Déchiffrer le climat de l’Holocène est la base d’une meilleure compréhension du climat moderne. En effet, à cette époque le climat en Europe est très complexe est montre de fortes variations spatiales et il reste beaucoup à faire pour améliorer la couverture géographique d’enregistrements bien datés et de haute résolution. En tant qu’archives paléoclimatiques, les spéléothèmes ont de larges avantages concernant leur chronologie et leur résolution temporelle et peuvent aider à combler cette lacune. Dans cette thèse, des stalagmites holocènes ont été sélectionnées selon un transect N-S entre les latitudes 35° et 65°N à l’ouest de l’Europe et du bassin méditerranéen (de la Suède à l’Algérie). Elles ont été datées densément par U-Th et échantillonnées à haute résolution pour analyser leur composition isotopique et géochimique. Le climat de l’Holocène a été déduit des analyses isotopiques de la calcite (δ¹³C, δ¹⁸O) et du rapport Mg/Ca. Combinées avec les données existantes et avec les simulations numériques des modèles, ces nouvelles données ont permis d’émettre des hypothèses sur les processus dynamiques contrôlant les changement climatiques régionaux comme les divers modes impliqués dans la circulation océanique et atmosphérique. Sur un site archéologique particulier, le lien climat/activités humaines a aussi pu être étudié. Les principaux résultats de cette thèse sont : 1) les enregistrements en δ¹⁸O, δ¹³C et Mg/Ca d’une stalagmite de la grotte de Villars (sud-ouest de la France), ont révélé une variabilité décennale à multimillénaire du climat au cours des derniers 14200 ans ainsi que les preuves d’une déforestation il y a environ 1000 ans ; 2) deux stalagmites provenant de la grotte de Villars au sud-ouest de la France et de la grotte Korallgrottan au nord-ouest de la Suède ont enregistré de façon remarquable l’événement climatique du 8.2 ka et les différentes étapes qui le composent montrant des différences régionales de température et d’humidité entre les deux sites. Celles-ci sont associées avec une interruption suivie d’une réorganisation de la circulation océanique et atmosphérique ; 3) les enregistrements en δ¹⁸O et en δ¹³C de deux stalagmites de la grotte de Villars suggèrent aussi l’existence d’une période humide multi-centennale il y a ~7200-7600 liée éventuellement à la fonte de la dernière portion de la calotte de la Laurentide ; 4) les isotopes stables (δ¹⁸O, δ¹³C) d’une stalagmite de la grotte du Père-Noël située au sud-est de la Belgique, révèle de larges variations hydro climatiques entre 10500 et 4200 ans. En particulier, une période sèche multi-centennale est mise en évidence il y a ~5600-6000 ans probablement liée à un changement des vents d’ouest ; 5) au nord de l’Algérie, dans la grotte de Gueldaman, plusieurs stalagmites ont montré, par leur δ¹³C et leur δ¹⁸O, l’impact d’une période sèche sur l’occupation humaine et finalement l’abandon du site par les hommes préhistoriques il y a ~4200 ans. / Deciphering Holocene climate is the basis to understand modern climate change. The Holocene climate of Europe is highly complex and shows large spatial differences; much is to be done to improve the spatial coverage of well-dated, high resolution climate records. Stalagmite as paleoclimate archive has large advantages in its chronology and their temporal resolution and thus can help in answering this question. In this thesis, stalagmites were collected, broadly along a meridional transect from 35 to 65°N, in the west of Europe and Mediterranean basin (from Sweden to Algeria). They were densely dated by the U-Th method and their isotopic and geochemical compositions were analyzed at high spatial resolutions. The Holocene climate was inferred from the stalagmite δ¹³C, δ¹⁸ and Mg/Ca time series. Combining with existent data and model simulations the collected new data was used to understand dynamic processes involved in driving regional change, such as varying modes of ocean and atmospheric circulation. Uniquely, the possible links between the changes of past climate conditions and human activities at an archeological site were examined, too. The main results of this thesis are summarized as: (1) The δ¹⁸O, δ¹³C and Mg/Ca records of a stalagmite from Villars Cave, Southwestern France document a series of decadal to multi-millennial climatic variations over the last 14200 years as well as deforestation ~1000 years ago; (2) The precisely-dated, sub-decadal δ¹⁸O, δ¹³C and Mg/Ca records of stalagmites from Villars Cave, SW-France, and Korallgrottan Cave, NW-Sweden, reveal multiple stage climatic variations in relation to the 8200 year event. Reconstructed variations in both temperature and humidity exhibit different patterns at the two sites, respectively, in the south and north of Europe, which can be associated with the interruption and reorganization of ocean-atmospheric circulation; (3) The δ¹⁸O and δ¹³C records of two stalagmites from Villars Cave suggest multi-century wetness ~7200-7600 years ago which possibly linked to the demise of last portion of Laurentide Ice Sheet; (4) The δ¹⁸O and δ¹³C records of a stalagmite from Pere Noël Cave, Southeastern Belgium reveal large decadal to millennial hydroclimate variations between 10500 and 4200 years ago. Particularly, multi-century enhanced aridity occurred ~5600-6000 years ago which probably had attributed to the changes in regional atmospheric circulation and the westerly jet; (5) The δ¹³C and δ¹⁸O records of two Mid-Holocene stalagmites from Gueldaman GLD1 Cave, Northern Algeria provide evidence of a prolonged drought ~4200 years ago in Western Mediterranean basin. The drought coincides with, and therefore may have contributed to, an abandonment of ancient human occupation of the cave.

