Durant cette thèse, nous appliquons la méthode de la corrélation de bruit ambiant dans la région particulièrement hétérogène des Pyrénées et des ses alentours (socle rocheux affleurant et bassin sédimentaires épais). Le jeu de données utilisé est une combinaison de deux réseaux temporaires large-bande français et espagnol (PYROPE et IBERARRAY) et de stations des réseaux permanents large-bande français et catalan. Le bruit sismique, enregistré pendant un an par les 158 stations est utilisé pour calculer les corrélations dans la gamme de période 5-55 s. Les vitesses de groupe de l'onde de Rayleigh et de l'onde de Love entre paires de stations sont inversées de manière linéarisée et nous obtenons, pour chaque période, des cartes de vitesses de groupe avec une résolution latérale d'environ 40 km. La comparaison entre les deux types d'ondes montre qu'il existe une anisotropie radiale à courtes périodes, alors que peu ou pas d'anisotropie radiale n'est visible aux périodes plus longues. Nous avons développé une nouvelle stratégie d'inversion des courbes de dispersion en modèle de vitesse d'onde S que nous avons appliqué sur les vitesses de groupe de l'onde de Rayleigh. Cette approche d'inversion est basée sur une exploration complète de l'espace des modèles et une inversion linéarisée. Le modèle obtenu, validé par la comparaison avec des résultats provenant d'autres méthodes, est le premier modèle 3-D crustale en vitesse d'onde S de la région et il permet d'apporter des contraintes sur la géodynamique des Pyrénées et de ses alentours. Deux points importants sont soulevés : (1) Des profils de vitesses atypiques sous l'Est du Massif Central, avec une croûte amincie et des vitesses anormalement faibles dans le manteau supérieur. (2) Deux anomalies de vitesses rapides sous la zone du Labourd-Mauléon et dans le prolongement du bassin de Parentis. Ces anomalies, situées à 25 km de profondeur, sont interprétées comme les traces de l'hyper-extension qui aurait précédée la phase de collision amenant à la formation des Pyrénées. La forte hétérogénéité de la zone permet également de faire l'analyse de l'influence de la non prise en compte des déviations de rais lors de l'inversion. Les premiers résultats montrent que le modèle obtenu en utilisant la théorie des rais droits ne permet pas d'expliquer les déviations calculées par la méthode de formation de voie. Ces déviations observées peuvent donc apporter une amélioration du modèle en considérant l'utilisation d'une inversion combinée. / In this thesis, we applied the ambient noise correlation method in the very heterogeneous region of the Pyrenees and the surrounding areas (mountain belt and thick sedimentary basins). The dataset used is a combination of two temporary broadband arrays from France and Spain (PYROPE and IBERARRAY) and stations of the French and Catalan permanent broadband arrays. Seismic noise recorded over years by the 158 stations was used to calculate correlations in a period range of 5-55 s. Observed Rayleigh and Love wave group velocities between pairs of stations were used as input to a linearized inversion scheme, where we obtained for each period group velocities maps, with a lateral resolution of approximately 40 km. The comparison between the two type of waves demonstrates radial anisotropy at short periods, while little or no radial anisotropy is present at long periods. We developed a new strategy for the inversion of dispersion curves to shear wave velocity models and applied it to the Rayleigh waves group velocity. This approach is based on the combination of a full exploration of the model space and a linearized inversion. The obtained model, validated by the comparison of our results with the results of other methods, is the first complete 3-D crustal Vs model of the region. We in particular note : (1) Atypical S-waves profiles in the Eastern part of the Massif Central which indicate a thinned crust and low velocities in the uppermost mantle. (2) High-velocity anomalies at 25 km depth beneath the Labourd-Mauléon area and the on-land continuation of the Parentis basin. We suggest that they are the traces of the hyper-extension which might have preceded the collision phase which lead to the formation of the Pyrenees. The strong heterogeneity of our study region is also well-adapted to analyze the influence of the ray deviations on the reconstruction of the model. First results show that the reconstructed model, using great-circle paths, does not explain the ray deviations as observed by beamforming. Observed deviations therefore carry the potential of improving the model in a combined inversion scheme.

