Cette étude porte sur le devenir du phosphore (P) des boues résiduaires de station d'épuration épandues sur les surfaces agricoles et les risques de contamination des eaux de surfaces. Les caractéristiques chimiques des boues et les formes du P ont été déterminées par des analyses élémentaires en FRX, ICP-SEA et ICP-SM ; par des extractions chimiques ; par des investigations au MEB et de la microanalyse X ainsi que par l'analyse de la DRX. La mobilité et la « bio-disponibilité » du P des boues ont été estimées par l'étude d'isothermes de désorption, de la cinétique de dilution isotopique de 32P (en conditions oxydantes ou réductrices) et des essais de culture de poireaux (avec et sans mycorhizes). Le transfert du P a été mesuré dans les eaux de ruissellement à la surface de parcelles agricoles amendées avec des boues, lors de pluies naturelles ou simulées. Les boues issues de stations équipées d'une déphosphatation biologique comportent une fraction de P très mobile, assimilable par les plantes. L'adjonction de sels de fer immobilise une part du P sous forme de phosphates de fer, la mobilité du P étant alors contrôlée par la sorption sur des oxy(-hydro)xydes de fer. L'apparition de conditions réductrices, à la faveur de l'activité biologique, concourt à la libération partielle du P. La déshydratation et le séchage des boues contribuent à accroître la part immobilisée. Le chaulage favorise la précipitation d'apatite qui rend le P inaccessible aux plantes. Les boues déshydratées forment des agrégats à la surface du sol. Le P est alors transféré au sol par lixiviation. Selon la boue, la perte de P atteint 25 à 60% dans les deux mois qui suivent l'épandage. Ce phénomène est insuffisant pour affecter la qualité des eaux de ruissellement dont le P, surtout particulaire, provient du sol. Les boues liquides provoquent une augmentation de la teneur en P soluble dans l'eau, lors de pluies intenses. Mais elles préservent la structure de la surface du sol ce qui réduit l'érosion et les pertes de P total.

Le but de ce travail est : - décrire briévement la structure et la géologie générale de la région entre le Lac de Lauvitel et la vallée de Valsenestre , secteur ouest du haut Dauphiné - décrire la pétrologie, la géochimie des roches magmatiques de ce secteur - utiliser les données géochimiques , minéralogiques , éléments traces , morphologie des zircons afin de définir et différencier les roches magmatiques dans leur contexte dynamique

L'étude est menée au Sud-Ouest du Niger, en bordure du fleuve Niger, en milieu semi-aride, sur les aquifères de la ville de Niamey et de ses environs immédiats. Les différents aquifères sont contenus dans les formations birimiennes du socle précambrien qui forment le substratum de la ville, les formations sablo-argileuses du Continental Terminal 3 qui s'élèvent sur le plateau de la rive gauche et les alluvions quaternaires de la vallée du fleuve et de ses affluents. Au milieu des années 1980, un sévère étiage du fleuve Niger a motivé le creusement de 120 forages captant les aquifères du socle fissuré afin d'assurer l'alimentation en eau de la ville. Une pollution nitratée, liée à l'urbanisation incontrôlée et à la déforestation, a été mise en évidence. En effet, le développement des infrastructures urbaines (extension des réseaux d'assainissement et d'alimentation en eau) n'a pas pu suivre la croissance démographique (4,5%.an-1, 1988-2001), ce qui laisse craindre une accentuation de la pollution des eaux souterraines alors que la demande en eau de la ville est croissante. L'objectif principal de ce présent travail est donc de faire un état des lieux de la qualité des eaux souterraines à travers une étude croisée de la piézométrie et des paramètres physico-chimiques. Dans cette optique, un suivi piézométrique et physico-chimique mensuel sur une année (70 chroniques piézométriques saisonnières -1047 mesures-, 80 chroniques de conductivité -1200 mesures-) et quatre campagnes d'échantillonnages (232 échantillons) pour l'analyse des ions majeurs, complétés par une campagne de 21 jours pour des analyses bactériologiques (50 échantillons) ont été entrepris sur 3 années. Ces données sont complétées par celles déjà existantes sur la zone d'étude dans le but de mettre en évidence les évolutions de la ressource en eau à une échelle pluridécennale aux plans quantitatifs et qualitatifs. La faible profondeur de la nappe (0,5 à 30 m) et la mise en évidence des variations saisonnières du niveau piézométrique sur tous les puits de la zone captant les aquifères superficiels (réservoir d'altérites et CT3) montrent que la zone d'étude est une zone de recharge. Cette caractéristique concourt à favoriser le transfert des polluants. Au plan de la qualité des eaux, les sources et les processus de la minéralisation des eaux des différents aquifères ont été précisés en utilisant les techniques statistiques multivariées (ACP, CAH, AFD), les diagrammes binaires, les rapports ioniques et la distinction des faciès chimiques. La pollution nitratée déjà mise en évidence a été confirmée avec 44% des points d'eau échantillonnés présentant des teneurs supérieures à la norme OMS de potabilité de l'eau de boisson (50 mg.L-1), et des valeurs atteignant 816 mg.L-1 soit plus de 16 fois supérieures à cette norme. 14% des forages échantillonnés ont montré une évolution de la pollution nitratée sur une vingtaine d'années. D'une manière générale, les eaux souterraines localisées en centre ville et au niveau de la vallée du fleuve présentent les plus fortes teneurs en éléments dissous, indiquant ainsi que l'urbanisation est l'un des principaux facteurs contrôlant la modification de la minéralisation naturelle des eaux. Mots clés : urbanisation, nappe libre, piézométrie, géochimie, nitrates, milieu semi-aride, Niamey, Niger.

