La cinématique et la déformation des laves ont été traitées selon trois approches : volcanologie descriptive, pétrophysique et magnétisme. Les laves sont classées, selon leurs modes de mise en place, en aa ou pahoehoe. Elles contiennent dans leurs intérieurs différents critères qui permettent de classer les laves anciennes comme celles du Massif Central, afin de contraindre leurs mises en place. L'analyse texturale (MEB) des brèches associées aux laves a révélé des informations pétrophysiques sur leurs formations. Les clinkers sommitaux sont typiques des coulées aa alors que les clinkers basaux peuvent se développer dans des coulées pahoehoe par phréatomagmatisme, comme les pépérites, ou par cisaillement basal. Une méthodologie AMS est proposée et appliquée à deux coulées de lave. Les résultats obtenus sont interprétés en terme de scénarios de mise en place incluant l'établissement d'un profil qualitatif de vitesse et la reconstruction des derniers mouvements de la lave.

L’histoire géologique récente de Mars reste peu étudiée, comparativement à l’histoire « primitive » de Mars (>3,5 Ga). Cependant, l’arrivée de nouvelles images haute résolution a permis d’identifier la présence de ravines à la surface de terrains très récents. Dans ce travail, nous nous sommes attaché à caractériser la morphologie des ravines et les processus qui les ont générés. Ces nouvelles observations relancent la question de la présence d’eau liquide actuellement à la surface de Mars que ce soit à l’état pur ou sous forme de mélange (saumure, coulée de débris...). Des simulations expérimentales en chambre froide à la pression atmosphérique de Mars et de la Terre ont été menées. Elles ont notamment permis de quantifier le rôle de la teneur en eau dans la couche active du pergélisol sur le mécanisme de formation des ravines et leur mobilité. Nous avons également décrit l’évolution saisonnière de petits réseaux ramifiés qui se sont développés chaque année au printemps durant la période 2007-2012. / The recent geological history of Mars remains poorly studied, in comparison to theearly history of Mars (>3,5 Ga). However, the acquisition of new high-resolution imagesallowed to identified the presence of gullies on the surface of recent landforms such asdunes. In this work, we focused on characterizing the morphology of gullies and theirprocess(es) of formation. These new observations revive the issue of the presence of liquid water present on the surface of Mars than either pure or as a mixture (brine, debris flow ...). Experimental simulations in a cold room at Martian and terrestrial atmospheric pressure have been conducted. In particular, they allowed us to quantify the role of water content in the active layer of the permafrost in order to better constrain the mechanism of formation of gullies and their motion. We also described the seasonal evolution of small branched networks developed at spring during the 2007-2012 period.

L' étude des écoulements pyroclastiques de la partie Est du strato-volcan cantalien est abordée sur l'exemple de ceux de la vallée de l'Alagnon. L'observation du terrain et des microstructures permet, compte tenu des lois générales de la mécanique des fluides, de déduire la dynamique des écoulements pyroclastiques. Du point de vue méthodologique, j'ai cherché à définir ces écoulements avant de les situer dans la stratigraphie. Trois points ont été successivement abordés: 1) les coulées pyroclastiques (s.s.) à caractère ignimbritique ; 2) les écoulements pyroclastiques (s.s.) : brèches et conglomérats; 3) la position stratigraphique des écoulements pyroclastiques (s.1.). 