Située à la pointe du Médoc, la paroisse de Soulac (communes actuelles de Soulac-sur-Mer et du Verdon-sur-Mer, Gironde) est selon une expression médiévale « à la fin des terres ». Prise en tenaille entre l’Atlantique, à l’ouest, et la Gironde, à l’est, son finage comprend un long liseré littoral (14 km de rivages océaniques et 11 km de rives estuariennes) qui l’expose aux phénomènes d’origine naturelle liés à des dynamiques maritimes et fluviomaritimes. Depuis la fin du XVIe siècle, le sable accumulé le long du littoral sous la forme de dunes est porté par le vent sur les habitations et les cultures, poussant à l’abandon de l’église de Soulac et du bourg primitif au milieu du XVIIIe siècle. Parallèlement, le littoral est fortement attaqué par l’érosion qui se généralise au milieu du Siècle des Lumières. À l’est, les marais salants s’envasent, réduisant en moins d’un siècle la moitié de leur surface. Enfin, les zones basses de la paroisse sont exposées aux submersions marines, qui demeurent cependant peu fréquentes. Ce micro-espace de 50 km² constitue un bon point d’observation pour étudier les transformations d’un territoire littoral et l’adaptation des populations à ces changements. Prenant appui sur des ressources documentaires importantes (archives textuelles et cartographiques) et continues dans le temps (de la fin du XVIe au milieu du XIXe siècle), l’analyse croise les méthodes historiques traditionnelles avec les possibilités offertes par les outils informatiques contemporains tels que les SIG (géolocalisation et extraction de données qualitatives et quantitatives de cartes anciennes). L’analyse spatio-temporelle permet la reconstitution géohistorique des paysages de Soulac sur un temps long, en mettant en avant les dynamiques naturelles, les transformations importantes et les réponses apportées par les habitants. Ces derniers, d’abord impuissants et livrés à eux-mêmes par les autorités, tentent de s’adapter aux changements en adoptant plusieurs stratégies au cours du XVIIIe siècle. De la simple retenue des sables par des palissades à l’assèchement des marais doux et salés, ils essayent de répondre aux contraintes exercées sur eux par leur environnement. Mais ce sont les actions de l’État au début du XIXe siècle qui conditionnent la réussite des opérations de lutte et le début d’une nouvelle ère. Les dunes fixées par des pins et l’érosion enrayée par la construction d’ouvrages donnent naissance au paysage actuel de la pointe du Médoc. Plus qu’une simple monographie paroissiale, cette étude de cas permet de s’interroger sur notre environnement et les interactions que son exploitation et son peuplement influencent. Reconstruire sur un temps long les transformations permet une meilleure compréhension des risques et des phases de construction d’un espace géographique, et offre un recul historique permettant de mieux comprendre les événements récents. / Situated at the pointe du Medoc region, the parish of Soulac (modern day communes of Soulac-sur-Mer and Verdon-sur-Mer) is according to a medieval expression “at the end of the lands”. Squeezed between the Atlantic to the west, and the Gironde estuary to the east, the area includes a long coastline (14km of ocean coastline and 11km of estuary banks) which exposes it to phenomenon of natural origin linked to these maritime and fluvial-maritime movements. Since the end of the sixteenth century, the sand accumulated along the length of the coastline in the forms of dunes and carried by the wind onto habitations and cultures, causing the abandonment of the Soulac church and the early initial village in the mid eighteenth century. Simultaneously, the coastline was strongly attacked by erosion that spread in the middle of the Age of Enlightenment. To the east, the flat salt marshes were getting wider, reducing half their surface in less than a century. Finally, the low-lying areas of the parish are exposed to marine submersions, despite beginning with little frequency. This micro space, of 50km2, encompasses a good observation point in order to study the transformations of coastal land and the adaptations of populations to these changes. Taking support from important documentary resources (textual archives and cartographic maps) and continuous in the time (from the end of the 16th century to the middle of the 19th century), the analysis combines traditional historic methods with the possibilities offered by the contemporary computer tools, such as GIS (geolocation, extraction of qualitative data and quantitative old maps). The spatiotemporal analysis allows for the geohistoric reconstruction of the Soulac landscape over a long period, reflecting the natural dynamics, the important transformations and the responses from the inhabitants. The inhabitants, firstly made powerless by the authorities and had given up on themselves, have adapted to the changes by adopting many strategies throughout the course of the 18th century. From the simple control of the sand, using boundaries that dry up the soft, dirty marshes, they are trying to respond to the constraints forced upon them by their environment. However, the actions of the government at the beginning of the nineteenth century which allow for the success of the preventative actions and the start of a new era. The dunes fixed by pine trees and the erosion, stopped by the construction of structures, has given birth to the current landscape at the point of Medoc. More than a simple parish monograph, this case study allows us to ask questions about our environment and the affect that the interactions of cultivation and people have. Reconstructing over a long period of time the transformations offers a better understanding of the risks and the phases of construction of a geographical area offering a historical reviews which allows for a better understanding recent events.

