Ce travail concerne la zone des Bréches de Tarentaise sous les aspect tectonique, stratigraphique et paléogéographiques. Il compléte les travaux exposés dans la thèse de Fudral ( 1973) dans la partie sud.

Cette étude intéresse les unités de Vanoise orientale situées dans les Alpes occidentales, à la bordure interne du Briançonnais et au front de la nappe complexe des "Schistes lustrés". A. Du point de vue stratigraphique et paléogéographique, trois ensembles d'unités sont distingués. Ce sont: 1. Des unités issues de l'ancienne marge continentale passive européenne pour lesquelles l'evolution sedimentaire alpine est globalement comparable du Trias jusqu'au Crétacé inférieur; cette évolution est marquée par : - Un stade pré-rift (Trias) qui se caractérise par une sédimentation de plate-forme subsidente dont les dépôts (quartzites et formations calcaréo-dolomitiques) ne sont préservés des érosions ultérieures que dans les unités de Val d'Isère de la Grande Motte, des Fours et du Prariond. - Le stade du rifting téthysien (Lias-Dogger) qui est à l'origine d'importantes érosions jusqu'au Paléozoïque sur des points hauts de la marge (actuelles unités des Lombards, de la Calabourdane et probablement une partie du Grand Paradis) et du dépôt de sédiments liasiques dans plusieurs sillons (actuelles unités de la Grande Motte, des Fours et du Prariond). - Un stade post-rift (Dogger supérieur-Crétacé basal) correspondant à l'effondrement de la marge menant à la généralisation de la sédimentation pélagique au cours du Malm. Après une lacune de sédimentation généralisée au Crétacé inférieur, la marge européenne se différencie en deux domaines distincts au début du Crétacé supérieur : - Le domaine briançonnais (le plus externe) demeure dans une ambiance de sédimentation pélagique jusqu'au début de l'Eocène et enregistre notamment le dépôt de matériaux volcanogènes alcalins vers la limite Crétacé-Tertiaire. Il n'est affecté par les déformations synmétamorphiques qu'au cours de l'Eocène moyen-supérieur. - Le domaine piémontais (le plus interne) est gagné par une sédimentation calcaréodétritique (présentant actuellement un faciès "Schistes lustrés") dès la base du Crétacé supérieur et il est affecté par des déformations compressives alpines synmétamorphiques dès le Sénonien. 2. Des unités issues de l'ancien océan téthysien constituées de lambeaux du substratum océanique et de sa couverture sédimentaire. - Le soubassement océanique, apparu au cours du Callovo-Oxfordien, est généralement formé de serpentinites et plus rarement de gabbros. - La couverture débute localement par des brèches ophiolitiques provenant du démantèlement du substratum, puis elle comprend des carbonates à débris d'ophiolites (attribuables au Jurassique supérieur-Crétacé basal) et d'épais sédiments calcaréo-détritiques, datés de la base du Crétacé supérieur, dans lesquels s'intercalent des matériaux détritiques grossiers (turbidites, debris-flows et olistolites) d'origine mixte (océanique et continentale). L'essentiel des unités océaniques est impliqué dans des déformations synmétamorphiques dès le Sénonien. 3. Des unités dont le substratum stratigraphigue originel n'est pas connu. Elles sont constituées de métasédiments dérivant de dépôts synorogéniques terrigènes à faciès flysch, dépourvus de matériel détritique ophiolitique, datés du Crétacé terminal ("Schistes lustrés" de la Pointe du Grand Vallon). B. Du point de vue tectonique, divers épisodes de déformations sont distingués. Ce sont : 1. Un événement à la base du Crétacé supérieur interprété comme le début de la fermeture de l'océan téthysien; il n'a été décelé que grâce aux conséquences sédimentaires qui lui sont associées (détritisme mixte océanique et continental). 2. Un événement dans le courant du Sénonien (Campanien?) à l'origine de brèches catastrophiques à la limite interne du domaine briançonnais et du charriage d'unités océaniques sur la bordure du continent européen (domaine piémontais) dans les conditions du métamorphisme HP-BT "éoalpin" (daté entre 90 et 65 M.a.). Le détritisme terrigène du Crétacé terminal correspond probablement aux conséquences sédimentaires de cet événement. 3. Une succession d'événements de l'Eocène moyen-supérieur à l'actuel responsables du charriage de la nappe complexe des "Schistes lustrés" (englobant les unités piémontaises, océaniques et de la Pointe du Grand Vallon) sur le Briançonnais, puis de la déformation de l'édifice de nappes en plis de style pennique dans les conditions du métamorphisme HP-BT "alpin s.str. ou lepontin" (daté vers 40-38 M.a.). Enfin, des chevauchements cisaillants tardifs, à vergence externe, recoupent l'ensemble avant d'être repris par de vastes voussures mio-pliocènes (dômes de l'Arpont et du Grand Paradis) et diverses générations de failles récentes.

