Les processus affectant le coin mantellique situé au-dessus d’une zone de subduction (déformation et interaction avec les fluides/liquides magmatiques libérés par la plaque inférieure) ont des implications importantes sur la dynamique de la subduction et le budget géochimique global de la Terre.Afin de mieux contraindre ces processus, ma thèse a porté sur l’étude de l’unité rubanée de l’ophiolite du Semail. Cette unité de 200-500m d’épaisseur s’est (dé)formée, juste au-dessus de l’interface interplaque, pendant l’initiation de la subduction ou du chevauchement intra-océanique (qui a mené, à terme, à l’obduction de l’ophiolite). Elle est en effet située au-dessus de la semelle métamorphique HT (amphibolites à granulites ; 750-850°C et 0.9-1.1GPa) interprétée comme des écailles de la plaque inférieure métamorphisées et sous-plaquées à la plaque supérieure (actuelle ophiolite) lors des premiers stades de la convergence.Après une caractérisation structurale de terrain de cette unité rubanée et la collecte de plus de200 échantillons tout le long de l’ophiolite, j’ai mené une analyse intégrée (Microscopie optique, MEB, microsonde, EBSD, (LA-)ICPMS) sur une sélection d’entre-eux, afin de caractériser l’évolution P-T, pétrologique, géochimique et structurale des péridotites de l’unité rubanée pendant cet épisode de déformation.Les résultats montrent que cette déformation a mené à la formation de zones de cisaillement (proto)mylonitiques (~850-750°C) puis ultramylonitiques (~750-650°C) et que cette déformation BT s’est faite en décompression (d’~3kbar, i.e. 10km). Les résultats pétrologiques indiquent que des fluides silicatés hydratés ont percolé à travers (et intéragi avec) ces péridotites pendant cette déformation. Ces processus d’interaction ont mené à (1) la précipitation de minéraux métasomatiques (Ol+Opx+Cpx+Spl+Amp±Sulf), et (2) l’enrichissement des phases en éléments mobiles dans les fluides (surtout B, Li et Cs :concentrations de 1 à 40 fois celles du manteau primitif).L’analyse des isotopes du bore (δ11B des péridotites métasomatisées jusqu’à +25‰) démontre que ces fluides ont une signature de subduction et qu’ils sont vraisemblablement issus de la déshydratation de la semelle HT lors de sa formation à 750-850°C.En combinant ces résultats avec une analyse microstructurale, j’ai ensuite étudié les mécanismes et les rétroactions entre la circulation de ces fluides, la déformation des péridotites et la localisation de cette déformation. A l’échelle macroscopique, on observe une focalisation des fluides dans les zones de cisaillement actives, associée à une localisation progressive de la déformation.Nous avons aussi exploré les conséquences rhéologiques de l’hydratation de ce manteau sur le régime, couplé ou découplé, de l’interface. Les lois rhéologiques indiquent que l’affaiblissement des (proto)mylonites de l’unité rubanée, par hydratation, peut expliquer le couplage de l’interface de subduction à 850-750°C et, ainsi, l’accrétion de la semelle HT. Nous interprétons les zones de cisaillement ultramylonitiques ultérieures (~750-650°C) comme étant liées au stade d’exhumation simultanée de l’unité rubanée et de la semelle HT d’environ 10km au-dessus de l’interface, jusqu’à leur position actuelle sous l’ophiolite.Les résultats de cette étude suggèrent donc que l’interface semelle HT/unité rubanée représente une interface de subduction fossilisée et le manteau (proto)mylonitique sus-jacent, un coin mantellique qui s’est (dé)formé et a intéragi avec des fluides de subduction pendant l’initiation de la subduction. L’unité rubanée de l’ophiolite du Semail représente donc un des rares objets géologiques permettant d’étudier les processus à l’oeuvre dans un coin mantellique, et d’en traquer, avant sa fossilisation, les transformations mécaniques et chimiques sur ~1 million d’années. / The