L'objectif de ce travail est d'appréhender l'altérabilité des grès en s'appuyant sur la définition de paramètres physiques pertinents. Il est appliqué à l'évaluation de grès du Buntsandstein afin de contribuer à la sélection de faciès de restauration des monuments historiques du nord-est de la France et, plus particulièrement, de la cathédrale Notre Dame de Strasbourg. Pour y répondre, l'étude expérimentale comparative s'est fondée sur cinq faciès de carrière dont les sensibilités à l'altération doivent être appréciées et sur deux faciès mis en œuvre qui ont montré des cinétiques et des états d'altération divergents. La considération de ces faciès exposés a constitué un garde-fou qui permet d'apprécier la différence de tenue entre ces grès. Les caractéristiques des structures de pores et des matrices argilo-ferrugineuses impliquées dans la réponse dilatométrique des grès ont souligné la forte incidence de la quantité, de la nature et des propriétés de surface des argiles sur les comportements hydrodynamique et mécanique, à l'origine de leur fatigue. L'application de tests en laboratoire de résistance aux sels a mis en évidence l'implication des interactions minéraux-solution saline dans la réponse des grès à une contamination en NaCl et Na2SO4. La discrimination des faciès selon leur sensibilité à l'altération par les sels a pu être établie et un indice de sensibilité aux sels a été formulé. Les propriétés des matrices argileuses et la qualité des contacts de grains jouent un rôle déterminant dans la réponse des grès à l'altération par les sels. / The aim of this study was to highlight relevant stone parameters on which the durability of Triassic siliceous sandstones could be predicted in order to contribute to the selection of the potential restoration stones in the built heritage and especially on the cathedral of Strasbourg. An experimental comparative study was made on 5 quarry sandstones to discriminate and 2 exposed sandstones from the monument. The two exposed pieces showed opposite weathering behaviors and states of cohesion that could allow a better definition of the parameters involved in the salt weathering of sandstones. The pore structures and the clay coating properties of sandstones underlined the major role of the clay minerals (quantity, nature and specific surface area) in the dilation behavior under humidity variations as well as in hydrodynamical and mechanical behaviors of sandstones. Three types of salt weathering test were carried out on sandstones. The clay-salt interaction was emphasized by the modifications of the dilation behaviors after salt contamination upon salt nature, NaCl or Na2SO4. A classification of stone susceptibility to salt damages had been proposed as well as an index of salt susceptibility of sandstone had been formulated. The mineralogical and mechanical contributions could justify stone susceptibility to salt damage.

La formation de patines noires riches en fer et/ou manganèse sur les édifices en grès est un phénomène observé pour une grande variété d’environnements mais qui n’est pas encore totalement compris. Le château de Lunéville, situé dans l’est de la France, est un cas d’étude intéressant puisqu'il présente des patines apparues pour différentes conditions : certaines semblent s’être formées naturellement alors que d’autres se sont développées sur des pierres ayant été exposées à un incendie. Ces dernières ont connu une élévation de leur température de surface, mais ont surtout été soumises à de grandes quantités d’eau lors de l’intervention des pompiers. Ce travail de thèse vise à mieux comprendre le phénomène de formation des patines en étudiant différents faciès de grès prélevés sur le château de Lunéville et en carrière. Afin d’appréhender l’influence des paramètres intrinsèques aux grès, des faciès patinés et non patinés ont été comparés d’un point de vue pétrophysique, chimique et minéralogique en s’appuyant sur des techniques d’analyse de laboratoire (microscopies optique et électronique avec sonde d’analyse dispersive en énergie, diffraction des rayons X, spectrométrie Raman, mesures de perméabilité, porosité et capillarité, ...), et sur de grands instruments (analyses par émission de rayons X induits par des particules (PIXE) sur l’accélérateur de proton AGLAE, analyses en micro-diffraction des rayons X et micro-spectrométrie d’absorption X (XANES) au synchrotron SOLEIL). En complément de cette caractérisation des blocs de pierre, les patines formées dans différents environnements ont également été comparées afin de dégager les paramètres extrinsèques dominants. Enfin, l’aspect dynamique de la libération du manganèse par les grès a été étudié, d’une part en menant des expériences de dissolution pour plusieurs pH, d’autre