En raison de leur caractère torrentiel, les « crues rapides » qui apparaissent en périodes printanière et estivale dans les régions du nord de la France constituent aujourd'hui la forme la plus originale et la plus dangereuse des inondations rencontrées dans ces régions. Le poids des activités humaines dans le fonctionnement de ces crises hydrologiques est incontestable. Ces crues turbides prennent naissance sur des territoires agricoles où les espaces cultivés ne cessent de se développer. L'urbanisation croissante et la place du réseau routier dans les axes majeurs d'écoulement aggravent la rapidité des flux et la vulnérabilité des biens et des personnes. Afin d'améliorer la connaissance sur ces événements, un inventaire a été réalisé à partir des dossiers « CatNat ». L'approche comparative menée sur les 189 bassins versants recensés (1983-2005) a permis de faire ressortir l'influence de la morphologie à différentes échelles. La vitesse de concentration de l'écoulement rapide est principalement liée à la combinaison entre le système de pentes, l'organisation des réseaux de talwegs et la forme des bassins versants. Il n'existait cependant aucune méthode permettant de mesurer, de manière synthétique et continue, le rôle de cette composante sur la dynamique hydrologique d'un bassin versant. Les approches quantitatives se sont limitées à des mesures séparées des composantes morphologiques (indices de compacité, rapport de confluence d'Horton, courbe hypsométrique...). En s'appuyant sur la théorie des systèmes complexes, et en particulier sur les automates cellulaires, il a été possible de développer des méthodes permettant de quantifier l'efficacité de la structuration en trois dimensions du « bassin versant ». L'adaptation de ces nouvelles méthodes d'analyse spatiale, encore peu employées en géomorphologie, nécessitera une réflexion sur la validité des outils et la pertinence des<br />résultats en réintégrant progressivement les autres variables de l'hydrosystème. Tous ces résultats aboutissent à la réalisation de différentes cartes de sensibilité dans ces régions du nord de la France.

La compréhension du fonctionnement hydrodynamique des grands complexes aquifères nécessite une bonne connaissance des réservoirs sollicités. Au sein de ces ensembles, l'influence des structures géologiques de grande extension reste mal connue. La structure de Villagrains-Landiras, limite méridionale du système aquifère nord aquitain, sert ici de cadre pour étudier l'impact de ces structures sur l'alimentation de systèmes aquifères profonds.<br />Différentes méthodes, faisant appel à plusieurs domaines des géosciences (géologie, géophysique, hydrogéologie, hydrologie, géomorphologie, géochimie isotopique, ...) ont été employées pour caractériser le fonctionnement hydrodynamique de cette entité et établir son rôle au sein du complexe aquifère nord aquitain.<br /><br />L'interprétation des données issues des prospections effectuées (sondages de reconnaissance, sismique réflexion) a aboutit à la révision de la géologie du secteur et des conditions de gisement des réservoirs rencontrés. Les travaux réalisés montrent l'importance des phénomènes érosifs qui ont affecté l'ensemble étudié induisant l'absence de nombreux horizons aquifères du Tertiaire (Éocène, Oligocène et Miocène). Les formations du Crétacé supérieur, largement fissurées et karstifiées, occupent quant à elles une place majeure au sein de la structure.<br /><br />L'étude du fonctionnement hydrodynamique de la structure s'est appuyée sur une étude transversale intégrant diverses analyses.<br />Tout d'abord, l'examen des modelés et des différentes chroniques piézométriques a montré l'importance de la structure dans la mise en charge des aquifères du complexe nord aquitain.<br />Ensuite, les différentes mesures effectuées sur le terrain ont mis en évidence l'existence, dans certains secteurs, d'une relation étroite entre les eaux de surface et de sub-surface et les eaux souterraines. Les cours d'eau recoupant l'axe de la structure sont ainsi caractérisés par des échanges avec les réservoirs souterrains (pertes et/ou émergences).<br />Par ailleurs, les nombreuses dépressions circulaires immergées présentes sur l'axe de la structure de Villagrains-Landiras, sont des marques de l'existence d'une communication privilégiée entre les eaux de la nappe de surface et les eaux du réservoir de la base du Crétacé supérieur. Ces formes caractéristiques ont une origine complexe combinant plusieurs processus (thermokarstique et cryptokarstique), la karstification des formations du secondaire ayant abouti à la suffosion des terrains meubles du Plio-Quaternaire.<br />En définitive, les différentes analyses isotopiques effectuées viennent appuyer les précédentes observations. Les secteurs dans lesquels des traces de tritium ont été retrouvées coïncident avec les zones d'échanges mises en évidence par les mesures en rivières et l'étude des dépressions ennoyées. D'une manière générale, la structure de Villagrains-Landiras apparaît comme une zone de recharge, les temps de résidence étant plus courts sur l'axe de la structure et ce pour différentes nappes.<br /><br />Enfin, les écoulements au sein du complexe aquifère nord aquitain ont été appréhendés à l'aide d'un modèle hydrodynamique régional représentatif des échanges entre les 6 aquifères composant ce système. La géométrie des réservoirs a complètement été reprise sur la zone de Villagrains-Landiras de manière à restituer plus fidèlement le fonctionnement hydrodynamique de cet ensemble.<br />Ainsi, ce modèle a pu être utilisé pour mesurer l'impact à grande échelle de l'implantation de champs captants exploitant la nappe de la base du Crétacé supérieur sur la commune de Saint-Magne.