Cette étude aborde les grés d'Allevard- Trias sous l'aspect stratigraphique, rapport avec le socle et ensuite sous l'aspect sédimentologique et se termine par une approche paléogéographique.

La présente étude s'inscrit dans le cadre d'un projet multidisciplinaire visant à comprendre la dynamique du carbone organique et inorganique suite à la mise en eau d'un réservoir hydroélectrique. Dans un premier temps, ces travaux avaient pour objectif de décrire et de cartographier à l'échelle du 1: 50 000 les dépôts superficiels (nature, étendue, sédimentologie et stratigraphie) afin de reconstituer les principaux évènements quaternaires de la région dans le but de définir, entre-autre, le contexte de mise en place des tourbières étudiées dans le volet paléoécologique du projet. Dans un deuxième temps, ces travaux visaient à estimer la teneur en carbone inorganique (CO₃) dans les sédiments meubles, à partir de la mesure des carbonates (CaCO₃) afin d'évaluer son impact potentiel dans l'équation du bilan global du carbone du réservoir créé. Ces travaux de caractérisation des dépôts meubles ont été réalisés dans le secteur affecté par le réservoir Eastmain-I, durant les étés de 2005 et 2006. La photo-interprétation, la campagne de validation sur le terrain et la compilation cartographique ont permis d'évaluer la répartition spatiale et l'épaisseur maximale des principaux types de dépôts quaternaires dans la zone maintenant ennoyée par le réservoir: till (superficie couverte 30 %; épaisseur maximale 6 m), fluvioglaciaire de contact (< 1 %; 10 m), proglaciaire (12 %; 4 m), marin (30 %; 11 m) et organique (18 %; 5 m). Les relevés des microformes et mésoformes d'érosion glaciaire suggèrent également qu'il y a eu quatre phases d'écoulement soit de la plus ancienne à la plus récente: NNE-SSO (006°-186°) à NNO-SSE (350°-170°), NO (310°) à ONO (290°), OSO (240°; mouvement dominant responsable de l'orientation des formes fuselées) et finalement SO (220°). De plus, lors de la déglaciation, il a été établi que la Mer de Tyrrell a envahi le territoire jusqu'à une altitude d'environ 274 m (900 pi). Cette limite marine est indiquée par des deltas, des limites de délavage dans le till et quelques accumulations littorales. C'est à l'intérieur de la zone couverte initialement par la Mer de Tyrrell que les plus vastes tourbières se sont développées. Les datations au radiocarbone de la base de six de ces tourbières indiquent qu'à 6640 ± 40 ¹⁴C BP (7 510 cal BP), le niveau de la mer était situé sous l'altitude de 246 m. Enfin, les teneurs en CaCO₃ mesurées dans les sédiments superficiels sont relativement faibles, soit inférieures à 2,45 %. Ces résultats sont en accord avec la géologie du substratum rocheux, principalement formé de roches cristallines. Les valeurs moyennes les plus élevées se trouvent dans les sédiments marins (1,77 %). Les faibles valeurs en carbonates mesurées dans les tills (1,32 %) semblent démontrer que ce secteur n'a pas été affecté de façon importante par le transport glaciaire qui aurait pu provenir d'autres sources connues de roches carbonatées (régions du lac Mistassini et de la Baie James). À l'intérieur de la portion cartographiée du réservoir EM-1, la quantité approximative de moles de CaCO₃ est de 6,16 x 10¹², soit 9,25 x 10⁰⁸ tonnes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Eastmain-l, Cartographie, Paléogéographie quaternaire, Écoulements glaciaires, Mer de Tyrrell, Teneur en carbone inorganique.

