Thesis (Ph.D.) - Carleton University, 2006. / Includes bibliographical references (p. 339-372). Also available in electronic format on the Internet.

Thèse--Université de Grenoble. / Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of Oregon, 2006. / Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 115-137). Also available for download via the World Wide Web; free to University of Oregon users.

Les Alpes occidentales, résultat de la collision entre la plaque Eurasie et le promontoire apulien de la plaque Afrique, traversent l'Europe sur près de 1200 km. C'est l'une des chaînes de montagnes les mieux étudiées au monde, notamment par des méthodes d'imagerie géophysique. Celles-ci ont permis de réaliser plusieurs grands profils d'échelle crustale par sismique active. Parallèlement, la sismicité de magnitude relativement modérée a motivé le déploiement de réseaux sismologiques denses permettant de localiser plusieurs milliers d'évènements par an. Ces données apportent énormément d'information sur la géodynamique actuelle des Alpes et ont servi à réaliser plusieurs tomographies. L'ensemble de ces travaux permet une bonne compréhension de la chaîne, cependant des incertitudes persistent motivant la présente étude dont l'ambition est de réaliser une tomographie de la lithosphère des Alpes occidentales.Notre étude s'appuie sur plus de 791000 temps d'arrivée d'ondes P et S émises par plus de 36000 séismes locaux et enregistrées par 375 stations. Le domaine d'étude de 456x414 km2 couvre le sud-est de la France, le nord-ouest de l'Italie et la majeure partie de la Suisse. Dans ce domaine, la majorité des séismes a lieu dans les premiers 15 km de la croûte et grande partie des temps d'arrivée correspondent à des ondes réfractées au toit du manteau. Cela permet d'obtenir une résolution convenable à la fois dans la croûte et dans le toit du manteau. L'intérêt d'utiliser un grand nombre de données est double : cela assure une couverture relativement complète du domaine et améliore par la loi des grands nombres la précision du modèle déterminé. Toutefois, ce type de jeu de données nécessite un traitement adapté pour gérer les inévitables données aberrantes.La tomographie par temps d'arrivée de séismes locaux de la lithosphère a été réalisée à l'aide du code INSIGHT, développé au cours de cette étude à partir d'un code de V. Monteiller et B. Valette. Le modèle est constitué des valeurs de vP et vP/vS en chaque nœud d'une grille 3D à taille de maille constante, des localisations et des paramètres d'effets de site analogues aux « corrections statiques » de la prospection sismique. Le modèle vP a priori pour la croûte et le manteau supérieur est une fonction continue de la profondeur. Les localisations initiales des foyers ont été obtenues à l'aide du code LOCIN développé pour cette étude et permettant de déterminer une densité de probabilité par recherche sur grille. Les temps de propagation sont déterminés pour les premières arrivées en intégrant la lenteur le long des rais ; la géométrie de ceux-ci est déterminée par le maximum du gradient des temps de propagation, eux-mêmes calculés par la résolution de l'équation eikonale par différences finies. L'inversion est menée par une approche de moindres carrés non-linéaires, basée sur une description stochastique des données et des paramètres du modèle.La topographie du Moho est déduite de ce modèle de tomographie en prenant le maximum du gradient de vP obtenu entre les isovitesses 7,3 et 7,6 km/s. Cette information est complétée par des modèles issus de précédentes études. La large proportion d'ondes réfractées de notre lot de données permet un niveau de détails relativement fin. Ce modèle du Moho est ensuite introduit comme interface a priori dans un nouveau processus de tomographie dans lequel les paramètres vP et vP/vS de la croûte et du manteau sont décorrélés. La discontinuité du Moho est mieux modélisée et les ondes réfractées sont mieux déterminées. Cette approche permet par ailleurs de calculer les temps de propagation des ondes directes lorsque celles-ci arrivent après les ondes réfractées : plus de 100000 temps d'arrivées sont ainsi ajoutés aux données et la résolution dans la croûte est améliorée.Ces deux tomographies, la topographie du Moho et les localisations fines apportent de nouvelles informations sur les structures profondes des Alpes occidentales. / The Alpine chain, which stretches in the middle of Europe across six countries, is probably the most studied mountain range in the world. Geology and metamorphism studies contributed for a large part to the current understanding of the geodynamics and history of this region. Since the second half of the 20th century, geophysical methods were employed to study its lithosphere and several crustal cross-sections where performed, mainly