Le principal avantage des réseaux d'AuH, pour la surveillance sismique des dorsales océaniques, est leur faible seuil de détection. Cependant, les variations de seuil de détection entre les réseaux d'AuH déployés au voisinage de Açores, peut influencer le nombre de séismes enregistrés. Ces variations doivent donc être analysées avant interprétation de la sismicité. L'amplitude acoustique à la source (SL) d'un séisme dépend surtout de l'efficacité de la conversion séismoacoustique mais aussi, dans une moindre mesure, des effets de propagation. Un autre avantage, la possibilité d'estimer l'erreur de localisation pour différentes géométries des réseaux et de topographie du fond, est présenté pour touts les réseaux d'AuH déployés sur la Dorsale Médio Atlantique (MAR). L'analyse de la séismicité de la MAR montre que la sismicité enregistrée par les AuH ressemble à celle enregistrée par les réseaux à terre au cours des 40 années passées. La distribution spatiale de cette sismicité est liée aux variations du régime thermique de la croute le long de la dorsale. Des essaims de séismes, enregistrés par les AuH, sont liées à des télé-séismes et les sections où ils se produisent sont les plus actives. A l'échelle du segment. les essaims se groupent en extrémité et au voisinage de maxima de la MBA. L'analyse des distributions des SL et du taux de diminution du nombre des répliques indiquent que les failles de détachement produisent des essaims avec des diminutions plus rapides du nombre des répliques, que les failles normales. Cette observation serait associée à des contraintes plus faibles sur les failles de détachement et impliquerait un niveau de serpentinisation plus important.

Pour étudier la variabilité de la salinité de surface (SSS) dans l'océan Atlantique tropical aux échelles de temps saisonnières à interannuelles, nous avons utilisé des observations in-situ et satellitaires et des résultats de la modélisation océanique. Nous avons montré que la densité et la qualité des observations disponibles permettent de calculer le bilan de sel dans la couche de mélange dans le bassin Atlantique tropical. Ce bilan de sel de la couche de mélange est beaucoup plus sensible aux courants de surface qu'aux flux d'eau douce. Les mécanismes qui modulent la variabilité de la SSS dans l'Atlantique tropical et plus spécifiquement dans la région du Golfe de Guinée ont été déterminés. Il ressort qu'à l'ouest et au nord-est du bassin tropical, la variabilité saisonnière de la SSS est pilotée par l'advection et les flux d'eau douce alors qu'au centre du bassin, c'est principalement les flux d'eau douce qui contrôlent le bilan de sel. Par contre, dans le Golfe de Guinée, les flux d'eau douce ne jouent pas un grand rôle dans le bilan de sel, le cycle saisonnier de la SSS résultant en un équilibre entre les processus verticaux (advection et diffusion) qui augmentent la SSS et l'advection horizontale qui la diminue. La variabilité interannuelle de la SSS étudiée spécifiquement dans le Golfe de Guinée révèle que, dans les régions nord et équatoriale, les changements de SSS sont dus à des changements des précipitations et d'évaporation et les changements dans les processus océaniques (advection et diffusion verticale). Au sud de ces régions, seuls les changements dans les processus océaniques peuvent expliquer les anomalies de SSS. On a observée une salinisation au nord-est du Golfe de Guinée durant la période 2002-2009 qui résulte principalement d'une diminution des pluies dans la région. Enfin, nous avons montré que les fleuves ont pour rôle d'amplifier le signal de la SSS et qu'ils ont un impact sur la profondeur de la couche de mélange, les courants de surface et la température de surface de la mer.

