Le stockage des déchets ménagers et assimilés est devenu un enjeu important pour l’environnement. Les smectites, ayant une faible perméabilité et une forte capacité à retenir les polluants, sont fréquemment utilisées comme barrière de sécurité passive au fond des alvéoles de stockage. Ce travail consiste à simuler au laboratoire l’infiltration de solutions de polluants métalliques dans des smectites, d'analyser les mécanismes d'interaction et prévoir leur comportement hydraulique et physico-chimique. Pour cela, nous utilisons des smectites naturelles de référence (SWy2 échangée avec différents cations, Na+ et Ca2+), mais aussi une smectite synthétique et des solutions de polluants métalliques (contenant essentiellement Zn et Pb). Les interactions « en batch » ont permis de tester plusieurs paramètres : rapport solide/liquide, concentration du polluant, pH…Les analyses des lixiviats ont montré que l’argile sodique adsorbe mieux les polluants que l’argile calcique et que l’adsorption est meilleure en milieu neutre. Les résultats expérimentaux ont pu être modélisés à l’aide de PHREEQC en utilisant le modèle 2SPNE. A partir des constantes d’échange et de complexation de la littérature, les simulations montrent que le modèle est en très bon accord avec les données expérimentales pour le zinc. Ces résultats ont permis d’établir de nouvelles constantes pour le plomb, et de connaitre les mécanismes d’adsorption en fonction de la concentration en équilibre de la solution métallique et du pH. Pour simuler au laboratoire le fonctionnement d’une barrière argileuse, des expériences d’infiltration sous pression ont été réalisées en oedométrie sur les smectites. Que ce soit avec l’eau déminéralisée, les solutions de polluants métalliques (Cu, Pb, Zn), ou un lixiviat synthétique, à pH libre ou fixé à 5, ces argiles ont des conductivités hydrauliques inférieures à 10-12 m.s-1 qui prouvent leurs bonnes capacités d’étanchéité. / Storage of household and industrial wastes has become an important issue for the environment. Smectites, with a low permeability and a high capacity to retain pollutants, are frequently used as an engineered barrier at the bottom of landfills. The aim of this work was to simulate in the laboratory the infiltration of metallic pollutants solutions in smectites, to analyze the interaction mechanisms and to predict the hydraulic and physico-chemical behavior of these clays. Natural reference smectites (SWy2 exchanged with different cations, Na+ and Ca2+) but also a synthetic smectite were used together with metallic pollutant solutions (containing mainly Zn and Pb). Several parameters were tested in the "batch" experiments: solid/liquid ratio, pollutant concentration, pH ... Analyses of leachates showed that the sodic clay better adsorbs pollutants than the calcic clay, and the adsorption was better in the neutral medium than in acidic conditions (pH 5). The experimental results were then modeled using the PHREEQC code and the 2SPNE model. From the exchange and complexation constants of the literature, simulations showed that the model was in very good agreement with the experimental data for zinc. These results allowed to establish new thermodynamic constants for lead and to assess the adsorption mechanisms as a function of the equilibrium concentration of the metallic solution and the pH. To simulate a clay barrier at the laboratory scale, infiltration experiments under pressure were performed onto smectites within oedometer cells. Whether with deionised water, metallic pollutant solutions (Cu, Pb, Zn) or a synthetic leachate, at free pH or buffered at 5, these clays kept a hydraulic conductivity less than 10-12 ms-1 which proved their good sealing properties.

