Les contaminations fécales d'origine humaine ou animale contribuent à la dégradation des écosystèmes et affectent la qualité de l'eau avec des risques pour la santé publique par l'exposition à des agents pathogènes. Afin de réduire ces risques et d'améliorer la qualité de l'eau, il est nécessaire de développer des outils capables d'identifier les sources de contaminations fécales. Cet enjeu est exacerbé en Europe par le durcissement des directives sur les eaux de baignade et les eaux conchylicoles et l'obligation de procéder à l'identification et à la hiérarchisation des sources de contaminations. Cette thèse s'est attachée à valider l'utilisation des stéroïdes en tant que traceurs des sources de contaminations fécales des eaux de surface. La méthode utilisée est basée sur une analyse en composante principale de six stanols fécaux. L'approche scientifique a été menée en trois étapes, de l'échelle moléculaire à l'échelle du bassin versant. La spécificité des stéroïdes et l'homogénéité des sources ont été étudiées sur des déjections bovines, porcines et sur des influents, effluents et boues de stations d'épuration domestiques. Puis, la conservation et la persistance des empreintes stéroïdes ont été évaluées au cours du transport des échantillons sources vers le milieu naturel récepteur par des expérimentations en conditions contrôlées. Enfin, la méthode développée a été validée à l'échelle de deux bassins versants sujets à des contaminations fécales récurrentes multi-sources. L'ensemble des résultats obtenus au cours de ce travail permettent de valider l'utilisation des stéroïdes en tant que traceurs opérationnels de l'origine des contaminations fécales.

La minéralisation induite par l'activité microbienne joue un rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes passés et présents. Cette étude présente les données expérimentales de précipitation de CaCO3 à partir de cultures pures de deux types de bactéries anoxygéniques phototrophiques (APB) : Rhodovulum steppens A-20s haloalcaphilique et Rhodovulum sp. S-17-65 neutrophilique halophilique, ainsi que de cyanobactéries Gloeocapsa sp.. Ces bactéries représentent deux groupes importants d'organismes photosynthétiques depuis les temps les plus anciens jusqu'à nos jours. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif principal de caractériser les processus biologiques de précipitation de CaCO3 et d'évaluer l'existence d'un processus métabolique protégeant les bactéries étudiées contre la minéralisation de carbonates à leur surface. Pour cela, des expériences cinétiques, des mesures de potentiel zêta et d'adsorption de Ca à la surface bactérienne, couplées à des observations par Microscopie Electronique à Balayage (MEB), en Transmission (MET) et des analyses chimiques par émission et diffraction de rayons X (EDX et XRD) ont été menées. Les résultats de cette étude démontrent que les bactéries étudiées prennent une part active dans la précipitation de CaCO3 . Les mesures de potentiel zêta suggèrent l'existence d'un mécanisme de protection de la cellule pour les APB étudiées, basé sur le maintien métabolique d'une charge de surface plus positive à pH alcalin, préservant les bactéries actives de l'adsorption de Ca2+ et de la précipitation subséquente de carbonates à leur surface. L'existence d'un tel mécanisme n'est pas confirmée pour Gloeocapsa sp. Ainsi, deux mécanismes différents de nucléation de CaCO3 peuvent être mis en évidence : un premier mettant en jeu une sursaturation non-spécifique pour les bactéries anoxygéniques phototrophiques (APB), et un deuxième par nucléation spécifique au niveau de la membrane cellulaire pour les cyanobactéries Gloeocapsa sp..

Ce travail de thèse s'est attaché aux interactions existant dans un système ternaire europium(III)/acide humique (AH)/α Al2O3 dans diverses conditions physico-chimiques (pH, force ionique, concentration en matière organique). Ces interactions ont été étudiées l'échelle macroscopique - par quantification de l'adsorption de Eu(III) et/ou de l'AH sur la surface - et par spectrofluorimétrie laser à résolution temporelle. Ces analyses ont permis de mettre en évidence que l'europium(III) était lié à l'AH dans le système ternaire, et ce dans toutes les conditions étudiées. La complexation de l'ion sur α-Al2O3 n'apparaît qu'à pH et force ionique éleveé. Une méthode d'étude de réactivité des acides humiques dans des concentrations représentatives du milieu naturel a également été validée : les titrages spectro-photométriques. Ils ont ainsi pu être utilisés pour déterminer les variations de réactivité de l'acide humique après adsorption sur la surface d'alumine en fonction de la concentration initiale en AH. Ces résultats ont été utilisés pour modéliser la spéciation de Eu(III) dans le système ternaire en utilisant les modèles CD-MUSIC (pour la complexation minérale) et NICA-Donnan (pour la complexation organique).

