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etudier les ressources géothermiques du fossé rhénan

mis à jour le 09/04/2013


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Le Système d'Informations Géographiques en ligne GeORG permet de mettre sur pied des activités pratiques en classe de terminale S sur la localisation et l'exploitation de la ressource géothermique dans le fossé rhénan.

mots clés : Flux thermique, conduction, géothermie, rift, fossé rhénan, sédimentation, coupe géologique, sondage, SIG.


Document sans titre

GeORG est un projet tri-national, impliquant des chercheurs allemands, français et suisses sous l'égide de l'Union Européenne. Il s'agit de définir en trois dimensions les structures du fossé rhénan entre Bâle et Mayence. L'objectif est d'évaluer les possibilités d'exploitation du sous-sol que ce soit dans le domaine de la géothermie que dans celui de la séquestration du CO2 ou du stockage d'air comprimé. La démarche suivie et les résultats de ces recherches sont visualisables dans un site dédié à l'adresse : http://www.geopotenziale.org/home?lang=3. Ce site trilingue pourra être utilisé dans la partie 2-A "Géothermie et propriétés thermiques de la Terre" du programme de l'enseignement spécifique de terminale S. Les versions anglaises et allemandes pourront faire l'objet d'un travail dans le cadre des DNL. Les lignes qui suivent ne visent pas à décrire une démarche pédagogique particulière mais à donner des pistes d'utilisation de ce site très riche, particulièrement en ce qui concerne le Système d'Informations Géographiques en ligne disponible sans aucune restriction.

Consulter le géoportail GeORG
Réaliser un profil de forage
Réaliser une coupe verticale
Comparer des géothermes
Les autres ressources du site de GeORG
Quelques documents complémentaires
Intérêts pour les DNL

 


Consulter le géoportail GeORG

L'onglet géoportail propose un lien direct vers le SIG en ligne

http://maps.geopotenziale.eu

Comme la plupart des SIG en ligne, la fenêtre de gauche propose les différentes couches d'informations disponibles et celle de droite un visualisateur et sa barre d'outils.

La carte géologique est pourvue d'une légende qui s'affiche en cliquant sur l'icône la plus à droite de sa ligne.

Il est impossible de détailler les multiples informations disponibles. Les isohypses du toit du socle hercynien sont les données les plus exploitables pour illustrer la profondeur du fossé d'effondrement.

Suivant les objectifs poursuivis et le niveau des élèves une sélection doit être faite avant la séance pour éviter une exploration fastidieuse et longue.

Avec la carte de la température du toit du socle hercynien, les élèves peuvent faire une prospective quant aux zones les plus productrices de chaleur. Le croisement de ces informations avec la carte précédente permet de faire une estimation de la profondeur des forages à réaliser.

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Réaliser un profil de forage

Les fonctions spéciales du menu de fenêtre principale permettent de "Calculer la coupe d'un puit".

Il faut commencer par cliquer sur "Digitaliser" puis cliquer le point à un endroit choisi sur la carte.

Il faut ensuite "Commencer le calcul d'une coupe de puits". Lorsque le calcul est fini un lien apparaît qui permet de télécharger et d'afficher un fichier .pdf avec Acrobat reader.

Le document permet de repérer les profondeurs des isogrades sur la coupe et donc de savoir à quelle profondeur la ressource géothermique sera suffisante pour l'usage projeté.

On considère que la production d'électricité par géothermie demande un source à une température supérieure à 150°C.

Il s'agit ici d'un point situé au sud de la ville de Karlsruhe.


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Réaliser une coupe verticale

Pour comparer les caractéristiques de différentes zones, le SIG permet de faire des coupes verticales.

Au vu de la carte des températures du sommet du socle hercynien, il semble normal de privilégier la région de Rastatt pour implanter une usine de production électrique géothermique.

Dans les fonctions spéciales, il faut cliquer sur "Produire des sections géologiques verticales".

Il faut cliquer sur "Digitaliser" et tracer le profil sur la carte avec un simple clic pour débuter et un double clic pour terminer.

Il faut ensuite "Commencer le calcul de la coupe". Lorsque celui-ci est terminé un lien de téléchargement permet de télécharger et d'afficher un document au format pdf avec "Acrobat reader".

Le document présente un coupe géologique légendée qui permet de se rendre compte de la profonde dissymétrie du fossé rhénan dans cette zone. La ressemblance de la partie ouest avec une marge passive océanique sera notée.

