The metamorphic rocks of the He de Groix are classified into four groups: (1) Aluminous schists; (2) Banded epidote schists; (3) Magnesian schists; (4) Massive metabasic schists, which are then subdivided on the basis of observed mineral paragenesis. Rocks of presumed igneous parentage (including the banded epidote schists, massive metabasic schists and some albitic aluminous schists) were selected for detailed chemical and mineralogical investigation, and twenty new whole rock analyses (major and trace elements) are given. Of the twenty analysed rocks, eight provided material for original microprobe analyses of the constituent minerals and sixteen were analysed for their Sr isotopic composition. Co-existing phengite, glaucophane, epidote and impure barroisite were separated from one of the analysed rocks (a glaucophanic eclogite) and used to obtain K-Ar and Rb-Sr (mineral isochron) radiometric ages. This dating work was supplemented by the inclusion of original K-Ar analyses on phengites and glaucophanes from aluminous and epidote banded schists, separated and provided by previous workers. The phengite separates, for which published analyses are available, were also used to yield Rb-Sr model ages. On the basis of mineral parageneses observed in metabasic schists, the lie de Groix is divided into two metamorphic zones, I and II, separated by a 'garnet-in-metabasics' isograd. In zone I are confined the phyllitic chloritoid schists and glaucophane bearing metabasic schists without garnet. Zone II contains garnet bearing porphyroblastic chloritoid schists and boudins of glaucophamic eclogite. Within the two metamorphic zones so defined, the sequence of mineral growth in contrasting lithologies is inferred from thin section textural studies. This sequence of mineral growth is then related to the development of fabric elements within the rock, as deduced from outcrop scale observations of fold style and schistosity. Four phases of, deformation are defined, using the criteria of re-folded folds and schistosities, and these are used as a relative time framework against which mineral growth episodes are compared. F₁ deformation, characterised by flat lying, highly flattened isoclines and boudins, is dominant in the higher grade zone II, and F₂ characterised by open, upright folding, is dominant in zone I. In the boundary zone between the two zones, fold interference is very common. Glaucophane growth in the metabasic schists is inferred to be mostly syn Fsub>1</sub> deformation, though the lack of straining suggests mimetic crystallization. The possibility of a glaucophane + lawsonite paragenesis during early syn- deformational phase of metamorphism in zone II is strongly supported by the occurrence of pseudomorphs after lawsonite which contain euhedral, post- tectonic garnets. Omphacite is thought to have crystallized in water- deficient assemblages after the breakdown of lawsonite and the beginning of garnet growth. Thus, the garnet + omphacite equilibrium assemblages are not relict from a pre-glaucophane schist metamorphism, but represent the peak of dry, prograde metamorphism in the metabasic rocks of Groix. The conditions of metamorphism for the Groix blueschists are inferred from the comparison of natural, microprobed parageneses with published experimental mineral stability and element partitioning data. Pressure/ temperature estimates for the metamorphism of the glaucophanic eclogites are derived from the Fe/Mg partitioning between adjacent garnet and clinopyroxene rims and from the jadeite content of omphacite in equilibrium with quartz and albite. This method gives an intersection of equilibria at 400 &pm; 50°C and 8 &pm; 1.5 kb pressure, which is consistent with blueschist facies rocks from New Caledonia and Japan, and suggests that metamorphism took place in a region of low geothermal gradient (ca. 15°C/km if density = 2.9 g.cm<sup-3</sup> ) - possibly in a subduction zone. Ferroglaucophane is commonly observed in the metabasic schists of zone I, and sometimes as inclusions in zone II garnets. From the rather restricted known temperature/fO₂ stability of ferroglaucophane, it is possible to say that during metamorphism of the zone I metabasics, temperatures never rose more than about 390 &pm; 10°C at oxygen fugacities on the QFM buffer near 10^-30 bars. The T-XC0₂ stabilities of lawsonite and rutile/sphene place a constraint of XCO₂ < 0.03 during -prograde metamorphism of the basic rocks. A 'retrogressive' phase of metamorphism is proposed, associated with the deformation phases F₃ and F₄, and is characterised by increased fO₂ (10^-20 bars) decreased load pressure, and possibly higher temperatures (450 - 500 °C). These conditions are derived from the alteration of ferroglaucophane to magnetite, albite and quartz and the lack of kyanite development in aluminous rocks. Other effects of the 'retrogression' are