La dynamique des cratons reste, encore actuellement, énigmatique dans la mesure où ceux-ci sont souvent considérés comme des domaines stables à l’échelle des temps géologiques. Dans ce travail, nous avons reconstitué l’évolution d’un des plus grands cratons, le Craton Ouest Africain. Nous nous sommes également penchés sur l’étude de ses bordures nord et ouest (Anti-Atlas et marge atlantique respectivement). Cette étude utilise les méthodes de thermochronologie basse-température (traces de fission et (U-Th-Sm)/He sur apatite) ainsi que la géologie structurale. Le choix de ce craton est justifié par les multiples contextes géologiques dont témoignent ses bordures au cours du Phanérozoïque (plateforme, avant-pays distal, marge passive). Ces contextes variés au cours du temps en font donc une cible idéale pour évaluer l’influence des diverses forces susceptibles d’affecter le craton.Tout d’abord, suite à une subsidence importante au cours du Paléozoïque, le craton enregistre un refroidissement important entre le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur, postérieurement à l’ouverture de l’Atlantique Central. Cet événement n’est pas directement lié aux seuls processus affectant les marges passives puisque non seulement la marge est affectée, mais aussi l’intérieur du craton (jusque 800 km à l’intérieur des terres) et le domaine mobile non-cratonique au Nord. Ce refroidissement traduit une phase d’exhumation kilométrique qui permet alors le dépôt d’une épaisse séquence détritique sur la plateforme saharienne. L’hypothèse d’un raccourcissement comme explication n’est pas valide et l’hypothèse d’une anomalie thermique mantellique à cette époque rend mieux compte de cet événement d’érosion majeur. L’hypothèse thermique possède un autre avantage : celui de rendre compte du réchauffement qui suivit à l’Apto-Albien et au début du Crétacé supérieur, à la fois par le craton mais aussi par ses bordures, par le biais de la subsidence thermique.Deuxièmement, à partir du Crétacé supérieur, la tendance générale est au refroidissement dans toute la région étudiée, synchrone avec l’initiation de la convergence Afrique/Europe. La chaîne du Haut Atlas au Maroc représente à ce moment un témoin privilégié des déformations se produisant pendant le Cénozoïque. Nous avons déterminé un calendrier tectonique précis dans l’avant-pays méridional de la chaîne, afin d’avoir un point de comparaison avec l’enregistrement cratonique. Ainsi, une première phase tectonique se déroule à l’Eocène supérieur. Celle-ci fait écho à un événement de déformation de plus grande échelle qui affecte toute le craton, résultant sans doute d’une réorganisation de grande ampleur dans la dynamique de la convergence. La phase récente Plio-Quaternaire est bien décrite à l’échelle de l’Afrique du Nord dans la chaîne Atlasique, mais pourrait s’avérer trop récente pour pouvoir être décelée par nos thermochronomètres à l’intérieur du domaine cratonique. Enfin, une phase de soulèvement spécifique au domaine atlasique marocain est enregistrée pendant le Miocène inférieur-moyen et met en place des nappes dans la chaîne. Les thermochronomètres basse-température ne la détectent pas à l’intérieur du craton, et elle pourrait donc être géographiquement restreinte au domaine atlasique.Ce travail a démontré que l’absence de sédiments au cours du Méso-Cénozoïque, qui en première approche font de ce craton une zone dite « stable », occulte une réalité géologique autre, faite de la succession de plusieurs phases épeirogéniques. Une évaluation des processus à l’œuvre permet de proposer que les phénomènes mantelliques ainsi que les transferts de contraintes sont des acteurs majeurs à l’origine de ces mouvements. Néanmoins, la juste contribution de chacun de ces processus nécessite encore un travail approfondi. / The dynamic evolution of cratonic domains remains enigmatic as they are usually considered as stable through geological times. In this work, we unraveled the evolution of one of the largest cratonic area, the West African Craton (WAC), and its north and west boundaries (Anti-Atlas and Atlantic passive margin, respectively), through low-temperature thermochronology (apatite fission-track and (U-Th)/He thermochronology) and structural geology. The WAC was studied since its boundaries witnessed many different geological settings (platform, distal foreland, passive margin) during the Phanerozoic, making it a good candidate to evaluate the various driving forces acting on the craton.First, after a continuous Paleozoic subsidence, the craton records the most important cooling event between Late Jurassic and Early Cretaceous, postdating the onset of the Central Atlantic Ocean spreading. This event is unrelated to the sole passive margin in itself and affected both the craton (up to 800 km inland) and the mobile boundary in the north (Anti-Atlas and High Atlas). It represents kilometer-scale erosion that led to the deposition of thick detrital formations, the red beds, across the whole Saharan platform. This event is not characterized by shortening and is better explained