L'élaboration de modèles hydrodynamiques à des fins de gestion rationnelle des aquifères et des prélèvements à une échelle régionale nécessite la connaissance du fonctionnement hydrodynamique des aquitards.La caractérisation de ces formations semi-perméables implique de déterminer leurs propriétés géologiques, hydrodynamiques et leur degré d'hétérogénéité. La région de Bordeaux, soumise à d'importants prélèvements, sert ici de support d'étude pour appréhender le rôle des aquitards dans le fonctionnement hydrodynamique d'un multicouche complexe. La caractérisation de ces formations semi-perméables a été obtenue au travers d'approches directes, indirectes et numériques. L'outil diagraphique a permis une réinterprétation de la géologie et a abouti à la mise à jour de la géométrie hydro-géologique du domaine d'étude ainsi qu'à une nouvelle organisation verticale des unités aquifères et aquitards. Les propriétés hydrodynamiques des aquitards ont été approchées grâce à la réalisation d'un forage expérimental dédié à l'étude d'une éponte. Des mesures pétrophysiques et l'analyse des séries temporelles enregistrées en différents niveaux de l'aquitard ont été effectuées et ont fourni des estimations des paramètres de conductivité hydraulique et d'emmagasinement spécifique de l'aquitard. Enfin, l'approche quantitative du rôle des aquitards dans le fonctionnement hydrodynamique du système aquifère a été réalisée à l'aide d'un modèle hydrogéologique. Celui-ci prend en compte la géométrie revisitée, issue des données diagraphiques, et intègre les valeurs des paramètres hydrodynamiques obtenues par les mesures de laboratoire et in situ. Le modèle a été utilisé pour préciser les flux de drainance au sein du système multicouche ainsi que leurs proportions relatives. Les résultats démontrent l'impact et le rôle d'un horizon semi-perméable au sein d'un aquitard puissant. In fine, l'intégration des hétérogénéités d'un aquitard s'avère obligatoire dans l'élaboration d'outils de gestion raisonnée (quantitative et qualitative) à court et long terme des ressources en eau souterraines d'un système aquifère multicouche complexe.

L'évolution géodynamique des régions méditerranéennes est caractérisée par la succession de phases de convergence et de phases d'extension qui se marquent par l'ouverture de bassins sédimentaires et océaniques au niveau de zones initialement épaissies. L'Arc Calabro-Péloritain (ACP) situé à cheval sur la pointe sud de l'Italie continentale et sur la pointe nord-est de la Sicile, correspond à un fragment de l'ancienne marge active sud-européenne. Cette région à laquelle appartenaient également les massifs Kabyles, le Rif et les Cordillères Bétiques, a été impliquée successivement dans des épisodes de tectonique en raccourcissement, associés à la subduction de la lithosphère océanique téthysienne, et dans des épisodes de tectonique en extension pendant l'ouverture des bassins de la Méditerranée Occidentale. L'ACP est constitué d'une pile de nappes tectoniques impliquant des unités ophiolitifères alpines et des unités cristallophyliennes hercyniennes. Cet ensemble a été charrié sur la marge sédimentaire apulienne, et a été intégré dans l'édifice tectonique de la chaîne apenninique au cours de l'ouverture récente du bassin Tyrrhénien. Les travaux menés au cours de cette thèse se sont focalisés sur la partie sud de l'ACP, dans la région du Massif de l'Aspromonte. Ils visaient à préciser la géométrie et l'évolution tectonométamorphique des unités qui constituent la partie supérieure de l'édifice de nappes, afin de mieux comprendre les modalités de la transition convergence - extension, et la cinématique de l'évolution du domaine méditerranéen à l'Oligocène. Cette étude s'est appuyée sur une approche pluridisciplinaire impliquant la géologie structurale, l'étude pétrographique et microstructurale des roches échantillonnées, les estimations thermobarométriques des conditions des épisodes métamorphiques successifs et leur datation par la méthode 40Ar /39Ar.<br />Les principaux résultats obtenus mettent en évidence, hormis les indices d'une évolution hercynienne assez mal contrainte, une évolution alpine impliquant deux étapes successives. La première correspond à l'empilement des unités tectoniques, la seconde à la reprise en extension de l'édifice de nappes. Les contraintes métamorphiques et géochronologiques suggèrent que l'empilement était déjà initié à l'Eocène moyen (~ 45 Ma), tandis que l'extension a probablement débuté à l'Oligocène inférieur (à partir de 33 Ma) et s'est prolongée au moins jusqu'à l'Oligocène moyen (27 Ma) avec les mêmes caractéristiques cinématiques. Cette seconde déformation entraîne l'exhumation des unités profondes, contrôlée en partie par une importante dénudation tectonique. Les directions cinématiques de cette évolution structurale replacées dans leur position et leur orientation initiales, avant la formation de l'ACP, impliquent une direction de raccourcissement en accord avec la direction de convergence Afrique-Eurasie reconstituée pour l'Eocène. En revanche l'âge de la phase d'extension indique que l'amincissement tectonique généralisé en Méditerranée Occidentale s'est initié au moins dès l'Oligocène inférieur. En outre la localisation et l'orientation de cette extension suggèrent qu'elle peut-être reliée à l'ouverture du Bassin Nord-Algérien, antérieurement à l'ouverture du Bassin Liguro-Provençal et au retrait de la zone de subduction vers le SE.