processes affecting the mantle wedge atop a subduction zone (deformation and interaction with fluids/melts released by the downgoing plate) play a major role on subduction zones dynamics and the global geochemical budget of the Earth.To better constrain these processes, my Ph.D. research project has focused on studying the basal banded unit of the Semail ophiolite. This 200-500m thick peridotitic basal unit was (de)formed, directly above the interplate interface, during the intra-oceanic subduction (or underthrusting) initiation (that ultimately led to the ophiolite obduction). The banded unit indeed overlies the HT metamorphic sole (amphibolites to granulites ; 750-850°C and 0.9-1.1GPa) interpreted as slices of the downgoing plate underplated to the upper plate (the ophiolite) during early subduction (or subduction "infancy").After a field-based structural characterization of this banded unit and more than 200 samples collected all along the strike of the ophiolite, I carried out an integrated analysis (Optical microscopy, SEM, microprobe, EBSD, (LA-)ICPMS) on selected samples, in order to constrain the P-T, petrological, geochemical and structural evolution of the banded unit peridotites during this deformation event.Our results show that this deformation led to the formation of (proto)mylonitic (at ~850-750°C) then ultramylonitic (at ~750-650°C) shear zones and that this deformation was associated with peridotites decompression (of ~3kbar, i.e. 10km). Petrological results suggest that hydrated silicate fluids have percolated through (and interacted with) these peridotites during their deformation. These interaction processes triggered (1) the precipitation of metasomatic minerals (Ol+Opx+Cpx+Spl+Amp±Sulf), and (2) the enrichment of phases in fluid mobile elements (parti- cularly B, Li and Cs;concentrations from 1 to 40 times higher than those of the primitive mantle).The analysis of boron isotopes (δ11B of metasomatized peridotites up to +25‰) demonstrated that these fluids had a "subduction signature" and that they presumably derived from HT sole dehydration while forming at 850-750°C.By combining these results with microstructural analyses, I then studied the mechanisms and feedbacks between the circulation of these fluids, peridotites ductile deformation and strain localization. At the macroscopic scale, we observe a focusing of fluids in actively deforming peridotites associated to progressive strain localization during peridotites cooling.We also investigated the rheological consequences of banded unit peridotites hydration on the regime (coupled or decoupled) of the interface. Rheological laws indicate that the hydration-related weakening of banded unit (proto)mylonites is able to explain the coupling of the subduction inter- face at 850-750°C and, thereby, HT sole slicing and accretion. We interpret the later development of the ultramylonitic shear zones (at ~750-650°C) as being associated to the subsequent exhumation stage, i.e. the coeval exhumation of the banded unit and the HT metamorphic sole over around10km along the interface, up to their present-day position under the ophiolite.The results of this work suggest that the HT sole/banded unit contact represents a fossilized subduction interface and the overlying (proto)mylonitic mantle, a frozen-in mantle wedge that was (de)formed and interacted with subduction fluids during subduction infancy. The Semail ophiolite banded unit therefore provides a rare glimpse of processes affecting a mantle wedge, and enables tracking its mechanical and geochemical transformations over 1My (prior to its fossilization).The processes highlighted in this Ph.D. research project thus bring new constraints on the (petrological-geochemical-rheological) consequences of mantle wedge peridotites interaction with subduction fluids.

