Au sein des anciennes chênaies-charmaies-hêtraies du Plateau lorrain (Moselle), il existe des milliers de dépressions humides fermées, les mardelles. Leur origine (naturelle ou anthropique) est débattue depuis plus de 150 ans, mais aucune étude scientifique intégrée ne leur avait encore été consacrée. Des prospections LiDAR révèlent un réseau dense de mardelles, de dimensions semblables, régulièrement espacées et fréquemment encloses dans un parcellaire fossile. Des sondages géologiques et des fouilles démontrent que leur répartition n'est pas liée à la présence de matériaux solubles dans le sous-sol ou à des effondrements karstiques, leurs remplissages sédimentaires scellant le substrat en place. Les analyses polliniques et les datations démontrent qu'elles se sont formées dans un paysage ouvert et très anthropisé au cours du second âge du Fer corroborant un creusement par l'homme, pour une raison encore hypothétique, mais certainement lié à la mise en valeur de ces espaces. Les analyses polliniques démontrent de profonds changements d'usages de ces paysages par des pratiques agro-pastorales à l'époque gallo-romaine, puis agricole à la période médiévale et enfin forestière durant la période moderne. Ces dépressions humides sont aujourd'hui colonisées par des aulnaies marécageuses ou des tourbières. Les analyses polliniques identifient les différentes phases de leur comblement et leur colonisation végétale depuis leur création. La biodiversité floristique actuelle associée à ces mardelles résulte de leur création par l'homme, ainsi que de l'impact des nombreux changements des pratiques pastorale, agraire et sylvicole sur les sols environnants depuis deux millénaires / Within the ancient oak-hornbeam-beech forests of the Plateau Lorrain, there are thousands of closed wet depressions called Mardelles. The question of their origin (natural or anthropogenic) has been debated for over 150 years, but they have not been the focus of any integrated study yet. LiDAR surveys in the region Dieuze-Sarrebourg (Moselle), reveal a dense network of Mardelles, of similar size, spaced regularly and frequently enclosed in a fossil agricultural cadastre. Geological surveys and excavations of Mardelles show that their distribution is not related to the presence of soluble materials (salt, gypsum) in the basement or karst collapses, their sedimentary infilling sealing the marl-limestone substrate in place. The pollen analysis and radiocarbon dating shows that they were formed in an open landscape in the second Iron Age or Roman Period corroborating they were dug by man, for reasons as yet hypothetical, but certainly related the agricultural development of these areas. The pollen analysis shows significant changes of uses of these landscapes, with mainly pastures in the Gallo-Roman time, agriculture in the medieval period and forestry during the modern period. These wet depressions are now colonized by alder swamps or peat bogs. The pollen analyses identify the different phases of filling and associated vegetation that colonized these ponds since their inception. Thus, the present floristic biodiversity associated with these Mardelles result from their creation by man in antiquity, and the impact of the many changes that occurred in the surrounding landscape in the last two millennia

Ce travail propose une reconstitution de l'évolution de l'environnement de la plaine terminale de l'Eşen Çayı depuis le milieu de l'Holocène, avec une attention particulière pour l'environnement proche du sanctuaire du Létôon et de la cité de Xanthos, durant leur période d'occupation (du viie siècle av. J.-C. jusqu'à la période byzantine). La démarche retenue déploie trois approches. L'approche historique, d'abord, confronte les sources archéologiques, historiques, littéraires et géomorphologiques pour définir les enjeux de cette recherche et cerner les questions auxquelles elle doit répondre : l'objectif est de mieux comprendre les sociétés qui ont occupé cet espace et leur relation avec leur environnement. L'approche géo archéologique, ensuite, y répond en s'appuyant sur les données géophysiques (résistivité électrique) et l'analyse des séquences carottées (étude des sédiments, datations). Il apparaît qu'à l'époque de l'occupation des sites, les lagunes qui occupaient auparavant cet espace avaient laissé place à des marais. Un changement dans le tracé de l'Eşen Çayı (un bras du fleuve s'installe temporairement devant le Létôon) facilite l'accessibilité du site depuis la mer, mais l'alluvionnement et la mobilité fluviale qui en résultent mettent aussi en danger les édifices, dès le iiie siècle ap. J.