Since the beginning of the industrial revolution, a large amount of greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2) have been emitted into the atmosphere due to human activities. One of the main consequences of these emissions is a rapid increase in atmospheric CO2 concentration and a profound modification of the Earth's climate system. The ocean plays an important role in the Earth radiative balance since it acts as an important CO2 sink for the atmosphere. By currently absorbing about 25 % of the CO2 emitted by humans it considerably slows down climate change. Understanding the present-day spatial and temporal dynamics of the air-sea CO2 exchange and the different processes that govern this exchange is of critical importance to anticipate the evolution of the oceanic CO2 sink in the future.This thesis was realized in this context and focused on an improved quantification of the exchange of CO2 through the air-sea interface (FCO2) of the global ocean, embracing open ocean waters and coastal regions. The main objective was to fill knowledge gaps in our understanding of the processes that govern the spatial and temporal distribution of FCO2. This objective was mainly achieved through observational approaches and addressed three main aspects: a quantification of the different sources of FCO2 uncertainties at the global scale, an analysis of spatial distribution of the oceanic CO2 exchange with a strong focus on the coastal ocean and a first assessment of the coastal seasonal FCO2 dynamics and its underlying drivers. The latter relied on a data-model fusion approach allowing to decompose the FCO2 seasonality into its main physical and biogeochemical drivers. The quantification of the oceanic FCO2 from observations consists in calculating an air-sea partial pressure CO2 gradient (ΔpCO2) between the atmosphere and the sea surface. Global monthly continuous partial pressure of CO2 (pCO2) products can for example be derived from observational pCO2 databases and statistical interpolation methods. This ΔpCO2 is then multiplied by a gas exchange transfer rate coefficient (k), which depends on wind speed. However, the parametrization of k is still entailed with poorly quantified uncertainties. From a literature review of all k parameterizations available in the literature over the past 25 years, I first quantified the FCO2 uncertainties associated with k globally and regionally for the open ocean. I also quantified the uncertainties associated with the choice of a wind product over another. Our results show that the range of global FCO2, calculated with these k relationships, diverge by 12 % when using CCMP, ERA or NCEP1. Regional discrepancies in FCO2 are more pronounced than global. These global and regional differences significantly increase when using NCEP2 or other k formulations. To minimize uncertainties associated with the choice of wind product, it is possible to recalculate the parametrization of k globally for a given wind product and its spatio-temporal resolution, in order to match the last evaluation of the global k value. In a second step, we improved the quantification and analysis of the dominant patterns and drivers of the FCO2 spatial distribution for the coastal ocean worldwide. This analysis was performed globally (at 0.25° spatial resolution), using a regional segmentation of the coastal ocean, and latitudinally. I found that coastal regions at high latitudes act as a CO2 sink while tropical regions and along the equator tend to act as an atmospheric CO2 source. Globally integrated, I quantified that the coastal seas act currently as a CO2 sink with a value of -0.20 ± 0.02 Pg C yr-1. For the first time, I also compared the spatial patterns of coastal FCO2 to that of the adjacent open ocean, globally. With the exception of some regions such as those dominated by riverine inputs, I demonstrated that they present similar latitudinal distribution of their FCO2 density per unit of surface area, suggesting analogous responses to increasing atmospheric CO2. I also reevaluated the global ocean CO2 budget and estimated a global anthropogenic CO2 uptake ranging between -2.6 ± 0.4 Pg C yr-1 and -2.9 ± 0.5 Pg C yr-1 for the 1998-2015 period. In a third step, I contributed to the first continuous observational pCO2 data product merging the coastal and open ocean in a consistent manner. This study showed that difference between open ocean and coastal ocean estimates along the overlap area increases with latitude but remains close to 0 µatm globally. Stronger discrepancies, however, exist on the regional level resulting in differences that exceed 10 % of the climatological mean pCO2, particularly in regions constrained by fewer observations, paired with biogeochemical complexity, such as the Peruvian upwelling system and ice covered regions.In a fourth step, a temporal analysis of the FCO2 seasonality was performed for the coastal ocean based on an observational approach. I analyzed and quantified the FCO2 seasonal dynamics globally and for different latitudinal bands. Globally, coastal regions act as a CO2 sink with a more intense uptake occurring in summer (-21 Tg C month-1) because of the disproportionate influence of high latitude shelves in the Northern Hemisphere. I also estimated the contribution of different drivers (sea-ice coverage, wind speed, and ΔpCO2 change) to the FCO2 seasonal amplitude. This data-driven approach allowed me to conclude that the ΔpCO2 is the main driver of the FCO2 variability at the seasonal timescale. I then used a global oceanic biogeochemical model to decompose the seasonal coastal pCO2 variability further into its driving physical and biological processes. From a first qualitative