through a mantle-related thermal anomaly during this exhumation. The thermal hypothesis explains the subsequent thermal subsidence undergone by the craton and its north boundary during the Aptian-Albian and the early stages of the Late Cretaceous.Second, from Late Cretaceous onward, dominant cooling trend has imprinted the thermal histories of the studied region, coevally with the onset of the Africa/Europe convergence.The High Atlas belt in Morocco is an accurate witness of the deformations occurring during Cenozoic times. We determined the precise tectonic schedule in the southern foreland of the belt and compared this evolution with the cratonic one. We show that the first Eocene tectonic event echoes to a major craton-scale deformation and results probably from a significant geodynamic change in the convergence zone. The Pliocene-Quaternary phase, well known at the North African scale, is only recorded in the Atlas belt, but might be too recent to have significantly imprinted the thermochronological record inside the craton. Finally, another uplift specific to the Moroccan Atlas Belt during Early to Middle Miocene led to the emplacement of tectonic nappes. This event is not recorded by LTT on the craton and may be restricted to its mobile boundary.This work demonstrates that, despite the lack of Mesozoic-Cenozoic sediment record that may advocate for a stable geological history, the West African Craton suffered significant epeirogenies during this period. Deep seated processes as well as stress transmission prove to be good candidates to account for these cratonic motions, although further work is needed to unravel the exact contribution of these various processes.

No description available.

Les cétacés grands plongeurs, cachalots Physeteridae et Kogiidae, et baleines à bec Zipiidae, sont des espèces marines rares. Leur faible densité, aire de distribution étendue et faible disponibilité en surface génèrent de faibles taux d’observations. Cette particularité constitue un défi pour la modélisation d’habitat de ces espèces, préalable à leur conservation. Les modèles doivent gérer l’abondance de zéros qui limitent leur capacité à inférer des résultats écologiquement cohérents. Cette thèse vise donc à trouver une méthodologie adaptée aux jeux de données abondants en zéros, à déterminer comment les variables environnementales influencent la distribution des grands plongeurs et à prédire les zones potentielles qu’ils utilisent. Tester la capacité de prédiction de différents modèles d'habitat confrontés à un nombre décroissant d’observations a permis de souligner la pertinence d’un modèle, même si un minimum de 50 observations est nécessaire pour fournir des prédictions fiables. Des données issues de différentes campagnes visuelles ont été assemblées afin de produire les premières cartes de densités de grands plongeurs à l’échelle de l’océan Atlantique Nord et la mer Méditerranée. Les densités les plus élevées sont prédites dans les eaux entre 1500 et 4000 m de profondeur et près des fronts thermiques, particulièrement le long des pentes continentales et à l'ouest de l'océan Atlantique Nord. Par ailleurs, l’analyse de la transférabilité des modèles a montré une variation des habitats préférentiels en fonction des écosystèmes. Finalement, cette thèse permet de discuter les défis de la modélisation statistique appliquée aux espèces rares et les applications de gestion associées. / Deep-diving cetaceans, sperm- and beaked whales Physeteridae, Kogiidae and Ziphiidae, are rare marine species. Due to their low densities, wide distribution ranges and limited presence at the water surface, visual surveys usually result in low sighting rates. This paucity of data challenges the modelling of their habitat, prerequisite for their conservation. Models have to cope with a great number of zeros that weakens the ability to make sound ecological inferences. Consequently, this thesis aimed at finding a methodology suitable for datasets with a large number of zeros, determining how environmental variables influence deep-diver distributions and predicting areas preferentially used by these species. By testing the predictive performance of various habitat models fitted to decreasing numbers of sightings, I selected the most suitable model and determined that at least 50 sightings were needed to provide reliable predictions. However, individual surveys can rarely provide sufficient deep-diver sightings thus I merged many visual survey datasets to produce the first basin-wide deep-diver density maps in the North Atlantic Ocean and the Mediterranean Sea. Highest densities were predicted in waters from 1500-4000 m deep and close to thermal fronts ; hotspots were predicted along the continental slopes, particularly in the western North Atlantic Ocean. In addition, a model transferability analysis highlighted that habitat drivers selected by the models varied between contrasted large ecosystems. Finally, I discussed challenges related to statistical modelling applied to rare species and the management applications of this thesis.

