Dans le système climatique global, l’océan Atlantique Nord est considéré comme une région très sensible qui joue un rôle crucial pour la dynamique de l’hémisphère nord via la circulation méridienne de retournement de l'océan Atlantique (AMOC), dont fait partie le système de front/courant des Açores. La thèse a pour but d’analyser les interactions hydrographiques et climatiques complexes dans la région des Açores, pour le Pléistocène moyen­‐Holocène, par l’analyse des foraminifères planctoniques de deux carottes prélevées en 2013 (Oceanograflu 2013), dans le segment OH1 de la ride médio-atlantique. La thèse est structurée en trois chapitres/articles qui présentent les principaux résultats et leur interprétation. Le premier article a pour but d’établir le modèle d’âge le plus précis possible et de tracer l’histoire de la production/préservation des carbonates dans la région des Açores, au cours du dernier cycle glaciaire. Pour ce faire, les valeurs de carbonate et δ18OG.ruber des deux carottes ont été analysées à haute résolution. Par ailleurs, l’application de la «Modern Analog Technique» à l’analyse des assemblages des foraminifères planctoniques a permis d’estimer les variations de température des eaux de surface (SST-mat). Les courbes d’abondance des espèces résistantes et sensibles à la dissolution ont permis de mettre en évidence d’éventuels intervalles de plus forte dissolution. La partie supérieure de chaque carotte a été datée par spectrométrie de masse (AMS)14C sur les tests de foraminifères. Le modèle d’âge adopté se base également sur la corrélation entre les courbes de δ18OG.ruber et l’enregistrement haute résolution du δ18OG.bulloides de la carotte MD95-2042 (Shackleton et al. 2000) de la marge ibérique, récemment recalibrée en utilisant les données synthétiques LS16 de δ18O (Lisiecki and Stern 2016) relatives aux foraminifères benthiques. L’analyse spectrale a permis de démontrer que les oscillations des valeurs de carbonate et du δ18OG.ruber, lors des derniers 144ka, sont contrôlées par un forçage climatique (orbital et sub-orbital) dans la région des Açores. La comparaison des courbes de carbonate et celles des espèces résistantes à la dissolution, pour les deux carottes situées à des profondeurs différentes, a permis de montrer les variations verticales de la lysocline de la calcite, en particulier lors des évènements de refroidissement plus extrêmes, par exemple à 22,1 kyr avec une remontée de la lysocline de 1000m environ. Le deuxième article essaie de reconstituer la variabilité complexe de l’hydrographie et de la paléoproductivité de l’Atlantique centre Nord lors des derniers 144 kyr grâce à l’analyse des assemblages des foraminifères planctoniques combinée à celle des variations de la température des eaux de surface (SST­‐mat). Les fluctuations d’abondance d’espèces actuellement caractéristiques de masses d’eau et/ou des systèmes de front/courant dans l’Atlantique Nord ont été utilisées comme traceurs paléocéanographiques. Cette approche a permis d’évaluer la migration latitudinale/longitudinale du système de front/courant des Açores durant le Quaternaire récent ainsi que celle d’autres fronts et/ou courants caractéristiques de l’Atlantique centre Nord. Le troisième article se focalise sur la variabilité du groupe G. ruber gr. dans la région des Açores. G. ruber a été considéré comme un plexus regroupant plusieurs autres espèces et sous espèces. Plus récemment, des études moléculaires et géochimiques mis en évidence la présence de plusieurs génotypes au sein du plexus G. ruber, ce qui implique l’existence de plusieurs (sous­‐) espèces avec des modes de calcification et des préférences écologiques différentes. Malgré l’abondante littérature récente sur ce sujet, les liens entre ces différents génotypes, variants morphologiques, préférences écologiques, et modes de calcification ne sont pas encore très bien compris. (...) / In the global climatic system, the North Atlantic Ocean is considered as a highly sensitive region, which plays a crucial role in the Northern Hemisphere dynamics through the so­‐called Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) system, of which the Azores Front/Current System represents an important part. The main aim of the thesis is to reconstruct the complex hydrographic and climatic interactions in such a climatically­‐sensitive area during middle Pleistocene to Holocene through the analysis of the planktonic foraminifera from two cores collected in the OH1 segment of the Mid‐Atlantic Ridge (MAR) south‐westward of the Azores archipelago during the Oceanograflu 2013 cruise. The manuscript is structured in three chapters presenting the major results and their interpretation (...)