We will consider the scenario of the co-rotation of a fluid star (in specific, a neutron star) and a black hole. The neutron star (or primary)is assumed to have constant angular velocity. The tidal effects on the primary are investigated. First, the centrally condensed approximation is applied, where both bodies are considered as point sources. In the second treatment, the primary is treated as an incompressible and homogeneous fluid mass, which in addition to its own gravity is subject to centrifugal and Coriolis forces, derived from fluid motions. The black hole (or secondary) is treated as a rigid sphere and can be regarded as a point mass. The equilibrium figure is derived. The problem is then adapted to include vorticity and a pseudo-Newtonian potential. The coalescence of neutron star - black hole binaries and their importance to gravitational wave detection is also discussed. / Mathematical Sciences / M. Sc. (Applied Mathematics)

Les roches argileuses, très sensibles à la dégradation par les agents atmosphériques, se caractérisent par des mécanismes de glissement complexes, impliquant des glissements/éboulements de versants et la reprise ultérieure des matériaux argileux glissés et déstructurés par des laves torrentielles. Ce double mécanisme, très fréquent dans les Alpes, pose un problème aux responsables de l'aménagement du territoire, en raison de la soudaineté et de la dangerosité des éboulements et des laves torrentielles en cas de forte pluviométrie. Récemment, les méthodes de traitement du bruit sismique acquis en continu sur des mouvements de terrain rapides (éboulements et glissements coulées dans les sols argileux) ont montré qu'il était possible de mesurer des variations de paramètres sismiques (fréquences de résonance, vitesse de propagation des ondes S) de la zone instable. Dans deux cas d'étude (éboulement et coulée), le suivi temporel de ces paramètres à partir du bruit sismique a montré une variation significative avant le déclenchement d'un évènement gravitaire, pouvant être interprétée comme un signal précurseur. Le projet présenté vise à mettre au point une méthodologie de suivi temporel des mouvements complexes affectant les roches argileuses à partir de mesures de bruit sismique et d'acquisitions photogrammétriques. Des capteurs sismiques ont été implantés à la fois dans la zone de départ des éboulements et dans les ravines qui canalisent le matériau éboulé, afin d'étudier les variations de différents paramètres sismiques avant des instabilités de versant et le déclenchement de laves torrentielles. Ces mesures de bruit sismique ont été couplées à des campagnes d'acquisition photogrammétrique, ce qui a permis de déterminer les taux d'érosion des versants par éboulement et d'évaluer les volumes de matériaux déstabilisés susceptibles d'être affectés par des laves torrentielles. / Clay-rich rocks are very sensitive to weathering and are affected by complex sliding mechanisms, involving both slope sliding/falling and debris flows in a second stage. This double mechanism often occurs in the Alps and raise a problem for land managers, because of the suddenness of falls and flows. Recent studies have showed that continuous ambient vibration recordings could be used to infer seismic parameters (e.g. resonance frequency, shear wave velocity) that characterize the unstable mass. In both cases (falls and flows), the monitoring of these parameters evidences a significant variation before the triggering of gravitational movements, which has been interpreted as a precursory signal. We develop and test a monitoring methodology for such complex movements affecting clay-rich rocks, from ambient vibration measurements and photogrammetric acquisitions. We installed seismic sensors both in the scarp area and in the gullies, in which the material deposits, in order to study variations in seismic parameters before the triggering of movements. By combining these seismic measurements with regular photogrammetric acquisitions, we determine slope erosion rates and evaluate the material volumes likely to be affected by debris flows.

Les données sismiques et les forages des marges continentales distales permettent de comprendre l'architecture et l'évolution de ces domaines, dont l’évolution thermique est peu connue, même si on connaît que les systèmes hydrothermaux jouent un rôle clé dans la distribution des flux de chaleur. Cette thèse vise à étudier les produits diagénétiques dans les sédiments de pré- à post-rift, qui enregistrent l'évolution des interactions roche-fluide. Deux analogues fossiles ont été étudiés: la marge distale adriatique et le système hyper-étiré pyrénéen. Les études de terrain, pétrographiques et géochimiques révèlent une forte hétérogénéité dans la composition des fluides. Dans les premières phases de rifting, dominées par des failles normales à fort pendage, les fluides sont riches en carbonate,tandis que dans les dernières phases, caractérisées par des failles de détachement à faible pendage qui exhument les roches de la croûte continentale et du manteau, les fluides résultent riches en silice. Cette thèse a donc démontré que l'évolution tectonique des marges de rifting comporte aussi des changements spécifiques dans la chimie des fluides hydrothermaux. / Seismic and drill hole data from deep-water distal rifted margins allow to understand the architecture and evolution of these yet little investigated domain. Nonetheless, the thermal evolution is poorly constrained even if hydrothermal systems play a key role in determining the heat fluxes. This Thesis aims to investigate breccias, cements, veins and replacement minerals within the pre- to post-rift sediments that could testify the space-time evolution of rock-fluid interactions. Two fossil analogues are studied: the Adriatic distal margin and the Pyrenean hyper-extended system. Field, petrography and geochemical analyses reveal a strong heterogeneity in the composition of the fluids as well as their hydrothermal features. Two main types of fluids occur: carbonate-rich fluids refer to early rifting phases dominated by high-angle normal faults; silica-rich fluids are related to the last rifting stages characterized by low-angle detachment faults exhuming upper crust and mantle-related rocks. The results of this Thesis highlight how specific changes in the chemistry of the fluid system are intimate lylinked to the tectonic evolution of rifted margins.