-C. C'est seulement avec la mise en culture systématique de la plaine, durant la deuxième moitié du xxe siècle, que les marais disparaissent et que la plaine est assainie et drainée. L'approche patrimoniale, enfin, permet une réflexion épistémologique et empirique sur la communication des résultats en direction des archéologues commanditaires, du public de visiteurs des sites et des habitants de la plaine. Le concept de géomorphosite, qui fournit une profondeur temporelle à un site aux caractères géomorphologiques remarquables est sollicité pour définir la plaine de Xanthos comme un archéo-géomorphosite / This work reconstructs the changing environment of the plain of the Eşen Çayı from the mid-Holocene period, paying particular attention to the environment around the shrine of Letoon and the city of Xanthos, at the time of their occupation (from the seventh century BC until the Byzantine period). The subject is examined using three different approaches. First, the historical approach compares the archaeological, historical, literary and geomorphological sources to define the boundaries of this research and identify relevant issues : the aim is to better understand the societies which occupied this space and their relationship with the surrounding environment. The geoarchaeological approach then answers these questions, relying on geophysical data (electrical resistivity) and cored sequence analysis (study of sediments, dating). It seems that when the sites were inhabited, lagoons which formerly occupied this area had been replaced by swamps. A change in the flow of the Eşen Çayı (an arm of the river which moved temporarily towards the Letoon) allowed access to the site from the sea, but the buildings were threatened by the river's silting and consequent changes of course (around the third century AD). It is only with the systematic agricultural use of the plain, in the second half of the twentieth century, that the marshes disappeared and the plain was drained and reclaimed. Finally, the heritage approach allows an epistemological and empirical discussion of the communication of results to archaeologists, site visitors and inhabitants of the plain. The concept of geomorphosite, which provides time depth to a site with remarkable geomorphological character, is used to define the plain of Xanthos as an archaeo-geomorphosite

Ce travail de recherche porte sur l’étude du paléo-environnement du massif des Calanques, sur la mise en place d’une structure karstique de surface (poljé de Cassis, SE France) et sur l’empreinte de l’Homme sur son milieu. L’étude se base sur la réalisation de mesures géophysiques (électrique, gravimétrie, sismique passive) et sur l’analyse de plusieurs sondages, dont le principal est un enregistrement sédimentaire de 50 m de long carotté dans un paléo-lac situé à 2 km du littoral méditerranéen qui retrace le paléo-environnement du massif des Calanques au Pléistocène supérieur et à l’Holocène.Le paléo-lac de Cassis a été formé par la dissolution du calcaire barrémien et/ou par l’effondrement d’une cavité karstique, et a été rempli par une sédimentation laminée fine issue de l’érosion des marnes aptiennes, sédimentation qui caractérise un milieu de dépôt anoxique profond. Les observations spéléologiques et les analyses sédimentaires supposent l’existence d’une connexion entre le poljé et la rivière souterraine du Bestoaun.L’environnement holocène, stable sur toute la période holocène, est dominé par les formations herbacées sèches. L’impact de l’Homme sur l’environnement du massif des Calanques est visible au travers des modifications du réseau hydrographique local, de la métallurgie du plomb et de la mise en place de pratiques agro-pastorales. / This Phd research work focuses on : (1) paleo-environment of the Calanques, (2) karst structure formation (polje of Cassis, SE France) and (3) Holocene environmental changes linked to human activities.The study is based on a multi-geophysical methods approach (electrical resistivity tomography, gravimetric, passive sismic survey) and on several sedimentary records studies. The main sedimentary record is 50 m-long core coming from a pleistocene paleolake located 2 km from the Mediterranean Sea. Limestone dissolution and/or cavity collapse led to the development of a polje, rapidly filled by the erosion of Aptian marls in glacial period. The connection between the polje and the three kilometer long Bestouan underwater karstic conduit with submarine outlet is strongly suggested by sedimentological studies and geophysical prospections.The Holocene environment is dominated by dry herbaceous formations. Human activities impact on the environment is visible through (1) local water network changes, (2) lead metallurgy activity and (3) agro-pastoral practices.