Cette étude vise à estimer l'impact des échelles dynamiques, allant de la grande à la sub-mésoéchelle, sur la structure et le fonctionnement de l'écosystème planctonique, en s'appuyant sur la modélisation. Elle se situe en Atlantique Nord-Est dans le cadre du programme POMME. Une première partie étudie le cycle saisonnier de l'écosystème à partir d'une configuration 1D. En moyenne, le modèle montre un cycle annuel marqué, avec des flux de régénération importants, contraint par l'évolution de la profondeur de couche de mélange (MLD). Le modèle reproduit les variations méridiennes du cycle saisonnier et de l'amplitude des flux liées à la variabilité spatiale de la MLD. Une seconde partie, basée sur une configuration 3D, montre un écosystème contrasté entre les tourbillons à mésoéchelle et les eaux ambiantes. A sub-mésoéchelle, de forts gradients de MLD et de vitesses verticales modifient les apports de nutriments ainsi que la disponibilité en lumière, et donc la production primaire. Les trois échelles considérées ont une influence significative sur la distribution et la production planctonique, influence qui varie au cours du cycle saisonnier.

En posant l'hypothèse d'un Champ Atlantique, cette thèse propose de lire les relations océan/acteurs politiques locaux de la façade Atlantique française par le biais d'une approche stratégique : celle de la concurrence qui découle de l'existence d'une ressource « Atlantique » collective. Cette posture émane de l'engouement social contemporain pour le maritime et les littoraux, du déclin des activités maritimes et de l'existence d'un Arc Atlantique, dans un contexte de décentralisation croissante. Une telle hypothèse invite à mettre en lumière les enjeux de l'appropriation de cette ressource, les stratégies que les élus locaux déploient en ce sens et l'incidence de telles pratiques sur les espaces littoraux océaniques. Simultanément, sur un plan épistémologique, elle interroge la « géographicité » de la notion de champ et met à l'épreuve ses capacités à réunir des discours politiques « Atlantiques » multiscalaires, depuis l'échelle européenne (Arc Atlantique) jusqu'à l'échelle locale. Face à ces questionnements géographiques et épistémologiques, la méthodologie choisie repose sur la médiation de l'image territoriale élaborée par les élus, dans sa dimension maritime. La grille de lecture par le Champ Atlantique montre alors que l'appropriation de la ressource « Atlantique » par les pouvoirs politiques locaux se situe au croisement d'ambitions de développement territorial, de quête identitaire et de visées électorales ; à l'échelle régionale, elle offre un regard original sur des espaces littoraux soumis à d'importantes mutations sociospatiales (multiplication et diversification des mobilités, urbanisation).

Cette thèse combine données et modélisation numérique pour étudier l'océan superficiel et la moyenne échelle océanique dans le cadre de leurs interactions avec l'atmosphère. Elle repose sur le jeu de données exceptionnel collecté au cours du programme POMME (Atlantique nord-est, 2000–2001), et dont sont issus en particulier des flux de surface très réalistes. Le modèle numérique est une version régionale et à haute résolution du modèle aux équations primitives OPA.<br />Les processus impliqués dans l'évolution de la température et de la salinité dans la couche de mélange, ainsi que dans le détraînement d'eau entre la couche de mélange et la pycnocline, sont examinés. Un des résultats importants est que le détraînement n'a pas lieu le long d'une hypothétique discontinuité de profondeur de couche de mélange hivernale, mais dans des structures de submésoéchelle. Sa valeur est estimée à un peu moins de 1 Sv en moyenne sur la zone. Afin de prolonger la durée de la simulation, une méthode originale d'assimilation de courant a été implémentée dans le modèle. Elle donne d'excellents résultats et ouvre des perspectives prometteuses pour l'océanographie opérationnelle.

