Cette thèse est consacrée à l'étude de l'évolution géodynamique de la chaîne panafricaine au NW de l'Angola, sur la marge occidentale du craton du Congo. Ce segment orogénique, conséquence de la convergence des cratons du São Francisco et du Congo à la fin du Néoprotérozoïque et début du Paléozoïque, peut être subdivisé en un domaine externe plissé et peu métamorphique et un domaine interne formé de roches magmatiques et métamorphiques. Les études structurales, pétrologiques, géochimiques et géochronologiques conduisent à distinguer deux unités principales dans le domaine interne : - l'unité supérieure de gneiss et micaschistes (P-Tmax : 8-12 kbar, 650-680°C) dont la déformation D1 est synchrone de la mise en place des nappes vers l'ENE; - l'unité inférieure dans la partie occidentale constituée de gneiss et migmatites (P-Tmax : 7-9 kbar, 700-750°C) affectés par une déformation polyphasée. L'étude géochronologique démontre l'existence de protolithes granitiques datés à ~2 Ga impliqués dans l'orogénèse pan africaine caractérisée par une histoire polyphasée entre 540 Ma pour le pic du métamorphisme syn-D1 et 480 Ma pour les dernières phases de recristallisation et d'exhumation des roches métamorphiques de haut grade. La synthèse des données permet ainsi de reconstruire précisément les deux chemins P-T-D-t de ces deux unités tectono-métamorphiques et de comparer ce segment panafricain à ceux présents de part et d'autre de l'Atlantique Sud. Ce travail témoigne de la complexité des processus géodynamiques de convergence amenant à l'assemblage du Gondwana impliquant à la fois de larges masses cratoniques et des microplaques intercalées entre ces masses.

Ce mémoire fait un point sur seize années de recherche dans le domaine du transport réactif, depuis mes travaux de thèse en 1997. Ces recherches s'articulent autour de deux axes équilibrés : d'une part le développement du programme de transport réactif Hytec, d'autre part l'application de ce modèle dans différents domaines. Les deux premières parties du rapport détaillent certains points marquants, pour la plupart publiés ou en cours de publication, de ces travaux de recherche en suivant la double logique développement et applications. La dernière partie propose une réflexion sur des pistes de prolongement de ces recherches. Développement d'outil de transport réactif La première partie, très numérique, détaille le fonctionnement du code Hytec auquel j'ai participé depuis mon arrivée dans le laboratoire. Les équations sous-jacentes du modèle sont décrites. Les méthodes de résolution reposent sur une discrétisation volumes finis sur des éléments de Voronoï pour toute la partie hydrodynamique (écoulement, transport et thermique). Le couplage entre la chimie et le transport est résolu de manière séquentielle itérative. Des développements spécifiques sont ensuite présentés. La prise en compte de la rétroaction de la chimie sur le transport exige des méthodes de couplage spécifiques pour assurer la convergence vers la solution : son effet doit être intégré au coeur du couplage entre chimie et transport. La simulation de milieux à double porosité peut être simulée de manière très élégante en dédoublant les mailles chimiques. L'intégration des gaz a des implications sur la résolution de l'écoulement (et la nécessité de résoudre simultanément les équations en pression et en teneur en gaz), le transport (de la phase gaz indépendamment de la phase aqueuse) et le couplage avec la chimie et l'équilibre eau-gaz. Applications Le code Hytec est utilisé dans de nombreux domaines, dans l'équipe et à l'extérieur no- tamment par les membres du consortium de développement Pôle Géochimie Transport. Deux familles d'applications sur lesquelles j'ai particulièrement travaillé ces dernières an- nées sont détaillées. Le stockage géologique de CO2 est une technologie intéressante pour limiter les émissions de gaz à effet de serre. Avant que la technologie soit déployée, il est indispensable de démontrer son efficacité. Les méthodes détaillées s'attachent à vérifier la durabilité des barrières de stockage : puits et couverture. L'exploitation d'uranium par ISR est une technique utilisée pour les gisements de fort tonnage mais faible teneur. Elle consiste à faire circuler des fluides dans le gisement pour dissoudre et extraire l'élément visé. La simulation par transport réactif est particulière- ment bien adaptée pour décrire les phénomènes. Les travaux détaillés visent à simuler la formation des gisements et leur exploitation.

