Low temperature phase relations in the ice-stable field of the system NaCl-CaCl₂-H₂O were determined under 1 atm. total pressure along the NaCl-H₂O and CaCl₂-H₂O binaries and along five pseudobinaries with constant NaCl/(NaCl+CaCl₂) weight ratios. The results are in excellent agreement with published data along the NaCl-H₂O binary but show large discrepancies when compared to previous determinations of the ice liquidus along the CaCl₂-H₂O binary and in the NaCl-CaCl₂-H₂O ternary. At moderate to high salinities, isotherms cross the ice sub-field at lower total salt concentrations than previously reported. In addition, NaCl/(NaCl+CaCl₂) weight ratios estimated from hydrohalite- and ice-melting temperatures may be low by as much as 15%. Relative densities were measured for NaCl(aq) and CaCl₂(aq) solutions to 250°C and 400 bars and over the range of ionic strengths 0.2 - 5.5 and 0.2 - 19.2 mol·kg⁻¹, respectively. The results span the pressure and temperature of earlier volumetric studies and extend to higher molalities than reported previously. The relative densities have been fitted as apparent molar volumes (V_Φ) using the Pitzer ion-interaction treatment, with appropriate expressions chosen for the temperature- and pressure-dependence of the virial coefficients of the model. The results presented for NaCl(aq) are in good agreement with published results to 250°C. The results presented for CaCl₂(aq) are in good agreement with published values to approximately 125°C. Above 125°C the inter- and intralaboratory precision of the published data deteriorate and are often in very poor agreement with the data from this Study. The representation for V_Φ for CaCl₂(aq) was integrated with respect to pressure to establish the pressure dependence of excess free energies over the temperature range studied. CaCl₂ activity coefficients (γ±) have been derived to 250°C, 400 bars and 4 mol·kg⁻¹ using published fits of CaCl₂ activity coefficient data along the vapor saturation surface and the pressure dependence determined in this work. The volumetric data indicate that the mean ionic activity coefficient, γ±(CaCl₂), increases by a maximum of 32% at 400 bars, 250°C, and 4 mol·kg⁻¹ as compared with its value at saturation pressure. Relative densities were also measured for several ternary { NaCl+CaCl₂}(aq) solutions at 25 and 35°C and 1 atm. These results substantially expand the volumetric data base for ternary solutions. Based on the results of this study most of the previously reported 308.15 K density data in the ternary appear to contain large errors. / Ph. D.

Vapor-saturated solubility relationships in the system NaCl-KCl-H₂0 have been determined by experimentally synthesizing fluid inclusions in quartz in the presence of known brine compositions and then measuring the dissolution temperatures of halite and/or sylvite daughter crystals within the inclusions using a microscope equipped with a heating stage. These data, along with other literature values have been used in a regression routine to generate a series of equations describing vapor-saturated solubility relations within the halite, sylvite and hydrohalite stability fields. These equations, together with a recently published equation for the ice stability field (Hall et al., 1987), have been used to construct the complete vapor-saturated solubility surface in the NaCl-KCl-H₂O ternary system. The diagram may be used in the interpretation of microthermometric data to determine the compositions of fluid inclusions approximated by the NaCl-KCl-H₂O system. P-T conditions inferred from fluid inclusions in metamorphic rocks often disagree with values predicted from mineral equilibria calculations suggesting that inclusions formed during early stages of regional metamorphism continue to re-equilibrate during burial and subsequent uplift in response to differential pressure. P-T conditions accompanying burial and uplift were experimentally simulated by forming pure-H₂0 inclusions in quartz, and then re-equilibrating the inclusions such that final confining pressures ranged from 5 kbar above to 4 kbar below the original formation pressure. Homogenization temperatures of re-equilibrated inclusions indicated densities intermediate between the initial and final P-T conditions. In short-term experiments (7 days) where the initial internal overpressure exceeded 1 kbar most H₂O inclusions re-equilibrated until their internal pressures were between ~75O and 1500 bars above the confining pressure, regardless