part en montrant qu’il était possible de recréer une patine de manganèse en laboratoire, par imbibition d’une éprouvette de grès. Les résultats obtenus permettent de proposer un modèle de formation des patines basé sur la dissolution des phases manganésifères initialement présentes dans les grès, puis la migration des ions libérés en solution dans le milieu poreux vers la surface des pierres / The formation of iron and/or manganese black patina on sandstone buildings is a phenomenon observed for various environments but which is not fully understood yet. The palace of Lunéville, in eastern France, is an interesting example because it has patinas that have developed in different conditions : some seem to have grown naturally while others have appeared on stones which were exposed to a fire. These stones experienced an increase of their surface temperature, but most of all, they were subjected to a substantial volume of water as part of attempts to extinguish the fire. The goal of this thesis is to understand the formation of the patinas by investigating different sandstone facies collected from the palace of Lunéville and from quarry. In order to understand the influence of the sandstones intrinsic parameters, the patinated and unpatinated facies were compared from petrophysical, chemical and mineralogical point of view, using laboratory techniques (optical and electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectrometry, permeability, porosity and capillarity measurements, ...) and large instruments (Particle Induced X-ray Emission (PIXE) on the AGLAE proton accelerator, X-ray micro-diffraction analysis and X-ray absorption micro spectroscopy (XANES) at the SOLEIL synchrotron). In addition to this characterization, patinas coming from different environments were also compared in order to extract the main extrinsic parameters. Finally, the dynamical aspect of the release of manganese from the sandstones was investigated by conducting dissolution experiments at various pH, and by demonstrating the possibility to recreate a Mn patina in laboratory, using sandstone imbibition techniques. The results allow to propose a model for the patina formation based on the dissolution of the Mn-phases initially present in the sandstones’ bulks, followed by the migration through the porous network towards the surface of the ions released in the solution

La cataclase est un processus de déformation efficace en termes de réduction de porosité et de perméabilité dans les grès poreux, constituant des aquifères et réservoirs d’hydrocarbures classiques. Un enjeu majeur concernant la déformation dans les grès consiste à identifier les processus contrôlant l’évolution des structures cataclastiques et reconnaitre les paramètres influençant l’expression de la déformation à l’échelle microscopique et à l’échelle du bassin.Dans cette étude, nous nous concentrons sur l’analyse structurale des amas (« clusters ») de bande de déformation cataclastiques afin de considérer une déformation suffisamment localisée représentant un potentiel rôle de barrière sur les fluides. Nous choisissons sept sites d’étude présentant des clusters formés en tectonique extensive et contractive, dans différent régimes Andersoniens, à différentes profondeurs d’enfouissement, et dans des grès aux lithologies variées. Nous utilisons une approche analytique afin d’estimer l’évolution de l’état de contrainte des grès jusqu’à la déformation. L’utilisation de modèles numériques permet d’analyser l’influence de certains paramètres physiques sur la structuration de la déformation.Nous montrons que la position de l’enveloppe de rupture du grès (dépendant de sa lithologie) semble déterminer la morphologie de la déformation. D’autre part, les clusters formés en régimes Andersoniens normal, décrochant et inverse semblent respectivement couramment se former sur la même partie de l’enveloppe.Les clusters formés en régime normal montrent des épaisseurs fines à moyennes, des densités de bande importantes et forment, avec d’autres clusters, des réseaux d’échelle kilométrique souvent localisés à proximité d’une faille majeure. Ils représentent une barrière potentielle pour les fluides. Les clusters formés en régime décrochant ont des épaisseurs et des densités de band moyennes. Parce qu’ils semblent éparses, ces clusters ne forment probablement aucun frein pour les fluides. Les clusters formés en régime inverse ont des épaisseurs et des densités de bande moyennes si la rupture est atteinte sur la partie fragile de l’enveloppe. Ils semblent potentiellement plus épais avec des densités de bands faibles voire deviennent de simples réseaux de bandes distribuées si l’enveloppe de rupture est atteinte sur sa partie ductile. Parce qu’ils sont courts et