Ce travail de thèse s'insère dans le cadre des recherches menées sur les enregistreurs naturels continentaux, et sur leur intérêt en tant que mémoire environnementale et climatique. Un grand nombre d'études ont, en effet, été menées sur les glaciers alpins, les cernes d'arbres, les dépôts lacustres et les spéléothèmes entre autres. Devant la richesse des informations ainsi mises à jour quant aux évolutions environnementales et climatiques passées, pour des échelles locales à régionales et avec une résolution annuelle à décennale, la nécessité d'étudier les dépôts détritiques endokarstiques et d'évaluer la mémoire de ces archives naturelles s'est imposée. <br /><br />Dans cette recherche, nos objectifs sont de deux ordres. Il s'agit tout d'abord de comprendre les dynamiques de dépôt des sédiments étudiés en intégrant au mieux les spécificités et contraintes induites par le milieu endokarstique. En ajustant les méthodes de la sédimentologie classique, nous cherchons donc à mieux saisir les modalités de la sédimentation en milieu souterrain, de façon à avoir une meilleure lecture des dépôts accumulés. En parallèle, notre travail vise à caractériser, par la construction de « cartes d'identités », les différents modes de piégeage sédimentaire reconnus sous terre, en vue d'une typologie. Cette identification est importante dans la mesure où elle pourrait permettre, à terme, de travailler sur des dépôts endokarstiques anciens, dont la dynamique de sédimentation n'est plus observable aujourd'hui. Ainsi, les données environnementales archivées par ces dépôts seraient mieux déchiffrées. <br /><br />A travers l'étude de deux sites complémentaires, les grottes de Choranche dans le Vercors et l'aven d'Orgnac dans le Bas-Vivarais ardéchois, nous avons donc entrepris l'analyse à haute résolution de différents remplissages détritiques fins, soit encore actifs soit non fonctionnels. Les méthodes mises en œuvre ont été empruntées aux sédimentologues, et vont de la granulométrie au traitement de signal, en passant par les images de Passega et des mesures de colorimétrie ou encore de susceptibilité magnétique. Un important volet de méthodes karstologiques est également intégré, afin de toujours repositionner notre objet d'étude dans son contexte. <br /><br />De cette double approche, il ressort que les sédiments détritiques de l'endokarst fonctionnent comme un enregistreur des fluctuations environnementales locales ; les écoulements étant le principal vecteur de transmission de l'information. C'est aussi une grande complexité de l'archivage qui a été mise en avant, et qui s'exprime à plusieurs niveaux de nos recherches. Ainsi, le choix de la carte d'identité des modes de piégeage sédimentaire doit être retravaillé pour tenter de voir si une caractérisation plus fine est possible, en vue d'atteindre une meilleure reproductibilité. D'autre part, à partir des datations au 14C de charbons de bois, la chronologie de cette archive n'a pas pu être clairement mise en évidence. A travers les différents signaux sédimentaires étudiés, il semble que la résolution peut être très variable ; étant directement soumise aux dynamiques de sédimentation, mais aussi selon les sites. Ces résultats sont les premiers jalons de recherches ouvrant de nombreuses perspectives, parmi lesquelles les datations et notamment la méthode du 210Pb, occupent une place de choix. C'est une des clés de lecture les plus importantes par rapport au but final envisagé, en filigrane dans ce travail de doctorat : la possibilité de reconstitutions paléoenvironnementales et paléoclimatiques à partir des archives détritiques endokarstiques.

