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Thèse soutenue par Mike ROWLEY le 25 mars 2020, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)

Les sols jouent un rôle essentiel dans le cycle global du carbone. C’est pourquoi il est primordial de mieux comprendre les mécanismes qui préservent et accumulent le carbone organique du sol (COS). Jusqu’à présent, les recherches sur la stabilisation du COS se sont concentrées principalement sur les environnements de sols acides, où le COS interagit plus avec l’aluminium (Al) ou le fer (Fe). Les interactions entre le COS et le calcium (Ca) ont été généralement négligées, en particulier dans les sols de milieux frais et tempérés. L’objectif de cette thèse fut donc d’étudier le rôle du Ca dans l’accumulation du COS des sols frais et tempérés d’une vallée subalpine de Suisse, le Vallon de Nant.

Une évaluation de la littérature existante a montré que le Ca pouvait stabiliser le COS par occlusion dans les agrégats ou par sorption sur les surfaces minérales. Les recherches ont ensuite entrepris d’isoler les effets du calcium sur les mécanismes de stabilisation du COS grâce à une approche fondée sur deux parties complémentaires.

Dans une première partie, les effets du carbonate de calcium (CaCO₃), réservoir principal de Ca, ont été évalués en tant que facteur agissant sur la trajectoire pédogénétique et la biogéochimie des sols du Vallon de Nant. Afin d’isoler l’influence du CaCO₃, six profils ont été sélectionnés. Ces profils se sont développés sous des conditions pédogénétiques similaires, à l’exception de la présence (CaCO₃-bearing site) ou de l’absence (CaCO₃-free site) de CaCO₃. La présence de CaCO₃ a conduit à un enchainement de changements dans la biogéochimie du sol, à savoir un pH plus élevé, une teneur en Ca extractible supérieure d’un ordre de grandeur, une proportion plus élevée de formes du Fe crypto-cristallines, et deux fois plus de COS, le tout par rapport à une absence de CaCO₃.

Dans la seconde partie de l’étude ont été étudiés les mécanismes contrôlant l’accumulation du COS dans les profils contenant du CaCO₃. Afin de séparer le rôle de l’occlusion de celui de la sorption, le COS a été fractionné en quatre fractions par densité et sonification séquentielle (une fraction libre légère, deux fractions occluses et une fraction intimement associée aux minéraux). Le site contenant du CaCO₃ était toujours plus riche en matériaux occlus, probablement à cause de la floculation des particules du sol par le Ca échangeable (Ca_Exch) et l’augmentation de la cimentation ou de la stabilité des agrégats du sol en raison du contenu élevé en COS. Pourtant, les fractions libre ou occluses ne représentaient qu’une partie minime du COS. La majorité du COS était présente dans la fraction associée aux minéraux, donc caractérisée par des teneurs en COS proches de celles du sol total. La teneur en COS associée aux minéraux était près de deux fois supérieure dans les profils contenant du CaCO₃, comparativement aux profils sans CaCO₃. Ce COS avait également des compositions en isotopes stables (13C) différentes entre les deux sites, ce qui présuppose une stabilisation préférentielle du COS lors des associations organo-minérales.

Enfin, cette thèse souligne l’importance du pH en tant que prédicteur de la dominance des mécanismes de stabilisation et d’accumulation du COS.

Thèse soutenue par Katharina MARGER le 6 mars 2020, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

Les analyses in-situ des rapports d’isotopes stables combinées à des études pétrologiques détaillées constituent un outil puissant pour mieux comprendre les processus régissant les réactions métamorphiques. Les nouvelles avancées en spectrométrie de masse à ions secondaires (SIMS) permettent d’effectuer des analyses de haute précision avec une haute résolution spatiale (< 1″5 prm).

Ainsi, cette thèse se concentre sur la détermination in-situ de la composition isotopique des minéraux zonés ainsi que de leurs inclusions dans les contextes de métamorphisme de contact (Little Cottonwood, Utah, USA) et régional (Mt. Rosa, Alpes d’Europe de l’Ouest).