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Ma thèse se focalise sur l'étude des mécanismes qui ont conduit au soulèvement et à la construction du relief dans les Andes du Nord du Pérou. Dans cette région, la Cordillère Blanche forme les plus hauts sommets péruviens (> 6000 m) et constitue une anomalie à l'échelle des Andes. La morphologie de cette région des Andes est marquée par un pluton de forme atypique, allongé et à l'affleurement sur plus de 150 km. Ce pluton est bordé par une faille normale de plus de 200 km de long. La présence de cette faille normale majeure en contexte de subduction plane reste surprenante car ces zones de subduction planes semblent induire une augmentation du raccourcissement dans la plaque chevauchante. Mon travail a eu pour objectifs de caractériser les variations de l'état de contraintes régional, l'âge du soulèvement et de discuter les processus géodynamiques qui ont contribué à la formation du relief. Dans ce cadre, j'ai utilisé une approche pluridisciplinaire impliquant sur plusieurs échelles spatio-temporelles et comprenant à la fois de nouvelles données de terrain, leur analyse et leur modélisation.Mes données de microtectonique indiquent qu'il est possible de générer de l'extension au dessus d'une subduction plane à l'échelle régionale. Ces données sont en contradiction avec l'augmentation du raccourcissement classiquement attendue dans la plaque chevauchante. Mes nouvelles données de thermochronologie basse température et leur modélisation montrent une augmentation de l'exhumation induite par le soulèvement de la Cordillère Occidentale à 15 Ma. En les confrontant aux modèles précédents, je propose un soulèvement régional lié à l'aplatissement de la subduction et à la topographie dynamique associée.J'ai également étudié l'impact de l'arc Miocène sur le soulèvement à une échelle plus locale. Pour cela, j'ai compilé tous les âges de refroidissement du pluton disponibles dans la littérature. En parallèle, j'ai obtenu les premières données de profondeur de mise en place du batholite de la Cordillère Blanche. Cela m'a permis de proposer une structure du batholite en sills empilés puis basculés vers l'est. De plus, la modélisation des variations spatio-temporelle des taux d'érosion à partir des données de thermochronologie basse température indique une augmentation importante des taux d'érosion dans la Cordillère Blanche à partir de 2 Ma. L'arc Miocène ne semble donc pas contribuer significativement au soulèvement malgré sa probable contribution à l'épaississement de la lithosphère. En revanche, l'érosion glaciaire récente semble contribuer fortement à l'exhumation de la Cordillère Blanche et au basculement du batholite.Dans la dernière partie de ma thèse, pour quantifier l'importance de l'érosion dans la création du relief et le soulèvement, j'ai modélisé l'évolution du paysage de la région (FastScape). Mes modélisations numériques démontrent le rôle majeur de l'érosion et du rebond flexural associé dans la création du relief et les taux de soulèvement. Pour finir, basée sur les données de la littérature et celles apportées par mon travail de thèse, je propose un nouveau modèle pour expliquer la faille normale de la Cordillère Blanche dans son contexte régional. Ce modèle implique une faille normale d'extrado et l'érosion importante du mur de la faille. / My thesis focuses on the mechanisms that controlled the uplift and construction of the relief in the northern Peruvian Andes. In this area, the Cordillera Blanca forms the highest peaks in Peru (> 6000 m), which is a topographic anomaly across the Andes. The morphology of the Cordillera Blanca is marked by an elongated pluton, which outcrops over 150 km. In addition, this pluton is bordered by the largest normal fault from South America. The presence of this major normal fault in a flat-slab context remains surprising because flat slabs usually induce an increase of the shortening in the overriding plate. The aim of my work is to characterize the variations of the regional stress field, the age of the uplift and discuss the geodynamic processes that contributed to relief building. To address these issues, I used a multidisciplinary approach involving new field data, their analysis and modeling.My microtectonic dataset reveals regional extension above the Peruvian flat-slab. This data contradicts the expected increase of shortening in the overriding plate. Modeling my new thermochronologic data shows an increase in the exhumation rates induced by the uplift of the Cordillera Occidental since 15 Ma. I propose that the regional uplift relates to the flattening of the subduction and associated dynamic topography.To address the impact of the Miocene arc on the uplift at a more local scale, I compiled the cooling ages of the pluton available in the literature. In parallel, I obtained the first amphibole thermo-barometry data that constrains emplacement depth of the Cordillera Blanca batholith. Following these data, I propose that the batholith is structured in eastward-tilted sills. In addition, modeling of the space and time variations of erosion rates based on the inversion of thermochronologic data indicates that erosion rates significantly increased in the Cordillera Blanca since 2 Ma. The Miocene arc seems to insignificantly contribute to the local uplift despite its contribution to the thickening of the lithosphere. Thus, I suggest that the recent glacial erosion contributes to the exhumation of the Cordillera Blanca and subsequent tilting of the batholith.Then, I modeled the landscape evolution for the Cordillera Blanca region to quantify the contribution of erosion in the relief building and the uplift. My numerical models (FastScape) evidence the importance of erosion and associated flexural rebound in fostering relief building and the uplift rates.Finally, based on all available data, I propose a new regional model to explain the Cordillera Blanca normal fault. This model implies an extrado normal fault and erosion of the footwall.

