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Enseignant-‐chercheur universitaire, un mé3er de rêve: 50 ans de fascina3on
pour la nature et la pédagogie
Leçon d’honneur H.-‐R.Pfeifer 1 Nov. 2013
1962-‐1968 Le collec-onneur de
cailloux Winterthur
1968-‐1972 Le jeune géologue
ETH-‐Z
1973-‐1979 L’appren--‐chercheur en
pétrologie Berkeley et ETH-‐Z
1979-‐1995 Le pétrologue des fluides
métamorphiques et géochimiste de roches
vertes Uni-‐Lausanne
1995-‐2013 L’environnementaliste
-‐50
0
-‐25
Echelle du temps (années)
«Colonne stra3graphique » de ma carrière
Winterthur 1963: première collec-on de roche (Scuol, GR)
Berkeley, USA 1973-‐74
ETH-‐Z 1970: fiançailles
ETH-‐Z 1968-‐73, 1974-‐1979
Uni-‐L
1980 -‐ 1987
1987-‐ 2012
dès 2012
1991
2005
Structure de la leçon
1. Présenta-on rapide des différentes périodes avec des images
2. Exemples de recherche -‐ Pétrologie -‐ Sciences de l’environnement
3. Enseignement, organisa-on d’un laboratoire 4. Conclusions (défis futurs, remerciements)
1962-‐1968 Le collec-onneur de
cailloux Winterthur
Passion
-‐ Vacances Tessin/Lugano: premières excursions avec le guide CAS du grand-‐père (1960-‐63) -‐ Gymnasien fasciné par la géologie -‐ Guide postale Engadine etc -‐ Géologie Canton Zürich -‐ Promenade Lägern: Jura plissé dans la région de Zürich
SUD!
Source: W. Wildi
Carbonifère de Manno
1968-‐1972 Le jeune géologue
ETH-‐Z
Plate tecton
ics
Profs s
3mulan
ts
Stagiaire
bureau
géo
tecn. (Vo
n Moo
s)
-‐ Géologie des Alpes -‐ Roches métamorphiques et déforma-on en Ecosse -‐ Paléontologie -‐ Géotechnique ( tunnels) -‐ Diplôme de cartographie géol. Limite Pennique-‐Austroalpin aux Grisons/IT
A. Gansser (1910-‐2012) R. Trümpy (1921-‐2009) E. Kuhn.Schnyder (1905-‐1994) A.VonMoos (1905-‐1988?) H. Jäckli (1915-‐1995)
J. Ramsay V. Dietrich G. Milnes G. Chapuis J. Zobrist
Inform
a3qu
e/Prog
ram.
P, T lithosph
érique
Géo
thterm
ie
-‐ Echan-llonnage dans les Alpes entre Val d’Aoste et Engadine -‐ Thermodynamique minéralogique -‐ Diagrammes de phases -‐ Fluides de l’écorce terrestre (veines, , réac-on chim., roches riches en Mg) -‐ Exposi-ons (Collec-on Niggli de roches alpines)
1973-‐1979 L’appren--‐chercheur
en pétrologie Berkeley et ETH-‐Z
H. Helgeson (1934-‐ 2007) I.Carmichael (1930-‐ 2011) V. Trommsdorff (1936-‐ 2005) B.Evans
H. Eugster (1925-‐ 1987) G. Skippen G. Ernst
Mise sur p
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d’An
alyse Minérale
Métho
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e Dé
couv
erte de l’enseign
emen
t
-‐ Prospec-on minière en Valais (projet UROMINE) -‐ Géochimie des roches vertes des Alpes centrales (gabbros, basaltes, situat. géotectonique) -‐ Pierre ollaire/archéométrie/muséologie -‐ Gisement de fer des Alpes et du Jura -‐ Premiers cours (thermodynamique minéralog.) -‐ Premiers doctorants -‐ Cartographie des Centovalli/Tessin
1979-‐1995 Le pétrologue des fluides
métamorphiques et géochimiste de roches vertes
Uni-‐Lausanne Uni-‐Neuchâtel Uni-‐Fribourg
F.Bussy, J.von Raumer (Lac Cornu)
A. Colombi (roches mafi., Visp-‐Locarno)
V.Serneels (archéométallurgie)
Musée Val d’Hérens
A. Steck (1980)
Intérieur du Centre d’Analyse Minérale Route de Blévallaire (campus Dorigny)
Interdisciplinarité
Dé
velope
mem
ent
durable
Ecotoxicolog
ie
Agric
ulture
