La synthèse comporte trois parties. La première présente les modèles probabilistes développés en géostatistique pour décrire la variabilité de variables naturelles réparties dans l'espace, estimer leur valeur en dehors des points de mesure, construire des modèles numériques rendant compte de la variabilité spatiale, et caractériser l'incertitude des données et des modèles numériques. Elle couvre l'ensemble de la géostatistique qui s'est développée au long de la deuxième moitié du 20e siècle sous l'impulsion de Georges Matheron : analyse structurale (calcul et modélisation du variogramme), estimation linéaire (krigeage), modèles non stationnaires, méthodes multivariables, changement de support et méthodes non linéaires (krigeage disjonctif), simulations conditionnelles, effet d'échelle et problèmes inverses. Les différentes méthodes géostatistiques sont mises en perspective en présentant à la fois les aspects théoriques et pratiques. Des applications réelles sont présentées, comme une modélisation des formations géologiques pour le tunnel sous la Manche et la comparaison entre prédiction et réalité. La seconde partie présente les développements réalisés pour la modélisation stochastique des milieux fracturés, et principalement pour la modélisation de réseaux de fractures à partir d'observations en forage ou sur affleurement. Deux modèles très flexibles ont été développés à partir d'observations de sites réels, l'un pour les granites (disques aléatoires éventuellement en salves ou à densité régionalisée), l'autre pour des milieux sédimentaires stratifiés (modèle hiérarchique). Des méthodes d'identification des paramètres sont proposées, ainsi que des méthodes de simulation conditionnelle. Les effets d'échelle et le lien avec la modélisation des écoulements sont également abordés. La dernière partie est consacrée aux travaux en cours ou en projet : identification de lois marginales non stationnaires, statistiques multipoints et choix de modèles, modèles spatiotemporels, modélisation géologique 3D, données territoriales ou sur graphes, modèles génétiques stochastiques, assimilation de données, prise en compte d'essais hydrauliques dans la simulation de réseaux de fractures.

Les modèles météorologiques à aire limitée sont aujourd'hui dotés de systèmes d'analyse de données observées propres, pour la plupart. Ces analyses combinent en général une ébauche provenant du modèle et des observations dans le but de rafraîchir les structures décrites par le modèle à aire limitée. Néanmoins, l'information provenant du modèle coupleur présente également un intérêt. En effet, le modèle coupleur est en général un modèle global bénéficiant de techniques d'assimilation de données performantes, qui permet de fournir une bonne description des grandes échelles notamment. L'objectif de ce travail de thèse est d'injecter l'information issue du modèle coupleur directement dans l'assimilation variationnelle tridimensionnelle (3D-VAR) du modèle à aire limitée, en tant que nouvelle source d'information. Concrètement, on décrit le vecteur d'information entrant dans l'assimilation du modèle à aire limitée comme étant la concaténation des différentes sources d'information : l'ébauche du modèle, les observations et les grandes échelles de l'analyse du modèle coupleur. Ce formalisme utilise une mesure de l'incertitude sur les sources d'information, décrite par les covariances entre les erreurs des différentes sources d'information. Des simplifications sur les covariances croisées entres les sources d'information sont proposées, afin de pouvoir développer le formalisme en vue de le rendre applicable simplement dans un logiciel d'analyse déjà existant. Une première utilisation de ce nouveau formalisme est faite dans un modèle académique unidimensionnel “en eaux peu profondes”, en mettant en oeuvre un modèle coupleur et un modèle couplé. Ces expériences montrent des résultats neutres à positifs, suivant les configurations, limités par le cadre simplifié de ce modèle académique. Dans le cadre de l'application de cette méthode dans les modèles utilisés à Météo- France (modèle global ARPÈGE et modèle à aire limitée ALADIN), une évaluation des statistiques liées aux erreurs sur les sources d'information est menée. Tout d'abord le choix des échelles venant de l'analyse du modèle global est fait, pour ne garder que les plus grandes structures (environ 240 km). Puis les statistiques sont calculées à partir de travaux précédents utilisant des méthodes ensemblistes pour échantillonner les erreurs. L'étude de ces statistiques permet de décrire les propriétés des covariances d'erreurs (écarts types, isotropie, etc.) et de quantifier l'erreur commise en appliquant les simplifications proposées. L'évaluation sur des cycles d'assimilation d'une quinzaine de jours montre que l'introduction des grandes échelles de l'analyse du modèle global a un impact légèrement positif en terme de score objectif. Néanmoins, malgré des différences visibles et systématiques engendrées par l'utilisation de cette nouvelle source d'information, aucun cas d'étude sur des champs diagnostiques, comme les précipitations, ne permet d'illustrer cet apport en terme de temps sensible ou de phénomènes météorologiques spécifiques. Ce travail de thèse propose donc une technique d'analyse en aire limitée permettant de prendre en compte des informations provenant du modèle coupleur, en plus des observations, pour corriger l'ébauche du modèle. Il ouvre la voie à d'autres recherches, notamment en sélectionnant d'autres échelles venant du modèle coupleur à considérer ou en l'étendant par l'ajout de la dimension temporelle.