Cette thèse contribue à l'étude des transferts de matière dans les zones de cisaillement ductiles. Ce travail est essentiellement basé sur l'étude des variations géochimiques associées à la déformation des granitoiaes. Il a pour but: (I) La caractérisation de l'état de référence , (2) L' étude des variations géochimiques absolues en fonction de l'intensité de déformation finie, (3) L' étude des conditions aux limites du système (système ouvert-fermé changements de volume), , (4) La compréhension des processus de transfert dans les zones de cisa 'II t ( mécanismes de déformation, de transport.;.). 1 emen Dans la première partie, les généralités et la méthodologie propre à cette étude sont développées. La seconde partie présente les résultats observés dans les massifs de l'Aar et du Gothard de la manière suivante: (I) Les zones de cisaillement du granite de Fibbia (massif du Gothard), dé formées dans les conditions du fàciès amphibolite (500-55°°-5 Kb), ne montr ent pas de mobilité géochimique au cours de la déformation. l'Aar), ontrent (2) Les zones de cisaillement de la granodiorite du Grismel (massif de déformées dans les conditions du faciès schiste vert (450°- 3- 3,5 Kb) m des variations chimiques dans les roches fortement déformées te les teneurs en K20, MgO, Rb augmentent et Na20 et CaO, Sr diminuent Iles que . (3) Ces variations sont directement correlées aux modifications minéra logiques associées aux conditions métamorphiques synschisteuses. (4) Les mobilités géoch'imiques, les variations minéralogiques, et le cha progressif de structure des * roches sont parfaitement correlés à l' de déformation finie quelle que soit l'échelle considérée. (5) Les transferts de matière associés à la mylonitisation s'effectuent de isovolumique. Ces différents résultats font l'objet d'une discussion sur les modalités des transferts de matière dans les zones de cisaillement et permettent l'élaboration d'un modèle d'initiation et de propagation des instabilités mécaniques et géochimiques en système fermé .

Dans le but de tester la capacité des komatiites à préserver leur composition géochimique et isotopique (Sr,Nd, 0) primaire, caractéristique du manteau archéen, les coulées basaltiques et komatiitiques des ceintures de roches vertes de l'Abitibi et de Barberton ont été étudiées. . Les komatiites peu altérées ont des compositions géochimiques compatibles avec le fractionnement de l'olivine; seuls les éléments alcalins sont mobilisés. Dans les komatiites plus altérées, les concentrations en High Field Strength Element (HFSE) par rapport aux Terres Rares (REE) produisent des anomalies variables à l'intérieur des coulées. Ces anomalies sont produites par le fractionnement des phases mantelliques de haute pression eVou la mobilité de ces éléments par les fluides hydrothermaux. ' Les mobilités géochimiques et les perturbations tardives des systèmes isotopiques (Sr, Nd, 0) à l'échelle de la roche totale sont expliquées par des processus d'échange isotopique et par le fractionnement tardif des éléments en traces. Afin de déterminer la composition isotopique initiale de ces coulées * komatiitiques, les compositions isotopiques en Néodyme et Oxygène ont été * mesurées sur des minéraux primaires. A partir de ces données, il apparait que la source des komatiites d'Alexo (Abitibi) à une valeur ENd(T) supérieure à celle obtenue sur les basaltes. Ces différences isotopiques en neodyme s'intègrent dans un modèle de plume mantellique pour la genèse des komatiites. De même, les pyroxènes de Barberton de la formation de Weltevreden ont une valeur ENd (T) systématiquement supérieure ou égale aux valeurs obtenues sur roche totale dans les autres formations. Les principaux facteurs qui contrôlent les mobilités géochimiques dans les komatiites altérées sont (1) la* composition du fluide, (2) leurs faibles concentrations initiales en éléments en traces, (3) la nature des phases secondaires qui concentrent les éléments en traces et (4) leur texture.