Submitted by Teresa Cristina Rosenhayme (teresa.rosenhayme@cprm.gov.br) on 2017-10-17T14:25:49Z No. of bitstreams: 1 Tese Marcell L. Besser.pdf: 26010964 bytes, checksum: a9834adf566ddb70c42cc10b3dc9c6b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2017-10-18T07:58:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Marcell L. Besser.pdf: 26010964 bytes, checksum: a9834adf566ddb70c42cc10b3dc9c6b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Jéssica Gonçalves (jessica.goncalves@cprm.gov.br) on 2017-10-18T08:18:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Marcell L. Besser.pdf: 26010964 bytes, checksum: a9834adf566ddb70c42cc10b3dc9c6b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T08:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Marcell L. Besser.pdf: 26010964 bytes, checksum: a9834adf566ddb70c42cc10b3dc9c6b8 (MD5) Previous issue date: 2017 / Os fluxos vulcânicos ácidos da Província Magmática do Paraná no flanco norte da Calha de Torres, no planalto sul de Santa Catarina, compreendem o topo de uma sequência vulcânica cretácea de 750 m de espessura e marcada por três episódios magmáticos: (1) extensivo vulcanismo intermediário a básico; (2) vulcanismo ácido; (3) magmatismo intrusivo raso de composição básica. Os derrames sotopostos à unidade ácida são em sua predominância do tipo rubbly pahoehoe e andesitos basálticos composicionalmente semelhantes aos magmas do tipo Gramado e localmente ao tipo Esmeralda. A sucessão ácida abrange rochas do Tipo Palmas, subtipo Caxias do Sul na base e Anita Garibaldi preferencialmente no topo. As rochas ácidas se distribuem em platôs separados por lacunas erosivas. O Platô de São Joaquim (PSJ) é o objeto principal deste estudo e estende-se por 270 km², tem espessura máxima de ≅150 m e apresenta volume estimado em ≅27 km³ de dacitos. A sequência vulcânica mergulha suavemente para SW e tem a base situada a ≅1.000 m de altitude no extremo SW do platô e a ≅1.450 m na extremidade NE. A arquitetura interna das unidades vulcânicas ácidas, construídas com base em litofácies de campo e petrografia, permite a identificação de no mínimo oito mesas vulcânicas interdigitadas e por vezes sobrepostas, com espessura máxima individual de 125 m e comprimento máximo estimado em 40 km. Estas dimensões refletem altas razões de aspecto, semelhantes as de lavas basálticas. As correlações com o Grupo Etendeka seriam as seguintes: a unidade vulcânica basal do PSJ é correlacionada com a Formação Wêreldsend e pode ser classificada como do subtipo Caxias do Sul Médio. As outras unidades vulcânicas do platô são correlacionadas com a Formação Grootberg e podem ser classificadas como do subtipo Caxias do Sul Superior. As rochas do Platô de Santa Bárbara, localizado próximo à escarpa da Serra Geral, são do subtipo Caxias do Sul Superior (unidade basal) e do subtipo Anita Garibaldi (unidade do topo), sendo o último correlacionado com a Formação Beacon. A origem das rochas vulcânicas ácidas é atribuída a erupções contínuas de grandes volumes de magma em altas temperaturas que extravasaram sobre o relevo plano e que com alimentação ininterrupta de lavas criaram fluxos com alta retenção de calor, originando mesas vulcânicas muito extensas. As seguintes características são observadas nas rochas do PSJ: (1) geometria tabular das unidades vulcânicas com margens lobadas e línguas de lavas envelopadas por camadas de vidro vulcânico; (2) gradação de zonas maciças no núcleo das unidades para zonas muito amigdaloidais com geodos no topo; (3) margens das unidades limitadas por camadas de vidro vulcânico amigdaloidal com fluxo de amígdalas desviando fragmentos rochosos; (4) presença rara e localizada de brechas autoclásticas, as quais teriam sido digeridas pelo fluxo da lava de alta temperatura; (5) margens íngremes; (6) presença de cristais de plagioclásio com hábitos esqueletais; (7) orientação preferencial de fenocristais de piroxênio e plagioclásio e (8) ausência de feições piroclásticas, inclusive nas porções basais das unidades e, ausência de zonas menos ou não soldadas. Estas características corroboram a hipótese de que as rochas ácidas do PSJ são remanescentes de extensas mesas vulcânicas coalescidas. Estas mesas teriam se originado por meio de erupções de fontes fumegantes a partir de feixes de fissuras extremamente compridas pelas quais extravasavam lavas na forma efusiva ou então alimentadas localmente por aspersão.