1) Les coulées pyroclastiques : Leur étude permet d'opposer à l'hypothèse classique des courants fluidifiés turbulents, un modèle d'écoulement de gravité, dense, visqueux et laminaire, issu d'une coulée de lave. 2) Les écoulements pyroclastiques : Une solution à la genèse et à la mise en place des brèches et des conglomérats du Cantal, se déduit de la découverte de deux appareils volcaniques surbaissées et originaux : Auzolles et Seycheuse. Leur étude permet de démontrer le passage d'une coulée de lave émulsionnée (juxtaposition de gouttelettes trachyandésitiques et basaltiques) à un écoulement pyroclastique. Ce dernier a le comportement d'un écoulement de gravité dense, visqueux et laminaire mais eu diffère par son aspect. D'autres exemples permettent de préciser le modèle selon la variation de structure du liquide parental, la morphologie et les modifications subies par l'écoulement durant sa mise en place. 3) Position stratigraphique : J'ai eouligné la relation existant entre la dynamique des écoulements pyroclastiquee et les principales étapes de la construction du Cantal

L'histoire géologique récente de Mars reste peu étudiée, comparativement à l'histoire " primitive " de Mars (>3,5 Ga). Cependant, l'arrivée de nouvelles images haute résolution a permis d'identifier la présence de ravines à la surface de terrains très récents. Dans ce travail, nous nous sommes attaché à caractériser la morphologie des ravines et les processus qui les ont générés. Ces nouvelles observations relancent la question de la présence d'eau liquide actuellement à la surface de Mars que ce soit à l'état pur ou sous forme de mélange (saumure, coulée de débris...). Des simulations expérimentales en chambre froide à la pression atmosphérique de Mars et de la Terre ont été menées. Elles ont notamment permis de quantifier le rôle de la teneur en eau dans la couche active du pergélisol sur le mécanisme de formation des ravines et leur mobilité. Nous avons également décrit l'évolution saisonnière de petits réseaux ramifiés qui se sont développés chaque année au printemps durant la période 2007-2012.

Les coulées de laves sont les produits volcaniques les plus représentatifs des éruptions effusives. Elles sont formées quand le magma est extrudé et se répand à la surface de la Terre. Quand la lave arrive en surface, elle perd de la chaleur et refroidit. Le refroidissement affecte directement les propriétés rhéologiques de la lave, jusqu’à arrêter son écoulement. Les paramètres rhéologiques qui contrôlent la dynamique des coulées de laves sont la viscosité et le seuil de plasticité, qui dépendent eux-mêmes de la composition chimique, de la cristallinité et de la teneur en bulles. Il existe de nombreux modèles d’estimation de la rhéologie, la plupart développés pour les coulées de lave basaltiques et quelque uns pour les coulées de lave andésitiques. Les coulées de laves peuvent grandement affecter les régions peuplées, les infrastructures et l’environnement. Un moyen de prévoir les futurs dégâts est de développer des modèles numériques pour prévoir la propagation des coulées de laves sur des topographies volcaniques réelles. Cette méthode difficile combine la topographie, la rhéologie, la perte de chaleur et la dynamique de l’écoulement pour simuler l’emplacement d’une coulée de lave précise. Le code numérique VolcFlow, qui est basé sur une approche moyennée verticale, est capable de reproduire les caractéristiques principales des dépôts comme la morphologie, la longueur et l’épaisseur. Dans cette étude sont proposés trois modèles implémentés dans VolcFlow et ayant pour but de simuler des coulées de laves. Le premier est isotherme, le deuxième inclut le refroidissement et les variations rhéologiques associées, et le troisième prend en considération la déformation de la croûte à la surface de la coulée et son effet sur l’emplacement de la coulée. Afin de vérifier la validité des différentes approches, les modèles sont testés sur quatre cas d’étude : deux coulées de lave de composition basaltique (expérience de basalte fondu de Syracuse lava Project et la coulée de lave d’août novembre 2015 du Piton de la Fournaise, France) et deux de compositions andésitique (la coulée de lave du 4-5 décembre 2015 du Tungurahua et trois coulées de lave du Reventador, Equateur). Les résultats des simulations montrent que le modèle isotherme peut reproduire les coulées même s’il ne prend pas en compte les variations de rhéologie et