Comprendre la complexité des relations entre nature et sociétés a toujours constitué un défi pour les recherches dans le domaine de l'environnement. A l'ère de la compilation de données dans de nombreuses disciplines, la modélisation constitue l'une des options les plus attractives pour comprendre et traduire les évolutions du milieu naturel. Les objectifs principaux de ce travail de recherche sont 1) de restituer la structure du couvert végétal régional et d'en retracer les évolutions au cours de l'Holocène au sein de deux régions du nord-ouest de la France, le Bassin parisien et le Massif armoricain, et 2) de les interpréter en termes de relations entre les sociétés pré- et protohistoriques et leur milieu naturel. Pour cela, nous avons mis en place une démarche méthodologique visant à 1) redéfinir le cadre chronologique des séquences polliniques rassemblées pour les deux régions, 2) tester, adapter puis appliquer un modèle de reconstitution quantitative du couvert végétal, 3) définir une histoire de la végétation estimée relative à chaque aire géographique modélisée, 4) comparer ces histoires régionales et 5) les confronter aux informations disponibles en matière de densités de sites archéologiques et de proximité de ces sites aux points de sondages polliniques. Des cadres structurant l'évolution du couvert végétal pour chacune des deux régions étudiées ressortent les grandes étapes de la mise en place des paysages au cours de l'Holocène. Des spécificités régionales ont cependant pu être identifiées, tant en matière de chronologie de l'évolution de la végétation estimée qu'en matière de proportions relatives des taxons présents. Une certaine singularité doit donc être reconnue à l'évolution des paysages holocènes de chacune de ces deux parties du nord-ouest de la France. On remarque notamment des dynamiques et des niveaux d'anthropisation tout à fait distincts entre Bassin parisien et Massif armoricain de la fin du Mésolithique à celle du Néolithique. A l'inverse, on retrouve de part et d'autre une certaine similarité entre les proportions estimées des taxons marqueurs d'anthropisation entre la fin du Néolithique et celle de l'âge du Bronze. Des liens évidents entre les variations de l'impact anthropique enregistré et celles de la densité des occupations reconnues ont par ailleurs pu être observés. / Understanding the complex relationship between nature and societies has always been a challenge for environmental sciences. With the growing impact of databases in many disciplines, the modelling appears as one of the most attractive methods for understanding and describing environmental changes. The main objectives of this research work are 1) to reconstruct the structure of the regional vegetation cover and to determine its trends during the Holocene in two regions of north-western France, the Paris Basin and the Armorican Massif, and 2) to interpret them in terms of relationships between the pre- and proto-historic societies and their environment. Thus, we set up a methodological approach aimed at 1) redefining the chronological framework of pollen sequences collected for both regions, 2) testing, adapting and then applying a model in order to produce quantitative estimates of vegetation cover, 3) defining a history of the estimated vegetation for each area modelled, 4) comparing these regional results and 5) confronting them to the available informations in terms of densities of archaeological sites and proximity of these sites to the pollen samples locations. From the general framework structuring the vegetation cover changes for both study areas stand out the major steps of the development of natural landscapes during the Holocene. Nevertheless, regional distinctive features were identified; both in terms of chronology of the vegetation cover changes, than in terms of relative proportions of taxa in the vegetation estimates. Some singularity must be recognized in the Holocene landscape evolution for each of these two parts of north-western France. We noticed distinct rates and rhythms, concerning the anthropogenic impact on the Paris Basin and the Armorican Massif estimated vegetation covers, from the late Mesolithic to the late Neolithic. On the other hand, we found similarities between both areas concerning the estimated proportions for anthropogenic markers taxa between the late Neolithic and the late Bronze Age. Clear links between changes observed in human impact on the vegetation cover estimates and those recorded in the density of archaeological sites were also noticed.