Le but de ce travail est tout d'abord de quantifier, à des échelles évènementielle et instantanée, les effets du swash sur l'évolution d'un escarpement de haut de plage formé dans une berme lors de conditions tempétueuses. Il aboutit à la détermination d'une formulation permettant de calculer et prévoir le volume érodé de la berme par l'érosion régulière de l'escarpement en fonction des forçages hydrodynamiques. Afin d'étudier au mieux ce phénomène, une berme artificielle, avec un front d'escarpement, a été reproduite sur la plage de Luc-sur-Mer. La zone d'étude a été instrumentée durant plusieurs marées dans des conditions d'agitation moyennes à fortes. Des données météorologiques, topographiques, hydrodynamiques et d'imagerie vidéo ont été acquises régulièrement au cours des deux expérimentations réalisées, afin de suivre les évolutions morphologiques de l'escarpement en parallèle des conditions hydrodynamiques. Ces mesures ont permis de mettre en avant l'importance des niveaux d'eau statique et dynamique, ainsi que l'incidence des vagues, sur l'évolution transversale et longitudinale de l'escarpement. La similitude entre les érosions des fronts de dune et les escarpements de haut de plage a permis de développer une nouvelle formule de calcul pour estimer les volumes érodés d'un escarpement dans la berme. Le calage de la formulation a été réalisé grâce à un calcul précis des runup, et à une acquisition très fine, au scanner laser terrestre, de l'évolution topographique, à pleine mer, du front d'escarpement expérimental, couplé à une analyse temporelle vidéo des impacts sur celui-ci lors d'une marée fortement érosive.

Les surpressions de fluide sont très souvent invoquées pour expliquer les très faibles frottements observés à la base des nappes chevauchantes ou les glissements de sédiments sur de très faibles pentes. La modélisation analogique ne les avait cependant jamais prises en compte. Dans cette thèse, nous développons une nouvelle technique qui consiste à injecter de l'air dans des modèles de sable afin de simuler ces surpressions. Grâce à cette méthode, nous montrons comment les fluides agissent sur la déformation par l'intermédiaire des forces de courant (gradient de pression), en modifiant l'intensité et l'orientation des contraintes effectives. Nous effectuons ensuite des expériences de déformation compressive, dans lesquelles nous générons des niveaux de décollement en jouant sur la perméabilité du sable utilisé dans la construction des modèles. L'efficacité de ces décollements dépend alors de la pression de fluide appliquée et contrôle le style de la déformation. Ces expériences analogiques sont comparées avec un modèle numérique d'éléments distincts couplé à une phase fluide, que nous avons également développé au cours de cette thèse. La confrontation des résultats issus des deux méthodes apparaît assez convaincante. Nous simulons ensuite des glissements gravitaires et montrons comment les surpressions de fluide peuvent créer des failles normales listriques en modifiant l'orientation des contraintes. Ces expériences sont enfin appliquées aux déformations du delta de l'Amazone. La corrélation entre la forme des glissements, la distribution des pressions et la présence d'une roche mère en probable génération de gaz, nous permet de préciser l'origine des surpressions dans ce delta. Pour terminer, nous nous plaçons à l'échelle du grain de sable, et nous utilisons la méthode numérique pour caractériser l'évolution de la texture d'un milieu granulaire soumis à un gradient de pression de fluide croissant.

Le Massif de la Vanoise appartient à la Zone briançonnaise classique mais, à la différence de celle-ci, il a subi les effets d'un métamorphisme et de défornations très intenses. Le Massif du Grand Paradis se situe, quant à lui dans la Zone piémontaise. Le secteur étudié dans ce mémoire correspond à la terminaison orientale d'une vaste fenêtre d'érosion ouverte dans la nappe des Schistes lustrés. A l'intérieur de cette fenêtre, on rencontre les affleurements les plus orientaux de la série Val d'Isère - Ambin et localement son socle de type Vanoise. En contact tectonique sur cet ensemble, on retrouve la nappe de la Grande Motte et la nappe des Schistes lustrés avec, à la base, une semelle gypseuse d'origine problématique. En outre, à l'E du secteur étudié, affleure le flanc occidental du dôme du Grand Paradis et sa couverture propre, lui aussi en fenêtre sous la nappe des schistes lustrés.