Les ondes internes sont produites par suite de l’équilibre dynamique entre les forces de flottabilité et la gravité quand une particule de fluide est déplacée verticalement dans un milieu stratifié stable. Les systèmes géophysiques tels que océan et l’atmosphère sont naturellement stratifiés et donc favorables à la propagation des ondes internes. En outre, ces deux environnements stockent une grande quantité de particules tant dans leur intérieur que sur les bords. Par conséquent, les ondes internes et les particules vont inévitablement interagir dans ces systèmes. Au cours de ce travail, des expériences exploratoires sont réalisées pour étudier le transport par érosion des particules, généré par les ondes internes. Afin de déterminer un seuil de transport, les propriétés particulières des réflexions d’ondes internes («réflexion critique ») sont utilisées pour augmenter l’intensité du champ d’ondes à la surface de réflexion. Une méthode a été développée en collaboration avec une équipe de traitement du signal pour améliorer la détermination des composantes de l’onde impliquées dans une réflexion quasi critique. Cela nous a permis de comparer nos résultats expérimentaux avec une théorie de la réflexion critique, montrant un bon accord et permettant d’extrapoler ces résultats à des expériences au-delà de la nôtre et à des conditions océaniques. Nous avons aussi étudié l’interaction des ondes internes avec une colonne de particules en sédimentation. Deux effets principaux ont été observés : la colonne oscille autour d’une position d’équilibre, et elle est déplacée dans son ensemble. La direction du déplacement de la colonne est expliquée par le calcul de l’effet de la dérive Lagrangienne produite pour des ondes. Cet effet pourrait également expliquer la dépendance en fréquence du déplacement. / Internal waves are produced as a consequence of the dynamic balance between buoyancy and gravity forces when a particle of fluid is vertically displaced in a stably stratified environment. Geophysical systems such as ocean and atmosphere are naturally stratified and therefore suitable for internal waves propagation. Furthermore, these two environments stock a vast amount of particles at their boundaries and in their bulk. Therefore, internal waves and particles will inexorably interact in these systems. In this work, exploratory experiments are performed to study wave generated erosive transport of particles. In order to determine a transport threshold, the peculiar properties of internal waves (“critical reflection”) are employed to increase the intensity of the wave field at the boundaries. A method was developed in collaboration with a signal processing team to improve the determination of the wave components involved in near-critical reflection. This method enabled us to compare our experimental results with a theory of critical reflection, showing good agreement and allowing to extrapolate these results to experiments beyond ours and to oceanic conditions. In addition, we study the interaction of internal waves with a column of particles in sedimentation. Two main effects are observed: the column oscillates around an equilibrium position, and it is displaced as a whole. The direction of the displacement of the column is explained by computing the effect of the Lagrangian drift of the waves. This effect could also explain the frequency dependence of the displacement.

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse porte sur la modélisation discrète de l’évolution régressive du front d’un conduit d’érosion qui peut se produire dans les barrages ou digues en remblai. Des outils numériques ont été développés en se basant sur le couplage entre la méthode des éléments discrets (DEM) et la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM) pour la description, respectivement, des phases solide et fluide. L’implémentation de la méthode DEM suit une approche standard de type dynamique moléculaire (DM) et les interactions intergranulaires sont modélisées par des contacts unilatéraux visco-élastiques frottants ou bilatéraux (ponts solides) viscoélastiques, afin de permettre la modélisation d’un sol légèrement cohésif. La méthode LBM est implémentée ici avec des temps de relaxation multiples (MRT) et une condition de rebondissement interpolée pour les frontières solides en mouvement, afin d’améliorer la stabilité numérique des calculs. Le schéma du couplage entre les deux méthodes, ainsi que les critères pour le choix des paramètres numériques des deux méthodes. Pour étudier le phénomène visé, un échantillon représentatif de sol granulaire situé au front d’un conduit d’érosion est d’abord assemblé par une procédure de préparation “à sec”, puis testé dans des conditions saturées sous un chargement hydraulique monotone croissant. L’érosion régressive se produit par amas de grains au niveau du front d’érosion ayant subi au préalable une dégradation due à de nombreuses ruptures de ponts solides en traction. L’autre phénomène important observé est la présence d’arcs associés a` des chaines de forces en compression qui parviennent à maintenir parfois totalement, parfois partiellement l’intégrité du matériau non érodé. / The work reported in this thesis consists in a discrete modelling of the backward front propagation of an erosion pipe, as can take place in embankment dams or dikes. Some numerical tools have been developed to this end, based on the coupling between the Discrete Element Method (DEM) and the Lattice Boltzmann Method (LBM) for the representation of the solid and uid phases, respectively. The implementation of DEM follows a standard molecular dynamics approach and the interaction among grains are regulated by unilteral frictional visco-elastic and breakable visco-elastic bonds, in order to take into account a slightly cohesive soil behaviour. The LBM was implemented according to the Multiple Relaxation Time (MRT) scheme along with an interpolated non-slip conditions for moving boundaries, in order to improve the numerical stability of the calculations. The coupling scheme is described along with the criteria for the numerical parameters of the two methods. A representative specimen of a granular soil located at the front of an erosion pipe is first assembled by a \dry" preparation precedure and then tested under fully-saturated conditions and increasing hydraulic load over time. Backward erosion is takes place in the form of clusters of grain being eroded at the erosion front after a degradation of the material due to the breakage of tensile bonds. The other interesting feature that was observed is the creation of arches of compressive force chains. These arches enabled the specimen to maintain a stable or metastable configuration under the increasing hydraulic load.