Cette thèse est une étude du bassin d’avant-pays de l’Oural méridional au Kazakhstan (Mougodjar) à partir de données sédimentologiques (affleurements) et de sub-surface (profils sismiques, puits). Une étude sédimentologique des séries turbiditiques d’âge Carbonifère terminal-Permien inférieur a été menée dans le Mougodjar. L’étude des dépôts a permis de caractériser les environnements des dépôts turbiditiques et de mettre en évidence des séquences de long terme se succédant du Carbonifère terminal au Permien inférieur. L’analyse des faciès turbiditiques montre que les séquences de long terme sont contrôlées par les fluctuations du niveau marin global sous contrôle glacio-eustatique. L’orogenèse du Permien inférieur associée à la surrection de l’Oural a contrôlé le volume et la nature des apports sédimentaires alimentant le bassin d’avant-pays. Ceci se traduit par l’importance variable des conglomérats et brèches de démantèlement du matériel volcanique et des plate-formes carbonatées situées sur les marges du bassin et par des réorganisations locales des pentes sous-marines (changements de sens des paléo-courants). Les minéraux smectitiques dominent les assemblages argileux analysés dans les séries du Carbonifère terminal au Permien inférieur. L’illite, la kaolinite et la chlorite sont présentes en plus faibles proportions. Les assemblages argileux indiquent une relative pérennité des apports détritiques qui varient au cours du temps selon la distribution des faciès turbiditiques. Les fluctuations climatiques n’apparaissent pas contrôler la distribution des minéraux argileux qui semble plutôt associée (1) à l’érosion de stocks argileux variés en fonction des fluctuations eustatiques et/ou (2) à la redistribution du matériel détritique le long d’un transect proximal-distal sous l’effet de processus de tri granulométrique. La distribution de la matière organique principalement marine du Dévonien moyen au Carbonifère, montre que les paléoenvironnements étaient favorables à de fortes paléo-productivité de surface probablement associées à une dysoxie/anoxie de toute ou partie de la colonne d’eau, dans un contexte de bassin marin restreint. Les plus fortes valeurs de COT (20 %) mesurées dans la coupe de Kiya (Famennien) sont pourraient être associées à un des OAEs majeurs du Dévonien, l’évènement Hangenberg, mais la précision des données biostratigraphiques disponibles ne permet pas de l’assurer. Quoi qu’il en soit, les OAE qui se succèdent au Dévonien auraient pu favoriser l’accumulation et la préservation de la matière organique dans le Dévonien du Mougodjar, en plus des facteurs physiographiques (restriction du bassin vers le sud). Les fortes concentrations en carbone organique (COT 20%) des sédiments dévoniens montrent de bonnes roches mères potentielles. Les teneurs en carbone organique, surtout d’origine terrestre, des sédiments turbiditiques permiens sont plus faibles (COT pouvant cependant atteindre 4%) mais assez élevées dans certains niveaux stratigraphiques. Les faciès silto-sableux proximaux ont livré les plus fortes concentrations en COT. Ces turbidites permiennes ont des caractéristiques de réservoirs. Elles peuvent aussi se révéler de roches-mères gas-prone potentielles. L’interprétation des données de sub-surface nous a permis de préciser la structure du bassin d’avant-pays à l’échelle de l’Oural méridional. Il est constitué de plis et de chevauchements à vergence est qui résultent d’une évolution polyphasée. Les plis s’amortissent vers l’ouest et passent à la partie peu déformée du bassin puis à la plate-forme. A partir de ces données nous avons reconstruit des schémas d’évolution tectono-sédimentaire et des cartes paléogéographiques de la partie occidentale du Mougodjar. / This thesis is dedicated to the study of the foreland