using controlled-source seismology. In parallel, dense seismic networks were also deployed in France, Italy, and Switzerland in order to study the usually low-magnitude activity of the western Alps. Over the past 25 years, these networks have permitted to locate tens of thousands of local earthquakes. In the last two decades, local or regional tomographic studies have been conducted using subsets of this data, which substantially improved our understanding of the deep structure of the Alps.Here, and based on 36,000 seismic events, 375 stations and more than 791,000 P and S-waves arrival times, we performed a tomographic study on a 456x414 km2 area covering the western Alps. Even if most of these earthquakes occurred within the first 15 km beneath surface, a large part of the data is composed of refracted-waves, letting us insight the deep structure of the crust. The interest of such a large dataset relies on the accuracy ensured by the law of large numbers, but the unavoidable presence of outliers requires a specific approach in order to handle it. The a priori earthquake locations were computed using the LOCIN algorithm developed in this study, which is basically a grid-search algorithm combined with a probabilistic approach.Tomography of the crust and upper mantle based on travel-times analysis was conducted using the INSIGHT algorithm which was developed in this study (based on a V. Monteiller and B. Valette algorithm). Our model consists of a set of vP and vP/vS values given at each node of a three-dimensional, regularly-spaced grid, which constitutes the inversion grid. Transition between crust and mantle is modelled by a continuous change in velocity, as we do not introduce any a priori information on the Moho interface. Earthquake locations and site-effect residuals at each station (analogous to "static corrections" in seismic prospecting) are also determined in the process. The forward computation of travel times in the 3D model is performed by integrating slowness along the rays, which are determined by a finite-difference resolution of the eikonal equation. Inversion is carried out using a non-linear least-squares approach based on a stochastic description of data and model. The smoothing and damping parameters are adjusted by means of L-curves analysis.The Moho topography is determined by matching two informations: (i) the maximum of the vP gradient within this preliminary tomographic model, taken in a 7.3-7.6~km/s range and (ii) information provided by previous studies to fix Moho depth in the border area of our study zone, where our model is poorly resolved. As our tomographic model relies on a large set of refracted waves, the Moho topography we build is detailed and presents interesting new insights for the western Alps. This Moho interface is then used as an a priori discontinuity in a new tomography process. Parameters within the crust and the upper mantle are then decorrelated, letting refracted-waves to be more correctly modelled. By this approach, we are able to compute not only the first- but also the second-arrival travel-time which corresponds to the direct wave in the crust for focus-station distances greater than 100-125 km. This allows us to add more than 100,000 new data to our dataset, which of course improves the resolution in the crust.Both tomographic models, the Moho topography and the earthquake relocations provides new evidences and constraints on the deep structure of the western Alps.

Mgr. Pavlína Chaloupská, abstrakt disertační práce Abstract: The thesis analyzes activities of the most important German Alpine clubs operating in the Czech Lands and interwar Czechoslovakia since their establishment until 1938. The history of alpine clubs is explained, and the organization of DuÖAV (Deutscher und Österreichischer Alpenverein, German and Austrian Alpine Association) is analysed, on the basis of general and specific introductory information related to the alpinism in the late 19th century. The thesis is divided according to geographical location of the constituent sections. For each section of DuÖAV, the circumstances of its establishment are monitored, the sphere of its activity is defined, the internal organization is described, and the economic functioning is analyzed. The activities of Alpine clubs in Bohemia and Alps are charted in detail, and based on the research it was discovered that the most important activity of the Alpine clubs was the construction of the Alpine huts, owned by German clubs from Bohemia. Among other activities there were organization of guiding and rescue operations, giving lectures, balls and excursions in their locality. Two chapters are devoted to the most important personalities of the German alpinism in the Czech lands: Johann Stüdl and Rudolf Kauschka.

