Un modèle original d'érosion du paysage est proposé afin d'estimer l'évolution des vallées en fonction de la surrection tectonique, la largeur de la vallée, la lithologie, le climat et l'eustatisme. Il repose sur le couplage d'une équation relative à l'évolution du fond de la vallée incluant la largeur d'action (paramètre peu introduit jusqu'à présent dans les modèles d'érosion), avec une équation d'évolution de la pente des versants. L'évolution des paramètres hydrauliques (débit du cours d'eau et largeur du chenal) et sédimentaires (taux de dénudation et apport sédimentaire des versants à la rivière) au cours du dernier million d'années, a été reconstruite en fonction du climat en utilisant le système de prédiction bioclimatique BIOCLIM. Appliqué aux vallées de la Seine et de la Marne au Quaternaire, ce modèle permet une évaluation satisfaisante des processus d'érosion et dépôts (estimation au mètre près de l'amplitude des incisions et de l'épaisseur des dépôts fluviaux) et une meilleur compréhension de l'influence de chacun des mécanismes. Dans la zone amont du cours d'eau, l'érosion des rivières est commandée principalement par le climat tandis que dans la partie aval la formation des replats d'érosion est due à l'action conjuguée du climat, des variations du niveau marin, de la topographie sous marine et de la surrection tectonique. La comparaison des résultats obtenus suivants différents scénarios tectoniques avec les données de terrain conduit à la construction une carte des valeurs prises par la tectonique dans ces vallées. Enfin, l'étude des résultats du modèle sur le Quaternaire a permis de caler les coefficients en vue de calculs prospectifs.

Plants (macrophytes) growing in lake and wetland sediments are known mediators of greenhouse gases (GHG), specifically methane (CH4), carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O). Current studies have emphasized the potential risk of underestimation regarding emissions of plant-mediated GHGs from terrestrial systems including lakes, streams and other freshwater bodies. In order to differentiate the possible sources and sinks of atmospheric carbon and nitrogen in aquatic environments, this study aims to investigate the spatial variability of GHG fluxes in stands of common wetland macrophytes. Field samplings were carried out in the summer of 2012 where 24-hour diel measurements were conducted with the static chamber method in a boreal lake in south western Sweden. Two macrophyte communities were studied; one mixed-species stand and one species-specific stand of water horsetail (Equisetum fluviatile). Spatial variability was confirmed at several stages, both between and within stands. The species-specific stand emitted more CH4 than the mixed stand, from 0.17 to 8.99 mmol m-2 h-1, compared to 0.63 – 1.95 mmol m-2 h-1 maximum measured. Within stand variability was confirmed as variable CH4 flux per strand of E. fluviatile was established. No significant differences were observed regarding CO2 and N2O, other than weak correlation in diel patterns, e.g. daytime uptake and night time respiration/emission for both gases.

La compétition entre les processus internes et externes contrôle l'évolution des surfaces continentales à l'échelle des temps géologiques. La topographie et le réseau de drainage actuels des Cordillères Bétiques apparaissent comme transitoires (surfaces aplanies sommitales, knickpoints) impliquant que la réponse érosive du système géomorphologique n'a pas encore contrebalancé les dernières étapes de surrection. L'exhumation des zones internes montre un épisode d'aplanissement majeur de la topographie à une altitude proche du niveau marin entre ~ 17 et 8 Ma. Certaines de ces surfaces sont préservées de l'érosion en altitude. Les rivières montrent une incision relativement mature dans les sierras orientales initiée lors de l'inversion tardi-miocène, et une surrection régionale plus récente reliée à de la topographie dynamique. Le raccourcissement post-tortonien dans les zones internes est faible (~ 5 km) tandis que la déchirure E-W de la lithosphère ibérique depuis la fin du Miocène entraîne un soutien mantellique permettant d'expliquer les hautes topographies orientales. A l'ouest, la lithosphère ibérique subit la traction du panneau plongeant impliquant une topographique moyenne plus basse. L'implication de ces processus engendre une forte composante non-isostatique de la topographie. La géométrie de la déchirure de la lithosphère ibérique permet d'expliquer l'instabilité de la ligne de partage des eaux séparant les versants atlantique et méditerranéen. Le rajeunissement du relief bétique et la réorganisation dynamique du réseau de drainage suggère une surrection brève et récente (quelques Ma) rattachée à un fonctionnement discontinu de la déchirure de la lithosphère. / Competing between internal and external processes controls the evolution of continental surfaces at geological time scale. The topography and associated drainage network of the Betics are transient (summit surfaces, knickpoints) implying that the erosional response of the geomorphic system hasn’t counterbalanced the last stages of uplift yet. Exhumation history of the internal zones shows a major planation event near sea level between ~ 18 and 7 Ma. Some of these surfaces are preserved from erosion at the summit of several sierras. Rivers in the eastern sierras show relatively mature incision pattern initiated since the Late Miocene inversion. At the regional scale the drainage network shows a more recent uplift related to dynamic topography. Post-Tortonian shortening in the Internal Zones is low (~5 km) whereas E-W tearing of the Iberian lithosphere since the Late Miocene has led to an important mantle support of the eastern topography. To the west, Iberian lithosphere is pulled by the slab and the mean topography above is deflected. These deep processes are responsible for an important non-isostatic component of the Betics topography. The tear geometry of the lithosphere beneath the Betics can explain the instability of the main divide (Atlantic/Mediterranean). Rejuvenation of the relief and the dynamic reorganization of the rivers suggest a brief and recent uplift (few Ma) related to a discontinuous tearing of the lithosphere.