le refroidissement. Le modèle incluant la cristallisation, induite par le refroidissement de la lave au cours de son écoulement, et les variations rhéologiques associées donne de très bons résultats mais est très sensible aux paramètres d’entrée, en particulier à la viscosité, elle-même très dépendante de la composition chimique et de la température. Enfin, le modèle prenant en compte le refroidissement et les variations de rhéologie par une loi synthétique sigmoïde montre une bonne cohérence dans tous les cas simulés, sauf pour le Piton de la Fournaise. Le modèle visant à simuler la formation d’une croûte à la surface de la lave et sa percée par l’écoulement sous-jacent amène uniquement à l’épaississement de la croûte. Le mécanisme de percée n’est pas reproduit avec VolcFlow. / Lava flows are the most representative volcanic products of effusive eruptions and are formed whenthe magma is extruded and flows on the surface. When lava flows reach the surface they lose heat and cool.Cooling affects directly the rheology of the lava up to a point where it cannot flow anymore. Rheologicalparameters that control the dynamics of lava flows are the viscosity and the yield strength which in turndepends on the chemical composition, crystallinity and bubble content. There exist numerous models forthe rheology estimation, mostly developed for basaltic lava flows and few for andesitic ones.Lava flows can highly affect populated areas, infrastructures and environment. A way to forecastthe future damages is to developed numerical codes of the lava propagation on real volcanic topography.This challenging method combines the topography, the rheology, the heat loss, and flow dynamics tosimulate the emplacement of a particular lava flow. The numerical code VolcFlow which is based on thedepth-averaged approach is able to reproduce the main physical characteristics of the deposits likemorphology, length and thickness. Here 3 models are proposed for their implementation in VolcFlow withthe aim to simulate lava flows. One model is isothermal, the second includes cooling and the associatedrheological variations, and the third takes into account the crust formation and its effect on the flowemplacement. To check the validity of the different approaches, the models were tested with four studycases, two with basaltic compositions (molten basalt experiment of the Syracuse lava Project and the August-November, 2015 lava flow from Piton de la Fournaise, France) and two with andesitic compositions (theDecember 4th-5th lava flow from Tungurahua, Ecuador, and three lava flows from El Reventador,Ecuador). Results of the simulations shows that the isothermal model can reproduce the flows even if itdoes not consider the cooling and rheology variation. The model that includes rheological laws as functionof crystallization induced by cooling down flow can give very good results but is very sensitive to the inputdata, in particular to the fluid viscosity that is very dependent on chemical composition and temperature.Finally, the model that includes cooling and synthetic sigmoid rheological law shows good coherence for allthe cases except at Piton de la Fournaise. The model that aims to simulate the formation of a crust on thelava flow surface, lava flowing underneath and break-out mechanisms leads to the thickening of the crust.Hence, break-out mechanism is not reproduced with VolcFlow.

Pendant une éruption volcanique sur des sommets englacés, des coulées de débris syn-eruptifs,dénommées lahars, peuvent être générées par la fonte partiale de glaciers. Ce phénomène estbien connu sur le volcan Cotopaxi, Equateur. La présente étude concerne trois vallées et un cônede déjection sur le flanc sud-ouest de ce volcan. Une première analyse a été conduite par relevésde formes géomorphologiques dans ces vallées qui témoignent des processus d’érosion et desédimentation lors du passage de lahars dans le passé, notamment ceux du dernier événementéruptif datant de 1877 AD. Bien que les types des formes géomorphologiques