Stable O and H isotopic composition of hydrous minerals as proxies for paleoclimate and -topography : application to the European Alps

The isotopie composition of clay minerals can be used to gain information on paleoaltitude, -topography and -climate during the time of their formation, as they form in isotopie equilibrium with ambient water, which has an isotopie composition that is determined by previous rain-out. In this thesis, the usability of this approach is evaluated for sample material from both the North Alpine Foreland Basin and internal parts of the European Alps. The isotopie composition of precipitation is determined by the air temperature and the extent of previous rain-out, which in turn is affected by the distance to the point of origin of the water vapor and the condensation conditions. An orographic barrier leads to uplift and adiabatic cooling of air masses and thereby enhances rainfall with a characteristic depletion in heavy 0 and H isotopes. Processes such as evaporation and mixing of water with different origin affect the isotopie composition further on the surface. Clay minerals are hydrous phyllosilicates that can form during weathering or pedogenesis in isotopie equilibrium with the present water and inherit its isotopie composition with a characteristic fractionation. If their isotopie composition was preserved after formation and the necessary parameters are known, it is possible to calculate the isotopie composition of the ambient water and thereby reconstruct climatic and topographic conditions during their formation. Due to the hygroscopic behavior of the sample material, analytical procedures needed to be modified to allow an analysis of the oxygen and hydrogen isotopie composition of the hydroxyl water built into their crystal structure and not the one of recently adsorbed water. In order to determine typical 5lsO and 8D values of meteoric water and minerals in the weathering environment in high Alpine regions, samples of surface water and soils from the valley of Visp in the Swiss Alps were studied that were collected along a transect with varying altitudes and host rock lithologies. The actual aim to attempt the reconstruction of Alpine paleoelevations was addressed by the analysis of sediments deposited under marine and terrestrial conditions during the Miocene and Oligocene, which were sampled from different locations in Switzerland, Germany and Austria. Further bentonite and fault gouge clay samples were used as reference material from low and high elevations. Results show that the isotopie composition of clay minerals can be influenced by several factors, such as the mode and site of their formation, possible isotope exchange (which is evident for 8D values), the samples' mineral composition (such as the presence of detrital material) and the deposition environment. With a consideration of these parameters and limitation to certain sample material, conclusions are drawn on the isotopie composition of the water from which the clay minerals formed. Most of the obtained values lie in the same range as has been reported in literature for foreland precipitation. The reconstruction of paleoelevation might be possible for selected sites with a geographical setting close to the Alpine chain or for intramontane basins. - La composition isotopique des argiles, qui se forment typiquement en contact avec des eaux superficielles, peut être utilisée pour obtenir des informations sur la paléoaltitude, la paléotopographie et le paléoclimat pendant leur création. La composition en isotopes stable (oxygène et hydrogène) des eaux de pluie est déterminée par l'altitude, la température, la distance depuis le lieu d'évaporation et par le taux de précipitation. Certains processus comme l'évaporation, l'interaction avec des minéraux et le mélange d'eaux d'origines variées peuvent aussi changer la composition des eaux de surface. Les argiles sont des pliyllosilicates hydratés qui sont crées par l'altération des roches au contact de ces eaux de surface et ils acquièrent une composition isotopique qui est soumise à un certain fractionnement. L'objectif de cette thèse est d'évaluer si l'effet de l'altitude des Alpes, est détectable dans la composition isotopique des sédiments du bassin d'avant-pavs pendant le Miocène. Après avoir établi la procédure analytique, des compositions isotopiques typiques de régions de hautes altitudes ont été determine sur les eaux de surfaces (rivières) et sur des échantillons de sols, le long d'une coupe dans la valée de Visp, dans les Alpes Suisses. Une reconstruction des paléoaltitudes Miocènes Alpines a ensuite été mené par l'analyse de sédiments marins et terrestres en utilisant des échantillons d'âges variés et provenant de Suisse, d'Allemagne et d'Autriche. Les résultats montrent que la composition isotopique des échantillons est impactée par de multiples facteurs, tels que le mode de et le lieu de formation. un possible échange isotopique tardif (surtout pour 5D). leur composition minéralogique et l'environnement de leur sédimentation. Après un examen prudent de ces paramètres, et en se limitant à un certain assortiment d'échatillons, on peut tirer des conclusions sur la composition isotopique des eaux originelles pour en déduire l'effet du climat et de la topographie.