La connaissance des principales sources diffuses de sédiments permettrait d'améliorer l'utilisation des ressources publiques investies dans les stratégies de gestion des sols. Les méthodes de traçage (fingerprinting) conventionnelles basées sur la composition géochimique sont laborieuses et nécessitent une préparation importante des échantillons. Cette étude visait à rechercher les sources de sédiments dans des bassins versants agricoles du Rio Grande do Sul (sud du Brésil) et d'évaluer l'utilisation des outils spectroscopiques comme technique alternative. La superficie des bassins versants étudiés est comprise entre 0,80 et 2027 km². Les sources de sédiments correspondent aux terres cultivées, aux prairies, aux chemins agricoles et aux berges des cours d'eau. L'échantillonnage des sédiments est basé sur des préleveurs automatiques pour un suivi temporel, des prélèvements de sédiments fins du lit de la rivière, et lors d'événements de pluvieux. La concentration totale des traceurs géochimiques a été mesurée dans les échantillons de sédiments et de sols. Les mesures spectrales ont été faites dans la gamme ultraviolet-visible, proche infrarouge et infrarouge moyen pour le bassin versant d'Arvorezinha. Les deux méthodes, classiques et spectroscopiques, permettent de discriminer et de fournir la contribution des sources de sédiments. L'information spectrale peut être aussi précise que les traceurs géochimiques. En outre, la combinaison de paramètres de couleur dérivés du spectre dans le visible avec traceurs géochimiques était une façon rapide et peu coûteuse pour améliorer la discrimination entre les sources et la précision des prédictions. La contribution des sources de sédiments démontrent que d'autres facteurs que proportion de l'utilisation des terres, comme la distribution de terres agricoles, les forêts et les chemins agricoles dans le paysage, jouent un rôle important dans la production de sédiments. Forêt riparienne semble être un facteur clé de l'érosion des berges des cours d'eau. L'érosion due aux chemins agricoles semble être fortement liée échelle d'observation et dépend du nombre de points ou les routes traversent le réseau hydrographique. Les terres cultivées, même lorsque cultivées sans labour (semis direct), sont encore la principale source de sédiments dans les bassins versants agricoles dans le sud du Brésil. La quantité de sédiment produite par les terres cultivées et par unité de surface qui atteint efficacement le réseau de drainage variait de 0,06 à 3,95 tonnes ha-1 an-1. Ces variations sont partiellement liées au relief et à la pente, mais elles sont essentiellement influencées par l'utilisation des terres et la gestion des sols. La quantité de sédiments provenant des terres cultivées est encore trop élevée pour des zones de faible érosivité et cultivées sans labour du sol, comme le bassin versant de Conceição (1, tonnes ha-1 an-1). Ceci, indique que des efforts supplémentaires sont encore nécessaires pour réduire l'érosion du sol. Par conséquent, il est urgent de mieux planifier l'utilisation et l'occupation des terres dans ces bassins versants, dans la mesure où les systèmes de gestion des sols utilisés par les agriculteurs sont encore inefficaces pour réduire le ruissellement et l'érosion dans les zones cultivées dans le sud du Brésil. / The knowledge of the main diffuse sources of sediment production can enhance efficiency in the use of public resources invested in management strategies that seek to mitigate sediment transfer. Conventional fingerprinting methods based on geochemical composition are timeconsuming and require critical preliminary sample preparation. In this sense, spectroscopic methods can be less labor-intensive, cheap, and viable alternative for this purpose. The present study aimed to evaluate the sediment sources in agricultural catchments from Rio Grande do Sul State, Brazil, and to evaluate the potential use of spectroscopy measurements as a low cost and easy alternative to fingerprinting sediment sources. The total area of the study includes five catchments as Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição, and Guaporé with areas of 1.19, 0.80, 1.43, 804.3, and 2,027.2 km², respectively. Sediment sources evaluated were crop fields, grasslands, unpaved roads, and stream channels. Sediment sampling strategy included time-integrated samplers, fine-bed sediments, and storm-event sediments. The total concentrations of several geochemical tracers were estimated in sediment and source samples. Spectral measurements were made for ultraviolet-visible, near-infrared, and mid-infrared ranges only for the Arvorezinha catchment. Source ascriptions obtained by alternative methods based on spectroscopy analysis were in agreement with ascriptions from classical fingerprinting method based on geochemical composition. Spectral information can be as precise as the geochemical tracers. Besides, combining visible-based-colour to geochemical tracers was a rapid and inexpensive way to enhance discrimination between source types and to improve precision of sediment sources apportionment. Findings of sediment source apportionment demonstrate that other factors than proportion of land use, such as distribution of croplands, forests, and unpaved roads in the landscape; play an important role in sediment production. Riparian forests seems to be a key factor for stream channel erosion. Unpaved roads seems to be strongly scale-related and dependent upon the number of points were roads across directly the stream network. The crop fields, even when cultivated with no-tillage, are still the main source of sediment in agricultural catchments in southern Brazil. The amount of sediment yielded from crop fields per unit of area that actually reaches the stream outlet ranged from 0.06 to 3.95 ton ha-1 yr-1. These variations are attributed partly to the relief and slope, but land use and soil management mostly influences them. The amount of sediment originated from crop fields are still too high for low susceptible areas with no-till, as Conceição catchment (1.30 ton ha-1 yr-1), indicating that further efforts are still necessary to further reduce soil erosion. Therefore, there is an urgent need to better plan land use and occupation in these catchments, inasmuch as the soil management systems used by farmers are still inefficient to reduce runoff and erosion in areas with crops in southern Brazil. / O conhecimento das principais fontes difusas de sedimentos pode aumentar a eficiência de utilização dos recursos investidos em estratégias de gestão que visem mitigar a transferência de sedimentos aos cursos d'água. Métodos convencionais baseados na composição geoquímica ainda tem alto custo, são onerosos e demandam preparação preliminar crítica das amostras. Dessa forma, métodos