-‐ Géobiochimie -‐ Micropolluants (métaux, pes-cides) -‐ Ma-ère organique du sol -‐ Pollu-on de l’air -‐ Arsenic naturel -‐ Décharge/déchets de mine -‐ Hydrogéologie/hydrochimie -‐ Afrique/eau usée -‐ Contrôle de qualité
1995-‐2013 L’environnementaliste
Uni-‐Lausanne Uni-‐Genève
Equipe recherche arsenic 2001 Eaux de mine acides Roumanie
Eau de source et sols alpins 1996
Agriculture urbaine, déchets, eaux usées Sénégal (dès 2003) Micropolluants provenant de l’agriculture (2008-‐2012)
2.1 Phase fluides ou vola3les dans la terre -‐ Eau (H2O) souvent dominant -‐ CO2 augmente avec la profondeur -‐ Sels dissout (NaCl, CaCl2, MgCl2 etc)
Sous forme de liquide, gaz ou supercri-que
Pres
sion en
kiloba
r
Temp. en °C
Densité du fluide en g/cm3
Domaine liquide
Dom. gazeux
Dom. supercri-que
2. Exemples de recherche
Dasgupta (2013)
Gilbert & Parks (1986)
Eau froide
Eau chaude
env. 10k
m
Minéraux argileux
Carbonates (CaCO3 etc.)
H2O
Cavités de cristaux remplis de liquide et gaz (10 µm)
liquide Sel gaz
lentilles
Champ des roches à olivine
serpen-nite
serpen3nite
Exemple des roches riches en Mg des Alpes Suisses
Evolène, Valais
Restes de roches du manteau exposé au fonds d’un océan
Lemoine et Tricart (1988)
Processus étudié: adapta-on des roches à des nouvelles condi-ons de pression et température
Infiltra3on de fluide
Evidence de réac3on chimique qui ont eu lieu il y a 40 – 20 millions d’années
Infiltra3on de vapeur d’eau, CO2, silice, calcium (provenance: surface ?)
Granite, gneiss, schiste
Roche riche en Mg (serpen-nite, roche à olivine)
Roche à talc, carbonate « pierre ollaire, stea-te »
Cima die Gagnone, Valle Verzasca, Ti (al-tude: 2400m)
1 cm
Composi3on chimique des 3 roches
U3lité de la pierre ollaire: des nombreuses traces d’exploita3on (mini-‐carrières), début: époque romaine
Carrière à traces rectangulaires et cylindriques, Cimalmoio, TI
Fourneau (L.Pralong, Evolène)
Casserole en pierre ollaire
Lampe à huile
D. Chiapuzzi, Olivone/TI (1991)
Technique du tournage
Musée à Evolène: implica3on des mes filles (1991)
Etude ethnographique et archéologique !!
Alpe Magnello, Cimalmoio, TI
Mon approche préférée: compar3ments environnementaux
2.2 Sciences de l’environnement
Important: étudier les interfaces et les processus qui y ont lieu !
Cas étudié: éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM) typiques de processus naturels
Ca, Mg, Si, Al, Fe, Mn, K U, As, Ni, Cr, Zn Cd (calcaires), As, Se Hg organique, matière humique
18
SOURCES
RIVIERE BORGNE
Scheder & Streiff (1997). Compilé par M.-‐H.Derron 1999
Interac3on roche-‐eau actuelle dans les Alpes valaisanne: Sources et eau de rivière, cas du val d’Hérens Composi-on des eaux: reflète parfaitement celle des roches
Alpage des Pétoudes Val Trient Blanc (2010)
Rapport Labor. Cantonal Valais (1999)
Données: Bernard et al. (1994)
Source possible de l’As: pyrite (FeS2, max. 5% As)
Arsenopyrite (FeAsS, 46 % As)
L’arsenic: exemple d’un élément toxique de provenance naturelle (par altéra-on météorique de roches contenant de l’As)
ISTE - Univ. Lausanne
1
2
3 4
5
1. La dispersion naturelle de l’arsenic comprend une séquence compliquée de réac-on de mobilisa-on et fixa-on entre la source (p.ex. chaine de montagne) et la mer
2. Les processus-‐clé sont l’oxyda-on, la sorp-on sur des argiles, oxi-‐hydroxides de Fe, ma-ère organique via des ponts ca-onique de Fe (cond. oxid.) ou des groupes S-‐H (thiol, cond. Réduct.)