Ground beetle (Coleoptera, Carabidae) diversity in Finnish arable land

Appendix: Species of Carabidae and their total catch using pitfall-traps

Valoriser le géopatrimoine par la médiation indirecte et la visualisation des objets géomorphologiques

Résumé: Valoriser le géopatrimoine par la médiation indirecte et la visualisation des objets géomorphologiques Le géopatrimoine regroupe des objets géologiques lato sensu auxquels certaines valeurs sont attribuées, en fonction de leur intérêt pour la science, de leur rareté, de leurs particularités culturelles ou écologiques, etc. Valoriser le géopatrimoine signifie avant tout faire partager cette approche aux non-spécialistes, en expliquant ce qui fait la valeur de ces objets. Cette valorisation peut s'effectuer, entre autres, sous la forme d'une activité touristique et contribuer ainsi au développement régional. Faire comprendre l'origine, la singularité et la valeur des formes du relief implique le recours à une communication éducative, désignée par le terme de médiation. Les implications de la dimension éducative du processus, comme la prise en compte des connaissances et attentes du public, la création d'un environnement favorable à l'apprentissage ou l'attractivité du contenu, sont souvent négligées. Du point de vue conceptuel, un modèle de la médiation indirecte (c'est-à-dire au moyen de supports médiatiques) a été proposé et appliqué au développement empirique de produits de médiation et à leur évaluation. Ce modèle ne garantit pas la réussite de la communication éducative, mais contribue à créer un cadre favorable au processus. De plus, plusieurs lignes directrices pour le choix du type de média et sa mise en forme ont été définies sur la base d'une compilation de résultats de la psychologie cognitive sur l'usage des médias pour l'apprentissage. Des méthodes qualitatives et quantitatives variées ont été mobilisées : enquêtes par questionnaire ex situ et in situ, auprès des visiteurs de géomorphosites de montagne, réalisation de médias interactifs testés ensuite auprès de divers publics (parcours enregistré, pré- et post-questionnaires) et entretiens collectifs. Les résultats obtenus éclairent divers aspects de la problématique. L'étude du public a montré, par exemple, que le géotourisme possède un réel public parmi les visiteurs des sites de montagnes : trois-quarts d'entre eux expriment de l'intérêt pour des explications sur la géologie et l'évolution du paysage. Cette thèse a exploré ces aspects liés au processus d'apprentissage en se focalisant sur les médias visuels, surtout interactifs. La plupart des médias visuels couramment utilisés en géomorphologie ont été considérés. Le développement de versions interactives de ces médias sous forme d'applications web a fourni un aperçu concret des possibilités des nouvelles technologies. Les utilisateurs apprécient en particulier a richesse du contenu, le haut degré d'interactivité et la variété de ces applications. De tels médias incitent à visiter le site naturel et semblent aussi répondre aux intérêts de publics variés. Abstract: Geoheritage promotion through non-personal interpretation and visualisation of geomorphological features Geoheritage concerns all geological features lato sensu to which some values are attributed, according to their scientific interest, their rarity, their cultural or ecological dimensions, etc. Geoheritage promotion implies sharing this point of view with non-specialists, explaining what gives value to those objects. Geotourism is one of the many ways to achieve geoheritage promotion, while contributing also to regional development. In order to make non-specialists understand the origin, the specificity and the value of landforms, educational communication is needed, that is called interpretation (French: médiation). This education dimension has several, and often neglected, implications, like taking into account public's knowledge and expectations, creating a favourable learning environment, attractive design, etc. From the conceptual point of view, a model for non-personal interpretation has been proposed and applied for the empirical development and for the assessment of interpretive products. This model does not guarantee success of educational communication, but help creating a favourable environment for this process. Moreover, some guidelines were