assessment, I concluded that the thermal effect associated to sea surface temperature changes is the main effect governing the coastal seasonal pCO2 variability except at high latitudes where the non-thermal effect associated to changes in biology, circulation, fresh water and the air-sea CO2 exchange itself dominate. I also found that, overall, the thermal effect alone should lead to larger seasonal fluctuations, but its influence is partly offset by the non-thermal effect. Throughout this thesis, I also evaluated the extent to which the continuous observational pCO2 products derived from an artificial neuronal network approach and from the global ocean biogeochemical model MOM6-COBALT could reproduce the raw pCO2 fields extracted from global databases. Overall, I showed that at the regional scale, the two products are in relatively good agreement compared to observations. I also identified regions where discrepancies are the largest and where future observational data are needed in the future, as well as regions where agreement is the most satisfactory and, thus, most suitable for further process-based analyses. / Depuis le début de la révolution industrielle, une grande quantité de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone (CO2) a été émise dans l'atmosphère en raison des activités humaines. L'une des principales conséquences de ces émissions est une augmentation rapide de la concentration en CO2 atmosphérique et une modification profonde du système climatique de la Terre. L'océan joue un rôle important dans l'équilibre radiatif de la Terre car il agit comme un important puits de CO2 pour l'atmosphère. En absorbant actuellement environ 25 % du CO2 émis par l'homme, il ralentit considérablement le changement climatique. Comprendre la dynamique spatiale et temporelle actuelle de l'échange de CO2 air-mer et les différents processus qui régissent cet échange est d'une importance cruciale pour anticiper l'évolution du puits océanique de CO2 à l'avenir.Cette thèse a été réalisée dans ce contexte et s'est concentrée sur une meilleure quantification de l'échange de CO2 à travers l'interface air-mer (FCO2) de l'océan global, considérant à la fois l’océan ouvert et les régions côtières. L'objectif principal était de combler les lacunes dans notre compréhension des processus qui régissent la distribution spatiale et temporelle du FCO2. Cet objectif a été principalement atteint grâce à des approches observationnelles et a abordé trois aspects principaux: une quantification des différentes sources d'incertitudes du FCO2 à l'échelle globale, une analyse de la distribution spatiale de l'échange de CO2 océanique avec un fort accent sur l'océan côtier et une première évaluation de la dynamique saisonnière du FCO2 côtier et de ses moteurs sous-jacents. Ce dernier s'est appuyé sur une approche de fusion de modèles et d’approches observationnelles permettant de décomposer la saisonnalité du FCO2 en ses principaux moteurs physiques et biogéochimiques.La quantification du FCO2 océanique à partir d’observations consiste à calculer un gradient de pression partielle air-mer de CO2 (ΔpCO2) entre l'atmosphère et la surface de la mer. Des produits globaux continus mensuels de la pression partielle de CO2 (pCO2) peuvent par exemple être dérivés à partir de bases de données observationnelles de pCO2 et de méthodes d'interpolation statistique. ΔpCO2 est ensuite multiplié par un coefficient de vitesse de transfert d'échange gazeux (k), qui dépend de la vitesse du vent. Cependant, la paramétrisation de k est sujette à de larges incertitudes et mal quantifiées. À partir d'une synthèse de la littérature de toutes les paramétrisations de k disponibles dans la littérature au cours des 25 dernières années, j'ai d'abord quantifié les incertitudes sur FCO2 associées à k à l'échelle globale et régionale pour l'océan ouvert. J'ai également quantifié les incertitudes associées au choix d'un produit éolien par rapport à un autre. Nos résultats montrent que la gamme du FCO2 global, calculée avec ces différentes paramétrisations de k, diverge de 12 % lors de l'utilisation de CCMP, ERA ou NCEP1. En raison des différences dans les pattern de vent régionaux, les différences régionales sur le FCO2 sont plus prononcés que globalement. Ces différences globales et régionales augmentent de manière significative lors de l'utilisation de NCEP2 ou d'autres formulations de k. Afin de réduire les incertitudes associées au choix du produit de vent, il est possible de recalculer la paramétrisation de k pour un produit de vent donné et à une résolution spatio temporelle.Dans un deuxième temps, nous avons amélioré la quantification et l'analyse des principaux pattern et des différents processus sur la distribution spatiale du FCO2 pour l’ensemble des régions côtières. Cette analyse a été réalisée à l'échelle globale (à une résolution spatiale de 0.25°), en utilisant une segmentation régionale de l'océan côtier, et latitudinalement. J'ai trouvé que les régions côtières aux hautes latitudes agissent comme un puits de CO2 tandis que les régions côtières tropicales et le long de l'équateur ont tendance à agir comme une source de CO2 atmosphérique. Globalement, j'ai quantifié que les régions côtières agissent actuellement en tant que puits de CO2 avec une valeur de -0.20 ± 0.02 Pg C an-1. Pour la première fois, j'ai également comparé la distribution spatiale du FCO2 côtier à celle de l'océan ouvert adjacent, à l'échelle globale. À l'exception de certaines régions telles que celles dominées par les apports fluviaux, j'ai démontré que les régions côtières et l’océan ouvert adjacent présentaient une distribution latitudinale similaire sur leur densité de FCO2 par unité de surface, suggérant