Les grès du Champsaur constituent une formation turbiditique d'âge éocène terminal ou oligocène basal. Ces grauwackes volcano-détritiques se sont déposées dans un bassin d'avant-pays subalpin migrant, en avant du front orogénique alpin plissé et chevauché . Au nord, ils passent progressivement aux Flysch des Aiguilles d'Arves légèrement plus internes et plus vieux. A l'ouest, une zone d'érosion les sépare des grès de Saint-Didier plus externes, qui évoluent finalement vers la Molasse Rouge. Les grès du Champsaur se différencient pétrographiquement de ces différentes formations par une très forte proportion de débris andésitiques. Le matériel andésitique provient du démantèlement d'un arc volcanique d'âge paléogène, situé sur la bordure occidentale de la plaque adriatique. Des intercalations volcano-détritiques équivalentes, tant aux points de vue de la pétrographie, de la stratigraphie, que de la position structurale, sont connues dans l'édifice alpin. Il s'agit des grès de Taveyanne des alpes suisses et savoyardes, des grès du synclinal de Saint-Antonin des Alpes-Maritimes, des grès de Petrignacola de l'Apennin septentrional et les grès de Tusa de l'Italie du sud et de la Sicile. Dans l'arc alpin, les for mations de turbidite à matériel andésitique passent progressivement à des formations détritiques généralement plus jeunes et plus externes, lesquelles s'enrichissent progressivement en matériel ophiolitique. Ce sont les grès du Val d'Illiez de Suisse occidentale, les grès de Saint-Didier des Alpes occidentales françaises ainsi que les grès de Clumanc des Alpes-Maritimes. Les grès du Champsaur reposent en discordance angulaire sur les Schistes à Globigérines et les Calcaires à Nummulites qui sont fortement transgressifs sur le massif du Pelvoux au nord et sa couverture mésozoïque au sud. Trois unités principales peuvent être distinguées sur la base de leur position structurale et de leur composition lithologique; l'âge devient progressivement plus jeune en direction du nord-ouest. Les grès de l'unité 1 et 2, ainsi que leurs substrats nummulitiques et mésozoïques, sont entièrement parautochtones. Peu après leur sédimentation, ils ont été détachés, déformés et transportés vers l'ouest sur l'unité 3 qui est autochtone par rapport au massif du Pelvoux, durant la phase compressive alpine à l'Oligocène supérieur au Miocène. Ces unités furent ensuite recouvertes par les unités penniques, cette surcharge a induit le développement des faciès métamorphiques à zéolites caractéristique des roches volcano- détritiques.

Le mot “asbeste” (incombustible) est utilisé pour indiquer un groupe de silicate à habitus fibreux, appartenant aux familles des serpentines et des amphiboles. Selon la législation italienne (D.L. 15/08/91), les six silicates fibreux définis comme asbeste sont: le chrysotile, l'amosite et la crocidolite (variétés fibreuses de la grunérite et de la riébeckite), l'anthophyllite, la trémolite et l'actinolite. Ces minéraux sont constitués de fibres incombustibles, chimiquement stables, inertes et flexibles. A cause de leurs propriétés chimiques et physiques, les asbestes ont été considérés comme les plus importants matériaux inorganiques en vue d'applications industrielles et technologiques. À la fin des années 50, on découvrit la corrélation entre l'exposition à l'asbeste et le développement du mésotéliome pleural et du carcinome. Depuis quelques décennies, le risque asbeste n'est pas considéré comme seulement confiné au cadre professionnel, mais également en tant que risque potentiel pour l'environnement. Par conséquent, l'actuelle législation impose des lois sévères pour la réglementation de l'utilisation des roches et des sols potentiellement porteurs d'asbestes. <br />Le caractère pathogène des fibres d'asbeste est associé aux facteurs suivants : i) faciès fibreux (un minéral est défini comme fibreux si le rapport longueur/diamètre est plus grand de 3 :1) ; ii) facteurs chimiques et minéralogiques (types de fibre, composition chimique, réactivité de surface) ; iii) la bio persistance. Ces facteurs sont interconnectés car les dimensions de la fibre influencent sa réactivité superficielle, la composition de la fibre contrôle sa bio persistance et la bio persistance est aussi associée au faciès de la fibre. <br />Dans les Alpes Occidentales, les minéraux fibreux sont concentrés dans la Zone Piémontaise des Schistes Lustrès à méta-ophiolites. Cette étude fait partie d'une projet multidisciplinaire intitulé « Le risque asbeste dans les Alpes Occidentales », visé à l'étude de la présence, du risque et de la possible inactivation des minéraux fibreux dans les Alpes Occidentales. Ce projet, financé par l'Assessorato all'Ambiente de la Regione Piemonte, a été coordonné par le Centro Interdipartimentale « G. Scansetti » de l'Université de Torino. Cette étude se fonde sur les questions suivantes : i) Quels sont les minéraux fibreux dans les vallées de Susa et de Lanzo ? ii) Où ces minéraux sont-ils concentrés ? Quelles conditions génétiques contrôlent leur croissance ? iii) Quel est le pourcentage les minéraux fibreux dans les serpentines? Sur la base de ces questions, cette thèse a été organisée en six chapitres :<br />•Chapitre 1 – Les six minéraux fibreux définis comme asbeste sont présentés et leur potentiel pathogène est discuté.<br />•Chapitre 2 – La Zone Piémontaise des Schistes Lustrés à méta-ophiolites est décrite brièvement.<br />•Chapitre 3 – Ce chapitre traite de la caractérisation minéralogique et chimique des minéraux fibreux reconnus dans les serpentinites étudiées, c'est-à-dire des minéraux du groupe des serpentines (chrysotile et lizardite), la balangéroïte, le diopside, la trémolite et la carlosturanite. Pour chacun de ces minéraux sont présentées la structure cristallographique, les propriétés optiques, la composition chimique et les propriétés vibrationnelles (Μ-Raman et FTIR).<br />•Chapitre 4 – Ce chapitre traite de l'étude pétrologique des serpentinites des vallées de Susa et de Lanzo, réalisée par microscopie optique et électronique, et spectroscopie Μ-Raman. Dans la première partie, les mécanismes de la serpentinisation sont présentés et les microstructures des serpentinites sont décrits en détail. Dans la deuxième partie, les cinq générations de veines métamorphiques reconnues dans les serpentines sont décrites en détail et des modes de formation sont proposés. La trajectoire P-T estimée pour les serpentinites, sur la base des observations microstructurales et des données thermobarométriques, est discutée à la lumière des diagrammes Μ(Ca2+/Mg2+)-Μ(SiO2) et P-T, calculés grâce à la technique des pseudosections.<br />•Chapitre 5 – Ce chapitre traite du problème de la détermination quantitative des minéraux fibreux dans les roches. Dans la première partie, les techniques traditionnelles pour la détermination quantitative de l'asbeste dans le matériel solide sont présentées. Dans la deuxième partie, deux nouvelles techniques sont décrites en détail. La première est basée sur la spectroscopie FTIR appliquée à une mélange de antigorite + chrysotile. La deuxième sur l'analyse des images SEM (BSE) associée à la spectroscopie micro-Raman.<br />•Chapitre 6 – Il s'agit du chapitre de conclusion, où sont brièvement discutés les résultats, les questions encore ouvertes et les perspectives futures de ce travail.

Zugleich: ETH-Diss. Nr. 10737. / Literaturverz.

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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.