Le comportement des éléments traces métalliques (ETM) a été étudié dans deux systèmes aquatiques très différents, mais fortement contaminés par d’anciennes activités minières et métallurgiques. Le premier site d’étude se situe dans deux rivières Norvégiennes (Raubekken et Vorma). Les concentrations en Cu, Fe et Zn dans deux rivières ont été déterminées par voltamétrie à l’aide d’un système automatisé développé par le NTNU (Norwegian University of Science and Technology). Le résultat le plus marquant de cette étude est la variabilité journalière de ces trois métaux dans la Vorma, avec des maxima de concentrations décalés dans le temps. Le second site d’étude se situe dans le canal de la Deûle à proximité de l’ancienne usine Métaleurop. Bien que les particules en suspension et les sédiments soient fortement contaminées en plomb, zinc et cadmium, ilapparaît globalement que la qualité de l’eau filtrée est bonne. A l’interface eau-sédiment, l’oxydation de la matière organique biodégradable et la réduction conjointe des oxydes de fer et de manganèse conduisent à une libération importante des ETM dans les eaux interstitielles de surface. Pour autant, les valeurs des flux diffusifs et benthiques des ETM du sédiment vers la colonne d’eau restent faibles par rapport à leurs variations journalières de concentration constatées dans la colonne d’eau. En hiver, le suivi continu du zinc a montré que l’augmentation des concentrations survient plusieurs heures après la remise en suspension de sédiments alors qu’au printemps, les variations de température entre le jour et la nuit ainsi que celles de l’activitéphytoplanctonique sont probablement à l’origine de cycles journaliers. / Trace-metals behaviour had been studied in two different aquatic systems contaminated by mining and metallurgical activities. The first study site is situated in two Norwegian rivers (Raubekken and Vorma). Cu, Fe and Zn concentrations in both rivers were measured by voltammetry by means of an automatic monitoring system developed by the NTNU (Norwegian University of Science and Technology). The most significant result of this study was the daily variability of these three metals in Vorma, with noticeable shifts of metal-content maxima detected. The second study site is situated in Deûle river, close to the ancient smelter Metaleurop. Although suspended particles and sediments were strongly contaminated by Pb, Zn and Cd, the global quality of the filtered water was found to be good. As for the water-sediment interface, the oxidation of biodegradable organic matter and the reduction of iron and manganese oxides result in an important release of trace metals in interstitial waters from surface sediments. Nevertheless, measured and calculated diffusive and benthic fluxes of trace metals from the sediment to the water column were weak with respect to daily metal-concentrations variations in the water column. During monitoring campaigns in winter, it was shown that an increase of dissolved zinc occurred in the water column a few hours after sediment resuspension events, whereas in spring this phenomenon is more dependent upon temperature variations between day and night and phytoplankton activity as key parameters of daily cycles.

Le but de ce mémoire est d'optimiser les résultats du mémoire de M. Daniel Robert et d'établir les paramètres selon lesquels une séparation colloïdale aidée d'un surfactant pouvait être réalisée sur un type de sédiments très fins et contaminés. Également, il est important de mesurer les composantes d'un système et d'évaluer la qualité du fractionnement selon les changements apportés aux paramètres du système brut initial. Ce fractionnement est évalué par la diffraction-x et le microscope électronique à balayage (MEB). En référence avec la valeur du Zèta de l'échantillon brut, il est possible d'orienter notre choix de surfactant. Toutefois, des essais de viscosité permettent de confirmer un choix de surfactant efficace. Ces essais en laboratoire ont permis de sélectionner le Saratan, un surfactant anionique, parmi tous les surfactants évalués. Celui-ci est utilisé à faible concentration et à faible dose pour engendrer une séparation partielle de l'échantillon. Toutefois, afin d'obtenir une séparation colloïdale optimale, il est possible de prouver qu'il est essentiel d'avoir une dispersion efficace des grains. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Séparation colloïdale, métaux lourds, contamination

