Le travertin, connu sous le terme de lapis tiburtinus dans l’Antiquité romaine, est une roche issue de la précipitation du carbonate dissous dans les eaux de sources chaudes (travertins) ou froides (tufs calcaires), sous l’influence de processus physico-chimiques et/ou biologiques. Ce phénomène est décrit dès l’époque gréco-romaine par les auteurs antiques (Strabon, Pline l’Ancien, Vitruve), qui témoignent d’une roche qui se forme sous leurs yeux, qui dessine le paysage et qui est largement exploitée pour la construction (p. ex. le Colisée à Rome, le Temple grec de Ségeste en Sicile). Abondamment répartis à la surface de la Terre et caractérisés par une certaine diversité morphologique, les travertins représentent d’excellents enregistreurs des conditions climatiques et hydrologiques de leur dépôt, offrant un potentiel très fiable d’archives sédimentaires utilisées au sein de problématiques paléoenvironnementales. La notion de travertins anthropiques définie ici prend en compte l’influence de l’Homme sur ces formations sédimentaires et les eaux qui leur sont associées. Elle est illustrée par une approche géoarchéologique des dépôts de travertins préservés sur le site antique de Jebel Oust, en Tunisie, où l’exploitation d’une source chaude est attestée depuis le début de notre ère jusqu’à son tarissement dès la fin de l’Antiquité tardive. La source thermale surgissant sur le versant oriental de la montagne fut l’objet d’un culte aux époques romaine puis paléochrétienne et alimentait en eau chaude, par le biais d’un aqueduc, un édifice thermal localisé en aval. Notre approche géoarchéologique met en lumière l’anthropisation du versant qui se traduit par un contrôle du fonctionnement de la source chaude et des dynamiques sédimentaires associées. En parallèle, l’analyse des travertins préservés au sein des structures antiques révèle des informations primordiales sur les conditions de déroulement du culte et sur les pratiques balnéaires (fonction des salles thermales, gestion de l’eau, phases de réfection, états d’abandon). Une vision plus générale d’une géoarchéologie des travertins anthropiques propose une nouvelle approche des problématiques liées à l’eau, en insistant sur la gestion plus ou moins complexe d’une source carbonatée, chaude ou froide, et en précisant le degré d’impact humain sur le développement des travertins. / Travertine, known as lapis tiburtinus during Roman times, are continental limestones precipitated in calcareous environments from thermal waters of hot springs (travertine) or cool waters of karstic springs (calcareous tufa). This phenomenon is well-known during Classical Antiquity and had been described by several ancient authors (Strabo, Pliny the Elder, Vitruvius) who depicted a stone that forms extremely rapidly, a stone that outlines the landscape and which is largely used for construction (e.g. The Colosseum in Roma, the Greek temple at Segesta in Sicily). These deposits are widespread on Earth’s surface showing various morphologies and are great sedimentary records of climatic and hydrologic conditions. Thus they represent valuable proxies for palaeoenvironmental studies. The notion of anthropogenic travertine takes into consideration human impact on these deposits and on travertine-depositing waters. It is documented by the study of the roman site of Jebel Oust, Tunisia, where the exploitation of a hot spring is attested from the first century A.D. to the end of Late Antiquity. The site is characterized by a temple settled around the spring’s vent associated with Roman baths located downstream and supplied with hot water via an aqueduct. Our geoarchaeological approach brings to light the anthropization of the regional geosystem expressed by an entire control over the hot spring and its associated deposits. Furthermore the study of travertines preserved in the archaeological structures reveals precious and original information about water cult and bathing practices during Antiquity (thermal rooms function, water management, repair phases, states of neglect and decay). Moreover, geoarchaeology of anthropogenic travertine intends to offer a new approach of research‘s problematic dealing with water managements and integrating human impact on travertine’s development.