Cette thèse cherche à étudier les relations climat/agriculture en Afrique de l'Ouest dans un contexte de croissance démographique nécessitant une augmentation des rendements agricoles futurs. Nous cherchons à caractériser dans un premier temps les changements climatiques passés et futurs dans la région, puis à passer en revue plusieurs études qui donnent une estimation de l'impact du climat futur sur les rendements agricoles de la sous-région, afin de produire des résultats robustes et de souligner les limites de ces études. La valeur médiane d'évolution des rendements futurs se situe ainsi vers -11%, et cette valeur est robuste au type de modèle agronomique employé. Il semble de plus nécessaire de travailler plus en détail sur les scénarii futurs, parfois trop limités et sur les différences entre variétés qui peuvent être importantes. Nous soulignons également l'hétérogénéité des résultats à l'échelle de la sous-région. Nous nous fondons dans un deuxième temps sur ces constatations pour réaliser une étude d'impact originale utilisant des données observées sur 35 stations météorologiques en Afrique de l'Ouest. Pour cela, nous définissons 35 scénarii possibles fondés sur cinq anomalies de pluie (de -20% à +20%) et sept de température (de +0°C à +6°C) et nous simulons les rendements pour trois variétés contrastées de mil et trois de sorgho. Les résultats montrent entre autre une évolution négative du rendement moyen principalement due à l'augmentation de température que la pluie peut seulement atténuer ou aggraver. On note également un impact plus négatif pour les variétés à cycle court et constant que pour les variétés sensibles à la photopériode. Enfin, pour une même anomalie de température, si on considère comme équiprobables les cinq scénarii de pluie, la probabilité d'avoir une forte baisse des rendements est plus importante dans le Sud de la sous-région. Les constatations sur la forte variabilité interannuelle de la pluie (et donc des rendements) et sur le climat futur incertain nous poussent donc à étudier l'intérêt pour les paysans sahéliens de prévisions climatiques saisonnières qui donnent avant le début de la saison des pluies une information sur la catégorie du cumul pluviométrique (plutôt sec, normal ou humide). Cette prévision permet ainsi de minimiser l'impact de l'aléa pluviométrique et est robuste à l'incertitude du changement climatique. Nous calculons de ce fait la valeur d'une telle information pour les cultivateurs de mil nigériens en utilisant un modèle économique représentant les stratégies des agents considérés (choix culturaux, aversion au risque...). Les résultats montrent un impact sur le revenu globalement positif, même en années sèches et avec une prévision d'une précision proche de l'existant. Ainsi, cette prévision imparfaite donne une augmentation du revenu de +6.9% sur les 18 années. Ce gain est légèrement supérieur avec une prévision parfaite (+11%) et atteint +34% si on fournit des informations supplémentaires sur le début et la fin de la saison: ces informations permettent en effet d'utiliser de nouvelles stratégies culturales. Enfin, afin d'étudier des points que l'évaluation théorique laissait en suspens nous élaborons au Sénégal des ateliers participatifs qui visent à étudier avec les acteurs locaux les changements de stratégies culturales en réaction à des prévisions climatiques (saisonnières et décadaires), ainsi que le gain engendré par ces prévisions sur les rendements. L'impact sur les rendements est évalué avec l'aide d'un expert et montre que les prévisions ont certes un effet nul dans 62% des cas, mais qu'il est positif dans 31%. Ces résultats dépendent cependant des villages étudiés.