Les enjeux écologiques, réglementaires et économiques imposent que des méthodologies robustes d'évaluation des risques environnementaux des sédiments contaminés soient proposées aux gestionnaires et autres parties prenantes. Il importe par ailleurs que ces méthodologies soient organisées selon une approche graduée, qui permette de hiérarchiser et proportionner les efforts mis en oeuvre pour l'évaluation, selon les risques potentiels sur les écosystèmes. Ce travail de thèse vise donc au développement d'un outil biologique pour l'évaluation du danger toxique lié à la contamination des sédiments d'eau douce, intégrables dans une démarche d'évaluation du risque. Il s'agit de mesurer la toxicité des sédiments naturels contaminés par des polluants chimiques, via la mesure des perturbations biologiques provoquées par l'exposition d'organismes au laboratoire. Ainsi une batterie de bioessais, composée de trois espèces phylogénétiquement différentes (G. fossarum arthropode crustacé ; P. antipodarum mollusque gastéropode et C. riparius arthropode insecte), a été mise en place. Le développement de la batterie s'est déroulé en deux étapes principales. La première a porté sur l'évaluation de la variabilité des traits de vie des organismes exposés à une série de sédiments de qualité acceptable, et couvrant une gamme la plus large possible de granulométrie et de quantité de matière organique. La réalisation de cette étape a permis de proposer, pour chaque espèce et chacun des traits considérés, une gamme de réponse considérée comme normale, en dehors de laquelle un effet toxique chimique du sédiment est significativement mis en évidence. La seconde étape consistait à comparer les réponses des traits de vie en conditions contaminées à la gamme de réponses en conditions pas / peu contaminées préalablement définie. Ainsi, la capacité à caractériser des sédiments contaminés a été évaluée pour chaque trait de vie de chaque organisme. Les résultats obtenus montrent que certains traits ont un potentiel de discrimination fort (ex : taux d'alimentation de G. fossarum) alors qu'il est très faible pour d'autres (ex : production d'embryons de P. antipodarum). Les traits au potentiel de discrimination "intermédiaire" sont traités au cas par cas. Ils peuvent en effet être moyennement sensibles à un ensemble de contaminants, ou présenter des sensibilités spécifiques (ex : la croissance de C. riparius n'a répondu qu'aux sédiments présentant une contamination aux pesticides). L'exploitation des résultats a permis d'aboutir à la définition de référentiels de réponse pour chaque trait de vie testé pour les trois espèces et à des recommandations d'utilisation des tests mis en place (quels espèces / traits conserver, comment les combiner, que faudrait-il faire pour perfectionner la batterie ?) / The ecological, regulatory and economic stakes impose to propose reliable methodologies to assess the risk of contaminated sediments for the environment, following a gradual approach (which allows to rank and to proportion efforts), considering the potential risks on the ecosystems. This work aims to develop a biological tool for the hazard assessment of contaminated freshwaters sediments. It consists in the evaluation of natural sediments toxicity contaminated by chemicals pollutants, through the measurement of biological disturbances caused to laboratory exposed organisms. Thus, a bioassay battery composed of three species (G. fossarum crustacean arthropod; P. antipodarum gastropod mollusc and C. riparius insect arthropod), belonging to different phyla, was built. The battery was developed within two main steps. The first concerns the evaluation of the natural variability of organisms life-traits exposed to a good quality (not or few contaminated) sediment series, which present a range of particle size grading and organic matter content as large as possible. The second step consists in a comparison between life-traits responses in contaminated conditions and the range of responses previously obtained in control conditions. Thus, the battery capacity to discriminate was assessed on contaminated sediment for each endpoint for the three tested species. Results show some traits with a high discriminating power (e.g. G. fossarum feeding rate) and on the contrary some traits with a very low discriminating power (e.g. P. antipodarum embryo production). Intermediates responses are treated separately. Actually, it can present median sensitivity to contaminants or specific sensitivities (e.g. C. riparius growth rate responded only to pesticides contaminations). Results allow to obtain biological response thresholds for each endpoint of the three tested species, and recommendations for the use of developed tests (which species / traits to use in which conditions?)