of the initial pressure differential. In a long-term experiment (52 days) some inclusions were found to have completely re-equilibrated. In experiments where the confining pressure during re-equilibration exceeded the original formation pressure, the densities of pure-water inclusions increased to values intermediate between the initial and final P-T conditions. Additionally, these inclusions were generally surrounded by a halo of smaller inclusions also of intermediate density and resulting in a texture similar to that previously ascribed to decrepitation resulting from internal overpressure. Pressure-volume-temperature-composition (PVTX) relations in the CO₂-H₂O system have been experimentally determined from 2 to 6 kbar and 400° to 700°C for fluid compositions between 12.5 and 87.5 mole % CO₂ using the synthetic fluid inclusion technique. The method involves trapping CO₂-H₂O fluids of known composition as inclusions in quartz at elevated pressures and temperatures (P_F and T_F) and then calculating the desired fluid properties using microthermometric data combined with available PVTX data for this system at low pressures and temperatures. PTX properties of CO₂-H₂O mixtures were determined from the total homogenization temperatures (Th (total)) of fluid inclusions trapped in the one-fluid phase field. Internal pressures on the solvus (at Th (total)) were calculated using the equation of state of Connolly and Bodnar (1983) and the inclusion densities as determined above. The pressure and temperature of total homogenization of each inclusion defines a point on the solvus unique to that particular bulk fluid composition and density. Thus, the array of many such points determined in this manner delineates the boundary between the one-phase and two-phase fields over a portion of PTX-space. / Ph. D.

Campi Flegrei is a large volcanic complex located west of the city of Naples, Italy. The area has been the site of volcanic activity for more than 60 ka and represents a potential volcanic hazard owing to the large local population. In this study, the geochemistry of the magma associated with two different eruptions at Campi Flegrei has been characterized, with the aim to identify geochemical trends that may help to predict the style and nature of future eruptions. Two eruptions of different age and eruptive style have been selected for study, Fondo Riccio (9.5 ka) and Minopoli 1 (11.1 ka). A scoria (CF-FR-C1) and a bomb (CF-FR-C2) were collected from the Fondo Riccio eruption, and two scoria samples were collected from Minopoli 1 (CF-Mi1-C1 and C2) eruption. The pre-eruptive volatile content of magma plays an important role in the style of eruption and can be assessed from studies of melt inclusions (MI) contained in phenocrysts. Major and trace elements in Fondo Riccio MI show a wider variation compared to those in Minopoli 1 MI suggesting that the Fondo Riccio magma residence time was longer compared to the Minopoli 1 magma. Analyses of volatile contents in MI suggest that Fondo Riccio magma may have been more water-rich than Minopoli 1 magma, consistent with the more explosive character of this eruption compared to Minopoli 1. Trace element data suggest a combination of arc volcanic and upper continental crust magma as the source for the Fondo Riccio and Minopoli 1 eruptions. / Master of Science

De nombreux tremblements de terre ont provoqué l’effondrement de structures importantes. La conception des structures résistant aux séismes dépend fortement de l’interaction sol-fondation-structure. Cette interaction implique la prise en compte simultanée des mouvements relatifs et des mécanismes de transfert de charge. En ce qui concerne les sols liquéfiables, la génération des pressions interstitielles doit également être prise en compte.Le renforcement des sols compressibles par des pieux est une solution très utilisée pour supporter les structures dans des zones sismiques. Plus récemment, la technique de renforcement par inclusions rigides a été utilisée. La différence entre les deux techniques réside dans le fait que, dans la technique du renforcement par inclusions rigides, un matelas de transfert de charge est intercalé entre la structure et les têtes des inclusions rigides. L’utilisation du matelas permet la dissipation d’énergie liée au séisme.Ce travail de thèse étudie le comportement sismique des sols compressibles renforcés par des pieux (système sol-pieux-structure) et des inclusions rigides (système