éparses, ces clusters ne représentent pas de frein pour les fluides.Nous relions le développement des clusters et leur morphologie à l’agencement microscopique des clasts dans le matériel déformé. La faible compaction du matériel déformé des clusters créés en régimes normal et décrochant semble être à l’origine de l’étroite localisation des bandes à cause de la présence de plans de faiblesse dans le matériel déformé. Pour le même degré de déformation, la compaction plus élevée du matériel en régime inverse favoriserait la distribution des bandes.Le passage à la faille tel qu’observé dans les clusters en régime normal est permis par la présence entre les grès de niveaux incluant des minéraux fragiles. Ces niveaux permettent l’initiation et la propagation d’une surface de glissement majeure dans les grès adjacents. L’initiation d’une faille est aussi favorisée lorsque des grès poreux sont juxtaposés contre une lithologie indurée.Notre étude montre que la cimentation de quartz des parties les plus déformées des clusters est fréquente, même dans le cas de clusters ayant été enfouis à des profondeurs inférieures à 800 m. Cette cimentation est catalysée par l’intense degré de cataclase, semble être précipitée par « self-healing » et altère les propriétés pétrophysiques des clusters. / Deformation through cataclasis, which corresponds to grain crushing, is an effective process of porosity and permeability reduction in porous sandstones, classical aquifers and hydrocarbon reservoirs at depth. A major stake concerning the deformation in sandstone is to understand what processes govern the growth of the cataclastic structures and to recognize what parameters influence the expression of the deformation at microscopic scale and at basin scale.In this study, we focus on the analysis of cataclastic deformation band clusters in order to consider a significantly concentrated deformation regarding the potential of fluid flow baffling. We select seven study sites presenting clusters formed in extensional and contractional tectonics, under different Andersonian regimes, at various burial depths and in sandstones of varying lithologies. To complement the structural analysis, we use an analytical approach to estimate the stress-state evolution of the sandstones leading to deformation. Numerical modeling allows the analysis of the influence of physical parameters on the structuring of the deformation.We show that the position of failure along the failure envelope of the sandstone (which depends on its lithology) seems to determine the morphology of deformation. On the other hand, normal, strike-slip and thrust Andersonian regime clusters respectively seem to form frequently on the same part of the envelope.Normal regime clusters (favorably formed in extensional tectonics) have thin to medium thickness, with high band density and form, with other clusters, networks of km-scale length - often localized near a major fault. They are likely to baffle fluid flow. Strike-slip regime clusters (favorably formed in contractional tectonics) have medium thickness with medium band densities. Due to their sparseness, they seem unlikely to form a baffle for fluids. Thrust regime clusters (favorably formed in contractional tectonics) have medium thickness and medium band density if failure is attained on the brittle part of the envelope. They seem potentially thicker, with low band density and tend to form arrays of deformation bands if failure is attained on the cap of the envelope. Because they are short and sparse, they do not represent an effective baffle for fluid flow.We relate the process of cluster growth and their resulting morphology to the microscopic arrangement of the clasts in the deformed material. The minor compaction in the deformed material of normal and strike-slip regime clusters seems to be at the origin of the dense localization of the bands through the presence of weaker planes in the deformed material. For the same degree of deformation, the more compacted material in thrust regime clusters would favor the distribution of the bands.Faulting of normal regime clusters is enhanced by the presence of layers including weak minerals between the sandstones. These weak layers are responsible for the initiation and propagation of major slip-surfaces in the adjacent sandstone from small displacements. The initiation of major slip-surfaces is also favored when porous sandstone is juxtaposed with a hard lithology.We find that the quartz cementation of the most deformed parts of the clusters is common, even in clusters that were never buried below 800 m. This cementation is promoted by an intense degree of cataclasis, seems to form by “self-healing”, and may reduce the petrophysical properties of clusters.