déterminées sontles mêmes, leur distribution spatiale varie d’une vallée à l’autre en fonction d’une interaction deparamètres morphologiques locaux. Les conditions environnementales individuelles déterminentégalement le volume de l’écoulement, paramètre crucial dans la délimitation de zones de risques delahars dans les plaines adjacentes. Pour cela, une deuxième étude a été menée à grande échelle surle cône de déjection à l’exutoire de la vallée la plus au Sud des trois. Une analyse intégrale de la morphologiede surface et des affleurements naturels a été complétée par des données stratigraphiquesde subsurface obtenues via un sondage avec un Géoradar. Reconstituer l’architecture sédimentairede ce cône permet de visualiser la distribution spatiale de formes érosives et de dépôts. L’étude àrévélé que différentes parties du cône sont actives à des moments distincts et les épaisseurs dedépôts de lahars sont variables en fonction du type d’écoulement et de son volume. Ceci permetde relier les dynamiques géomorphologiques des plaines alluviales aux zones d’initiation de laharssur les flancs du volcan. Enfin, cette étude a débouché sur la mise en place d’une nouvelle fonctiondans le logiciel de modélisation de lahars LAHARZ prenant en compte l’incorporation progressive desédiment dans un contexte érosif dans les vallées, ce qui permet une meilleure délimitation de zonesde risque de lahars sur le cône. / During a volcanic eruption at ice capped volcanoes, syn-eruptive volcanic debris flows, lahars, canbe triggered through the partial melting of the glaciers. This phenomenon is well known to have happenedat Cotopaxi volcano, Ecuador, where the present study has been realized. The latter concernsthree drainages on the southwestern flank of the volcano and one alluvial fan. A first analysis hasbeen conducted assessing geomorphologic features in the drainages testifying from erosional anddepositional processes during past lahars, in particular of those generated during the last eruptiveevent dating back to 1877 AD. Although the types of determined geomorphologic features are thesame, their spatial distribution varies among the three valleys as a function of an interplay of localmorphologic parameters. The individual environmental conditions determine also the flow volumeof such lahars, a critical parameter when to delineating hazard zones in the adjacent lowlands. Thesecond analysis has therefore be performed at large scale on the alluvial fan forming at the mouthof the southernmost of the three drainages. An integral study of the surface morphology and naturalexposures was enriched with subsurface stratigraphic information obtained through a ground penetratingradar survey. The sediment architecture of the fan provides valuable insights on the distributionof erosional features and deposits. Different fan parts appear to be active at different times andlahar deposit thicknesses are highly variable as a function of flow type and volume. This allows torelate floodplain dynamics to the initiation zone of lahars on the upper flanks of the volcano. At last,this research led to integrate a new bulking function acknowledging for erosional processes in thevalleys into the lahar-modeling software LAHARZ allowing to better delineate lahar hazard zones onthe fan.

Ce travail analyse l'ensemble des paramètres nécessaires à la compréhension du mécanisme de la formation des cirques et des mouvements de versants actuels qui s'y rattachent, ceci en vue d 'y définir les conditions géotechniques indispensables au zonage du risque, comme à tout projet d ' aménagement. * La première partie présente les traits généraux de l'île, l'occupation du sol des cirques et souligne les particularités hydro-météorologiques. * La deuxième partie concerne tous les événements géologiques qui se sont produits avant l'arrêt de l'activité volcanique du Piton des Neiges , vers 25 000 ans BP , On y expose le contexte géotectonique , puis les données lithostratigraphiques et structurales, ainsi que l'altération hydrothermale subie