basin of southern Ural in Kazakhstan (Mougodjar). Sedimentological data have been collected from field investigations, and sub-surface data (seismic profiles, wells) have been studied. A sedimentological investigation of the turbidites, Carboniferous to Early Permian in age, has been performed. It allowed to characterize the environments of deposition of the turbidites and to evidence the long-term succession from uppermost Carboniferous to early Permian. The analysis of turbides indicates that the long-term sequences are controlled by global sea-level changes controlled by glacio-eustatism. The Early Permian orogeny, associated to the uplift of the Ural chain, controlled the quantity and quality of the sedimentary input sourcing the foreland basin. Important variations in the conglomeratic levels reflect (1) the erosion of material from the volcanic arc and carbonate platforms constituting the margins of the basin, and (2) local reorganizations of sub-marine slopes (changes in paleo-current directions). The smectitic minerals are the most frequent in the clay minerals assemblages reported in the uppermost Carboniferous to Early Permian sequences. Illite, Kaolinite, and chlorite are less frequently observed. This assemblage of clay minerals shows a permanence of detrital sources filling the basin. This pattern is thought to reflect a sorting effect of the clay particles along a proximal-distal transect, either than a direct paleoclimatic control. The distribution of the organic matter, mainly marine from the Middle Devonian to the Carboniferous indicates that the paleoenvironments were looked favourable to high surface paleoproductivities associated to a dysoxy/anoxy of all, or part, of the water column in the context of a restricted marine basin. The highest values of COT (20 %) found in the Kiya section (Fammenian) may be associated to a major Devonian OAE, the Hangenberg event. However, the accuracy of available biostratigraphic data does not allow to ensure such correlation. Indeed, OAE events may have favoured the accumulation and preservation of the organic matter in the Mougodjar, in addition to physiographical effects (e.g., the relative closure of the basin toward the south). The high concentration in organic carbon (COT 20%) of the Devonian sediments shows good potential source rocks. The content in organic matter, mainly from terrestrial origin, of the Permian turbidites are lower (COT reaching up to 4%), but quite high in some stratigraphic levels. The proximal silty-sandy deposits display the higher COT values. These Permian turbidites may be good reservoirs. They could also be potential gas-prone source rocks. The study of the sub-surface data allowed us to determine the structure of the foreland basin at the scale of southern Ural. It is constituted of folds and west-vergent thrusts resulting from a polyphased tectonic evolution. The folds gradually disappear toward the west passing westward either to the stable Russian platform in the north or to the eastern Pre-Caspian basin to the south. We have reconstructed the tectono-sedimentary evolution of the western Mougodjar through paleogeographic maps. Five key periods have been selected between the Devonian to early Permian period. Our reconstructions evidence two main orogenic events: (1) a first collision between the European continent and the Magnitogorsk volcanic arc in Middle Devonian, and (2) the major uralian orogeny during the Late Carboniferous to Early Permian times resulting from the collision of the European continent with the Kazakh and Siberian plates. This event originated the foreland basin, which is almost completely fulfilled by a thick detrital sequence. In Kungurian, the foreland basin is almost completely isolated and a thick evaporitic sequence deposited.