espectroscópicos podem ser uma alternativa menos trabalhosa, mais rápida e viável para esse propósito. Objetivou-se com o presente trabalho avaliar a contribuição das fontes de sedimentos em bacias hidrográficas agrícolas do estado do Rio Grande do Sul, e avaliar o potencial uso da espectroscopia como uma alternativa para traçar a origem dos sedimentos. As áreas de estudo são representativas dos principais impactos da agricultura nos recursos hídricos no estado. A área total das bacias hidrográficas de Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição e Guaporé é de 1,19, 0,80, 1,43, 804,3 e 2.031 km², respectivamente. As fontes de sedimento avaliadas foram lavouras, pastagens, estradas e canais da rede de drenagem. A estratégia de amostragem de sedimentos incluiu coleta com amostradores do tipo integrador no tempo, sedimento de fundo e sedimento coletado durante eventos pluviométricos. A concentração de vários traçadores geoquímicos foram estimados nas amostras de sedimento e das fontes. Análises espectroscópicas foram realizadas na região do ultravioleta-visível, infravermelho próximo e infravermelho médio na bacia hidrográfica de Arvorezinha. A contribuição das fontes estimadas pelos métodos espectroscópicos foram similares às obtidas com traçadores geoquímicos. Além disso, a combinação de parâmetros de cor derivados da faixa espectral do visível pode ser uma alternativa rápida e de baixo custo para melhorar a discriminação das fontes e aumentar a precisão das predições. Os resultados demonstram que outros fatores além da proporção do uso do solo são importantes na produção do sedimento, como a distribuição das lavouras, florestas e estradas na paisagem. As florestas ripárias exercem um fator chave na erosão dos canais de drenagem. As estradas parecem ser fortemente dependentes da escala e do número de pontos em que cruzam os canais de drenagem. As lavouras, mesmo cultivadas sob plantio direto, ainda são as principais fontes de sedimentos nas bacias hidrográficas rurais do sul do Brasil. A quantidade de sedimento produzida nas lavouras que atinge a rede fluvial variou de 0.06 a 3.95 ton ha-1 ano-1. Essa variação é devida em parte às condições naturais intrínsecas de relevo e fortemente influenciada pelo uso e manejo do solo. A quantidade de sedimento erodida das lavouras ainda são muito elevadas para áreas de baixa susceptibilidade à erosão manejadas sob plantio direto, como na bacia hidrográfica do Conceição (1.30 ton ha-1 ano-1), indicando que maiores esforços ainda são necessários para reduzir a erosão do solo. Existe uma necessidade urgente de planejar a utilização e ocupação da terra nessas bacias, uma vez que os sistemas de manejo do solo utilizados pelos agricultores ainda são ineficientes para reduzir a erosão nas lavouras no sul do Brasil.

Résumé : Au Québec méridional, la principale source de dégradation du sol est l'érosion causée par la pluie. L'augmentation de la monoculture en rangs dans les secteurs à topographie accidentée, tel que l'Estrie, accroît les risques d'érosion hydrique. En effet, ce type de culture laisse les champs à découvert, sans protection, au cours des mois de l'année les plus propices à l'érosion hydrique. On peut alors affirmer que les risques d'érosion varient en fonction de plusieurs facteurs, en particulier le degré de protection offert par le couvert végétal en place. Ainsi, pour l'amélioration du calcul des pertes de sol causée par l'érosion hydrique, il devient important de pouvoir calculer le plus précisément possible le pourcentage de couverture au sol de différentes cultures pour une saison végétative, en plus de l'érosivité des pluies dont l'agressivité varie dans le temps et dont l'effet est intimement relié au couvert en place. Des mesures radiométriques (CIMEL) et photographiques furent prises sur le terrain à intervalle d'environ dix jours pour six cultures dominantes. Les mesures radiométriques nous permettent de calculer les indices de végétation tandis que les photographies servent à estimer le taux de couverture végétale pour une saison végétative. L'utilisation d'images SPOT multidates va permettre de déterminer les relations entre les indices de végétation mesurés sur le terrain et ceux calculés avec l'imagerie satellitaire. Par la suite, la relation entre le taux de couverture et les indices de végétation pour chaque culture est établie. Les résultats démontrent différents comportements en terme de couvert, qui correspondent aux périodes de forts et faibles risques d'érosion hydrique pour une saison végétative. Il est également intéressant de constater que l'indice de végétation, en général, surestime le taux de couverture en début de saison et le sous-estime en fin de saison végétative. De plus, la sénescence pose un problème au calcul du taux de couverture à l'aide des indices de végétation, ces cerniers ayant été conçu pour l'estimation de la végétation verte vivante.|| Abstract : In southern Quebec, the main source of soil degradation is erosion induced by rain fall. The growing use of in-row crop planting practices in areas of rough terrain, such as The Eastern Townships, increases the risk of water erosion. These agricultural practices leave the bare soil with no protection during the months of high erosion risk. Erosion risks are related to several factors however, the main factor is the level of protection offered by the vegetation cover. To achieve more accurate results from the Universal Soil Loss Equation, the percentage of ground cover for different crop types should be calculated as precisely as possible, for an entire growing season. It is equally important to measure the strength and quantity of rainfall over the affected area. Field radiometric and photographic data were taken on an interval of approximately ten days for six main crop types. The radiometric measurements allow us to calculate the vegetation indices and the photographic measurements are used to calculate the amount of vegetal cover throughout a growing season. The use of multitemporal SPOT imagery assisted in establishing the relationship between the vegetation indices calculated from the field data, and the ones calculated from the satellite imagery. The relationship between the amount of vegetation ground cover and the vegetation indices for each crop type was then calculated. The results show different behaviours in terms of cover, which are related to the periods of high and low water erosion over a growing season. We can also observe that as a general rule the vegetation indices over-estimate the amount of vegetation ground cover at the beginning of the growing season and under-estimate it at the end. Senescent vegetation creates a problem when calculating the amount of ground cover with the indices since the indices were created to estimate living vegetation.