par les matériaux originels, en faisant ressortir les faits géologiques qui ont une incidence marquée sur les caractéristiques géotechniques globales du massif. * La troisième partie analyse les modalités de l'action des principaux agents morphogénétiques présidant à l ' évolution des reliefs, lors des périodes de calme éruptif, et aboutit à une interprétation des mécanismes de la naissance et du développement des cirques . * la quatrième partie exploite le schéma de distribution spatiale et temporelle issu des analyses précédentes pour une analyse de la dynamique et de l'érosion des versants, une classification géotechnique des terrains et une méthodologie de zonage du risque

Ce premier travail de thèse sur les plantes non vasculaires de La Réunion visait à mesurer et à expliquer la diversité des communautés de bryophytes à différentes échelles de perception. Les résultats ont confirmé que les bryophytes constituent un compartiment majeur de la biodiversité à La Réunion représentant actuellement 753 espèces. Cette étude en trois ans a mis en évidence la présence d'environ 100 taxons nouveaux pour l'île et une espèce nouvelle pour la Science ce qui souligne le besoin d'échantillonnage d'un tel groupe biologique. L'utilisation du site naturel expérimental que sont les coulées de lave du Piton de la Fournaise a permis d'étudier pour la première fois la dynamique de la végétation des bryophytes et de mettre en évidence une forte diversité spécifique le long d'une chronoséquence de six coulées de laves à basse altitude (~ 304 ans) et d'un gradient altitudinal (250 - 850 m) sur la coulée 1986. Cette diversité est principalement représentée par les hépatiques, plus particulièrement la famille des Lejeuneaceae. L'analyse de la distribution spatiale des bryophytes à une échelle fine le long de ces gradients a montré un turn over des microhabitats et de sa bryoflore associée en fonction de l'age des coulées et de l'altitude, et du rôle prédominant de la présence et la disponibilité de ces microhabitats dans la structuration des communautés bryophytiques. Vingt six groupements de bryophytes ont été caractérisés pour ces coulées. Le patron biogéographique des espèces recensées sur ces coulées de laves reflète principalement une origine africaine (66.5 % des espèces) suivi par des espèces à plus large distribution (pantropicale, paléotropicale, subcosmopolite et disjoncte entre l'Amérique et l'Afrique). A plus large échelle, cette étude s'inscrit dans un programme de recherches visant à obtenir une meilleure connaissance de la diversité bryophytique et de l'écologie des espèces pour la zone ouest de l'océan Indien (Réunion, Comores, Seychelles, Maurice, Madagascar) en vue d'une meilleure stratégie de conservation et de gestion du patrimoine naturel de ce hot spot de biodiversité.

Cette recherche interroge la perception du phénomène des déplacés environnementaux dans les pays industrialisés à partir de l'observation de deux catastrophes en Italie. L'analyse de la gestion environnementale et de la vulnérabilité dans le contexte italien, ainsi qu'une étude qualitative sur la couverture médiatique, les discours politiques et le vécu des déplacements environnementaux causés par deux coulées de boue à Sarno (en 1998) et à Cerzeto (en 2005), ont révélé les limites de l'usage de ce concept. De plus, cette recherche a montré que ces déplacements se produisent également dans des pays industrialisés, contrairement aux débats théoriques, aux discours politiques et aux représentations médiatiques actuels, qui se focalisent sur les contextes géographiques spécifiques des pays en développement. Les raisons expliquant les différences dans les discours sur ce même phénomène sont ici enquêtées, avec des instruments propres à la géographie et à la science politique. Les resultats de l'analyse révèlent un dessein politique qui vise à instrumentaliser le débat dans le but de renforcer le déséquilibre des pouvoirs politiques dans les pays industrialisés et entre ces derniers et les pays en développement.