L'utilisation des isotopes du silicium (δ30Si) comme proxy paléocéanographique nécessite une bonne connaissance de la répartition et du devenir des isotopes du silicium à travers l'océan. Au cours des dernières années, des efforts considérables ont été faits pour cartographier la composition isotopique du silicium dissous (acide silicique, DSi) et de la silice biogénique (BSi) dans l'océan. Les diatomées utilisent le DSi pour construire leur frustule fait d’opale (BSi). Durant ce processus, les diatomées discriminent l'isotope lourd de silicium (30Si) en faveur de l'isotope léger (28Si). Ce fractionnement conduit à une BSi qui a un δ30Si inférieur de 1,1 ‰ à 1,5 ‰ par rapport au DSi source. Cela se traduit dans les eaux de surface par de faibles concentrations en DSi en raison de l'utilisation biologique et par des valeurs de δ30Si élevées en raison de la distillation de Rayleigh. Inversement, lorsque la BSi se dissout, il y a une discrimination contre l’isotope lourd et ainsi produit du silicium dissous avec un δ30Si inférieur de 0,55 ‰. Dans le même temps, la circulation océanique et le mélange vertical contribuent à modifier le δ30Si du pool de silicium dissous dans la couche de surface, ce qui complique l'utilisation du δ30Si des diatomées comme proxy pour l’utilisation du DSi durant la saison de croissance. Cette thèse vise à mieux comprendre les processus qui régissent le cycle du silicium et la signature en δ30Si des masses d'eau dans les différentes régions de l'océan. De nouvelles données de δ30Si de silicium dissous sont présentées et discutées. Ces données proviennent de 6 profiles CTD de la campagne ANTXXIII/9 (Atlantique et secteur indien de l'océan Austral), 7 profiles CTD de la campagne ANTXXIV/3 (secteur Atlantique de l'océan Austral), et 5 profiles CTD de la campagne MSM10/1 (région subtropical et tropical de l’océan Atlantique nord). Les échantillons ont été purifiés par chromatographie échangeuse d'ions après préconcentration par précipitation de Mg(OH)2, et le silicium est extrait en utilisant du triéthylamine molybdate. Les analyses isotopiques ont été réalisées sur Spectromètre de Masse Multi-Collection à source Plasma (MC-ICP-MS, Naptune) à moyenne résolution (Ifremer, Brest). / Use of silicon isotopes (δ30Si) as a paleoceanographic proxy requires sound knowledge of the distribution and behaviour of silicon isotopes throughout the ocean. Over the past few years considerable effort has been made to map the silicon isotope composition (δ30Si) of silicic acid (dissolved silicon, DSi) and biogenic silica (BSi) throughout the ocean. Diatoms uptake DSi to build up their opal frustules (BSi). During this process, diatoms discriminate against the heavier isotope of silicon (30Si) in favor of the light isotope (28Si). This fractionation leads to BSi that has a lower δ30Si than the DSi source by 1.1 ‰ to 1.5 ‰. In turn, this results in surface waters with low DSi concentrations due to biological removal, and high δ30Si values due to Rayleigh distillation. Conversely, when the BSi dissolves it is with discrimination against the heavier isotope producing dissolved silicon with a δ30Si lower by 0.55 ‰. At the same time, episodes of upwelling occurring throughout the growing season, ocean circulation and mixing, contribute to modify the δ30Si of the dissolved silicon pool in the surface mixed layer, which complicate the use of diatom δ30Si as a proxy for DSi removal during the growing season. This dissertation aims to better understand the processes driving the Si cycle and the δ30Si signature of water masses in different regions of the ocean. New data of δ30Si of dissolved Si are presented and discussed. These data come from 6 CTD profiles from ANTXXIII/9 campaign (Atlantic and Indian sector of the Southern Ocean), 7 CTD profiles from ANTXXIV/3 (Atlantic sector of the Southern Ocean), and 5 CTD profiles from the campaign MSM10/1 (north Subtropical and Tropical Atlantic Ocean). Samples were purified by ion-exchange chromatography following preconcentration via Mg(OH)2 precipitation and extraction of silicon using triethylamine molybdate. Isotopic analyses were carried on a Neptune MC-ICP-MS at medium resolution (Ifremer, Brest).