La physique des supernovae requiert la connaissance soit des phénomènes complexes hydrodynamiques dans la matière dense (comme le transport d'énergie et des neutrinos, le traitement du choc) soit de la microphysique liée à la physique des noyaux et de la matière nucléaire dans la matière dense et chaude. Dans le cadre de la théorie des supernovae de type II, la plus part des simulations numériques qui simulent l'effondrement du coeur de supernova jusqu'à la formation et la propagation de l'onde du choc n'arrive pas à reproduire l'explosion des couches extérieures des étoiles massives. La raison pour cela pourrait être due soit aux phénomènes hydrodynamiques comme la rotation, la convection, ou bien la relativité générale, soit aux processus microphysiques qui ne sont pas très bien connus dans ce domaine de densités, températures et asymétries. Le but de ce travail de thèse est d'étudier l'effet de certaines processus microphysiques, en particulier les processus électro-faibles, qui jouent un rôle fondamental pendant l'effondrement gravitationnel, et d'analyser leur impact avec une simulation hydrodynamique. Parmi les processus microphysiques qui interviennent lors d'un effondrement de supernova, le plus important processus électro-faible est la capture électronique sur les protons libres et sur les noyaux. La capture est essentielle pour déterminer l'évolution de la fraction leptonique dans le coeur pendant la phase de neutronisation. Elle a un impact sur l'efficacité du rebond et, par conséquent, sur l'énergie de l'onde du choc. De plus, l'équation d'état de la matière et les taux de capture électronique sur les noyaux sont modifiés par la masse effective des nucléons dans les noyaux, due aux correlations à multi-corps dans le milieu dense, et à sa dépendence de la température. Après une introduction générale qui contient une revue de la phénoménologie des supernovae en appuyant sur la nécessité de la connaissance des données nucléaires pour les simulations numériques, dans la première partie de la thèse les aspects nucléaires abordés dans ce travail sont présentés. Le Chapitre 2 est constitué par une courte introduction sur les concepts importantes qui sont développés dans la Partie I et utilisés dans la Partie II de la thèse; en particulier: la théorie du champ moyen, de l'appariement en approximation BCS, la définition de masse effective en connexion avec la densité des niveaux et l'énergie de symétrie. Dans le Chapitre 3, un modèle nucléaire dont le but est d'améliorer la densité d'états autours du niveau de Fermi dans les noyaux est présenté. On a inclu dans l'approche de la fonctionnelle de la densité une masse effective piquée en surface qui simule certains effets au delà de Hartree-Fock. Cela a été possible en ajoutant un terme à la fonctionnelle de Skyrme qui puisse reproduire l'augmentation de la masse effective et de la densité d'états à la surface de Fermi, comme attendu par les données expérimentales. On a étudié l'impact de ce nouveau terme sur les propriétés de champ moyen dans les noyaux 40Ca et 208Pb, et sur les propriétés d'appariement à température nulle et à température finie dans le noyau 120Sn. On a aussi commencé des nouveaux calculs pour évaluer la dépendance en température de la masse effective dans l'approche microphysique de la RPA, dont les résultats préliminaires sont montrés dans l'Appendice D. Cette partie nucléaire est complétée par une appendice (Appendice B), qui donne les détails des paramétrisations de Skyrme utilisées dans le texte, et par l'Appendice C qui analyse la dépendence de la température de la masse effective en connection avec le paramètre de densité des niveaux qui peut être extrait par les expériences de physique nucléaire. La deuxième partie de la thèse est dediée aux modèles de supernova sur lequels j'ai travaillé. On présente les résultats obtenus avec un approche à une zone, et deux modèles monodimensionnels en symétrie sphérique: newtonien et en relativité