sol-inclusions-matelas-structure). L’étude est effectuée à l’aide d’une modélisation numérique tridimensionnelle par différences finies avec le code Flac3D. Plusieurs types de sol ont été considérés en prenant en compte des états drainés et non drainés. Pour les cas non drainés, les analyses ont été réalisées à l'aide de simulations hydro-mécaniques couplées. Des modèles constitutifs simples et complexes ont été utilisés pour représenter le comportement du sol. Un amortissement de type Rayleigh a été appliqué pour fournir un amortissement supplémentaire à la partie élastique lorsque des modèles constitutifs élastoplastiques simples ont été considérés.L’objectif de ce travail est d’identifier l’impact des facteurs importants sur la réponse des systèmes analysés. Des nombreux paramètres comme le type de fondation, la fréquence du chargement, les caractéristiques dynamiques de la structure, le profil de sol et la densité relative ont été étudiés. En tenant compte des fondations sur pieux et des inclusions rigides, les conditions aux extrémités des pieux, la configuration du groupe de pieux, la longueur des pieux et l'encastrement des fondations ont également été investigués.Des aspects importants relatifs aux modèles numériques ont également été explorés tels que la géométrie du modèle, les frontières absorbantes, la taille des éléments du maillage, les éléments d'interface, les éléments structurels et le chargement dynamique.Les mouvements et contraintes dans le sol, les structures et les éléments rigides de renforcement ont été analysés et ont permis de mettre en évidence l’influence des divers paramètres étudiés. Cette étude a permis de mettre en évidence l’influence de certains paramètres dans la réponse (accélérations, déplacements, efforts, contraintes, pression interstitielle) des systèmes évalués. Le type de rupture dans les éléments des systèmes étudiés ont également été mis en évidence.Mots-clés: pieux; inclusion rigide; modélisation numérique; analyse dynamique; interaction de la structure du sol; liquéfaction / A great amount of earthquakes have caused the collapse of important structures along the history. The design of earthquake-resistant structures depends greatly of the soil-structure interaction. This interaction implies the consideration of relative movements and load transfer mechanism simultaneously. Dealing with liquefiable soils the generation of pore pressure should also be considered.Pile system constitutes a common foundation of structures resting on soil layers of low stiffness and strength in seismic zones. More recently rigid inclusion systems were utilized. The difference is that in the rigid inclusion systems, the rigid elements are separated from the foundation slab by an earth platform that is able to transfer the surface loads and dissipate energy coming from the seismic loading.This manuscript studies the behavior, through numerical models, of inclusions systems (soil-inclusion-platform-structure) and pile systems (soil-pile-structure) considering soft soils under seismic loadings. Finite difference numerical models were developed using Flac3D. Several types of soils were utilized in drained and undrained conditions. For the undrained cases, the analyses were carrying out using dynamic coupled fluid-mechanical simulations with accuracy the behavior of soils. The Rayleigh damping approach was applied to provide additional damping in the elastic part when simple elasto-plastic constitutive models were considered.The objective of the investigation is the identification of the impact of important factors in the response of the analyzed systems. Factor such as the foundation type, the frequency of the input motion, the dynamic characteristics of the structure, the soil profile and the relative density were investigated. Considering the pile and rigid inclusion foundations, the support conditions, the pile group configuration, the pile length, the embedment of the foundation were also examined.Additional and important aspects of numerical model were also explored like the model geometry, dynamic boundary conditions, element size, interface elements, structural element types, dynamic loading.Results in terms of movements and stresses in the soil, superstructure and rigid elements were obtained. They show the great influence of some parameters in the response (accelerations, displacements, efforts, strains, pore pressure) of the evaluated systems. Others highlight the importance of a type of failure in the elements of the system.Keywords: pile; rigid inclusion; numerical modelling; dynamic analysis; soil structure interaction; liquefaction