Le développement d'une méthode objective pour détecter les fronts thermiques de surface sur une base de données de onze ans d'images AVHRR, a permis d'étudier les variations d'amplitude et de position des fronts de surface. Dans la région de collision Brésil-Malouines, un seul front est observé avec les images AVHRR et de couleur de l'eau. Ce front pivote autour d'un point fixe (39.5°S, 53.5°W) entre une orientation NS en hiver et NW-SE en été. La division de l'Atlantique Sud-Ouest en régions biophysiques est étudiée avec une méthode de réseau de neurones et avec une méthode basée sur des histogrammes, les données étant des moyennes de température de surface de la mer (SST), gradient de SST et couleur de l'eau. La variabilité du courant qui entoure l'élévation du Zapiola est étudiée à l'aide de données in-situ (flotteurs ARGO et hydrologie de la campagne WOCE A11) et altimétriques. Un mécanisme de forçage par les tourbillons, qui pourrait expliquer la variabilité observée, est discuté.

L'objet de cette thèse est l'étude du comportement des anomalies de salinité de surface (SSS) dans l'Atlantique. On étudie leurvariabilité aux échelles de temps interannuelles à décennales, leur réponse aux principaux modes de variabilité atmosphérique dans l'Atlantique Nord et leur lien avec la circulation océanique de grande échelle. Etant donné le manque d'observations de SSS sur des longues périodes et à l'échelle du bassin, le travail est essentiellement basé sur des simulations globales couplées. Dans la première partie de la thèse, la dynamique proprement dite des anomalies de SSS est analysée grâce à deux simulations couplées en conditions de contrôle étudiées successivement: le run SINT EX (ECHAM4-OPA8) et le run de contrôle du Bergen Climate Model (ARPEGE-MICOM). Nos résultats montrent que l'advection par les anomalies de courants d'Ekman est en moyenne au moins aussi efficace que le flux d'eau douce pour générer des anomalies de SSS aux échelles de temps intrasaisonnières. Ceci a pu être confirmé dans les observations. Une fois créées, les anomalies de SSS sont relativement persistantes car elles ne sont pas amorties par les flux atmosphériques, au contraire des anomalies de température de surface. Elles sont donc plus fortement influencées par les courants moyens et par la variabilité géostrophique. En fait, ces deux facteurs dominent les changements de SSS à basse fréquence sur la majorité du bassin. En utilisant un outil de calcul de trajectoires lagrangiennes, on a pu suivre en particulier la propagation d'anomalies de SSS le long des courants océaniques moyens pendant au moins 5 ans. L'analyse a été effectuée aussi bien localement que pour la réponse aux principaux modes de variabilité atmosphérique dans l'Atlantique Nord comme l'Oscillation Nord-Atlantique (NAO) et l'East Atlantic Pattern. Les résultats sont similaires. Dans la deuxième partie de la thèse, la variabilité de la circulation méridienne en moyenne zonale est analysée dans le Bergen Climate Model. L'intensification de la convection profonde dans les hautes latitudes de l'Atlantique Nord force une accéleration de la circulation méridienne moyenne avec un délai de 5 ans environ. L'influence de la NAO sur la convection profonde est également mise en évidence mais le lien entre la NAO et la c irculation méridienne se fait principalement par action mécanique du vent et n'est détectable qu'aux échelles de temps interannuelles. Le Pacifique tropical influence quant à lui la variabilité basse fréquence de la circulation méridienne moyenne dans le modèle. Le phénomène El Ni~no crée des anomalies positives de salinité dans l'Atlantique tropical. Celles-ci sont advectées en une trentaine d'années dans les hautes latitudes de l'océan At lantique Nord où elles semblent forcer une accélération de la circulation méridienne moyenne en contribuant à la déstabilisation de la colonne d'eau.