des réponses analogues à l'augmentation du CO2 atmosphérique. J'ai également réévalué le budget mondial de CO2 de l'océan et estimé une absorption mondiale de CO2 anthropique comprise entre -2.6 ± 0.4 Pg C an-1 et -2.9 ± 0.5 Pg C an-1 pour la période 1998-2015. Dans un troisième temps, j'ai contribué à la création du premier produit continu de pCO2 observationnelles fusionnant le domaine côtier et l'océan ouvert de manière cohérente. Cette étude a montré que la différence entre les estimations provenant du produit de pCO2 de l’océan ouvert à celles dérivant du produit de pCO2 de l’océan côtier le long de leur zone de chevauchement augmente avec la latitude mais reste proche de 0 µatm globallement. Des divergences plus fortes existent cependant au niveau régional, entraînant des différences qui dépassent 10 % sur la moyenne climatologique de pCO2, en particulier dans les régions contraintes par moins d'observations, associées à une complexité biogéochimique, comme le système d'upwelling péruvien et les régions couvertes de glace.Dans une quatrième étape, une analyse temporelle de la saisonnalité du FCO2 a été réalisée pour l'océan côtier sur la base d'une approche observationnelle. J'ai analysé et quantifié la dynamique saisonnière du FCO2 à l'échelle globale et pour différentes bandes latitudinales. À l'échelle globale, les régions côtières agissent comme un puits de CO2 avec une absorption plus intense se produisant en été (-21 Tg C mois-1) en raison de l'influence disproportionnée des régions côtières des hautes latitudes dans l'hémisphère Nord. J'ai également estimé la contribution de différents processus (couverture de glace de mer, vitesse du vent et changement de ΔpCO2) à l'amplitude saisonnière du FCO2. Cette approche basée sur les données observationnelles m'a permis de conclure que ΔpCO2 est le principal moteur de la variabilité du FCO2 à l'échelle saisonnière. J'ai ensuite utilisé un modèle biogéochimique océanique global pour décomposer davantage la variabilité saisonnière du pCO2 côtier en ses processus physiques et biologiques. À partir d'une première évaluation qualitative, j'ai conclu que l'effet thermique associé aux changements de température de la surface de la mer est le principal effet régissant la variabilité côtière saisonnière du pCO2 sauf aux hautes latitudes où l'effet non thermique associé aux changements de biologie, de circulation, d'eau douce et de l’échange de CO2 air-mer domine. J'ai également constaté que, globalement, l'effet thermique à lui seul devrait entraîner des fluctuations saisonnières plus importantes, mais son influence est en partie compensée par l'effet non thermique.Tout au long de cette thèse, j'ai également évalué dans quelle mesure les produits continus de pCO2 observationnelles dérivés d'une approche de réseau de neurones artificiels et du modèle biogéochimique océanique global MOM6-COBALT pourraient reproduire les champs de pCO2 bruts extraits des bases de données globale. Dans l'ensemble, j'ai montré qu'à l'échelle régionale, les deux produits sont relativement en bon accord par rapport aux observations. J'ai également identifié les régions où les différences sont les plus importantes et où de futures données observationnelles sont nécessaires à l'avenir, ainsi que les régions où les deux produits présentent un accord le plus satisfaisant et, par conséquent, le plus approprié pour de futures analyses de compréhension des différents processus. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le réchauffement climatique est un problème majeur pour le monde scientifique et les sociétés. La concentration de dioxyde de carbone a augmenté de 45% depuis la période préindustrielle (Harris, 2010), conséquence des activités humaines déséquilibrant le cycle du carbone mondial. Cela se traduit par un réchauffement de la planète avec des impacts dramatiques sur la terre et encore plus pour les populations fragiles.Parmi les solutions d'atténuation, une meilleure utilisation du sol est proposée. En effet, les sols ont la plus grande capacité d'échange de carbone avec l'atmosphère et renferment un stock important de carbone. Une augmentation minime du stock de carbone du sol, les échanges de carbone entre l'atmosphère et le sol plus favorables à la séquestration du carbone dans le sol compenseraient les émissions de carbone provenant de la combustion des combustibles fossiles. Cependant, la dynamique du carbone dans le sol souffre encore de connaissances insuffisantes. Il subsiste alors une grande incertitude quant à la réponse du carbone du sol aux changements climatiques et aux changements d'affectation des terres.Plusieurs modèles mécanistiques ont été développés pour mieux comprendre la dynamique du carbone du sol. Cependant, ces modèles mécanistes ont encore une vue incomplète des processus physiques affectant la matière organique (MO) du sol. Il faudra beaucoup de temps pour obtenir un modèle complet et à jour de la dynamique des sols.Dans ma thèse, nous avons proposé un modèle statistique bayésien visant à décrire la dynamique verticale du carbone du sol. Cela se fait grâce à la modélisation du carbone organique du sol et aussi des données radiocarbone, car elles illustrent le temps de séjour de la MO et donc la dynamique du carbone du sol. Cette approche statistique visait à mieux représenter les incertitudes sur la dynamique du carbone du sol et quantifier les effets des facteurs climatiques et environnementaux sur le carbone des sols superficiels et profonds.Cette méta-analyse a été réalisée sur une base de données de 344 profils, collectés à partir de 87 articles scientifiques et archéologiques et paléoclimatologiques, sous différentes conditions climatiques et environnementales.Un