L'étude détaillée des isogrades montre que la région la plus prometteuse ne correspond pas à l'idée initiale puisque qu'il faut forer 2 500 mètres dans la zone de Rastatt pour atteindre l'isograde 150 alors que 1 500 mètres sont suffisants au nord de Haguenau.

S'ajoute à cela que la nature granitique des terrains en dessous de -2 000 m se prête mieux à l'exploitation géothermique que le tertiaire rhénan sédimentaire.

Les élèves ont donc construit un ensemble de documents qui montrent clairement que le fossé rhénan est une zone où le flux géothermique est particulièrement fort mais inégalement réparti.

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Comparer des géothermes

Le repérage des isothermes sur les graphiques de forage ou les coupes verticales peu donner lieu à un travail sur tableur-grapheur qui permet de tracer les gradients géothermiques en différents points.

Ici c'est un fragment du sondage de Karlsruhe réalisé précédemment.

Après la conception du tableau, il sera renseigné en repérant les endroits les plus intéressants.

Le graphique construit sera ensuite comparé avec les graphiques de gradients géothermiques déjà utilisés en classe de première pour le domaine océanique et en classe de terminale pour le domaine continental. Il apparaît assez clairement que le gradient géothermique d'un rift ressemble plus à celui d'une dorsale qu'à ceux des continents et des zones de subduction.

Ces informations seront évidement à mettre en relation avec la position du Moho sous le fossé rhénan et les zones voisines. On pourra aussi tirer argument de la présence du volcanisme du Kaiserstuhl dans le sud du rift.

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Les autres ressources du site de GeORG

 

Le menu principal du site GeORG présente un onglet qui permet d'afficher et de télécharger des documents didactiques concernant les différents domaines d'exploitation de la géologie rhénane.

 

Cette illustration directement utilisable dans nos cours est disponible dans l'item "La géothermie".

La rubrique offre des documents sous diverses formes . Le "GeORG-Atlas" reprend sous forme affichable et imprimable au format pdf, tous les documents synthétiques qui font parti du modèle exploité dans le SIG.

Le tableau de contenu donne accès à tous ces documents

Il serait évidemment dommage de ne pas exploiter le SIG mais pour alléger les manipulations on peut imaginer une démarche hybride qui demande aux élèves de croiser les informations imprimées avec les résultats d'investigations menées sur le SIG en ligne.

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Des documents complémentaires

Le site du centre de production géothermique de Soultz-sous-forêt http://www.geothermie-soultz.fr/ est très riche en documents exploitables. Une consultation s'impose avant de préparer le cours sur la géothermie en Terminale S.

Le site de production est ouvert aux visites de groupes et on peut très bien imaginer d'en faire une étape au cours d'un voyage d'échange linguistique avec l'Allemagne, la Suisse ou l'Autriche.

La lithothèque de l'Académie de Strabourg offre aussi des ressources pédagogiques : http://www.lithotheque.site.ac-strasbourg.fr/hommes/sources-denergies/la-geothermie-profonde-en-alsace

Le site sur la géothermie du BRGM http://www.brgm.fr/brgm/geothermie/presentation.htm fournit deux documents synthétiques au format pdf sur les principales caractéristiques de sites à potentiels géothermiques.

Il suffit de cliquer sur les images pour obtenir l'affichage des documents.

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Intérêts pour les DNL

Le site GeORG a des versions en anglais et en allemand qui peuvent très bien faire l'objet des mêmes manipulations que la version française.

Les légendes du SIG (GIS en allemand et en anglais) sont systématiquements traduites.

Les documents construits par les manipulateurs en pdf (sondages et coupes virtuels) n'offrent que des légendes bilingues (Allemand/français).

La page de wikipedia en allemand http://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie donne une quantité d'informations très importante sur la géothermie. Trop développée et trop technique pour un usage direct en classe, elle peut servir de base à l'élaboration de documents pédagogiques.

(Document dérivé de EGS diagram.svg sous licence GNU)

Le site wikipedia en anglais http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy contient d'intéressants documents sur la chonologie de la production de certaines installations géothermiques. on y voit, en particulier, les arrêts réguliers pour maintenance (document NickyMcLean pour en.wikipedia sous licence GNU).

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auteur(s) :

François Cordellier

information(s) pédagogique(s)

niveau : Terminale S

type pédagogique : logiciel, didacticiel, scénario, séquence

public visé : enseignant

contexte d'usage : salle multimedia, classe

référence aux programmes : TS, enseignement spécifique : 2 Enjeux planétaires contemporains,
2A Géothermie et propriétés thermiques de la Terre.

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