Cette étude est destinée à améliorer la compréhension des caractéristiques structurales, pétrophysiques et mécaniques des bandes de déformation dans les grès poreux ainsi que de leur rôle potentiel sur la migration ou le piégeage des fluides en milieu réservoir. L'analyse structurale et pétrophysique des réseaux de bandes de Provence montre que leur perméabilité découle principalement de l'intensité de la cataclase dans leur microstructure et des processus diagénétiques qui peuvent s'y localiser avec la profondeur. L'analyse régionale de ces réseaux de bandes souligne l'influence majeure du régime tectonique sur leur distribution, leur organisation et leur perméabilité. Les bandes associées au régime normal (cataclactiques et peu perméables) sont localisées autour des failles cartographiques, tandis que les bandes associées au régime inverse (modérement cataclastiques et perméables) sont distribuées dans toute la région. Les bandes inverses sont fortement cataclastiques et imperméables uniquement autour du chevauchement de Roquemaure ce qui montre le rôle potentiel de la présence de grande faille sur les caractéristiques structurales et pétrophysiques de ces bandes. D'autre part, cette analyse suggère que la granulométrie de l'encaissant peut influencer l'initiation et l'organisation des réseaux. L'analyse mécanique des bandes de déformation a ensuite été réalisée à partir des résultats obtenus en Provence. L'enveloppe de plasticité de ces matériaux est calculée à l'aide d'une solution analytique. Les essais triaxiaux menés sur le grès de la carrière de l'Etang (orange) confirment la forme de ces enveloppes estimées théoriquement. Les essais réalisés sur les sables de Boncavaï (Uchaux) montrent que la taille des grains, le tri et de la compaction dans ces matériaux peu lithifiés influent sur leurs enveloppes de plasticité et la localisation des bandes cataclastiques à faibles profondeurs. Les trajets de contraintes sont estimés pour les phases d'enfouissement et de chargement tectonique (extension et compression) à partir de la relation entre contrainte principale et contraintes secondaires (K0), calibrée à partir de données de forage. Ces résultats sont intégrés à un modèle permettant d'estimer la nature et les caractéristiques structurales des bandes susceptibles de se former dans un contexte géologique donné. Un modèle structural, mécanique et pétrophysique a été établir à partir de ces différents résultats. Ce modèle est calibré à partir des données de perméabilité mesurées sur les bandes de Provence et des résultats du modèle mécanique de localisation cité précédemment. Ce modèle a ensuite été confronté à une synthèse des données de perméabilité disponibles dans la littérature et confirme l'influence des différents paramètres de contrôle pris en compte dans le modèle. Ce modèle a enfin pu être appliqué sur deux sites d'explorations/exploitations d'uranium en réservoir gréseux poreux et validé par les résultats obtenus, en concordance avec les observations de terrain. / This study is designed to improve the understanding of structural, mechanical and petrophysical characteristics of deformation bands in porous sandstone such as their potential influence on fluid storage or migration in reservoir setting. Structural and petrophysical analysis of band networks from Provence show that permeability of band is mainly controlled by the degree of cataclasis and diagenetic processes at depth. Map-scale analysis of band networks underlines the major influence of tectonic regime on band distribution, organization and permeability. Band associated to normal-fault regime (cataclasis and low-permeability) are located around map-sclae-fault whereas band associated to thurst-fault regime (moderate cataclasis and permeability) are pervasively distributed in all the area. Reverse-sense band are cataclastic and low-permeabiilty around the Roquemaure thrust, which show the potential role of large-scale fault on structural and petrophysical characteristics of bands. This analysis also shows the influence of fault propagation on formation of low permeability catacastic bands. This analysis suggests also granulometry as factor controlling organization of band networks. A mechanical analysis of deformation bands is realized based on results from Provence. Yield envelopes of these materials are calculated from analytical solution. Triaxial tests done on sandstone (L'Etang quarry, Orange) confirm the shape of yield envelope theoretically calculated. Triaxial tests done on the poorly-lithified sands (Boncavaï quarry, Uchaux) show grain size, sorting and packing influencing yield envelope and cataclastic band localization at shallow burial depth. Stress paths are calculated for burial and tectonic event (extension and contraction) using the relationship between main stress and secondary stresses (K0) calibrated from well data. These different results are integrated into a model which allows to estimate type and structural characteristics of bands susceptible to form for a known geological setting. A structural, mechanical and petrophysical model is established form these results. This model is calibrated by permeability data from deformation bands of Provence and results from the mechanical model of strain localization. This model is also confronted to a synthesis of permeability data from literature, which confirms the influence of the different controlling parameters integrated to the model. This model is applied for two sites of uranium exploration/exploitation in porous sandstone reservoirs and validated by field observations.