Les résultats présentés dans ce document portent sur les anisotropies sismique et électrique d'un massif calcaire fracturé dans des galeries parallèles souterraines. Les fractures étant orientées verticalement, leurs propriétés sont approximées par isotropie transverse horizontale (HTI). Plusieurs méthodes d'inversion ont été étudié pour traiter les données sismiques (temps d’arrivée des ondes P et S); et pour traiter les données de résistivité électrique mesuré dans une configuration pôle-pôle (valeur de potentiel mesuré).Pour traiter les données sismiques (quatre campagnes), les méthodes étudiées dans ce document sont: une tomographie isotrope, une approximation de cosinus, une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de la matrice de rigidité (de l'isotropie transverse horizontale) et une tomographie anisotrope pour un milieu avec une isotropie transverse inclinée. Toutes les méthodes conduisent à la conclusion qu'il y a effectivement une anisotropie présente dans le massif rocheux et confirment la direction de la vélocité maximale parallèle à la direction de la fracturation. Une forte anisotropie de 15 % est présente dans la zone étudiée.Pour traiter les données électriques (deux campagnes), les méthodes étudiées sont une approximation de cosinus et une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de résistivité transversale ρT, de résistivité longitudinale ρL et de l'angle d'orientation du modèle par rapport au système de référence. La présence à 180° de deux maxima de résistivité apparente par rapport à l'azimut de mesure ne peuvent être modélisés par des approches conventionnelles. Une modélisation conceptuelle d'un maillage des fils conducteurs dans un milieu non conducteur a été développé et montre des résultats prometteurs, avec le succès de la modélisation des deux maxima.Des mesures répétées montrent de légères variations de résistivité apparentes et des variations des ondes P. Les variations des ondes S ne sont pas prononcés, ce qui reflète un changement de la saturation en eau. La porosité de 10-15% est estimé à partir des mesures sismiques. / Les résultats présentés dans ce document portent sur les anisotropies sismique et électrique d'un massif calcaire fracturé dans des galeries parallèles souterraines. Les fractures étant orientées verticalement, leurs propriétés sont approximées par isotropie transverse horizontale (HTI). Plusieurs méthodes d'inversion ont été étudié pour traiter les données sismiques (temps d’arrivée des ondes P et S); et pour traiter les données de résistivité électrique mesuré dans une configuration pôle-pôle (valeur de potentiel mesuré).Pour traiter les données sismiques (quatre campagnes), les méthodes étudiées dans ce document sont: une tomographie isotrope, une approximation de cosinus, une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de la matrice de rigidité (de l'isotropie transverse horizontale) et une tomographie anisotrope pour un milieu avec une isotropie transverse inclinée. Toutes les méthodes conduisent à la conclusion qu'il y a effectivement une anisotropie présente dans le massif rocheux et confirment la direction de la vélocité maximale parallèle à la direction de la fracturation. Une forte anisotropie de 15 % est présente dans la zone étudiée.Pour traiter les données électriques (deux campagnes), les méthodes étudiées sont une approximation de cosinus et une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de résistivité transversale ρT, de résistivité longitudinale ρL et de l'angle d'orientation du modèle par rapport au système de référence. La présence à 180° de deux maxima de résistivité apparente par rapport à l'azimut de mesure ne peuvent être modélisés par des approches conventionnelles. Une modélisation conceptuelle d'un maillage des fils conducteurs dans un milieu non conducteur a été développé et montre des résultats prometteurs, avec le succès de la modélisation des deux maxima.Des mesures répétées montrent de légères variations de résistivité apparentes et des variations des ondes P. Les variations des ondes S ne sont pas prononcés, ce qui reflète un changement de la saturation en eau. La porosité de 10-15% est estimé à partir des mesures sismiques.

La formation de la croute continentale est une des conséquences majeures de la différenciation de la Terre. Les avancées récentes dans la compréhension de ce phénomène résultent de l’amélioration des techniques analytiques permettant la mesure in situ des compositions isotopiques en U-Pb-Hf-O de grains de zircon, minéral abondant dans les roches crustales. Cette étude reconstitue l’histoire du segment de croute affleurant dans l’est du Massif Central français (MCF), portion de la chaine Varisque d’Europe de l’Ouest, dans le but d’évaluer les limites d’utilisation des zircons pour retracer l’évolution crustale. L’origine et la signification géodynamique des principales unités lithologiques du MCF ont été étudiées en combinant les approches classiques de la pétrologie avec des données isotopiques U-Pb-Hf-O acquises sur zircon. Deux incohérences majeures existent entre nos résultats et les conclusions tirées de l’étude des zircons considérés hors de leur contexte pétrologique, approche généralement