La datation de l’âge de génération des hydrocarbures et de la déposition de la roche mère fournit des informations importantes dans la prospection pétrolière. Dans ce travail, différentes stratégies ont été étudiées pour la détermination des métaux traces, et des rapports isotopiques du plomb dans des produits pétroliers par des techniques de spectrométrie de masse. Les stratégies d’analyses développées dans ce travail ont été utilisées pour estimer l’âge de génération du pétrole, ainsi que l’âge de déposition de la roche mère âge du « New Albany shales » dans le basin d’Illinois, en utilisant les géochronomètres U-Th-Pb. Les ages déterminés par la méthode U-Th-Pb sont en très bon accord avec ceux prédits par les modèles numériques géologiques, ce qui démontre le potentiel de cette approche pour étudier l’histoire de la formation des hydrocarbures et dans la recherche de nouvelles sources d'hydrocarbures. / Timing crude oil generation and source rock deposition provides important clues in petroleum prospection. In this work, different analytical procedures were developed for trace metals and Pb isotope ratio were determination crude oils and related products. These analytical strategies were then used, for the first time, to assess the applicability of the U-Th-Pb geochronometers for timing source rock deposition age and crude oil generation in the Illinois Basin. Ages determined are in good agreement with those predicted by geological numerical models, demonstrating the potential of these geochronometers to study the history of hydrocarbons formation and to find new hydrocarbon sources.

Les riches gisements filoniens aurifères de Tirek-Amesmessa, situés dans le Sud algérien, sont liés au fonctionnement d'un cisaillement décrochant majeur, (Zone de Cisaillement Est Ouzzalienne, ZCEO) tardi-panafricain ( 540Ma), dont le compartiment ouest est constitué par l'unité granulitique d'In Ouzzal, d'âge archéen, métamorphisée au cours du cycle éburnéen (2Ga) L'étude pétro-structurale régionale, celle des inclusions fluides (microthermomètrie, analyse par sonde Raman), des isotopes stables (C,O,H) et du plomb des galènes, permettent de découper l'histoire des gisements en trois cycles: Cycle 1 : Une longue période de fonctionnement ductile de la ZCEO, accompagnée de l'intrusion de roches basiques syncinématiques, se termine par une altération hydrothermale complexe (bérisites) localisée dans des couloirs de déformation et suivie de la mise en place de filons de quartz. La déformation ductile, évoluant vers le fragile en fin de cycle se focalise de façon croissante dans les quartz. La future zone minéralisée agit comme une structure drainant un type assez constant de fluides à température décroissante (500 à 300°C) et à profondeur assez stable (18 à 15km): fluides aqueux "métamorphiques" contenant une composante carbonique mantélique en relation avec les intrusions basiques syncinématiques. Le cycle Il : correspond à la maturation tectonique du quartz: microfracturation en plusieurs stades au cours de la remontée vers la surface jusque vers 4-5km. Des fluides de type saumures relaient les précédents. Le cycle III : voit la minéralisation aurosulfurée (sphalérite puis galène-or) se déposer en utilisant la microperméabilité créée précédemment. Le dépôt de l'or résulte d'un mélange de fluides (dont des saumures) qui traversent l'unité granulitique selon des circuits de profondeur différente, dans le contexte d'un hydrothermalisme activé par de grandes intrusions acides tardi-tectoniques. La nature des fluides impliqués, les isotopes du plomb des galènes, les teneurs en or des protolithes granulitiques d'In Ouzzal impliquent que ces derniers constituent les roches mères de l'or.