La région sud-ouest du Burkina partage avec le sud du Mali un système aquifère transfrontalier, celui de la bordure sud-est de Taoudéni. A cette échelle (180.000 km2 environ) la connaissance des écoulements se heurte à l'absence de piézométrie fine indispensable pour une meilleure exploitation et gestion des eaux souterraines. Cette absence est d'autant vraie qu'il existe peu ou presque pas de nivellement topographique adapté. Une approche multicritère combinant entre autres techniques, la géochimie isotopique et l'hydrodynamique couplée à un essai de modélisation est utilisée pour comprendre le fonctionnement hydrogéologique de ce vaste bassin sédimentaire. Les études chimiques et isotopiques donnent une homogénéité de faciès qui ne dégage pas d'éléments convaincants pour envisager l'existence d'une circulation souterraine individualisée entre les différentes formations géologiques. Le bassin sud-est de Taoudenni dans sa grande partie contient des eaux qui se renouvellent lentement. Cette faiblesse de recharge est confirmée par l'esquisse de modélisation hydrogéologique. Cela hypothèque pour l'avenir le développement socio-économique de la région. Malgré la cohérence de ces différentes approches, la question de l'individualisation des aquifères demeure. L'hypothèse de base, sur laquelle a reposé notre travail, est la continuité hydraulique des différentes roches réservoirs à l'échelle de l'ensemble de la série.

Dans les massifs cristallins externes de Basse Maurienne, les principaux aquifères se localisent dans les formations granitiques alors que les roches schisteuses et les zones intensément mylonitisées ne sont que le siège de faibles circulations. La perméabilité de fissures particulièrement élevée dans les zones hautes des massifs permet l'infiltration des eaux dans le cœur de ces massifs comme en témoigne l'abondance des venues d'eau dans la galerie E.D.F Arc-Isère à plus de 1000 mètres sous la surface. Cette même perméabilité du socle a été retenue pour expliquer la présence des venues hydrothermales de Basse Maurienne. Les eaux froides superficielles remobilisent des quantités importantes d'uranium, sous forme de complexes uranyles dicarbonatés, qui pourront migrer vers les parties profondes du socle. Le comportement hydrogéologique des massifs cristallins est apparu très hétérogène que ce soit pour les vitesses d'écoulements ou pour les caractéristiques physicochimiques des eaux. Les observations ont permis de souligner la relation étroite qui existe entre les circulations superficielles et les circulations profondes et leur incidence sur les remobilisations de l'uranium par les eaux ?