Le nettoyage laser Nd:YAG Q-switched (1064 nm) confère souvent aux surfaces nettoyées un aspect plus jaune que les autres techniques de nettoyage. Cet effet jaune peut conduire à l’obtention de contrastes de couleur inesthétiques si différentes techniques de nettoyage sont utilisées sur un même ensemble architectural, comme c’est le cas par exemple pour le portail des Valois de la basilique Saint-Denis près de Paris. Une des hypothèses émises pour expliquer le phénomène est que le jaunissement laser serait lié à la présence de résidus d’irradiation nanométriques formés par interaction du faisceau laser avec la salissure, en particulier les croûtes noires gypseuses communément observées sur les monuments en pierre. Dans le cadre de cette thèse, une méthodologie analytique multi-échelle allant jusqu’à l’échelle nanométrique a été développée pour observer et caractériser les composés néoformés responsables de la coloration jaune. Des éprouvettes de croûtes modèles à base d’hématite et de croûtes reconstituées à partir de croûte noire naturelle ont été élaborées. La croûte noire naturelle a été caractérisée pour déterminer les composés susceptibles de réagir au faisceau laser et donc de contribuer au jaunissement. Des oxydes de fer (hématite, magnétite, maghémite) et des cendres volantes silico-alumineuses issues de la combustion du charbon ont ainsi pu être mis en évidence. La nature chimique et structurale des produits de l’irradiation laser des éprouvettes a ensuite été examinée à l’aide d’un panel de techniques incluant entre autres la microscopie électronique à transmission (MET) couplée à la diffraction électronique et aux spectroscopies de rayons X par dispersion d’énergie (EDX) et de perte d’énergie des électrons (EELS). Des nanostructures cristallisées sous forme de nano-sphères et de nano-résidus ont ainsi pu être observées. La caractérisation de la composition chimique à l’échelle nanométrique a permis de révéler la présence de fer dans toutes les nanostructures. Une étude approfondie de la couleur a en outre permis de relier les propriétés colorimétriques du processus de jaunissement à la nature des nano-composés néoformés par irradiation laser. D’autre part, le portail des Valois de la basilique Saint-Denis a été le sujet d’une étude de cas qui est venue complémenter la recherche tout en ancrant l’étude dans la réalité du monde de la conservation des monuments historiques. Enfin des essais de remédiation ont démontré les potentialités de l’utilisation d’un rayonnement UV pour atténuer ou ne pas produire de jaunissement. In fine, ce travail a permis de démontrer que le phénomène de jaunissement laser observé à l’échelle macroscopique est intimement lié à des transformations de matière à l‘échelle nanométrique, induites par l’interaction du rayonnement laser avec les oxydes de fer et les cendres volantes présents dans les encrassements. / Nd:YAG Q-Switched laser cleaning of soiled stone at 1064 nm can sometimes result in yellower appearances than other conventional cleaning techniques. This yellowing effect can lead to unsightly colour contrasts if different cleaning techniques are used on the same architectural complex, as is the case for the Valois Portal of the Saint-Denis basilica near Paris. One argument made to explain the phenomenon is that the laser yellowing is linked to the creation of nano-sized irradiation residues through the laser beam interaction with soiling matter such as black gypseous crusts. In this study, a multi-scale analytical method extending to the nanoscale has been used to observe and characterize the neo-formed compounds accountable for the yellow discoloration. Samples of model crusts containing hematite and reconstituted crusts prepared with natural black crust have been synthetized. The natural black crust has been characterized in order to identify the compounds that may react under the laser beam and thus contribute to the yellowing effect. Iron oxides (hematite, magnetite and maghemite) and aluminosilicate fly-ashes originating from coal combustion have been discovered. The chemical and structural nature of irradiation products has then been investigated by several techniques including in particular transmission electron microscopy (TEM) coupled with electronic diffraction and energy-dispersive X-ray (EDX) and electron energy-loss (EELS) spectroscopies. Iron containing nanostructures crystallized in the form of nano-spheres and nano-residues have been evidenced and characterized. By studying thoroughly the colour, the colorimetric properties of the yellowing process have been linked to the nature of the neo-formed compounds. Furthermore a case study on the Valois Portal has completed the research while setting it within the reality of the conservation world. Finally experiments with UV light have shown the promising potentiality of this tool as a remedy to the yellowing effect. In summary, this study has demonstrated that the yellowing phenomenon observed at the macroscale is intimately linked to matter transformations occurring at the nanoscale, induced by the interaction between the laser beam and the iron oxides and fly-ashes found in black crusts.