L’intrusion de granodiorite de Little Cottonwood s’est mise en place dans des sédiments protérozoïques de la formation de Big Cottonwood, très riches en aluminium, produisant une auréole thermique d’environ 5 km de largeur. Les zones métamorphiques suivantes ont été cartographiées (par ordre croissant de degré de métamorphisme) :

• pyrophyllite-chlorite,
• chloritoïde-pyrophyllite,
• andalousite-chloritoïde,
• biotite-cordiérite,
• feldspath potassique,
• fibrolite-feldspath potassique.

L’andalousite est présente de façon continue dans ces roches riches en aluminium, sur une distance de 4,5 km, depuis l’isograde de l’andalousite, jusqu’au contact igné. Au moins trois textures différentes de croissance ont été identifiées dans l’andalousite, celles-ci indiquent qu’elle a été formée par plusieurs réactions métamorphiques se produisant sur une gamme de températures de 340 à 650 °C (estimées avec la méthode de thermométrie basée sur la spectroscopie Raman de la matière carbonée et du géothermomètre du titane dans la biotite).

La composition isotopique de l’oxygène de l’andalousite et du quartz (en inclusion dans l’andalousite et dans la matrice) a été mesurée dans un profil à travers l’auréole. Les données révèlent qu’aucun équilibre isotopique ne s’est produit en dessous d’environ 550 °C dans la roche, alors que l’équilibre est atteint à proximité de l’intrusion. L’andalousite est en effet réfractaire, tandis que le quartz échange potentiellement des isotopes. Il faut prendre soin d’évaluer pleinement l’équilibre si l’on utilise la thermométrie à isotopes stables.

La composition isotopique de l’oxygène de la tourmaline zonée provenant du métagranite, du métaleucogranite et du schiste blanc de la nappe du Mont Rose (Alpes de l’Ouest) a été étudiée par analyse SIMS. Le schiste blanc se présente sous forme de corps tubulaires de 10 à 50 m de large dans le granite permien du Mont Rose. La tourmaline fait partie de I’assemblage minéral phengitetalc-quartz-chloritoïde et est caractérisée par un coeur igné et une surcroissance dravitique (XMg > 0,9). Le coeur igné de la tourmaline du schiste blanc conserve sa signature chimique et isotopique de l’oxygène, il n’est pas modifié lors du métamorphisme régional à haute pression.

Par contre, la composition isotopique de l’oxygène a été modifiée dans les inclusions de quartz dans le coeur igné des tourmalines en raison de microfissures refermées. Ces inclusions de quartz présentent la même composition isotopique en oxygène que le quartz dans la matrice, ce qui démontre un rééquilibrage pendant le métamorphisme de haute pression.

L’étude montre que les protolithes des schistes blancs sont les roches méta-ignées environnantes et, par conséquent, résout la question très débattue sur le protolithe et la genèse des schistes blancs. Simultanément, il a été possible de prouver que l’altération chimique menant aux schistes blancs s’est produite avant le métamorphisme de haute pression, et est probablement d’origine hydrothermale tardive, pendant le refroidissement de l’intrusion permienne. La déshydratation de la serpentinite pendant la subduction, telle que proposée par d’autres auteurs, est peu probable.

Un aspect plus méthodologique de la thèse est le développement de matériaux de référence pour les mesures d’isotopes stables dans les silicates simples et complexes, qui permettent d’analyser avec fiabilité les minéraux métamorphiques étudiés ici. Cette thèse présente la calibration de l’analyse des isotopes de l’oxygène dans l’andalousite, utilisée dans l’étude du métamorphisme de contact. La tourmaline est un minéral chimiquement complexe, formant une large gamme de solutions solides.

