Cette étude propose d'examiner les vestiges archéologiques de Qasr ʿAllam enfouis sous les sédiments en développant une approche géophysique adaptée aux contextes du site. La mesure du champ total à l'aide de magnétomètres vectoriels à vanne de flux permet la mise au point de dispositifs multi-capteurs qui permettent une acquisition au rapport rapidité/densité hautement modulable. Ainsi des cartes verticales et horizontales de l'anomalie de l'intensité du champ magnétique à différentes échelles sont établies. L'utilisation et le développement d'outils d'interprétation issus de la théorie du potentiel, couplés à des fouilles ciblées, permettent à la fois de d'obtenir des informations sur les sources et d'améliorer la méthode grâce aux preuves-terrain. Les résultats ainsi obtenus révèlent la présence d'un système d'irrigation complexe et étendu, d'un ensemble cultuel massif du 8e/7e siècle avant l'ère commune et d'un second ensemble plus petit postérieur de plusieurs siècles. Entre ces deux derniers un changement environnemental brutal d'un milieu humide à aride a manifestement eu lieu. Tous ces résultats permettent d'établir des cartes des vestiges pour l'étude archéologique et l'établissement d'un périmètre de protection du site. / This study proposes to investigate the archaeological remains covered by sediments in Qasr ʿAllam by developing a geophysical method adapted to the contexts of the site. The measurement of the magnetic total field with fluxgate vector magnetometers allows the design of multi-captor devices which enable an acquisition of data with a highly adjustable rapidity/density ratio. Thus, vertical and horizontal maps of the anomaly of the magnetic total field's intensity are established. The use and development of interpretative tools derived from the theory of potential fields in association with targeted excavations allow the procurement of information on the sources as well as the improvement of the method through field evidences. The results reveal the existence of a large and intricate irrigation system, of a massive cultic facility dating from the 8th/7th century before the Common Era, and of a smaller complex built a few centuries later. Evidences also show that a massive change from humid to arid environmental conditions took place during the time separating the two latter. All these results allow the establishment of maps of the remains for archaeological studies and the establishment of a perimeter of protection of the site.

À l’heure actuelle, la prospection magnétique est reconnue comme une méthode efficace pour répondre à des problématiques archéologiques en partie du fait de sa capacité à détecter les structures enfouies (bâtiments, fosses, canaux, etc,…). Elle permet de mettre en évidence et de localiser avec précision les structures et elle est donc une aide précieuse avant le début des opérations de fouilles. Notre travail rend compte de cartographies magnétiques effectuées sur trois sites archéologiques en Syrie (Al-Rawda, Sh’airat, Malhat Ed-Deru) en utilisant deux méthodes de cartographie magnétique à différents niveaux de résolution. La première méthode (à la perche) permet de couvrir de grandes surfaces rapidement et la deuxième méthode (à la luge), plus lente, permet de mieux imager les structures enfouies. Ces méthodes fournissent des plans urbanistiques des villes circulaires du troisième millénaire avant J.C. Les opérateurs de méthodes potentielles et la modélisation ont permis de caractériser la géométrie des structures aimantées. / Currently, magnetic surveying is recognized as an effective method to address archaeological issues in part because of its ability to detect buried structures (buildings, pits, channels, etc ...). It allows identifying and accurately locating structures and is therefore a valuable aid before the commencement of excavation. Our work reports on magnetic mapping done at three archaeological sites in Syria (Al-Rawda, Sh’airat, Malhat Ed-Deru) using two methods of magnetic mapping at different levels of resolution, The first method (Backpack) allows to cover large areas quickly and the second method (Sledge), slower, allows better imaging of buried structures. These methods have provided urban planning circular cities of the third millennium BC. The modeling method swapped to characterize the magnetic sources.

Le but de ce travail de thèse est d'établir de nouveaux outils en méthode magnétique pour la caractérisation de cibles géologiques. Dans un premier temps, nous présentons des développements théoriques et numériques relatifs aux méthodes potentielles et en particulier magnétique, dans les domaines spatial et spectral. Nous généralisons l'opération de réduction au pôle afin de symétriser à l'aplomb d'une source magnétique quelconque les fonctions magnétiques caractéristiques. Ainsi, les superpotentiels sont introduits de manière originale en méthode magnétique. Nous définissons le tenseur de l'anomalie magnétique à partir des dérivées secondes du superpotentiel scalaire. Ces deux nouvelles fonctions présentent des propriétés intéressantes de symétrie permettant de faciliter l'interprétation d'une carte magnétique. Dans un second temps, nous appliquons ces résultats à l'étude du Bassin de Franceville au Gabon dans un contexte d'exploration minière. L'objectif est d'établir une nouvelle cartographie de cibles potentiellement uranifères à partir de données aéromagnétiques fournies par AREVA NC. L'étude du modèle métallogénique de l'uranium francevillien nous permet de relier la présence de pièges uranifères à l'existence d'anomalies magnétiques. Une étude multi-échelle est menée pour étudier aussi bien les couloirs de failles superficielles que le socle aimanté profond. Le tenseur de l'anomalie magnétique agissant comme un filtre directionnel se révèle particulièrement performant pour caractériser les structures 2D. Pour conclure, nos résultats sont rassemblés sur une carte structurale fournissant aux structuralistes de nouveaux indices d'intérêt économique.

L’objectif de ce travail est d’améliorer la caractérisation des sources à l’origine d’anomalies magnétiques, par le biais de développements théoriques et expérimentaux. Pour des structures invariantes dans une direction horizontale (structures à 2D), l’idée de Nabighian (1972) a été généralisée, ce qui implique une nouvelle façon d’étudier les méthodes potentielles à 2D. Ces développements ont permis de proposer une nouvelle approche théorique et de nouvelles représentations dans le plan complexe des fonctions magnétiques. La deuxième approche de ce travail est expérimentale. Une étude y est faite par le biais de données et de cas synthétiques, afin d’estimer l’apport d’acquisitions magnétiques à différentes altitudes pour caractériser une source. Dans un troisième temps, les développements théoriques et expérimentaux sont mis en œuvre pour deux exemples : des anomalies magnétiques en domaine océanique de type Vine et Mathews et une cartographie pour l’archéologie. / Magnetic anomalies recorded outside bodies provide high quality information relative to buried structures. By using theoretical and experimental developments, this thesis aims to improve the characterization of the source inducing the magnetic anomaly. Firstly, some properties of three dimensional magnetic functions are presented, for example the presence of several maxima of the analytic signal operator (3D) is demonstrated. The Nabighian (1972) equation is generalized, which imply a new process to study potential method in two dimensions. These developments enable a new visualization of the anomaly in the complex field. The second approach is experimental. Synthetic cases are used to estimate the contribution of different configurations of magnetic data acquisitions at different altitudes to characterize the magnetic source. Theoretical and experimental developments are finally applied to two field examples: oceanic magnetic anomalies and archaeological magnetic prospection