Le cadre paléoenvironnemental de la Formation d'Escuminac a été investigué par le biais d'analyses géochimiques (terres rares) et isotopiques (Rb-Sr, Nd-Sm) effectuées sur du matériel fossile et des sédiments de la section type de cette formation. Pour ce faire, des échantillons d'argilite et des ichthyolithes appartenant à cinq espèces de poissons fossiles différentes (le placoderme Bothriolepis canadensis, l'acanthodien Homalacanthus concinnus, l'actinoptérygien Cheirolepis canadensis, le dipneuste Scaumenacia curta et l'ostéolépiforrne Eusthenopteron foordi) et pour lesquels la position stratigraphique est connue ont été étudiés. Les analyses isotopiques furent réalisées en spectrométrie de masse par ionisation thermique et les abondances de terres rares ont été mesurées par ablation laser ICP-MS. Les résultats obtenus dans cette étude suggèrent que les bioapatites ont subi un certain grade de diagénèse mais qu'il est malgré tout possible d'y récupérer des signatures paléoenvironnementales pertinentes. Le matériel dentaire apparaît plus résistant à l'altération que les os ou les écailles. Les ratios 87Sr/86Sr des bioapatites varient de 0,70804 à 0,70845. Les signatures les plus sûres sont similaires à la composition isotopique en Sr de l'eau de mer au Frasnien, suggérant un environnement marin ou saumâtre pour la Formation d'Escuminac, sans variation interspécifique ou stratigraphique claire. La majorité des échantillons analysés présentent cependant une déviation significative des valeurs marines vers un signal plus radiogénique. Cette déviation serait le résultat d'échanges post-mortem de Sr entre les fossiles et un fluide diagénétique isotopiquement distinct des eaux dans lesquelles ont vécu les poissons. Tous les ichthyolithes sont fortement enrichis en terres rares et montrent un patron normalisé au NASC similaire à ceux décrits dans les bioapatites paléozoïques d'origine marine. Les εNd(T) des argilites varient de -4,8 à -6,4, suggérant que de jeunes sources appalachiennes ont dominé la sédimentation détritique tout au long de la mise en place de la Formation d'Escuminac. Une composition isotopique en Nd plus radiogénique (de -2,6 à 4,6) est obtenue pour les bioapatites. La divergence entre le εNd(T) des sédiments et des fossiles implique la présence d'un autre réservoir de Nd pour les ichthyolithes de la Formation d'Escuminac. Les fossiles de la Formation d'Escuminac portent une composition isotopique en Nd qui les rapproche plus de conodontes de la région baltique que des conodontes nord-américains. Un contact entre le bassin collecteur de la Formation d'Escuminac et l'océan Rhéique est ainsi proposé. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Escuminac, Dévonien, Géochimie, Paleoenvironnement, Diagénèse.

Les interactions entre les océans, l'atmosphère et les calottes glaciaires constituent la clé de voûte de la compréhension du système climatique global. Deux méthodes croisées sont possibles afin de dénouer les fils de cette trame complexe : la modélisation des processus et l'étude des fluctuations passées. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la seconde alternative et, plus précisément, aux interactions entre les marges glaciaires et les changements climatiques et océanographiques du dernier cycle glaciaire. La reconstitution et la compréhension de la dynamique des marges glaciaires exigent une connaissance précise de leur instabilité dans le temps afin d'appréhender les processus intrinsèques. Cependant, l'érosion des traces géologiques directes des fluctuations des marges glaciaires contraint à l'étude d'empreintes indirectes, les sédiments marins, comme unique source d'information. La localisation de la séquence sédimentaire étudiée ici (HU2008-029-016PC) est idéale puisque le régime sédimentaire du site a été influencé par la dynamique des calottes glaciaires régionales (i.e., laurentidienne, innuitienne et groenlandaise) durant les dernières glaciations. Cependant, l'analyse de cette archive sédimentaire présente des difficultés de datation. En effet, les méthodes traditionnelles chronostratigraphiques, telles que la stratigraphie isotopique (δ18O sur les tests de foraminifères) ou la datation par le radiocarbone (14C), ne permettent pas l'établissement de modèles d'âges concluants dans cette région. L'approche paléomagnétique utilisée dans cette thèse a dès lors été guidée par cette problématique chronostratigraphique, avant de permettre une lecture environnementale de la variabilité des lithofaciès sédimentaires et de leurs origines. Dans le premier chapitre de cette thèse, nous proposons une chronostratigraphie originale sur base de mesures paléomagnétiques, plus précisément à partir de l'enregistrement de la paléointensité relative du champ magnétique terrestre par les sédiments. Toutefois, l'identification d'une modulation lithologique (e.g., taille des grains, concentration) des