defined from a compilation of several results of cognitive psychology on media use for learning. They guide the choice of the kind of media and its design. Several qualitative and quantitative methods were applied: survey questionnaires ex situ and in situ by mountain geomorphosites visitors, interactive medias developed and then tested by different kinds of users (with usertracking, pre- and post-survey questionnaires), group interviews. The results answered different aspects of the research questions. Visitor surveys revealed for example that geotourism could attract many visitors of mountain areas: three quarters of them say they are interested in getting explanations about geology and landscape (in particular its dynamic dimensions). This thesis examined those aspects with a focus on visual medias, both statics and interactive. Most of currently used medias in geomorphology were considered. Interactive versions of those medias were developed in web applications; they gave a concrete overview on the opportunities that new technologies offer. The content richness, the high interaction level and the diversity of the applications are the most liked aspects by the users. Such medias drive to visit the natural site and seem to correspond to the interests of various kinds of publics. Zusammenfassung: Aufwertung des erdwissenschaftlichen Erbes durch mediale Vermittlung und Visualisierung von geomorphologischen Objekten Das erdwissenschaftliche Erbe besteht aus geologischen Gegebenheiten lato sensu, denen entsprechend ihrer Bedeutung für die Wissenschaft, ihrer Seltenheit, ihrer kulturellen oder ökologischen Besonderheiten usw. bestimmte Werte zugeordnet werden. Das erdwissenschaftliche Erbe aufzuwerten bedeutet in erster Linie, diesen Ansatz Nichtspezialisten näher zu bringen, indem ihnen erklärt wird, was den Wert dieser Gegebenheiten ausmacht. Dies kann etwa im Rahmen eines touristischen Angebots geschehen und so die regionale Entwicklung unterstützen. Um Entstehung, Besonderheit und Wert von Geländeformen verständlich zu machen, wird eine pädagogische Kommunikationsform verwendet, die als mediale Vermittlung (franz. médiation) bezeichnet wird. Die Bedeutung der pädagogischen Dimension des Vermittlungsprozesses wie etwa der Einbezug des Wissens und der Erwartungen des Publikums, die Gestaltung eines positiven Lernklimas oder die Attraktivität des Inhalts wird oft vernachlässigt. Auf konzeptueller Ebene wurde ein Modell der indirekten Interpretation erarbeitet (d. h. anhand von Medien), das bei der empirischen Entwicklung der Interpretationsprodukte und ihrer Evaluation Anwendung fand. Dieses Modell garantiert zwar nicht den Erfolg der pädagogischen Kommunikation. Es trägt aber dazu bei, einen für den Prozess günstigen Kontext zu schaffen. Des Weiteren wurden mehrere Richtlinien für die Wahl des Medientyps und dessen Ausgestaltung anhand einer Zusammenstellung von Resultaten der kognitiven Psychologie über den Gebrauch von Medien in Lernprozessen definiert. Es wurden verschiedene qualitative und quantitative Methoden eingesetzt: Befragung mittels Fragebogen der Besucher von geomorphologischen Geotopen im Gebirge - ex situ und in situ -, Erarbeitung von interaktiven Medien, die anschliessend anhand verschiedener Zielgruppen gestestet wurden (Aufnahme des Besuchparcours, Vor- und Nachfragebögen) sowie kollektive Interviews. Die Ergebnisse geben Aufschluss zu verschiedenen Aspekten der Fragestellung. Die Befragung des Publikums hat zum Beispiel deutlich gemacht, dass der Geotourismus unter den Besuchern von Berggebieten tatsächlich auf eine Nachfrage stösst: drei Viertel von ihnen zeigen ein Interesse für Erläuterungen zur Geologie und der Landschaftsentwicklung. Die vorliegende Doktorarbeit hat die genannten Aspekte der Lernprozesse untersucht, wobei der Fokus auf visuellen, insbesondere interaktiven Medien lag. Die meisten gängigen visuellen Medien der Geomorphologie wurden berücksichtigt. Die Entwicklung von interaktiven Versionen dieser Medien in Form von Web-Anwendungen hat die Möglichkeiten der neuen Technologien veranschaulicht. Die Benutzer schätzten insbesondere die Vielfalt des Inhalts, die hohe Interaktivität und die Diversität dieser Anwendungen. Solche Medien laden dazu ein, ein Naturgebiet zu besuchen und scheinen den Interessen der verschiedenen Publikumsgruppen entgegenzukommen.