Des expertises géologiques effectuées pour le projet de liaison TGV Lyon-Turin (collaboration avec le BRGM) ont abouti à la réalisation de modèles géométriques 3D effectués dans les secteurs clés du projet. Ces modèles ont aidé à la décision en termes d'interprétation géométrique et ont permis de dessiner une nouvelle coupe géologique détaillée de la vallée de la Maurienne (coupe réalisée par le BRGM). Combinée aux données profondes du profil Ecors, elle est utilisée pour construire une coupe d'échelle crustale au travers des Alpes Occidentales. Le prolongement de cette coupe vers les zones externes est extrait des travaux de Philippe Y.(1994), depuis le massif de Belledonne jusqu'au bassin d'avant pays. Nous proposons une série de reconstructions géodynamiques équilibrées de cette transversale depuis le Crétacé supérieur en utilisant : une reconnaissance détaillée des structures rencontrées le long du profil, une compilation des chemins pression-température-temps de chaque unité et le calendrier de formation des bassins d'avant-pays successifs. L'estimation des pics de températures via la spectrométrie Raman sur la matière organique dans les métasédiments (méthode RSCM), révèle la structure thermique à haute résolution du prisme de subduction depuis le domaine ultra-dauphinois jusqu'aux zones les plus internes et s'avère être un atout majeur pour la compréhension des mécanismes d'exhumation sur cette transversale. Ces reconstructions nous conduisent à discuter les mécanismes d'exhumation des unités de haute pression et l'interaction entre les chevauchements principaux et les failles normales qui accommodent en partie la remontée des unités profondes des Alpes Occidentales.

Les petits séismes ne sont pas destructeurs, ils font peu parler d'eux, pourtant ils sont très utiles. Ce mémoire d'HDR décrit à travers plusieurs travaux de recherche comment les petits séismes peuvent être utilisés pour (1) comprendre la source des séismes plus importants par un processus d'inversion des fonctions de Green empiriques (2) imager les failles actives grâce à des méthodes de localisation et relocalisation relative (3) prédire les mouvements du sol engendrés par des séismes majeurs à partir d'une méthode de simulation originale décrite en détail. Les travaux portent sur des séismes de magnitude 3 à 8 dans différentes régions du monde (Mexique, Antilles, Italie, Grèce, France).

Nous avons étudié un glissement de terrain affectant un lotissement (Le Mas d' Avignonet). situé en rive gauche de la retenue du Barrage du Monteynard, à 35 km au sud de Grenoble. dans la région du Trièves. Une campagne de reconnaissance in situ comportant, entre autres, des sondages, des relevés géologiques et d'indices de mouvement, des mesures inclinométriques, topographiques, piézométriques.... nous a permis de mettre en évidence plusieurs surfaces de déformations plus ou moins profondes. Elles se sont développées au sein des formations présentes : moraines, argiles remaniées. argiles litées ; ces dernières étant à l'origine de nombreuses instabilités dans cette région du Trièves. Nous avons, ensuite, proposé des mécanismes probables de rupture de ces glissements. Pour cela. nous avons d' une part défini à partir d'une rétroanalyse d' un glissement voisin analogue (glissement de la combe d'Harmalière) la géométrie possible de ces glissements. et d'autre part donné une nouvelle évaluation des valeurs résiduelles des caractéristiques mécaniques à la rupture de ces argiles litées. Ces valeurs ont, ainsi, servi de référence pour l'analyse de stabilité du lotissement et plus globalement de la combe du Mas. Enfin, nous avons tenté une approche du rôle des séismes survenus au voisinage de la retenue sur la stabilité à long terme de ce versant et, dans ce but, nous avons cherché à savoir si des effets d'amplification des ondes sismiques avaient pu se produire au niveau du versant.