Ce travail a porté sur l'effet de la présence d'un fluide interstitielle sur le comportement des roches granulaires saturées dans la phase pré et post localisation. A partir d'essais de compression triaxiale et isotrope sur un grés de Fontainebleau d'une porosité de 20%, nous avons caractérisé à la fois le comportement en conditions drainés et non drainés de cette roche. Les résultats issus des essais isotropes ont mis en évidence l'influence de la pression de confinement et de la surpression interstitielle sur les paramètres poroélastque de la roche. La notion de la contrainte effective de Biot ainsi que la détermination analytique du coefficient de Skempton sont discutées. En ce qui concerne les essais de compression triaxiale, une attention particulière a été portée sur l'évolution de la surpression interstitielle issue des essais non drainés et le phénomène de localisation dans les deux conditions de drainage (drainé/ non drainés). Nous sommes parvenus à montrer par exemple que le seuil de localisation ne semble pas être affecté par la condition de drainage. Le résultas des essais triaxiaux ainsi que la prédiction de la localisation des déformations sont bien reproduits à l'aide d'un modèle de comportement avec élasticité non-linéaire et plasticité couplée à l'endommagement. L'étude de la localisation a été complétée par des observations microscopiques des bandes de cisaillement. L'analyse de la microstructure des bandes de cisaillement, par analyse d'images obtenues au microscope électronique à balayage, nous a permis d'étudier l'évolution de la porosité, de la surface spécifique et de la taille des grains à l'intérieur de ces bandes. En particulier, les changements de porosité et la structure des bandes en zones contractantes et/ou dilatantes sont discutés en fonction de la contrainte de confinement et le rôle de la surpression interstitielle est discuté. Nous présentons également une évaluation quantitative de l'évolution de la perméabilité en fonction des modifications de la microstructure en utilisant le modèle de Walsh et Brace (1984). Ce document se termine par une étude consacrée à l'étude de bande de cisaillement à grande échelle que constituent les failles, ou une analogie est observée entre la structure des bandes de cisaillement dans les granulaires obtenues sur le grès de Fontainebleau et la structure des zones de failles. Les travaux présentés ici s'inscrivent dans le cadre de notre participation au projet européen DGLAB-CORINTH sur les risques sismique dans le Golfe de Corinth.