The thesis focused to population ecology and genetics of subalpine species Gentiana pannonica. Pollination ecology of species and generative reproduction in different habitat (primary vs. secondary) were investigated in the field. Genetic variation and structure of G. pannonica populations were studied in three disjunct parts of its distribution range: the Eastern Alps, the Bohemian Forest, and the Giant Mts. Present distribution of G. pannonica in the central past of the Bohemian Forest were processed.

Cette enquête vise à proposer une issue à un problème simple : l'histoire des rapports entre nature et société dans les Alpes au XVIIIe et au XIXe siècles ne peut se faire qu'au prix d'une intense réflexion sur les instruments d'objectivation de ces rapports, c'est-à-dire au prix d'une remise en question de ce qui est naturel pour l'enquête historique (Livre 1). En repoussant les schèmes de pensée qui accueillent si aisément au sein de l'analyse, la nature naturelle du naturaliste du siècle des Lumières, il s'agira de se rendre capable de prendre en considération le type de relation que l'immense majorité des individus a toujours entretenu avec certains non-humains jusqu'à une époque très récente : ce qu'on doit appeler la nature-propriété. Sous l'Ancien Régime, la nature était toujours et avant tout quelque chose que quelqu'un possédait juridiquement avant d'être quelque chose qu'une infime minorité regardait, contemplait ou observait. Cette chose constituait l'individu propriétaire : elle le renforçait, augmentait sa puissance d'agir, l'enrichissait face aux autres ; ce qu'on peut désigner par la « nature-richesse(+) » qui servit à l'État pour le calcul des capacités contributives de ces propriétaires contribuables sur lesquels reposaient la stabilité du collectif politique et la richesse nationale (Livre 2). Dans certaines situations particulières, appelées « accidents » par les acteurs, cette nature a aussi pu apparaître comme une nature-perte : lorsque ces propriétaires contribuables perdaient tout ou partie de leur nature-propriété. Cette perte les affaiblissait, diminuait leur puissance d'agir, les appauvrissait face aux autres ; ce qu'on peut désigner par la « nature-richesse(–) » qui conduisit le collectif politique, auquel appartenaient ces individus diminués face aux autres, à instituer des procédures permettant de réévaluer puis de compenser les variations, passagères ou définitives, de leur capacité contributive individuelle (Livre 3). Ainsi, au lieu de se servir des discontinuités naturelles pour penser les discontinuités sociales, les sujets dauphinois, puis, plus tard, les citoyens isérois, utilisèrent les catégories élémentaires de la vie sociale, en l'occurrence l'impôt et la propriété, pour penser leurs rapports à certains non-humains comme la terre, la forêt, l'orage, la grêle, l'eau, le bétail, les fruits, l'herbe et les montagnes. Or, cette perspective d'analyse n'apparaît renversée que pour l'enquêteur qui a déjà la tête à l'envers ; la possibilité d'écrire cette histoire sans renverser personne est précisément l'enjeu d'une refonte de la perspective d'analyse classique de l'histoire environnementale. Ce travail rend donc compte des raisons pour lesquelles il ne faut plus étudier les « inter-relations entre nature et culture », et des efforts à fournir pour parvenir à « écrire la nature » : en se donnant les moyens réflexifs de décrire des systèmes de relations complexes, largement produits au sein du champ bureaucratique de l'État moderne, pour établir des grilles d'équivalence naturelles entre les individus, selon un critère social naturalisant : la richesse. Une telle approche permet alors de comprendre comment la nature a pu rendre pauvre et comment se sont co-construits les processus de naturalisation de la pauvreté et d'objectivation de la nature (Livre 4). / L'auteur n'a pas fourni de résumé en anglais.