L'étude du climat implique nécessairement la collecte et le traitement d'une grande quantité de données obtenues par l'analyse d'archives climatiques telle que les carottes de glace. Dans ce contexte, ce travail présente le plus long enregistrement jamais obtenu d'éléments crustaux, métaux, métalloïdes, terres rares, mercure et isotopes du plomb. Cet enregistrement a été possible grâce à un forage récent réalisé en Antarctique de l'Est permettant d'obtenir une carotte de glace profonde (EPICA/Dome C, 3270 m). Ces éléments ont été étudiés dans de nombreuses sections de la carotte de glace EPICA/Dome C de 263 000 à 671 000 ans avant nos jours. <br /><br />L'analyse d'éléments crustaux, métaux, métalloïdes, terres rares, mercure ont été réalisées grâce à un spectromètre de masse à secteur magnétique couplé à un plasma induit. La caractérisation des isotopes du plomb et l'analyses de methylmercure et mercure inorganique ont quant à elles étaient rendues possible par l'utilisation d'un spectromètre de masse à ionisation thermique et d'un spectromètre de masse à temps de vol couplé à un plasma induit. Ces analyses ont toutes été effectuées en salle blanche. <br /><br />L'étude des éléments crustaux (V, Cr, Mn, Fe, Co, Rb, Ba et U) a permis de quantifier les variations naturelles des flux de ces éléments dans les glaces de l'Antarctique de l'Est de 263 000 à 671 000 ans avant nos jours. On a remarqué de fortes variations naturelles de concentration et de flux au cours de ces 6 cycles climatiques, avec des flux de retombées plus faibles pendant les périodes chaudes (interglaciaires) et des flux plus fort pendant les périodes froides (maxima glaciaires). De plus, ces apports augmentent brutalement en Antarctique de l'Est quand δD ≤ - 430‰. <br /><br />Pour la première fois, les terres rares ont pu être analysées dans une carotte de glace profonde. Les variations temporelles et la provenance des terres rares, d'origine crustale, dans l'Antarctique de l'Est ont été étudiées de 263 000 à 671 000 ans avant nos jours. Ainsi, l'origine géographique des éléments crustaux pendant les périodes glaciaires et interglaciaires a été précisée grâce à la comparaison de données de terres rares obtenues dans la carotte EPICA/Dome C et celles provenant de régions potentielles d'origine des aérosols de l'hémisphère austral. L'Australie et la province de Córdoba apparaissent comme étant les sources dominantes à part égales sur le plateau de l'Antarctique de l'Est au cours des maxima glaciaires peu prononcés (MIS 12.2, 12.4 et 14.2). Différemment, les maxima glaciaires plus prononcés (MIS 8.2, MIS 10.2, 10.4 et16.2) montrent des ratios différents : ces éléments crustaux proviennent à 80-90% de la région de Cordoba et à 20-10% de l'Australie. Pendant les périodes interglaciaires, l'Amerique du Sud (Argentine du Sud, Argentine Centrale, et peut-être la Patagonie), les montagnes Transantarctiques (glacier Koettkitz) et l'Australie apparaissent comme étant les sources dominantes au Dome C. <br /><br />Les concentrations des métaux et des métalloïdes ont été mesurées de 263 à 671 ka BP afin d'examiner la variabilité à long-terme de ces éléments, d'évaluer les contributions de sources naturelles et les modes de transport. De fortes variations naturelles de concentration et de flux au cours de ces 6 cycles climatiques ont été observées, avec des flux de retombées plus faibles pendant les périodes chaudes (interglaciaires) et des flux plus fort pendant les périodes froides (maxima glaciaires). Cependant, certains métaux varient plus que d'autres. En particulier, l'approche isotopique du plomb apporte une contribution importante dans l'interprétation des variations de compositions de poussières d'origine crustale en Antarctique.<br /><br />Finalement, pour la première fois, le mercure total, le methylmercure et le mercure inorganique ont été mesurés dans une carotte de glace profonde. Cette analyse montre des concentrations qui varient considérablement au cours des derniers 671 000 ans, avec de faibles valeurs pendant les interglaciaires et de fortes valeurs pendant les périodes les plus froides. L'analyse de ces éléments a permis de déterminer les variations en paleoproductivité océanique et de mieux comprendre les procédés de dépôts de mercure au cours des derniers 671 000 ans.