Le Liban se caractérise au sein de la Méditerranée orientale par sa diversité climatique, son organisation orographique (littoral/montagne/bassin) et la prépondérance des terrains carbonatés (60 % de son territoire). Ces caractéristiques font que le Liban connait sur un espace relativement réduit une grande diversité de phénomènes karstiques. Il constitue alors un espace-clé pour développer des référentiels tant pour les événements paléogéographiques qu'environnementaux qui puissent être appliquées sur le Proche-Orient. Plusieurs questionnements relatifs à la genèse des paysages et leur évolution restent encore non résolus face à la rareté des témoins morphogéniques de surface. L'endokarst constitue alors une nouvelle archive naturelle et environnementale pour pallier à ces contraintes. Ces archives se situent à la fois dans les formes des réseaux souterrains et dans les enregistrements sédimentaires (dépôts détritiques et chimiques : spéléothèmes). La recherche doctorale se concentre sur "l'apport des enseignements de l'endokarst dans la reconstitution des environnements passés et de la morphogénèse des vallées karstiques'. Les sites d'études retenues dans cette recherche sont situées dans le Mont-Liban central: i) la vallée du Nahr el-Kelb et le réseau de Jeita et, ii) la vallée d'Antelias et la grotte de Kanaan et le réseau de Kassarat-Nabay. La recherche a deux principaux objectifs: i) poser le cadre paléogéographique des principaux systèmes karstiques dépendant de la Méditerranée (systèmes de Jeita et d'Antelias) à partir de l'approche géomorphologique appliquée dans les grottes de Kanaan, de Kassarat-Nabay et de Jeita. Celle-ci met en œuvre la démarche cartographique des systèmes souterrains étudiés pour replacer les différents objets d'étude dans leur contexte spatial, morphogénique et chronologique ; et ii) appréhender les changements environnementaux de cette région liés aux variations climatiques et aux occupations humaines. L'étude sédimentaire (détritique) repose sur une analyse fine (morphoscopique, morphométrique, minéralogique, colorimétrique et magnétique) des dépôts endokarstiques.

La cartographie des dépôts quaternaires sur le Bouclier canadien peut parfois s'avérer complexe à cause de la forte densité du couvert forestier qui cache plusieurs formes géomorphologiques. L'utilisation de données provenant d'un survol LiDAR permet de générer un modèle numérique de terrain (MNT) en éliminant numériquement la végétation, permettant ainsi de modéliser le sol et ce, avec une résolution de moins d'un mètre par pixel et avec une marge d'erreur inférieure à 25 cm. Dans le cadre d'un projet d'étude de foresterie opéré par la papetière Smurfit-Stone en Haute-Mauricie, une couverture LiDAR continue de plus de 1300 km2 a été réalisée dans le secteur nord-est du réservoir Gouin. L'absence de travaux portant sur le Quaternaire de cette région et l'accès privilégié à une couverture LiDAR ont orienté le choix de ce territoire d'étude. Le MNT LiDAR a été utilisé afin de réaliser une cartographie des dépôts meubles du secteur, à une échelle de 1:50 000. Le mouvement glaciaire dominant associé à la période pléniglaciaire, suit un patron d'écoulement orienté vers le SSO dans la partie ouest du terrain et vers le sud dans la partie est. Cet écoulement est appuyé par la compilation de l'orientation des drumlins rocheux, des formes profilées, des trainées morainiques derrière abri, ainsi que par des données relevées sur le terrain tels que les stries, sillons, cannelures et roches moutonnées. On observe aussi à quelques endroits des recoupements dans les stries montrant la présence d'un mouvement glaciaire ancien orienté vers le SSE. Le secteur d'étude est marqué par la présence de dépôts glaciaires, de dépôts fluvioglaciaires, de sédiments glaciolacustres, d'alluvions, de sédiments éoliens et de dépôts organiques. Le till en couverture mince et discontinue occupe 15% de la région et sa morphologie est conditionnée par la topographie du roc sous-jacent. Le till en couverture continue occupe plus de 57% du territoire. Par endroit, il peut être fuselé ou côtelé. Les sédiments fluvioglaciaires de contact occupent 3,5% du secteur. Ces dépôts sont présents sous forme d'eskers, de deltas juxtaglaciaires ou de moraines mineures. La mise en place de ces formes juxtaglaciaires a débuté lorsque la marge glaciaire a atteint le sud du terrain d'étude, vers 10,2 ka cal (Dyke, 2003). À partir du calcul de l'espacement moyen entre les crêtes morainiques, il est possible de proposer un taux de recul annuel de 75 m dans la portion est du territoire. On peut aussi associer aux sédiments fluvioglaciaires, les chenaux de fonte juxtaglaciaires, proglaciaires et sous-glaciaires. En considérant l'orientation des eskers, des