the replacement of garnet, omphacite and glaucophane by barroisite, the alteration of garnets to chlorite and the infilling of cavities and veins with pegmatitic chlorite, albite and quartz. By extension, the massive chlorite + albite greenstones are thought to have developed during the 'retrogression' whenever water was available in sufficient quantities to allow recrystallization of the whole rock mass. The Sr isotope compositions and present day Rb/Sr values of sixteen analysed rocks were used to place constraints on the original age of eruption of the Groix volcanics, which is thought to lie between 400 and 500 Myr ago. Fourteen of the rocks so used are metabasic, and three original magma type groups are recognised on the basis of trace element contents and discriminant analysis. One magma-type is common amongst the metabasics of zone II, and is characterised by Mid-Ocean ridge type chemistry and bimodal Ti0₂ contents. Other magma types have more alkaline affinities, and a large range in ⁸⁷Sr/⁸⁵Sr initial ratio 400 Myr ago is postulated (0.704 - 0.711). The concordance of K-Ar dates for two olaucophane-phergite pairs from widely separated aluminous and basic schist outcrops with the Rb-Sr mineral isochron (Epidote-whole rock-phengite) for a glaucophanic eclogite is interpreted as resulting from short-lived prograde mineral growth 340 &pm; 10 Myr ago throughout Groix. Barroisite overgrowths on glaucophane are found to be significantly younger by about 40 Myr than the prograde metamorphic assemblage. The age of this late 'retrogression' (295 &pm: 8 Myr) corresponds with uplift and cooling ages throughout the Hercynides, and was probably brought about by thermal relaxation to a more normal geothermal gradient (i.e. 30°C/km), during rapid uplift, after subduction ceased.

Les nitrates, largement dérivés des activités anthropiques posent un réel problème pour la santé et l'environnement lorsqu'ils se retrouvent dans le milieu naturel, en particulier lorsque la ressource est destinée à la production d'eau potable. Déterminer l'origine de ces nitrates est alors une première étape indispensable pour assurer ensuite une meilleure gestion de ces ressources en eau. C'est dans ce but, qu'une approche multi-traceurs originale a été développée sur la source karstique du Marseillon, située dans le Sud-Ouest de la France et exploitée pour l'eau potable. Une stratégie d'échantillonnage a été menée entre octobre 2010 et janvier 2013 à différentes échelles spatiales (du régional à l'étude du forage) et temporelles (du suivi mensuel au suivi horaire). Les outils hydrodynamiques et géochimiques ont mis en évidence une contribution importante d'une eau pauvre en nitrate à l'alimentation de la source. Les outils isotopiques (?15N-NO3, ?18O-NO3 et ?11B) et microbiologiques ont permis d'identifier une connexion hydraulique entre les eaux de surface et la source du Marseillon, favorisée pendant les épisodes de crues de surface. Les outils de datation ont permis d'estimer une contribution d'environ 80% d'une eau de 1980 et de 20 % d'une eau rechargée au cours de l'année de la mesure (2011) caractérisée par des nitrates d'origine organique et des contaminations fécales humaines et animales. Les résultats obtenus ainsi que la démarche développée dans cette thèse ont permis de dresser les grandes lignes d'un guide méthodologique, accessible aux plus grand nombre d'acteurs de l'eau, pour la détermination de l'origine des nitrates dans les eaux souterraines. / Nitrate is widely derived from anthropogenic activities. When it reaches groundwater bodies, it becomes an environmental issue especially when the resource is used for drinking water supply. The determination of nitrate sources is thus the first step in water restoration and preservation management. An innovative multi-indicators approach has been used in Marseillon karstic spring (Southwest of France) which is considered as a strategic resource for drinking water supply. A spatial and temporal multi-scale sampling plan has been carried out in surface waters and groundwater. Hydrodynamic and geochemical tools helped to highlight an important contribution of deep water origin (i.e.: low nitrate concentration) in spring alimentation. Isotopic (?15N-NO3, ?18O-NO3 and ?11B) and microbiological tools have allowed identifying a hydraulic connection between surface water and the spring. This connection seems to be more important during the river?s flood events. Water dating shows a heterogeneous recharge of Marseillon spring with old water (<1940) mixed with current water characterized by nitrate derived from organic sources and fecal contamination originated from both human and animal wastes. This original multi-tracers approach developed in this thesis improves the knowledge on the nitrate origin determination and can be seen as a methodological guide for drinking water management.