générale. Bien que un modèle en symétrie sphérique n'est pas capable de saisir tous les aspects complexes du phénomène de supernova, et les observations des vitesses des étoiles à neutrons ou des inhomogéneitées des éjecta requièrent l'inclusion dans les simulations des effets multidimensionnels, un modèle monodimensionnel permet un premier étude détaillé de l'impact des différentes données microphysiques en focalisant l'analyse sur l'incertitude des données de physique nucléaire. Après une introduction générale faite dans le Chapitre 4 qui décrit les principals ingrédients des différentes simulations numériques (comme le traitement du choc et le transport de neutrinos), les codes sur lequels j'ai travaillé sont illustrés en détail. Le Chapitre 5 présente un modèle à une zone, où le coeur de supernova a été approximé par une sphère de densité homogène. Bien que ceci est un modèle simple, il est capable de reproduire de façon qualitative (et quantitative dans ses ordres de grandeur) la "trajectoire" d'effondrement (i.e. l'évolution des grandeurs thérmodynamiques le long de l'effondrement). Dans ce cadre, on a évalué l'impact de la dépendance en température de l'énergie de symétrie (via la dépendance en température de la masse effective) dans la dymanique du collapse, et on a montré que, en incluant cette dépendance en température, la deleptonisation dans le coeur est systématiquement réduite et l'effet sur l'énergie du choc est non-négligeable. Ces résultats nous ont conduit à effectuer des simulations plus réalistes, en employant un code monodimensionnel newtonien en symétrie sphérique, avec transport des neutrinos. La description de ce code, développé par P. Blottiau et Ph. Mellor au CEA,DAM,DIF, est l'object du Chapitre 6. On a inclu dans l'équation d'état dérivée par Bethe et al.(BBAL), aussi utilisée dans le code à une zone, la même paramétrisation de la masse effective, qui agit à la fois sur les Q-valeurs des taux de capture et sur l'équation d'état du système. Les résultats de ces simulations ont confirmés ceux qui avaient été obtenus avec le code one-zone, c'est à dire la reduction systématique de la deleptonisation dans le coeur si on inclue la dépendance en température de l'énergie de symétrie. De plus, on en a estimé l'impact sur la position de la formation de l'onde du choc, qui est déplacée vers l'extérieur d'une quantité non-négligeable. On a aussi travaillé pour inclure dans le code l'équation d'état plus récente de Lattimer et Swesty. Enfin, le Chapitre 7 décrit un code, à l'origine développé par le groupe de Valence, écrit en rélativité générale et qui utilise un approche moderne pour le traitment du choc (la "capture du choc"). Bien que ce modèle ne contient pas le transport des neutrinos, l'équation de l'évolution de la fraction neutrinique est déjà écrite avec un schema multi-groupe qui permet une première analyse spectrale des neutrinos. On étudie l'effet de l'équation d'état dans la dynamique d'effondrement ainsi que l'impact de la capture électronique. Une versione newtonienne a été aussi implémentée et les résultats obtenus sont en accord avec la littérature. Cette partie est complétée par plusieurs appendices. Dans l'Appendice A, les différentes unités de mesure employées dans les codes sont listées. Les Appendices E et F sont dédiées à deux équations d'état: la prémière est celle d'un gas de neutrons, protons et électrons; la deuxième décrit l'équations d'état de Lattimer et Swesty et les modifications qu'on a apportés pour corriger une erreur dans la définition de l'énergie de liaison des particules alpha et pour étendre l'équation d'état à des densités plus basses. Enfin, l'Appendice G détaille les processus des neutrinos implémentés dans les simulations. Le développement des codes numériques pour simuler l'effondrement gravitationnel de supernova effectué dans ce travail de thèse est apte pour tester les propriétés de la matière et peux constituer un outil pour des projets de recherche futurs.