Les roches mères marines présentent des hétérogénéités spatiales et temporelles de répartition et de qualité. Leur dépôt et leurs variations sont des phénomènes complexes résultant de l’interaction de plusieurs processus. Ces derniers ont fait l’objet de nombreuses études, mais le débat sur leurs impacts relatifs reste vif. L’évolution des outils de modélisation numérique permet désormais une approche quantitative et ouvre la voie à l’étude des couplages entre ces processus. La bonne connaissance géologique acquise sur les bassins sédimentaires du Jurassique inférieur d’Europe et la présence de plusieurs niveaux de roche mère en font un cas idéal pour caractériser les processus gouvernant la distribution de la matière organique (MO). Cette thèse présente l’étude et la modélisation numérique de ces bassins qui ont permis de déterminer l’influence relative des facteurs de contrôle de la distribution de la MO à différentes échelles. Ces travaux apportent de nouveaux éléments au débat portant sur le rôle relatif de ces processus. L’impact primordial de la morphologie des bassins mis en avant va à l’encontre de la littérature dominante dans laquelle la production et la conservation de la MO occultent les autres facteurs. Ces deux processus jouent à l’évidence un rôle important, mais les modalités de leur expression sont entièrement dépendantes de la morphologie des bassins. L’ensemble de ces travaux met en avant la nécessité d’élargir le débat pour une meilleure compréhension de la distribution globale des roches mères, en testant la même approche modélisatrice sur d’autres intervalles riches en MO, dans d’autres contextes paléogéographiques et pour d’autres types de kérogène. / Marine source-rocks have heterogeneities both in their distribution and quality over time and space. The deposition of these organic-rich sediments and their variations are complex phenomena resulting from the convergence of several processes which were the subject of many studies. However, the debate on their relative roles and impacts remains strong. The evolution of numerical modelling tools now allows a quantitative approach and new studies about the interaction between these processes. Because of their general context and the presence of several source-rocks, the Lower Jurassic sedimentary basins of Europe are an ideal case to characterize the processes governing the distribution of organic matter (OM). This thesis present the study and the numerical modelling of these basins which allowed to determine the relative influence of the control factors of the OM distribution at various scales. These works bring new elements into the debate about the relative role of these processes. The primary impact of the basin morphology highlighted by these works goes against the dominant literature in which the production and preservation of OM conceal the other factors. Both of these processes obviously play an important role in the distribution of organic-rich layers, but their setting are entirely dependent on the basin morphology. All this work highlights the need to widen the debate for a better understanding of the source rock global distribution, by using the same modelling approach with others organic-rich intervals, others palaeogeographic contexts and for others kind of kerogens.