Cette thèse présente la première étude Source-to-Sink de la marge Atlantique Equatoriale africaine au Méso-Cénozoïque. Nous avons dans un premier temps produit, à partir d'une nouvelle méthode intégrant les limites d'érosion des dépôts préservés dans les bassins et leur extension initiale minimum, une nouvelle reconstruction paléogéographique et structurale couplant pour la première fois le continent ouest africain et l'Atlantique Equatoriale au cours du Méso-Cénozoïque. Ceci nous permet de suivre l'évolution depuis 200 Ma des domaines en érosion (sources) et en sédimentation (puits) à l'échelle continentale. Nous montrons en particulier qu'au Crétacé supérieur la zone correspondait à un grand bassin intracratonique Saharien qui exportaient ses sédiments à la fois vers la Téthys et vers l'Atlantique Equatoriale. La fragmentation de ce bassin a eu lieu à l'Oligocène par le soulèvement du bouclier du Hoggar qui a isolé les petits dépôt-centres résiduels actuels. Le développement de cette topographie particulière est issu de la superposition de différentes longueurs d'onde de déformation à l'échelle continentale combinant les bourrelets marginaux longeant la marge équatoriale et un bombement de type " point chaud ".Nous avons ensuite caractérisé, à partir de l'interprétation des données sismiques et des puits, la segmentation de la marge continentale équatoriale en segments transformants et divergents et l'architecture stratigraphique post-rift du prisme stratigraphique associée au Crétacé Supérieur. Nous montrons que les parties proximales (dépôts de plateforme et pente continentale) des prismes stratigraphiques du Crétacé Supérieur ne sont préservés que le long des segments divergents de la marge, et pas le long des segments transformants. Nous interprétons cette différence de préservation comme résultant de mouvements verticaux post-rift plus importants dans les domaines proximaux des segments transformants empêchant la préservation des termes proximaux des systèmes sédimentaires. La caractérisation des architectures stratigraphiques post-rifts a ensuite permis la quantification des volumes sédimentaires préservés dans ces bassins de marges passives. En parallèle, de nouvelles données de thermochronologie basse-température (AFTA et (U-Th-Sm/He sur apatite) acquises à l'Université de Glasgow sur les échantillons de trois profils perpendiculaires à la marge équatoriale ont permis de quantifier l'histoire de l'érosion et les volumes dénudés sur le domaine continental au cours du Méso-Cénozoïque. Ces données montrent que le seul événement thermique majeur enregistré correspond au refroidissement lié à la dénudation d'une topographie syn-rift le long de la marge. Le bilan d'érosion et d'accumulation montre que les ordres de grandeur des volumes dénudés et accumulés sont comparables à l'échelle de la marge équatoriale au cours du Méso-Cénozoïque. Certaines périodes (Crétacé Supérieur et depuis le Miocène Supérieur), montrent cependant un excès d'accumulation qui pourrait être associé à la remobilisation de sédiments précédemment stockés dans des bassins intracontinentaux ou sur la plateforme de la marge. / This PhD thesis presents the first source-to-sink study of the African Atlantic Equatorial margin. We established new Meso-Cenozoic paleogeographic and structural reconstructions, integrating the West African sub-continent and the Equatorial Atlantic Ocean, based on a new mapping method defining both erosion limits of preserved deposits and their minimum original extension. We show the evolution over 200 Myrs of the eroding (sources) and accumulating domains (sinks) at continental scale. We demonstrate in particular that during the Cretaceous, a large Saharan intracratonic basin was exporting sediments toward both the Tethys and the future Atlantic Equatorial Ocean. The fragmentation of this basin occurred in the Oligocene, by the growth of the Hoggar swell that isolated the present-day small residual depot-centers. The development of this specific "basin and swell" topography results from the superimposition of various deformation wavelength at continental scale combining a marginal upwarp along