Le but de cette thèse est l'utilisation d'une approche multidisciplinaire qui combine des techniques d'analyse pétrologique, de la géochimie et de la thermochronologie afin de reconstituer l'évolution des Alpes occidentales pendant l'Oligocène et le Miocène et d'en déduire les implications géodynamiques. Ces techniques permettent à la fois d'identifier le bassin de drainage des sédiments et les taux d'exhumation dans ce bassin de drainage. L'enregistrement de cette évolution est préservé dans les bassins d'avant pays de chaque côté des Alpes occidentales en France et en Italie. Les techniques d'analyse pétrologique utilisées ici sont l'observation macroscopique, l'observation en lames minces, l'analyse par spectromètre Raman et l'étude de minéraux lourds. De nombreuses études ont été réalisées afin d'analyser les minéraux lourds des bassins alpins. Celles-ci permettent de déterminer la provenance des minéraux. Lors de ce projet, nous avons réalisé des analyses Raman sur des serpentinites permettant de distinguer les différents types de serpentinites. Or les Alpes internes montrent une gradation du métamorphisme croissant vers l'est, qui implique une variation des types de serpentinites vers l'est (association lizardites et antigorites dans les zones de basse température, antigorites exclusivement dans les zones de haute température). L'analyse de l'arrivée des différents types de serpentinites de part et d'autre de la chaîne permet de définir la position des réseaux de drainage dans les Alpes internes et de positionner la ligne de partage des eaux. La géochimie sur les basaltes détritiques permet d'analyser le type de basaltes et donc d'identifier leurs sources. Des basaltes non métamorphiques ont été identifiés en quantité importante dans les bassins d'avant-pays côté français démontrant la répartition importante de matériels océaniques obduits sur les Alpes internes à l'Oligocène. Les âges de thermochronologie détritique comparés à l'âge de dépôt permettent de déterminer le lag-time et donc le taux d'exhumation maximum de la zone érodée. En effet, la modélisation des isothermes permet de déterminer un taux d'exhumation à partir du lag-time. L'analyse des taux d'exhumation le long de la colonne stratigraphique à Barrême montre un pulse d'exhumation à partir d'une période très brève dans le temps : 30±1 Ma à des taux d'exhumation compris entre 1,5 à 2 km/Ma, qui correspond à la mise en place des Alpes internes. Ces taux d'exhumation correspondent à des taux d'exhumation importants mais inférieurs à ce que l'on peut trouver dans l'Himalaya actuellement. Ils sont toutefois comparables à l'activité d'exhumation dans des montagnes jeunes. De récents travaux de modélisation montrent que le retrait de slab peut être consécutif à une rupture de slab profond. Notre équipe propose que dans les Alpes occidentales, la rupture et le retrait de slab a permis la mise en place du corps d'Ivrea comme un poinçon au dessus du slab. / The aim of this dissertation was to use a multidisciplinary approach, combining petrologic, geochemical and geo-thermochronologic analyses, to reconstruct the topographic and exhumational evolution of the Western Alps during Oligocene and Early Miocene times, in relation to regional geodynamic events. Because the sedimentary record of this evolution is preserved in the foreland basins on the both sides of the Western Alps in France and Italy, this approach allows identifying sediment provenance and exhumation rates in the drainage areas. Petrological analyses used here were macroscopic observations in the field (pebbles counts), thin section analyses, and Raman spectrometry on detrital serpentinite pebbles and serpentine sand grains. The different serpentine species (antigorite, lizardite etc.), can be traced back to specific source lithologies because the metamorphic grade of the rocks exposed in the Western Alps increases eastward, with antigorite (HT serpentine) bearing rocks in the eastern piedmont complex and mixed lizardite-antigorite (LT serpentine) in the western piedmont complex. Analysis of serpentine species in the foreland basin deposits on both sides of the Alps allows determining changes in the paleo-Durance and paleo-Dora Riparia drainage areas and the position of the drainage divide, which have not changed since the Early Miocene. Major and trace element analyses of non-metamorphic basalt pebbles from the Barrême basin hint at the Chenaillet (or equivalent) obducted ophiolite in the internal Western Alps as the most likely source. Fission-track (FT) analysis of detrital apatite and zircon were used to determine maximum and average exhumation rates during the Oligocene. A pulse of fast erosional exhumation at about 30±1 Ma had rates on the order of 1.5-2 km/Myr, while average rates were about 0.2-0.3 km/Myr. FT and U/Pb double dating of single zircons show that the signal of fast exhumation is not an artifact caused by volcanic contamination at around 30 Ma. The rapid creation of high relief and associated exhumation rates are related to isostatic surface uplift after slab break-off beneath the Western Alps at 35-30 Ma, followed by slab retreat which allowed emplacement of the Ivrea body vertical indenter that supports the high topography in the internal Western Alps.