La modélisation de dépôts fluviatiles à l'échelle du réservoir pétrolier est fréquemment réalisée à l'aide de simulations stochastiques. Ces méthodes sont opérationnelles et éprouvées mais manquent souvent de réalisme. Elles visent à reproduire une certaine hétérogénéité de faciès sans intégrer les processus gouvernant la sédimentation. Cependant, dans les dernières décennies, de nouveaux modèles déterministes d'évolution des systèmes fluviaux méandriformes ont été élaborés et validés sur des périodes de temps historiques. L'objectif de ce travail est alors de combiner méthodes stochastiques et déterministes à l'échelle des temps géologiques pour simuler la formation de réservoirs pétroliers chenalisés. A partir des équations de l'hydraulique fluviale, un modèle d'évolution spatiale est proposé pour un chenal méandriforme de largeur constante assimilé à sa ligne médiane. L'ossature ainsi obtenue est habillée avec un modèle de faciès simulant les différents dépôts. Leur mise en place se fait en retenant des modèles physiques ou descriptifs simples qui prennent en compte les conditions hydrauliques dans le chenal, la topographie de la plaine d'inondation et intègrent une composante stochastique. Il est ainsi possible de modéliser des architectures variées exprimant la réponse du système fluvial à un nombre restreint de paramètres clés. Les courbes de proportions verticales permettent d'étudier l'influence de plusieurs paramètres du modèle. Ces paramètres déterminés, la migration du chenal est contrainte par l'érodabilité de la rive qui corrige la migration prévue par les modèles d'écoulements à l'intérieur du chenal. L'utilisation de ce paramètre, sous forme de cartes obtenues par simulation conditionnelle, est simple à mettre en oeuvre et permet de définir des zones de migration préférentielle du chenal. Enfin, le conditionnement aux puits est réalisé à partir de simulations spatio-temporelles de l'érodabilité le long du chenal. Les simulations obtenues sont réalistes, rapides, diversifiées et mettent en évidence la distribution spatiale des corps réservoirs. Les dépôts simulés sont génétiquement liés: leur reconstruction chronologique est possible et cohérente.