D’importantes découvertes de gaz ont été faites récemment en Méditerranée orientale (www.nobleenergyinc.com), incitant les compagnies pétrolières à s’intéresser de plus près au bassin du Levant, considéré aujourd’hui comme une véritable province pétrolière. Par conséquent, une quantité considérable de données géophysiques a été produite et une série d'études académiques et industrielles ont été réalisées. La compréhension de l’architecture crustale et sédimentaire associée à celle de la thermicité actuelle et passée des marges de ce bassin, notamment la marge continentale du Liban, présente des enjeux industriels et scientifiques majeurs. Cette question a des implications majeures pour l'évolution tectonique, les prévisions des tremblements de terre ainsi que celle des systèmes pétroliers. Malgré les différents travaux géophysiques menés sur la Méditerranée orientale ces dernières années, la configuration crustale profonde du bassin du Levant, connu pour avoir été le siège d’un rifting à la fin du Paléozoïque et au début du Mésozoïque, reste imprécise. La transition d’une croûte continentale épaisse vers une croûte atténuée en mer (peut-être même une croûte océanique) a été invoquée, mais pas encore prouvée. Des approches géophysiques intégrées ainsi qu’un travail de modélisation ont été utilisés dans cette thèse pour étudier la structure profonde de la lithosphère sous la région Est de la Méditerranée.Une modélisation crustale 2D à l’échelle régionale (du delta du Nil au sud à la Turquie au nord, et du bassin Hérodote à l’ouest à la plaque arabe à l’est) a été effectuée dans le but d’étudier l’architecture de la croûte dans cette partie de la méditerranée orientale. L’algorithme utilisé est une méthode d’essai-erreur qui fournit l’épaisseur crustale et la profondeur de la limite lithosphère- asthénosphère (LAB) ainsi que la distribution de la densité crustale par l’intégration du flux de chaleur surfacique, l’anomalie gravimétrique à l’air libre, les données du géoïde et la topographie. La profondeur du Moho et l’épaisseur de la croûte ont été contraintes localement par des données de sismique réfraction là où elles sont disponibles. Les résultats montrent une croûte cristalline progressivement atténuée dans une direction EW. Dans le bassin du Levant, la croûte est interprétée comme continentale et composée de deux croûtes distinctes, une supérieure et une inférieure, contrairement au bassin Hérodote qui repose sur une croûte mince, probablement océanique.Une inversion 3D jointe des données de gravité, du géoïde et de la topographie appliquée sur la même région a confirmé les résultats de la modélisation crustale 2D. A total of 168 simulations ont été réalisées, parmi lesquelles, la simulation avec les erreurs les moins grandes sur les données correspond à l’inversion d’un modèle dans lequel la profondeur du Moho varie entre 23 et 26 km dans le bassin du Levant et devient plus profond dans le bassin Hérodote et aux larges des côtes africaines. La profondeur de la LAB est située entre 100 et 150 km dans le bassin du Levant et atteint plus de 180 km dans le bassin Hérodotes. L’interprétation de cinq lignes de sismique réflexion 2D PSTM à 14 s TWT couvrant la partie nord du bassin du Levant a révélé un total de 10 horizons, dont le plus profond pourrait être une interface croûte-manteau. L’interprétation des paquets sismiques, leurs surfaces de raccord ainsi que l’analyse des facies ont été contraints par les interprétations sismiques 2D publiées de la partie nord de l’offshore Libanais (Hawie et al., 2013b), dans lesquelles les connaissances stratigraphiques et sédimentologiques récentes de la marge libanaise ont été extrapolées jusqu’au bassin. Un total de huit paquets sédimentaires a été identifié dans le bassin aux âges variant du Jurassique Moyen au Quaternaire. / Significant gas discoveries have been made recently in the Eastern Mediterranean (www.nobleenergyinc.com), which turned the attention of oil companies towards the Levant Basin. This region is considered today as a typical hydrocarbon frontier province. Hence, a considerable amount of geophysical data has been produced and a series of academic and industry-based studies have been performed. Understanding the crustal and sedimentary architecture, the actual and past thermicity of this basin, in particular on the Lebanese continental margin, has major academic and economic interests. This has important implications on understanding tectonic evolution and earthquakes generation and on assessing petroleum systems. Despite numerous old and recent geophysical studies in this region, the deep crustal configuration of the Levant Basin, known to be the site of rifting in the Late Paleozoic and Early Mesozoic, remains enigmatic. The transition from a typical thick continental crust to thinner attenuated crust offshore (possibly even oceanic crust) has been invoked, but not yet proven. Integrated geophysical approaches and modeling techniques are used in this thesis to study the deep structure of the lithosphere underlying the easternmost Mediterranean region.A 2D modeling approach was accomplished at a regional scale (1000x1000 km2) extending from the Nile delta in the south, to Turkey in the north, from the Herodotus Basin in the west to the Arabian plate in the east. The algorithm used is a trial and error method that delivers the crustal thickness and the depth of the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) as well as the crustal density distribution by integrating top basement heat flow data, free-air gravity anomaly, Geoid and topography data. Moho depth and crustal thickness were locally constrained by refraction data where available. Three models are presented, two in EW direction (580 and 650 km long) and one in SN direction (570 km long). The models in EW sections show a progressively attenuated crystalline crust from E to W (35 to 8 km). The SN section presents a 12 km thick crust to the south, thinning to 9-7 km towards the Lebanese offshore and reaching 20 km in the north. The crystalline crust is best interpreted as a strongly thinned continental crust under the Levant Basin, represented by two distinct components, an upper and a lower crust. The Herodotus Basin, however, shows a very thin crystalline crust, likely oceanic, with a thickness between 6 and 10 km. The Moho under the Arabian plate is 35-40 km deep and becomes shallower towards the Mediterranean coast. Within the Levant Basin, the Moho appears to be situated between 20 and 23 km, reaching 26 km in the Herodotus Basin. While depth to LAB is around 110 km under the Arabian and the Eurasian plates, it is about 150 km under the Levant Basin and plunges finally to 180 km under the Herodotus Basin.A 3D joint inversion of gravity, geoid and topography data applied on the same region confirmed the results of the 2D modeling. A total of 168 of simulations were run, among which the simulation with the minimal data misfits corresponds to a model where the Moho depth varies between 23 and 26 km in the Levant Basin and becomes deeper in the Herodotus Basin and off the African coast. The LAB is 100 to 150 km deep in the Levant Basin and deepens to more than 180 km in the Herodotus Basin.