Les travaux présentés sont relatifs à l'analyse des mouvements de versant et au dimensionnement de talus artificiels de mines et carrières à ciel ouvert de grande profondeur. Une démarche méthodologique pluridisciplinaire est développée, dans laquelle l'apport des sciences de la Terre est souligné, de même que l'apport des sciences mécaniques et des sciences hydrologiques. La reconnaissance détaillée des structures et des matériaux géologiques ainsi que l'analyse et la modélisation des processus physiques contrôlant la déformation et la rupture des versants ou talus instables constituent les axes principaux de cette recherche. Une juste appréciation des apports et limites de la modélisation reste cependant une préoccupation majeure, considérant la variabilité des objets géologiques et la complexité des processus naturels étudiés. La recherche s'est orientée, dans une première étape, vers le développement d'outils logiciels permettant une représentation géométrique des milieux rocheux discontinus (logiciel SIMBLOC) ou la modélisation géomécanique des milieux rocheux discontinus (logiciel DEGRES, logiciel BRIG3D). L'analyse géologique et géomécanique de terrain, confrontée à la simulation numérique des processus de déformation et de rupture des grands talus de mines à ciel ouvert ou du génie civil, prenant appui sur ces logiciels et d'autres outils (logiciel Bishop-Carter du CGI, logiciel Flac d'Itasca) a permis de mettre en évidence la multiplicité de configurations géomécaniques toujours prédéterminées par la structure géologique du massif considéré. Ainsi nous avons pu montrer l'importance d'une connaissance détaillée du système de fracturation affectant un massif rocheux pour analyser les conditions de déformabilité et de rupture. L'attention doit porter sur les familles directionnelles de discontinuités, leur hiérarchisation et leur degré de connectivité, leurs paramètres géométriques et géotechniques. Des applications nombreuses ont été expérimentées en situation de grands talus de mines à ciel ouvert (mines en France, au Maroc, en Iran, au Brésil, en Russie, ...) ou de talus du génie civil (écluse à bateaux du barrage des Trois-Gorges en Chine, ...). La réalisation de simulations numériques a permis de mettre en évidence différents aspects de la déformation et de la rupture progressive d'un versant ainsi que le rôle des pressions interstitielles dans ces processus. Des effets de seuil, résultant de l'évolution lente d'un facteur déclenchant, tel qu'un niveau piézométrique, mais se traduisant dans le massif par une évolution brutale des conditions d'équilibre mécanique ont pu être mis en évidence. L'identification de telles situations reste primordiale dans une perspective d'alarme et de gestion des risques. Des processus fondamentaux associés aux conditions de la déformation ont pu être analysés tels que la dilatance d'une masse rocheuse en cours de déformation, contrôlée par les directions d'anisotropie du massif, celles-ci résultant de la structure géologique. Le suivi numérique des processus de localisation des déformations suivant une surface ou une zone de cisaillement et l'analyse du rôle de la structure géologique (favorisant ou contrariant ce processus) font actuellement l'objet de nouvelles investigations. L'objectif est de mettre en évidence des conditions d'initiation, de progression, d'arrêt ou de bifurcation dans le développement de ces processus. L'utilisation des outils numériques permet également de mieux comprendre certains scénarios types tels