La zone briançonnaise est issue d'un domaine de la marge passive de la Téthys ligure, qui a émergé au Jurassique. Elle est actuellement située au cœur de l'arc alpin entre la zone externe et les autres zones internes. L'évolution particulière de ce domaine pose le problème de sa localisation paléogéographique au sein de la marge passive. En effet, les séries briançonnaises des Alpes occidentales (Sud et du Pelvoux) montrent les traces de déformations anté-alpines antérieures ou postérieures au rifting jurassique de la Téthys ligure. L'analyse des marqueurs structuraux (failles normales, filons, hard-ground, ...) contenus dans la sédimentation associée aux études classiques de sédimentologie, stratigraphie et de micropaléontologie permettent d'établir une chronologie précise des évènements extensifs, de caractériser ces paléostructures et de mettre au jour l'évolution du domaine briançonnais tout au long du Mésozoïque et du Cénozoïque. Des variations d'épaisseurs de l'unité lithologique des « Calcaires rubanés » du Ladinien inférieur impliquent une subsidence différentielle d'origine tectonique (période antérift). Des phénomènes de dissociation trouvés à la limite Ladinien-Carnien pourraient correspondre à des ébranlements sismiques contemporains d'une structure syn-rift précoce de la plate-forme triasique. A partir de l'analyse diagénétique d'échantillons prélevés au niveau de la surface d'émersion, il semble que la lacune débute au Sinémurien supérieur sur l'aire de Peyre-Haute. Le rifting téthysien comprendrait 2 phases : au Carnien et au Sinémurien (surrection). En Briançonnais, 2 aires de subsidence distinctes discernables sur des courbes de subsidence ont donc été mises en évidence pour cette période. L'effondrement « post-rift » de la pate-forme briançonnaise au Bathonien supérieur est suivi par une nouvelle structuration au Callovien-Oxfordien créant de nouvelles failles [Claudel et al., 1997]. Les périodes d'activité tectonique du Crétacé sont surtout marquées par des réactivations de failles : à l'Aptien-Albien et au Turonien supérieur. Les brèches du Campanien-Maastrichtien pourraient s'être déposées en contexte de convergence. L'analyse structurale montre l'existence de chevauchements hors-séquences au sein de l'édifice de nappes briançonnaises : la direction de chevauchement des charriages éocènes seraient obliques (vers le nord ?) par rapport aux charriages vers l'ouest oligocènes. La 1ère mise en place de nappes (Peyre-Haute et Prorel) est superficielle et marquée par des olistostromes (Eychauda, Queyrelets). L'analyse paléomagnétique préliminaire [Thomas et al., soumis] suggère une rotation anti-horaire d'une quarantaine de degrés postérieure à toutes les phases de plissements post-nappes de l'ensemble de la zone briançonnaise étudiée. Le dépliage des unités tectoniques, prenant en compte la rotation et les transports vers le nord, a permis de proposer une reconstitution paléogéographique régionale qui replace le domaine briançonnais au sein du Sud Est de la France dans le prolongement est de la Provence jusqu'au Jurassique supérieur. Replacées dans le contexte géodynamique globale, ces structurations successives croisées au niveau du domaine briançonnais pourraient résulter d'interférences entre les cycles de rifting-ouverture océanique suivants décalés dans l'espace et dans le temps [Claudel & Dumont, soumis] : système Halstatt-Méliata au Ladinien inférieur ; système Atlantique Central-Téthys ligure au Carnien-Lias ; système Atlantique Nord-Golfe de Gascogne-domaine valaisan au Callovien-Oxfordien. La plate-forme triasique enregistrerait tout d'abord l'écho du rifting de l'océan Halstatt au Ladinien, puis subit le 1er stade du rifting téthysien dès le Ladinien supéruer-Carnien. La phase principale survenant au Lias se traduit en domaine briançonnais par une surrection ; ce qui permet d'admettre que ce domaine constituait l'épaulement du rift téthysien [Stampfi, 1993]. Après l'ouverture initiale de l'océan Téthysien ligure, le rifting valaisan oblique par rapport à la ride médio-téthysienne continue de structurer le domaine briançonnais situé dès lors à l'intersection de 2 zones de rupture crustale. Le Wombat plateau au large de l'Australie a subit une évolution de ce type et fournit une image analogue à celle proposée pour le domaine briançonnais au Mésozoïque.