La craie est définie comme étant une roche carbonatée microporeuse. Cette formation est largement exploitée en Mer du Nord pour ses hydrocarbures et constitue un aquifère dans le Bassin de Paris. Les propriétés réservoirs de la Craie (propriétés matricielles) varient considérablement comme Alam et al. (2011) le soulignent pour les craies de surface et de subsurface de Mer du Nord, avec des porosités de 4 à 52 %, des perméabilités de 0,01 à 100 mD et des vitesses des ondes P sur roche saturée de 2,4 à 4,4 km.s-1.Dans le secteur d'étude (Normandie, France), pris comme analogue de terrain, 114 échantillons (Cénomanien- Santonien) ont été prélevés dans le but d'illustrer l'hétérogénéité sédimentaire et pétrophysique de la Craie. Comme en Mer du Nord, les échantillons présentent une grande variabilité des propriétés pétrophysiques : porosités () de 6,1 à 46,5 %, perméabilités matricielles (K) très faibles (0,002 mD) jusqu’à des perméabilités atypiques et très fortes (470 mD, en l’absence de fractures) et des vitesses des ondes P sur échantillon saturé s'étalant selon une gamme très étendue (1,8 à 5,5 km.s-1). Cependant, l’origine de ces hétérogénéités est encore mal comprise. L'objectif de cette étude est donc de comprendre l’influence respective des facteurs contrôlant les propriétés pétrophysiques afin d'optimiser la modélisation de ce type de réservoir.Trois modèles sédimentaires ont ici été définis avec :(1) un modèle de rampes, subdivisé en modèle de rampe argileuse avec des porosités de 34,4 à 46,5 % et des valeurs de perméabilité de 0,02 à 3 mD, et en modèle de rampe carbonatée (mudstone à grainstone) avec des porosités de 26,1 à 46,5 % et des valeurs de perméabilité de 0,04 à 6 mD,(2) un modèle de contourite (mudstone à grainstone et micro-packstone) avec des porosités de 8,3 à 45,5 % et des valeurs de perméabilité de 0,05 à 477 mD,(3) un modèle de surface de hiatus (Soupground à Hardground) avec des porosités de 6 à 36,9 % et des valeurs de perméabilité de 0,002 à 36 mD.Une classification des microtextures, basée sur l’observation au MEB de quatre critères (contenu minéralogique, fraction biogénique, fraction micritique et fraction de ciment), est proposée. À partir de ces critères, deux groupes majeurs ont été définis avec les Pure chalk microtextures et Impure chalk microtextures. Le groupe des Pure chalk microtextures reflète l’intensité des modifications subies par la craie lors de la diagenèse (taux de diagenèse qu’elle soit précoce ou tardive). Une augmentation du taux de diagenèse induit une diminution de la porosité et une augmentation des vitesses de propagation des ondes acoustiques P. En effet, les transformations qui s’opèrent au cours de la diagenèse, d’une part, réduisent la taille des espaces intergranulaires et donc font diminuer la porosité, et d’autre part, renforcent les contacts entre grains, favorisant ainsi la propagation des ondes acoustiques. Pour le groupe des Impure chalk microtextures, la présence de particules insolubles dans la matrice n’affecte pas la porosité, mais diminue la perméabilité du fait de la réduction des tailles d’accès aux pores.Par conséquent, l’héritage sédimentaire et les transformations diagénétiques, qui affectent à différents degrés les faciès sédimentaires primaires, déterminent les propriétés réservoirs et sont donc la cause de la grande variabilité de ces dernières. De plus, la répartition spatiale de ces microtextures, dépendante des conditions de dépôt (e.g. climat, distance des côtes), et des modifications diagénétiques (précoces ou tardives), n’est pas aléatoire. À partir de l’extrapolation combinée des faciès et de l’empreinte diagénétique, il serait ainsi possible de visualiser la distribution des propriétés pétrophysiques sur les falaises, et donc de visualiser l'architecture des réservoirs dans la Craie. / Chalk is defined as a microporous reservoir rock. This formation is a prolific hydrocarbon-bearing reservoir in the North Sea and is one of the main aquifers in the Paris Basin. The heterogeneity of chalk in terms of petrophysical properties (both surface and subsurface) is illustrated by porosity ranging from 4 to 52 %, permeability from 0.01 to 100 mD, and P-wave velocity on water-saturated samples from 2.4 to 4.4 km.s-1 (Alam et al., 2011).In the study area (Normandie, France), taken as an outcrop analogue, 114 samples were collected (Cenomanian – Santonian). As in the North Sea fields, these samples show great petrophysical heterogeneity: total porosity () from 6.1 to 46.5 %, very low permeability (K; 0.002 mD) to atypical high permeability (477 mD; without fractures), and P-wave velocity on water-saturated samples ranging from 1.8 to 5.5 km.s-1. However, the origin(s) of this large variation in petrophysical parameters is poorly understood. Three sedimentary models are defined here for the chalk:(1) Ramp models, subdivided into argillaceous ramp model, with porosity from 34,4 to 46.5%, and permeability from 0.02 to 3 mD, and carbonate ramp model (mudstone to packstone), with porosity from 26.1 