La mise en place de laves et d'ignimbrites rhyolitiques de nature hyperalcaline marque le début de la rupture du bloc continental qui a précédé l'ouverture du Golfe de Californie. Ces roches affleurent à l'est du grand volcan bouclier quaternaire du Pinacate ainsi que dans la région d'Hermosillo. Les données de terrain, couplées à des déterminations géochronologiques 40Ar/39Ar, à une étude minéralogique fine, aux données chimiques et isotopiques (Sr, Nd et Pb) ont permis d'établir l'âge Miocène moyen du volcanisme hyperalcalin et de préciser les conditions de genèse et d'évolution de ce magmatisme. Les données isotopiques marquées par une grande variabilité des rapports en strontium, soulignent une contamination par la croûte précambrienne. Les modélisations effectuées sont en accord avec une origine des liquides acides hyperalcalins par cristallisation fractionnée à partir de basaltes transitionnels, dans des réservoirs superficiels, avec une contamination de l'ordre de 10 %. Des évidences de mélanges magmatiques montrent que ces liquides n'ont pas évolué en système fermé. Les affleurements de la région du Pinacate constituent le prolongement méridional des manifestations miocènes de même nature situées sur la bordure du craton nord-américain, depuis le Nevada jusqu'à la Californie. Le volcanisme du Sonora central est l'équivalent des formations qui affleurent dans la région de Puertecitos, en Basse Californie. Ces deux ensembles sont situés là aussi sur une limite lithosphérique majeure entre le craton nord-américain et les terrains accrétés des Guerrero terranes. Ce volcanisme est lié à des remontées de matériel asthénosphérique (slab window ?) qui ont favorisé les phénomènes d'amincissement lithosphérique et de production de magmas basaltiques de type transitionnel.

L'existence d'un point chaud localisé en Afar est confirmée. Principalement deux composants mantelliques interviennent dans la genèse des laves du Sud de la Mer Rouge et d'Afar: un manteau appauvri en LREE et une source présentant des caractéristiques du pôle HIMU. Certains basaltes des plateaux éthiopiens et d'Afar (en particulier ceux émis avant l'ouverture du Golfe de Tadjoura) sont contaminés par la croûte continentale. Les résultats analytiques présentés ici, suggèrent que certains basaltes djiboutiens récents et des laves acides d'Afar sont contaminés par des gabbros hydrothermalisés. A aucun moment ne sont émis de façon massive des basaltes aux caractéristiques attribuables au manteau lithosphérique. Les basaltes d'Arabie ne peuvent pas être intégrés de façon simple au modèle de point chaud unique associé à l'ouverture de la Mer Rouge. L'existence d'un autre point chaud localisé au Nord de Djeddah est une hypothèse à envisager.

Le granite hercynien du Rochail (Haut Dauphiné, Alpes françaises) présente un certain nombre d'enclaves basiques, ou "syénite du Lauvitel". La cartographie au 1/1000° environ et les mesures effectuées sur ces affleurements (en particulier dans le secteur du refuge des Sources au NordOuest du massif) confirment le caractère magmatique des relations acidebasique. L'étude pétrographique et minéralogique des divers facies syénitiques a permis de distinguer trois paragénèses successives représentatives d'autant d'états physico-chimiques du matériel basique: - une paragénèse précoce et profonde, largement déstabilisée : olivine (?), clinopyroxène, plagioclase basique, apatite trapue, zircon, ilménite? - une paragénèse de remplacement où apparaissent des minéraux hydratés. Les conditions de cristallisation sont de l'ordre de 5 Kb et 600 à 700°C : actinote/hornblende, biotite phlogopitique/biotite, plagioclase oligoclase, apatite prismatique, sphène ... - une paragénèse à affinité alcaline leucocrate révélatrice de la contamination de l'enclave basique par l'encaissant granitique feldspath potassique, apatite aciculaire, quartz, albite :.. La géochimie du matériel basique et de l'encaissant granitique infirme l'idée d'une parenté entre eux, mais rend plausible celle de l'origine cumulative des enclaves. Les facies intermédiaires entre les termes extrêmes acide et basique. s'avèrent être la conséquence de la contamination de l'enclave par l'encaissant. La métasomatose silico-potassique pourrait être invoquée. L'hypothèse retenue fait intervenir un matériel basique d'origine profonde, cristallisé, emballé et fragmenté pendant son transport par un magma granitique monzonitique. Après la mise en place magmatique acide-basique tardihercynienne, l'ensemble est repris par la phase tectonique alpine.