Les études des déformations de surface en relation avec l'activité volcanique permettent de quantifier les phénomènes de transfert de magma qui s'opèrent dans les structures superficielles et profondes d'un édifice volcanique. Ces études s'appuient essentiellement sur l'utilisation de séries temporelles acquises par des réseaux de récepteurs GNSS installés sur les flancs de l'édifice volcanique et sur l'utilisation d'images acquises par des satellites équipés de capteurs à ouverture de synthèse. Les objectifs de ce travail ont été de mettre en œuvre sur deux des volcans les plus actifs du monde des méthodes numériques pour détecter, analyser et interpréter les déformations du sol associées à l'activité. Sur le Piton de la Fournaise, nous avons analysé l'évolution spatiale et temporelle du champ de déplacement entre l'éruption historique d'avril 2007 et octobre 2014 à partir de l'analyse de mesures continues acquises par les stations GNSS et de longues séries temporelles d'images radar Cosmos-Skymed et TerraSAR acquises en bande X. Pour le traitement des données radars, nous avons adopté une approche classique qui exploite la redondance d'information dans les interférogrammes et nous avons mis en œuvre une méthode originale de correction des effets troposphériques reposant sur la décomposition des signaux radars en valeurs singulières. La complexité spatiale et temporelle du champ de déplacement obtenu indique qu'une partie importante de l'édifice volcanique est affectée par des déformations d'origines diverses qui se superposent spatialement et temporellement. Ainsi, on observe des processus de subsidence qui ne s'accompagnent pas de déplacements horizontaux sur les coulées de lave récentes. Nous montrons qu'il existe une relation linéaire entre cette subsidence et l'épaisseur de la coulée et que son amplitude décroit avec le temps. Ces relations nous permettent de construire une loi empirique pour estimer la contribution de ce processus dans le champ de déformation. Nous observons également que le cône central subside de manière persistante durant la période étudiée. Nous interprétons cette subsidence comme l'expression d'une relaxation des contraintes provoquée par l'effondrement de plus de 350 m du Dolomieu survenu lors de l'éruption d'avril 2007. Enfin, nous montrons qu'une large partie du flanc est de l'édifice volcanique est affectée d'un mouvement lent le long de la pente entre 2007 et 2014. L'absence d'évidences sur la structure et sur la rhéologie de l'édifice nous amène à explorer différentes hypothèses pour expliquer l'origine de ce glissement qui pourrait être contrôlé par les propriétés frictionnelles des roches le long d'un ou de plusieurs plans de faille, ou bien être l'expression d'une déformation ductile dépendante de la viscosité du milieu. Le Llaima est un large strato-volcans andin dont les processus de déformations sont mal compris à cause principalement de la complexité de son mode de fonctionnement mais, également, aussi par l'absence de réseaux d'observation au sol. Dans ce contexte, les potentialités des données radar pour le suivi des déformations de surface de ces volcans constituent un intérêt scientifique majeur. / We address in this dissertation the use of Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) to measure and characterize the ground surface deformation at two volcanoes - Piton de la Fournaise (La Réunion Island, France) and Llaima (Chile). For Piton de la Fournaise, we analyzed the spatial pattern and temporal evolution of the ground displacement between the historical March-April 2007 eruption and October 2014, based on continuous measurements recorded by GNSS stations and X band COSMO-SkyMed and TerraSAR-X/TanDEM-X time series analysis. For the processing of radar data, we adopted a classical InSAR time series approach that exploits the information redundancy in the interferograms and we implemented an original method for correcting artifacts based on the principal component decomposition. The spatial and temporal complexity of the obtained deformation field indicates that an important part of the volcanic edifice is affected by deformations of various origins that overlap spatially and temporally. We observe also subsidence processes that are not accompanied by horizontal displacements in recent lava fields. We show that there exists a linear relationship between the subsidence and the thickness of lava and that the amplitude of subsidence decreases with time. These relationships allow us to construct an empirical law to estimate the contribution of post-lava emplacement process in the deformation field. We also observe that the Central Cone subsides persistently during the study period. We interpret this subsidence as the expression of a relaxation of the stresses caused by the Dolomieu collapse during the March-April 2007 eruption. Finally, we show that a widespread time-dependent moving sector on the Eastern Flank is affected by downslope motion during the 2007-2014 period. The uncertainties on both the structure and rheology parameters of the edifice leads us to explore different hypotheses to explain the origin of this flank motion which could be controlled by the frictional properties of the rocks along one or more fault planes, or be the expression of a dependent ductile deformation of the viscosity of the medium. Llaima is a large Andean stratospheric volcano whose deformation processes are poorly understood not only because of the complexity of its functioning mode but also because of the absence of observation networks on the ground. In this context, the potential of radar data for monitoring the ground deformations of these volcanoes is a main scientific interest. However, the complex environment conditions (steep slopes, snow- or ice-capped summit, dense vegetation cover, and strong tropospheric artifacts) and limited amount of available radar data make it challenging to accurately measure ground displacement with InSAR.