crêtes morainiques et des chenaux de fonte juxtaglaciaires et proglaciaires, on a défini l'allure est-ouest de la marge glaciaire, avec une légère tendance vers le ONO-ESE alors que le front atteint le centre de la région. On estime que la glace se serait complètement retirée de la région d'étude vers 9,5 ka cal (Dyke, 2003). Suite au retrait de la glace, les eaux de fonte ont mis en place des sédiments d'épandage proglaciaire qui couvrent 6,5% du secteur, formant localement des plaines d'épandage. L'accumulation des eaux de fonte dans les dépressions a permis la formation de lacs proglaciaires. On trouve donc des sédiments glaciolacustres deltaïques sur 6% de la superficie cartographiée, sous forme de vastes plaines entourant plusieurs lacs actuels du secteur. Des sédiments littoraux et prélittoraux occupent moins de 3% de la région et sont identifiés localement par des crêtes de plages allongées et découpées en terrasses. On observe aussi des reliefs aplanis où gisent des sédiments glaciolacustres profonds, massifs ou parfois rythmés, recouvrant moins de 1% du secteur. Les sédiments alluviaux, souvent trouvés sous forme de chenaux anastomosées, couvrent eux aussi moins d'un pourcent de la région. On compte aussi de quelques dunes, mises en place par un vent provenant du NO. Elles sont observées sur les sédiments deltaïques et les littoraux. Finalement, les sédiments organiques couvrent environ 2,5% du territoire, en remplissant les dépressions naturelles du secteur sous formes de tourbières ombrotrophes ou minérotrophes. Il existe cinq secteurs où il est possible d'observer des dépôts et formes d'origine glaciolacustre; la plus vaste étendue glaciolacustre était localisée à l'ouest et est ici nommée lac glaciaire Obedjiwan. À partir du MNT LIDAR, les lignes de rivages présentes sous forme de limites de délavage du till ont été identifiées et mesurées, et ont permis de modéliser avec précision l'étendue du lac Obedjiwan lors de son extension maximale. Ces données permettent d'établir un gauchissement des lignes de rivages de 0,78 m/km, vers le NNO (352°). Ce gauchissement a été appliqué à l'ensemble de la région du réservoir Gouin par interpolation de la tendance calculée. Afin de comprendre le mécanisme de retenue des eaux et de déterminer les exutoires possibles lors de l'extension maximale du lac Obedjiwan, nous avons réalisé un modèle numérique de la bathymétrie du réservoir Gouin qui a été annexé au MNT régional gauchi. Le modèle numérique a permis de déterminer que les eaux du lac Obedjiwan étaient retenues par l'enfoncement isostatique différentiel. Trois exutoires ont été identifiés à partir de ce même MNT. Un premier exutoire était localisé au sud, vers l'actuelle rivière Saint-Maurice. Le second aurait possiblement permis une très faible vidange vers l'ouest, dans le bassin versant du lac Ojibway, via une série de dépressions sinueuses. Finalement, le dernier exutoire était localisé au nord et a permis aux eaux glaciolacustres de s'écouler aussi vers le bassin versant du lac Ojibway. Le drainage par ce corridor a permis un abaissement du plan d'eau d'environ 5 à 10 mètres. Des sédiments sublittoraux marquant la fin du drainage vers le nord ont été datés par luminescence optique à 8,1 ka cal. La remontée isostatique a ensuite permis de drainer progressivement les eaux vers le sud, via l'exutoire actuel qu'est la rivière Saint-Maurice. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : LiDAR, MNT, Haute-Mauricie, Gouin, Quaternaire, Lac glaciaire, Obedjiwan, Exutoire.

Cette étude présente de nouvelles données sur la déglaciation et l'évolution côtière holocène du sud-est de l'île de Southampton (nord de la baie d'Hudson). La déglaciation du secteur s'est produite entre 8,3 et 8,2 ka BP ce qui indique une déglaciation rapide et synchrone du nord-ouest et du sud-est la baie d'Hudson. La présence de chenaux marginaux sur du till indique un changement dans le régime thermique du glacier pendant la déglaciation, lequel a engendré le passage d'une glace à base tempérée à base froide. L'émersion est continue pendant l'Holocène et se poursuit encore aujourd'hui. Les plages soulevées de l'île sont particulièrement bien développées et sont situées dans les secteurs de roches calcaires. Un important épisode de crue d'eaux de fonte glaciaire a érodé de grandes séries de plages soulevées. Cette crue provenant d'une calotte glaciaire résiduelle située sur le plateau Melville correspond au dernier stade de la présence de glace sur l'île à 6,7-6,6 ka BP. Cette étude démontre aussi que le secteur de Coral Harbour n'est pas sensible à l'érosion pouvant être causées par des changements climatiques, car le village est construit sur du gneiss et sur une mince couche de sédiments sableux non gélifs.