Le comportement des rivières au cours du rifting joue un rôle important dans la sédimentation syn-rift et la distribution de la subsidence. Pendant la croissance des failles normales, les rivières répondent aux mouvements verticaux. En réponse au soulèvement tectonique, les rivières peuvent être déviées vers les zones en subsidence ou inversées. Les rivières peuvent aussi inciser les zones en soulèvement. L'évolution à long terme des rivières et leurs enregistrements stratigraphiques restent mal documentés pendant les processus de croissance et de migration des failles normales. Cette thèse analyse les interactions entre les rivières antécédentes et la croissance des réseaux de failles normales. Les implications en termes de distribution des faciès syn-rift sont étudiées à l'échelle du bassin et des blocs de failles. Les dépôts fluviatiles et deltaïques sont préservés dans plusieurs blocs de failles normales soulevés le long de la marge sud du rift de Corinthe (Grèce). Les logs sédimentaires et la cartographie des faciès syn-rift permettent le découpage lithostratigraphique de la zone d'étude. La série syn-rift est principalement conglomératique et difficile à dater. La magnétostratigraphie et quelques marqueurs biostratigraphiques sont utilisés pour dater et corréler les dépôts entre les différents blocs de faille. L'analyse des isotopes cosmogéniques 26Al et 10Be dans les dépôts a permis la détermination d'âge d'enfouissement. L'ensemble des âges obtenus par ces différentes méthodes permet de proposer un modèle de corrélation et de reconstruire l'évolution du rift précoce entre 3,6 et 1,8 Ma environ. (1) Le système fluviatile étudié évolue à travers plusieurs blocs de failles actives. (2) Le système de drainage antécédent hérité de la chaîne hellénique est caractérisé par un flux sédimentaire important depuis le début du rifting. (3) Le système fluviatile (au moins 30 km de long) remplit le paléorelief et le flux sédimentaire dépasse largement l'accommodation créée par les failles. L'enfouissement des failles par le système fluviatile limite la création de topographie et le développement d'un réseau de drainage conséquent. (4) L'axe fluviatile antécédent reste constant et contrôle la distribution des faciès. (5) Les changements de faciès et les architectures alluviales sont observés à l'échelle du bassin et ne sont pas directement contrôlés par les variations d'accommodation dans les blocs de failles. (6) Les zones d'accommodation maximale sont ici disposées parallèlement à l'axe fluviatile antécédent. La persistance des rivières et le flux sédimentaire pendant plusieurs centaines de milliers d'années ont permis la localisation de la déformation, induisant une rétroaction positive sur la croissance des failles. Le système distributaire se termine à l'est où des deltas progradent en milieu lacustre peu profond. Les systèmes de dépôts fluviatiles, deltaïques et turbiditiques actifs à l'initiation du rift de Corinthe enregistrent l'approfondissement diachrone du bassin. Le comportement des rivières antécédentes est aussi étudié à l'échelle d'une zone de relais entre deux failles bordières actuellement actives. Pendant le Pléistocène moyen et supérieur, la zone de relais a capturé la rivière antécédente de Krathis qui a construit une succession de deltas. La connexion entre les deux failles majeures est marquée par (1) des failles obliques dites "de transfert", (2) plusieurs familles de terrasses marines enregistrant le soulèvement diachrone de la rampe de relais, et (3) la migration progressive de l'accommodation vers le bassin. Cette étude permet pour la première fois de reconstruire les processus de connexion de failles sur une période 0,5 Ma. La rivière Krathis persiste au cours du développement de la zone de relais et met en évidence, une fois de plus, l'importance des rivières antécédentes dans la localisation des dépocentres majeurs dans les rifts / Rivers behaviour during early rifting can significantly impact on syn-rift sedimentation and the distribution of subsidence. During normal fault growth, existing rivers can be diverted toward subsiding zones. They can respond to footwall uplift either by reversing their flow or by incising into uplifting zones. Long-lived river systems and their stratigraphic record in rifts are poorly documented, not only during early fault propagation and linkage processes but also during successive migrating phases of fault activity. We investigate the interactions of major antecedent rivers with a growing normal fault system and the implications for facies distributions, both on a basin scale and at the scale of individual normal fault blocks. Along the southern margin of the western Corinth rift (Greece), the Plio-Pleistocene fluvial and deltaic successions are investigated. Syn-rift deposits are preserved in a series of uplifted normal fault blocks (10–20 km long, 3–7 km wide). Detailed sedimentary logging and high resolution mapping of the syn-rift deposits document variations of alluvial architecture across the basin and enable to define lithostratigraphic units. Magnetostratigraphy and rare biostratigraphic data are used to date and correlate the alluvial succession between fault blocks. Burial ages were tentatively determined using cosmogenic isotopes 10Be and 26Al produced in situ in quartz grains. Based on the correlation model, we reconstruct the evolution of the early western Corinth rift between about 3.6 and 1.8 Ma. (1) The transverse and antecedent Kalavryta river system flowed and deposited across a series of active normal fault blocks. (2) This river system was inherited from the Hellenide mountain belt and supplied high volumes of coarse sediments from the onset of extension. (3) As depocentres enlarged through time, the fluvial deposits progressively filled palaeorelief. A continuous braided plain developed above active buried faults and no significant consequent drainage system developed between the narrow fault blocks. (4) The main fluvial axis of the antecedent drainage persists through time and controlled facies distribution. (5) The length scale of facies transitions is greater than, and therefore not related to fault spacing. Here, along-strike subsidence variations in individual fault blocks represent a secondary contributor to the alluvial architecture. (6) The zones of maximum subsidence on individual faults are aligned across strike, parallel to the persistent fluvial axis. This implies that long-term sediment supply and loading influenced normal fault growth. Sediment supply largely outpaced local hangingwall subsidence and overfilled the early rift basin. The river system terminated eastward where small deltas are built into a shallow lake that occupied the central Corinth rift. During this time, another river system built fan deltas along the southern margin, recording diachronous deepening of the basin. The behaviour of antecedent rivers is also studied at the scale of a relay zone, that developed later in the rift history between two growing fault segments. During the Middle to Late Pleistocene, the relay zone captured the antecedent Krathis River, which deposited prograding Gilbert-type deltas. Transfer faults record progressive linkage and basinward migration of accommodation along the ramp axis, while marine terraces record diachronous uplift in their footwalls. Although early linkage occurred, the main normal faults continued to propagate until final connexion. For the first time a reconstruction of the linkage phase is presented over a period of ca. 0.5 Myr. Throughout this linkage history, the Krathis River continued to flow across the relay zone. Again, this emphasizes the role of antecedent rivers in supplying sediments and controlling the location of the major depocentres along the rift margins