Le stockage des déchets ménagers et assimilés est devenu un enjeu important pour l'environnement. Les smectites, ayant une faible perméabilité et une forte capacité à retenir les polluants, sont fréquemment utilisées comme barrière de sécurité passive au fond des alvéoles de stockage. Ce travail consiste à simuler au laboratoire l'infiltration de solutions de polluants métalliques dans des smectites, d'analyser les mécanismes d'interaction et prévoir leur comportement hydraulique et physico-chimique. Pour cela, nous utilisons des smectites naturelles de référence (SWy2 échangée avec différents cations, Na+ et Ca2+), mais aussi une smectite synthétique et des solutions de polluants métalliques (contenant essentiellement Zn et Pb). Les interactions " en batch " ont permis de tester plusieurs paramètres : rapport solide/liquide, concentration du polluant, pH...Les analyses des lixiviats ont montré que l'argile sodique adsorbe mieux les polluants que l'argile calcique et que l'adsorption est meilleure en milieu neutre. Les résultats expérimentaux ont pu être modélisés à l'aide de PHREEQC en utilisant le modèle 2SPNE. A partir des constantes d'échange et de complexation de la littérature, les simulations montrent que le modèle est en très bon accord avec les données expérimentales pour le zinc. Ces résultats ont permis d'établir de nouvelles constantes pour le plomb, et de connaitre les mécanismes d'adsorption en fonction de la concentration en équilibre de la solution métallique et du pH. Pour simuler au laboratoire le fonctionnement d'une barrière argileuse, des expériences d'infiltration sous pression ont été réalisées en oedométrie sur les smectites. Que ce soit avec l'eau déminéralisée, les solutions de polluants métalliques (Cu, Pb, Zn), ou un lixiviat synthétique, à pH libre ou fixé à 5, ces argiles ont des conductivités hydrauliques inférieures à 10-12 m.s-1 qui prouvent leurs bonnes capacités d'étanchéité.

Cette thèse vise à évaluer l’impact du changement climatique sur la qualité des eaux du système karstique dans le Val d’Orléans. En 1er lieu, un bilan de la qualité géochimique de la Loire et de la Source du Bouillon a été réalisé : les isotopes stables et éléments majeurs ont révélé un mélange des eaux de Loire avec des eaux déjà présentes dans le karst ; la formation de calcite et d’hydroxydes de fer joue un rôle majeur sur le comportement des éléments traces dans le karst. Le bilan réalisé ensuite pour les produits phytosanitaires et pharmaceutiques montre que leur occurrence et comportement dans le karst varie suivant la molécule considérée, selon : son pouvoir d’adsorption au sol/sédiment, son taux de dégradation dans les stations d’épuration (pour les pharmaceutiques) et dans les eaux naturelles, les saisons et conditions climatiques, le mélange avec des eaux résiduelles karstiques plus ou moins chargées en produits que la Loire. Ces bilans géochimiques ont permis de fixer la qualité de l’eau souterraine pendant la durée de prélèvement. Le risque d’inversion de courant au niveau de rivières locales pouvant entraîner une dégradation de cette qualité, l’occurrence future de ces inversions de courant a été calculée : en reliant les inversions de courant et les résultats d’une désagrégation d’échelle d’un modèle climatique, il apparaît que le risque d’inversion de courant dans le Val d’Orléans diminuerait dans le futur. La qualité des eaux souterraines resterait alors semblable à celle exposée pendant cette thèse, sans mélanges avec l’eau de surface provenant des inversions, et par conséquent sans dégradation manifeste de la ressource en eau du Val d’Orléans. / The aim of this study is the impact of climate change on groundwater quality in the Val of Orléans (France). First, geochemical studies made on Loire River and related spring with isotopic composition and major elements revealed a mixing between Loire river water and older karst water in the aquifer. Calcite precipitation and Fe-Hydroxydes formation in the karst play a major role on the behaviour and fate of trace elements. Then, geochemical studies on contaminants like pesticids and pharmaceuticals showed that their occurrence and behaviour vary for each component, according to : the capacity of adsorption on soil/sediment, the degradation rate in waste water treatment plant (for pharmaceuticals) and in natural waters, seasons and climatic conditions, mixing of Loire river water with residual waters in the karst. These chemical investigations allowed us to fix the groundwater quality during our samplings. The threat of local river backflow in the karst system can lead to a degradation of its quality, so the future occurrence of backflow events in the Val was calculated : using a link between backflow events and results of a climatic model downscaling, we found that these events would decrease in frequency in the future. Thus groundwater quality would remain stable, without mixing with contaminated local freshwaters.

