Differentiation of the lithospheric mantle occurred principally through partial melting and extraction of melts. Harzburgites are generally considered as melting residues whereas lherzolites are regarded as pristine mantle weakly affected by melting. However, some orogenic peridotites show evidence of igneous refertilization. In this context, this work re-investigates the nature of the Lherz lherzolites (Pyrenees), type-locality of lherzolites, described as a piece of preserved fertile mantle. Structural and geochemical data show that these lherzolites are not pristine but formed through a refertilization reaction between MORB-like melts and refractory lithosphere. Moreover, the Lherz peridotites were partly used to infer the composition of the primitive upper mantle and these results may have important implications for the nature of the late veneer. Additionally, crystal-preferred orientations of minerals (CPO) highlight a strong feedback between melt percolation and finite strain in the percolated rocks. CPO variations are ruled by a subtle balance between instantaneous melt fraction and local strain rate. This work also investigated the effect of melt percolation on Hf, Nd and Sr isotopes. Isotope systematics in Lherz shows that strong isotopic decoupling may arise in a percolation front. The modelling suggests that decoupled isotopic signatures are generated during porous flow and governed by the melt/matrix elements concentrations, chemical diffusivities or efficiency of isotopic homogenization. Melt-rock interactions can generate “intraplate-like” isotopic signatures. This suggests that a part of isotopic signatures of mantle-related rocks could be generated by diffusional processes associated with melt transport.

Les travaux que nous présentons dans ce mémoire portent sur la conception, le test et la réalisation de capteurs d'images monolithiques CMOS rapides et "intelligents" : le principe, les performances, les limites et les perspectives sont le corps de ce mémoire. L'implémentation matérielle d'un système de vision programmable en est l'articulation centrale. Nous avons mis au point une plate-forme expérimentale pour l'instrumentation et l'évaluation des opérateurs rétiniens. Après un état de l'art sur l'imagerie rapide et sur les capteurs CMOS, la deuxième partie de ce mémoire est consacrée à l'étude et à la conception du pixel du capteur d'images. Nous avons conçu deux circuits HISIC.I et HISIC.II en technologie standard CMOS 0,35 μm (double-poly, quadruple-metal). Le premier a permis de déterminer un nouveau modèle de photo-détecteur, et le second de réaliser un prototype de caméra embarquée dédiée à l'imagerie rapide et aux traitements d'images linéaire. HISIC intègre des traitements programmables au niveau même du pixel. C'est une machine massivement parallèle de 4096 processeurs analogiques arithmétiques interconnectés selon une grille 64×64 en topologie 4-connexe. Enfin, la dernière partie du mémoire s'articule autour de la validation expérimentale du capteur, tous les résultats et procédures expérimentales y sont regroupés.

Une étude associant des mesures structurales par ASM, un levé gravimétrique et de nouvelles datations 40Ar/39Ar a été menée sur trois massifs granitiques du Sud-Est du Massif Central : les plutons de la Margeride, du Mont-Lozère – Borne et de l'Aigoual – Saint-Guiral – Liron. Les trois massifs, sub-contemporains, se sont mis en place autour de 305-310 Ma. Pour les trois plutons, les microstructures sont majoritairement de type magmatique ou acquises lors d'une déformation à l'état solide à haute température. Les linéations magnétiques, essentiellement NW-SE à E-W subhorizontales, reflètent la déformation régionale extensive tardi-hercynienne post-collisionnelle. Localement, comme dans les dykes microgranitiques au Nord de l'Aigoual, les fabriques ASM ont, au contraire, enregistré l'écoulement du magma. A partir de la combinaison des données gravimétriques, existantes ou nouvellement acquises, et ASM, des modèles de mise en place sont proposés pour chacun des trois plutons.

L'unité de Saint-Georges-sur-Loire située dans le domaine ligérien entre la ride de Lanvaux-Les-Ponts-de-Cé au Nord et la faille de Nort-sur-Erdre au Sud constitue une zone clef pour la compréhension de la géodynamique hercynienne. Cette unité est constituée de deux sous-unités distinctes, l'unité sans blocs schisto-gréseuse au Nord (Ordovicien inférieur à Silurien inférieur) et l'unité à blocs, schisto-gréseuse et volcanique au Sud. L'unité à blocs méridionale est considérée comme un olistostrome dévonien à blocs mono- ou poly-lithologiques de nature et d'âges variés : radiolarites (Silurien), calcaires (Silurien sup. à Dévonien moy.), laves et tufs basiques (Silurien), rhyolites et grès. Ces blocs sont remaniés au sein d'une matrice schisto-gréseuse d'âge probable Dévonien moyen à supérieur. Cette unité à blocs est déformée par des plis synchisteux déversés vers le Nord et présente une linéation d'allongement N-S à N60E ; elle chevauche l'unité sans blocs. Des plis droits ou légèrement déversés vers le Nord sont rencontrés dans l'unité sans blocs, ainsi qu'une linéation minérale et d'allongement NW-SE de plus en plus marquée à mesure que l'on se rapproche de la bande ductile de Lanvaux, où elle s'exprime pleinement. L'unité à blocs constitue également une zone intermédiaire entre des terrains paléozoïques peu métamorphiques à vergences nord dans le sous-domaine ligérien septentrional et des terrains impliqués dans la structure de nappes de Champtoceaux et le métamorphisme de haute pression, à structures vers le Sud dans le sous-domaine méridional. Une nouvelle interprétation géodynamique intégrant toutes les données disponibles est donc proposée afin de replacer l'unité de Saint-Georges-sur-Loire dans un schéma interprétatif à plus grande échelle. Cette interprétation précise l'évolution du domaine nord gondwanien et de la marge sud de la microplaque Armorica au Paléozoïque. Elle souligne l'existence de zones de subductions diachrones et de vergences opposées au sein de la microplaque Armorica, met en valeur le rôle de la faille de Nort-sur-Erdre, considérée comme une zone de suture polyphasée majeure en Armorique et précise la nature géotectonique de l'unité de Saint-Georges-sur-Loire, formation chaotique déposée dans un prisme d'accrétion lié à la fermeture du « rift du Layon ».