modèle non linéaire hiérarchique avec effets aléatoires a été proposé pour modéliser la dynamique verticale du radiocarbone en fonction de la profondeur. Les techniques de sélection bayésiennes, récemment publiées, ont été appliquées aux couches latentes de notre modèle, elles-mêmes liées par une relation linéaire aux facteurs climatiques et environnementaux. Le Bayesian Group Lasso, le Bayesian Sparse Group Selection(BSGS) et le Bayesian Effect Fusion(BEF) ont été testés pour identifier les principaux prédicteurs explicatifs catégoriels et le Stochastic Search Variable Selection pour identifier les prédicteurs explicatifs numériques influents. Une comparaison de ces techniques bayésiennes a été effectuée sur la base des critères de sélection du modèle bayésien pour spécifier quel modèle a le meilleur pouvoir prédictif En plus de la sélection de prédicteurs catégoriels, le BSGS permet de formuler une probabilité d'inclusion a posteriori pour chaque niveau dans les prédicteurs catégoriels comme type de sol et type d'écosystème. En outre, le BEF a permis de fusionner les types de sol et les types d’écosystèmes qui, selon le BEF, sont supposés avoir les mêmes effets sur nos réponses d’intérêts que la réponse du radiocarbone du sol arable.L'application de ces techniques a permis de prédire, en moyenne et au niveau mondial, la dynamique verticale du radiocarbone dans le cas d'une augmentation de température et de changement d’usage des sols. Par exemple, nous avons étudié l'impact de la déforestation des forêts tropicales et leur remplacement par des terres cultivées sur la dynamique du carbone du sol. La même analyse statistique a également été effectuée pour mieux comprendre la dynamique verticale de la teneur en carbone du sol. / Global warming is a major issue for both the scientific world and societies. The concentration of carbon dioxide has increased by 45% since the pre-industrial era (Harris, 2010) as a consequence of human activities, unbalancing the global carbon cycle. This results in global warming with dramatic impacts on the Earth, particularly for fragile populations.Amongst mitigation solutions, a better use of soil is proposed. Soils have the largest capacity of carbon exchanges with the atmosphere and contain a large stock of carbon. A tiny increase in this soil carbon stock and in carbon exchanges between atmosphere and soil would be more favorable to soil carbon sequestration and would compensate for carbon emissios from burning fossil fuel. However, soil carbon dynamics still suffers from insufficient knowledge. There remains therefore a huge uncertainty about the soil carbon response to climate and land-use changes.While several mechanistic models have been developed to better understand the dynamics of soil carbon, they provide an incomplete view of the physical processes affecting soil organic matter (OM). It will be long before a complete and updated soil dynamics model becomes available.In my thesis, I propose a Bayesian statistical model aiming at describing the vertical dynamics of soil carbon. This is done thanks to the modeling of both soil organic carbon and of radiocarbon data as they illustrate the residence time of organic matter and thus the soil carbon dynamics. The purpose of this statistical approach was to better represent the uncertainties on soil carbon dynamics and to quantify the effects of climatic and environmental factors on both surface and deep soil carbon.This meta-analysis was performed on a database of 344 profiles, collected from 87 soil science papers and the literature in archeology and paleoclimatology, under different climate conditions (temperature, precipitation, etc.) and environments (soil type and type of ecosystem).A hierarchical non-linear model with random effects was proposed to model the vertical dynamics of radiocarbon as a function of depth. Bayesian selection techniques, recently published, were applied to the latent layers of the model, which in turn are linked by a linear relationship to the climatic and environmental factors. The Bayesian Group Lasso with Spike and Slab Prior (BGL-SS), the Bayesian Sparse Group Selection (BSGS) and the Bayesian Effect Fusion model-based clustering (BEF) were tested to identify the significant categorical explanatory predictors (soil type, ecosystem type) and the Stochastic Search Variable Selection method to identify the influential numerical explanatory predictors. A comparison of these Bayesian techniques was made based on the Bayesian model selection criteria (the DIC (Deviance Information Criterion), the Posterior Predictive Check, etc.) to specify which model has the best predictive and adjustment power of the database profiles. In addition to selecting categorical predictors, the BSGS allows the formulation of an a posteriori inclusion probability for each level within the categorical predictors such as soil type and ecosystem type (9 soil types and 6 ecosystem types were considered in our study). Furthermore, the BEF made it possible to merge the types of soil as well as the types of ecosystem, which according to the BEF, are considered to have the same effects on the responses of interest here, such as the response of the topsoil radiocarbon.The application of these techniques allowed us to predict, on average and on a global level, the vertical dynamics of the radiocarbon in the case of a temperature increase of 1, 1.5 and 2 °C, and in the case of a change in vegetation cover. For example, we studied the impact of deforesting tropical forests and replacing them by cultivated land on soil carbon dynamics. The same statistical analysis was also done to better understand the vertical dynamics of soil carbon content.