Les milieux de socle cristallins fracturés et altérés représentent souvent la seule ressource en eau viable pour les régions arides et semi-arides. Toutefois, ces milieux fortement hétérogènes restent encore mal connus, notamment les principales structures qui contrôlent les écoulements et le transport de contaminants. Afin d'améliorer la connaissance de ces milieux, nous avons effectué une analyse détaillée des propriétés hydrologiques du site expérimental de Choutuppal (Andhra Pradesh, Inde du Sud) qui bénéficie d'un réseau dense de forages d'observation. L'étude porte à la fois sur 1) l'identification des structures pertinentes et la variabilité spatiale des propriétés hydrauliques et 2) sur les processus dominant le transport de soluté dans ces milieux fracturés. Dans un premier temps, l'évolution des propriétés en fonction de la profondeur a permis d'identifier les structures les plus perméables. Les propriétés du milieu ont ensuite été étudiées dans des conditions hydrologiques très contrastées. En conditions de hautes eaux, l'interface saprolite-granite contrôle les écoulements souterrains à l'échelle du bassin versant. En revanche, lorsque les niveaux piézométriques sont plus bas que cette interface, une compartimentation hydrologique apparaît en raison de la diminution de la connectivité et du nombre de fractures perméables en profondeur. Un modèle conceptuel d'écoulement souterrain est proposé à l'échelle du bassin-versant pour illustrer ces comportements hydrologiques contrastés. Pour identifier le rôle respectif des processus advectifs et diffusifs affectant tous deux le transport de soluté, deux types d'expériences de traçages artificiels ont été réalisés sous différentes configurations d'écoulements. La combinaison d'expériences de traçages entre puits et sur puits seul (push-pull) ont permis de mettre en avant le rôle prédominant de l'advection hétérogène. La diffusion dans la matrice peut être négligée, au moins pour les échelles de temps considérées. Les expériences de push-pull ont également permis d'identifier l'impact de l'échelle d'investigation sur le transport anormal de soluté. L'ensemble de ces résultats fournit une meilleure connaissance des propriétés et de la vulnérabilité de ces milieux soumis à une forte pression anthropique. / The fractured and weathered crystalline aquifers are often the only viable water resource in arid and semi-arid regions. Nevertheless, these highly heterogeneous media are still poorly understood, especially the major structures that control groundwater flows and contaminant transport. To improve knowledge of those media, we have conducted a detailed analysis of the hydrological properties of the Choutuppal experimental site (Andhra Pradesh, Southern India) which has a dense network of observation boreholes. The study focus on 1) the identification of relevant structures and the spatial variability of hydraulic properties and 2) the dominant solute transport processes in these fractured media. First, the evolution of properties with depth highlights the most permeable structures. The properties were then studied in highly contrasted hydrological conditions. In high water level conditions, the saprolite – granite interface controls groundwater flows at watershed scale. By contrast, when groundwater level is lower than this interface, hydrological compartmentalization appears due to the decrease of the number of permeable fractures with depth which in turns decreases considerably connectivity with depth. A conceptual model of groundwater flow is proposed at the watershed scale to illustrate these contrasting behaviors. To identify the respective role of advective and diffusive processes affecting both solute transport, two kind of tracer experiments were conducted under different flows configurations. Combination of tracer experiments between boreholes and single borehole tests (push-pull) permit to highlight the predominant role of heterogeneous advection. Matrix diffusion can be neglected at least for the time scales considered. The push-pull experiments have also allowed identifying the impact of investigation scale on anomalous solute transport. All results give a better understanding of the properties and the vulnerability of those media subject to strong anthropogenic pressure.