Cette thèse avait pour objectif de tester l’effet croisé de la gestion et de sécheresses extrêmes liées au changement climatique sur les interactions biotiques entre plantes, la biodiversité, la composition floristique et le fonctionnement écosystémique de pelouses caractéristiques du sud de l’Europe, en bordure occidentale calcaire du Massif Central français. Des sècheresses printanières et une fauche régulière ont été appliquées expérimentalement suivant un plan factoriel sur deux types de communautés situées, en Dordogne, dans des conditions de sols contrastées: les Mesobromion (pente nulle) et les Xerobromion (pente forte convexe et exposition sud). Les résultats ont validé des modèles théoriques prédisant un effondrement des interactions biotiques à l’extrémité sévère d’un gradient de stress, surtout si le système est soumis à de la perturbation. La réponse des pelouses était très dépendante de la communauté considérée. La sècheresse a diminué la biodiversité et altéré la composition floristique des Xerobromion. Ceci s’explique par la combinaison au sein de cette communauté d’un grand nombre de contraintes (sècheresse expérimentale, stress hydrique dû à l’exposition sud et forte perturbation physique induisant notamment un effondrement de la facilitation et un stress édaphique important). Les Mesobromion étaient plutôt affectés par la fauche qui a augmenté leur biodiversité via une diminution du couvert de graminoides compétitrices. En Europe du sud, et dans un contexte de changement climatique, nous recommandons de maintenir des pratiques de gestion basées sur la perturbation dans les Mesobromion et de se focaliser plutôt sur la conservation d’espèces peu tolérantes à la sècheresse dans les Xerobromion. / This PhD aimed at testing the crossed effects of management and extreme droughts linked to climate change on plant biotic interactions, biodiversity, composition and ecosystem functions of extensive grasslands from Southern Europe, at the Western calcareous boundary of the French Central Massif. Extreme spring droughts and a mowing-based management were experimentally applied in a factorial design in the Dordogne department on two communities with contrasted soil conditions: the Mesobromion (null slope) and the Xerobromion (steep convex slope and southern exposure). Our results support theoretical models predicting a collapse of biotic interactions at the severe end of a stress gradient, especially if the system is subject to disturbance. Grassland responses were strongly dependent on local environmental conditions. Drought decreased biodiversity and altered composition in the Xerobromion community. This is explained by the combination of several constraints (experimental drought, water stress due to southern exposition and physical disturbance which induces a collapse of facilitation and an important edaphic stress) in this community. The Mesobromion community was rather affected by mowing, which increased biodiversity through a reduction of competitive graminoids cover. In Southern Europe, and in a climate change context, we recommend maintaining disturbance-based management in the Mesobromion communities and focusing on the conservation of species with a poor tolerance to drought in the Xerobromion communities.

Les différentes lithologies sédimentaires du Groupe Belqa présentent un enrichissement en P et en toute une série d'éléments sensibles aux conditions redox. Il est montré que l'enrichissement en U, Cu, Co, Mo, V résulte d'un dépôt syn-sédimentaire sous conditions suboxiques. Par contre, les éléments Cr, Ni, Cd, Zn sont beaucoup plus enrichis et requierent un flux exogénique de métal probablement relié à l'altération de roches ultrabasiques obductées à la même période au nord de cette région, lors de la collision de la plaque arabo-africaine avec la plaque eurasienne. Les phosphates représentent le principal hôte de l'uranium et des terres rares. L'analyse des apatites par ablation laser ICP-MS a permis de montrer leur évolution, depuis le stade sédimentaire-diagénétique, puis pyrométamorphique, jusqu'à l'altération supergène. La libération de l'uranium de la structure de l'apatite lors du pyrométamorphisme et de l'altération supergène permet sa mise à disposition pour la formation de minéralisations. Le pyrométamorphisme, dû à une combustion des niveaux riches en matière organique, est responsable de la déstabilisation des apatites, et de la formation de roches de compositions semblables à des ciments clinker/Portland. L'uranium a également été libéré de la structure de l'apatite par altération supergène. L'altération météorique et les fluides évaporitiques