La chaîne hercynienne française résulte de la collision continentale entre le Gondwana au Sud et la Laurussia au Nord. Le Massif Central constitue un fragment méridional de la chaîne dans lequel l'agencement structural indique un développement polycyclique. La lithologie est composée de micaschistes de l'Unité Para-autochtone, de Gneiss para et orthodérivés de l'Unité Inférieure, des Gneiss de l'Unité Supérieure et l'Unité de Thiviers-Payzac composée de métagrauwacke, de rhyolites et de quartzite. La chaîne comporte des migmatites et des granitoïdes qui ont été datés par la méthode de datation ponctuelle de monazite à la sonde électronique pour situer l'anatexie dans son contexte dynamique. Le caractère ponctuel des datations (point de ~2 µm de diamètre) permet de mettre en évidence plusieurs événements enregistrés sur un grain unique et éviter les problèmes de mélange rencontrés avec d'autres méthodes de datation. Trois événements thermiques sont identifiés : un évènement entre 385 et 375 Ma, un autre autour de 330 et 325 Ma et un dernier vers 310 et 290 Ma. Ils sont contrôlés par l'épaississement et le des-épaississement crustal et des injections asthénosphériques.

Afin de comprendre l'évolution, la géométrie et le mécanisme des déformations récentes (<10 Ma) du socle européen depuis le massif cristallin externe de l'Argentera jusque sur la marge nord-Ligure, des analyses thermochronologiques par traces de fission (apatites/zircons), géomorphologiques et des interprétations de profils sismiques ont été réalisées.<br />Une dénudation du massif est enregistrée vers 22 Ma, certainement en relation avec la structuration de l'arc de Castellane au Miocène moyen-supérieur, qui se poursuit localement vers 6 Ma par dénudation le long de la faille du « Camp des Fourches ». Plus globalement un soulèvement à 0,8 mm/a (30°C/km) est enregistré à 3,5 Ma et suivi tardivement par un mouvement inverse le long de la faille de Bersézio/Veillos à 1 mm/a. Malgré une forte emprunte d'érosion glaciaire présente sur le massif, l'analyse géomorphologique conforte ces derniers résultats. A partir d'un modèle d'évolution de processus de surface, le taux d'érosion associé est estimé localement à 1 mm/a et semble aujourd'hui plus important sur le bassin versant oriental du massif.<br />D'après l'analyse de 70 profils sismique-réflexion, la déformation de la marge nord-Ligure serait liée à la propagation d'un chevauchement aveugle jusque dans les formations salifères messiniennes du bassin.<br />Cette déformation récente compressive de l'avant-pays alpin est guidée par une tectonique de socle le long de structures héritées et fait suite à l'exhumation des roches THP dans les zones internes.

Sa construction achevée (prévue pour fin 2003), l'écluse à bateaux permanente du Barrage des Trois<br />Gorges mesurera environ 1 600 mètres de long, avec des pentes pouvant dépasser par endroits les 150<br />mètres de hauteur.<br />Afin de modéliser le comportement mécanique d'une section de cette imposante structure (le profil 17-<br />17'), une double étude a été réalisée et a permis, dans un premier temps, de déterminer les mécanismes<br />de rupture susceptibles d'affecter la stabilité des hautes pentes (DEGRÉS – calcul à l'équilibre limite)<br />puis, dans un second temps, d'évaluer la déformation des parois inclinées (FLAC – code aux différences<br />finies).<br />La complémentarité de ces deux méthodes numériques a contribué à une vision plus globale et bien plus<br />complète du comportement mécanique complexe du massif granitique au niveau du profil 17-17'.<br />Notamment, l'étude de stabilité préliminaire a permis une meilleure compréhension du rôle respectif<br />des grandes discontinuités et de la petite fracturation, des conditions de drainage hydraulique et du<br />facteur sismique dans les mécanismes de rupture potentiels détectés. Ces résultats ont été pris en<br />considération lors de la préparation des modèles numériques utilisés avec FLAC.<br />L'étude de déformabilité s'appuie sur une méthodologie structurée, caractérisée par une évolution<br />progressive des simulations numériques, depuis le modèle élastoplastique continu jusqu'au modèle<br />viscoélastoplastique discontinu avec renforcements mécaniques. La comparaison des résultats de calcul<br />avec une partie des données d'instrumentation – principalement les déplacements mesurés au niveau de<br />11 bornes topographiques installées sur les parois du profil 17-17' – a été l'élément essentiel permettant<br />de valider le passage d'un modèle numérique à l'autre.