the equatorial margin and a hot spot swell. We then characterized, from the interpretation of seismic data and well logs, the segmentation of the Equatorial Atlantic passive margin and the stratigraphic architecture of the post-rift Upper Cretaceous sedimentary wedge. We show that the proximal parts of the Late Cretaceous sedimentary wedge are only preserved along divergent segments of the margin and not along transform segments. We interpret this differential preservation as the result of a greater uplift, during the early post-rift, in the proximal parts of the transform segments preventing the preservation of the proximal terms of the sedimentary systems. The transform segments are associated with narrow necking zone, resulting in greater flexural uplift than divergent segments showing wider necking zones, in particular during the early post-rift. The characterization of the stratigraphic architecture of the post-rift sedimentary wedge then allowed for the quantification of accumulation history in the passive margin basins. New low-temperature thermochronological data (AFTA and Apatite (U-Th-Sm)/He) acquired at the University of Glasgow on the samples of three regional transects perpendicular to the margin allowed for the quantification of the denudation history and eroded volume on the continental domain. These data shows that the major thermal event recorded by those samples is the cooling phase related to the erosion of a rift-related topography along the margin. Erosion and accumulation budgets fall within the same order of magnitude. During some given periods (Late Cretaceous and since the Late Miocene), excess in accumulation may be associated with the reworking of sediments previously stored within intracontinental basins or on the shelf of the margin.

L'objectif de cette thèse est d'approfondir la connaissance de l'aléa tsunami et des résonances côtières en France. Dans une première partie, nous avons exposé les différents éléments de modélisation des résonances et des tsunamis dans l'approximation en ondes longues et de Boussinesq avec la technique des différences finies. Tous ces éléments ont été comparés et validés lors de benchmarks. Un code résolvant les équations de la dynamique des fluides dans l'approximation de Boussinesq a été développé et validé. La seconde partie a consisté en un ensemble d'applications. Dans un premier temps, nous avons étudié différents évènements qui se sont produits dans l'océan Pacifique. Une étude détaillée du tsunami généré par le séisme de Maule (Mw8.8 28 février 2010) est faite en champ proche (au niveau de la côte chilienne) comme en champ lointain (sur des bouées au large comme en Polynésie française). Une comparaison des différentes sources disponibles a été effectuée. Nous en avons conclu qu'une source unitaire peut être suffisante pour reproduire les données en champ lointain. En champ proche, nous nous sommes intéressés au phénomène de résonances à grandes échelles. En utilisant les données provenant de différents instruments (marégraphiques, inclinométriques), nous avons mis en évidence le piègeage d'ondes de tsunami entre la fosse de subduction et la côte chilienne. Du fait des nombreuses sources de tsunami possible montrant des effets variés dans les différentes baies de la Polynésie française, une étude détaillée des modes de résonance de l'archipel des Marquises a été effectuée contenant une discussion sur la dépendance azimutale entre la position de la source et l'excitation des différentes résonances. Pour terminer, une discussion sur l'aléa tsunami en France métropolitaine a été effectuée. Suite à l'évènement récent de Boumerdès-Zemmouri (2003), le risque tsunami sur la côte méditerranéenne est connu. L'étude d'évènements supplémentaires permet de mieux contraindre le risque. Moins connu, le risque tsunami sur la côte Atlantique française a été étudié par la recherche d'enregistrements passés, afin de valider les simulations numériques effectuées concernant des sources du XXe siècle. Ces modélisations permettent ainsi d'avoir une première analyse de l'impact de tsunamis générés dans la zone Gibraltar--Açores sur les côtes françaises.