ont permis le lessivage et le transport des éléments (U, V) des roches carbonatées métamorphiques, et des carbonates puis a conduit au dépôt des vanadates d'uranyles dans les carbonates pulvérulents ayant subi une dissolution importante / The different lithologies of the Belqa Group present an enrichment in P and various redox sensitive elements. The U, Cu, Co, Mo, V enrichment results from synsedimentary deposition in suboxic conditions. However, the higher Cr, Ni, Cd, Zn enrichment requires an exogenic metal flux probably related to the terrestrial leaching of ultrabasic rocks obducted during the collision between African-Arabian and Eurasian plates to the north of the study region, at the same time. Phosphates are the main host lithology for uranium and rare earth elements. The analysis of the apatites by laser ablation ICP-MS shows their evolution along the sedimentary-diagenetic and pyrometamorphic stages, up to the supergene weathering. The uranium liberation from the apatite structure during the pyrometamorphism and surficial weathering led to its availability as supergene ore mineralization. Pyrometamorphism resulted from the combustion of organic-rich layers and caused the destabilization of the apatites, and the formation of rocks which have compositions similar to clinker/Portland cements. Uranium has been also released from the structure of the apatite by supergene alteration. Meteoric weathering and the evaporitic groundwater resulted in the leaching and the transport of the elements (U, V) from the metamorphic carbonated hills, and from the surrounding permeable limestone which has undergone dissolution in the near surface zone

La karstologie représente une discipline nouvelle dans le contexte des sciences de la terre. La paternité a été réclamée au cours du temps par la géographie, la géologie, la climatologie, l'hydrogéologie. En fonction de l'intérêt accordé à certains aspects du karst, chacune de ces disciplines s'arroge des droits, plus ou moins justifiés, sur la karstologie.<br />Pour quelqu'un qui vient d'une autre d'école il n'est ne pas toujours facile d'intégrer deux approches différentes. Le compromis ne peut être trouvé que si on abandonne tout parti pris.<br />C'est cette position d'impartialité qui permet de mieux juger quels sont les arguments pour ou contre de chaque partie et d'intégrer le tout dans une vision d'ensemble pour réconcilier les différents aspects.<br />C'est le cas de cette étude. Démarré sur une position orientée vers la morphologie, on s'est aperçu assez vite de la rigueur de l'approche fonctionnelle développée au sein du Laboratoire du Moulis. Les nombreux exemples étudiés, qui font le sujet d'autant d'ouvrages publiés, montrent la réalité physique de cette approche. Il est de plus en plus accepté à l'heure actuelle que le karst ait une fonctionnalité spécifique, que cette fonctionnalité consiste dans un drainage souterrain auto organisé et que la morphologie karstique peut être assimilée à la structure spatiale qui assure ce type de fonctionnement. Tout cela est le résultat de la karstification, qui représente l'action simultanée de deux processus intimement liés : l'écoulement de l'eau et la dissolution.<br />A partir de cette base, le but de l'étude est de voir comment et jusqu'au quel point la géologie influence la karstification.<br />Pour répondre à ces questions, tout le long de cette étude il a été tenu compte des deux principes.<br />D'abord, le principe de la réalité. Ainsi, la relation géologie – karstification a été toujours cherchée à partir de cas réels. Cela a permis d'assurer une certaine objectivité des observations même si une généralisation n'était pas possible dans tous les cas.<br />Le second principe est celui de la quantification. La relation géologie – karst est traitée, souvent, d'une façon descriptive, ce qui induit une appréciation qualitative du phénomène.<br />L'interprétation qualitative peut être, souvent, atteint par un subjectivisme qui, même si involontaire, va fausser les résultats de la démarche scientifique. Pour éviter cela, là où il a été possible on a choisi la quantification des phénomènes. Cette opération a permis l'acquisition de données numériques qui ont pu être traitées ensuite à l'aide d'outils mathématiques. Avec cette démarche, on assure un caractère beaucoup plus rigoureux pour les interprétations.<br />Enfin, la structure de cette étude a été imposée par le caractère multiéchelles de la géologie.