La Formation du Grès armoricain est un élément important de la mégaséquence détritique terrigène qui débute le Pa1éozolque ou recouvre les dépôts cambriens dans le Massif armoricain. 1: Cette formation à dominante arénacée a été étudiée dans toutes les unités pa1éozolques des domaines nord et médio-armoricains. Son épaisseur varie de qûe1ques dizaines de mètres (Nord Cotentin) à plusieurs centaines de mètres (Presq~'11e de Crozon et Sud de Rennes). L'ensemble du Grès armoricain regroupe des 1ithofaciès homo1ithiques arénacés (quartzites), hétéro1ithiques à dominante arénacée ou pé1itique (alternances gréso-pé1itiques) et homo1ithiques pé1itiques. La distribution de ces 1ithofaciès est aléatoire au sein de la formation mais, par endroits, le développement préférentiel d'une unité hétéro1ithique entre deux unités inférieure et supérieur~ à dominante arénacée conduit à distinguer trois membres (le Grès armoricain inférieur, le Membre moyen et le Grès armori~ain supérieur). La formation contient les traces d'une importante activité biologique et de nombreuses structures sédimentaires d'origine physique. L'étude systématique des traces fossiles a permis de clarifier certains problèmes taxinomiques (C~ziana, Mono~enion, Sko~o~, *.* ) et de proposer ou de modifier des interprétations (Vaed~, Sko~o~, ..* ). Les principales traces fossiles contenues dans la formation sont : A4enirotit~, ~phy~, C~ziana, Vae~, V.i.dyma.uU.chYlU6, V,(moJtpfU.chYlU6, V-i.plo~eJLi.on, FJtaena, ImblLichYlU6, UnguLi.chnLt~, Mono~eILion,' Phycod~, Pl.anotit~, Sko~o~, TucfU.chYlU6, TlLicfU.chYlU6, TJtypanLt~. L'ensemble de ces traces reflète l'adaptation des organismes aux conditions spécifiques des différents pa1éomilieux. E11es'sont apparues comme de bons marqueurs d'environnement. Plusieurs associations de traces, caractérisant des milieux différents, ont pu être distinguées. Il s'agit de l'association Sko~o~ - Vae~ hatti - V-i.plo~enion et de l'association C~z-i.ana - Mono~enion - Vae~ labechu - Phycod~. Les paramètres hydrodynamiques des différentes structures sédimentaires (rides d'oscillation, rides chevauchantes, litage oblique en mamelon, dunes hydrauliques, hyperdunes, *** ) et la nature des séquences élémentaires de dépôt ont permis une meilleure compréhension du mode de mise en place des sédiments. Les caractéristiques sédimento10giques et ichno10giques des 1ithofaciès constitutifs de la formation ont révélé des conditions de sédimentation génétiquement distinctes : - une sédimentation épisodique mise en place par des phénomènes instantanés de type tempête : pour les 1ithofaciès homo lithiques 51 à séquences proximales, * pour les 1ithofaciès hétéro1ithiques Hl à séquences distales. Les caractéristiques hydrodynamiques, la nature des figures sédimentaires associées à ces dépôts (rides de vagu~, l-tnéation de délit, 6ent~ de Jt~, *** ), l'abondance et la bonne conservation du litage oblique en mamelon (Hummocky cno~~ ~~6-i.cation), supposent une mise en place de ces dépôts dans des milieux situés entre la limite d'action des vagues permanentes et une profondeur de quelques mètres, sur une p1ateforme dominée par l'action des vagues. - une sédimentation qui a été qualifiée "de chronique" * pour les 1ithofaciès homo1ithiques arénacées S2A (avec V-i.pto~eJt- i.on et Skolltho~) mis en place par des écoulements combinés courants-osci11ation, * Pour les 1ithofaciès hétéro1ithiques H2 (avec ~z-i.ana, Va~ labechu, Mono~eJLi.on et Phycod~) soumis fortement à l'action des marées et parfois émergés, . * pour les 1ithofaciès homo1ithiques arénacés S2B faiblement bioturbés, d'énergie élevée, constitu.és par des corps sableux de grande taille, _ * pour les 1ithofaciès homo1ithiques arénacés 54, à fort taux de sédimentation (rides chevauchantes). Les structures sédimentaires associées à ces 1ithofaciès (~~6-i.cation6 le.n:tic.uhUJL~, ma.dJté~ ou ond.u.R.~~, 6ent~ de du~-i.cation, ~UJt6ac~ de Jtéactivation, ~~~~ en chevJtOn6 *** ) révèlent une partie de la p1ateforme dominée par l'action des marées et parfois émergée. L'asymétrie des écoulements mise en évidence par les mesures de pa1éocourants est expliquée par des courants tidaux de force inégale. La répartition et l'organisation des 1ithofaciès permettent de définir l'environnement sédimentaire du Grès armoricain comme un ensemble de pa1éomilieux s'étendant sur la partie supérieure d'une plate-forme bordée, vraisemblablement vers le Nord, par un continent, dernier vestige des reliefs cadomiens.

