L'objectif de ce travail est de préciser les processus responsables de la salinisation des aquifères côtiers captifs en réponse aux variations du niveau marin (passées, futures) et aux pressions anthropiques. <br />Cette étude a été réalisée sur l'aquifère profond captif de Camargue dans le cadre de l'ORE RESYST. Cet aquifère présente des salinités élevées atteignant celle de la Méditerranée à proximité de la côte. Deux approches ont été menées conjointement : (i) une étude hydrodynamique en régime permanent et transitoire pour préciser le fonctionnement hydrogéologique de l'aquifère (flux, conditions aux limites, propriétés hydrodynamiques) et (ii) un suivi des traceurs naturels hydrochimiques et isotopiques (18O, 2H, 13C CMTD, 3H et 14C CMTD) permettant de déterminer l'origine de la salinité de l'aquifère. <br /> Ce travail a mis en évidence le rôle de la partie libre de l'aquifère (aquifère de Crau) dans l'alimentation de l'aquifère captif. La forte augmentation de la salinité de l'aquifère captif depuis 1969 est ainsi principalement reliée à des baisses de charge naturelles ou anthropiques de l'aquifère de Crau. L'aquifère captif est soumis à des transferts de pression rapide depuis la mer mais également le Rhône qui s'accompagnent de transferts de masse très lents. En s'appuyant sur les rapports ioniques et isotopiques, ce travail a permis de démontrer que les fortes salinités de l'aquifère captif s'expliquent par un mélange eau douce/eau de mer fortement modifié par des interactions géochimiques : échanges de bases, processus de dégradation de la matière organique sédimentaire (sulfato-réduction, méthanogénèse), phénomènes de précipitations. Le temps moyen de séjour des eaux, supérieur à une cinquantaine d'année, témoigne de l'influence d'une intrusion marine ancienne en relation avec la dernière transgression marine (Holocène supérieur).

Dans les départements d'Antioquia et de Risaralda (Colombie centrale), les formations superficielles sont de type volcano-détritique. Les unités les plus anciennes sont indurées, diaclasées et faillées. Les unités plus récentes, ou " tephras supérieurs ", qui les surmontent, atteignent au plus 1 m d'épaisseur. Dans le département d'Antioquia (altiplano et vallée d'Aburra), sur la Cordillère Centrale andine, l'étude des minéraux lourds et la datation des tephras par traces de fission (TF) sur zircons et 14C montrent que les formations superficielles ne se sont déposées sur le bâti crétacé à précambrien qu'à partir du Pliocène supérieur. La datation par TF permet en outre de dater diverses formations sédimentaires (paléolacs, terrasses fluviatiles, " stone line "), et un événement tectonique (formation de la vallée d'Aburra). Pour les tephras supérieurs, la détermination des minéraux lourds permet d'établir une stratigraphie reconnaissable dans tout l' altiplano. La datation par TF et 14C situe ces tephras entre 0,44 Ma et, pour leur unité supérieure, sur laquelle se développent les sols actuels, 20 à 30 ka. La période d'activité du massif volcanique du Ruiz-Tolima, situé à 80 km au sud du département d'Antioquia, date essentiellement du plio-quatemaire, jusqu'à l'actuel. Elle correspond à celle enregistrée dans les tephras d'Antioquia et le Ruiz-Tolima pourrait donc être la source des tephras d'Antioquia. Les âges des zircons de socle (provenant de saprolites ou de formations superficielles) sont presque toujours crétacé supérieur-paléocènes, ou dans le sud, tertiaires, témoignant du refroidissement au-dessous d'environ 250°C de leur matériel d'origine (batholite antioquenio mésozoïque, son encaissant métamorphique, ou des intrusions plus récentes). Dans un échantillon, des âges TF jurassiques montrent que localement le socle paléozoïque a été maintenu, depuis au moins 185 Ma, à des températures <300°C. Dans le département de Risaralda, situé juste à l'ouest du Ruiz-Tolima, sur le flanc ouest de la Cordillère Centrale "( abanico ", -cône-, de Pereira) les tephras supérieurs, seuls étudiés ici, sont à la fois plus abondants et plus récents. Il n'a pas été possible d'établir une stratigraphie de ces formations, très étendues depuis le Ruiz-Tolima jusqu'à l' extrémité ouest de la zone d'étude, dans la Cordillère Occidentale. Les tephra, datés (par 14C) se situeraient entre au moins 14 ka sur la terrasse de Pereira et moins de 8 ka sur cette même terrasse et dans le secteur du lac d'Orun (proche au Ruiz-Tolima).