Un ensemble de sept échantillons de tourmaline a été publié pour les compositions isotopiques de l’oxygène. Ils couvrent le domaine de composition de la plupart des tourmalines métamorphiques et de nombreuses tourmalines ignées : élbaïte – schorl – dravite. L’effet de la composition de la matrice sur le fractionnement de masse instrumental (FMI) s’est avéré être une fonction du Fe (apfu) sur la solution solide de schorl-dravite et de l’AI (apfu) du schorl ou de la dravite vers les compositions riches en Al. L’effet de matrice le plus important s’observe entre le schorl et la dravite. La reproductibilité analytique des matériaux de référence est généralement meilleure que ± 0.4‰ (2SD). Enfin, six échantillons de cet ensemble de matériaux de référence de base de tourmaline ont été étudiés pour des analyses isotopiques du bore. La reproductibilité analytique est en général meilleure que 0.3‰ à 0.6‰ (2SD) dans certains cas. Un FMI significatif dépendant de la matrice pour les isotopes du bore a été établi. ll s’agit d’une combinaison linéaire de FeO+MnO, SiO₂ et F (% en poids).

Dans le cadre de ce projet, les quatre matériaux de référence connus et utilisés pour les analyses d’isotopes du bore ont été réévalués. Des divergences ont été constatées entre les compositions isotopiques du bore en bulk publiées précédemment et le delta¹¹8 obtenu dans le cadre de cette étude. Les comparaisons avec les études précédentes suggèrent que les trois matériaux de référence de Harvard largement utilisés pourraient être légèrement hétérogènes (L – 2‰).

Cependant, la possibilité d’un biais analytique dû aux différentes méthodes appliquées dans cette étude et antérieurement ne peut pas être exclue et nécessite une évaluation plus approfondie par comparaison avec différents laboratoires. Cet ensemble de matériaux de référence de base de tourmaline pour l’analyse des isotopes du bore a été utilisé pour l’étude de cas des schistes blancs du Mont Rose, dont il a été question plus haut. Les résultats indiquent que les isotopes du bore dans la tourmaline constitue en effet un traceur très intéressant.

Thèse soutenue par Valérian GEFFROY le 6 mars 2020, Institut de géographie et durabilité (IGD)

Parmi les développements contemporains des loisirs, on peut observer des personnes qui, régulièrement, voyagent hors de leurs espaces quotidiens pour aller pratiquer des sports de nature, dans des sites de pratique qui sont considérés comme valant le déplacement. Ce phénomène qu’on peut appeler tourisme sportif de nature, objet central de cette thèse, s’inscrit dans une série d’enjeux actuels importants pour l’étude des mobilités et pour la géographie : l’accroissement général des mobilités, leur forte valorisation sociale et culturelle, l’hybridation des loisirs avec les différents domaines de la vie, le fort investissement des espaces non urbains, dits « de nature », par les pratiques et les imaginaires de loisir.

Ce travail porte sur les spatialités, c’est-à-dire les rapports à l’espace, qui caractérisent la pratique du tourisme sportif de nature. La thèse pose à ces spatialités deux questions principales : comment elles contribuent à construire des liens sociaux, et comment elles sont appréciées par les pratiquant·e·s.

Le propos s’inscrit dans une géographie inspirée par les théories de la pratique, qui envisagent l’action humaine comme une coordination constante entre le monde matériel et son interprétation par les individus, et les faits sociaux comme un partage plus ou moins généralisé de schémas d’action et de compréhension.

L’analyse se fonde sur des enquêtes qualitatives auprès des personnes qui voyagent pour trois sports de nature, le parapente, le kayak de rivière et l’escalade sportive. 76 entretiens semi-directifs ont été ainsi menés, avec 110 personnes, dans cinq hauts lieux de ces différentes pratiques :

• En Grèce,  Kalymnos,
• En France : le Verdon,
• Annecy,
• Saint-André-les-Alpes,
• Haute-Durance.

D’autres matériaux sont mobilisées, notamment un corpus de photographies collectées auprès des personnes interrogées.

Quatre aspects des spatialités du tourisme sportif de nature ressortent de l’analyse et sont discutés, autour des concepts centraux de communauté de pratique et d’engagement.