La localisation de la déformation est une caractéristique nécessaire de la tectonique. Pour localiser la déformation, une roche doit subir un affaiblissement. Le processus affaiblissant principal des roches est l'interconnexion de phases faibles. Dans le cas de la croûte continentale, les phases faibles étant le plus souvent responsables de la localisation sont les micas et les liquides silicatés résultant de la fusion partielle. Bien qu'il existe des études expérimentales sur la rhéologie des micas, il y a très peu d'études sur l'impact des micas sur la localisation dans les conditions de la croûte continentale inférieure. De même, les précédentes études expérimentales montrent l'effet de la fusion partielle sur la résistance des roches mais elles utilisent toutes un matériel de départ isotrope. Or la croûte subissant la fusion partielle dans les orogènes est susceptible d'être préalablement déformée et donc anisotrope. Dans le but d'apporter de nouvelles données sur le comportement mécanique et les microstructures de la croûte continentale anisotrope, ainsi que sur l'effet des micas sur la localisation de la déformation, cette thèse propose de réaliser une série d’expériences en presse de Griggs. Cette approche expérimentale est aussi couplée à un travail de terrain sur la zone de faille de Møre og Trøndelag (Norvège). Cette structure étant un zone de cisaillement d'échelle crustale dont la cinématique est partiellement synchrone de la fusion partielle, elle est adaptée à l'étude naturelle des relations entre fusion partielle et déformation. / Strain localization is a necessary feature of tectonic. To be able to localize deformation, rocks must undergo weakening. The main weakening process is weak phase interconnection. For continental crust, weak phases that are the most often responsible of strain localization are micas and melt. Although previous experimental studies exist about rheological properties of micas, none are about the effect of micas on the strain localization in the lower continental crust conditions. Previous experimental studies about the effect of partial melting were always done with isotropic starting material. But continental crust which undergo partial melting is very likely to be deformed before melting and therefore to be highly anisotropic. In the aim to bring new data about mechanical behavior and microstructures of anisotropic continental crust, as well as the effect of micas on strain localization, this thesis propose to conduct a series of experiments in a Griggs apparatus. This experimental approach is also coupled with field work on the Møre og Trøndelag Fault Zone (Norway). This crustal scale shear zone was partially synchronous with partial melting and therefore is well suited for studying relation ship between deformation and partial melting

La fabrication fromagère a depuis longtemps réalisé sa révolution technologique avec la disparition progressive des techniques fermières et l'avènement des pratiques industrielles. Les cuves de cuivre ont été délaissées au profit du tout inox et l'utilisation du lait pasteurisé a augmenté. Néanmoins une part non négligeable des micro-organismes d'affinage provident encore d'un ensemencement spontané par le lait, l'environnement ou le matériel de fabrication. Cette flore naturelle est en grande partie à l'origine : (i) de la richesse et de la diversité organoleptiques des produits traditionnels, (ii) des différences observées entre un fromage industriel fabriqué avec du lait pasteurisé réensemencé avec un levain standard et un fromage " Apellation d'Origine Contrôlée au lait cru " de qualité. Compte tenu de l'évolution des pratiques de fabrication (renforcement des règles d'hygiène réduisant les sources naturelles d'ensemencement traitement du lait par pasteurisation ou microfiltration ; exigence de reproductibilité en utilisant des souches spécifiques présélectionnées), l'utilisation de flores d'affinage sous forme de ferments à additionner au lait doit être de plus en plus envisagée. Le secteur " artisanal " a un grand besoin de recherche et de développement (R&D) afin de conserver ses fabrications traditionnelles, comme les A.O.C qui représentent plus de 10% de la production fromagère en valeur. Les professionnels du fromage souhaitent identifier les souches les plus appropriées à chacun de leurs produits, afin de garantir leur typicité et une reproductibilité de fabrication. Les fromages à pâte molle et croûte lavée comme le Munter et l'Epoisses possèdent une croûte, appelée morge, allant du beige au brun, en passant par le jaune et le rouge-orangé. C'est cette couleur, en plus du caractère organoleptique particulier, que les fromagers cherchent à typer et à reproduire par l'utilisation des souches pigmentées. On a longtemps pensé que cette pigmentation était due uniquement au " ferment du rouge ", Brevibacterium linens. Mais des études récentes ont mis en évidence le rôle non négligeable d'autres bactéries sur la pigmentation de ces fromages, en particulier les corynébactéries et les microcoques. La recherche et la sélection de