Adaptation to chronic hypoxia provides myocardial protection against ischemia - reperfusion injury (IR). Cardioprotective effect of adaptation depends on the degree and duration of hypoxic exposure and daily regime of adaptation. Certain protective regimes of adaptations to hypoxia have been reported to activate proapoptotic signaling pathways and bioactive sphingolipids were recently shown to play important role in the regulation of apoptosis in the heart. We aimed to determine the mRNA level of selected genes related to apoptotic pathways and to sphingolipid metabolism in two models of hypoxic adaptation, continous normobaric hypoxia (CNH 10% O2) with different exposures (4h, 48h, 120h, 21days) and intermitent hypobaric hypoxia (IHH 7000 m, 8h/day). Both ventricles, LV and RV, were analysed after adaptation to CNH and only LV was analysed after IHH adaptation. Our results show that both types of adaptation increased mRNA of proapoptotic genes, CNH mainly in RV and IHH in LV. Furthermore, increased expressions of proapoptotic genes were accompanied by the increase of expression of enzymes producing predominantly protective kinds of sphingolipids. The exact role of apoptosis and sphingolipid signaling molecules in endogenous myocardial protection requires further research. Key words: Apoptosis,...

La Nouvelle-Calédonie détient d’importantes réserves de nickel latéritique et est devenue, en 2017, le cinquième producteur mondial de Ni. Ces dépôts sont habituellement considérés comme résultant d’altération latéritique intense de la péridotite, qui constitue la principale source de nickel. Ainsi, le principal modèle conceptuel de la formation des minerais de nickel latéritique en Nouvelle-Calédonie est un modèle per descensum où la plupart des éléments (Mg, Ni et Si) ont été lessivés depuis la surface, en particulier lors du développement du sol latéritique. Le nickel est ensuite reprécipité, soit dans la goethite de la latérite fine, soit au niveau de la saprolite, sous forme de goethite et de silicates Mg-Ni, dont des talc-like ou kérolite. Les observations minéralogiques et structurales récentes ainsi que les données minières ont cependant mis en évidence de nombreux types d’hétérogénéités dans les concentrations, et la distribution des porteurs de Ni. Comprendre les facteurs la mobilité de cet élément, ses mécanismes de piégeage ainsi que les paramètres chimiques et hydrodynamiques à l’origine de ce piégeage, est essentiel afin de prévoir la distribution du nickel dans les profils latéritiques en Nouvelle-Calédonie, et constitue l’objectif de cette thèse. Ce travail est basé sur le développement (i) d’un modèle 1D s’intéressant en particulier au comportement géochimique du nickel lors de l’altération de l’ophiolite, sa comparaison avec les observations in situ et une compréhension détaillée de la mobilité des éléments traces pendant le processus, et (ii) d’un modèle 2D hydro-géochimique couplé avec l’hydrodynamique complexe des profils latéritiques, améliorant ainsi la connaissance du contrôle structural sur la redistribution et la minéralisation du nickel. Tandis que les simulations 1D permettent de mieux comprendre les aspects chimiques contrôlant les processus de rétention du nickel au sein d’un profil, le modèle 2D se révèle être un outil puissant pour la compréhension de la formation des dépôts locaux les plus riches en nickel. Les résultats du modèle 2D montrent une remobilisation du nickel depuis les horizons supérieurs puis sa reprécipitation sous forme de silicates dans la saprolite. Le nickel remobilisé provient principalement de la zone saprolitique à cause de la dissolution des silicates de nickel formés précédemment ainsi que de l’olivine résiduelle de cette zone. Ce modèle a également révélé que l’horizon latéritique (et en particulier les oxy- hydroxydes de nickel) avait un faible impact dans la remobilisation du nickel. L’infiltration latérale de l’eau contenant le nickel dissout issu des formations surincombantes est à l’origine de la formation des zones les plus riches dans les parties inférieures du profil. Cette redistribution est entièrement contrôlée par l’hydrodynamique locale, la topographie ainsi que l’orientation et la position des fractures. Les modèles présentés permettent d’expliquer les processus de formation des minerais de nickel latéritique saprolitique, améliorant ainsi la compréhension des paramètres contrôlant la mobilité des éléments traces dans un environnement