que celui du déclenchement ou de la réactivation de mouvements de versant en réponse à la montée d'un plan d'eau d'une retenue de barrage ou en réponse à des fluctuations de ce plan d'eau. Nous avons analysé ce sujet sur le plan géomécanique et hydrogéologique, nous référant en particulier à la catastrophe du Vaïont (Italie). Puis, dans une application relative à la retenue du futur barrage des Trois-Gorges (Chine), nous avons confirmé et illustré ces résultats avec l'utilisation du logiciel Flac, et apporté des conclusions opérationnelles. Dans le domaine des risques naturels, de nombreux travaux de terrain, complétés par des caractérisations de matériaux au laboratoire et des simulations numériques, ont permis de préciser les conditions de déclenchement de glissements de terrain et de génération des laves torrentielles. Des conclusions importantes ont été apportées sur les conditions de déclenchement de laves torrentielles, les processus d'initiation et de mobilisation des matériaux de zones sources, la caractérisation géotechnique de ces matériaux, l'analyse de scénarios d'événement utilisant des techniques d'arbres d'événement et d'arbres de défaut. Ces travaux se poursuivent avec l'objectif de mettre en évidence l'influence des actions anthropiques sur l'évolution de la torrentialité. De nouveaux travaux sur l'analyse des grands mouvements de versant : écroulements rocheux, avalanches de roches, sturzstroms sont en cours de développement. Ces phénomènes de grande ou très grande ampleur (glissement rocheux - éboulement ou sturzstrom de Flims, en Suisse : 12.109 m3) font l'objet d'investigations détaillées de terrain et d'analyses géomécaniques. Les conditions du déclenchement sont analysées ainsi que les processus de propagation des masses rocheuses. Dans certains des cas étudiés, ces processus de propagation résultent de l'apparition de quelques surfaces ou zones de cisaillement majeures au sein desquelles une très forte réduction granulométrique et un remaniement intense se réalisent, alors que la structure originelle de la masse rocheuse est préservée au sein des très grands volumes déplacés sur des distances pluri-kilométriques. Le thème délicat de la prévision de rupture pour différentes catégories de mouvements de versant fera bientôt l'objet de nouveaux travaux, prenant en compte les divers contextes géologiques, géomorphologiques et géomécaniques, s'appuyant sur une meilleure compréhension des processus de déformation et de rupture, dans une perspective de prévention des risques. D'une façon plus générale, considérant que tout projet de génie civil ou d'aménagement de l'espace se doit d'intégrer la part d'incertitude inhérente à toute construction intellectuelle basée sur des éléments naturels qui ne sont connus qu'avec une précision limitée ou qui présentent une variabilité impossible à quantifier avec précision, j'envisage d'approfondir le sujet suivant : comment apprendre à gérer les incertitudes, plus spécialement dans un contexte d'analyse de mouvements de versants, éventuellement en situation de crise. Un certain nombre d'outils de diverses natures sont présentés dans ce mémoire, mais c'est toute une démarche d'apprentissage face à une situation de risque qui mérite d'être développée, intégrant l'identification de scénarios d'évolution, la caractérisation des paramètres d'intensité de ces scénarios jugés réalistes et précisant pour un scénario d'intensité donnée un délai d'occurrence. Cette problématique fera l'objet de travaux dans les années à venir.