Les chondres, témoin des débuts du Système Solaire, ont une origine encore débattue. En particulier, l'origine de leurs olivines est encore mal comprise. Furent-elles formées par processus magmatique ou de condensation ? Héritées ou formées directement dans le chondre ? Pour répondre cette question, une étude chimique détaillée a été réalisée sur des inclusions vitreuses piégées dans les olivines magnésiennes d'Allende (CV3). Des images 3D et des profils chimiques en profondeur des éléments majeurs montrent un comportement chimique similaire à celui d'inclusions magmatiques synthétiques, un argument en faveur d'une origine magmatique. Les inclusions ont ensuite été chauffées à haute température (1 800 °C) grâce à une platine chauffante unique au monde, développée au cours du projet, afin d'étudier le verre homogène. Les teneurs élevées en Na2O des inclusions chauffées montrent que les inclusions évoluent en système fermé et que les olivines se sont formées dans un environnement riche en Na. Du fait de la volatilité du Na à haute température, un tel environnement est difficilement conciliable avec une formation des olivines par condensation ou magmatique au sein des chondres. Ceci suggère donc que les olivines sont héritées. Des mesures de REE ont été réalisées par SIMS dans les inclusions et leurs olivines hôtes afin de calculer le taux de cristallisation nécessaire à la formation de ces olivines. Les compositions chimiques des magmas parents calculés d'après ces taux de cristallisation correspondent à celles attendues d'après les études expérimentales déjà existantes. Celles-ci suggèrent la formation des olivines au sein de planétésimaux fondus de composition CV ou CI / Chondrules, witnesses of the beginning of the Solar System still have a debated origin ti this day. In particular, the origin of chondrules' olivines is still poorly understood. Were they formed by magmatism or condensation processes? Inherited or grown directly within the chondrule? In order to answer this, a detailed chemical study was undertook on glass inclusions trapped in Mg-rich olivines from Allende (CV3) meteorite. 3D images and chemical depth profiles showed a similar behavior between Allende's inclusions and synthetic magmatic ones, which is an argument in favor of a magmatic origin for olivines. Glass inclusions were then heated at high temperature (1 800 °C) via a new and unique heating stage developed during the project, in order to study the homogeneous glasses. High Na2O amounts in heated inclusions show that they behave as closed systems and that olivines formed in a Na-rich environment. Because Na is highly volatile at high temperatures, such an environment is hard to reconcile with olivines forming by condensation or magmatism within chondrules. This suggests that olivines are inherited. Measurements of REE were performed via SIMS in inclusions and hosts olivines in order to calculate the crystallization rates necessary to olivines formation. Chemical compositions of parent magmas, calculated from crystallization rates correspond to those expected from previous experimental studies. They suggest that olivines from chondrules form within molten planetesimals of global CI to CV composition

Mémoire (M.Sc.A.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1986. / "Mémoire présenté en vue de l'obtention d'un diplôme de M.Sc.A." CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (D.R.Min.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 1994. / Bibliogr.: p. 167-184. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Lors du traitement en poche de l’acier liquide, les inclusions sont transportées vers l’interface métal liquide/laitier où elles sont capturées. Près de l’interface, le mouvement des inclusions est ralenti sous l’effet des interactions hydrodynamiques avec celle-ci. Afin d’étudier ces interactions, deux maquettes froides ont été mises en œuvre, où les inclusions sont modélisées par des billes millimétriques de densité intermédiaire entre celles de deux liquides transparents. Ces dispositifs nous ont permis de mesurer les variations du coefficient de frottement fen fonction de d/R (d est la distance du centre de la bille à l’interface non déformée et R est le rayon de la bille) pour différentes valeurs du nombre de Bond particulaire Bop, du rapport de différences de densités β et du rapport