propriétés magnétiques nous a obligé à filtrer les données pour éliminer la composante "environnementale" du signal magnétique. Pour ce faire, nous avons conduit des analyses détaillées afin de caractériser les minéraux magnétiques présents. Les résultats nous ont permis de définir que l'aimantation rémanente naturelle était portée majoritairement par des grains de magnétite dans une gamme de taille adéquate pour un enregistrement optimal du champ magnétique terrestre existant au moment de leurs dépôts. Aussi, ces analyses ont permis l'identification de certaines couches non représentatives, ayant surtout enregistré une lithologie particulière; elles ont dès lors été écartées de l'enregistrement paléomagnétique proprement dit. Nous avons reconstruit le signal de paléointensité relative en normalisant l'aimantation rémanente naturelle par l'aimantation rémanente anhystérétique induite, afin de réduire significativement l'empreinte magnétique environnementale secondaire. Le signal obtenu se compare avec succès aux enregistrements et compilations existants ce qui a permis de dériver un modèle d'âge fiable couvrant le dernier cycle glaciaire (depuis 115 ka BP). La reconstruction des directions du champ magnétique terrestre a permis notamment l'identification de 2 excursions géomagnétiques (i.e., de Laschamp et de la mer de Norvège-Groenland) déjà bien connues et datées, renforçant ainsi la confiance dans le modèle d'âge proposé. Dans le second chapitre, nous avons mis à profit le nouveau cadre chronostratigraphique afin d'interpréter l'origine des dépôts carbonatés. Sur base d'analyses minéralogiques des carbonates associées à des données granulométriques, de microfluorescence X et aux propriétés magnétiques des grains, nous avons identifié 14 couches carbonatées grossières. La composition minéralogique a permis de lier l'origine de ces dépôts aux glaciers du nord de la baie de Baffin (i.e., Laurentidien et Innuitien), tandis que les couches de sédiments fins riches en titane ont été associées à d'autres sources (Groenland et/ou est de l'île de Baffin). Le chronométrage des couches carbonatées a permis d'associer ces dépôts à la dynamique des glaciers nordiques, sensibles aux oscillations climatiques (ou océanographiques) de haute fréquence de type Dansgaard-Oeschger (dépôt bref, <1.5 ka), ou avec des avancées majeures (suivis pas des retraits progressifs) des glaciers nordiques à différentes périodes glaciaires (dépôt long, 3-6 ka). Nous concluons que ces dépôts sont distincts des événements de Heinrich enregistrés dans l'Atlantique Nord. Dans le troisième chapitre, nous avons étudié les lithofaciès sédimentaires et les assemblages minéralogiques afin de retracer précisément les apports sédimentaires en provenance des marges groenlandaises et de l'île de Baffin. Pour ce faire, nous avons utilisé le programme SedUnMix afin d'estimer statistiquement les sources ayant contribué aux assemblages minéralogiques observés. Les sédiments en provenance de l'île de Baffin sont caractérisés par des dépôts rapides de sédiments grossiers transportés par la glace de mer et/ou des icebergs. Ils présentent également un synchronisme avec les dépôts carbonatés, ce qui suggère des réponses similaires des glaciers nordiques et de l'ouest de la baie de Baffin aux fluctuations et réorganisations océaniques de haute fréquence. Les sédiments en provenance du grand complexe glaciaire d'Uummannaq ont été mis en place durant de longs intervalles correspondant à des niveaux marins plus bas. Notamment, la signature sédimentaire singulière du dernier maximum glaciaire suggère une étendue de la marge glaciaire groenlandaise jusqu'à la marge du plateau continental. Des avancées plus réduites sur le plateau continental groenlandais ont également été identifiées durant les stades isotopiques 5b, 5d et 4. Globalement, les résultats de cette thèse permettent de confirmer l'installation rapide de larges glaciers couvrant la région innuitienne immédiatement après le dernier interglaciaire, comme le suggèrent de récents efforts de modélisation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Baie de Baffin, Dernier cycle glaciaire, Sédiments glaciomarins, Couches carbonatées, Paléocéanographie, Glaciers, Multi-proxy