bactéries pigmentées sauvages par des méthodes simple à mettre en œuvre, la connaissance des mécanismes microbiologiques et moléculaires de la synthèse de pigments et de la coloration des fromages, permettraient de développer des cocktails de souches spécifiques à chaque production fromagère. La première phase du projet consistera en l'isolement de plusieurs centaines de souches sur des fromages issus de terroirs suivants : Epoisses, Reblochon, Munster, Livarot. Ensuite, pour chaque A.O.C., 25 souches d'Arthrobacter correspondant à des teintes variables seront caractérisées d'un point de vue pigmentation :- aspect, teinte sur milieu gélosés,- cinétiques de production en milieu solide et en milieu liquide,- cultures en masse, méthodes d'extraction des pigments,- quantité de pigments produite (production volumique mg/L de milieu) (production spécifique mg/g MS),- valeurs spectrocolorimétriques (L a*b*C*h),- profil HPLC,- HPLC-MS,- RMN des pigments purifies. Les facteurs influençant la production de pigments (substrats ; cultures mixtes-levures désacidifiantes / bactéries ; lumière…) seront étudiés, en portant l'accent sur des milieux de type fromage, voire des caillés modèles. / Smear-ripened soft cheeses, characterized by their orange-red color on rind, are dairy products widely consumed in Europe. The surface color is due essentially to carotenoids, in combination with other pigments, produced by the cheese microflora during ripening. Arthrobacter sp. is one of the major microorganisms occurred on the surface of cheeses, particularly in smear-ripened cheeses, where it is assumed to be responsible for yellow pigmentation of the cheese rind because of its characteristic overall color and its involvement at the different stages of cheese ripening. Pigment-producing microorganisms are commonly found in the nature. Nowadays, pigment-producing microorganisms have been increasing of interest in many scientific disciplines and applications have broadened in the industry because of their biotechnological advantages. As the present trend entirely the world is shifting toward the use of eco and biodegradable products, the requirement for natural ingredients, especially natural colorants, is increasing day by day. The first part of this thesis highlights the crucial role of microorganisms as potential sources of natural pigment production by reviewing a large number of research works related to pigments biosynthesized by microorganisms which were published over the past 10 years by private companies or academic laboratories, with an emphasis on pigments providing for the application in foods. Since the genus Arthrobacter is a group of metabolically versatile bacteria which widely distributed in nature, some parts of this thesis include the review presenting the possibility to produce pigmented Arthrobacter sp. biomasses as novel sources of food colorants; furthermore, the beneficial aspects of Arthrobacter sp. and their promising significances in the dairy industry are also addressed. Considering the significance of Arthrobacter sp. in smear-ripened cheeses, the economically important dairy products, the aim of research described in this thesis is to investigate the implication of this bacterium, particularly Arthrobacter arilaitensis, in the coloration of these cheeses in several aspects covering (i) diversity of pigment production among strains, (ii) kinetic of pigment synthesis, (iii) identification of chemical characteristic of pigments, (iv) colorimetric characterization of pigmentation, and (v) influences of environment i.e. light, pH, NaCl and deacidifying yeasts on the production and the color development of pigments. Among 14 strains of Arthrobacter arilaitensis studied, two groups depending on their ability of carotenoid production could be divided, carotenoid-producing and non-pigmented strains. A growth-associated pigmentation probably applied to indicate the kinetic of carotenoid synthesis by these strains. The diversity of pigment concentration among the carotenoid-producing strains was low, related to the characteristics of pigmentation determined by quantitative spectrocolorimetry. The HPLC-PDA-APCI-MS analysis of extracted pigments of a representative strains revealed 8 different carotenoids showing C50 decaprenoxanthin as the major accumulated carotenoids. Changes in the color development of A.arilaitensis strains under the influences of physical, chemical and biological factors were obtained through spectrocolorymetry. Three groups depending on a coloration behavior affected by light were illustrated e.g. positively sensitive, negatively sensitive and not sensitive to light. The acidic pH and high concentration of salt showed the efficiency inhibited effect on pigmentation of a representative strain of carotenoid-producing A. arilaitensis. In combination of pH and NaCl, deacidifying yeasts were obviously related to the pigment production of A. arilaitensis. The highest average value of color saturation were observed on the studied media deacidified by Debaryomyces hansenii at pH 7.0, displaying intense yellow.