<br />En relation avec le karst, on peut décrire la géologie comme l'ensemble de toutes les propriétés structurales, tectoniques, lithologiques et pétrographiques du substrat. En partant de la structure géologique jusqu'à la pétrographie on voit que les plages d'échelles spatiales sont très étalées. Comme la karstification intervient à toutes les échelles, une réponse complète sur la relation géologie – karstification devrait prendre en compte cette relation à toutes les échelles.<br />C'est la raison pour laquelle on a choisi d'étudier cette relation à trois échelles spatiales différentes. La structure de l'étude va suivre ces trois échelles. Même si les trois chapitres paraissent assez indépendants, la liaison entre eux est assurée par le fait qu'ils traitent tous de la même problématique : la relation géologie – karstification. Bien sûr, en fonction de l'échelle, les facteurs géologiques qui entrent en jeu sont différents. De même, étant donnés les particularités de chaque échelle, on a choisi les méthodes les plus appropriées pour l'étude de cette relation.<br />Ainsi, le premier chapitre va regarder l'influence de la géologie à l ‘échelle du massif.<br />Deux massifs karstiques ont été choisis : le massif d'Obarsia-Closani – Piatra Mare (Roumanie) et le massif d'Arbas (France). Les deux massifs vont être traités de la même manière. Après une présentation concise de la situation géologique, on va essayer de caractériser de façon la plus complète possible le karst développé sur chaque massif. On prend en compte la structure du karst (l'exokarst et l'endokarst) ainsi que le fonctionnement.<br />Un sous chapitre à part est dédié à l'étude des plans de drainage et à l'interprétation de leur distribution par rapport aux structures fonctionnelles du karst. Pour chaque massif, on essaye de mettre en évidence le rôle joué par les facteurs géologiques pour la mise en place du karst. Finalement, la comparaison entre les deux cas étudiés va permettre de tirer certaines conclusions sur la relation géologie – karstification à l'échelle du massif.<br />Suivant la logique de l'étude, le deuxième chapitre est consacré à la relation géologie – karstification à l'échelle de l'affleurement. A ce niveau, on a choisi d'analyser la morphologie des parois de grottes. Les grottes sont d'anciennes structures fonctionnelles du karst. Donc, les parois de grottes vont rendre compte dans une certaine mesure du fonctionnement du karst à cette échelle. Si les facteurs géologiques, qui apparaissent à ce niveau, jouent un rôle par rapport à la karstification, cette influence doit se retrouver sur la morphologie des parois.<br />La morphologie est quantifier à partir des profils en 1D. Ces profils ont été mesurés dans des grottes situées aussi bien en Roumanie qu'en France, dans des situations géologiques très différentes et avec une diversité fonctionnelle et évolutive évidente. Autant que possible, on a voulu couvrir une diversité morphologique la plus large possible. Dans un but de comparaison, un profil n'ayant pas subi de karstification a été mesuré dans une carrière. Les données sont traitées par l'intermédiaire de l'analyse fractale, spectrale, représentations en log-log des spectres, analyse en ondelettes continues et multirésolution. L'interprétation des résultats fournis par ces analyses va permettre de tirer certaines conclusions sur la relation géologie – karstification à l'échelle de l'affleurement.<br />Le dernier chapitre est réservé à l'échelle microscopique. A ce niveau les paramètres géologiques qui peuvent intervenir sur la karstification sont de nature pétrographique. Donc, on se propose de regarder de plus prés, la relation entre la pétrographie des roches calcaires et la dissolution. Dans cette relation on dispose d'une variable quantifiable – le taux de dissolution – et une variable qualitative – la pétrographie.<br />Toujours dans le but d'avoir une interprétation plus rigoureuse, il est proposé une méthode de quantification de la pétrographie des roches calcaires à partir des images en tons de gris. Ensuite, les variables utilisées pour la quantification sont analysées pour vérifier la justesse de la méthode proposée.<br />Le taux de dissolution est obtenu à partir d'expériences de dissolution, menées sur les mêmes échantillons pour lesquelles a été quantifiée la pétrographie, dans des conditions hydrodynamiques différentes.<br />Une dernière analyse est réalisée à partir des variables pétrographiques auxquelles on ajoute les taux de dissolution. Les résultats de cette analyse vont permettre de conclure sur la relation géologie – karstologie à l'échelle microscopique.<br />Finalement, en rappelant les résultats obtenus à chaque niveau d'échelle il est possible d'essayer de les intégrer dans une vision d'ensemble sur le karst et la karstification.

