Geysers: définition, types et théorie

Après avoir lu cet article, vous apprendrez: - 1. La définition des geysers 2. Les types de geysers 3. La théorie de l’éruption du geyser.

Définition de Geysers:

Un geyser est une source thermale caractérisée par une décharge d'eau intermittente éjectée sous forme d'éruption turbulente accompagnée d'une phase vapeur. Les geysers sont comme des sources chaudes qui font périodiquement éclater des fontaines d’eau bouillante et de vapeur. La majorité des geysers du monde sont associés à des régions d'activité volcanique, celles qui fournissent la chaleur nécessaire pour faire bouillir des eaux souterraines peu profondes.

En général, les geysers associés à un volcan nécessitent trois conditions: une source de chaleur interne pour réchauffer les eaux souterraines dans un espace confiné, un conduit, c'est-à-dire un chemin naturel presque étanche à l'eau et à la pression et une quantité substantielle d'eau pompée pour maintenir le geyser en éruption.

Étant donné que les geysers ont besoin d'un grand volume d'eau chaude, qui commence par être une eau de surface froide, il est nécessaire de disposer d'une source de chaleur puissante sous le bassin du geyser. La seule source de chaleur possible est l'activité volcanique. La chaleur pénètre dans l'eau comme suit.

L'eau froide de la surface s'écoule lentement à travers les roches souterraines. Finalement, il atteint une profondeur d’environ 4500 à 5000 m sous la surface. Comme les champs de geysers sont situés dans des zones volcaniques, les roches à ces profondeurs sont très chaudes. L'eau est chauffée par son contact avec les roches très chaudes et atteint une température d'environ 340 ° C.

À cette température élevée, l'eau reste à l'état liquide (au lieu de se vaporiser à la vapeur) car elle est soumise à une très haute pression de confinement provenant des roches et de l'eau située au-dessus. Cette eau très chaude s'infiltre dans un réseau de fissures souterraines formant un système de plomberie, entraînant une étroite constriction près de la surface.

L'eau déjà accumulée au-dessus de l'étranglement agit comme un couvercle aidant à maintenir la pression sur l'eau bouillante en dessous. Lorsque finalement le geyser éclate, il agit comme un autocuiseur sans soupape de surpression et il se décolle du couvercle.

Les geysers sont en réalité rares et environ 1000 sont connus sur la planète. Les plus grands geysers du monde se trouvent en Islande, en Nouvelle-Zélande et dans le parc national de Yellowstone, dans le Wyoming, où se trouve le célèbre geyser Old Faithful.

La durée d'une éruption d'un geyser, c'est-à-dire sa durée, dépend de nombreux facteurs, mais elle dépend principalement de la taille du système de plomberie du geyser. La plupart des geysers, grands et petits, ne jouent que quelques minutes, mais certains durent plusieurs heures ou même quelques jours.

Une fois l’éruption terminée, un geyser répète l’ensemble du processus de récupération au cours d’un intervalle de repos. Chaque geyser a son propre système de plomberie. Certains remplissent en quelques minutes tandis que d'autres peuvent prendre des mois.

Explosions de vapeur:

L'eau est un excellent explosif. Un litre d'eau liquide complètement bouilli donnera 1 500 litres de vapeur. Ce potentiel explosif n'existe que lorsque l'eau est maintenue surchauffée et sous pression confinante. Une telle situation peut exister dans les cavités souterraines des systèmes de geysers.

Une éruption ordinaire s'accommode de l'augmentation de pression provoquée par l'eau bouillante dans un geyser. Mais parfois, la pression est trop forte pour que le rocher recouvrant la plomberie puisse résister. Lorsqu'il se brise, le geyser explose en laissant derrière lui un cratère. Une énorme masse de vapeur est explosée de manière explosive.

Pots de boue:

Les pots de boue sont des fumerolles noyées sous les eaux de surface, ce qui empêche la vapeur et les autres gaz de s'échapper directement dans l'atmosphère. Le sulfure d'hydrogène est oxydé dans l'eau par des réactions chimiques et par des bactéries pour former de l'acide sulfurique.