L'étude des perturbations géologiques du cycle du carbone permet d'améliorer la compréhension du cycle moderne du carbone et de mieux appréhender les effets des perturbations de la teneur en CO2 atmosphérique. En particulier, les crises géologiques fournissent un objet d'étude permettant de mieux connaître les capacités de réactions de l'environnement en situation de stress. Nous avons étudié la crise de la limite Trias‐Jurassique (TJ) selon une approche combinée entre modélisation et étude multi‐traceur centrée sur les isotopes du carbone de la matière organique et des carbonates. La limite TJ est caractérisée dans les coupes téthysiennes par la succession de deux excursions négatives de la composition isotopique du carbone organique. La première est associée à une extinction de masse et une crise de la production carbonatée. Nous montrons grâce au modèle GEOCLIM que la mise en place de la Province Magmatique de l'Atlantique Central (CAMP) a pu engendrer la crise de la production carbonatée en prenant en compte les observations selon lesquelles cette mise en place s'est faite sous forme de pulses intenses (<400 ans). L'émission de carbone mantellique léger (<‐20‰), si son existence est confirmée, permet d'expliquer cette première excursion isotopique. L'analyse des isotopes du carbone et de l'azote de coupes anglaises et autrichiennes a permis de caractériser les conséquences locales des perturbations globales de la transition du Trias vers le Jurassique (mise en place de la CAMP et variations du niveau marin) et les difficultés de récupération de la pompe biologique dans des bassins perturbés par une forte production primaire procaryote. La composition isotopique du bore (δ11B) des carbonates fournit un outil supplémentaire pour de telles études car elle permet de reconstituer le pH océanique. Cependant, les disparités analytiques entre laboratoire induisent une grande confusion dans l'utilisation de cet outil. Nous proposons ici une méthode d'injection facilitant l'analyse de ces isotopes sur MC‐ICP‐MS et l'appliquons à l'étude de carbonates du Jurassique moyen pour mieux comprendre les causes et conséquence de la crise de la sédimentation carbonatée qui a alors lieu. Nous restons cependant limités dans nos conclusions car le pH déduit des valeurs du δ11B des carbonates dépend également des valeurs du δ11B océanique. Nous avons initié la reconstruction de cette courbe en mesurant les valeurs du δ11B de halites ayant enregistré les valeurs de l'eau de mer. Nous montrons que des variations notables existent, cohérentes avec les paramètres de la géodynamique. Les différentes approches que nous proposons dans ce travail mettent en évidence l'intérêt des approches multi‐traceurs et multidisciplinaires et ouvrent la voie à de nouvelles considérations sur les contrôles de la pCO2 atmosphérique et de la chimie océanique.

Les volcanites spilitiques du massif des Ecrins-Pelvoux, qui comprennent un réseau filonien traversant le socle anté-triasique et des coulées subaériennes interstratifiées dans les dolomies du Trias supérieur, marquent la période prérift de la plate-forme alpine occidentale. Dans quelques rares cas les coulées les plus tardives se prolongent jusque dans les sédiments argilo-calcaires de la marge téthysienne, active ici à partir de l'Hettangien. Toutes les variantes de la structure doléritique sont présentes dans le réseau filonien et dans les coulées les plus épaisses. Les roches effusives, habituellement plus microlitiques que les filons sont aussi plus sévèrement remplacées par une paragenèse minérale de chlorite, albite (ou feldspath potassique) et carbonate. Les dykes , en général moins altérés, montrent cependant quelques bordures et diverticules intensément recristallisés et parfois disloqués au point de prendre le faciès de véritables brèches à ciment carbonaté.