Cette étude est basée sur la cartographie au 1I10.000° d'une partie du bord interne de la zone houillère briançonnaise à son contact (accident Modane-Chavière) avec la retombée occidentale de Vanoise méridionale (Briançonnaise interne). 1. On présente rapidement la stratigraphie de chacune des unités rencontrées: la couverture siliceuse permo-werfénienne de Vanoise méridionale; la partie supérieure du Paléozoïque de la zone houillère; la couverture mésozoïque briançonnaise des écailles jalonnant l'accident Modane-Chavière. 2. Les " Gneiss du Sapey ", intercalés au sein des formations permiennes du bord interne de la zone houillère, sont subdivisés en deux ensembles : les gneiss oeillés dérivent d'un matériel magmatique acide conservé en de rares reliques des granitoïdes; l'ensemble leptynitique dérive d'un matériel détritique dont certains niveaux ont subi, avant la rétromorphose alpine (faciès Schistes Verts), un métamorphisme de faciès amphibolite (paragenèse à disthène-staurotide-grenat). Le contact des " Gneiss du Sapey " sur les conglomérats stéphano-permiens est tectonique, et date d'un épisode antérieur au dépôt des sédiments néo-permiens. On propose que les " Gneiss du Sapey " sont un ensemble d'écailles, à matériel au moins " pro-parte" du socle, mises en place tangentiellement, à partir du bord oriental du bassin houiller briançonnais, lors de la phase saalienne. 3. Structure alpine On distingue cinq événements tectoniques: D0: charriage de la couverture briançonnaise sur la zone houillère; Dl : grands plis couchés synschisteux E-W déversés au Nord; 02: plis synschisteux subméridiens à vergence est, accompagnés de chevauchements, en particulier celui de l'accident Modane-Chavière; 03: plis NE-SW droits ou déversés au SE, accompagnés du rejeu sénestre de l'accident Modane-Chavière; 04: failles décrochantes, puis normales, découpant "édifice polyplissé.

Le travail présenté ici correspond à l'étude des terrains cristallins de la partie occidentale et centrale du Massif des Grandes Rousses. Le massif des Grandes Rousses fait partie des "massifs cristallins externes", fragments d'une chaîne paléozoïque reprise par l'orogénèse alpine. La majorité de ce travail est représentée par les levés géologiques au 1/10 OOOe et 1/20 OOOe couvrant les 2/3 du massif. Si plusieurs ensembles, différents par leur nature pétrographique et leurs caractères structuraux sont indubitables dans les massifs cristallins externes des Alpes Françaises et notamment dans le massif des Grandes Rousses, leurs rapports spatiaux, génétiques, chronologiques et stratigraphiques restent quelque peu obscurs. A partir des levés cartographiques et structuraux détaillés, des reconnaissances minéralogiques et pétrographiques et d'un certain nombre de données géochimiques, il convenait de restituer les relations spatiales et génétiques des ensembles individualisés, de déceler l'origine de leurs faciès constitutifs et de préciser l'âge de leur dépôt, de leur(s) métamorphisme(s) et de leur(s) déformation ( s) .

L'analyse sédimentologique des Grès d'Annot affleurant au NW du massif de l'Argentera-Mercantour amène à distinguer deux domaines de sédimentation actuellement séparés par la faille du Camps des Fourches. Chaque domaine correspond à un cône sous-marin profond avec des directions d'alimentation en provenance du SE. Le cône ouest-Argentera constitue le remplissage d'une dépression étroite structurée en grande partie pendant le dépôt des Calcschistes à Globigérines. Le cône nord*Argentera s'est développé par progradation dans un bassin ouvert. Dans les deux domaines, la complexité des relations Grès d'Annot - Schistes à blocs traduit un changement brutal de la paléogéographie lié au soulèvement des Alpes internes. L'étude pétrographique et la typologie des zircons des grès et des conglomérats de la série ouest-Argentera révèlent le caractère corso*sarde de ce matériel dont la patrie d'origine est probablement à rechercher dans les prolongements orientaux de ce massif (ou dans la partie sud du domaine des "cordillières nummulitiques"). Les sources d'apport proposées jusqu'ici par divers auteurs sont donc remises en question: Argentera (socle et couverture), Maures-Estérel, Flysch à Helminthoïdes, ... Ces résultats s'accordent assez bien avec une position originelle plus orientale des séries étudiées et permettent de proposer un schéma paléogéographique de l'ensemble du domaine des Grès d'Annot au Nummulitique.