Quel est le défi des sciences de la terre et de l'environnement aujourd'hui? Depuis la révolution de la théorie de la tectonique des plaques, l'évolution des surfaces continentales a été associée aux interactions des plaques lithosphériques. Plus récemment, la révolution de la modélisation numérique a bousculé le paradigme de la tectonique en montrant l'importance des interactions entre processus externes (ex. climat, érosion, altération) et processus internes (ex. géodynamique, topographie dynamique). D'une part, les modèles climatiques montrent que les changements régionaux (moussons, aridification...) ainsi que globaux (refroidissement, pCO2...) peuvent être attribués à des phénomènes d'origine interne par le biais de variations dans la distribution des reliefs, des mers et des continents. D'autre part, les modèles géomorphologiques montrent que ces processus internes peuvent être influencés en retour par les variations climatiques par le biais de l'érosion de la surface des continents. Ce qui est nécessaire aujourd'hui, pour tester et calibrer les modèles, c'est une méthodologie qui permette de différencier et de quantifier les contributions respectives des processus internes et externes sur les variations paleoenvironnementales observées pendant les changements régionaux et globaux. En utilisant les outils et l'expérience acquis pendant mes travaux antérieurs, je développe cette méthodologie dans le cadre des travaux de recherche présenté dans cette thèse. La clef de la méthodologie préconisée est basée sur la chronologie fine par datation haute-résolution des enregistrements sédimentaires dans les bassins en utilisant les techniques de magnéto- et cyclostratigraphiques. En effet, une résolution en âge suffisante permet de corréler (ou pas) des variations paleoenvironnementales locales aux cycles astronomiques modulés par la géométrie orbitale de la terre, aux archives marines du climat global ou aux évènements géodynamiques et tectoniques. Cette approche ne prend sa réelle mesure que dans le cadre d'une intégration stratigraphique multidisciplinaire. Je présenterai mon projet principal portant sur les forçages internes et externes des variations paleoenvironnementales dans le contexte de la collision Inde-Asie pendant les évènements climatiques globaux paléogènes. De plus, je décrirai deux autres applications chrono-stratigraphique sur les couplages tectonique-érosion-sédimentation dans l'Himalaya et les interactions climat-évolution dans les bassins à hominidés du rift Est Africain.

Texte remanié de: Dissertation--Fachbereich Geschichtswissenschaften--Frankfurt am Main--Johann-Wolfgang-Goethe-Universität, 1994. / Bibliogr. p. 264-276.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Dynamique et environnement sédimentaires : Lille 1 : 2004. Reproduction de : Doctoral thesis : Naturwissenschaften : Universität Potsdam : 2004. / Thèse en cotutelle. N° d'ordre (Lille 1) : 3513. Résumé en anglais, en allemand et en français. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 91-101.

Thèse (M.A.) -- Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 109-111. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Depuis toujours, l'homme a cherché à dater les grands événements de l'histoire de la Terre. Les premières estimations de l'âge de la planète et de la date de l'apparition de l'homme sont données dans des livres sacrés, dont certains datent de plusieurs millénaires. Cependant, les valeurs données dans ces ouvrages minimisent généralement la durée des temps géologiques ; ainsi, la chronologie établie au milieu du XVIIème siècle par l'évêque Ussher à partir de la Bible situe la création de la Terre 4 004 ans avant la naissance du Christ. Cette datation, que l'on sait être aujourd'hui très en dessous de la réalité, a prévalu en Europe jusqu'au XVIIIème siècle environ et des scientifiques tels que Cuvier s'y tenaient. Par la suite, avec les premiers travaux de stratigraphie et de géologie historique, commencèrent à apparaître les rudiments d'une échelle chronostratigraphique globale, basée en grande partie sur l'étude des assemblages de fossiles marins. A la fin du XIXème siècle, après la découverte des premiers restes d'hominidés fossiles, quatre grandes ères géologiques furent distinguées. Parmi celles-ci, l'ère Quaternaire était caractérisée par une faune identique à la faune actuelle et par la présence de l'homme. L'élaboration d'une échelle chronostratigraphique de l'ère Quaternaire a posé et pose un certain nombre de problèmes. En raison de sa courte durée, il est en effet difficile de baser la stratigraphie sur l'évolution des faunes marines, comme c'est le cas pour les autres périodes géologiques, et les chercheurs ont donc tenté successivement pour contourner ce problème d'employer les assemblages paléontologiques continentaux, l'évolution de l'industrie lithique ou des événements géologiques ou climatiques, comme par exemple les témoignages des glaciations. Ce n'est qu'après la seconde guerre mondiale que les progrès de la physique et de la chimie ont fourni les moyens de poser les bases d'une échelle chronologique "absolue" du Quaternaire, avec en particulier le développement des études paléomagnétiques et l'utilisation des techniques de datation basées sur la radioactivité naturelle. Aujourd'hui, le préhistorien, le géographe et le géologue du Quaternaire dispose ainsi d'un certain nombre de méthodes radiométriques ou chimiques, qui sont chacune caractérisées par un domaine d'utilisation précis et qui ne sont applicables qu'à un certain nombre de supports spécifiques.