de viscosités λ. Lorsque d⁄(R>2), les points expérimentaux sont en accord avec le modèle de Bart pour une interface indéformable. fdépend fortement de λ et faiblement de  et Bop.Lorsque d⁄(R≤2), on distingue deux modes de relaxation vers l’équilibre. Lorsque 〖Bo〗_p≪1, la déformation reste faible et le régime de Bart est suivi par le régime de Taylor où (f~R)⁄h (h est l’épaisseur du film de liquide séparant la particule de l’interface). Lorsque 〖Bo〗_p≳1, l’interface se déforme significativement pour atteindre localement la courbure de la bille et le drainage du film s’effectue en régime de Reynolds où f~(R⁄h)^3. Les variations de 1/f en fonction de l’écart à l’équilibre présentent une inflexion que nous attribuons à la transition vers le régime de Reynolds et qui apparaît d’autant plus tôt lors de la relaxation vers l’équilibre que λ est élevé. Dans le régime de transition, fne dépend que de l’écart à la position d’équilibre et de λ. En régime de Reynolds, fest une fonction croissante de λ, 〖Bo〗_p et β, en accord avec le modèle de drainage de Hartland. / In liquid steel ladle treatment, inclusions are transported towards the steel-slag interface before being captured. Near the interface, the inclusions rise up under the effect of gravity but their movement is delayed by the hydrodynamic interaction with the interface. An experimental study has been carried out, using two physical models. In both devices, the variations of the particle velocity are measured as a function of the distance d from the particle center to the non-deformed interface. Then, the friction coefficient f (i.e. the correction to the Stokes steady drag) is deduced. The dependence of f on the density difference ratio β, the particle Bond number 〖Bo〗_p and the viscosity ratio λ is examined. When d⁄R≳2, the experimental results agree well with Bart’s curves established for a non-deformable interface. f essentially depends on the viscosity ratio and weakly depends on β and 〖Bo〗_p. When d⁄R≲2, depending on the value of 〖Bo〗_p, two relaxation modes can be distinguished. When 〖Bo〗_p≪1, the deformation of the interface is weak and the Bart regime is followed by the Taylor regime. This regime is characterized by f~(R⁄h) where h is the film thickness separating the particle from the interface. When 〖Bo〗_p≳1, the interface is significantly deformed and its curvature tends locally to the particle curvature and the film drains in the Reynolds regime characterized by f~(R⁄h)^3. The variations of the experimental friction coefficient as a function of the deviation from the equilibrium position have an inflection point: it is attributed to the transition to the Reynolds regime. This transition appears earlier when the λ is higher. In the transition regime, fonly depends on the equilibrium deviation and on the viscosity ratio. In the Reynolds regime, the friction coefficient is an increasing function of λ, β and 〖Bo〗_p as predicted by Hartland drainage model.

L'objet de ce travail est l’étude des propriétés de stabilité et de robustesse des systèmes non-linéaires via des méthodes basées sur l'homogénéité. Dans un premier temps, nous rappelons le contexte usuel des systèmes homogènes ainsi que leurs caractéristiques principales. La suite du travail porte sur l'extension de l'homogénéisation des systèmes non-linéaires, déjà proposée dans le cadre de l'homogénéité à poids, au cadre plus général de l'homogénéité géométrique. Les principaux résultats d'approximation sont étendus. Nous développons ensuite un cadre théorique pour définir l'homogénéité de systèmes discontinus et/ou donnés par des inclusions différentielles. Nous montrons que les propriétés bien connues des systèmes homogènes restent vérifiées dans ce contexte. Ce travail se poursuit par l'étude de la robustesse des systèmes homogènes ou homogénéisables. Nous montrons que sous des hypothèses peu restrictives, ces systèmes sont input-to-state stable. Enfin, la dernière partie de ce travail consiste en l'étude du cas particulier du double intégrateur. Nous développons pour ce système un retour de sortie qui le stabilise en temps fini, et pour lequel nous prouvons des propriétés de robustesse par rapport à des perturbations ou à la discrétisation en exploitant les résultats développés précédemment. Des simulations viennent compléter l'étude théorique de ce système et illustrer son comportement / The purpose of this work is the study of stability and robustness properties of nonlinear systems using homogeneity-based