La possibilité de reconstruire l'histoire de la pollution atmosphérique Européenne a été exploré au Col du Dôme (CDD) (4250 m d'altitude, Massif du Mont Blanc). Pour cela une carotte de 126 m a été analysé à haute résolution pour les ions majeurs, le F- et les carboxylates, et des mesures atmosphériques continues de l'aérosol effectuées sur le site (Observatoire Vallot). Ceci a montré que des informations atmosphériques peuvent être obtenues avec une résolution saisonnière à partir de la glace du CDD et ce au moins sur les 80 dernières années mais que des précautions sont à prendre pour tenir compte du fluage de la glace lors de l'interprétation de ces signaux en terme de changements atmosphériques. Les enregistrements "glace" montrent que les valeurs estivales de SO4 2- suivent l'évolution des émissions anthropiques de SO2 des pays situés à 1000 km autour des Alpes tandis qu'en hiver elles reflètent plus la contamination diffuse de la troposphère libre à l'échelle de l'Europe entière. En utilisant la relation "air/neige" obtenue à Vallot, les concentrations atmosphériques passées de SO4 2- ont été reconstituées et comparées aux simulations des modèles de chimie. Nous avons estimé que les émissions naturelles représentent environ 20% des émissions actuelles de NO. L'évolution passé de NO3- est en bon accord avec l'histoire des émissions anthropiques de NO de l'Europe, il n'en va pas de même pour NH4+ dont la tendance apparait plus importante que ce que l'on peut attendre avec les estimations actuelles d'émission anthropique de NH3. Notre examen du budget de F- et HCl montrent qu'en plus de la combustion du charbon, l'industrie de l'aluminium et l'incinérarion des déchets ont été les sources anthropiques majeures de ces composés entre 1935 et 1975, après 1960, respectivement. Finalement les sources naturelles semblent dominer le budget de l'oxalate depuis 80 ans tandis que le formate et l'acétate indiquent une tendance anthropique entre 1950 et 1980.

Cette étude propose une analyse intégrée de biomarqueurs moléculaires de sols, depuis leur site de production jusqu'à leur archivage sédimentaire lacustre. Un inventaire des lipides neutres est d'abord réalisé sur des sols d'usages contrast és : prairies/pâtures et forêts. Globalement, cette approche permet de distinguer (1) des composés linéaires ubiquistes, et (2) des composés (poly-)cycliques, généralement spéci ques. Parmi ces derniers gurent les acétates de triterpényle et les méthoxyserrat ènes, respectivement biomarqueurs d'Astéracées et de Pinacées. La persistance de l'empreinte moléculaire d'un ancien usage des sols est aussi démontrée. Ensuite, l'analyse multi-proxy d'une carotte sédimentaire couvrant les 6700 dernières années révèle l'impact prépondérant des activités humaines sur le fonctionnement hydrologique du lac, depuis l'époque gallo-romaine. Les assemblages moléculaires précédemment dé- nis dans les sols sont globalement retrouvés, associés à un nouveau biomarqueur spéci que du chanvre, d'intérêt paléoenvironnemental. Une tentative de reconstitution des anciennes occupations des sols apparaît conforme aux données historiques et paléoenvironnementales antérieures.

L'endommagement des discontinuités rocheuses non-persistantes ainsi que les effets hydromécaniques sont déterminants pour la stabilité des massifs rocheux. Un nouveau modèle constitutif d'endommagement-plastique des joints a été proposé. Ce modèle, permet de prendre en compte la dégradation progressive de la résistance et de la raideur des joints dans les deux directions normale et tangentielle du joint. Il tient également compte des déplacements relatifs irréversibles, de la résistance résiduelle tangentielle et du comportement non-linéaire des joints. Le modèle implémenté dans le code aux éléments finis CESAR-LCPC est capable de bien reproduire les résultats expérimentaux. Pour réaliser des calculs hydromécaniques couplés, un module de calcul hydraulique stationnaire dans un réseau de fractures a été développé ainsi qu'une interface entre ce module et le code CESAR-LCPC. Ces outils numériques ont été appliqués à l'étude de la stabilité des Rochers de Valabres (Projet ANR STABROCK).