La région de l'Abitibi renferme d'abondants dépôts fluvioglaciaires de sables et de graviers, notamment des eskers, reconnus comme des aquifères exceptionnels étant donné leurs caractéristiques hydrogéologiques intrinsèques et la faible perméabilité du roc sous-jacent. Une meilleure compréhension des régimes hydrauliques relatifs à ces systèmes est nécessaire afin d'établir une gestion adaptée de la ressource hydrique. Ainsi, une étude ayant recours aux isotopes des gaz rares fut initiée dans les eskers de la région d'Amos. Douze échantillons d'eaux furent prélevés dans l'esker Saint-Mathieu-Berry (SMB), la moraine d'Harricana, l'esker de Barraute et dans la plaine argileuse située entre ces formations. Spécifiquement, des analyses sur les concentrations en gaz rares ont été effectuées. Les résultats des rapports 20Ne/4He contre 3He/4He indiquent un mélange entre une composante radiogénique enrichie en 4He, tritiogénique enrichie en 3He et atmosphérique. Le rapport mesuré 3He/4He normalisé à celui de l'atmosphère (R/Ra), où Ra=1,386*10-6, varie entre 0.224±0.012 pour l'eau d'un puits privé prélevée dans le roc (P1) et 1.849±0.036 pour le puits d'Amos. Les âges 3H-3He, obtenus grâce aux contenus en tritium et en 3He mesurés, dévoilent la présence d'eaux modernes (≤32 ans) situées principalement dans les formations fluvioglaciaires. La moraine d'Harricana, marquée par une signature atmosphérique, présente les eaux les plus jeunes variant entre 6.44±1.30 et 9.80±1.29 ans. Les âges 3H-3He montrent une relation linéaire avec la profondeur des puits pour l'esker Saint-Mathieu-Berry (SMB) et la moraine d'Harricana. Cette relation, appuyant l'utilisation du modèle d'écoulement piston pour la plupart des puits, permet de calculer des gradients verticaux d'infiltration variant entre 0.9 et 7 m/an. Elle permet d'identifier un phénomène de dispersion/diffusion dans les puits du secteur sud de l'esker de SMB appuyé par la comparaison entre les concentrations en tritium et la courbe des précipitations à Ottawa. De ce fait, la datation 3H-3He ne semble pas valide pour les puits du secteur sud. La calibration du taux de production en 4He permet l'estimation des temps de séjour (U-Th)/4He des eaux dans les aquifères. Ces derniers montrent l'occurrence de masses d'eaux intermédiaires (50 à 6000 ans) et fossiles (≥6000 ans). Quatre échantillons de l'esker de SMB montrent des eaux possiblement d'âge intermédiaire (50 à 738 ans) selon les analyses (U-Th)/4He, mais modernes selon les analyses 3H/3He. Ces puits, en grande partie situés dans une zone de faille de type indéterminé, montre une signature d'un mélange entre une eau ancienne circulant dans les zones fragilisées du socle granitiques sous-jacent l'esker et de l'eau jeune. Les eaux de l'esker ne présentent pas de signature typique des eaux profondes circulant dans la plaine argileuse. D'autre part, l'âge apparent (U-Th)/4He le plus élevé de la zone d'étude est d'environ 8000 ans. Cet âge correspond à celui d'un puits situé dans le socle fracturé de la plaine argileuse. La salinité et le rapport 3He/4He mis en fonction de la profondeur des puits suggèrent un mélange entre de l'eau minéralisée riche en 4He radiogénique et de l'eau douce moderne plus superficielle dans l'aquifère du socle rocheux de la plaine. Cela peut également indiquer une augmentation graduelle de la salinité engendrée lors du transport de l'eau puisque le temps de séjour augmente aussi avec la distance longitudinale par rapport à la moraine d'Harricana. Ainsi, la moraine semble représenter une zone de recharge importante à la fois pour l'esker de Barraute et pour le socle de la plaine argileuse. Notons que les eaux les plus minéralisées et riches en 4He radiogénique sont celles provenant du socle fracturé Archéen de la plaine argileuse. Les températures de recharge obtenues varient entre -0.10±0.61°C et 11.64±0.73°C. Pour la plupart des puits, elles diminuent avec l'augmentation de l'élévation estimée pour la recharge. Les échantillons situés dans la plaine montrent les températures de recharge les plus basses (entre -0.10 et 2.91°C), alors que celles de l'esker SMB se situent entre 6.19 et 11.6°C. La paléotempérature pour la moraine d'Harricana est plus faible en surface (3.87°C) qu'en profondeur (9.52°C). ______________________________________________________________________________