Dans l'optique d'étendre l'investigation géodynamique de la Zone de Suture du Yarlung Zangbo (ZSYZ) à sa section occidentale, une étude détaillée du massif ophiolitique de Xiugugabu a été effectuée. Il s'agit d'un segment mantellique de plus de 260 km2, juxtaposé par une petite unité de diabase sur son flanc Nord-Est (N-E), et qui repose sur le mélange tectonique situé au sud de la zone de suture. L'unité mantellique est constituée de péridotites recoupées par des filons-couches mafiques dans sa partie Sud. Les données de terrain, la pétrographie, la chimie minérale et la géochimie indiquent que les péridotites ont tout d'abord évolué dans un contexte d'arc intra-océanique où elles ont subit un métasomatisme cryptique. Elles ont été ensuite recoupées par les filons-couches mafiques d'affinité de bassin d'arrière-arc impliquant la remontée des péridotites par convection mantellique au niveau du Moho dans un contexte en extension de bassin d'arrière-arc. Les roches de l'unité de diabase possèdent une affinité d'OIB (de basalte d'île océanique). Elles se sont formées dans un contexte de point chaud intra-océanique et auraient été juxtaposées sur le flanc N-E du massif par des mouvements tectoniques orogéniques tardifs. Des corrélations latérales entre les roches du massif de Xiugugabu et celles des ophiolites plus à l'est suggèrent que l'évolution géodynamique de la section centrale du bassin Néo-Téthys aurait été similaire dans sa partie occidentale.

L'extrémité septentrionale. du plateau du Bas-Dauphiné résulte d'une sédimentation molassique sableuse (Tartonien) de transition entre les faciès marins et deltaïques. La détermination de quelques fossiles dont Nassa michaudi, ainsi que la découverte d'une ancienne dune éolienne, précisent le contexte bio-géographique de cette époque. La morphologie actuelle est héritée des phases de retrait glaciaire au cours desquelles des réseaux hydrographiques se sont orientés vers le Nord-Ouest, parallèlement aux glaces de vallées. Les cours d'eau qui ont alors entaillé la molasse ont repris une direction d'écoulement Nord lors de la fonte des glaces de la dépression d'Aoste. Une période de sédimentation lacustre a peu à peu comblé cette cuvette, et s'est achevée par la progradation des alluvions du Rhône et du Guiers. Ces dépôts graveleux, reconnus par des sondages mécaniques et géophysiques, forment deux réservoirs aquifères indépendants épais d'une dizaine de mètres: l'un concerne la dépression du "couloir " des Avenières, l'autre la plaine d'Aoste dont l'étude par prospection électrique a révélé les zones préférentielles de chenalisation. L'alimentation des nappes qu'ils contiennent est assurée par des nappes adjacentes, d'extension limitée et par les écoulements issus des bassins-versants du Pissoud et de la Bièvre. Les relevés piézométriques et les mesures de paramètres hydrodynamiques effectuées sur leur zone de séparation (essais de pompage) ne révèlent pas de relation dynamique entre ces deux nappes. L'étude physico--chimique confirme leur indépendance. Leurs caractéristiques chimiques sont localement influencées par les minéralisations issues des zones d'alimentation. L'exploitation de ces nappes par les syndicats des eaux de la région reste tributaire de leurs zonations chimiques.