La compréhension du fonctionnement hydrodynamique des grands complexes aquifères nécessite une bonne connaissance des réservoirs sollicités. Au sein de ces ensembles, l'influence des structures géologiques de grande extension reste mal connue. La structure de Villagrains-Landiras, limite méridionale du système aquifère nord aquitain, sert ici de cadre pour étudier l'impact de ces structures sur l'alimentation de systèmes aquifères profonds.<br />Différentes méthodes, faisant appel à plusieurs domaines des géosciences (géologie, géophysique, hydrogéologie, hydrologie, géomorphologie, géochimie isotopique, ...) ont été employées pour caractériser le fonctionnement hydrodynamique de cette entité et établir son rôle au sein du complexe aquifère nord aquitain.<br /><br />L'interprétation des données issues des prospections effectuées (sondages de reconnaissance, sismique réflexion) a aboutit à la révision de la géologie du secteur et des conditions de gisement des réservoirs rencontrés. Les travaux réalisés montrent l'importance des phénomènes érosifs qui ont affecté l'ensemble étudié induisant l'absence de nombreux horizons aquifères du Tertiaire (Éocène, Oligocène et Miocène). Les formations du Crétacé supérieur, largement fissurées et karstifiées, occupent quant à elles une place majeure au sein de la structure.<br /><br />L'étude du fonctionnement hydrodynamique de la structure s'est appuyée sur une étude transversale intégrant diverses analyses.<br />Tout d'abord, l'examen des modelés et des différentes chroniques piézométriques a montré l'importance de la structure dans la mise en charge des aquifères du complexe nord aquitain.<br />Ensuite, les différentes mesures effectuées sur le terrain ont mis en évidence l'existence, dans certains secteurs, d'une relation étroite entre les eaux de surface et de sub-surface et les eaux souterraines. Les cours d'eau recoupant l'axe de la structure sont ainsi caractérisés par des échanges avec les réservoirs souterrains (pertes et/ou émergences).<br />Par ailleurs, les nombreuses dépressions circulaires immergées présentes sur l'axe de la structure de Villagrains-Landiras, sont des marques de l'existence d'une communication privilégiée entre les eaux de la nappe de surface et les eaux du réservoir de la base du Crétacé supérieur. Ces formes caractéristiques ont une origine complexe combinant plusieurs processus (thermokarstique et cryptokarstique), la karstification des formations du secondaire ayant abouti à la suffosion des terrains meubles du Plio-Quaternaire.<br />En définitive, les différentes analyses isotopiques effectuées viennent appuyer les précédentes observations. Les secteurs dans lesquels des traces de tritium ont été retrouvées coïncident avec les zones d'échanges mises en évidence par les mesures en rivières et l'étude des dépressions ennoyées. D'une manière générale, la structure de Villagrains-Landiras apparaît comme une zone de recharge, les temps de résidence étant plus courts sur l'axe de la structure et ce pour différentes nappes.<br /><br />Enfin, les écoulements au sein du complexe aquifère nord aquitain ont été appréhendés à l'aide d'un modèle hydrodynamique régional représentatif des échanges entre les 6 aquifères composant ce système. La géométrie des réservoirs a complètement été reprise sur la zone de Villagrains-Landiras de manière à restituer plus fidèlement le fonctionnement hydrodynamique de cet ensemble.<br />Ainsi, ce modèle a pu être utilisé pour mesurer l'impact à grande échelle de l'implantation de champs captants exploitant la nappe de la base du Crétacé supérieur sur la commune de Saint-Magne.