suivie pour analyser l’évolution crustale. Les âges modèles calculés à partir des données Hf suggèrent une importante croissance crustale au Mésoproterozoique dans le MCF, en contradiction avec le fait que 60% de la croute locale soit d’âge Néoproterozoïque. De plus, 5 à 10% de la croute du MCF a été formée durant l’orogènese Varisque sans que cela ne soit enregistré par le zircon. Dans les deux cas, ces incohérences résultent du caractère hybride des signatures isotopiques portées par les zircons. Celles-ci ne peuvent être correctement détectées et interprétées qu’en disposant de données pétrologiques complémentaires sur les roches contenant les grains analysés / The formation of the continental crust is a major consequence of Earth differentiation. Understanding how the crust formed and evolved through time is paramount to locate the vast mineral deposits hosted therein and address its influence on the global climate, ultimately affecting the development of terrestrial life. Recent advances on the topic of continental crust evolution benefited from improvements of analytical techniques enabling in situ measurements of U-Pb- Hf-O isotope compositions in zircon, a widespread accessory mineral of continental igneous rocks. The time constrains derived from the U-Pb chronometer coupled with the petrogenetic information retrieved from Hf-O isotope signatures are currently used to unravel the diversity and succession of magmatic events affecting the continental crust at the regional and global scales. This study reconstructs the evolutionary path followed by the crust segment today exposed in the eastern part of the French Massif Central (FMC), a portion of the Variscan belt of Western Europe, with the aim to investigate the potential flaws of the zircon record of crust evolution. In this scope, the origin and geodynamic significance of the constituent FMC lithological units are tackled by combining conventional petrological observations with zircon U-Pb-Hf-O isotope data. The results obtained following this integrated approach are then confronted to the conclusions that would have been drawn solely from zircon isotopic signatures, taken out of their petrological context, as is commonly performed in studies investigating crust evolution. The oldest rocks of the FMC correspond to Ediacaran (590_550 Ma) meta-sediments deposited in back-arc basins along the northern Gondwana margin. Such basins were fed by a mixed detritus originating from the adjacent Cadomian magmatic arc and a distal Gondwana source, presumably the Sahara Metacraton. Partial melting of these meta-sediments at the Ediacaran/Cambrian boundary led to voluminous S-type granitic magmatism, pinpointing a first major crust reworking event in the FMC. The origin of anatexis likely stems from the transient thickening of the hot, back-arc crust caused by the flattening of the Cadomian subduction. Subordinate melting of the depleted backarc mantle at that time is also documented. During the Lower Paleozoic, rifting of the northern Gondwana provoked coeval crust and (limited) mantle melting. Mantle-derived igneous rocks show markedly diverse trace element and isotopic signatures, consistent with a very heterogeneous mantle source pervasively modi_ed by the Cadomian subduction. Finally, the Variscan collision resulted in crustal melting as evidenced by the emplacement of S-type granites and the formation of migmatite domes, the spatial distribution of which being partly controlled by the crustal architecture inherited from pre-orogenic events. Synchronous intrusion of mafic mantle-derived magmas and their differentiates testify for Variscan post-collisional new continental crust production in the FMC. Two major inconsistencies exist between these results and the zircon record. First, zircon Hf model ages would point to substantial Mesoproterozoic crust formation in the FMC whereas more than 60% of the crust is actually Neoproterozoic in age. Second, new additions to the continental crust volume during the Variscan orogeny are not recorded even though 5 to 10% of the exposed crust formed at that time. The origin of both discrepancies inherently lies in the mixed isotopic signature carried by many zircon grains. Such equivocal information can only be detected when additional petrological constrains on the zircon host rocks are available and provide guidance in interpreting the zircon record of crust evolution