Les travaux de reconnaissance menés par la société Lyon-Turin-Ferroviaire (LTF) pour le projet de tunnel international ont conduit à l'acquisition de diagraphies différées sur un grand nombre de forages profonds. La synthèse des données a permis de mettre en évidence des anomalies thermiques profondes au sein du massif à proximité du front du Houiller et dans la série siliceuse de Vanoise. Ces anomalies sont confrontées à un modèle conceptuel intégrant des circulations d'eaux souterraines homogènes dans les zones décomprimées de versant et localisées dans les zones profondes ainsi que les effets thermiques associés. Le modèle conceptuel considère un état thermique transitoire des massifs dépendant du contexte paléo-climatique.A proximité du front du Houiller, une modélisation numérique du secteur a permis de montrer que les anomalies thermiques rencontrées sont cohérentes avec l'hypothèse d'une perturbation froide associée à l'activation, au début de l'Holocène, d'une circulation profonde localisée qui se propage par conduction dans le massif. La prise en compte, dans la modélisation, du changement de température au début de l'Holocène conduit à l'adoption d'un flux géothermique de 100mWm-2, donc plus élevé que les flux généralement considérés dans les Alpes.Dans la série siliceuse de Vanoise, les anomalies observées de gradients profonds peuvent être expliquées par une augmentation de la température des circulations dans la zone décomprimée de l'ordre de 2.4°C vers la fin du Petit Âge Glaciaire. Le réchauffement des circulations plus important par rapport au réchauffement de l'air à cette période est expliqué par une diminution des apports d'eau de fusion nivale dans la zone décomprimée. Ce résultat repose sur le développement d'une méthode 1D permettant d'estimer l'âge et l'amplitude d'une variation brutale de température à la limite d'un milieu semi-infini en conduction. Avant d'être appliquée aux données de diagraphies de forage, la méthode a été testée sur des données issues de simulations numériques reproduisant les températures obtenues dans un contexte de versant intégrant les effets du relief et la présence d'un flux géothermique. / The reconnaissance works for the Lyon-Turin railway tunnel project have led to well logs acquisition for a large number of deep boreholes. Data synthesis enabled to identify deep thermal disturbances inside the mountain massif in the siliceous series of Vanoise and in the vicinity of the Houiller Front. On the base of the well logs analysis and the mountain hydrogeology previous knowledge, a conceptual model of groundwater flows and their thermal effects in the massif is proposed to explain the observed thermal disturbances. It integrates both a uniform water flow in decompressed zone of the valley sides and local deep flows in the massif. The model assumes a transient thermal state related to the paleo-climate environment.First, 2D numerical modelling is used to simulate the thermal disturbances encountered under the valley side in the vicinity of the Houiller Front. In one hand, a thermal transfer by conduction in the massif and a cold temperature imposed near the Houiller Front at the beginning of the Holocene period leads to the current transient thermal state of the massif. The cold temperature near the Houiller Front is assumed to be the consequence of the activation of local deep cold groundwater flows. In a second hand, to simulate the thermal disturbances related to the air temperature change at the beginning of the Holocene, a geothermal heat flux of 100mWm-2 is necessary.Secondly, we develop a method 1D for estimating the age and amplitude of a sudden temperature change at the boundary of a semi-infinite medium in conduction. The method is tested previously on data resulting from numerical simulations in order to assess its use under a valley side and with a geothermal heat flow. Applied to the temperature disturbances observed the siliceous series of Vanoise, the method leads to a 2,4°C increase of groundwater temperature in decompressed zone around the end of Little Ice Age. The value of 2,4°C is higher than the air temperature increase and explained by a decrease in snow meltwater contribution to the decompressed zone.

A travers l'analyse de matériel macrobotanique (charbon et graines / fruits) issus de trois sites majeurs du Later Stone Age (LSA) d'Afrique australe, cette étude s'intéresse à reconstituer les conditions environnementales durant l'Holocène dans la région, en particulier au cours des deux à trois derniers millénaires. L'étude de ce matériel, accompagné de la constitution d'une collection moderne de références de la végétation du bassin Kgalagadi, vise à mieux cerner l'impact quel'environnement a pu avoir sur les sociétés humaines (subsistance, peuplements, etc.) à une période-clé du (LSA), qui marque l'émergence des pratiques pastorales dans la région. L'étude des environnements est ici primordiale pour interpréter les conditions qui ont pu favoriser l'arrivée de ces premiers éleveurs et leurs lieux d'installation. En complément, une approche ethnographique a été menée, en travaillant avec les communautés locales dans la région de l'Erongo en Namibie, qui peuvent aider à comprendre et reconstituer les pratiques passées d'utilisation de la végétation. / Through macrobotanical (wood charcoal and seeds / fruit) analysis from three major Later Stone Age (LSA) sites located in the Kgalagadi Basin in southern Africa, this study is interested in reconstructing the environmental conditions during the Holocene in the region, in particular in the last two to three millennia. Initially this work couples archaeological macrobotanical analysis with the construction of modern reference material in an effort to trace the environmental / vegetal evolution as well as to comprehend socio-ecological and socio-environmental dynamics in Southern Africa during the late Holocene. The scope of this study covers the period spanning the last 3000-2000 years, with the main objective of understanding what relationships humans had with their environment at a time linked with the arrival or the appearance of the first herding practices in that part of Africa. These herding practices are believed to be accompanied by significant human movement from eastern or central Africa southwards. Favourable environmental conditions may have influenced their routes as well as settlement choices, and these are aspects that this archaeobotanical study aims to address. This study also employed an ethnographic approach, working with local communities in the Erongo region of Namibia, so as to make inferences to past vegetation utilisation practices while at the same time discerning and reconstituting past human activities.

Les Gastornithidae sont des oiseaux géants terrestres présents dans le Tertiaire (Paléocène- Eocène) d'Europe, d'Amérique du Nord et d'Asie. Bien que ces oiseaux soient connus depuis le 19ème siècle, leur écologie et les environnements dans lesquels ils vivaient sont encore très mal connus. Cette thèse propose donc d'apporter des réponses sur ces deux points afin de mieux comprendre ces oiseaux grâce à une approche pluridisciplinaire, combinant des études de morphologie-fonctionnelle, de géochimie isotopique, et de paléontologie. Nous avons pu déterminer que cet oiseau de deux mètres de haut devait peser entre 110 et 260 kg, et avait un déplacement relativement lent ne lui permettant pas de courir rapidement et longtemps. Le régime alimentaire des Gastornithidae, en débat depuis plus de vingt ans, a été ré-étudié grâce à une étude de géochimie isotopique combinée à une étude de morphologie fonctionnelle, permettant de conclure à une alimentation herbivore. Parallèlement, les paléo-environnements dans lesquels évoluaient cet oiseau ont également pu être étudiés grâce une étude de géochimie isotopique appliquée à des coquilles d'oeufs fossiles du Sud de la France attribuées à Gastornis dans cette thèse. Ces grands oiseaux vivaient donc dans un environnement relativement sec et chaud avec probablement une alternance de saison sèche et humide pour le Sud de la France, ce qui est différent de ce qu'on connait pour des environnements du centre de l'Allemagne où d'autres fossiles de Gastornis ont été trouvés, et où la végétation montre un environnement plus humide. Cela montre donc que cet oiseau avait une bonne capacité d'adaptation à différents environnements, ce qui lui a probablement permis de franchir le PETM sans être particulièrement affecté, comme le montre le registre fossile dans lequel aucune extinction, aucune variation géographique ou anatomique ne sont observées dans cette famille contrairement au cas de nombreux mammifères / Gastornithidae are a familly of large ground fossils birds present in the Tertiary (Paleocene- Eocene) from Europe, North America and Asia. Although these birds are known since the beginning of the 19th century, their ecology and the environment where they lived are still poorly known. Therefore, this PhD propose to bring some answers about this two points in order to better understand these birds using a multidisciplinary approach, including functional morphology, isotope geochemistry and paleontological studies. We have determined that this two meter high bird should weigh around 110 to 260 kg, and had a relatively slow locomotion not allowing him to run quickly and for a long time. The diet of the Gastornithidae, discussed since more twenty years, has been studied using an isotopic geochemical approach combine with a morphofunctional study, which permits to conclude to an herbivore diet. In parallel, paleo-environments where lived this bird have also been studied using isotopical analysis applied on fossils bird’s eggshells from the southern France, attributed to Gastornis in this thesis. Thus these large birds lived in an environment relatively dry and hot, with probably an alternance of dry and wet saison in the southern France, which is different than which is known in middle Germany environments where other Gastornis fossils were found, and where vegetation shows an environment wetter. Therefore, that shows that this bird had a good adaptability to different environments, which allowed him to cross the PETM without being particularly affected as shown in the fossil record, on the contrary to numerous mammals