Les relations des sociétés préhistoriques à leur environnement constituent un aspect essentiel à leur compréhension. Cet engagement envers le monde s’exprime au travers des pratiques rituelles qui en dévoilent des accès autrement inaccessibles. Les Alpes centrales du IIIe millénaire av.n.è., insérées dans une Europe en mutation (traction animale et métallurgie du cuivre), ont livré un nombre considérable d’artefacts cognitifs. Stèles, blocs d’effondrement et parois gravés s’associent, au sein de sites cérémoniels à des dépôts de pierres aux formes allusives et lithologies particulières, à des dépôts d’objets, ainsi qu’aux résidus de l’activité métallurgique. L’iconographie gravée associe images d’objets nouveaux (poignards et haches en cuivre, hallebardes en silex ou en cuivre, objets textiles), d’ornements corporels, d’action aratoire et d’un nombre considérable de figurations animales. Les usages de la pierre, du métal, de l’araire et les interactions entretenues avec les espèces animales offrent différents canaux d’investigation des relations au monde des communautés chalcolithiques centre-alpines.L’objectif énoncé nécessite l’usage d’une analyse structurale des images seule à même de révéler des articulations essentielles des systèmes graphiques dont certains aspects sont ensuite interrogés à la lumière d’autres données archéologiques. L’image qui résulte de cette étude est celle de communautés pour lesquelles l’environnement ne semble pas constituer une réalité objectivée mais apparaît partie prenante des réalités sociales. / The study of interactions between prehistoric human societies and their environments is a key area of research. This engagement with the world is expressed through ritual practices that provide access to otherwise inaccessible aspects of human culture. The Central Alps of the third millennium BC, situated within a European context that was undergoing important changes (animal traction and copper metallurgy) produced a significant number of cognitive artifacts. On ceremonial sites, engraved steles, rock faces and erratic blocs were associated with deposits of stones with allusive forms and specific lithologies together with objects. Some of these ceremonial site have also produced residues of the metallurgical activity.The engraved iconography combines images of new objects (copper daggers and axes, flint or copper halberds, textiles), body ornaments, plouging, and a considerable number of animal figures. The use of stone, metal, ploughs, and interactions with animals offer different means to access to relationships between alpine chalcolithic communities and their environment.The cited goal requires the use of a structural analysis of the images in order to reveal the essential aspects of the graphic systems. The Results are then compared with other archaeological data. The picture resulting from this study reveals communities in which the environment does not seem to be an objectified reality but an element that intersects with social realities.

La collision alpine a créé des structures complexes comme des chaînes de montagnes très arqués et des interactions compliquées entre les slabs subduits. La polarité de subduction est inversée à la transition entre les Alpes et les Apennins et les Alpes et les Dinarides. Le fait que la plaque Adria subducte en même temps vers l'ouest et vers l'est avec un fort pendage, presque verticalement, suggèrent une flexion importante de cette plaque. Notamment, si on considère de plus la proposition qu'Adria subducte aussi vers le nord sous les Alpes de l'est, ce qui est toujours sujet de discussion. Des déchirures dans le slab adriatique sous les Dinarides du nord à plus de 150 km de profondeur et sous les Apennins à moins de 200 km, pourraient être des signes d'une forte tension et, en conséquence, un détachement de la plaque adriatique. La plaque européenne pourrait aussi avoir subi plusieurs déchirures le long des Alpes. Cette hypothèse sujette à débat nécessite de nouveaux modèles tomographiques. Le modèle tomographique présenté dans cette thèse se base sur les vitesses de phase des ondes de surface pour donner un modèle 3-D à haute résolution des vitesses de cisaillement de la surface jusqu'à 200 km de profondeur. Ce modèle est unique de par sa haute résolution dans le manteau lithosphérique où des modèles antérieurs montrent de fortes incertitudes. Afin d'imager la croûte et le manteau supérieur en même temps, une combinaison des données de vitesses de phase des ondes de surface mesurés à partir des bruits ambiants ainsi que des séismes est utilisée dans cette thèse.Pour tester la validité de cette procédure, une comparaison détaillée des mesures de vitesses de phases et des structures imagées avec les deux méthodes est présentée. De l’analyse résulte un faible biais qui montre des vitesses plus élevées avec les données se basant sur des séismes par rapport aux données se basant sur le bruit ambiant. En