L'objectif principal de cette étude est d'améliorer les connaissances sur le système aquifère de la basse vallée du Var, principale ressource d'eau potable dans une région soumise à des influences méditerranéennes et alpines. La composition des éléments majeurs et traces, des isotopes de l'O, du Pb et du Sr a été déterminée à différentes périodes hydrologiques dans les eaux du fleuve Var, de ses affluents, de la nappe alluviale de la basse vallée, et des aquifères des calcaires jurassiques et des poudingues pliocènes, qui constituent le substratum des alluvions. Les concentrations mesurées sont souvent proches du fond géochimique naturel, ce qui fournit pour chaque type d'eaux un point de référence de la qualité et permet, grâce à la sensibilité de la mesure des traces, de détecter la moindre pollution émergente. Des pollutions agricoles et/ou domestiques ont été détectées, en particulier dans les eaux des poudingues, ceci même en profondeur. Le fleuve constitue la principale source d'alimentation de la nappe alluviale, essentiellement à l'amont de la vallée. La recharge de la nappe par l'aquifère des poudingues représente 20% environ, ce qui est inférieur aux estimations précédentes. L'utilisation conjointe des éléments traces et majeurs met en évidence l'hétérogénéité des eaux des poudingues, et permet d'évaluer les proportions de mélange. L'alimentation de la nappe par les calcaires semble faible. La forte influence chimique des évaporites triasiques limite l'utilisation des isotopes du Sr comme marqueur d'origine des eaux. Les isotopes du Pb ont fourni des résultats complexes qui semblent montrer une origine à la fois naturelle et anthropique, cette dernière apparemment liée aux pluies. Les isotopes du Ra ont été utilisés afin d'estimer le temps de parcours dans la nappe alluviale. La faisabilité analytique de la méthode semble acquise. Malgré d'importants échanges avec le milieu traversé, l'utilisation des rapports isotopiques semble s'affranchir de certains processus complexes.

Depuis au moins 2000 ans, le massif des Vosges a été le siège d’activités minières qui ont conduit (i) à l’émission de particules contaminées en éléments traces métalliques (ETMs), (ii) aux dépôts de déchets miniers et sidérurgiques et (iii) à des modifications du paysage. Les ressources présentes dans ce système de moyenne montagne, et utilisées par les populations, rendent nécessaire la mesure des impacts des activités anthropiques passées sur l’écosystème forestier.Ce travail de thèse propose une approche multi-proxy couplant géochimie, palynologie et écotoxicologie. Différentes phases de dépôts en ETMs ont été retracées sur les 2000 dernières années et regroupent celles connues à l’échelle de l’hémisphère Nord et des phases plus locales. L’impact paysager des activités minières semble quant à lui réduit par rapport à ce que laissaient penser les archives historiques qui présentaient des déserts forestiers dus aux activités minières. La biodisponibilité et le risque associés au transfert des ETMs ont été évalués dans un ancien district minier de production de plomb (Pb) et d’argent grâce à une campagne de bioindication active avec un indicateur de la qualité des sols, Cantareus aspersus. Sur huit stations, quatre présentent des excès de transfert induisant un risque toxicologique élevé et comprennent deux sites archéologiques miniers et un potager communal. Le fractionnement et la spéciation du Pb permettent de montrer une pratique à risque avec l’utilisation de scories comme amendements sur le potager. La contamination du milieu en ETMs par les activités minières est ici toujours transférable aux organismes du sol et donc potentiellement dans le réseau trophique / Since at least the last two millennia, mining and smelting activities have occurred in the Vosges Mountains and conducted to (i) the emission of trace metal (TM) contaminated particles in the atmosphere, (ii) the presence of mining and smelting wastes and (iii) landscape changes. Due to the use of resources from this mountainous area by local populations, it is necessary to measure impacts of these past activities on the forested ecosystem.This PhD thesis proposes a multi-proxy approach coupling geochemistry, palynology and ecotoxicology. Several phases of TM deposits have been recorded and correspond to major phases of TM contamination known in the northern hemisphere and also local periods of mining/smelting activities. The impact of mining activities on the landscape appears to be reduced contrary to historical data that described shortage of wood due to mining activities. The bioavailability and the risk associated to TMs from mining activities have been assessed in a former lead (Pb)-silver mining district by an active bioindication campaign using Cantareus aspersus, considered as indicator of soil quality. Among the eight stations, four of them present an excess of TM transfer conducting to a high ecological risk, particularly in two archaeological mining sites but also in a kitchen garden. Lead fractionation and speciation highlight the use of slags as amendments in the kitchen garden. Trace metal contamination of the soil due to mining activities is still bioavailable for soil organisms and so potentially transferred in food chain.