Les aspects stratigraphiques et micropaléontologiques ( Foraminifères) sont abordés à partir d'une seule coupe du Tertiaire du synclinal d'Annot.

Les eaux usées sont très souvent enrichies en phosphates issus des activités anthropiques, leur rejet dans le milieu naturel sans traitement adéquat entraîne une eutrophisation rapide du réseau hydrographique de surface. L’objectif de cette thèse est de caractériser et d’étudier la possibilité de rétention des phosphates des eaux sur des géomatériaux efficaces et disponibles en quantité suffisante en Côte Ivoire. A terme, ce travail permettra de valoriser des matériaux géologiques, sans intérêt minier, en produits aux applications environnementales. A cet effet la latérite le grès et le schiste ont été sélectionnés et préparés par broyage mécanique pour produire des fractions inférieures à 80 µm. Ces rétenteurs ont été analysés par diffraction des rayons-X, microscopie électronique à balayage (MEB) et à transmission (MET), spectroscopie infrarouge (IR). Les analyses texturales ont été conduites par volumétrie d’adsorption du diazote (N2) à 77K. La granularité a été déterminée par diffusion laser et par sédimentation. Les mesures de la capacité d’échange cationique (CEC), ont été effectuées par spectroscopies UV visible et par ICP-AES et ICP-MS. La synthèse de l’ensemble des données minéralogiques montre de forts pourcentages en oxydes et oxyhydroxydes de fer, d’aluminium et de calcium pour ces trois matériaux. Cette composition confère à la fraction fine des surfaces spécifiques de 34 ; 4,7 et 16,5 m2/g respectivement pour la latérite, le grès et le schiste. De plus les charpentes minérales des ces matériaux révèlent la présence de méso et microporosité. Les rétenteurs ont ensuite été évalués dans le traitement en batch d’un effluent synthétique obtenu par dissolution du dihydrogénophosphate de potassium (KH2PO4), dans l’eau distillée. Les doses optimales et les temps d’équilibres ont été déterminés. Les isothermes de rétention ont ensuite été construites à 20, 30 et 40°C. L’affinité des phosphates pour les trois adsorbants est plus importante pour la latérite, ensuite le grès et enfin le schiste. L’adsorption dépend fortement du pH. Les taux de rétention des phosphates sur le grès semblent indépendants de la température. En revanche, ceux de la latérite augmentent dans le sens contraire de la température et l’inverse pour le schiste. Plusieurs modèles cinétiques (pseudo-premier ordre, pseudo-second ordre, Elovich et de diffusion) ont été évalués, de même que les paramètres thermodynamiques. Les réactions d’adsorption sont parfaitement décrites par le modèle de pseudo-second ordre. Les données des équilibres d’adsorption permettent de définir des intervalles où l’adéquation aux modèles de Langmuir et Freundlich semble parfaite. Le mécanisme de rétention proposé suggère l’existence de deux types de sites. L’analyse par infrarouge (DRIFT) des matériaux après adsorption montre une part importante des interactions de type chimique dans la rétention des phosphates sur la latérite et le grès. L’ensemble des résultats obtenus confirme la possibilité d’utiliser la latérite, le grès et le schiste pour déphosphater les eaux. Cependant la latérite présente de plus fortes potentialités par rapport aux autres adsorbants testés / Wastewaters are often loaded in phosphate from human activities. The discharge of such wastewater without adequate treatment leads to rapid eutrophication of water bodies. The main of the present thesis was to characterize and investigate the removal efficiency of phosphate from water by natural geological material available in large amount in Ivory Coast. Ultimately, it has ambition to valorize geological material without mining interest for environmental purposes. For this research, the laterite, sandstone and shale were selected and prepared by mechanical crushing to obtain fine fractions below 80 µm. Detailed study to characterize these three rocks powder was performed, thus several mineralogical and physico-chemical properties were determinated by means of : X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS), N2-adsorption/desorption techniques (BET), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX), particle size distribution, cation exchange capacity and chemical analyses by atomic emission spectrometry (ICP-AES) and mass spectrometry (ICP-MS). Data shows high percentages of iron, aluminum and calcium oxides and oxyhydroxides for these three materials. This composition confer to the