Production de chaleur radiogénique par géothermie

Contexte :

Plus de 80 % de la chaleur produite dans la croûte terrestre provient des roches granitoïdes. Lorsque des roches granitoïdes se forment, elles concentrent naturellement des éléments radioactifs tels que U, Th et K, et la désintégration radiogénique de ces éléments est une réaction exothermique. La désintégration radioactive de ces éléments au sein d'un corps granitoïde peut générer des anomalies thermiques locales et un gradient géothermique élevé à des niveaux de croûte relativement peu profonds. En combinaison avec d'autres propriétés locales de la roche (par exemple, porosité, perméabilité, conductivité thermique), la chaleur radiogénique peut générer une ressource géothermique. La désintégration des éléments radioactifs convertit la masse en énergie de rayonnement, qui à son tour est convertie en chaleur. Bien que tous les isotopes radioactifs naturels génèrent une certaine quantité de chaleur, seule la désintégration de 238 U, 235 U, 232 Th et 40 K. La production potentielle de chaleur est donc régie par les concentrations de U, de Th et de K dans la roche. Dans les roches ignées, la production de chaleur radiogénique dépend de la composition chimique de la roche et diminue en passant des types de roches acides (par exemple le granit) aux types de roches basiques et ultrabasiques. Par conséquent, les granites présentant des concentrations anormalement élevées de U, de Th et de K sont des cibles pour le calcul de la production potentielle de chaleur radiogénique. La production potentielle de chaleur radiogénique (A) à partir des roches plutoniques peut être calculée à l'aide de cette équation :

A (\ \ U03BCW/m 3) =10 -5 \ \ U1D29 (9,52 cm u +2,56 cm K +3,48 cm Th)

où « c » est la concentration des éléments radioactifs « U » et « Th » en ppm, et « K » en % ; et « \ \ u1D29 » est la densité de la roche. Les constantes de production de chaleur des radioéléments naturels U, Th, K sont respectivement de 9,525 x 10 -5, 2,561 x 10 -5 et 3,477 x 10 -9 W/kg.

Données et méthodes :

Les données géochimiques provenant de \ ~1760 échantillons de roches plutoniques du Yukon sont utilisées pour calculer la production potentielle de chaleur. Les valeurs calculées pour la production de chaleur radiogénique (A) sont tracées sur la distribution cartographiée des roches plutoniques du Paléozoïque et des roches plutoniques récentes et les principales failles crustales sont également indiquées à titre de référence.