3. Ceve mul-tude de situa-ons possible rend une prédic-on du comportement de l’As très difficile, il est donc très capricieux
S-H
Explica3on: processus compliqués d’avachement et relargage de l’As de surface de la ma-ère minérale et organique des sols
Pfeifer , Häussermann & Halter (2007)
Méthode analy3que pour iden-fier et quan-fier des ETMM sur des surfaces de corps solides: Absorp3on de rayons X de types synchrotron
Méthode chère, mais très u-le en recherche de pollu-on
Swiss light source Paul Scherrer Ins-tut, Villigen
Absorp-on de RX synchrotron (XAS-‐EXAFS) des sols étudiés indique: As V, lié au Fe
XANES
EXAFS
3. Enseignement, organisa-on d’un laboratoire etc.
3.1 La collabora3on DESNE/MESNE avec l’université de Genève (1995-‐ 2005)
-‐ A provoqué défini-vement ma réorienta-on vers les sciences naturelles de l’environnement
-‐ Une collabora3on très fructueuse et enrichissante avec des enseignants et étudiants enthousiaste et dynamiques
-‐ M’a fait découvrir le poten-el énorme d’une approche mul3-‐ et transdisciplinaire
-‐ 20-‐ 30 étudiants avec 3 ans de biologie, géologie, chimie ou ingénierie
Comment meire en route une collabora3on interdisciplinaire?
-‐ Visiter ensemble (tous les enseignants et étudiants) sur le terrain (1-‐ 3 jours)
-‐ Ecouter ce que le collègue explique pour son domaine
-‐ Rester aven-ve au ques-on des étudiants
-‐ Proposer des sujets qui demandent plusieurs encadrants de différentes disciplines
-‐ Par-ciper aux excursions/visites spécifiques des collègues
Disciplinaire
Mul-disciplinaire
Interdisciplinaire
Transdisciplinaire
Pas contact entre chercheurs
On travaille en parallèle sur un sujet
On essaie à répondre des ques-ons communes
On u-lise des approches d’autres disciplines pour répondre à des ques-ons discipl., on implique la société
Qu’est ce l’interdisciplinarité? Un terrain miné? Vivre sur une crête (avec des belles vues)!
Tress et al. (2004): Landscape Ecology 20, 479-‐493.
Situa3on en recherche disciplinaire
Situa3on en recherche interdisdisciplinaire
© Munozesol
www.hent.org/ transdisciplinary.htm
Distance à surmonter entre les différentes disciplines classiques (= effort à faire pour pra-quer la vraie interdisciplinarité)
Exemples d’enseignements pra3ques en sciences naturelles de l’environnement en commun avec Uni-‐Ge
L’écosystème du Val Piora (2 semaines chaque année)
L’écosystème de la rivière Vistule et de la côte de la mer bal-que en Pologne (2 summerschools entre 1999 et 2001)
On dormait et enseignait sur ce bateau (sans parler du vodka)
Séance de détermina-on des invertébrés Etude microscopique du plancton
3.3 Contrôle de la qualité -‐ résultats d’analyse d’un laboratoire
-‐ per-nence de la recherche
-‐ atmosphère au sein du groupe de personne à contact quo-dien
-‐ encadrement personnel des étudiants master et doctorant !