to 46.5%, and permeability from 0.04 to 6 mD,(2) Contourite model (mudstone to grainstone and micro-packstone), with porosity from 8.3 to 45.5%, and permeability from 0.05 to 477 mD,(3) Softground to Hardground model, with porosity from 6 to 36.9%, and permeability from 0.002 to 36 mD.Each model has specific distribution in the porosity-permeability plot.A microtexture classification of the chalk is proposed, based on SEM observation of four groups of criteria (mineralogical content, biogenic fraction, micritic fraction and cement fraction). From these criteria, two major groups are defined: Pure chalk microtexture and Impure chalk microtexture. The Pure chalk microtexture group reflects the intensity of chalk modification during diagenesis (rate of diagenesis, whether early stage or not). An increase in the diagenetic rate induces a decrease in porosity and an increase in P-wave velocity. Diagenetic transformation induces a decrease in pore-space size, with better grain contact, explaining the decrease in porosity and the improved propagation of acoustic P-wave velocity. For Impure chalk microtexture group, the presence of insoluble particles in the matrix does not affect porosity but decreases permeability, due to the reduction of pore-throat size.The complex relationships between depositional inheritance and diagenetic transformation lead to variability in chalk petrophysical parameters. Spatio-temporal distribution of depositional facies and associated diagenetic transformation is not random; it depends on sedimentological condition (e.g. climate and distance to shore) and imprint of diagenetic processes (early or late stage). By extrapolating from the combined data on facies and diagenesis, the petrophysical properties of the entire cliff section can be characterised, and used to describe the reservoir architecture of the Chalk.

Les Pyrénées sont une chaîne plissée à double vergence déversée vers le Sud. Elles se sont érigées suite à l’inversion au Crétacé Supérieur de domaines hyper-étirés au Crétacé Inférieur et à la collision des plaques continentales ibérique et européenne à l’Eocène-Oligocène. Cependant, l’évolution thermique de ces domaines hyper-étirés pendant l’inversion, de même que l’impact de cet héritage thermique extensif sur la formation du prisme orogénique, sont à ce jour peu ou pas contraints.La Zone Nord-Pyrénéenne (ZNP) a préservé de nombreux marqueurs de cette hyper-extension (manteau sous-continental exhumé, métamorphisme HT-BP) ce qui en fait une zone d’étude tout à fait adaptée pour aborder ces questions. Pour apporter des contraintes à la fois thermiques et temporelles sur l’évolution de ces domaines, plusieurs méthodes de datation thermochronologique basse-température ((U-Th-Sm)/He et traces de fission sur apatites et zircons) ont été utilisées.Pendant l’extension, le bassin de Mauléon (à l’Ouest de la ZNP) a enregistré la mise en place d’un fort gradient thermique (~80°C/km), associé à l’amincissement extrême de la lithosphère sous-jacente. Le bassin est resté chaud même après le début de la convergence pendant 20-30 Ma. Cette anomalie thermique est encore plus forte au centre de la ZNP au Sud de la région Ariège. Les données obtenues sur les unités moins déformées au Nord de la région indiquent que ces domaines moins étirés enregistrent du refroidissement associé à de la dénudation et conservent leur architecture au cours de la convergence et de la collision. / The Pyrenees are a double vergent fold and thrust belt. The Pyrenean belt resulted from the inversion and the collision of previously hyper-extended domains of the Iberian and European plates from the Late Cretaceous to the Late Oligocene. However, what is the thermal evolution of such inverted hyper-extended domains, as well as the influence of this extensional thermal inheritage on the orogenic growth, are poorly constrained.The North Pyrenean Zone (NPZ) is characterized by numerous preserved evidences of this hyper-extension (exhumation of sub-continental mantle material, high temperature-low pressure metamorphism). We bring time and temperature constraints on the evolution of these hyper-extended domains from rifting to collision, by using low-temperature thermochronology ((U-Th-Sm)/He and fission track analyses on apatites and zircons).The Mauléon basin (western part of the NPZ) recorded a high geothermal gradient emplaced during extension due to the extreme thinning of the lithosphere below. The basin remained hot even during the beginning of the convergence. Cooling is only recorded during the main phase of orogenic growth. The imprint of this thermal anomaly is stronger farther to the east, in the central NPZ (Ariège area). Here, the hyper-extended domain is not well preserved, because of a higher amount of shortening. New thermochronological and structural data on the relatively less deformed units to the North revealed cooling during extension, related to denudation. Moreover, these domains conserved their extensional architecture during convergence and collision.