methods. Firstly, we recall the usual context of homogeneous systems as well as their main features. The sequel of this work extends the homogenization of nonlinear systems, which was already defined in the framework of weighted homogeneity, to the more general setting of the geometric homogeneity. The main approximation results are extended. Then we develop a theoretical framework for defining homogeneity of discontinuous systems and/or systems given by a differential inclusion. We show that the well-known properties of homogeneous systems persist in this context. This work is continued by a study of the robustness properties of homogeneous or homogenizable systems. We show that under mild assumptions, these systems are input-to-state stable. Finally, the last part of this work consists in the study of the example of the double integrator system. We synthesize a finite-time stabilizing output feedback, which is shown to be robust with respect to perturbations or discretization by using techniques developed before. Simulations conclude the theoretical study of this system and illustrate its behavior

Les réseaux hydrographiques sont les principaux vecteurs de l'érosion des reliefs et de transport des sédiments jusqu'aux bassins. Leur développement, contraint par la tectonique et le climat, est au coeur des recherches sur l'évolution des chaînes de montagnes. Or, la dynamique et la stabilité des réseaux de drainage dans les bassins d'avant-pays, soumis à la subsidence flexurale et à la tectonique locale, restent mal connus. Cette étude s'intéresse à la formation et la dynamique érosive du réseau de drainage du bassin d'avant-pays du SE de la France en lien avec l'exhumation des Alpes occidentales à l'Eocène-Miocène basal (45-20 Ma). Les résultats sédimentologiques et structuraux montrent que ce réseau a été formé précocement au cours de la subsidence du bassin à la faveur de la tectonique compressive régionale. Les sédiments Eocènes déposés dans les paléo-vallées reflètent d'abord un réseau local. A l'Oligocène, l'exhumation des Alpes induit l'extension du réseau jusqu'aux massifs internes alors en érosion. Les galets exotiques déposés dans le bassin contiennent des fractures dévoilant une circulation complexe d'eau (probablement météorique) dans les Alpes. L'étude géochimique des inclusions fluides indique que cette eau a été piégée dans ces veines sous environ 2 km de roches, suggérant l'altitude des reliefs alpins à l'Oligocène. Aujourd'hui, le réseau hydrographique réemprunte en partie les vallées Miocènes, indiquant une relative stabilité de sa géométrie depuis 25 Ma, malgré une activité tectonique constante. Ces résultats peuvent servir de contrainte aux modèles d'évolution des réseaux hydrographiques dans les bassins à différentes échelles spatio-temporelles / Drainage networks represent the main vectors of erosion of topographies and transport of sediments toward the basins. Their development is constrained by both tectonics and climate, and thus represents the focus of research of mountain belt evolution. However, in foreland basins, the drainage network dynamics and stability are still not well understood due to the overlapping effect of local tectonic activity on the flexural subsidence. This study focus on the formation and on the erosive dynamics of the drainage network in the French South Alpine Foreland Basin that is related to the Western Alps exhumation during the Eocene-early Miocene (45-20 Ma). Combined sedimentological and structural results show that the drainage network has been tectonically-formed during the early stage of subsidence of the basin due to the regional compressional stress. Primarily, the Eocene sediments deposited in the palaeovalleys highlight a local network. During the Oligocene, the Alps exhumation induces the development of the network to the internal massifs that are then eroded. Some exotic pebbles deposited in the basin contain veins that evidence for a complex water circulation (probably meteoric water) within the Alps. The geochemical study of fluid inclusions indicates that the water has been trapped under about 2 km of rocks suggesting the altitude of the alpine reliefs at the Oligocene. Despite a constant tectonic activity, the modern drainage network partially uses the Miocene palaeovalleys that suggest a geometrical stability since about 25 Ma. These results can serve to constrain the various models of drainage network evolution in basins at different space and time scales