Le plateau sud-africain (ou Kalahari) est le plateau anorogénique le plus grand au monde. Sa très grande longueur d’onde (×1000 km) et son altitude moyenne élevée (1000-1500 m) impliquent des processus mantelliques. La cinétique et l’origine de ce relief sont mal comprises. D’un côté, les études géomorphologiques le considèrent comme un relief mis en place à la fin de l’intervalle Cénozoïque (<30 Ma). A l’inverse, les données thermochronologiques montrent deux phases de dénudation pendant l’intervalle crétacé, corrélées à des phases d’accélération du flux silicoclastique sur les marges, qui suggèrent qu’il s’agirait d’un relief plus ancien hérité du Crétacé supérieur. Peu d’études ont porté sur l’évolution du système terre-mer depuis le bassin versant en érosion aux marges en sédimentation. Ce travail de thèse repose donc sur une double approche : une analyse géomorphologique des formes du relief (surfaces d’aplanissement) à terre, basée sur leur (i) cartographie, (ii) chronologie relative, (iii) relation avec les profils d’altération et (iv) datation au moyen des placages sédimentaires et du volcanisme datés qui les fossilisent ; une analyse stratigraphique de l’intervalle post-rift des marges, basée sur l’interprétation de données de sub-surface (lignes sismiques et puits), réévaluées en âge (biostratigraphie), pour (i) identifier, dater et mesurer les déformations des marges et de leur relief amont , (ii) mesurer les flux silicoclastiques, produits de l’érosion continentale. Un calendrier et une cartographie des déformations ont été obtenus sur les marges et mis en relation avec les différentes générations de surfaces d’aplanissement étagées qui caractérisent le relief du plateau sud-africain. Au moins deux périodes de déformation ont été identifiées au Crétacé supérieur (92-70 Ma) et à l’Oligocène (30-15 Ma). L’évolution est la suivante : 100 - 70 Ma (Cénomanien à Campanien) : plateau à très grande longueur d’onde, peu élevé (0-500 m), bordé à l’est par des reliefs plus hauts et plus anciens le long des marges indiennes, qui agissent comme une ligne de partage des eaux entre l’océan Atlantique et l’océan Indien. La déformation est initiée à l’est avec une flexuration brève, à grande longueur d’onde, des marges indiennes aux alentours de ~92Ma. Cette première surrection marque un paroxysme d’érosion enregistré par la mise en place d’un delta géant sur la marge atlantique (delta de l’Orange). La déformation migre ensuite vers l’ouest avec la croissance du bourrelet marginal atlantique entre 81 et 70 Ma. Le relief acquiert sa configuration actuelle comme l’indique une diminution du flux silicoclastique sur la marge atlantique qui traduit un changement majeur du système de drainage ; 70-30 Ma (Crétacé terminal-Paléogène) : période d’apparente non déformation. Le relief est fossilisé et intensément altéré (latérites) ; 30-15 Ma (Oligocène - Miocène inférieur) : deuxième surrection du plateau sud-africain qui acquière sa topographie actuelle. La déformation semble plus importante à l’est du plateau - flexure des marges nord indiennes initiée à ~25 Ma qui alimente les grands deltas de l’océan Indien (Zambèze, Limpopo, Tugela) ; le relief est fossilisé à partir du Miocène moyen, synchrone d’une aridification majeure de l’Afrique australe. / The South African (Kalahari) Plateau is the world's largest non-orogenic plateau. It forms a large-scale topographic anomaly (×1000 km) which rises from sea level to > 1000 m. Most mechanisms proposed to explain its elevation gain imply mantle processes. The age of the uplift and the different steps of relief growth are still debated. On one hand, a Late Cretaceous uplift is supported both by thermochronological studies and sedimentary flux quantifications. On the other hand, geomorphological studies suggest a Late Cenozoic uplift scenario (<30 Ma). However few attentions were paid to the evolution of the overall geomorphic system, from the upstream erosional system to the downstream depositional system. This study is based on two different approaches : onshore, on the mapping and chronology of all the macroforms (weathering surfaces and associated alterites, pediments and pediplains, incised rivers, wave-cut platforms) dated by intersection with the few preserved sediments and the volcanics (mainly kimberlites pipes) ; offshore, on a more classical dataset of seismic lines and petroleum wells, coupled with biostratigraphic revaluations (characterization and dating of vertical movements of the margins - sediment volume measurement). The main result of this study is that the South African Plateau is an old Upper Cretaceous relief (90-70 Ma) reactivated during Oligocene (30-15 Ma) times. Its evolution can be summarized as follows : 100-70 Ma (Cenomanian to Campanian): low elevation plateau (0-500 m) with older and higher reliefs located along the Indian side, acting as a main divide between the Atlantic and the Indian Oceans. First uplift occurred in the east at ~92 Ma, with a fast flexuration of the Indian margins. This initiates a paroxysm of the erosion (90-80 Ma) with the growth of a large delta along the Atlantic margin (Orange delta). Deformation migrated progressively westward and resulted on the growth of the Atlantic marginal bulge between 81 and 70 Ma. Most of the present-day relief was probably created at this time. This is supported by the decrease of the sedimentary flux which suggests a reorganisation of the interior drainage pattern ; 70-30 Ma (Uppermost Cretaceous-Paleogene): most of the relief is fossilized and weathered - relative tectonic quiescence ; 0-15 Ma (Oligocene-Early Miocene): second period of the South African Plateau uplift. Most of the deformation took place along the Indian side of the Plateau (strike flexure) feeding the Zambezi, Limpopo and Tugela deltas ; since at least Middle Miocene times, all those reliefs have been fossilized, with very low erosion rates (x1m/Ma), in response to the major aridification of southern Africa.