Cette étude de terrain du massif des Ecrins (Alpes Occidentales, zone externe) montre que le raccourcissement Alpin est essentiellement accommodé dans le socle par des zones de cisaillement inverse top-vers-l'ouest ductile-fragile (probablement localisé par la présence de demi-graben) ainsi que par les nappes de charriage de la Meije et du Combeynot à l'Est du massif. Les failles normales N-S ne semblent pas avoir été réactivées. Ces zones de cisaillement sont caractérisées par une phengitisation des feldspaths le long de bandes anastomosées dont la géométrie traduit un gradient de déformation qui permet d'expliquer la formation des "plis de socle" soulignée par la géométrie des téguments de Trias. Les températures maximum d'enfouissement liées au charriage des unités internes sont proches de l'isotherme 335°C pour un gradient géothermique compris entre 20 et 25°C.km-1 depuis Bourg d'Oisans au Front Pennique. Les zones de cisaillement ont été datées entre 33 et 25 Ma (40Ar/39Ar sur phengites syn-cinématiques), ce qui suggère qu'elles ont été initiées très tôt après l'enfouissement de la zone externe qui débute vers 34Ma. Les phyllonites présentent des âges plus jeunes que les mylonites, ce qui traduit une localisation de la déformation le long de ces bandes anastomosées de faible résistance entre 30 et 25Ma. Le raccourcissement NO-SE observé le long du Front Pennique semble synchrone des déformations E-O à NESO du massif des Ecrins. La présence d'une zone de cisaillement transpressive senestre diffuse entre le massif des Ecrins et les Alpes Ligures, issu de la réactivation d'une zone de transfert Liasique, permettrait d'expliquer en partie la cinématique d'édification Oligocène des Alpes Occidentales. Au Miocène, la déformation se localise le long d'un plan de chevauchement sous le massif de Belledonne, donnant naissance au Vercors, ainsi que le long du Front Pennique réactivé en faille normale. / This field-based study of the Ecrins massif (Western Alps, external zone) show that the Alpine shortening is accomodated within the basement by brittle-ductile top-to-the-west reverse shear zones (probably localized by half-graben) as well as by the thrust sheets of La Meije and Combeynot to the east of the massif. The N-S normal fault do not seems to be reactivated. These shear zones are characterized by a phengitisation of feldspars along anastomosing planes whose geometry reflect a strain gradient which explain the "basement folds" formation underlined by the geometry of Triassic teguments. The maximum temperatures reach by the cover, due to the burial under the internal nappes are close to the isotherms 335°C for a geothermal gradient close to 20-25°C.km-1 from Bourg d'Oisans to the Penninic Frontal Thrust (PFT). The shear zones were dated between 33 to 25 Ma (40Ar/39Ar on syn-kinematics phengites), suggesting that they were initiated slightly after the burial which start close to 34 Ma. The phyllonites show younger ages than mylonite; that argue a localization of the deformation along these anastomosing planes between 30 to 25Ma and traduce a weak crust. The NW-Se shortening observed alonf the PFT seems to be coeval with the E-W to NE-SW shortening of the Ecrins massif. A sinistrial transpressive diffuse shear zones between the Ecrins massif and the Ligurian Alps, which is probably a reactivated Liassic transfer zone, can explaina part of the Oligocene building kinematics of the Western Alps. During Miocence, the deformation is localized along a crustal thrust under the Belledonne massif, which has given the Vercors massif, and along the PFT, reactivated as a normal fault.

Constituant une synthèse documentaire manquant jusqu’ici pour l’Auvergne, cette étude propose de s’intéresser à la matérialité des routes antiques et à leur niveau d’équipement au sein de deux territoires de Gaule centrale, les cités arverne et vellave, situées dans la partie montagneuse du Massif central. En prenant en compte l’ensemble de la documentation historique, épigraphique et archéologique disponible, cette recherche vise à établir la diversité structurelle des infrastructures routières, leurs caractéristiques techniques et géométriques ainsi que leur équipement (bornes routières, ouvrages de franchissement de cours d’eau, établissements d’accueil). L’aménagement du réseau routier est appréhendé à travers trois approches : technique, chronologique et hiérarchique. L’analyse des contraintes et des ressources environnementales, qu’elles soient topographiques, hydrographiques ou géologiques, met en évidence de nombreuses solutions techniques. La dimension chronologique et hiérarchique permet quant à elle de caractériser la variabilité et les constantes d’aménagement du réseau en fonction de l’échelle territoriale des axes (long, moyen et petit parcours), de leur période de construction et de leurs maîtres d’œuvre. / Establishing a documentary synthesis missing until now for Auvergne, this study focus in themateriality of the antique roads and in their level of equipment within two territories ofcentral Gaul, arverne and vellave cities, situated in the mountainous part of Massif Central.By taking into account the whole available historic, epigraphic and archaeologicaldocumentation, this research aims at establishing the structural diversity of the roadinfrastructures, their technical and geometrical characteristics as well as their equipment(boundary stones, works of crossing of streams, accommodations). The planning of the roadnetwork is study through three approaches : technical, chronological and hierarchical. The analysis of the constraints and the environmental resources, whether they are topographic,hydrographic or geological, highlights numerous technical solutions. The chronological andhierarchical dimension allows comprehending of the variability and the constants ofplanning of the network according to the territorial scale of axes (long, average and smallroute), their period of construction and their project managers.

