Etude de deux paramètres clés d'un geyser: périodicité et hauteur d'éruption

Résumé du document

Les geysers sont des manifestations géothermiques très rares sur la planète car ils résultent d'un ensemble de facteurs nécessaires et très variables. Une des grandes préoccupations des hommes est de prévoir les heures d'éruption pour pouvoir les observer, c'est-à-dire de connaître la fréquence des éruptions et la rythmicité des geysers. Mais quels sont les facteurs influant sur cette rythmicité ? Cependant précisons d'emblée que tous les geysers ne présentent pas une éruption périodique. Par contre, les étapes d'éruption suivent le plus fréquemment un schéma similaire. Notre étude a donc pour but d'étudier les paramètres physiques qui conditionnent cette rythmicité .Tout l'intérêt du sujet réside dans le fait qu'il a été peu étudié dans la réalité car il est difficile d'explorer la plomberie d'un geyser actif. De plus c'est un phénomène très spectaculaire et un membre de notre groupe en a déjà observé dans le célèbre parc de Yellowstone aux Etats-Unis. Nous verrons donc dans une première partie ce qu'est un geyser : son contexte géodynamique de formation, les paramètres géothermiques indispensables, et son fonctionnement. Notre seconde partie sera consacrée à la présentation de notre modèle, l'analogie avec un geyser réel, et le mécanisme d'une éruption qui nous a permis de poser nos hypothèses. Enfin suite à cette étude expérimentale et dans une troisième partie, nous exploiterons nos résultats pour conclure sur les paramètres influant sur la période d'un geyser.

Extraits

[...] Notre étude a donc pour but d'étudier les paramètres physiques qui conditionnent cette rythmicité. Tout l'intérêt du sujet réside dans le fait qu'il a été peu étudié dans la réalité car il est difficile d'explorer la plomberie d'un geyser actif. De plus c'est un phénomène très spectaculaire et un membre de notre groupe en a déjà observé dans le célèbre parc de Yellowstone aux Etats-Unis. Nous verrons donc dans une première partie ce qu'est un geyser : son contexte géodynamique de formation, les paramètres géothermiques indispensables, et son fonctionnement. [...]

[...] De plus nous n'avons pas possibilité d'atteindre une température plus haute, faute de matériel. Rappelons enfin que ce modèle est une représentation réduite du geyser réel, et qu'il ne se trouve pas sous la surface de la Terre, donc la gravité n'est pas la même. Cependant, même si la formation d'un geyser naturel nécessite la concordance d'une multiplicité de paramètres, les principaux ont pu être représentés dans notre modèle, ce qui a permis des éruptions variées et probantes. Résumé des paramètres mis en jeu et retour sur la réalité Les différents paramètres mis en évidence comme influant sur la période d'un geyser sont donc: - la taille de la cheminée principale - la taille des chambres pouvant contenir de la vapeur Tous ces paramètres semblent donc influer sur la nature d'un geyser. [...]

[...] Cela est possible grâce aux paramètres qui permettent à l'eau de passer de l'état liquide à l'état de vapeur. Un fort gradient géothermique On constate que les geysers de Yellowstone et d'Islande sont concentrés dans des régions à fort gradient géothermique. Il dérive de l'existence de points chauds, dus à la remontée de panaches magmatiques par convection depuis la base du manteau inférieur. Le flux géothermique Φ caractérise la quantité de chaleur dégagée par le globe. Alors que Φ=60 en moyenne, les flux dégagés par conduction au niveau de Yellowstone et l'Islande montent respectivement à 150 et 240 mW/m². [...]

[...] The geysers of Yellowstone. (Third edition) - Philippe Coussot. Les geysers .Pour la Science, p.152-153, n°278 Décembre 2000. - Sites internet : http://fr.wikipedia.org http://ourworld.compuserve.com/homepages/pascalmenteil/geyser.htm http://volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/geyser.html http://www.exploration.edu/snacks/geyser/index.html http://www.geyserstudy.org/geyser_main.htm Remerciements Nous tenons à remercier les aides de laboratoire des départements de chimie et biologie et nos professeurs de biologie et physique/chimie pour les conseils qu'ils nous ont apporté et le matériel qu'ils ont mis à notre disposition. [...]

[...] Entre les deux il y a un juste milieu entre ces deux inhibiteurs : la hauteur d'éruption est optimale. Nous avons donc trouvé quels paramètres sont responsables de la périodicité et de la hauteur du jet; mais on peut se demander si notre modèle est en accord la réalité. Validité de nos modèles et problèmes rencontrés Ces expériences, malgré leur réussite globale, nous ont posé quelques problèmes techniques qu'il faut éclairer: Souvent il y a eu absence d'éruption au cours de la première période malgré une vaporisation visible dans le ballon et un mouvement du tuyau. [...]