Les processus internes et externes qui ont formé et structuré la croûte de la planète Mars au début de son histoire sont actuellement mal connus. Le canyon de Valles Marineris représente la plus grande coupe naturelle à la surface de Mars, où affleure la croûte moyenne et supérieure. L'étude de cette région clé a été abordée minéralogiquement et morphologiquement à partir de données hyperspectrales CRISM, et des images à haute résolution HiRISE de la mission MRO (NASA, 2006). La base du canyon est constituée de roches massives, fracturées, à fort albédo, riches en pyroxènes pauvres en calcium, pénétrées par des dikes verticaux riches en olivine. Ces roches sont interprétées comme des affleurements de croûte primitive, préservée et exposée dans son contexte originel. Les plateaux bordant le canyon sont couverts d’une formation de 100m d’épaisseur d’argiles ferromagnésiennes, recouvertes d’argiles alumineuses. Cette formation géologique visible sur plus de 106km2 traduit un niveau d’altération de la croûte sous un climat humide. Enfin, les dépôts stratifiés centraux de la région de Capri Chasma, d'épaisseur plurikilométrique, sont riches en sulfates monohydratés et polyhydratés, corrélés à des groupes de strates distincts. Ces sédiments se sont déposés durant l’Hespérien et ont ensuite été érodés par des processus fluviatiles. Ces résultats permettent de reconstituer la succession d’événements suivants : I) formation de la croûte primitive témoin d’un océan magmatique primitif, II) recouvrement de cette croûte primitive par un empilement volcanique, III) Altération de surface à grand échelle, IV) Ouverture du canyon de Valles Marineris, V) dépôts et érosion de niveaux stratifiés riches en sulfates. / Valles Marineris is a unique vertical section through the uppermost kilometers of the martian crust; its location, east of Tharsis bulge, and its water-related history suggest a great diversity of rock types in this area. High resolution morphologic (HiRISE) and mineralogic (CRISM) data from the MRO mission (NASA, 2006) available over the area were investigated. A typical succession of horizontal units of distinct morphologies and mineralogies was observed in the Eastern part of Valles Marineris, including basaltic lavas, phyllosilicate-rich boulders and a LCP (Low-Calcium Pyroxene)-rich basement. This basement, interpreted as being a uniquely preserved outcrop of pristine Noachian crust, is intruded by olivine-rich dikes, which are valuable witnesses of early magmatic and tectonic processes. A thin light-toned formation, enriched in Fe/Mg smectites at its base, and Al-phyllosilicates at its top, is draping the Noachian plateaus around the canyons. This widespread unit could have formed by alteration under a wet climate, and is akin to pedogenesis. Finally, kilometer-thick layered deposits that are filling most of the canyons were analyzed in the area of Capri Chasma, at the outlet of Valles Marineris. These Hesperian-aged deposits are enriched in monyhydrated and polyhydrated sulfates and appear to have been eroded by younger fluvial processes. Both spectral types are associated with different units of distinct morphologies, at different elevations. All these observations were combined to propose the following succession of events: I- Formation of the pristine crust by crystallization in a magma ocean, II- Piling of lava flows on the top of this crust and dike activity, III- Widespread surficial alteration, IV- Opening of Valles Marineris, V- deposition and erosion of the sulfate-rich layered deposits.

Les étoiles à neutrons ont été largement étudiées depuis que Baade and Zwicky ont postulé leur existence en 1934. Ces études ont été et sont réalisées à l'interface de différents domaines de la physique tels que : l'astrophysique en rayons X, l'observation des pulsars, la relativité générale et plus dernièrement les ondes gravitationnelles, la physique du solide, ainsi que la physique nucléaire. Dans cette thèse nous nous concentrerons sur la description des étoiles à neutrons dans le cadre de la physique nucléaire et précisément de la croûte interne de l'étoile. Ces étoiles sont caractérisées par une masse importante de l'ordre d'une à deux masses solaires dans un rayon de 10 km. Quant à leur structure interne elle peut être décrite en trois strates : la croûte externe, la croûte interne et le cœur. La croûte externe correspond à un réseau cristallin de noyaux atomiques et un gaz d'électrons relativistes. Vient ensuite la croûte interne, définie lorsque les noyaux de la croûte externe sont si riches en neutrons qu'ils les libèrent dans le milieu pour former un gaz. Ici, nous ne parlons plus de noyaux mais d'agrégats car tous les nucléons qui les composent ne sont plus systématiquement liés. Cette structure complexe et sa composition est à l'origine de nombreuses propriétés caractéristiques des étoiles à neutrons.C'est ainsi que nous construirons notre étude en trois parties. Tout d'abord nous commencerons par traiter le gaz de neutrons entourant les agrégats. Le gaz de neutrons que nous considérons uniforme ici est superfluide et devrait donc présenter un mode de Goldstone. Cette description sera effectuée à l'aide de la QRPA. Puis nous en viendrons à la description des agrégats. Dans ces conditions on s'attend à observer des cristaux de sphères, des cylindres et des plaques de matière nucléaire, que nous décrirons grâce à l'approximation ETF. Puis nous terminerons par la description de l'interaction entre les agrégats et le gaz au niveau dynamique, et ce dans le cadre de la théorie hydrodynamique. Ces résultats seront appliqués à l'astrophysique et en particuliers aux glitches. / Neutron stars have been extensively studied since Baade and Zwicky have proposed their existence in 1934. Their description is at the interface of numerous domains of physics, e.g., X-ray astrophysics, pulsar signal observation, general relativity and nowadays gravitational waves, solid state physics, and also nuclear physics. In this thesis we will concentrate on the nuclear physics description, especially of the inner crust. These stars are charaterized by their large mass from one to two solar masses, in a radius of 10 km. Their inner structure can be divded in three major layers: the outer crust, the inner crust and the core. The outer crust consists of nuclei coexisting with an electron gas to ensure charge neutrality. If one goes deeper into the crust, the ratio of neutrons with respect to the total nucleon number increases. Eventually, the excess of neutrons in the nuclei gets so high that they drip out from the nuclei and create a dilute neutron gas. From now on, we will speak of nuclear clusters instead of nuclei. This phenomenon defines the limit between the outer crust and the inner crust. This complicated structure and composition is at the origin of many characteristic properties of neutron stars. Hence, we will construct our work in three major parts. First, we start to account for the neutron gas surrounding the clusters, which we treat as uniform. Here, the neutron gas is assumed to be superfluid, and one can expect a Goldstone mode. This description will be done in the framework of QRPA. Second, we will focus on the study of properties of the clusters contained in the inner crust. Under these conditions we expect to see cystal of spheres, rods and plates of bound nucleons, that we will describe with the help of the ETF approximation. Third, we will finish by treating the interaction between the clusters and the gas with hydrodynamics. The results will be applied to astrophysics and in particular to glitches.