Analyse des propriétés magnétiques en relation avec les renseignements structuraux qu'elles peuvent fournir. Analyse detaillée de deux types de formation: coulées volcaniques de la bordure du Pelvoux, du Taillefer, du Rochail et des Grandes Rousses ainsi que les roches volcaniques de la zone brianconnaise, deux plutons granitiques du Pelvoux et du Rochail et massifs plutoniques situés le long de la ligne peri-adriatique. Synthèse de ces études concernant la microtectonique, l'anisotropie de susceptibilite magnétique et l'aimantation rémanente. Apport des résultats de ces études à la connaissance de l'histoire alpine et de la tectonique globale

L'analyse des phases tectono-metamorphiques et surtout des successions sédimentaires a permis de reconstituer l'évolution des différents domaines d'où proviennent ces unités. On distingue: une période de distension généralisée du Permien au Cretace inf et une période de compression du Crétacé sup à l'Eocène sup au cours de laquelle le domaine océanique se referme.

Le périmètre de recherche faisant l'objet de mon mémoire a été établi de façon à déterminer la structure de ces deux ensembles géologiques et leurs relations. Ce travail a été réalisé sur la base des levés cartographiques à l'échelle du 20 000ème qui seule permet de saisir les relations géométriques des différents éléments structuraux de ce secteur. Les levés géologiques couvrent partiellement les feuilles de Castellane 6 et 7 et de Fayence 2 et 3 . L'analyse de mon secteur de recherche a été abordée principalement sur son aspect structural et stratigraphique. L'étude de cette région, au même titre que toute la bordure externe de l'arc de Castellane est primordiale pour contribuer à la compréhension de la genèse des chaînes subalpines méridionales. Il était intéressant de subdiviser les différents évènements tectoniques et de retrouver dans les divers ensembles structuraux la part qui leur revient. L'hétérogénéité des structures appelait en outre une explication plus complète que celle des auteurs précédents: il importait en particulier de redéfinir le style et les modalités de la superposition des différentes déformations et de préciser leur âge. En ce qui concerne la stratigraphie, celle des séries marines mésozoïques a été établie depuis longtemps, tout au moins dans ses grandes lignes. En revanche, celle des bassins tertiaires continentaux regroupés dans une formation unique sur les cartes existantes nécessitait une révision complète. L'analyse de ces séries m'a permis d'individualiser plusieurs formations distinctes et de montrer leur lien étroit avec les diverses pulsations tectoniques.

Les impacts les plus rapides et intenses du changement climatique sont observés actuellement dans l'Océan Arctique. La grande sensibilité de cet environnement polaire a été révélée par la réduction exceptionnelle de la banquise ces derniers étés. Quels est l'impact de la fonte de la glace sur le phytoplancton et la prise de CO2 atmosphèrique ? La réponse à cette question s'appuie sur des observations obtenues durant deux campagnes océanographiques, réalisées en Arctique de l'Ouest, au cours des étés 2008 et 2010, années record de fonte de la banquise. Plusieurs paramètres caractérisent l'environnement physique (température, salinité, couvert de glace de mer) et les conditions de croissance du phytoplancton (lumière, nutriments). Des mesures de production primaire, pigments et taxonomie ont permis de décrire et quantifier les communautés phytoplanctoniques. La chimie des carbonates associée aux données d'hydrologiques et du phytoplancton permet d'estimer l'impact de la fonte de la glace sur la prise de CO2 atmosphérique. Les régions du front de glace, les eaux libres de glace des bassins profonds et du plateau continental, et celles englacées présentent des populations phytoplanctoniques et une chimie des carbonates différente. Le rôle de l'accumulation d'eau douce lié à la fonte (" freshening ") est évalué sur la biomasse et la structure des communautés phytoplanctoniques. L'impact de la dilution et de la désalinisation induit par le freshening est analysé sur la prise de CO2 et l'acidification des eaux arctiques. Les résultats obtenus pendant des étés de fonte record sont comparés à des données antérieures documentant des années pendant lesquelles l'Océan Arctique était plus englacé. Cette comparaison suggère que biomasses, production primaire, espèces de phytoplancton et pression partielle de CO2 de l'eau de surface sont modifiés dans un Océan Arctique affecté par l'accélération de la fonte de la glace.