La solution acide peut attaquer la paroi rocheuse du cratère des sources chaudes. La roche distinctive crée l'argile humide du pot de boue. La fumerolle sous la boue est toujours là et fait les bulles de vapeur qui provoquent l’action d’ébullition et d’éclatement du pot de boue.

Types de Geysers:

Tous les geysers suivent le même processus d'éruption de base, mais en raison des différences dans la structure proche de la surface de leurs systèmes de plomberie, les éruptions de geyser se présentent sous les trois formes suivantes, à savoir:

(a) Geysers de type cône

(b) Geysers de type fontaine

(a) Geysers de type cône:

Les geysers les plus connus appartiennent à ce type. Ceux-ci ont souvent un cône de géysérite au niveau du sol. Juste sous le sol, il y a une constriction très étroite.

Ces geysers pulvérisent souvent un peu d'eau pendant l'intervalle silencieux entre les éruptions. Des cônes de mouillage constants sont créés sur plusieurs années. La petite ouverture agit comme une buse lors d'une éruption. Ces geysers sont puissants, projetant des jets d'eau à de grandes hauteurs.

b) Geysers de type fontaine:

Ces geysers ont un cratère ouvert à la surface. Ce cratère est rempli d'eau avant ou pendant une éruption. Étant donné que la vapeur en éruption doit monter à travers la piscine, l'action du geyser devient plus faible que dans un geyser de type cône. Lorsque la vapeur bouillonne à travers la piscine, des éclaboussures séparées se produisent, entraînant l’éclatement ou la pulvérisation.

(c) Ressorts de douche à bulles:

Les sources de la douche à bulles subissent des épizodes intermittents d’ébullition vigoureuse à la surface en raison de la montée rapide de l’eau surchauffée, ce qui les fait ressembler à des geysers. Cependant, on ne voit aucune phase vapeur remonter à la surface de la piscine. Celles-ci sont de taille relativement petite, les éruptions atteignant parfois 10 à 20 cm. haute.

L'éruption d'un geyser est généralement précédée de grondements et d'ébullition violente. L'eau monte par le haut de l'évent. Très vite, on voit de petites colonnes d’eau jaillissante. Ils sont suivis par de puissants jets tirant à des dizaines de mètres dans les airs.

Théorie de l'éruption du geyser:

Une théorie de l'éruption du geyser basée sur les observations de Bunsen est généralement acceptée. La théorie est basée sur des études effectuées par Bunsen sur les geysers d'Islande. Il est basé sur le fait que le point d'ébullition de l'eau augmente avec la pression.

La température au point d’ébullition au niveau de la mer est de 100 ° C lorsque la pression de l’eau est de 1 atmosphère ou environ 98, 1 kN / jour (une colonne d’eau d’une hauteur de 10 m a une pression de 1 atmosphère). À de plus grandes profondeurs, la pression augmente et par conséquent le point d'ébullition de l'eau augmente également.

On peut noter que l'eau chaude rejetée par un geyser est principalement de l'eau de pluie qui s'est immergée dans le sol et que cette eau a été chauffée par les laves très chaudes des roches ignées chaudes. Il est également possible qu'une partie de la vapeur et d'autres gaz proviennent du magma.

Si maintenant l'eau pénètre dans une fissure ou un tube et s'est réchauffée en profondeur en absorbant des gaz chauds ou par son contact avec les roches chaudes, elle peut encore rester à l'état liquide même si sa température est supérieure à 100 ° C, point d'ébullition de eau au niveau de la mer.

Il est toujours à l'état liquide en raison de la pression élevée qui prévaut. Lorsque l'eau à haute pression continue de pénétrer dans le tube, elle finira par s'écouler vers la surface. Cela conduira l'eau présente ci-dessous à s'écouler dans le tube pour prendre la place de l'eau qui a monté.

Si la température devait atteindre un tel niveau, l'eau devient alors vapeur à haute pression à haute pression. Cette vapeur à haute pression soulève la colonne d’eau et s’y mélange. Ce mélange de vapeur et d'eau sort de l'évent.