaques dans lequel la matière à haute température est ajoutée aux plaques au niveau des dorsales et se refroidit ensuite par conduction tout en s'éloignant de la dorsale.

Les variations de température sur les continents dépendent de l'histoire thermique de la « province » considérée, de la concentration en éléments radioactifs dans la croûte, du flux de chaleur au manteau, en relation avec l'âge de la croûte, la convection du manteau...

Mots clés : flux de chaleur, dorsale océanique, élément radioactif, convection mantellique