La simulation numérique est un outil essentiel pour mieux comprendre la réalité des phénomènes qui se produisent au sein des milieux discrets, en particulier des milieux rocheux fracturés. Notre travail a pour objectif d'étudier le comportement mécanique et dynamique des milieux rocheux en réalisant des modèles discontinus dans lesquels les mesures de l'orientation et l'espacement interfractura, effectuées sur le terrain, sont intégrées au modèle de façon stochastique. Pour la génération des milieux fracturés numériques des algorithmes basés sur les méthodes statistiques et géostatistiques sont développés. Le comportement mécanique de modèles académiques et de structures réelles en maçonnerie est étudié grâce à la méthode Non Smooth Contact Dynamics (NSCD). Des structures en maçonneries telles que le monument historique de l'amphithéâtre de Nîmes et l'aqueduc d'Arles sont étudiées, à échelle réelle, en deux et trois dimensions pour leurs comportements dynamiques pendant une sollicitation sismique. Les modèles de milieux rocheux fracturés engendrés à partir d'études de cas sont analysés selon deux axes : l'étude de la stabilité de pentes rocheuses et la conception de travaux souterrains par la méthode NSCD en utilisant le code LMGC90. La stabilité de ces modèles est étudiée en deux et trois dimensions. Les analyses effectuées sur ces modèles ont permis de proposer des recommandations pour l'installation d'éventuels soutènements. Elles ont également permis la distinction des familles des fractures jouant un rôle prépondérant dans l'instabilité de ces massifs. La modélisation de certaines méthodes de protection en travaux au rocher telles que le boulonnage et les filets pare-pierres est ensuite abordée dans les perspectives envisagées comme développement de nos travaux.

L’architecture crustale d’orogènes d’accrétion et de collision à grande échelle est étudiée en combinant géologie structurale, litho-stratigraphie, géochronologie et pétrologie magmatique avec les données gravimétriques, magnétiques et sismiques. Cette approche pluridisciplinaire permet de caractériser la structure et la composition de la croûte orogénique dans deux systèmes d’accrétion-collision : la Ceinture Orogénique d’Asie Centrale (CAOC) et le Massif de Bohême. La CAOC représente près d’un tiers du continent asiatique actuel. Ce système orogénique s’est construit par une accrétion continue de matériel depuis le Paléozoïque jusqu’au début du Mésozoïque, suivie par une collision durant le Mésozoïque. La comparaison des champs de potentiels avec les données géologiques met en évidence une compartimentation erronée de l’orogène en unités litho-stratigraphiques. Par rapport à la géologie, la géophysique permet une analyse directe des structures de la croûte orogénique sur toute son épaisseur. Le travail de thèse présente une compilation de données géologiques et de traitements gravimétriques et magnétiques inédits, dont la modélisation préliminaire pour contraindre l’architecture de la croûte continentale est proposée. Le Massif de Bohême possède quant à lui un catalogue de données complémentaires plus conséquent, ce qui permet une modélisation géophysique 3D plus précise. Dans cette zone, les données géophysiques mettent en évidence l’existence d’une croûte inférieure allochtone de composition felsique. Ceci indique que la croûte orogénique hercynienne est également le résultat d’une accrétion de portions crustales contrastées. / Large-scale accretionary and collisional crustal orogenic architecture is studied combining structural geology, lithostratigraphy, geochronology and magmatic petrology with gravity, magnetic and seismic data. This multidisciplinary approach allows characterizing the structure and composition of the orogenic crust in two accretionary-collisional systems. The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) constituting one third of the Asia continent and the Bohemian Massif are two Palaeozoic orogens formed by accretion followed by collision. It is proposed that the CAOB formed by successive Paleozoic accretion of oceanic and continental fragments followed by a late Palaeozoic to early Mesozoic N-S convergence of North Chinese and Siberian Cratons. The comparison between the potential fields and the geological data reveals an incorrect compartmentalization into different lithostratigraphic terranes. In contrast to geology the geophysical approach allows the analysis of the crustal structures on a complete thickness of crustal column. This thesis presents a compilation of geological data combined with unique gravity and magnetic results which are integrated into a preliminary model for the architecture of the continental crust. Conversely, an important collection of complementary data is available for the Bohemian Massif, allow more precise 3D geophysical forward modeling. In this area, geophysical data reveal the occurrence of an allochtonous lower crustal layer with a felsic composition. This indicates that the Variscan orogenic crust actually resulted from the accretion of contrasted crustal fragments.