L'Ouest de la Côte d'Ivoire se caractérise par la juxtaposition d'un domaine Archéen (Kenema-Man) et d'un domaine Protérozoique (Baoulé-Mossi), respectivement situés à l'Ouest et à l'Est de la faille du Sassandra. Elle offre donc l'opportunité d'une étude de la transition entre l'Archéen et le Paléoprotérozoique. Dans le domaine Archéen, les roches se différencient du manteau entre 3,3 et 3,5 Ga (âge modèle Nd). Les formations granulitiques les plus anciennes sont datées à 3050 ± 10 Ma (âge monozircon). Des zircons hérités dans des paragneiss indiquent un héritage continental, au minimum à 3,2 Ga. Ce domaine est marqué, comme l'ensemble de l'Archéen de la dorsale de Man, par l'événement magmatique et métamorphique majeur qu'est le Libérien (Camil, 1984; Kouarnelan et al., 1994, 1995). La datation des assemblages de minéraux a permis de mettre en évidence un recyclage important des formations archéennes durant l'événement Birimien. Ce recyclage s'effectue dans des conditions de ra assez élevées (700 à 800°C), vu la remise à zéro partielle ou totale des géochronomètres U-Pb et Sm-Nd. Il est essentiellement localisée au Sud de la faille de Man-Danané où prédominent des gneiss migmatitiques à biotite. Une étape pré90ce survient vers 2250 ± 30 Ma. L'influence majeure a lieu vers 2100 ± 40 Ma avec (1) la décompression preSCIu'isotherrne des granulites archéennes de haute pression (850 ± 30°C et 10 ± 1 kbar) vers des conditions de plus basse pression (720°C ± 30 et 7 ± 1 kbar) et (2) la fusion de sédiments pour donner des gneiss migmatitiques à biotite (monazite à 2074 ± 7 Ma). L'âge modèle Nd à 3,2 Ga-et la présence de coeurs hérités dans les zircons montrent l'origine archéenne de ces formations. Ces deux étapes correspondent à l'histoire de l'évolution de la croûte birimienne reconnue dans le domaine Protérozoique (s.l.). Le domaine Protérozoïque de la Côte d'Ivoire est constitué d'ensembles plutonovolcaniques et sédimentaires juvéniles ( Abouchami et al., 1990, Boher et al., 1992). L'histoire précoce de ces ensembles débute vers 2220 ± 8 Ma (âge monozircon). La phase majeure d'accrétion magmatique se situe à 2094 ± 6 Ma (âge monazite) avec la formation de nombreux massifs de leucogranite. Une phase intermédiaire, de migmatisation, à 2150 ± 10 Ma (âge monozircon) semble caractériser le socle granito-gneissique. Le domaine situé entre la faille du Sassandra et la longitude 6°W, que nous dénommons zone de transition, montre des évidences de contamination de croûte archéenne (âge modèle Nd intermédiaire et zircon hérité). Au Sud de ce domaine (domaine SASCA), nous avons mis en évidence l'existence d'un segment de croûte archéen (3,15 Ga), dont les caractères géochimiques indiquent qu'elle a été très peu remobilisée. La décompression isotherme des formations archéennes au Birimien et la contamination des magmas d'âge Birimien par la croûte archéenne permet d'envisager soit un modèle de collision, soit un modèle de rifting. Un modèle de collision ne semble pas correspondre car si une rétrogradation est évidente dans le domaine Archéen, aucune évidence de progradation n'est par contre observée dans la zone de transition. Aussi, J'existence de nappe de chevauchement, dans l'Archéen, est incertaine (Delor et al., 1994). De plus, les linéations minérales observées sur les bordures est et sud-est du massif granulitique de Man indiquent un mouvement en faille normale. Le modèle de rifting semble s'appliquer beaucoup mieux à cette région de la dorsale de Man. A un amincissement d'un continent archéen au Paléoprotérozoique, succède l'océanisation et la formation du domaine Baoulé-Mossi par underplating eVou transpression d'un magma de composition globalement intermédiaire. La présence de la granodiorite de Toulépleu, intrusive en plein domaine archéen à 2100 ± 10 Ma est une manifestation de la fragilisation de l'Archéen.