Les sédiments sont des compartiments du milieu aquatique qui accumulent des polluants via les dépôts de matières en suspension. La contamination des sédiments peut présenter potentiellement des effets négatifs sur les organismes aquatiques, et pour cette raison ils convient de les surveiller, évaluer et protéger afin de garantir l'intégrité de la structure et du fonctionnement des écosystèmes aquatiques. Le projet ANR-PRECODD DIESE (Outils de Diagnostic de l'Ecotoxicité des Sédiments) a réuni différents partenaires pour le développement d'une stratégie d'évaluation graduée du risque environnemental des sédiments contaminés d'eau douce. C'est dans le cadre de ce projet que se situe notre travail de recherche qui concerne le développement et l'optimisation de microbiotests en phase solide pour évaluer l'écotoxicité des sédiments. Les microbiotests sélectionné dans la cadre de cette étude ont été les tests Microtox® en phase solide(MSPA), les tests algues en phase solide, le test Luminotox en phase solide Lum-SPA) et l'Ostracodtoxkit®. Ces biotests se caractérisent par différentes conditions d'essai et divers critères d'évaluation. Ils ont généré différentes réponses pour chaque sédiment testé, le test algues a été le seul test qui n'a pas présenté de sensibilités avec tous les échantillons testés. En outre, nous avons montré que les réponses des tests MSPA et Lum-SPA étaient corrélées à certaines caractéristiques géochimiques des sédiments. Finalement, nous avons synthétisé les réponses de trois microbiotests à l'aide d'un indice d'intégration permettant ainsi de discriminer l'écotoxicité observée des sédiments / The sediments are a compartment of the aquatic environment that tends to accumulate pollutants through the deposition of suspended solids. Sediment contamination can have potentially negative effects on aquatic organisms, so it is necessary to monitor, assess and protect the sediments to ensure the integrity of the structure and functioning of aquatic ecosystems. The ANR-PRECODD DIESE (diagnostic tools for assessing sediment ecotoxicity) has joined efforts of different partners to develop a strategy for tiered environmental risk assessment of contaminated freshwater sediments. In the framework of this project our research was focused on the development and optimization of solid phase microbiotests to assess the ecotoxicity of freshwater sediments. The microbiotests selected in this study were the tests Microtox® solid phase (MSPA), the algal solid phase test, the test LuminoTox solid phase (Lum-SPA) and Ostracodtoxkit®. These biotests are characterized by different test conditions and assessment criteria. We have obtained different responses for each tested sediment. The algal test was the only ones that have not reported sensitivities with all samples tested. Furthermore, we demonstrated that the response of the test Lum-SPA and MSPA were correlated with some geochemical characteristics of sediments. Finally, we synthesized the responses of three microbiotests using an index of integration allowing to discriminate between the observed sediment ecotoxicity

Mes travaux de recherche sous la direction du Professeur A. Grovel, ont fait l'objet d'une thèse de doctorat sous le titre : "Modélisation dans un estuaire à marée. Rôle du bouchon vaseux dans la tenue des sols sous marins", soutenue à l'université de Nantes le 10 juillet 1992, devant le jury composé par : M. Bélorgey, C. Larsonneur, J. Chapon, A. Graillot, A. Grovel et P. Jouve.<br /> Depuis 1992, les recherches que je mène se situent dans le cadre de l'hydraulique maritime appliquée aux travaux maritimes. Ces recherches concernent principalement les problèmes d'aménagement portuaire et côtier, car les résultats de celles-ci apportent des éléments de réflexion aux ingénieurs en génie côtier, lesquels doivent tenir compte des contraintes environnementales propres à chaque site dans la conception des ouvrages maritimes. Il se pose alors quatre types de problèmes indissociables :<br />a) l'étude des conditions environnementales locales comprenant la mesure de la houle in situ, l'étude de la marée extrême locale et l'étude des couches sédimentaires mobilisables sous contraintes hydrodynamiques,<br />b) l'étude de l'implantation des ouvrages de protection contre la houle afin d'assurer une navigation en toute sécurité garantie par une modélisation fine de l'agitation portuaire, tenant compte de la houle incidente et des réflexions de la houle par les frontières latérales,<br />c) l'analyse de la stabilité d'ouvrages de génie civil nécessitant une connaissance approfondie de la houle de projet, de la marée, et de la tenue des sols marins,<br />d) l'examen de l'impact sédimentaire causé par les ouvrages de protection sur les problèmes d'ensablement, d'envasement et d'érosion.<br /> Les trois principaux thèmes sur lesquels je travaille actuellement à la Faculté des Sciences et des Techniques de Nantes, sont tous liés aux problèmes décrits ci-dessus ; les deux premiers ont des points communs avec ma thèse de doctorat et le troisième est un thème de recherche que j'étudie depuis 1994. Ces trois thèmes sont :<br />1) les processus sédimentaires des vases,<br />2) les problèmes hydrosédimentaires dans les estuaires et les zones côtières,<br />3) l'agitation portuaire.<br /> Ces thèmes sont développés respectivement dans les chapitres 1, 2 et 3 de ce mémoire, ensuite, les différentes activités liées à la recherche auxquelles j'ai participées depuis 1992 sont décrites au chapitre 4 et finalement les conclusions et perspectives sont présentées.