L'objectif de la thèse est de caractériser la variabilité climatique de la période Holocène (10 000-0 ans) en analysant des séries climatiques d'enregistrements marins, continentaux, glaciaires. Les enregistrements d'Atlantique Nord et Sud ainsi que l'océan Austral ont permis d'identifier deux types de fréquences millénaires : les premières s'expriment pendant le début de l'Holocène (10 000-5 000 BP) et sont similaires aux fréquences solaires, les secondes, pendant la fin de l'Holocène, suggèrent un forçage interne océanique. Ce schéma Holocène avec une circulation océanique qui s'établit à un régime stable à partir de 5 000 ans coïncide avec l'établissement du niveau marin à son niveau proche de l'actuel, en lien avec la disparition de la calotte Laurentides et les drainages d'eau douce en Atlantique Nord. À partir de 5 000 ans, les flux d'eau douce ne perturbent plus le gradient de salinité permettant l'établissement de la circulation thermohaline à son régime stable. En Antarctique, de nouvelles séries de données poussières couvrant les 2000 dernières années à Dôme C et Vostok ont été produites. Sur la période Holocène en analysant l'ensemble des données disponibles (isotopes stables, excès en Deutérium, poussières) pour différents sites sur le plateau Antarctique, il n'apparaît aucune structure persistante significative pour aucun des proxies. Au Groenland, les seules fréquences significatives dans le deutérium sont l'empreinte spectrale de l'événement 8 200 ans. Le signal climatique déduit des calottes polaires pour la période Holocène est masqué par des processus tels que les effets locaux, la sensibilité des proxy,...

The present thesis consists in a real complex case study of halotectonic deformation in the central portion of the Santos Basin passive margin, investigating the complex interactions between deformation and sedimentation and evaluating its impacts on the petroleum systems.Seismic data set and exploration wells were input to the study, which cover an area where halokinetics affect the active petroleum systems. The thickest depocenter of the Santos basin is partially in the study area. The sedimentary infilling history is associated with the Cabo Frio Fault development, linked with a gap of tens of kilometers in the Albian sediments occurrence. Minibasins are under halotectonic compression towards deep waters. The challenges of this work consists in find methods to build and then to restore the structural model in an effective way.Fifteen interpreted horizons were used to build a surface model. Five geological cross-sections were restored and interpolated to get salt and overburden volumes. The restoration successively removes the uppermost layer and decompacts the remaining layers through sedimentary unloading. Restoration also considers the unloading isostatic compensation by flexure of an elastic weak layered lithosphere. The isostasy plays an important role in the tectono-sedimentary control. Its interaction with bathymetry, faults geometry and deposition surface profile constrains the local and regional subsidence. Biostratigraphic data and seismic pattern defined trough time the absolute paleobathymetry.The cross-section restoration has differentiated the major rift phase sequence deformation from three other drift phase sequences above the sal layer.Several 1D geo-histories were reconstructed for different points along the main direction of transport, to control the thickness variations in the 2D sections. 1D and 2D restorations clearly show that salt moves out of the study area and that there is strong coupling between the halotectonic dynamic and the change in the accommodation space.The extrapolation of the restoration results to 3D allows a better compartmentalization between the hemigrabens in the rift phase; highlights the role of structural high in the center of the investigated area and confirms the relation between structural evolution and sedimentation. Two major depocenters were amalgamated by salt deposition over the accentuated relief inherited from the larger vertical tectonic subsidence of the rift phase. The sedimentary infilling reveals the temporal relations of NE-SW and NNW-SSE oriented structures within the higher subsidence compartment in the western sector of the area. Two different ways to restore the sections allowed the uncertainty estimation of the bathymetry and isostatic relationships.The salt layer material conservation assumption, an operational tool, was consistent with the results. The salt volume balance over time showed a good correlation to lateral extension of the continental drift stage.The implications of the restoration scenario on the petroleum systems were only qualitatively interpreted and then compared to the classical backstripping approach. Three main sectors appear: the proximal shelf, the slope and the deepwater sector of the continental rise. The relatively early halotectonics of the proximal sector induces a more fast and short generation whereas, beyond the continental slope region, the petroleum systems is distally more heterogeneous, develops slower, dissipated and differentiated by the halokinesis, with longer refills fronts. The direct impact of salt restoration on the maturity evaluation is actually relatively small, because about 90% of ductile deformation occurred before 65 Ma and a significant part of the generation is ongoing after 65 Ma. On the other hand, the halotectonic restoration is fundamental regarding its impact on the petroleum systems.