Le sol est un réacteur biogéochimique où les cycles du carbone, de l'azote et la dynamique des métaux sont étroitement liés. les sols hydromorphes sont le siège de processus très particuliers. En effet, lorsqu'ils sont saturés en eau, la microflore consomme l'oxygène dissous, puis réduit les nitrates et les oxydes de fer. les micropolluants cuivre et zinc, associés à ces oxydes sont alors susceptibles d'être mobilisés. Cette étude a été réalisée en Bretagne, dans une région d'agriculture intensive, dans une zone humide, à l'interface d'un versant intensément cultivé et d'un cours d'eau. le suivi simultané de la dynamique du Fe(II), du carbone organique dissous, des nitrates,et des micropolluànts métalliques Cu et Zn permet de mettre en évidence : le bruit de fond géochimique, l'impact des épandages, la dynamique saisonnière du sol en fonction des conditions de saturation et d'oxydation, particulièrement suivant que le milieu est en conditions aérobies ou anaérobies. Des méthodes d'échantillonnage et d'analyse ont été développées afin de préserver au maximum les caractéristiques de la solution du sol. les résultats montrent qu'il existe une dynamique temporelle constituée de plusieurs cycles de réduction/réoxydation et que saturation en eau n'est pas synonyme de milieu réducteur. la réalisation de conditions réductrices dépend de la recharge en oxygène dissous par les pluies. On n'observe pas d'effet limitant de la température sur la réduction du milieu. les épandages apportent du carbone organique soluble de tous poids moléculaires et des métaux Cu, Zn. Un processus de chromatographie sépare le long du versant les différents composés. En conditions anaérobies, la microflore reste active et semble même stimulée par l'apport de matière organique facilement biodégradable du lisier. la dénitrification s'observe lorsque la zone humide passe pour la première fois en conditions anoxiques à la fin de la période sèche. Mais lors des cycles d'oxydation/réduction ultérieurs, on observe la coexistence de Fe(ll) et de nitrates en solution. le Fe(lI) est alors contrôlé par l'équilibre avec un hydroxyde mixte de Fe(lI) et de Fe(III), qui est situé plus haut dans l'échelle de réduction que le couple nitrate/nitrite. Il peut donc exister un facteur d'ordre biogéochimique limitant la dénitrification. les micropolluants métalliques cuivre et zinc sont mobilisés dans le paysage lors de la réduction des oxydes de fer et peuvent migrer vers le réseau hydrographique.

Depuis les années 50, les contaminations des sols et des eaux souterraines par les solvants chlorés se sont multipliées. Ces composés organiques volatils sont encore très fréquemment employés dans l'industrie et la plupart d'entre eux sont considérés comme des produits potentiellement cancérigènes pour l'homme. Ce travail est particulièrement focalisé sur une stratégie innovante de gestion de sites pollués : l'Atténuation Naturelle. Plusieurs mécanismes régissent cette démarche et parmi eux, c'est la déchloration réductrice anaérobie directe qui semble être le processus de dégradation le plus significatif. L'objectif de ce travail a été d'estimer si l'étude de la déchloration réductrice à plusieurs échelles d'observation permettait de mieux caractériser l'Atténuation Naturelle sur un site pilote. Le site d'étude est un complexe industriel encore en activité, où une source de pollution uniquement constituée de PCE (tétrachloroéthylène) a été mise en évidence. De plus, diverses zones polluées par des hydrocarbures d'huiles minérales ont été également caractérisées. Les campagnes de suivi physico-chimique ont permis de montrer qu'à l'aval hydraulique de la source, des sous-produits de biodégradation du PCE, comme le cis-1,2-DCE (cis-1,2-Dichloroéthylène) et le CV (Chlorure de Vinyle), ont été détectés très localement sur le site. La modélisation approximative selon la solution de Domenico et al. (1987) a démontré que le panache de composés organochlorés dissous variait latéralement. Afin de confirmer l'existence de la déchloration réductrice directe sur plusieurs points du site, plusieurs réacteurs fermés ont été préparés à partir de sous-sol et d'eaux souterraines. Les résultats ont indiqué que la biodégradation complète du PCE jusqu'à l'Ethylène est très localisée sur le site. L'activité bactérienne déchloratrice semble être fortement limitée par la quantité de matière organique dissoute, ce qui laisse suggérer un manque de donneurs d'électrons à l'échelle réelle. Les expérimentations effectuées dans une colonne de laboratoire ont fourni des informations intéressantes quant à l'influence des sulfates et de la quantité de matière organique sur la biodégradation du PCE. Les ajustements des constantes de dégradation du premier ordre sous Phreeqc-2.0 ont montré que la réduction des sulfates et la conversion complète du PCE jusqu'au cis-1,2-DCE pouvaient être simultanées dans certaines conditions physico-chimiques. Les différentes simulations exécutées avec le modèle d'écoulement, de transport et de biodégradation, selon une campagne précise, ont prouvé que le panache de pollution organochlorée est de faible largeur ; les écoulements étant rapides dans cette région, ce panache se déplace assez rapidement. La modélisation de la biodégradation s'est révélée délicate en raison des difficultés d'ajustement des concentrations en solvants chlorés mesurées, qui sont très hétérogènes spatialement et temporellement. Les constantes de dégradation estimées à l'échelle réelle semblent être relativement faibles par rapport aux données mesurées en laboratoire, du fait de l'hétérogénéité des conditions physico-chimiques modélisées à l'échelle réelle.