L'étude des gaz rares dans les eaux porales est fondamentale à la compréhension des échanges des espèces chimiques entre le sédiment et la colonne d'eau. Les gaz rares, inertes chimiquement, peuvent être utilisés pour quantifier les flux des espèces chimiques entrantes/sortantes du sédiment ou les processus de consommation/production de ces espèces telles que le carbone et l'azote. Cela permet de mieux visualiser les cycles biogéochimiques de ces éléments dans l'océan et les sédiments océaniques ou estuariens. Ainsi, lors d'une mission océanographique sur l'Estuaire du Saint-Laurent à bord du N.S. Coriolis II, en mai 2007, nous avons procédé à l'échantillonnage d'eaux porales et de sédiments. Cette mission s'est faite en collaboration avec des équipes de l'Université McGill, l'Université Concordia, l'Université de Montréal et de l'Université du Québec à Montréal. Ce groupe comprenait plusieurs membres du GEOTOP. Une nouvelle méthode d'échantillonnage et d'extraction a été mise au point empruntant plusieurs caractéristiques aux systèmes déjà existants. Les échantillons ont été analysés au laboratoire Gaz Rares à Montréal (GRAM). Nous avons découvert, dans plusieurs échantillons, que les concentrations des gaz rares Ne, Ar, Kr et Xe étaient plus élevées que celles attendues par dissolution des gaz atmosphériques dans l'eau de mer. Ces enrichissements semblent être dû à l'adsorption des gaz sur de la matière organique et son relargage dans l'eau porale pendant la décompression de l'échantillon lors de sa remonté à bord du navire. La présence de ces excès a des conséquences importantes dans le calcul des flux de toutes les espèces chimiques entrantes/sortantes du sédiment et une sous-estimation des processus de consommation/production des ces espèces dans les sédiments. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Gaz rares, Géochimie, Isotopes, Eau porale, Estuaire du Saint-Laurent, Sédiment.

Le cours inférieur des rivières des basses terres de la baie James expose de nombreuses unités glaciaires et nonglaciaires qui ont enregistré les étapes importantes de l'évolution de l'inlandsis Laurentidien au cours du Quaternaire. Les séquences sédimentaires de ces différentes rivières présentent de nombreuses similarités, tant du point de vue de la composition que de la succession stratigraphique des unités. La distinction du nombre d'unités glaciaires et nonglaciaires, et par conséquent la chronologie relative des différents avancées et retraits glaciaires, reposent en grande partie sur l'obtention de datations fiables sur les unités nonglaciaires. Ces sédiments étant généralement trop vieux pour la méthode de datation au radiocarbone, des méthodes alternatives doivent être utilisées. Ce projet de maîtrise se penche sur la stratigraphie des sédiments quaternaires exposés le long de la rivière Nottaway et a comme objectif principal d'apporter de nouvelles contraintes géochronologiques dans le but de raffiner le cadre chrono-stratigraphique régional. Les travaux indiquent que les coupes stratigraphiques de ce secteur exposent au moins 3 unités de till qui reposent sur une unité nonglaciaire de plus de 5 mètres d'épaisseur renfermant de nombreux macrorestes ainsi que des bois anciens comprimés. Les bois de cette unité ont été datés par la méthode de radiocarbone et par la méthode Uranium-Thorium (Th/U) en utilisant la spectrométrie de masse (TIMS). Les sables fluviatiles-lacustres de l'unité nonglaciaire ont été soumis à un programme de datation par luminescence optiquement stimulée. De plus, le contenu paléoécologique (pollens et macrorestes) de la séquence organique a été analysé afin de préciser le contexte climatique de mise en place de cette unité. Enfin, le contenu pétrographique, minéralogique, et géochimique des tills a été aussi analysé afin d'obtenir des informations supplémentaires sur les roches sources des tills, et par conséquent renforcer les indices d'écoulements glaciaires déduits à partir de méthodes sédimentologiques. La datation au radiocarbone de deux échantillons de bois de la séquence a révélé des âges non fini. Les résultats Th/U indiquent qu'il y eu une seule phase principale de fixation de l'uranium et les âges obtenus varient principaiement entre 100 et 110 ka (âge moyen de: 103 ± 5 ka). La datation OSL des sables nonglaciaires révèle un âge de 96 ± 10 ka. Les résultats paléoécologiques indiquent une végétation de type boréal qui s'est développée sous un climat fort probablement aussi chaud qu'à l'actuel. Ces résultats tendent à confirmer que ces sédiments ont été mis en place au cours du dernier interglaciaire, tout juste à la fin du stade isotopique 5e. Les séquences glaciaires Wisconsiniennes qui reposent stratigraphiquement sur la séquence nonglaciaire sont représentées par un till sableux contenant exclusivement du matériel provenant de la Province du Lac Supérieur, et pour lesquels les directions d'écoulement sont globalement vers le sud-ouest. Le sommet de la séquence glaciaire consiste en deux tills silto-argileux qui contiennent jusqu'à 20% de matériel provenant de la plate-forme Paléozoïque de la baie d'Hudson et qui montrent des écoulements vers l'est et vers le sud-est. Ces tills ont fort probablement été mis en place au cours des récurrences du glacier d'Hudson.

Les sédiments représentent un puits d'accumulation dans lequel les teneurs en métaux peuvent atteindre des niveaux suffisamment élevés pour affecter les récepteurs humains et environnementaux (Saulnier et Gagnon, 2006). Les opérations de dragage génèrent des déblais dont le contenu en métaux disponibles et potentiellement mobilisables implique la gestion terrestre sécurisée. Le projet de loi 72 stipule qu'une fois excavés, les sédiments doivent être gérés selon la Politique de protection des sols et de réhabilitation des terrains contaminés. La présente recherche s'appuie sur les résultats de la caractérisation environnementale des sédiments provenant de travaux de dragage d'entretien de la rivière Richelieu, à la hauteur du port industriel de Sorel-Tracy. En 2004, les instances gouvernementales se positionnent sur la mise en dépôt définitif de 52 000 mètres cubes de sédiment contaminés en Cr, Cu, Pb, Ni et Zn. Dans la règlementation en vigueur, le niveau de contamination est évalué en considérant que les métaux sont uniquement adsorbés à la surface des particules et par conséquent, mobilisables. Le principe de précaution préconise des modes de gestion qui pourraient tendre à diminuer le potentiel de valorisation. La présente démarche de recherche vise à démontrer la viabilité économique et la soutenabilité environnementale d'un mode sécurisé de gestion intégrées des sédiments par une approche minéralogique complémentaire et spécifique. Des caractérisations physicochimiques et minéralogiques portées sur vingt échantillons de sédiments provenant des secteurs industrialisés de la voie maritime du Saint-Laurent attestent que les facteurs externes d'une matrice sédimentaire influent sur la disponibilité des métaux et que la spéciation sur la fraction silto organique tend à favoriser la fixation irréversible. Les résultats du mémoire reposent en grande partie sur l'identification des stades minéralogiques en transformation à l'aide de la diffractométrie des rayons X. Le comportement de la fraction minéralogique identifiée face aux stimuli géochimiques externes et internes est étudié à l'aide des résultats des lixiviations portées sur la fraction silto organique des sédiments. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Minéralogie, Phyllosilicate, Silto organique, Métaux, Fixation, Valorisation, Dragage.