Cette étude propose une synthèse relative à la fin du second âge du Fer (160-25 av. J.-C.) dans le sud-est Massif central. La zone géographique considérée recoupe plusieurs régions (Auvergne, Languedoc-Roussillon, Rhône-Alpes) et départements (Ardèche, Gard, Loire, Haute-Loire, Lozère, Rhône). Durant la fin du second âge du Fer, cette région rassemble les territoires de deux entités culturelles : la Gaule indépendante (Gabales, Ségusiaves et Vellaves) et la Gaule méditerranéenne (Allobroges, Helviens, Ségovellaunes et Volques Arécomiques). L’objectif de ce travail est de proposer une vision globale des faciès de mobiliers, de l’occupation du sol et des dynamiques commerciales dans cet espace géographique. Cette démarche repose sur une nouvelle lecture critique des données archéologiques accumulées dans cette région depuis le XIXe siècle. Le plan adopté comprend trois chapitres. Le premier présente le cadre, le contexte et l’approche méthodologique de l’étude. Le deuxième chapitre est consacré à l’examen détaillé des données selon deux grandes thématiques : la culture matérielle et les formes de l’occupation. Le troisième chapitre offre une synthèse, une confrontation des données et une mise en perspective des caractéristiques de cette région. Les principaux marqueurs de la culture matérielle sont exposés et un modèle de structuration hiérarchique de l’occupation est proposé à partir d’une classification des différentes catégories d’habitat. Enfin, les résultats de l’analyse des mobiliers et de l’occupation du sol sont mis en commun afin de mettre en perspective les marqueurs de l’organisation territoriale spécifiques au sud-est du Massif Central. / This study provides a synthesis about the ending period of the second Iron Age (160-25 BC) in the southeast Massif Central. The geographical zone that I study here includes several regions (Auvergne, Languedoc-Roussillon, Rhône-Alpes) and departments (the Ardèche, the Gard, the Loire, the Haute-Loire, the Lozère, the Rhône). During the ending period of the second Iron Age, this region gathers the territories of two cultural entities: the independent Gaul (Gabali, Segusiavi and Vellavi) and the Mediterranean Gaul (Allobroges, Helvii, Segalauni and Volcae Arecomici). The aim of this study thus is to offer a global vision of furniture facies, land use and commercial dynamics in this geographical area. This initiative bases itself on a recent critical reading of the archaeological data accumulated in this region since the 19th century.The plan adopted is made of three chapters.The first one aims at presenting the frame, the context and the methodological approach of the study. The second chapter is dedicated to the detailed examination of the data according to two important subjects: the material culture and the occupation types.The third chapter offers a synthesis and a confrontation of the data.The characteristics of this region are compared here.The main markers of the material culture are exposed and a model of hierarchical structuring of the occupation is proposed from a classification of the various categories of housing environment. Finally, the results of the analysis of furniture and land use are shared, in order to compare the specific markers of the territorial organization in the southeast of Massif Central.

Des xénolites de péridotite provenant de deux localités du sud du Massif Central Français (Allègre et Mont Coupet), émis avec des modes éruptifs différents, ont été étudiés pour définir l’évolution du manteau sous continental et pour étudier le comportement de Li et H lors des réactions fluides roches lors de leur remonté vers la surface. Un ensemble de 6 xénolites représentatifs a été sélectionné pour chaque localité. La description pétrologique et minéralogique de chaque échantillon a été associée à la mesure des compositions chimiques en éléments majeur (par microsonde électronique) et trace (par LA-ICP-MS) des principales phases minéralogiques (Olivine, Pyroxène, Amphibole). La teneur et la composition isotopique du Li ont été mesurées par microsonde ionique (SIMS), et les teneurs en eau par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier (FTIR) et SIMS dans les pyroxènes et les olivines. Pour les xénolites d’Allègre, les anomalies négatives en HFSE et les rapports LREE/HREE élevés reflètent un métasomatisme lié à des liquides carbonatitiques, succédant à un processus de fusion partielle du manteau lithosphérique. Pour les échantillons du Mont Coupet, Les anomalies négatives en Ti et Nb des Cpx de tous les échantillons et les anomalies négatives de Zr et Hf pour deux échantillons plus fortement métasomatisés (MC38 et MC34) soulignent également un métasomatisme carbonatitique. Les amphiboles des échantillons MC36 et MC53, dont l'origine doit être associée à des fluides de subduction, sont à l’équilibre avec les Cpx coexistant, ce qui indique que le fluide qui a permis leur formation n’a pas enrichi les Cpx en LREE ou LILE. La composition isotopique de des xénolites d’Allègre montre qu’ils ont été affectés par un métasomatisme en au moins deux étapes par des fluides différents. Les teneurs très élevées en Li des Cpx (jusqu'à 50 ppm) et l’enrichissement même modéré des bordures des olivines sont attribués à un apport de Li par diffusion depuis le magma hôte. Par contre, les compositions isotopiques pauvres en 7Li préservées au coeur des Ol (δ7Li jusqu’à -25‰) suggèrent l’existence d’un autre évènement métasomatique ayant affecté les péridotites avant leur remonté vers la surface. En