Une des priorités scientifiques justifiant la construction de télescopes géants (classe 30-50m) est l'étude des premières générations de galaxies situées à de très grands décalages vers le rouge (1

Le gisement de magnétite de Forsyth situé au Nord Ouest de la ville de Hull (province de Québec, Canada) affecte la forme d' une lentille de 10 à 40 m de puissance qui affleure sur 290 m de long. Inclus dans la province métamorphique de Grenville, l'environnement pétrographique immédiat appartient à un complexe de roches carbonatées ayant une extension régionale importante' typique' des formations grenvilliennes. L'enveloppe du gisement est également constituée de plusieurs ensembles: ensembles carbonatés, quartzites, ensembles gneissiques, faciès accessoires, roches éruptives . Pour les formations cristallophylliennes, les associations minéralogiques exprimées selon divers paramètres, AC F et A' K F de NIGGLI, de H. de La ROCHE et de THOMPSON , calculés à partir de 23 analyses chimiques ont permis, d'une part, de vérifier la compatibilité réciproque des diverses roches et, d'autre part, d'indiquer qu'elles dérivent, par métamorphisme régional d'intensité élevée , d'une série sédimentaire composée de calcaires , de calcaires dolomitiques et de pélites. Compte tenu de la présence de sillimanite, grenat, perthite, scapalite et des concentrations en Mg. Fe, Mn du couple biotite-grenat dans les gneiss à biotite et à grenat, on peut préciser certains paramètres: pression de 7 à 8 Kb, température de 700°C +- 20. De telles conditions s'apparentent à celles du début du faciès granulite. Le minerai, dont la paragenèse primaire fondamentale est fayalite, cordiérite, amphibole, grenat , graphite, calcite, magnétite, pyrrhotine, se rapproche d'un type particulier de minerai de fer déjà connu en Suède: l 'eulysite. Les produits d'altération (hypersthène, cummingtonite, actinote, grenat, greenalite , serpentine, magnétite secondaire) résultent de processus rétrogrades faisant intervenir les éléments volatils (H20, CO2) et la silice . Les textures du minerai sont caractérisées par la présence de magnétite secondaire. Celle-ci, issue de l 'altération des silicates ferrifères forme des "filonnets" qui recoupent à l'emporte-pièce les cristaux néoformés de magnétite et de pyrrhotine de la première génération . Une étude de la répartition des divers éléments (Si , Mg, Fe, Ca) à la microsonde a permis de constater que la calcite se dispose en auréole autour de la magnétite primaire. Le pourcentage en fer du minerai eulysite est supérieur à 50 % tandis que ses teneurs en Ti, V, Mn, Cr, Ni sont faibles. De plus, aucune zonalité géochimique n'a été relevée. Plusieurs hypothèses génétiques ont été avancées pour déterminer l'origine du gisement. Une étude géochimique comparative des éléments traces (Ti, V, Cr, Ni, Cu, Mn) contenus dans la magnétite du massif intrusif du Skaergaard avec ceux de la magnétite de Forsyth a permis d'éliminer l'hypothèse orthomagmatique de ce gisement en relation avec des masses éruptives basiques ou ultrabasiques. Par contre, il a été noté une certaine consanguinité géochimique entre la magnétite de Forsyth et celle des gftes pyrométasomatiques liés à la tonalite de Mayo(Ontario). Mais cette hypothèse nécessiterait la présence d'une masse éruptive à caractère acide. Or, îl n 'apparait pas que le massif de "roches granitiques" affleurant au Sud ait provoqué d'apports métasomatiques dans les gneiss et les roches carbonatées. Aucune relation géochimique n'a été décelée entre le gisement et le massif de "roches granitiques". L'origine métasédimentaire a été envisagée dans l'optique de reconstituer l'assemblage minéralogique primaire (fayalite, magnétite, calcite, graphite, pyrrhotine) à partir de la sidérose et du quartz. Pour ce faire, la détermination des domaines de stabilité de ces divers minéraux et leur ordre d'apparition successif ont été étudiés sur les diagrammes de fugacité des gaz (02, CO2 , S2) aux températures de 900°K et 1 000°K. Le graphite, ubiquiste par son caractère réducteur, a contrôlé le chimisme des réactions. En tenant compte des caractéristîques du gisement (structure. minéralogie, chimie. géochimie), l 'auteur fait dériver le minerai de magnétite de Forsyth d'un niveau de sidérose renfermant de nombreuses impuretés d'argile et de calcaire dolomitique, affecté par un métamorphisme de haut degré semblable à celui qui a transformé l'enveloppe du gisement.

Ce travail aborde l'étude des laves spilitiques du massif du Pelvoux ( Alpes françaises) à partir de la description de quelques gisements : - Rochail Grand Renaud - Grand Clot - Pic vert- têtes des Chétives - Rocher de palets-Neyrarel - Rocheray.