La Presqu’île de Madicaque, située sur la côte sud ouest de la République d’Haïti est couverte d’une végétation sèche, fragmentée à cause des activités d’extraction de bois et de fabrication de charbon. Cette Presqu’île est formée de trois formations calcaires s’élevant jusqu’à 286 mètres d’altitude et séparées par deux bandes d’alluvions marines. Des relevés phytosociologiques et des transects ont permis d’identifier la flore et les groupements végétaux de la Presqu’île. La flore vasculaire est composée de 296 espèces, 214 genres et 80 familles. La microphyllie, le nanisme et le spinescence sont parmi les principales caractéristiques de cette flore. Les familles les plus importantes sont Poaceae, Boraginaceae, Rubiaceae, Verbenaceae, Euphorbiaceae, Celastraceae, Cactaceae et les Légumineuses. Les espèces endémiques d’Hispaniola représentent 19% de cette flore dont la composition est différente dépendant du substrat (sable et calcaire). Sur le sable, la flore est moins épineuse et principalement de distribution pantropicale. La flore calcaire est épineuse, plutôt antillaise et possède presque toutes les espèces endémiques d’Hispaniola trouvées sur la Presqu’île. Un total de 13 groupements végétaux a été identifié dont 3 sont des recrus forestiers issus de l’exploitation de la végétation. Les 10 groupements naturels sont disposés selon une zonation qui part du cordon littoral vers la partie nord de la Presqu’île limitée par un étang salé. Les formations végétales naturelles sur le sable sont communes à toutes les Antilles à l’exception de la forêt basse caractérisée par Collubrina arborescens et Randia parvifolia occupant la majeure partie de la végétation sableuse. Les autres formations sont :la Mangrove (Laguncularia racemosa et Rhizophora mangle), les salines (Salicornia bigelovii et Batis maritima), la plage (Canavalia maritima et Ipomoea pes-caprae) et les zones inondables, sorte de mangrove atypique caractérisée par Conocarpus erectus et Cyperus globulosus. Sur le calcaire, les 4 formations naturelles identifiées sont plus spécifiques et peuvent être considérées comme des associations originales. Ce sont :1) l’association à Echites umbellata et Caesapinia sphaerosperma formant la broussaille épineuse et microphylle du cordon littoral calcaire. 2) L’association à Cissus carnifolia et Aristolochia leptosticta formant le matorral microphylle sempervirente épineux de la côte au vent. 3) L’association à Pilosocereus polygonus et Capparais ferruginea, qui est la forêt épineuse microphylle semi-caducifoliée sub-côtière occupant l’intérieur et les parties élevées des collines calcaires. 4) l’association à Ocotea coriacea et Coccoloba diversifolia qui est une forêt semi-humide occupant les parties sous-le-vent des collines calcaires. Trois facteurs majeurs influencent la végétation de la Presqu’île. Ce sont le substrat qui détermine la composition floristique, l’activité humaine et les embruns, dont l’impact est fonction de la topographie et de la distance à la mer, qui induisent la disposition des groupements. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished