Un des enjeux majeurs en Science de la Terre ces dernières décennies est de comprendre les interactions entre les différentes enveloppes terrestres. Le but poursuivi par ce travail est d'aborder quelques aspects de ces interactions du point de vue des cycles géochimiques des éléments volatils H2O et CO2 en se basant sur l'étude des inclusions fluides piégées dans des roches variées de la croûte terrestre, depuis sa surface jusqu'à l'interface croûte-manteau. La première partie de mon travail présente des travaux expérimentaux effectués sur de la halite. L'étude du fractionnement isotopique de l'oxygène et des cinétiques d'équilibration entre H2O et CO2 lors de l'évaporation de saumures a montré l'importance des corrections à effectuer sur les mesures isotopiques de l'oxygène pour des solutions de haute salinité. L'élaboration d'un protocole expérimental de précipitation de halite en milieu contrôlé a permis de mettre en évidence le potentiel des inclusions fluides pour les reconstitutions paléoclimatiques. La combinaison des données microthermométriques et des compositions isotopiques de l'hydrogène et de l'oxygène des inclusions aqueuses permet d'estimer les sources et la température de l'eau de formation de la halite ainsi que la vitesse du vent à l'interface eau-air pendant la croissance du cristal. Cette méthode a été ensuite appliquée aux dépôts de halite de Sicile datés du Messinien. La deuxième partie de mon travail est consacrée à l'identification des compositions chimiques et des sources des fluides circulant dans la croûte et à l'interface croûte-manteau à travers l'analyse des compositions isotopiques des inclusions fluides des granites et granulites.

De nombreux indicateurs climatiques et expériences de modélisation montrent l'influence des paramètres de l'orbite terrestre sur les variations passées des systèmes de mousson en Asie et en Afrique. En particulier, les moussons sont amplifiées au début de l'Holocène, période de maximum d'insolation au sommet de l'atmosphère pendant l'été boréal. Ce travail s'intéresse aux variations des systèmes de mousson du Sahel, d'Inde et d'Asie du sud-est au début de l'Holocène (9.5 ka BP) et à l'Holocène moyen (6 ka BP) à l'aide du modèle couplé IPSL-CM4. Il met en évidence l'effet de la précession des équinoxes et de l'influence de diverses rétroactions du climat sur la saisonnalité et les variations relatives de ces trois systèmes de mousson au cours de l'Holocène. Ainsi l'amplitude et la phase des mécanismes de réponse aux variations d'insolation diffèrent entre la mousson indienne et la mousson africaine. La thèse aborde aussi le possible rôle de téléconnections entre les systèmes de mousson et les moyennes latitudes. Des expériences de sensibilité à la calotte résiduelle au début de l'Holocène et à l'impact du flux d'eau douce lié à la fonte des calottes en Atlantique Nord montrent des réponses différentes des systèmes asiatiques et africains à ces forçages. Pour compléter ces expériences, la réponse des moussons à un flux d'eau douce en Atlantique Nord est comparée pour plusieurs périodes climatiquespassées (Eémien, dernier maximum glaciaire et Holocène), présente et future. Les résultats des simulations à l'Holocène et au dernier maximum glaciaire sont mis en regard d'enregistrements paléoclimatiques océaniques prélevés dans l'Océan Indien.

L'étude de la composition isotopique de l'oxygène de l'émail des dents de vertébrésconstitue une méthode fiable de reconstitution des paléotempératures, grâce àl'interdépendance entre le δ18O de l'apatite des dents, le δ18O des fluides corporels, del'eau ingérée et la température du milieu. L'amélioration et la miniaturisation des techniquesanalytiques a permis d'augmenter la résolution du signal reconstitué, depuis les variations detempérature sur de grandes échelles de temps jusqu'aux variations saisonnières durant laformation de la dent. Cependant, ces variations du δ18O de la dent ne sont pas uniquementdépendantes des variations de température du milieu, mais peuvent également êtreaffectées par d'autres paramètres climatiques, comme la répartition des précipitations aucours de l'année, ou biologique, comme le mode de minéralisation de la dent, l'alimentation,la physiologie de l'animal ou des migrations.Les paramètres biologiques peuvent être estimés dans le cas de taxons possédantdes parents proches dans la faune actuelle. Par exemple, la connaissance des processus deformation et de minéralisation des dents de bovinés actuels permet d'interpréter le signalisotopique de l'oxygène enregistré dans les dents de bovinés fossiles. Ainsi, l'analyse dedents de Bison priscus provenant de l'aven de Coudoulous (Lot, France) a permis dereconstituer les variations saisonnières de température au cours de l'avant-dernier épisodeglaciaire (MIS 6) au Pléistocène moyen, lorsque la région servait de terrain de chasse àHomo neanderthalensis. Le climat était à cette époque plus froid de 4°C en moyenne, maisavec des saisons nettement plus contrastées. Ainsi, si les températures estivales étaientidentiques aux valeurs actuelles, les températures hivernales étaient plus basses de 6-7°C.En milieu marin, les variations saisonnières de température affectent uniquement leseaux de surface. Les plaques dentaires de myliobatidés, un groupe de raies pélagiquesvivant principalement entre 0 et 100 mètres de profondeur, sont un outil potentiel pourreconstituer la paléosaisonnalité. L'étude de plaques dentaires de Myliobatis et deRhinoptera actuels montre que la composition isotopique des dents de ces animauxenregistre des variations de température et de δ18O des eaux de surface. Ainsi, il est doncpossible de reconstituer les caractéristiques des masses d'eau traversées par l'animal. Cetoutil a également un intérêt paléoécologique car il permet de mettre en évidence d'éventuelscomportements migratoires, comme chez certains myliobatidés actuels. L'étude despécimens d'Aetomylaeus provenant du Pliocène de Montpellier (Hérault, France) montredes températures 5°C plus élevées par rapport aux v aleurs actuelles.

L’étude de la composition isotopique de l’oxygène de l’émail des dents de vertébrésconstitue une méthode fiable de reconstitution des paléotempératures, grâce àl’interdépendance entre le δ18O de l’apatite des dents, le δ18O des fluides corporels, del’eau ingérée et la température du milieu. L’amélioration et la miniaturisation des techniquesanalytiques a permis d’augmenter la résolution du signal reconstitué, depuis les variations detempérature sur de grandes échelles de temps jusqu’aux variations saisonnières durant laformation de la dent. Cependant, ces variations du δ18O de la dent ne sont pas uniquementdépendantes des variations de température du milieu, mais peuvent également êtreaffectées par d’autres paramètres climatiques, comme la répartition des précipitations aucours de l’année, ou biologique, comme le mode de minéralisation de la dent, l’alimentation,la physiologie de l’animal ou des migrations.Les paramètres biologiques peuvent être estimés dans le cas de taxons possédantdes parents proches dans la faune actuelle. Par exemple, la connaissance des processus deformation et de minéralisation des dents de bovinés actuels permet d’interpréter le signalisotopique de l’oxygène enregistré dans les dents de bovinés fossiles. Ainsi, l’analyse dedents de Bison priscus provenant de l’aven de Coudoulous (Lot, France) a permis dereconstituer les variations saisonnières de température au cours de l’avant-dernier épisodeglaciaire (MIS 6) au Pléistocène moyen, lorsque la région servait de terrain de chasse àHomo neanderthalensis. Le climat était à cette époque plus froid de 4°C en moyenne, maisavec des saisons nettement plus contrastées. Ainsi, si les températures estivales étaientidentiques aux valeurs actuelles, les températures hivernales étaient plus basses de 6-7°C.En milieu marin, les variations saisonnières de température affectent uniquement leseaux de surface. Les plaques dentaires de myliobatidés, un groupe de raies pélagiquesvivant principalement entre 0 et 100 mètres de profondeur, sont un outil potentiel pourreconstituer la paléosaisonnalité. L’étude de plaques dentaires de Myliobatis et deRhinoptera actuels montre que la composition isotopique des dents de ces animauxenregistre des variations de température et de δ18O des eaux de surface. Ainsi, il est doncpossible de reconstituer les caractéristiques des masses d’eau traversées par l’animal. Cetoutil a également un intérêt paléoécologique car il permet de mettre en évidence d’éventuelscomportements migratoires, comme chez certains myliobatidés actuels. L’étude despécimens d’Aetomylaeus provenant du Pliocène de Montpellier (Hérault, France) montredes températures 5°C plus élevées par rapport aux v aleurs actuelles. / The oxygen isotopic composition of the vertebrate tooth enamel is a reliable proxy toreconstruct paleotemperatures based on the dependence of the δ18O of the tooth apatite onthe δ18O of body fluids, on the δ18O of the drinking water, and on the environmentaltemperature. The improvement and the miniaturization of the analytical procedures allowedincreasing the resolution of the reconstructed signal, from paleotemperature variations overgeological times to seasonal variations during the tooth growth. However seasonal variationsof the enamel δ18O do not only depend on temperature variations but can also be influencedby other climatic parameters such as rainfall distribution over the year, or by biological andecological parameters such as tooth mineralization process, diet, physiology or migratorypatterns.Biological parameters can be estimated based on the study of extant relatives inmodern faunas. For example, data on tooth formation and mineralization processes inmodern bovids allow a better understanding of the oxygen isotopic signal recorded in fossilbovid teeth. Thus reconstruction of seasonal variations of temperature during the penultimateglacial episode (MIS 6) has been made possible from the analysis of Bison priscus teethfrom the aven of Coudoulous (Lot, France). Climate was 4°C colder during the middlePleistocene when Europe was still Homo neanderthalensis hunting ground, and seasonswere more contrasted than today. Summer temperatures were similar to modern values, butwinter temperatures were 6-7°C colder.In marine environments, seasonal variations of temperature only affect surfacewaters. Myliobatids are pelagic rays living mostly between 0 and 100 m depth, thus theoxygen isotopic composition of myliobatid dental plates is a potential proxy to reconstruct thepaleoseasonality. The isotopic analysis of modern Myliobatis and Rhinoptera samplesconfirmed that variations of the sea-surface temperature (SST) and the δ18O of seawater arerecorded in the δ18O of myliobatid teeth. Thus it is possible to reconstruct the variations ofseawater temperature during a part of the animal’s life, but it also allows pointing outmigratory patterns in some myliobatid species. Reconstructions of seasonal variations ofSST during the middle Pliocene in Montpellier (Hérault, France) from the δ18O of myliobatiddental plates yielded paleotemperatures 5°C higher than modern values.

Le littoral Fluminense, situé en zone tropicale humide (23°S-43°W, Rio de Janeiro, Brésil), présente un gradient d'aridité, généré par l'occurrence d'un upwelling côtier, principalement contrôlé par le régime des vents. Les lagunes du littoral, dont les caractéristiques physico-chimiques sont en relation avec ce gradient d'aridité, enregistrent des variations hydro-climatiques en relation avec l'occurrence de cet upwelling. Ce travail porte sur des enregistrements lagunaires prélevés dans deux lagunes (Brejo do Espinho et Padre) et sur un enregistrement marin prélevé dans la zone de l'upwelling. Les variations hydroclimatiques des lagunes ont été reconstituées à partir de l'étude des diatomées complétée par l'estimation de la salinité quantifiée par une fonction de transfert diatomées/salinité. La fonction de transfert a été établie à partir d'une calibration sur les milieux lagunaires actuels en fonction du gradient de salinité. La variabilité de l'intensité de l'upwelling a été reconstituée à partir de la productivité primaire de la zone d'upwelling basée sur l'étude des coccolithophoridés. La comparaison entre la variabilité hydro-climatique reconstituée dans les lagunes et l'occurrence de l'upwelling, en tenant compte de la remontée du niveau marin au cours de l'Holocène, permet de définir les changements d'intensité de l'upwelling et du régime des vents qui se sont exercés sur le littoral Fluminense. Ces changements peuvent être expliqués par l'impact des événements El Niño, par la position des fronts polaires et la migration de la zone de convergence intertropicale.

La transition Permien – Trias est une période importante dans l’histoire de la Terre. L’extinction en masse de la fin du Permien est l’événement d’extinction le plus sévère de l’histoire de la vie sur Terre. Les études précédentes se sont principalement focalisées sur les événements biotiques en milieux océaniques. Récemment, de plus en plus de nouvelles recherches se sont développées sur les événements en milieu continental.Les bassins de Junggar et de Turpan en Chine du Nord, présentent une opportunité unique d’étudier la limite Permien – Trias en milieu continental grâce à de nombreux affleurements avec des séries continues.Les facies continentaux de la coupe de Dalongkou sur le flanc sud du bassin de Junggar et de la coupe de Taoshuyuan sur le flanc nord du basin de Turpan, ont été sélectionnés pour cette thèse. Les niveaux de l’intervalle de transition Permien – Trias correspondent aux formations “Wutonggou”, “Guodikeng” et “Jiucaiyuan”. D’abondants bois fossiles et empreintes de plantes ont été découverts dans ces coupes. Des logs sédimentaires détaillés ont été levés. L’approche utilisée ici est pluridisciplinaire pour reconstruire les Paléoenvironnements avec les bois fossiles et les plantes, les patrons des cernes croissance des bois et l’analyse des microfaciès sédimentaires.Cinq genres et six espèces de bois fossiles ont été découverts. Nous établissons trois nouveaux genres: Junggaropitys, Xinjiangoxylon et un nouveau genre (soumis pour publication). La courbe CSDM (Cumulative Sum of the Deviation from Mean diameter) a été utilisée pour analyser les cernes de croissance dans le but de déterminer les conditions d’intersaisonnalité et la longévité des feuilles des arbres. Nous avons déterminé que Junggaropitys dalongkouensis est une espèce à feuilles persistantes avec les feuilles à longévité de 3 à 6 ans; le XTT-C-4 gen. et sp. nov. est également à feuilles persistantes mais avec une longévité des feuilles de 3 à 15 ans.Septomedullopitys, Junggaropitys, Xinjiangoxylon et XTT-C-4 gen. nov. montrent tous un xylème secondaire de type Protophyllocladoxylon. En accord avec l’analyse paléobiogéographique, les bois de type Protophyllocladoxylon sont principalement distribués dans une zone climatique tempérée froide dans l’hémisphère sud, dans des zones climatiques variables dans l’hémisphère nord et dans la zone équatoriale au Paléozoïque supérieurLes résultats obtenus sur les bois fossiles montrent que le climat sur la région de Junggar devait être, à la limite Permien – Trias, chaud et humide, avec des températures et une humidité restant relativement stables.Il n’existe pas de période de forte sécheresse au Trias basal. Les méga-moussons de la Paléo-Téthys n’ont pas d’influence sur la région de Junggar sur la côte est de la Pangée aux latitudes moyennes. Combiné avec les résultats précédemment obtenus, nous montrons que le climat n’a pas subit de très fortes variations entre le Permien moyen et le Trias basal.L’analyse des plantes fossiles montre que le nombre de genres et d’espèces diminue progressivement de 26 genres et 53 espèces connues dans le Wuchiapingien à 10 genres et 15 espèces dans le Changhsingien et seulement 6 genres et 7 espèces dans l’Induen. La tendance à la réduction des assemblages floristiques dans les bassins de Junggar et Turpan semble montrer que le processus d’extinction est long et graduel et a débuté bien avant la limite Permien – Trias. Durant la période de récupération post-crise des flores, les lycopsides (Annalepis) et les fougères (Neocalamites et Pecopteris) ont joué un rôle d’espèces pionnières. Trois logs stratigraphiques ont été levés pour l’analyse des facies sédimentaires. Quatre principaux environnements de dépôts ont été reconnus dans la coupe de Dalongkou. Les séries de la Formation Wutonggou se sont déposées dans un environnement de rivières en tresse et de systèmes fluviaux éphémères ou d’étangs et de plaines alluviales. / Permian-Triassic transition is an important period in the Earth’s history. The end-Permian mass extinction is the Earth's most severe known extinction event. Previous studies mainly focused on the biotic events in the ocean. Recently more and more researches on the terrestrial events during the Permian-Triassic transition attracted many attentions. The Junggar and Turpan basins of Northwest China command a unique and significant position in the study of terrestrial Permian-Triassic boundary (PTB) events as it contains well and continuously exposed PTB sections. The lithostratigraphy, biostratigraphy, and cyclostratigraphy have been well established in the two basins. The problem we are trying to solve, based on paleobotanical studies associated with sedimentological analyses, is the environmental changes during the Permian-Triassic transition in the research area.The terrestrial facies in the Dalongkou section on the south flank of Junggar Basin and the Taoshuyuan section on the north flank of Turpan Basin have been selected as the researching ones for this thesis. The Permian-Triassic transition strata have been included in the “Wutonggou”, “Guodikeng” and “Jiucaiyuan” formations. Abundant fossil woods and plant impressions have been discovered and collected in these sections. Detailed sedimentary logs of the sections were drawn. The approach that we adopt to recognize the environmental changes is the fossil wood and plant impression species, growth-ring pattern, and sedimentary facies analysis.Five genera and six species of fossil woods were discovered. We establish three new genera: Junggaropitys, Xinjiangoxylon and a new genus (submitted for publication). The CSDM (Cumulative Sum of the Deviation from Mean diameter) curve was used to analyse the growth rings to determine the intraseasonal conditions and leaf longevity patterns of the trees. We recognise that Junggaropitys dalongkouensis is evergreen, and the leaf longevity may be 3–6 years; XTT-C-4 gen. et sp. nov. is evergreen too, and the leaf longevity may be 3 to 15 years. Septomedullopitys, Junggaropitys, Xinjiangoxylon and XTT-C-4 gen. nov. all show a Protophyllocladoxylon-type secondary xylem. According to palaeobiogeographic analysis, the Protophyllocladoxylon-type woods distributed mainly in the cool temperate climate zone of the southern hemisphere, various climate zones of the northern hemisphere and equatorial zone during the Late Paleozoic. The results of fossil woods analysis obtained in this research shows the climate in the Junggar terrane around the PTB was warm and humid and the temperature and precipitation remained relatively stable. It did not exist a heavy dryness in the earliest Triassic. Meanwhile, the Palaeo-Tethys megamonsoons did not influence the Junggar terrane along the east coast of mid-latitude Pangaea. Combined with the previously reported fossil woods, it shows that the climate had no prominent change from the Middle Permian to earliest Triassic.Plant fossil analysis show that the numbers of plant genera and species gradually decreased from 26 genera and 53 species in the Wuchiapingian, to 10 genera and 15 species in the Changhsingian, and only 6 genera and 7 species in the Induan. The trend in the plant assemblage reduction in the Junggar and Turpan basins appears to be indicative of a long, protracted extinction process that may have started well before the Permian-Triassic boundary. During the plant recovery period, the lycopsids (Annalepis) and ferns (Neocalamites and Pecopteris) played roles of pioneer species during the plant recovery period. / 二叠-三叠纪之交是地球历史上的关键时期。发生在二叠纪末期的大灭绝事件是最严重的生物灭绝事件。前人对此次灭绝事件的研究主要集中于海洋生物的变化，近年来越来越多的研究开始关注于这一时期陆地生态系统的变化。 位于中国西北部的准噶尔盆地和吐鲁番盆地出露了完整的陆相二叠-三叠系界线附近地层，因此在这一研究方面具有独特的优势。前期研究中在这一个地区建立了良好的岩石地层，生物地层和旋回地层格架。本文将集中解决二叠-三叠纪之交研究区的环境变化问题。我们选择了位于准噶尔盆地南缘的大龙口剖面和吐鲁番盆地北缘的桃树园剖面，两个陆相地层剖面作为论文的研究对象。在这一区域，二叠-三叠系之交地层是由梧桐沟组，锅底坑组和韭菜园组组成。我们在大龙口剖面和桃树园剖面二叠-三叠系地层中发现了大量木化石和植物印模化石，对剖面绘制了详细的地层柱状图。我们鉴定了木化石和植物印模化石种属,木化石年轮类型，分析了沉积相变化，进而用来识别研究区的环境变化。 我们对所采集到的130块木化石进行了切片，通过生物显微镜对其解剖结构进行研究，共发现了木化石5属6种，包括建立的三个新属：Junggaropitys，Xinjiangoxylon和 XTT-C-4 gen. nov.（还在审稿中）。这三个属均具有内始式的初生木质部和Protophyllocladoxylon 型次生木质部，其中Junggaropitys具有同质但异细胞的髓部；Xinjiangoxylon拥有具薄壁细胞和分泌管的髓部；XTT-C-4 gen. nov.的髓部中具有独特的板状支撑结构。我们应用CSDM曲线（平均值偏差累计曲线）分析木化石的年轮用以识别其生长季的条件和叶的寿命。CSDM曲线分析表明Junggaropitys dalongkouensis为一种常绿植物，叶的寿命为3-6年；XTT-C-4 gen. et sp. nov.也为常绿植物，叶的寿命3-15年。Septomedullopitys, Junggaropitys, Xinjiangoxylon和XTT-C-4 gen. nov.四个属的木化石均展示出Protophyllocladoxylon型次生木质部。我们对晚古生代全球发现的具有Protophyllocladoxylon型次生木质部的木化石进行了生物古地理分析，我们发现，在晚古生代，具有Protophyllocladoxylon型次生木质部植物，在南半球仅分布在冷温带地区；而在北半球和赤道地区，其分布在不同的气候带。对木化石的分析显示准噶尔地块在二叠-三叠系界线附近古气候温暖湿润，温度和降雨量相对稳定；古特提斯洋巨季风没有影响到东岸的泛大陆中纬度地区。结合前人对这一地区其他木化石研究，我们认为研究区的古气候自中二叠世至早三叠世早期没有显著的变化。植物化石分析显示，植物种属由吴家坪期的26属53种逐渐减少到长兴期的10属15种再到早三叠世印度期的6属7种。在准噶尔盆地和吐鲁番盆地，二叠-三叠系之交，植物显示了一个长时间的逐渐灭绝的过程。通过对比白垩纪-第三纪植物灭绝事件和现代恶劣环境下植物恢复的实例，我们发现石松类（脊囊属）和蕨类（新芦木属和栉羊齿属）在植物复苏阶段扮演着先驱分子的角色。我们对大龙口剖面，桃树园A和C剖面进行了沉积相分析。在大龙口剖面我们识别出4个主要的沉积相。梧桐沟组上部主要由辫状河相，短暂的河流系统或湖和冲积平原相组成。锅底坑组为湖（或池塘）相和洪泛平原相沉积。韭菜园组主要由冲积平原和湖（或池塘）相沉积组成。在桃树园地区，梧桐沟组上部至锅底坑组底部的一套地层主要是湖（或池塘）相和洪泛平原相沉积。锅底坑组下部为一套辫状河沉积。而锅底坑组上部为冲积平原和湖（或池塘）相沉积。韭菜园组主要为辫状河和洪泛平原沉积。对碎屑岩的样品岩相学分析显示跨越二叠-三叠系界线，沉积物物源一致。其中火山碎屑物来源于多个火山源。大龙口剖面和桃树园剖面在界线附近沉积物的物源保持一致，这说明，这两个剖面在二叠-三叠系之交时期处于同一个盆地，而博格达山隆起晚于这一时间。灰岩样品指示了湖泊环境的沉积。二叠纪末期的植物灭绝降低了河岸的强度，增加了坡地的沉积物的提供，进而增加了河道中沉积物的卸载。这导致了研究区在吴家坪期和长兴期界线附近和早三叠世的两次沉积相的改变。

Les acquisitions de mesures de températures et de conductivités thermiques ont enrichi la connaissance du régime thermique du bassin sédimentaire de Paris et ont mis en évidence des hétérogénéités thermiques spatiales ou temporelles. Afin de mieux les comprendre, ces variations doivent être intégrées dans une vision multidisciplinaire confrontant données et modèles. La revue bibliographique sur le sujet a permis d’intégrer les données de natures diverses, de les confronter par SIG et d’investiguer les connaissances. Cette étude a mis en évidence et réinterprété les variations verticales de flux géothermal. Les simulations conduites à partir de scénarios diffusifs paléoclimatiques montrent que le système a gardé en mémoire l’effet des paléoclimats. Par ailleurs, nous identifions pour la première fois une décroissance systématique du flux géothermal au niveau des principales formations aquifères. Des simulations thermo-hydrauliques transitoires des phénomènes paléoclimatiques mettent en évidence le développement de zones froide et chaude suivant les régions d’écoulement. Une explication de l’anomalie de température de plus de 20°C entre les installations géothermiques situées au nord et au sud de Paris au Bathonien est proposée. Les modélisations effectuées montrent clairement la contribution potentielle de zones fracturées, ainsi que celle des failles, à l’hétérogénéité observée dans le champ de température du bassin en permettant des écoulements contraints par le gradient de charge régional et les instabilités densitaires. Ces travaux ont montré le lien entre les formations du bassin qui sont exploitées pour leurs ressources ou utilisées comme milieu de stockage. / The acquisition of measurements of temperature and of thermal conductivity has enriched the understanding of the thermal regime of the Paris sedimentary basin and brought to light spatial and temporal thermal heterogeneities. In order to understand them better, these variations need to be integrated into a multidisciplinary vision of the basin by comparing data against models. The bibliographic review made it possible to integrate data of diverse sorts, to compare them using GIS and to investigate the knowledge base. This study has highlighted and reinterpreted the vertical variations of geothermal flux. Simulations carried out based on diffusive palaeoclimatic scenarios show that the system has retained a memory of the effects of palaeoclimates. Furthermore, for the first time, a systematic decline of the geothermal flux has been identified at the level of the main aquifer formations. Transitory thermo-hydraulic simulations of palaeoclimatic phenomena show the development in the sedimentary basin of cold and hot zones according to the areas of flow. An explanation of the temperature anomaly of over 20°C between the geothermal installations located to the north and south of Paris in the Bathonian is put forward. The models produced clearly show the potential contribution of fractured zones, as well as that of the faults, to the heterogeneity observed in the temperature field of the basin by allowing flow constrained by the regional charge gradient and unstable densities. This work has shown the link between the formations in the basin which are exploited for their resources or used as a storage medium.

Un des enjeux majeurs en Science de la Terre ces dernières décennies est de comprendre les interactions entre les différentes enveloppes terrestres. Le but poursuivi par ce travail est d’aborder quelques aspects de ces interactions du point de vue des cycles géochimiques des éléments volatils H2O et CO2 en se basant sur l’étude des inclusions fluides piégées dans des roches variées de la croûte terrestre, depuis sa surface jusqu’à l’interface croûte–manteau. La première partie de mon travail présente des travaux expérimentaux effectués sur de la halite. L’étude du fractionnement isotopique de l’oxygène et des cinétiques d’équilibration entre H2O et CO2 lors de l’évaporation de saumures a montré l’importance des corrections à effectuer sur les mesures isotopiques de l’oxygène pour des solutions de haute salinité. L’élaboration d’un protocole expérimental de précipitation de halite en milieu contrôlé a permis de mettre en évidence le potentiel des inclusions fluides pour les reconstitutions paléoclimatiques. La combinaison des données microthermométriques et des compositions isotopiques de l’hydrogène et de l’oxygène des inclusions aqueuses permet d’estimer les sources et la température de l’eau de formation de la halite ainsi que la vitesse du vent à l’interface eau-air pendant la croissance du cristal. Cette méthode a été ensuite appliquée aux dépôts de halite de Sicile datés du Messinien. La deuxième partie de mon travail est consacrée à l’identification des compositions chimiques et des sources des fluides circulant dans la croûte et à l’interface croûte-manteau à travers l’analyse des compositions isotopiques des inclusions fluides des granites et granulites. / One of the major challenges in Earth Sciences during the last decades has been to improve our knowledge of the interaction between the different components of the Earth System. Key aspects to improve the understanding of these processes are the acquisition of new data and the development of models to explain both mass and energy transfer between the deep and superficial components of the Earth system. The goal of this thesis is to study these transfers through the geochemical cycle of volatile elements trapped in fluid inclusions of various materials of the Earth crust. The first part of my work presents experimental study of halite. The study of oxygen isotope fractionation and equilibrium kinetics between H2O and CO2 during the evaporation of brines shows that corrections have to be made on the oxygen isotope measurements for high salinity solutions. The elaboration of an experimental protocol to form halite in controlled environment reveals the potential of fluid inclusions for palaeo climatic reconstructions. Combination of microthermometric data plus hydrogen and oxygen isotopic compositions of aqueous inclusions allows to estimate the sources and the temperature of the parental water of halite as well as the wind speed at the water-air interface during the crystal growth. This method was then applied to the Messinian halite deposits of Sicily. The second part of my work is dedicated to the identification of both the chemical compositions and the sources of fluids circulating in the crust and at the interface crustmantle through the analysis of isotopic compositions of fluid inclusions in granites and granulites.

L'évolution des paysages provençaux (sud Luberon, Vaucluse, France) depuis la dernière glaciation est analysée au travers de la dynamique couplée des formations alluviales et des systèmes travertineux, en relation avec les changements climatiques et l'anthropisation. Des analyses géomorphologiques, sedimento-stratigraphiques et physico-chimiques, dont les résultats sont incrémentés par des études archéologiques et paléoécologiques (malacologie et anthracologie) ainsi qu'une cinquantaine de datations 14C, constituent les fondements d'une étude à vocation pluridisciplinaire sur les relations Homme/milieu en France méditerranéenne.<br /> Aux environs de 50 Ka BP, les vallons du piémont sud du Grand Luberon sont colmatés par de puissants glacis d'accumulation dépassant fréquemment les 30 mètres d'épaisseur et remaniant un abondant matériel torrentiel caillouteux contenant des gélifracts. A leur base, plusieurs « sols rouges » et leur contenu paléontologique, indiquent le caractère plus tempéré des épisodes interstadiaires du Stade Isotopique 3 en domaine méditerranéen.<br />Entre le Dernier Maximum Glaciaire et le Tardiglaciaire (18000-17000 cal BP. ?), période charnière au niveau bioclimatique, une incision majeure intervient, surprenante par son ampleur et sa rapidité. Dès 15500 cal. BP, la tendance morphogénique s'inverse et l'on assiste à une reprise de l'accumulation sédimentaire dans les fonds de vallons. Au sein de cette nouvelle dynamique, de puissantes formations travertineuses se développent aux débouchés d'exsurgences karstiques et signent le réchauffement climatique engagé. Celles-ci constituent jusqu'à présent le plus ancien témoignage du « redémarrage » postglaciaire de la travertinisation dans le sud de la France. Par la suite, et dans l'ensemble des formations détritiques et carbonatées, deux incisions principales se produisent vers 9000 et 6000 cal. BP en alternance avec des phases de remblaiements. Les fluctuations morphogéniques de cette première partie du Postglaciaire s'accordent, et semblent principalement inféodées, aux variations des paramètres bioclimatiques. <br />Dès le Néolithique Final, dans un contexte d'augmentation des occupations humaines, les séquences enregistrent une série de ruptures (incisions) de haute fréquence et de faible amplitude. Ces perturbations sont accompagnées de changements de faciès dans les systèmes carbonatés et d'ouvertures fortes du milieu végétal déterminées par les analyses paléoécologiques. Le caractère particulièrement sensible des ensembles travertineux aux modifications d'origine climato-anthropique du biotope est ainsi souligné. <br />Entre le XIème et le XIIIème siècle après Jésus Christ, on note l'interruption, de l'accumulation des travertins et le démantèlement des formations l.s. (et non entre la fin du Néolithique et la période antique comme il était communément admis). C'est également dans le même intervalle que s'instaure la dynamique majeure d'incision linéaire des talwegs bien connue dans le sud de la France, mais jusqu'à présent rangée dans une chronologie incertaine. Postérieurement au XVIIème siècle, au cours du Petit Age Glaciaire, une dernière période de remblaiement détritique plus modeste débute. A terme, celle-ci est interrompue par une ultime phase d'incision toujours effective aujourd'hui. L'action conjuguée des oscillations climatiques et des modes d'occupation des sociétés humaines sur le milieu « naturel » apparaît comme le principal moteur d'une morphogenèse mouvementée au cours de la deuxième partie du Postglaciaire.

L'évolution des paysages provençaux (sud Luberon, Vaucluse, France) depuis la dernière glaciation est analysée au travers de la dynamique couplée des formations alluviales et des systèmes travertineux, en relation avec les changements climatiques et l'anthropisation. Des analyses géomorphologiques, sedimento-stratigraphiques et physico-chimiques, dont les résultats sont incrémentés par des études archéologiques et paléoécologiques (malacologie et anthracologie) ainsi qu'une cinquantaine de datations 14C, constituent les fondements d'une étude à vocation pluridisciplinaire sur les relations Homme/milieu en France méditerranéenne.<br /> Aux environs de 50 Ka BP, les vallons du piémont sud du Grand Luberon sont colmatés par de puissants glacis d'accumulation dépassant fréquemment les 30 mètres d'épaisseur et remaniant un abondant matériel torrentiel caillouteux contenant des gélifracts. A leur base, plusieurs « sols rouges » et leur contenu paléontologique, indiquent le caractère plus tempéré des épisodes interstadiaires du Stade Isotopique 3 en domaine méditerranéen.<br />Entre le Dernier Maximum Glaciaire et le Tardiglaciaire (18000-17000 cal BP. ?), période charnière au niveau bioclimatique, une incision majeure intervient, surprenante par son ampleur et sa rapidité. Dès 15500 cal. BP, la tendance morphogénique s'inverse et l'on assiste à une reprise de l'accumulation sédimentaire dans les fonds de vallons. Au sein de cette nouvelle dynamique, de puissantes formations travertineuses se développent aux débouchés d'exsurgences karstiques et signent le réchauffement climatique engagé. Celles-ci constituent jusqu'à présent le plus ancien témoignage du « redémarrage » postglaciaire de la travertinisation dans le sud de la France. Par la suite, et dans l'ensemble des formations détritiques et carbonatées, deux incisions principales se produisent vers 9000 et 6000 cal. BP en alternance avec des phases de remblaiements. Les fluctuations morphogéniques de cette première partie du Postglaciaire s'accordent, et semblent principalement inféodées, aux variations des paramètres bioclimatiques. <br />Dès le Néolithique Final, dans un contexte d'augmentation des occupations humaines, les séquences enregistrent une série de ruptures (incisions) de haute fréquence et de faible amplitude. Ces perturbations sont accompagnées de changements de faciès dans les systèmes carbonatés et d'ouvertures fortes du milieu végétal déterminées par les analyses paléoécologiques. Le caractère particulièrement sensible des ensembles travertineux aux modifications d'origine climato-anthropique du biotope est ainsi souligné. <br />Entre le XIème et le XIIIème siècle après Jésus Christ, on note l'interruption, de l'accumulation des travertins et le démantèlement des formations l.s. (et non entre la fin du Néolithique et la période antique comme il était communément admis). C'est également dans le même intervalle que s'instaure la dynamique majeure d'incision linéaire des talwegs bien connue dans le sud de la France, mais jusqu'à présent rangée dans une chronologie incertaine. Postérieurement au XVIIème siècle, au cours du Petit Age Glaciaire, une dernière période de remblaiement détritique plus modeste débute. A terme, celle-ci est interrompue par une ultime phase d'incision toujours effective aujourd'hui. L'action conjuguée des oscillations climatiques et des modes d'occupation des sociétés humaines sur le milieu « naturel » apparaît comme le principal moteur d'une morphogenèse mouvementée au cours de la deuxième partie du Postglaciaire.