Des données de terrain et des études de modélisation ont montré que la recharge d'eau de fonte sous les calottes glaciaires peut avoir un impact important et durable sur l'écoulement des eaux souterraines. En Estonie, au nord du Bassin Artésien Balte (BAB), ce mécanisme de recharge est invoqué pour expliquer la présence d’importants volumes d'eaux souterraines marquées par un signal isotopique et géochimique glaciaire caractéristique, étant donné que la région a connu plusieurs glaciations durant le Pléistocène et a été entièrement recouverte par la calotte Fennoscandienne au cours du Dernier Maximum Glaciaire (DMG), il y a 20000 ans environ. Cette étude vise à tester cette hypothèse à l’aide de simulations numériques. En premier lieu, une étude conceptuelle a été effectuée pour déterminer quels processus sous-glaciaires doivent être représentés dans un modèle numérique qui reproduise adéquatement les écoulements souterrains et le transport de solutés. Les processus suivants ont été étudiés: la recharge sous-glaciaire d'eau de fonte, la déformation poroélastique du milieu poreux sous le poids de la glace, l’isostasie, l’évolution du drainage en surface, le permafrost et les écoulements densitaires impliquant des eaux douces de fonte et des saumures profondes. Ces processus ont été simulés dans un modèle représentant un bassin sédimentaire conceptuel, au cours d'un épisode glaciaire suivi d'une période postglaciaire. Le transport de trois traceurs d’eau glaciaire a été simulé: δ18O, solides dissouts et âge de l’eau. Les résultats montrent que la simulation de la recharge sous-glaciaire avec une condition-limite de type 1 (Dirichlet) n'est pertinente que pour des flux de faible amplitude, ce qui pourrait être le cas sous des calottes glaciaires dont la base n’est que partiellement en fusion. La compression de la matrice rocheuse diminue les surpressions, qui apparaissent uniquement dans les couches à faible diffusivité hydraulique et épaisses. Si la recharge sous-glaciaire est faible, la compression de la matrice rocheuse peut entraîner des sous-pressions après le retrait de la calotte glaciaire. L’isostasie réduit considérablement l'infiltration d'eau de fonte et les écoulements d'eau souterraine. Sous la couche de pergélisol, l'écoulement des eaux souterraines est réduit en-dessous de la calotte glaciaire mais augmente en région périglaciaire. Tenir compte des variations de densité en lien avec la salinité diminue l'infiltration d'eau de fonte en profondeur. Cette étude montre que chaque processus sous-glaciaire est potentiellement important et devrait être pris en compte dans des modèles d’écoulement des eaux souterraines et de transport de solutés en milieu sous-glaciaire. Cependant, il est raisonnable de ne représenter que la recharge sous-glaciaire si les informations manquent pour décrire correctement les autres processus. Par conséquent, ce seul processus a été simulé pour reproduire les écoulements d'eau souterraine sous la calotte Fennoscandienne dans le BAB. Les simulations ont été réalisées dans deux modèles 2D verticaux, afin de vérifier si la recharge sous-glaciaire d’eau de fonte peut expliquer la distribution particulière de δ18O (un traceur d’eau de fonte) dans les eaux souterraines de la région. L’un recoupe l’Estonie, l’autre la Lettonie et les îles estoniennes dans le Golfe de Riga. L'écoulement des eaux souterraines est simulé durant 28000 ans, depuis le DGM jusqu’à aujourd’hui, de même que le transport de δ18O pour tracer l'eau de fonte et confronter les résultats des simulations avec les données de terrain. L'espace d’incertitude de certains paramètres a été exploré, comme l’intensité et la durée de la recharge sous-glaciaire, ainsi que la composition isotopique initiale de l'eau de fonte. Les simulations fournissent un ajustement satisfaisant entre les valeurs observées et calculées de δ18O, confirmant l’hypothèse que le BAB a subi une phase de recharge sous-glaciaire durant le DMG. Elles montrent que la recharge sous-glaciaire a créé une inversion de l'écoulement des eaux souterraines dans le bassin. L’eau de fonte a infiltré tous les aquifères, en particulier les aquifères non confinés. Après le retrait de la calotte Fennoscandienne, l'eau de fonte a été entièrement remplacée par de l'eau météorique moderne, excepté dans les aquifères confinés où de l’eau de fonte a été préservée à proximité des zones de décharge. Par ailleurs, d’importants volumes d'eau de fonte sont probablement préservés sous la mer Baltique. Les simulations indiquent enfin que des épisodes de recharge sous-glaciaire antérieurs au DGM doivent être considérés afin d'expliquer les valeurs de δ18O dans la partie plus profonde du bassin. / Field evidence and modelling studies have shown that subglacial recharge of meltwater under wet-based ice-sheets can have a significant and long-lasting impact on groundwater flow. In the northern Baltic Artesian Basin (BAB), in Estonia, this mechanism of recharge is thought to be responsible of the presence of large volumes of groundwater with a characteristic glacial isotopic and geochemical signal, because the region experienced several glaciations during the Pleistocene and was entirely covered by the Fennoscandian ice-sheet during the Last Glacial Maximum (LGM), some 20 ky BP. The present study aims at testing this hypothesis by means of numerical simulations. First, a conceptual numerical study was performed to determine which glacial and subglacial processes need to be represented in numerical models for adequately capturing subglacial groundwater flow dynamics and solute transport. The relevance of the following processes was studied: subglacial recharge of meltwater, poroelastic deformation of the porous medium under ice-sheet loading, isostasy, evolution of surface drainage, permafrost, and density-dependent flow involving fresh glacial meltwater and deep brines. Simulations of these processes were conducted in a generic sedimentary basin during a single glacial event followed by a postglacial period. The transport of three common tracers of subglacial recharge was simulated: δ18O, TDS, and groundwater age. Results show that simulating subglacial recharge with a fixed flux boundary condition is relevant only for low fluxes, which could be the case under partially wet-based ice-sheets. Glacial loading decreases overpressures, which appear only in thick and low hydraulic diffusivity layers. If subglacial recharge is low, glacial loading can lead to underpressures after the retreat of the ice-sheet. Isostasy considerably reduces the infiltration of meltwater and the groundwater flow rates. Below permafrost, groundwater flow is reduced under the ice-sheet but is enhanced beyond the ice-sheet front. Accounting for salinity-dependent density reduces the infiltration of meltwater at depth. This study shows that each glacial process is potentially relevant in models of subglacial groundwater flow and solute transport. However, representing only subglacial recharge can be a reasonable assumption if information is missing to describe the other processes properly. Therefore, this single process is simulated to reproduce groundwater flow beneath the Fennoscandian ice-sheet in the northern BAB. Simulations are performed in two cross-sectional models, in order to check whether subglacial recharge of meltwater can explain the unusual distribution of δ18O in groundwater in the region, which serves as a tracer of glacial meltwater. One model crosses Estonia, the other crosses Latvia and Estonian islands in the Gulf of Riga. Groundwater flow is simulated over 28 ky, from the Last Glacial Maximum (LGM) to present-day, along with δ18O transport for tracing meltwater and to compare the results of the simulations with field data. Parameter space exploration of subglacial recharge conditions is used to tackle the uncertainty in the intensity and duration of subglacial recharge in the northern BAB, as well as in the isotopic composition of meltwater. Simulations provide a satisfying fit between the observed and the computed values of δ18O, supporting the idea that subglacial recharge happened in the northern BAB during the LGM. Simulations show that subglacial recharge created a flow reversal in the basin. Meltwater infiltrated into all aquifers, especially the shallow ones. After the retreat of the Fennoscandian ice-sheet, meltwater was entirely replaced by modern meteoric water, excepted in confined aquifers where some meltwater has been preserved close to the discharge areas. Large volumes of meltwater are also probably preserved beneath the Baltic Sea. Simulations also indicate that episodes of subglacial recharge prior to the LGM must be considered in order to explain the values of δ18O in the deeper basin.

Cette thèse précise la tectonique par l'étude de la stratigraphie de la demi-fenêtre d'Embrun .