La méthode de datation par les traces de fission de l'uranium s'est révélée unique dans le domaine de la thermochronologie par sa capacité à retracer l'histoire finale du refroidissement et dela dénudation de massifs métamorphiques comme de l'histoire thermique de formations sédimentaires ou la datation de certains matériels volcaniques. Dans ce travail, nous décrivons cette méthode et présentons un ensemble de techniques analytiques mises au point et de calibrations réalisées dans le but d'utilisations ultérieures en géologie. Nous discutons quelques exemples d'application. Dans les Alpes occidentales françaises, l'analyse des traces de fission sur apatites d'échantillons issus du granite des Sept Laux (massif de Belledonne), dans la vallée de l'Eau d'Olle, suggère que cette méthode pourrait apporter une contribution dans la discussion actuelle sur l'origine de certaines vallées alpines. Ainsi, l'ouverture de cette vallée pourrait être la conséquence d'un jeu de failles actives depuis le Miocène moyen jusqu'à l'actuel. La caractérisation par traces de fission des apatites détritiques de dépôts fluviaux pourrait éventuellement être utilisée pour l'étude d'éventuels phénomènes de captures liées à des changements de régimes tectoniques. Nous avons ainsi étudié les apatites d'un paléodelta situé dans la moyenne vallée de l'Isère au niveau du sillon subalpin et de deux vallées, celles de l'Arc et du Bréda, situées en amont. La distribution des âges traces de fission de ces minéraux n'a pas confirmé un modèle suggéré récemment, qui proposait que le paléodelta étudié pourrait être associé à un "paléo-Arc" plutôt qu'à un "paléo-Bréda". Dans la Meseta occidentale marocaine, trois massifs granitiques (massif de Sebt Brikiine, de Ras El Abiod et de Hjir El Bark) situés dans les Rehamna ont fait l'objet d'une étude thermochronologique. L' analyse des traces de fission dans les zircons et les apatites de ces granites montre qu'ils ont enregistré les grands évènements thermotectoniques ayant affecté la Meseta depuis l'ouverture de l'Océan Atlantique central. Nous montrons comment un modèle de simulation numérique récemment proposé (1994) pour l'analyse des traces de fission dans les apatites permet de préciser l 'histoire thermique des massifs considérés depuis le dernier refroidissement au-dessous d'environ l20°C des échantillons analysés. Dans des travaux effectués antérieurement à l'apparition de ce modèle, nous avons montré, d'une part, que les sédiments de la marge transformante de Côte d'Ivoire-Ghana avaient connu une période de réchauffement entre 250°C et moins de 60°C post-datant largement, de manière inattendue, son "balayage" par une dorsale océanique. D'autre part, dans l'Ile d'Elbe, nous avons apporté les premières données "traces de fission" sur l'histoire de refroidissement de la granodiorite de Monte Capanne. Par ailleurs, au début des années 90, la méthode des traces de fission manquait encore de bons échantillons de référence pour la datation des verres volcaniques. A La suggestion de la Sous Commission de Géochronologie de l'International Union ofGeological Sciences, nous avons étudié les macusanites, obsidiennes du SE péruvien. Les résultats de ce travail suggèrent qu'il faut considérer avec réserve ces verres volcaniques en tant que standards d'âge potentiels, même s'ils conservent une certaine valeur comme matériel d'intercalibration entre laboratoires.