ultramafique. Ceci donne une nouvelle clé de distribution du nickel dans les profils actuels, qui peut devenir un outil pour la prospection minière, et la recherche de nouvelles ressources exploitables / New Caledonia hosts significant lateritic nickel reserves, and presently became the fifth largest Ni producer in the world. These deposits are generally thought to be closely as- sociated with the intense chemical and mechanical weathering of peridotite bedrock that is a principal source of nickel. Thus, the main ore genesis model for Ni ores in New Caledonia is based on a single per descensum model where most elements (Mg, Ni, and Si) are leached from the surface, particularly, during lateritic soil development. Nickel is then concentrated either in the fine-grained laterite where goethite is the main Ni bearer, the so-called ’lateritic ore’, or below the laterites, in the saprolite level, where nickel occurs as goethite and several types of Mg-Ni silicates, in particular kerolite. Recent mineralogical and structural observations together with mining data have revealed a lot of different types of heterogeneities associated with the distribution and mineralogy of Ni bearing minerals. Therefore, in depth investigations of Ni mobility, its retardation processes along with its governing chemical and hydrodynamic parameters are of big importance for understanding and subsequent prediction of Ni distribution in profiles of New Caledonia. Such an investigation is an objective of the present work. The concept is based on the development of i) a powerful 1D model with particular emphasis on Ni geochemical behavior during ophiolite weathering, its comparison with in situ observations, and detailed understanding of trace elements mobility, and ii) 2D hydro-geochemical model coupled with complex hydrodynamics, that would additionally provide new insight into the structural control on Ni redistribution and mineralization. While the 1D simulations provide a remarkable result for understanding the chemical features that drive Ni retention processes in a profile, 2D model appears to be a powerful tool for understanding how local Ni-enrichments may form. The results of this model show the reactivation of Ni from upper horizons and its concentration in neo-formed silicates in bottom of the saprolite. The reactivated Ni comes mostly from the saprolite horizon due to the redissolution of previously formed Ni-bearing silicates and still persisting in this olivine zone. Modeling has revealed minor contribution of the laterite horizon (Ni-oxi-hydroxides) into the Ni remobilization. The lateral infiltration of water with remobilized Ni from areas such as topographic highs to downstream slope areas leads to the formation of richest deposits in this lower part of profile. The manner of redistribution is fully governed by the topographic slopes, orientation and position of the fractures. Presented models appear to be of importance in attempt of explanation of Ni mineralization processes, revealing the main keys to understanding the control of trace elements mobility in ultramafic environment. The latter gives new insights into the Ni distribution in present day profiles and, therefore, may greatly help in mineral prospecting and forecasting the distribution of future resources

L'objectif de ce travail est de modéliser le comportement hydro-mécanique de massifs rocheux fissurés. Ceci concerne précisément l'amélioration et l'extension d'un modèle par éléments discrets appelé BRIG3D. Ce modèle assimile un massif rocheux fissuré à un assemblage de blocs rigides qui interagissent au niveau de leurs interfaces. La déformation de ces interfaces est reliée aux déplacements relatifs des blocs. Sous l'effet des sollicitations du massif, chaque bloc, en interaction avec d'autres, se déplace vers une position d'équilibre. Les améliorations concernent la reformulation mécanique de BRIG3D. De nouvelles descriptions concernant le mouvement d'un corps rigide, la position des interfaces et le champ des contraintes sont introduites. Ce travail de recherche concerne également l'introduction d'un modèle par éléments frontières décrivant un écoulement laminaire, permanent et plan aux interfaces des blocs. Le couplage de ces deux modèles à permis d'analyser le comportement hydro-mécanique de massifs rocheux fissurés soumis à diverses sollicitations. Une étude particulière a été consacrée à l'analyse du comportement d'une fondation de barrage.