Le Sahel, milieu compris entre le Sahara et la forêt soudanienne, subit actuellement de grands bouleversements environnementaux. Depuis les sécheresses des années 1970-1980 et la forte croissance démographique, le couvert végétal s’est considérablement dégradé, contribuant à l’augmentation du ruissellement et à l’érosion des sols. À partir de ce constat, nous avons entrepris l’étude des sociétés passées de la région de Niamey afin d’évaluer leur impact sur le milieu. Le manque de données archéologiques a nécessité de recenser les principaux indices d’occupation au cours du Néolithique et de l’Âge du fer. Outre l’apport de nouvelles datations pour le site de Kirkissoy, une étude sédimentaire a été réalisée sur un paléo-chenal du fleuve Niger et de nouveaux sites ont été identifiés. Pour l’Âge du fer, des sites d’habitat et plus de 5000 bas fourneaux à usage unique ont été cartographiés. Ils témoignent d’une activité métallurgique comprise entre le 4e et le 14e siècles AD. Les études typologique et spatiale des structures de réduction ont révélé l’existence de différents types de bas fourneaux et d’une répartition spatiale liée au contexte géomorphologique et à la gestion de l’espace de travail. L’étude d’un parcellaire sur les plateaux, associé à ces bas fourneaux, a mis en évidence une activité agricole autour de l’an mil. Le bilan de ces données archéologiques a été mis en parallèle avec les données environnementales acquises par l’étude d’un remplissage sédimentaire. Au cours des quatre derniers millénaires, la région de Niamey et le Sud-ouest du Niger ont été marqués par des changements environnementaux et sociétaux qui ont provoqué une discontinuité de l’occupation humaine. / The Sahel, a zone between the Sahara Desert and the Sudan forests, is currently experiencing major environmental changes. Since the droughts in 1970s and 1980s, and with the high population growth rate, vegetation cover has deteriorated considerably, contributing to increased runoff and soil erosion. Starting from this observation, we undertook the study of past societies in the Niamey region, to assess their impact on the environment. The lack of archaeological data meant that it was necessary to identify key indicators of occupation during the Neolithic and the Iron Age. In addition to providing new evidence to date the Neolithic site of Kirkissoy, a sedimentary study was conducted on a palaeochannel of the River Niger and new sites were discovered on the left bank. For the Iron Age, several habitat sites were identified and more than 5,000 single use bloomery furnaces were mapped. They provide evidence of metallurgical activity from the 4th to 14th centuries AD. Typological and spatial analysis show the existence of several types of furnaces and their spatial distribution is linked to workspace management and the geomorphological context. As well as these bloomery furnaces, an agricultural system with plot boundaries was identified and studied on the lateritic plateaus of Louguel. It shows intensive agricultural activity around the year one thousand. These archaeological data are compared with environmental data obtained by the study of the sedimentary record. Over the past four thousand years, the Niamey region and southwestern Niger have been marked by environmental and societal changes, resulting in discontinuous human occupation.