Les termes acides et basiques des massifs ophiolitiques du Montgenèvre et de Haute- Ubaye sont étudiés en parallèle dans ce travail. L'étude pétrographique (notamment l'étude typologique des zircons pour les albitites) et la géochimie des éléments majeurs confirment la nature tholéilique des magmasétudiés. L'étude du comportement des éléments traces (Zr, Y, Nb,Th, Cr, REE) permet de mettre en évidence, pour le Montgenèvre,une évolution continue des roches basiques conduisant de basaltes enrichis en LREE, situés à la base de la série, à des basaltes appauvris en LREE (N -MORB typiques) tardifs et représenlés par les coulées aphyriques supérieures et certains filons doléritobasaltiques. Une telle évolution paraît refléter une fusion partielle dynamique, seule capable d'expliquer les variations importantes du rapport La/Sm. Les roches basiques de Haute- Ubaye montrent une plus grande homogénéité géochimique que celles du Montgenèvre avec une majorité de spectres de terres rares bombés. Les variations du taux de fusion partielle (Montgenèvre) et les caractères de la cristallisation fractionnée (Montgenèvre el Haute Ubaye) sont précisés. L'étude des éléments-lraces des albitites des deux ensembles révèle également la diversité géochimique de ces roches et vraissemblablement l'existence de plusieurs souches parentales. Au Montgenèvre, seules les albitites massives de la Replatte du Gondran (Chenaillet) peuvent être considérées comme cogénétiques des basaltes en coussins. Les albitites de la Punta Rascia (Italie) seraient plus anciennes, postérieures au premier épisode magmatique à l'origine de la grande masse gabbroïque du Montgenèvre. En Haute- Ubaye, il n'existe aucune filiation géochimique nette entre les roches basiques et les roches acides. Les observations de terrain et les données géochimiques permettent d'envisager une évolution temporelle complexe où les termes effusifs paraissent s'être mis en place tardivement et latéralement par rapport au rift océanique. L'étude typologique des zircons des éléments acides d'une brèche polygénique située à l'interface ophiolite-sédiments dans la partie orientale du massif a montré la nature calco-alcaline de certains de ces éléments. Par comparaison avec des brèches semblables étudiées dans le Queyras, ces éléments pourraient provenir du démantèlement de la croûte continentale voisine. Ainsi, les ophiolites du Montgenèvre sont, par leur position structurale et leurs caractéristiques géochimiques, à rapporter vraissemblablement aux premiers termes du magmatisme océanique téthysien.

Dans l'optique de fournir un cadre scientifique aux politiques de réduction des émissions de polluants atmosphériques (Convention de Genève sur la pollution transfrontière et à longue distance) ce travail se propose d'établir une cartographie de dépôts de métaux lourds dans le massif alpin français. Pour ce faire, l'intégralité des précipitations neigeuses de deux hivers consécutifs (97-98 et 98-99) a été prélevée dans 15 sites de moyenne altitude (-2000m) du massif alpin, isolés de toute source de pollution locale. Nous avons ensuite transcris les concentrations de métaux dans la neige en flux de métal déposé pour la période concernée. Au delà de ce travail de cartographie, cette étude s'attache également à identifier les sources de métaux déposés dans le manteau neigeux, en essayant notamment de discriminer les sources régionales des sources issues d'un transport à longue distance. Pour ce faire, la démarche de l'analyse isotopique du plomb a été utilisée, en parallèle avec une analyse des trajectographies de masses d'air conduisant aux précipitations neigeuses sur les sites de prélèvement. Deux études de cas particuliers ont été développées. La première s'est attachée à caractériser le transfert air-neige, en collectant parallèlement des échantillons de neige et des filtres atmosphériques. La deuxième a permis de suivre la distribution spatiale des métaux en fonction de l'altitude et d'identifier ainsi l'influence des émissions de la vallée sur le dépôt. Les principaux résultats de ce travail montrent que le dépôt de métaux lourds dans le massif alpin est principalement gouverné par l'important relief de ce dernier, qui constitue le premier véritable obstacle aux perturbations d'origine atlantique, majoritaires en Europe en période hivernale. Les polluants s'avèrent avoir une origine plutôt régionale (Région RhôneAlpes et Italie) qu'issue d'un transport longue distance, ce qui est mis en évidence grâce à la composition isotopique du plomb. La détermination de cette signature fait également ressortir la contribution négligeable des émissions automobiles au plomb atmosphérique total, reflétant l'utilisation croissante de l'essence "sans plomb".