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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
abstract
In this PhD work, the combination of the geochemical analytic and isotopic approaches with the modeling approaches has allowed to bring new insights to the understanding of the critical zone and the regolith. Concerning the regolith, this work presents a methodology to perform the analyses of the elemental geochemistry, of the mineralogy, as well as of the U-Th-Ra isotopes and of the in situ 10Be cosmogenic isotope along a single weathering profile. The obtained results highlight the importance of the sampling spatial resolution for an exhaustive interpretation of the U-Th-Ra and of the in situ 10Be data, especially to independently determine the key parameters of the long term regolith production and denudation rates.
The two weathering profiles realized in this study furthermore show that (1) the regolith structure is relatively simple on ridge-tops and allows a continuous interpretation of the geochemical and of the mineralogical data and (2) the slope processes tend to increase the spatial heterogeneity of the regolith and of the weathering processes. In addition, the monitoring and the modeling of the surface waters allow to investigate the current weathering processes, and to understand the mechanisms involved in their recent variability. This work shows the relationship that can exist between the modifications recorded at the surface in the soil solutions and the temporal evolution of some chemical properties of the spring waters (pH, calcium concentration). The simulations also allow to understand the weak variability of the global weathering fluxes exported by the springs, in relation with the relative stability of the sodium and of the dissolved silica concentrations over the period 1990-2010.
This study also demonstrates the interest of the coupling of methods providing information on the weathering and the erosion processes at different time and space scales, in particular to correctly evaluate the regolith dynamic and to position the present-day functioning of a watershed with respect to its long term evolution.

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.