A. Essai de mon laboratoire de s’approcher des normes de qualité pour les laboratoires (ISO 1745): 2002-‐ 2010: approche par rôle au lieu de la descrip-on des manipula-ons (© Imfeld-‐S-~ung Luzern)
B. Bonne atmosphère de groupe par proximité de bureau et lieux de rencontre et de discussion
Networking: extrêmement important (enrichissant et permet d’économiser de l’argent) Eawag (Equipe As, analyse, eau souterr.) Empa (archéometallurgie) Géolep EPFL (1988-‐2013) Ins-tut de cristallographie/physique Uni-‐/EPFL Laboratoire Pédologie EPFL (1991-‐2003) WSL ETH-‐Z et antenne EPF-‐L (sols et marais) Univ. Louvain-‐la-‐Neuve/Belgique (ophiolites) Univ. Toulon et Marseille (mat. organique) Uni-‐Ge (enseignement, partage labo) Agroscope-‐Changins (master) SUPSI-‐Lugano (recherche de terrain, master) Etat du Valais (CREALP, eau, Val d’Hérens Uni-‐Neuchâtel (géothermie, hydrogéologie) Uni-‐Fribourg (archéometrie) Univ. Dakar (agriculture urbaine, déchents, etc.) Univ. Dschang et Yaoundé Cameroun (sols,eau) Univ. Cluj-‐Napocca Roumanie (As, mines) Univ. Torun Pologne (summerschools) ONG Urbamonde Ge (eau Dakar) Centre de Biologie Alpine Piora Airolo (summer s.) Microbiologie Uni-‐L/EPF-‐L (thèses, master) Ins-tut de radiophysique-‐CHUV (radioisotopes) Ins-tut de santé au travail Lausanne (amiante) Communes suisses touchées par l’As Università de Pavia (As)
Università de Genova (pierre ollaire, géothermie) Università Padua (ophiolite) Università Torino (cartographie géol.) ETH-‐Z (géochimie de sédiments, isotopes stables) University of Massachusets (analyse FRX) University of New Hampshire (roches mafiques) Université de Grenoble (ICP-‐MS, As) Ville de Lausanne (micropolluants STEP, eau Lausanne) Canton de Vaud (commiss. nitrate) Uni-‐Bern (Analyse XRF) Centre de géologie et glaciologie Les Haudères/VS Musée ethnographique Valmaggia (pierre ollaire) ONG Enda-‐Rup, Dakar (agriculture urbaine) Musée du Valais (archéométrie)
Mon choix personnel (par priorité décroissante): § Popula-on mondiale excessive § Alimenta-on, terre cul-vable, eau § Energie (remplacement de carb. fossile et du nucléaire § Pollu-on de l’air (santé!) § Réchauffement clima-que § Déchets § Trou d’ozone § Forêt tropicale
4.1 Les problèmes environnementaux les plus urgents à régler
Régions touchées par la montée du niveau de la mer
Changement des température pronos3quée pour 2100 si CO2 aieint 720 ppm
Trou d’’ozone sur l’Australie
4. Conclusions et remerciements
-‐ Je suis personnellement ni trop op-miste, ni trop pessimiste
-‐ Il faudra probablement quand même aller vers une décroissance pour éviter des problèmes majeurs
-‐ Mais il n’y pas de solu-ons miracles, chaque mesure comporte des avantages et des inconvénients (« on ne peut pas avoir le beurre et l’argent pour a beurre »), il faut chaque fois choisir
Exemple: ampoules « économiques »: • elles con-ennent beaucoup d’énergie grise et du
mercure et par le manque de dégagement de chaleur, il faut chauffer plus les locaux de commerces.
• Heureusement il y a les lampes LED qui émergent!
Bilan par rapport à la durabilité de notre style de vie actuel
?
4.2 Bilan des 50 ans de carrière professionnelle
Un très grand merci a tous ce qui m’ont permis d’exercer ce mé3er de rêve pendant 34 ans à l’Uni-‐L:
1) Albrecht Steck: mon premier chef, pour sa confiance et sou-en
2 ) Jean-‐Claude Lavanchy, resp. technique depuis 1979, pour la qualité de son travail et sa pa-ence avec tout le monde qui a besoin d’analyses ou de conseil
3) Les autorités et services universitaire: pour leur vision et travail indispensable 4) Mes collègues de travail: pour leur
intérêt et sou-en
5) Vous, les étudiants anciens et actuels: merci pour votre enthousiasme et ques-onnement con-nue
6) Ma famille, mais surtout mon épouse Regula: pour leur tolérance par rapport à ma passion pour la science et l’encouragement depuis bientôt 50 ans!
Merci pour votre aien3on !
F. Hundertwasser
Adresses pour rester en contact: www.hrpfeifer.blogspot.ch hans-‐[email protected]