L’altération chimique et l’érosion physique de la croûte continentale mobilisent de grandes quantités de matière sous formes solide et dissoute. Première productrice de sédiments sur le globe, la chaîne Himalayenne délivre ~1 Gt/a de sédiments aux océans. L'importance des différents facteurs qui contrôlent les flux érodés et celle des processus d’érosion (glaciers, glissements de terrain, sols) sont pourtant encore mal définies. Il en va ainsi des facteurs climatiques, en particulier de leur impact au cours des transitions climatiques. Afin de répondre à ces questions, ce travail s’attache à comparer la composition géochimique des produits de l’érosion à celles des sédiments actuels de rivière et des archives sédimentaires de la plaine du Gange. Un premier bilan des processus d’érosion a été établi petite échelle dans le bassin Haut-Himalayan de la Khudi. L’érosion actuelle conséquente de ce bassin de ~3mm/a se produit lors de la mousson, correspond pour l'essentiel à l’érosion des sols et surtout à l'intense activité d'une zone de glissement de terrain. Grâce au développement d'une nouvelle méthode de destruction de la matière organique, la mesure de l’hydratation des silicates a pu être utilisée comme traceur inédit des sols. Sur cette base, l’inversion des compositions des sédiments de la rivière démontre que l’érosion physique est dominée à ~80% par le glissement de terrain, l’érosion de sols étant mineure et comparable aux taux d’érosion des autres bassins alentours. L’érosion chimique qui conduit à un flux d'éléments dissous de 7.9 kt/a (soit une érosion équivalente de 0.02 mm/a) semble dériver de l’altération profonde du substrat rocheux. Néanmoins les flux d'éléments dissous dessinent également une relation marquée avec les flux particulaires durant la mousson, suggérant une altération additionnelle des sédiments au cours du transport fluvial. Une approche similaire a ensuite été menée à l’échelle plus vaste du bassin de la Narayani drainant l’ensemble du Népal central. Grâce à des mesures de courant par ADCP combinées à l’échantillonnage de sédiments en profondeur, un modèle de transport sédimentaire a été utilisé pour intégrer les flux sédimentaires en profondeur et ainsi réviser le taux d’érosion moyen sur le bassin versant à une valeur de ~1.7 mm/a, proche des taux d'érosion long-terme. Un système géochimique associant la mesure du δD des silicates associée aux concentrations en carbonate s’est révélé un traceur diagnostique de l’érosion glaciaire dans le Nord du bassin, tandis que la teneur en matière organique du sédiment a pu être utilisée comme traceur des sols. L’analyse temporelle des flux de sédiments, de leur composition et du signal granulométrique, a ainsi permis d’établir que seule une faible fraction des sédiments (<20%) provenait de l’érosion par les glaciers et les sols. À l'échelle du Népal central, l’érosion physique semble donc également dominée par les glissements déclenchés lors de la période de mousson. Le grand cône alluvial de la Narayani-Gandak, situé au débouché de cette rivière dans la plaine du Ganges, a enregistré l’histoire récente de l’érosion du Népal central. Trois forages réalisés dans ce méga-cône permettent ainsi d'étudier l'évolution de l'altération et de l'érosion en Himalaya au cours du tardi-Pléistocène. Ces dépôts sédimentaires révèlent une étonnante stabilité depuis ~45 ka de la géochimie, des provenances et du degré d’altération des sédiments. Seule l’intensité de l’érosion mesurée par isotopes cosmogéniques semble augmenter au cours de l’Holocène. Par contraste, l’évolution très récente de la distribution de l’érosion dans la chaîne est marquée par un accroissement (x3) de la proportion de matériel des régions basses et plus peuplées de l'Himalaya, montrant que les activités anthropiques, via notamment une forte croissance du réseau routier durant la dernière décennie, [...] / Chemical weathering and physical erosion of the continental crust mobilise huge amounts of both solid and dissolved material. As the first sediment generator on the Earth, the Himalayan range releases around 1 Gt/y of sediment into the ocean. The relative influence of the different factors that control the eroded fluxes and the importance of the erosion processes (such as landslides, glaciers, soils) are as yet poorly understood. The same is true of the climatic factors, especially regarding their impact during climatic transition periods. In order to address those questions, this work focuses on comparing the geochemical composition of erosion products to the composition of present river sediment and of sedimentary records in the Ganga Plain. A first budget of the erosion processes was done on a small scale in the Khudi catchment of Higher Himalaya. The total present-day erosion is considerable, at around 3 mm/y and takes place during the monsoon. It is mainly linked to the soils erosion and more importantly to the intense activity of a landsliding area. The development of a new method for the destruction of organic matter enabled the use of silicates hydration as a tracer for soils. Based on this method, a mathematical inversion of the sediment compositions was performed. It highlights that the landslide is responsible for ~80% of the overall physical erosion. The soil erosion is minor and is comparable to the erosion rates measured in the neighbouring catchments. The chemical erosion leads to a dissolved flux of 7.9 kt/y (corresponding to an erosion rate of 0.02mm/y) and seems to come from the bedrock deep weathering. Nevertheless, the dissolved fluxes also appear to be linked with the particles fluxes during the monsoon. This suggests an additional weathering of the sediment during the fluvial transport. A similar approach was used on a larger scale in the Narayani catchment that drains the whole of Central Nepal. Through ADCP-based current measurements combined with deep sediment sampling, a model for sedimentary transport was used to integrate the deep sediment fluxes. The average catchment-scale erosion rate was then corrected to a value of ~1.7 mm/y, close to the long-term erosion rates. A geochemical system that combines the measurement of the δD of silicates and the concentrations of carbonates was found to be a diagnosis tracer for glacial erosion in the northern part of the catchment. The organic matter ratio was used as a tracer for soils. The temporal analysis of sediment fluxes, as well as the sediment composition and granulometry showed that only a small fraction (< 20%) of the sediment comes from glacial and soils erosion. Over the whole Central Nepal, the physical erosion seems also to be dominated by the landslides that are triggered during the monsoon. The large Narayani-Gandak alluvial fan is located at the river mouth and can be used as a record of the recent history of Central Nepal erosion. Three drillings were done in this fan to enable the study of the evolution of Himalayan weathering and erosion during the Late Pleistocene. The sedimentary deposits display a surprising stability in their geochemistry, their sources and their weathering stage for the last ~45 ky. The erosion intensity derived from cosmogenic nuclides is the only feature that seems to have risen during Holocene. However, the very recent evolution of the erosion distribution in the range is characterised by an increase (x3) of the proportion of products coming from the lower, more densely populated areas. This shows that the anthropogenic activities have had a larger impact on the erosion than the last Pleistocene-Holocene transition, especially through the rapid growth of the road network during the last decade.