La formation de la croûte continentale est l'un des problèmes majeurs posés aux géoscientifiques. Parmi eux, le géologue peut apporter des éléments de réponse fondamentaux, c'est effectivement lui qui " image " la surface de la croûte au travers de la carte et en retrace les principaux " actes fondateurs " au travers des reconstitutions lithostratigraphiques. Une fois ces cadres posés, la réflexion porte à la fois sur les mécanismes qui ont produit la matière et ceux qui l'ont façonnée, qu'il s'agisse de phénomènes chimiques (magmatisme, hydrothermalisme) ou physiques (déformation, métamorphisme). L'objet de ce mémoire est de tenter de comprendre quels processus ont opéré durant les grandes étapes de la formation de la croûte archéenne de la partie SW de l'Afrique de l'Ouest, à partir des informations collectées dans le cadre de projets de cartographie du BRGM dans l'est et le centre de la Guinée (sud-est Guinée, 1998-1999 ; nord-est Guinée, 1998-1999 ; centre Guinée, 2001-2003). L'approche est essentiellement magmatologique, avec comme objectifs de cerner l'origine des magmas et leurs mécanismes de différenciation. Dans ce but, une démarche systématique est largement utilisée, qui s'appuie sur une comparaison entre les " signatures " géochimiques des roches archéennes et celles de roches modernes, ainsi que sur une mesure de l'état de fractionnement des sources des magmas archéens relativement au manteau primordial et aux sources des magmas modernes. Dans le SW de l'Afrique de l'Ouest, la formation et la différenciation du craton archéen (le domaine de Kénéma-Man) a procédé en quatre étapes majeures : 1/ paléoarchéenne (~ 3,5 Ga) ; 2/ léonienne (~ 3,1-2,95 Ga) ; 3/ libérienne (~ 2,9-2,8 Ga) ; 4/ tardiéburnéenne (~ 2,1-2 Ga). L'étape paléoarchéenne est principalement marquée par la mise en place de granitoïdes assez potassiques, aux signatures géochimiques communes de magmas produits par fusion à haute pression de matériaux basiques (ou " slab melts "). A la même époque, des roches basiques sont effectivement subductées, éclogitisées, puis stockées dans le manteau sous-continental, et c'est seulement au Mésozoïque (~ 100-200 Ma) que des kimberlites du Sierra Leone raméneront en surface ces témoins de " slabs " archéens, dont la plupart sont profondément contaminés par les magmas kimberlitiques (Barth et al., 2002b). Les signatures géochimiques des granitoïdes permettent de les interpréter comme des produits de la fusion partielle à faible degré d'un matériau basaltique primordial dont pourraient témoigner un ou deux rares échantillons d'éclogite ayant échappé à la contamination par les kimberlites. L'étape léonienne se traduit par la mise en place d'un ensemble de roches magmatiques basaltiques (greenstone) à acides (gneiss, granitoïdes), rarement ultramafiques, et de roches sédimentaires (quartzites, Fe-quartzites, paragneiss ...). Le point essentiel est la signature clairement orogénique de certaines roches basaltiques qui suggère le fonctionnement d'une subduction " froide " (ou tout au moins " tiède ") comparable aux subductions actuelles. Par ailleurs, le magmatisme léonien porte la trace de la permanence d'un manteau primordial à l'aplomb du craton et d'une différenciation possible des magmas vers des termes intermédiaires et acides dont certains semblent largement contaminés par la croûte paléoarchéenne. En Guinée comme en Côte d'Ivoire (Kouamélan et al., 1997a-b), l'étape libérienne est essentiellement une période de différenciation crustale, sans indice d'une accrétion significative. Quelques rares roches basiques témoignent de la permanence d'un manteau primordial à l'aplomb du craton, mais plus de 99% des roches libériennes visibles en surface sont acides. Les granitoïdes, souvent assez potassiques et particulièrement riches en éléments incompatibles (Th, terres rares légères ...), sont les plus abondants et des migmatites leur sont souvent étoitement associées. Parmi les granitoïdes, des charnockites constituent un type subordonné, mais qui témoigne des conditions de haute température probablement à l'origine de l'événement libérien. Celui-ci est interpété comme un épisode de fusion généralisé de la croûte, en conditions sous-saturées en H2O, ayant permis la production des granites riches en éléments incompatibles par fusion partielle à taux limité de précurseurs acides paléoarchéens à léoniens. Le moteur thermique de cet événement pourrait être l'injection de magmas mafiques en base de croûte, mais ce point reste à étayer. Le dernier événement " orogénique " subi par le craton est une remobilisation partielle au Paléoprotérozoïque supérieur (événement tardi-éburnéen), associée à une tectonique décrochante liée à la collision entre la croûte birimienne (~ 2,2-2,1 Ga) à peine achevée et le bloc archéen. En prélude à cet