fine fraction the specific surface of 34; 4.7 et 16.5 m2/g for laterite, sandstone and shale respectively. In addition, the mineral structures of these materials reveal the presence of meso-and microporosity. These materials were then evaluated in the batch treatment of synthetic liquid effluents containing pure KH2PO4. The optimal dosage and equilibrium times were detected. After, isotherms were built at 20, 30 and 40°C. It was shown that phosphate affinity for the three absorbents is more important for laterite, sandstone and shale. The absorption process is strongly depends on pH. Phosphate retention rate on sandstone seem not to depend on temperature, on the other hand, those of laterite increase on the contrary way of the temperature and vice versa for schist. Several kinetic models (pseudo first order, pseudo second order, Elovich and diffusion models) were evaluated as well as thermodynamic parameters. Absorption reactions are perfectly described by the pseudo second order. Absorption equilibrium data allow defining interval where Langmuir and Freundlich model seems perfect. The proposed retention mechanism suggests the existence of two kinds of sites. DRIFTS analyses of adsorbents after adsorption revealed chemical interaction on adsorption process onto laterite and sandstone. This study demonstrated that laterite, sandstone and shale are an effective adsorbent for phosphate removal from aqueous solution. However, laterite shows a strong potentiality compared to the two others adsorbents

Notre travail consiste en une étude stratigraphique et sédimentologique détaillée : - du Sidérolithique; - des sédiments molassiques continentaux oligocènes et leurs rapports avec les sédiments marins oligocènes des Bauges ; - des sédiments molassiques marins miocènes (pour lesquels j'utilise la subdivision stratigraphique de C. Lamiraux, 1977). Ce travail définit les zones d'apport des sédiments, les styles (type) de transport et de dépôt, la nature des climats ; il précise la stratigraphie et la tectonique de la région et aboutit à une reconstitution paléogéographique complète.

La formation Eocène-Oligocène des Grès d’Annot constitue le remplissage gravitaire syntectonique de bassins d’avant-pays complexes, développés au front de l'orogène alpin. Les dépôts relativement distaux de ce système turbiditique s'apparentent à des lobes sous-marins. Ces corps sableux sont caractérisés par une géométrie tabulaire et isopaque à l’échelle pluri-kilométrique. Ce travail met cependant en évidence une extrême complexité dans la répartition des faciès, structures et figures sédimentaires, en lien avec une grande variabilité des processus de transport/dépôt. Ceux-ci sont à l’origine d'objets élémentaires à la géométrie et aux remplissages distincts. Cette forte variabilité sédimentaire implique d'importantes hétérogénéités pouvant influencer la circulation des fluides sur des systèmes réservoirs analogues. A titre de comparaison, une étude complémentaire est effectuée sur un système gravitaire carbonaté (Formation Guwayza, Jurassique moyen, Nord de l’Oman), en contexte de marge passive, afin de discuter de l’importance relative des processus à l’égard du contexte géodynamique sur la variabilité des lobes. / The siliciclastic Annot Sandstones formation (SE France) is composed of a thick series of gravitary deposits and represents the Late Eocene to Early Oligocene northward infill by various types of gravitary deposits of relatively small foreland basins developed in front of the Alpine orogen. This study brings new quantitative data on the terminal deposits of this turbidite system (sand-rich lobes) and focuses on their internal architecture from depositional event scale to elementary object scale. A longitudinal distribution model of elementary objects (from proximal vertically stacked channelized lobes to distal tabular lobes) and associated heterogeneities has been established. Those features have not been accurately described in sand-rich turbidite deposits so far. This high internal variability necessarily implies heterogeneities in terms of petrophysical characteristics (porosity, permeability) and reservoir connection that may have a significant impact on fluid circulation. As a comparison, a similar study on calciturbidites sheet-like lobes from the Middle Jurassic Guweyzah Formation of North Oman is introduced. These results allow reconsidering both sedimentary processes involved in sand-rich lobes and also reservoir models that can be established on field analogues.