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2017

publié le , mis à jour le

ACKERER Julien
Mécanismes et taux de dénudation d’un bassin versant élémentaire (Strengbach, France) : apport de l’étude couplée des méthodes de datation isotopique (déséquilibres U-Th-Ra, 10Be in situ) et des méthodes de modélisation hydrogéochimique (KIRMAT).
7 juin 2017 - co-direction : François Chabaux et Philippe Négrel, Directeur Adjoint de la Direction des Laboratoires au BRGM à Orléans
résumé
Lors de ce travail de thèse, la combinaison des méthodes de la géochimie analytique et isotopique avec les approches modélisatrices a permis d’apporter de nouvelles connaissances à la compréhension de la zone critique et du régolithe. Pour l’étude du régolithe, ce travail présente une méthodologie permettant de réaliser sur un même profil d’altération les analyses de la géochimie élémentaire, de la minéralogie, ainsi que des isotopes de la série de l’uranium (U-Th-Ra) et de l’isotope cosmogénique du 10Be in situ. Les résultats obtenus montrent l’importance de la bonne résolution spatiale de l’échantillonnage pour pouvoir pleinement exploiter les outils de la série U-Th-Ra et du 10Be in situ, notamment pour déterminer d’une manière indépendante les paramètres clés que sont les taux de production et de dénudation du régolithe à long terme.
Les deux profils d’altération réalisés dans cette étude montrent de plus que (1) la structure du régolithe est relativement simple sur les positions sommitales et permet une interprétation continue des données géochimiques et minéralogiques et (2) les processus de pente tendent à augmenter l’hétérogénéité spatiale du régolithe et des processus d’altération. D’une façon complémentaire, le suivi et la modélisation hydrogéochimique des eaux de surface permettent d’étudier les processus d’altération actuels, et de comprendre les mécanismes impliqués dans leurs variabilités récentes. Ce travail a notamment montré le lien pouvant exister entre les modifications enregistrées en surface dans les solutions de sol et l’évolution temporelle des certaines propriétés chimiques des eaux de source (pH, concentration en calcium). Les simulations réalisées ont également permis de comprendre la faible variabilité des flux d’altération globaux exportés par les sources, en relation avec la relative stabilité des concentrations de sodium et de silice dissoute sur la période récente allant de 1990 à 2010.
Cette étude a finalement montré l’importance du couplage des méthodes apportant des informations sur les processus d’altération et d’érosion à différentes échelles de temps et d’espace, en particulier pour évaluer correctement la dynamique du régolithe et pour replacer le fonctionnement actuel d’un bassin versant vis-à-vis de son évolution à long terme.

WILD Bastien
Changements microstructuraux et diversité microbienne associés à l’altération des silicates : influence sur les cinétiques de dissolution du laboratoire au terrain.
22 février 2017 - dir. G. Imfeld
résumé
L’altération des roches silicatées constitue le dénominateur commun d’une multitude de problématiques environnementales et sociétales telles que le réchauffement climatique ou la fertilité des sols à long terme. Quel est le temps de résidence du surplus de carbone lié aux émissions anthropiques dans l’atmosphère ? Comment parvenir à une exploitation durable de la ressource en sols et plus généralement une gestion pérenne de la zone critique ? Autant de questions qui se heurtent à notre méconnaissance actuelle des flux d’altération des minéraux silicatés sur le terrain. Cette thèse propose de réviser en profondeur l’approche actuelle de la réactivité minérale du laboratoire au terrain.
Dans une première partie, nous démontrons que l’évolution intrinsèque des propriétés texturales et structurales de l’interface réactive au cours de la dissolution induit des variations de vitesse qui ne peuvent être expliquées dans le cadre des théories thermocinétiques classiques. Dans une seconde partie, nous proposons une nouvelle méthode permettant de sonder de façon directe la réactivité biogéochimique des minéraux sur le terrain. Le croisement de ces données avec une analyse métagénomique des communautés bactériennes et fongiques révèle les interactions réciproques entre le minéral et le monde microbien au sein de la minéralosphère. Enfin, nous démontrons la pertinence des phénomènes de passivation pour l’altération de surface et l’incapacité des micro-organismes à surmonter la perte de réactivité engendrée par le vieillissement à long terme des surfaces minérales.
mots clés
zone critique, réactivité minérale, altération biotique, métagénomique, minéralosphère, feldspaths, silicates, labradorite, olivine.