comparant avec des travaux antérieurs, il est apparu que ce biais est dû à une différence méthodologique. Plusieurs paramètres qui pourraient influencer les mesures du bruit ambiant sont testés numériquement. Une cause unique n'a pu être identifiée. L'explication la plus probable pour le biais est une combinaison entre différentes sensibilités des méthodes aux structures et l'influence des modes supérieurs. Néanmoins, l'écart est suffisamment faible par rapport aux variations structurales pour être négligé.Un modèle final de vitesse de cisaillement de la région alpine est obtenu avec une résolution latérale d'environ 25 km dans la croûte peu profonde. Les tests synthétiques donnent une résolution approximative de profondeur estimée à 2 km près de la surface et de 5 km à la profondeur du Moho. Dans le manteau supérieur, la résolution baisse rapidement mais les structures principales des panneaux plongeants restent bien imagées jusqu'à une profondeur de 200 km le long des Alpes et des Apennins.La partie crustale du modèle donne des informations à haute résolution sur la taille et la profondeur des bassins sédimentaires et du corps d’Ivrée ainsi que sur la profondeur et la structure du Moho. Ce modèle de vitesses de cisaillement est le premier montrant autant de détails et couvrant les Alpes entières, il est proposé que le modèle pourrait servir comme référence pour la région.Le modèle montre les limites des zones de subduction et les régions de basses vitesses asthénosphèriques montants sous les bassins Ligure et pannonien. Des structures connues comme les déchirures de slabs sous les Apennins et les Dinarides sont imagés. Des découvertes supplémentaires ont été mises en évidence : une petite zone de faible vitesse qui coupe la lithosphère au nord des Dinarides est interprété comme l'expression d'une grande faille décrochante... / The plate collision in the Alps and adjacent orogens has created a complex picture of highly arcuate mountain belts and complicated interactions of subduction slabs. The subduction polarity is reversed from European to Adriatic subduction in the transition of the Alps to the Apennines and to the Dinarides. The subduction of Adria both to the west and east and the almost vertical dip of the slabs implies an important flexure of this plate. Even more so if one considers the proposed subduction of Adria also to the north under the eastern Alps, which is still a matter of discussion. Gaps in the Adriatic slab under the northern Dinarides, below 150~km depth and in the southern Apennines above 200~km may be signs of the stresses and the consequent tearing that the Adriatic plate is exposed to.Also the European plate has supposedly undergone one or several break-offs all along the Alpine arc. Especially in the eastern and western Alps it is still an open question whether the European slab is detached below the lithosphere. New tomographic models are thus needed.The herein presented tomographic model is based on surface-wave phase velocities and gives a picture of the shear-velocity structure from the surface to 200 km depth. It is the first high-resolution shear-velocity model of the entire Alpine crust and upper mantle. It is also unique in its good resolution in the lithospheric mantle, where previous body-wave models are subject to high uncertainties. In order to be able to image both crust and upper mantle, a combination of ambient-noise and earthquake-based phase-velocity measurements is used in the present thesis.The validity of this approach is tested by a detailed comparison of the phase-velocity measurements and the structures that are imaged from each method individually. A small bias between the methods results in slightly elevated velocities from earthquake measurements. By comparison with earlier works it appears that this bias is due to methodological differences. Several effects that may influence the ambient-noise records are tested with synthetic experiments, but no unique cause is found. The most likely explanation for the bias between the two methods is a combination of different structural sensitivities and the influence of higher modes. Nevertheless, the discrepancy is sufficiently small with respect to the structural variations that the bias can be neglected.A final shear-velocity model of the Alpine region is obtained which has a lateral resolution in the shallow crust of approximately 25 km. From synthetic tests, the average depth resolution is estimated to be 2~km close to the surface and 5 km for the Moho depth. In the upper mantle the resolution decreases significantly, but main slab structures are well imaged in the central Alps and the Apennines down to the bottom of the model at 200 km depth.Highlights of the crustal part of the model are size and depth of sedimentary basins, the Ivrea body and the Moho structure. Being the first shear-velocity model of this detail and extend it is proposed to serve as reference for the Alps...