Dans le but d'une meilleure caractérisation de l'aléa gaz dans les bassins houillers miniers ennoyés, un dispositif expérimental a été développé pour quantifier la libération du méthane depuis le charbon. Des échantillons de charbon saturés en méthane ont été soumis à des pressions hydrostatiques allant de 3 à 4,3 MPa, dans une cellule autoclave. Le protocole développé à partir du système initial et des moyens techniques apportés au cours des travaux de thèse s'est révélé opérationnel. Les résultats des expériences et leur analyse ont mis en évidence deux phénomènes : une désorption significative du méthane initialement adsorbé et l'effet de la pénétration de l'eau dans les pores du charbon sur la pression dans la cellule. Les différents niveaux de pression imposée au charbon ont montré que la fraction de méthane désorbé augmente avec la pression, du fait d'une sollicitation plus profonde des pores saturés en méthane.Les constantes d'équilibre déterminées ont été utilisées dans des modèles numériques visant à simuler la migration du méthane dans des structures minières ennoyées. Les modèles les plus simples ont montré l'importance des perméabilités du charbon et des vides miniers, ainsi que l'effet inhibiteur de l'ennoyage sur la libération de méthane. La concentration atteinte en méthane dissous est limitée par la constante de sorption attribuée au charbon et à sa teneur initiale en méthane. D'autres scénarios reprenant un contexte de gestion de la remontée des eaux de mine illustrent l'impact d'un pompage sur la sollicitation du méthane et son influence quant à une possible émission en surface, au terme d'une durée de l'ordre de la décennie, voire du siècle.

Ce travail est conscré à : - la description des grands ensembles géologiques ; schistes lustrés de la vallée de l'Arc et de l'Orco, la "coupole" du Grand paradis, le massif de sesia lanzo - la description pétrographique des schistes lustrés et autres roches : gneiss de sparone, micaschistes de Cuorgne, migmatites du Grand Paradis, - à l'histoire géologique de la région étudiée

Le stockage des déchets ménagers et assimilés est devenu un enjeu important pour l'environnement. Les smectites, ayant une faible perméabilité et une forte capacité à retenir les polluants, sont fréquemment utilisées comme barrière de sécurité passive au fond des alvéoles de stockage. Ce travail consiste à simuler au laboratoire l'infiltration de solutions de polluants métalliques dans des smectites, d'analyser les mécanismes d'interaction et prévoir leur comportement hydraulique et physico-chimique. Pour cela, nous utilisons des smectites naturelles de référence (SWy2 échangée avec différents cations, Na+ et Ca2+), mais aussi une smectite synthétique et des solutions de polluants métalliques (contenant essentiellement Zn et Pb). Les interactions " en batch " ont permis de tester plusieurs paramètres : rapport solide/liquide, concentration du polluant, pH...Les analyses des lixiviats ont montré que l'argile sodique adsorbe mieux les polluants que l'argile calcique et que l'adsorption est meilleure en milieu neutre. Les résultats expérimentaux ont pu être modélisés à l'aide de PHREEQC en utilisant le modèle 2SPNE. A partir des constantes d'échange et de complexation de la littérature, les simulations montrent que le modèle est en très bon accord avec les données expérimentales pour le zinc. Ces résultats ont permis d'établir de nouvelles constantes pour le plomb, et de connaitre les mécanismes d'adsorption en fonction de la concentration en équilibre de la solution métallique et du pH. Pour simuler au laboratoire le fonctionnement d'une barrière argileuse, des expériences d'infiltration sous pression ont été réalisées en oedométrie sur les smectites. Que ce soit avec l'eau déminéralisée, les solutions de polluants métalliques (Cu, Pb, Zn), ou un lixiviat synthétique, à pH libre ou fixé à 5, ces argiles ont des conductivités hydrauliques inférieures à 10-12 m.s-1 qui prouvent leurs bonnes capacités d'étanchéité.