Cette étude porte sur les relations pouvant exister entre les minéralisatîons alpines et les profils de répartition des lanthanides. Notre choix du matériau d'étude s'est porté sur les carbonates filoniens à cause des propriétés particulières qu'ils possèdent, tout d'abord leur omniprésence en tant ,que matériau des gangues tout au long des, Alpes externes françaises, ensuite la présence constante,mais variable en quantité,des lanthanides. Les moyens techniques mis à notre disposition au Centre d'Etudes Nucléaires de Grenoble ayant nécessité de notre part l'adaptation d'une méthode générale d'analyse physique au problème spécifique du dosage des éléments traces dans les carbonates, cet exposé laissera donc une placeau travail purement analytique, trop souvent délaissé

La géologie de la région de Deh - Bid- Bawanat est caractérisée par une organisation générale en bandes d'orientation N 120- 130 ( direction princpale du Zagros) . La caractéristique principale des bandes méridionales est une tectonique complexe où des systèmes de failles ( normales ou inverses ) et des décrochements découpent la région en véritables lanières. On distingue du Nord au Sud ; _ Le chaînon permotriasique du Kuh-e-Hambast et son prolongement au SE de Heneshk. Les formations marines du Permien et du Trias en constituent la presque totalité à l'exception d'affleurements réduits du socle paléozoïque ( dévono- carbonifère ) et de lambeaux du Jurassique moyen à supérieur et du Crétacé. Ces faciès permotriasiques correspondent à la zone de la couverture de la plate-forme paléozoïque ( bassin de l'Iran central). Cette région est exondée à partir du Réthien et jusqu'à la transgression aptienne. Ce massif disparaît à la faveur d'accidents masqués par le quaternaire et est relayé au SE par les formations secondaires et tertiaires du Kuh-e-Khatun qui appartiennent à la zone des écailles. _ La " zone des écailles " : les chainons du Kuh-e-Yale-Khari. les complexes métamorphiques, le Kuh -e-Khatun etc. Cette bande correspond à la chaîne de Sanandaj-Sirjan avec ici une largeur réduite . C'est une suite d'écailles parallèles en majorité monoclinales : Au NW de minces écailles de formations du Jurassique moyen à supérieur et Tertiaire ,dont le Kuh-e-Yale-Khari est un exemple, voient leur direction N 120-130 disparaltre dans la zone du complexe de Hassanabad. Cette écaille de géométrie plus complexe ( EW en son milieu ) est flanquée de formations du Jurassique moyen à supérieur ( en contact tectonique ) dont les axes de plis tendent vers une direction EW. Au centre de la région affleurent essentjellement des écailles monoclinales, le complexe métamorphique de Heneshk-Gushti est une large bande de terrains liasiques; les formations disparaissent au sud sous la couverture quaternaire de la plaine de Deh- Bid Au SE, la zone des écailles montre la succession suivante du NE au SW : - une large écaille monoclinale de terrains essentiellement liasiques ( Kuh-e-Khatun). - une succession de lanières de formations allant du Jurassique moyen au Crétacé (Band-e-Dalllal) - des terrains métamorphiques constituant une écaille affieurant ponctuellement dans la vallée de Bawanat et se terminant au SE par le complexe du Kuh-e-Sefid qui forme un anticlinal. - en contact tectonique avec les métamorpites un chaînon à valeur de méga-anticlinal, essentiellement crétacé, limité au Sud par le décrochement du Zagros . - dans cette zone des écailles, le Lias est transgressif sur les métamorphites à l' exception de la partie septentrionale où il est lacunaire, la transgression débutant au Jurassique supérieur . On peut constater que, du fait de leur disposition en écailles, les trois complexes métamorphiques étudiés sont structuralement indépendants . Cependant cette disposition structurale respecte la polarité stratigraphlque. L' accident du Zagros. Au Nord de la région, le Kuh-e-Bull est un massif de terrains tertiaires, à valeur synclinale et constitue la " Crushed Zone ", zone de broyage intense associée à l' accident du Zagros. Celle-ci disparait sous le remblaiement quaternaire de la plaine de Deh-Bid . Dans la région de Bawanat l' accident décrochant du Zagros sépare le chainon crétacé des formations tertiaires du bassin du Zagros. Ce décrochement n'est relayé que 20 km au SSE par le chevauchement du Zagros ( région de Neyriz ).