Le but de cette thèse est de décrire et d'expliquer l'évolution des assemblages argileux dans les Alpes occidentales depuis l'Oxfordien jusqu'au Crétacé supérieur, et de la comparer à celle connue dans l'Atlantique nord grâce aux forages DSDP. Etude géologique, sédimentologique et géochimique. Les assemblages argileux du Mésozolque supérieur (Malm - Crétacé) du domaine subalpin et du Jura mérldional sont étudiés par diffraction des rayons X, microscopie électronique à transmission et analyses géochimiques (absorption atomique, microsonde). Les évolutions spatiales et temporelles importantes des assemblages argileux dépendent d'influences diverses de la diagenèse et du paléoenvironnement. L'influence diagénétique se manifeste dans les Aravis et dans les Bauges à l'Est de la faille d'Arcalod. La diagenèse, en relation avec la superposition tectonique des unités préalpines et le métamorphisme alpin, conduit à la transformation des smectltes en illites et chlorltes par l'intermédiaire d'édifices interstratifiés. Dans les chaines subalpines méridionales, les processus diagénétlques sont plus complexes : dans les bancs calcaires des alternances du Crétacé inférieur, modérément enfouies et situées A l'écart des zones internes, une partie des smectites est transformée en chlorite. Lorsque l'enfouissement augmente et en direction du domaine alpin métamorphisé, les smectites et la kaolinite disparaissent au profit d'illite et de chlorite, cette dernière étant d'autant plus ferrifère que l'empreinte thermodynamique est plus marquée. Dans les domaines exempts de manifestations diagénétiques, les assemblages argileux détritiques conduisent à préciser les conditions de sédimentation et le paléoenvironnement. Dans la plupart des cas, la constitution des assemblages argileux dépend du milieu de dépôt, notamment dans les domaines de plate-forme. Ceci résulte des mécanismes de la sédimentation différentielle qui favorisent, d'une part le dépôt des minéraux primaires et de la kaolinite sur les plates-formes et les bordures, d'autre part la décantation des smectites dans les domaines plus profonds. Ces mécanismes paraissent beaucoup plus marqués que dans le domaine Atlantique. Dans le domaine pélagique des chaines vocontiennes, l'évolution des assemblages argileux résulte principalement d'une succession de périodes d'instabilité tectonique caractérisées par une sédimentation marneuse riche en illite et kaolinite, et d'aplanissement morphologique associé à la progradation des plates-formes carbonatées et marqué par une sédimentation plus calcaire riche en smectites. L'expression des climats appara!t à plusieurs échelles. Au long de la période Malm Crétacé, les climats sont toujours chauds mais paraissent plus arides ou à humidité plus irré* qulièrement répartie au Crétacé qu'au Jurassique terminal. Au niveau des alternances marnocalcaires qui résultent au moins en partie d'oscillations climatiques, le climat parait chaud et à humidité contrastée durant le dépôt des calcaires, toujours chaud mais à humidité plus constante lors du dépôt des marnes.

La circulation hydrothermale océanique est un élément clé dans le transfert de chaleur et de matière des profondeurs de la Terre vers sa surface. Certains sites hydrothermaux produisent de grandes quantités d'hydrogène et de méthane. C'est le cas du site de Rainbow (36°N), situé sur la dorsale médio-atlantique, auquel on s'intéresse ici. Les fortes concentrations d'hydrogène ([H2]=16 mM kg-1) et de méthane ([CH4]=2,5 mM kg-1) des fluides chauds (~365°C) émis par ce site ont été interprétées comme étant issues de l'hydratation des péridotites du diapir mantellique qui constitue son socle géologique du site, mais l'altération d'assemblages gabbroïques pourrait également être à l'origine de sa production d'hydrogène. Ces processus géochimiques dépendent fortement des caractéristiques de l'écoulement des fluides au sein de la matrice poreuse et fracturée du site. Cette étude a donc consisté au développement et à l'application de modèle numériques, thermo-hydrogéologique et géochimique et de leur chaînage, dans le but de caractériser la circulation hydrothermale, la production d'hydrogène et son transport au sein du site de Rainbow. Plusieurs résultats découlent de ces modélisations : la circulation hydrothermale est tridimensionnelle, de faible extension horizontale (Ø~2-8km), doit très probablement être canalisée par un chemin préférentiel de forte perméabilité, et peut être stable sur plusieurs milliers d'années. Nous avons pu montrer que l'hydrogène est produit par serpentinisation en amont de la zone de décharge et estimer les coefficients cinétiques in situ, la quantité d'hydrogène produite et montrer la possibilité d'une production d'une durée supérieure à 25 000 ans.