A l'Est du Bassin de Paris, les carbonates du Dogger présentent habituellement de faibles porosités et perméabilités, en relation notamment avec une intense cimentation sparitique et d'importants phénomènes de pression-solution (stylolitisation). Il existe néanmoins quelques exceptions à cette tendance : des niveaux réservoirs sont recensés au toit de séquences de dépôt réputées émersives. Pour comprendre la répartition des propriétés pétrophysiques du Dogger calcaire, ce travail de thèse basé sur une étude sédimentologique, diagénétique, géochimique et pétrophysique, se propose d'examiner les influences de la diagenèse précoce puis de la diagenèse tardive sur les propriétés réservoirs dans ces carbonates. L'analyse sédimentologique d'un grand nombre de coupes et de 4 forages carottés répartis sur un profil Langres-Nancy révèle 18 faciès attribuables à 5 environnements de dépôts caractéristiques d'un profil de rampe carbonatée. Ces 4 intervalles sont marqués par des producteurs carbonatés et par des morphologies de rampe différents. Les δ18O et δ13C des fragments biogènes et l'évolution des cortèges argileux suggèrent que des changements environnementaux tels que la température, l'humidité et la pCO2 ont, en partie, contrôlé l'existence de ces intervalles bio-sédimentaires. Huit phases minérales mésogénétiques comprenant 3 générations de calcite, de la pyrite, de la silice, 2 générations de dolomite et de la fluorine se sont succédées depuis le Jurassique moyen, réduisant la porosité intergranulaire. En moyenne 70 % du volume de ces ciments sont formés par 2 zones successives de sparites de blocage (Bc1 et Bc2). Leurs signatures isotopiques indiquent des circulations de fluides parents météoriques ou mixtes probablement liées aux émersions du Crétacé inférieur. Les analyses pétrophysiques ont confirmé les faibles porosités et perméabilités générales de l'Est du Bassin de Paris (φ<5% and k<0.5mD). Toutefois, ces analyses pétrophysiques ont mis en exergue la présence de deux niveaux poreux (Niveau Poreux 1 et Niveau Poreux 2) situés dans la partie supérieure du Dogger calcaire. D'une dizaine de mètres d'épaisseur, ces niveaux poreux ont une porosité dépassant 15%. Leur perméabilité est variable, elle est élevée (k=100-700mD) lorsque les niveaux sont macroporeux et correspondent à des grainstones de shoals oolitiques, elle est faible (k=0,1-1mD) lorsque les faciès sont boueux (dépôts de lagon protégé) et dominés par de la microporosité inter-cristalline. L'architecture stratigraphique issue de l'étude sédimentologique permet de supposer que celle-ci a joué un rôle sur le positionnement des niveaux poreux au sommet du Dogger. En effet, le modèle stratigraphique montre la présence d'un écran imperméable marneux positionné latéralement aux calcaires du sommet du Dogger. Cet écran marneux a pu perturber ou empêcher les recharges en eaux météoriques, pouvant expliquer le sous-développement des ciments de blocage dans ces niveaux poreux du sommet du Dogger. L'étude intégrée sédimentologique et diagénétique montre que l'existence des niveaux poreux réservoirs (NP1 et NP2) semble tributaire d'une histoire sédimento-diagénétique particulière qui peut être résumée en 3 actes : (1) lithification et stabilisation minéralogique précoce sous des surfaces d'émersion (SB7 et SB8), rendant le sédiment résistant aux phénomènes de compaction et pression-solution ; (2) faibles recharges météoriques au Crétacé en raison de l'écran latéral formé par les Marnes à Rhynchonelles (Bathonien), empêchant le développement de ciments de blocage dans le sommet du Dogger (3) faibles recharges hydrothermales et cimentations associées durant l'Oligocène. Ces 3 facteurs ne se sont conjugués qu'au niveau de NP1 et de NP2 (niveaux réservoirs), sur une épaisseur cumulée de moins de 20 m, à comparer aux 210 m totalement compactés et/ou cimentés formant le reste du Dogger (niveaux non-réservoirs).