La croûte intra-océanique du sud-Kohistan comprend les complexes de Spat et Jijal, les amphibolites de Kamila et le complexe de Chilas. Le complexe de Jijal est une intrusion litée constituée de dunite, clinopyroxénite à olivine, websterite, webstérite à grenat et de gabbro à grenat. Mis en place à l'interface manteau croûte, il résulte de la cristallisation fractionnée sous haute pression et haute température (10-12 Kbars; 800- 1100°C) d'un liquide tholéiitique d'arc intra-océanique hautement magnésien. Les roches de Thak Gah (complexe de Chilas) ont cristallisé sous plus faible pression et température (5 - 6 kbars, 800 à 950°C) dans un réservoir magmatique plus superficiel. Les métaplutonites de Chilas et Kamila présentent également des signatures géochimiques analogues à des tholéiites d'arc insulaire. Au contraire, les amphibolites à grains fins du Groupe de Kamila apparaissent comme des métavolcanites de type N-MORB, elles représentent des reliques de croûte océanique et le substratum de l'arc du Kohistan. Plusieurs horizons enrichis en PGE caractérisent le complexe de Jijal. Des enrichissements en Ir,Ru, Ni corrélés au Cr dans les dunites, indiquent que l'irridium et le ruthénium précipitent précocément avec la chromite sous haute fugacité d'oxygène. Des enrichissements en Ir et Ru du même type caractérisent les dunites chromifères des complexes de Thak Gah et de Spat. Dans les webstérites à grenat de Jijal, des sulfures disséminés (chalcopyrite, pentlandite, pyrrhotite± pyrite) et des minéraux du Groupe du platine (témagamite, monchéite, mérenskyite et sperrylite) correspondent à des enrichissements en Ir, Ru, Pt, Pd, Au, Ni et Cu. Ils résultent de la formation d'un liquide sulfuré consécutif à la baisse de f02. Dans les gabbros à grenats, des enrichissements en Pt, Pd et Cu traduisent l'action de fluides hydrothermaux tardi-magmatiques. Ces minéralisations diffèrent de celles du Bushveld. La saturation en soufre induite par les processus de cristallisation sous haute pression apparaît le moteur essentiel des dépôts observés dans les webstérites à grenats. De telles minéralisations représentent un exemple type de dépôts de PGE associés aux arcs insulaires.

Sur le site minier de Milluni (Bolivie, Altiplano, 4800 m asl), la contamination des eaux de surface et des sédiments par les métaux lourds a été étudiée en combinant des approches géochimiques, minéralogiques et hydrochimiques. Pour les différents métaux, les sources minérales de la contamination ont été établies, ainsi que les processus géochimiques d'altération des minéraux primaires en minéraux tertiaires. La compréhension des mécanismes géochimiques en jeu et les bilans réalisés ont permis de déterminer les origines et les modes de transport et de contrôle des métaux dans cet environnement. Enfin, les carottages des sédiments lacustres et des tourbières ont permis d'évaluer l'évolution historique de la contamination en métaux lourds, notamment au cours du siècle dernier.

En raison de leur ubiquité dans les assemblages archéologiques et les collections ethnographiques, les lames d'herminette en pierre ont longtemps été utilisées comme " fossiles-directeurs " afin de mettre en évidence des corrélations typo-chronologiques en Océanie. Néanmoins, les critères d'observations formels utilisés dans cette approche typologique ne permettaient pas de rendre compte de la complexité des processus techniques de fabrication. Après avoir rappelé les autres études expérimentales réalisées précédemment dans la région, nous proposons un premier référentiel des stigmates de taille sur roches basaltiques qui nous permet d'identifier différentes techniques de percussion utilisées dans la confection des lames d'herminette en pierre. La restitution des activités techniques qui ont abouti à la production de ces outils a été réalisée à travers l'analyse technologique d'assemblages archéologiques (produits finis ou semi-finis et déchets de taille) récoltés dans différentes sites de la côte Nord de l'île de Tubuai (Archipel des Australes, Polynésie Française). La caractérisation géochimique des gîtes géologiques et des artefacts taillés découverts en contexte archéologique a permis de restituer la répartition spatiale des différentes séquences de production au sein d'une même communauté ainsi que les transferts d'objets produits dans d'autres archipels. Parmi les différents réseaux d'approvisionnement identifiés dans l'île, j'ai choisi de suivre les activités techniques présentes au sein de deux sites : le premier est un complexe spécialisé dans la production des outils en pierre associant carrière d'extraction et ateliers de transformation, et l'autre un site d'habitat côtier.A travers la restitution des dynamiques de production, d'entretien et d'échange des lames d'herminettes en pierre, nous proposons un nouveau regard sur l'économie traditionnelle des chefferies de Polynésie centrale. Dans les assemblages étudiés, la confection de lames d'herminette a été essentiellement réalisée à travers la production d'éclats utilisés comme supports et transformés par façonnage. Cette combinaison des processus de débitage et de façonnage semble correspondre à une tradition technique qui prend son origine en Polynésie occidentale et qui est identifiée dans tous les archipels de Polynésie orientale. A partir des collections étudiées à Tubuai, il est possible de distinguer une production très standardisée de grandes lames au sein des ateliers spécialisés, et une production très peu standardisée de petites lames au sein des habitats côtiers. Grâce à la restitution des processus de production existant au sein d'une même communauté et des échanges intercommunautaires effectués à longue distance, nous discutons le rôle économique des herminettes à lame de pierre dans les chefferies polynésiennes.