Comment extraire de l'information et prévoir le comportement d'un système dont on ne connaît qu'un nombre limité d'informations ? <br />Nous avons simulé l'érosion fluviatile long-terme et ses conséquences sur la base d'un modèle prenant en compte les processus physiques. Nous avons complété le modèle mécanique par l'intégration de considérations sur l'évolution dans le temps des grandeurs caractéristiques du système en les simulant par l'intermédiaire du signal d'insolation (influence des paramètres astronomiques sur les changements climatiques).<br /><br />Dans le cas du bassin parisien, les simulations ont mis en évidence l'existence d'un soulèvement tectonique régulier de 0.06 à 0.09 mm/an lors des derniers cycles climatiques (plusieurs dizaines de milliers d'années). L'équilibre dynamique du système fluctue en fonction des variations climatiques : le dernier maximum d'incision, estimé par l'intermédiaire de la simulation, a eu lieu il y a 40 à 60 ka.<br />Dans le cas des fortes incisions, le paléo-profil des fleuves enregistre les propriétés mécaniques de la lithosphère. On obtient ainsi une méthode alternative et élégante pour déterminer celles-ci. <br /><br />Suivant l'échelle de temps et d'espace étudiée, le profil longitudinal des fleuves peut révéler soit les mouvements tectoniques, soit les changements de climat, soit enfin les propriétés mécaniques de la lithosphère. La modélisation permet de combler certaines lacunes sur les évènements passés et constitue un outil de prédiction long-terme.

Cette thése couvre le périmétre de la carte géologique de Voiron et permet ainsi l'étude des dépôts quaternaires , molasse et substratum tertiaire d'un périmètre de l'avant pays alpin.

La variabilité spatio-temporelle de l'évolution morpho-sédimentaire du fond de la vallée de la Choisille (bassin versant : 288 km²), affluent de la Loire moyenne dans le sud-ouest du Bassin parisien (37), a été étudiée par 78 forages (8 transects), prospection géophysique, analyses sédimentologiques et datations 14C et OSL. Huit phases d'évolution du système fluviatile depuis le début Weichsélien ont été définies et corrélées avec les données palynologiques et archéologiques locales, afin de comprendre l'impact des facteurs forçants : climat ou/et anthropisation. Du Weichsélien jusqu'au début du Subatlantique, l'activité d'incision ou de sédimentation de la Choisille a évolué sous contrôle climatique strict. Depuis l'Allerød, cette évolution a été différente de celles observées sur d'autres rivières en Europe du Nord-Ouest, indiquant des spécificités climatiques et géologiques régionales. Dès l'Âge du Bronze, la rivière a évolué sous contrôle climatique et anthropique ; l'impact anthropique sur la sédimentation fut prépondérant, mais très variable dans le temps et l'espace au sein du bassin selon les potentialités agricoles des secteurs considérés.