événement, un magmatisme juvénile se développe à la marge du craton qui associe des laves ultramafiques (komatiites) et mafiques (tholéiites). Là encore, les magmas semblent largement alimentés par un réservoir mantellique primordial qui recycle partiellement un constituant sélectivement appauvri en Th interprété comme l'héritage de " slabs " précédemment subductés. Finalement, telle qu'en témoigne sa composition de surface, la croûte supérieure archéenne d'Afrique de l'ouest apparaît un peu plus acide et très légèrement moins mafique que la moyenne proposée pour la croûte continentale supérieure moyenne (Taylor et MacLennan, 1985). Néanmoins, ces différences ne peuvent en expliquer d'autres, qui portent spécifiquement sur les éléments incompatibles. En premier lieu, la croûte archéenne d'Afrique de l'ouest apparaît quatre fois plus pauvre en Ta et Nb et significativement plus fractionnée en terres rares lourdes et plus enrichie en terres rares légères que la croûte supéreure moyenne. Elle est également plus riche en Ba et Th. Globalement, les processus archéens ont permis la production d'une croûte supérieure très proche de la croûte moyenne et globalement granodioritique, mais cette croûte archéenne présente une signature géochimique spécifique, plus " orogénique " que celle de la croûte moyenne, et où l'effet du slab melting transparaît nettement.

Les processus internes et externes qui ont formé et structuré la croûte de la planète Mars au début de son histoire sont actuellement mal connus. Le canyon de Valles Marineris représente la plus grande coupe naturelle à la surface de Mars, où affleure la croûte moyenne et supérieure. L'étude de cette région clé a été abordée minéralogiquement et morphologiquement à partir de données hyperspectrales CRISM, et des images à haute résolution HiRISE de la mission MRO (NASA, 2006). La base du canyon est constituée de roches massives, fracturées, à fort albédo, riches en pyroxènes pauvres en calcium, pénétrées par des dikes verticaux riches en olivine. Ces roches sont interprétées comme des affleurements de croûte primitive, préservée et exposée dans son contexte originel. Les plateaux bordant le canyon sont couverts d'une formation de 100m d'épaisseur d'argiles ferromagnésiennes, recouvertes d'argiles alumineuses. Cette formation géologique visible sur plus de 106km2 traduit un niveau d'altération de la croûte sous un climat humide. Enfin, les dépôts stratifiés centraux de la région de Capri Chasma, d'épaisseur plurikilométrique, sont riches en sulfates monohydratés et polyhydratés, corrélés à des groupes de strates distincts. Ces sédiments se sont déposés durant l'Hespérien et ont ensuite été érodés par des processus fluviatiles. Ces résultats permettent de reconstituer la succession d'événements suivants : I) formation de la croûte primitive témoin d'un océan magmatique primitif, II) recouvrement de cette croûte primitive par un empilement volcanique, III) Altération de surface à grand échelle, IV) Ouverture du canyon de Valles Marineris, V) dépôts et érosion de niveaux stratifiés riches en sulfates.

La sismologie et les grands profils sismiques sont ici plus particulièrement utilisés pour étudier la structure profonde de quatre orogènes. Pour les Alpes occidentales, nous traitons d'abord de l'atténuation intrinsèque des ondes sismiques dans la croûte supérieure et de sa dépendance en fonction de la fréquence. Nous faisons ensuite le point sur l'état des connaissances sur l'allochtonie et l'écaillage Iithosphérique vers le milieu des années quatre-vingt. C'est en effet à cette époque que le profil Ecors-Crop Alpes à permis de davantage détailler la structure de la croûte par sismique réflexion verticale En sismique réflexion grand-angle, on a pu observer le Moho profond de la zone de racine et, dans le domaine briançonnais, une écaille de manteau imbriquée dans la croûte alpine. La sismicité et la sismotectonique des Alpes occidentales sont ensuite examinées à la lumière des données récemment acquises par le réseau Sismalp qui surveille l'activité du Sud-Est de la France. Les données télésismiques obtenues par ce même réseau ont été utilisées pour procéder à une tomographie télésismique de la limite de plaques Eurasie-Adriatique jusqu'à 200 km de profondeur. Les trois autres orogènes sont étudiés de façon plus succincte. La structure profonde de l'Atlas tunisien est d'abord présentée à travers les résultats d'une campagne de sondages sismiques profonds. Nous avons ensuite appliqué aux coupes de sismique réflection verticale du profil Ecors Pyrénées les techniques de migration mises au point dans les Alpes. Nous concluons par l'étude de la partie centrale de l'Oural par sismique réflexion grand-angle et par tomographie télésismique, deux techniques éprouvées précédemment dans les Alpes.