revanche, les minéraux des xénolites de Mont Coupet ont des concentrations en Li similaires à celles du manteau, avec une répartition à l’équilibre entre les minéraux. Cependant les valeurs de δ7Li négatives observées pour les Cpx et Opx de certains échantillons suggèrent une interaction avec un fluide en quantité limitée et une composition isotopique négative. La préservation du fractionnement isotopique du Li entre les pyroxènes et olivines indique que cette interaction a du avoir lieu peu de temps avant l'entrainement des xénolites vers la surface. Les fluides métasomatiques à l’origine des valeurs de δ7Li négatives observées à Allègre et à Mont Coupet sont liés à un environnement de subduction, probablement lié à l'orogenèse varisque dans le cadre régional du FMC. Les teneurs en eau mesurées dans les xénolites d’Allègre vont de 10,6 à 12,4 ppm, des valeurs beaucoup plus faible que celle du manteau source des MORB. Ceci s’explique par une perte d’eau associée au dégazage du magma lors du refroidissement du lac de lave. L’absence de variation cœur-bord montre une distribution de l’eau à l’équilibre entre les xénolites et la lave hôte. A l’inverse, les xénolites du Mont Coupet ont pu conservé leur teneur en eau acquise en profondeur, contrôlée par les processus de fusion partielle qui ont affecté les péridotites. Cependant, l'échantillon MC34, affecté par le métasomatisme carbonatitique, a la plus haute teneur en eau parmi ces xénolites. Inversement, les échantillons MC36 et MC53 qui contiennent des amphiboles, n’ont pas des teneurs en eau élevées, suggérant que l'agent métasomatique responsable de la formation des amphiboles n'a pas enrichi en eau les autres phases de la péridotite. / Peridotite xenoliths sampled from two volcanoes erupting in different modes in two localities, Allègre and Mont Coupet, in the southern domain of the French Massif Central (FMC), have been investigated to constrain the evolution of the sub-continental lithospheric mantle beneath the FMC and the behaviors of Li and H during melt-rock reactions. To answer these questions, a set of 6 representative xenoliths was selected for each locality, and described for their mineralogy and petrography. In-situ measurements were then performed for major and trace elements in Ol, Cpx and Amp when existing, via EPMA and LA-ICP-MS respectively, for Li concentrations and isotopic compositions in pyroxenes and Ol (via SIMS), and water concentrations in minerals (via FTIR and SIMS). Negative HFSE anomalies and markedly high LREE/HREE ratios reflect a carbonatite-related metasomatism following an earlier partial melting process in the lithospheric mantle under Allègre. The Ti and Nb negative anomalies in Cpx from all the Mont Coupet samples and Zr-Hf negative anomalies in Cpx from two most strongly metasomatized samples MC38 and MC34 also point to a carbonatite-related mantle metasomatism. Amp in samples MC36 and MC53, whose origin should be associated with fluids from the subducting slab, have equilibrated most of the trace element composition with coexisting Cpx and the modal metasomatism responsible for the Amp genesis haven’t refertilized Cpx in LREE and LILE. Lithium isotope systematics indicates that Allègre xenoliths were overprinted by (at least) a two-stage metasomatism by melts of different origins. Exceptionally high Li concentrations in Cpx (up to 50 ppm by weight) and slightly increased Li contents at Ol rims are ascribed to a diffusive Li uptake from infiltrating melts derived from the host magma. On the other hand, extremely light Li isotopic compositions preserved in Ol cores (with δ7Li as low as -25‰) suggest another metasomatic event prior to xenolith entrainment by the host magma. In contrast, xenoliths from Mont Coupet have Li concentrations in constituent minerals similar to the normal mantle, and display nearly equilibrated inter-mineral Li partitioning and homogeneous intragranular Li distribution in every phase. The negative δ7Li values of Cpx and Opx in some samples were brought by the exchange with a small-volume melt with Li concentration similar to the normal mantle and light Li isotopic compositions. The preservation of inter-mineral large Li isotopic fractionation currently observed in these samples indicates that the percolation of the melt should occur shortly prior to the entrainment of Mont Coupet peridotite xenoliths by the host magmas. The metasomatic agents, accounting for negative δ7Li values in Ol cores in Allègre xenoliths and in Cpx and Opx in some Mont Coupet xenoliths, are related to a subduction environment. In the regional framework of the FMC, the subduction event most likely occurred during the Variscan orogeny. Water content in Allègre xenoliths ranges from 10.6 to 12.4 ppm in weight, much lower than the water content in the MORB source mantle. It implies that water were lost during the degassing of the host magma during slow cooling of the lava lake. No core-rim variations from profile analysis suggest that xenoliths have achieved water diffusive equilibrium with the host magmas. Peridotite xenoliths from Mont Coupet have retained their original water content from the mantle depths. Partial melting has controlled the water content in most samples from Mont Coupet. However, the subsequent carbonatite-related metasomatism has affected the sample MC34, which had the highest water content among the Mont Coupet xenoliths. And the aqueous agent responsible for presence of Amp in samples MC36 and MC53 has not lead to the considerable increase of water content.