1. Les circulations mondiales et les ancrages locaux des communautés touristico-sportives, d’abord, qui dessinent des réseaux de lieux sélectifs, des centralités spécialisées.
2. Le partage de l’information géographique dans les sports de nature, ensuite, qui passe aujourd’hui notamment par des plates-formes en ligne, et entretient des langages géographiques adaptés aux modalités sportives de pratique des différents terrains.
3. La relation corporelle et sensible au mouvement et à l’environnement « naturel » constitue le troisième thème développé : les pratiquant.e.s déploient une attitude immersive et active qui résume largement leur relation émotionnelle et affective aux espaces pratiqués, qui contribue à définir leur conception de la nature, et qui voit les espaces comme ensembles de prises à saisir pour un mouvement sportif maîtrisé.
4. Enfin, est présentée la variabilité des engagements individuels dans la pratique de mobilité pour le sport, qui apparaît souvent comme une passion et peut aller, dans des cas relativement rares, jusqu’à déterminer un mode de vie. Ces différents aspects des spatialités touristico-sportives sont successivement discutés en fonction de leurs contributions aux théories de la pratique et à la géographie.

Accès au texte intégral

• Geffroy Valérian, Des spatialités qui engagent et qui lient : le tourisme sportif de nature et ses communautés de pratique, Université de Lausanne, 2020.

Thèse soutenue par Philipp S. Sommer le 28 février 2020, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)

Les comparaisons données-modèles du climat de l’Holocène (d’il y a 11’700 ans à aujourd’hui) fournissent une base idéale pour évaluer la performance des modèles climatiques en dehors de la plage moderne de variabilité climatique. L’Holocène est assez récent pour que les conditions aux limites et les différents forçages soient bien connus, tandis que les archives paléo-environnementales sont abondantes et datées avec suffisamment de précision pour reconstruire complètement le climat. Jusqu’à présent, les efforts pour reconstruire les changements climatiques de l’Holocène spatialement se sont principalement concentrés sur l’Holocène moyen (il y a environ 6000 ans), mais des divergences significatives ont déjà été identifiées lors des comparaisons données-modèles. (suite…)

Thèse soutenue par Hélène Weber le 25 février 2020, Institut de géographie et durabilité (IGD)

Cette recherche porte sur les politiques et pratiques d’élevage ovin en Suisse. Elle a pour objectif d’explorer les assemblages multiespèces et les pratiques qui se déploient autour de la politique d’élevage ovin. Il s’agit dès lors de révéler les moutons que ces assemblages instaurent et les mondes qu’ils fabriquent en élevage. (suite…)

Thèse soutenue par Gwenaëlle Ramelet le 24 février 2020, Institut de géographie et durabilité (IGD)

Ces dernières décennies, sous le double effet de l’urbanisation mondiale et de l’émergence de problématiques environnementales propres aux villes, des organisations internationales dédiées à la protection de la nature se sont mises à élaborer des programmes spécifiquement dédiés aux villes. Quelles ont été les effets de cette intégration de la ville sur les représentations de la nature à défendre qui sont véhiculées par ces organisations, et qui au-delà des seuls programmes et discours qu’elles produisent, imprègnent plus largement les conceptions de nature qui irriguent le projet international de protection ? (suite…)

Thèse soutenue par Monica Serlavos le 19 février 2020, Institut de géographie et durabilité (IGD)

Depuis le XIX^e siècle, les sociétés thermo-industrielles ont basé leur développement sur l’utilisation massive d’énergies non renouvelables de manière centralisée. Aujourd’hui, les conséquences environnementales, mais aussi géopolitiques de ce modèle sont flagrantes. (suite…)

Thèse soutenue par Lionel Benoit le 5 février 2020, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)

La pluie est un phénomène intermittent et variable aussi bien dans le temps que dans l’espace. De plus, à mesure que nos moyens d’observation permettent une caractérisation de la pluie à des échelles de plus en plus fines, nous nous apercevons que sa variabilité augmente avec la résolution des observations. Dès lors, à l’échelle locale (zone d’intérêt de l’ordre de 100 km²) la pluie devient un phénomène très hétérogène et donc difficile à modéliser.