La région de Saint-Gabriel-de-Brandon se situe à une centaine de kilomètres au NE de Montréal. Le secteur étudié couvre une superficie approximative de 125 km2 . Il comprend trois unités de roches cristallines précambriennes: un complexe migmatitique qui constituerait le socle de la région, une série paragneissique "de couverture", proche du Groupe de Grenville mais où les calcaires cristallins sont peu importants et enfin diverses roches plutoniques. Ces trois unités s'individualisent aussi bien du point de vue pétrographique que structural. Tout d'abord le complexe de base est composé de migmatites rubanées, (alternance de niveaux quartzo-feldspathiques et amphiboliques d'origine grauwackeuse) et de migmatites hétérogènes. A l'exception des amas et filons granitiques de ces dernières, les paragenèses sont celles du facies granulite. A l'intérieur de la "série paragneissique" qui se compose de gneiss alumineux, de gneiss à pyroxène, de quartzites, de roches calco-silicatées, de skarns et qui sont d'origine sédimentaire, sont interstratifiées, des leptites rubanées et des amphibolites d'origine éruptive ainsi que des gneiss à biotite et amphibole dérivant de formations volcano-détritiques. Les paragenèses de ces para et orthogneiss sont celles soit du facies amphibolite- almandin le plus élevé, soit du facies granulite. Leur apparition s'est faite à une température minimale de 670°C à une pression solide comprise entre 6 et 10 kb, la pression d'eau étant nettement inférieure à PS' Le granite adamellitique de Saint-Didace ainsi que les mangérites quartziques ortho-gneissifiées sont les types principaux des roches plutoniques qui sont en gros concordantes aux formations paragneissiques. L'étude structurale de la région a révélé la superposition de deux phases majeures de plissement. La première a produit des plis isoclinaux, d'ordre kilométrique, déversés vers le N ou le NO avec des axes orientés soit E-O, soit NE - SO. Les mangérites et sans doute le granite de Saint-Didace seraient à peu près synchrones de cette première phase. Au cours de celle-ci la série paragneissique se serait déversée vers le NO sur le complexe migmatitique qui aurait joué le rôle de socle. La deuxième phase, dont les plis sont axés entre NO - SE et N -S, a donné par superposition à la première, des figures d'interférence très complexes. Elle a affecté les trois ens embles mais les masses plutoniques ont agi comme des môles rigides à l' exception des "lames" relativement peu volumineuses de mangérites qui ont réagi aux efforts tectoniques comme leur encaissant. L'étude géochronologique effectuée sur ces ensembles tend à prouver la superposition de plusieurs orogenèses. L'orogenèse Grenvillienne (950 MA) a été obtenue sur le "mobilisat" du complexe migmatitique. Le granite de Saint Didace a sans doute été rajeuni à 1 105 MA. La série paragneissique aurait pour sa part été rajeunie durant l'orogenèse elsonienne (soit à 1 450 MA), tandis que la "restite" du complexe migmatitique de base donne un âge correspondant à l'orogenèse kénoranienne (2 300 MA).

Th. doct.--Rennes 1, 1998. / Bibliogr. p. 319-355. Notes bibliogr. Résumé en anglais et français.