Cette thèse est consacrée à la croissance et à la remobilisation crustales au Pan-Africain dans le Sud du massif du Ouaddaï au Tchad, situé à la marge Sud du Métacraton du Sahara et au Nord du Craton du Congo. La cartographie du secteur d'étude a permis de distinguer des roches métasédimentaires comprenant des niveaux d'amphibolites et intrudées par des roches plutoniques de composition intermédiaire à felsique. Les amphibolites correspondent à des basaltes tholeiitiques dérivés de la fusion partielle d'un manteau appauvri (ƐNd540= 4). Les roches felsique, représentées par des leucogranites de type-S, donnant des âges U-Pb sur zircon de 635 ± 3 Ma et 612 ± 8 Ma, sont issues de la fusion partielle des métasédiments. Les granitoïdes potassiques calco-alcalin de type-I, donnant un âge U-Pb sur zircon à 538 ± 5 Ma, incluant une monzonite à pyroxène de nature shoshonitique datée autour de ca. 540 Ma, sont caractérisées par des signatures isotopiques radiogéniques (ƐNd620= -4 et -15) et sont attribuées à la fusion partielle d'un manteau enrichi plus ou moins contaminé. Les roches métasédimentaires sont caractérisées par une foliation composite S0 /S1-2 de direction NE-SW qui est associée à des plis isoclinaux P1 et P2 d'échelle centimétrique à hectométrique et qui porte une linéation L1-2 plongeant faiblement vers le NW. Cette foliation est également affectée par des plis droits ouverts P3 associés à une schistosité de plan axial S3 fortement pentée vers le NNW ou le NW. La présence de grains de zircon détritiques et leurs signatures Hf comprenant une composante héritée Archéenne à Paléoprotérozoique indique que les roches métasédimentaires sont issues de l'érosion des cratons voisins et un dépôt au début du Néoprotérozoique.[...] / This thesis is devoted to crustal growth and Pan-African reworking in the south of the Ouaddaï massif in Chad, located at the southern margin of the Sahara Metacraton and north of the Congo Craton. Geologic mapping has allowed to identify metasedimentary units alternating with amphibolites and intruded by plutonic rocks with intermediate to felsic composition. Amphibolites correspond to pre-tectonic tholeiitic basalts derived from the partial melting of the depleted mantle (ƐNd540= 4). The felsic rocks, represented by S-type leucogranites yielding U-Pb zircon ages of 635 ± 3 Ma and 612 ± 8 Ma, are derived from the partial melting of metasediments. High-K calc-alkaline I-type granitoids yielding U-Pb zircon ages at 538 ± 5 Ma, and including a shoshonitic pyroxene-monzonite yielding U-Pb zircon ages at 538 ± 5 Ma are characterized by radiogenic isotopic signatures (ƐNd540= -4 et -15) and are partial melting of an enriched mantle with a potential impact of mixing of mantle and crustal-derived magmas. Metasedimentary rocks display a NE-SW trending S0/S1-2 foliation associated with centimeter to hectometer scales F1 and F2 isoclinal folds delineating hook type interferences pattern and bearing a L1-2 lineation weakly dipping towards the NW. The S0/S1-2 foliation is also affected by upright open F3 folds marked by the development of a faint axial planar S3 schistosity variably dipping to the NNW or NW. Zircon detrital grains with Hf signatures pointing to an Archaean to Paleoproterozoic inheritance indicates that metasedimentary rocks are derived from erosion of the surrounding cratons and were deposited in the early Neoproterozoic. These rocks were subsequently affected by deformation and metamorphism dated at 627 ± 7 Ma (by Th-U-Pb on monazite) and at 602 ±3 Ma (by U-Pb on zircon), typical of green schist facies and amphibolite facies. [...]