Dans cette thèse je propose d’utiliser des méthodes probabilistes pour modéliser la pluie à l’échelle locale. En particulier, j’ai développé un modèle stochastique (c’est-à-dire probabiliste) qui intègre des mesures de pluviomètres de très haute précision afin de cartographier la pluie avec une résolution de 100 m dans l’espace et 1 min dans le temps. Les sorties du modèle sont des films dans lesquels on peut observer l’évolution de l’intensité des précipitations à une échelle inédite, ce qui permet de visualiser comment les champs de pluie de développent, se déplacent, se déforment et finalement se dissipent à la fin des intempéries.

Ce modèle ouvre la voie à de nombreuses applications dans le domaine de la gestion des eaux de pluie. Par exemple, les champs de pluie générés peuvent être utilisés en entrée de modèles hydrologiques afin de mieux comprendre et prédire le fonctionnement de petits bassins versants sensibles aux inondations, en particulier en milieu urbain. Ils peuvent aussi être utilisés pour estimer la probabilité que la pluie dépasse une intensité seuil dans des régions exposées aux glissements de terrain, et ainsi déclencher une alarme si des personnes ou des infrastructures se trouvent menacées.

Thèse soutenue par Nathanaël Wallenhorst le 6 février 2020, Institut de géographie et durabilité (IGD)

Utopie

Pouvons-nous, oui ou non, changer le monde ? est l’interrogation qui sous-tend ce travail. La réponse est oui. Comment cela pourra-t-il se faire ? En changeant l’humain. Ni plus, ni moins. C’est le cœur de l’humain qu’il s’agit de transformer. Or, le plus profond de ce qui nous constitue est extérieur à nous. Il est dans cet « entre » qui nous fait humain : dans les relations entre nous, dans la relation résonante avec la Terre, dans la relation conviviale entretenue avec le vivant.

Transformer l’humain, c’est faire émerger un monde commun et partagé. Nourrir cette espérance qu’une transformation du monde est possible est l’enjeu du XXIème siècle et des siècles à venir. Nourrir cette espérance est l’enjeu fondamental de l’Anthropocène. En effet, l’avènement de l’Anthropocène conduit les humains dans une nuit. Mais l’obscurité de la nuit ne nous plonge pas nécessairement dans les ténèbres. L’espérance de transformer le monde nous tient et nous éclaire. Au cœur de l’obscurcissement de l’avenir généré par l’Anthropocène, ce travail propose d’investir l’éducation comme une lueur d’espoir accompagnant un entre nous régénérateur.

Critique

Qu’il n’y ait ici pas de méprise : une telle espérance ne vaut pas une minute de peine si elle n’est pas ancrée dans une analyse critique de ce qui trouve si facilement sa demeure en chacun de nous, cette folie démesurée de la possession illimitée.

Résistance

La transformation du monde sera à la hauteur de notre espérance et de notre analyse critique, mais elle est conditionnée à notre résistance. L’Anthropocène nous convoque à un combat. Face à la double instabilité croissante de la biosphère et du contexte géopolitique, il convient d’entrer en guerre et de choisir nos armes. Notre choix est fait : l’éducation, caractérisée par une radicalité convivialiste et démocratique.

Le geste intellectuel et politique esquissé dans ce travail s’inscrit dans le prolongement de la théorie critique : dans un même mouvement il est proposé une critique de ce qui pose problème dans notre rapport au monde et une proposition de dépassement ayant pour finalité une transformation sociale. Le geste proposé est celui d’un soulèvement et d’une consolidation anthropologique du politique à partir de la vitalisation permise par le partage d’une convivialité entre humains et avec le non humain.

L’identification du convivialisme comme paradigme éducatif pour traverser l’Anthropocène est la matérialisation d’une nécessaire raison d’espérer en dépit de cet héritage de l’Anthropocène. La théorie critique proposée tente d’articuler les fonctions de résistance, de critique et d’utopie. Il importe de tenir dans l’opposition (résistance) à partir de ce qui est identifié comme problématique (critique) pour que l’avenir espéré puisse advenir (utopie).