La pollution des sols par l'Arsenic (As) est une préoccupation environnementale grandissante dans plusieurs pays du monde : États-Unis, Canada, Mexique, Chine, Vietnam et France. L'émergence des techniques écologiques dites " phytoremédiation " constitue à l'heure actuelle une des solutions aux problématiques de décontamination des sols pollués par l'As. Aussi, elle permet de rallier le respect de l'état écologique des sites d'une part et le coût financier de traitement d'autre part. Pour cela, l'appréhension des interactions entre le végétal et l'As à l'interface racine-sol est nécessaire afin d'accélerer la mise en place de la phytoremédiation et de tester son efficacité. D'où l'objectif général de ce travail est d'étudier l'effet de quatres espèces végétales Holcus lanatus, Dittrichia viscosa, Lotus corniculatus et Plantago lanceolata sur la mobilité de l'As dans un sol à contamination géochimique en As (2000 mg kg-1). Notre étude a permis au départ de comparer et de caractériser la tolérance et la capacité accumulatrice des espèces séléctionnées à l'égard de l'As en milieu de culture et en sol contaminé chimiquement par l'As. Ensuite, l'étude de la mobilisation de l'As dans la rhizosphère a été réalisée par deux approches d'étude complémentaires : l'approche " rhizopot-rhizons " et l'approche " tapis racinaire ". L'approche " rhizopot-rhizons " nous a permis d'identifier d'intéressantes corrélations entre l'As et les paramètres suivis (NO3-, SO42- , Ca, Mg, P, pH, COD) tout au long de la période de croissance. Nous avons identifié et caractérisé plusieurs processus ifluençant la mobilisation de l'As dans la rhizosphère (alcalinisation/acidification, compétition anionique...). L'avantage de l'approche " rhizopot-rhizons " réside dans le fait que les plantes se sont développées sans prétraitement du substrat de croissance (contamination artificielle, ajout de solutions nutritives...). Par ailleurs, l'approche " tapis racinaire " a permis d'identifier quelques anions organiques dans les racines de P. lanceolata et de mettre en évidence le rôle du Phosphore dans la mobilisation de l'As dans la rhizosphère. Elle permet d'amplifier l'effet du système racinaire sur la mobilité de l'As dans le sol d'une part, et de récupérer entièrement le système racinaire tout en limitant les artefacts liés à la contamination des racines par le sol d'autre part.

Les cryptokarsts de Beez (Namur, Belgique) se sont développés au dépens de calcaires dolomitiques viséens, à la faveur de drains constitués par les filons sulfurés Fe-Pb-Zn, sous une couverture composée de pélites gréseuses viséo-namuriennes et de sables oligocènes. À Khamouda (Kasserine, Tunisie), les poches karstiques se sont développées suivant la stratification sub-horizontale des calcaires sénoniens de la Formation Douleb à partir d'une faille normale les mettant au contact de la couverture sableuse miocène (Formation Béglia). Dans les deux sites, des paragenèses riches et complexes s'installent aux interfaces entre encaissant carbonaté et remplissages karstiques. Des argilites blanches, principalement composées de phases silico-alumineuses et alumineuses, ainsi que des croûtes ferrugineuses sont toujours présentes. À Beez, l'argilite est constituée d'halloysite et de gibbsite. À Khamouda, elle s'enrichit de phases zincifères plus rares, telles que la sauconite, ainsi que d'un phyllosilicate à 7 Å et d'un hydroxyde de zinc amorphe. Des sulfates sont également néoformés, notamment du gypse, dissout par la suite mais dont les croûtes ferrugineuses comportent encore des indices, ainsi que de la jarosite à Beez. D'un point de vue fondamental, les systèmes cryptokarstiques, qui opposent une barrière carbonatée à la migration de fluides acides, sont des structures privilégiées pour l'étude et la compréhension de la migration et la fixation des éléments chimiques dans le domaine supergène. Dans les deux cas, les fluides météoriques acquièrent leur acidité (pH ~2 à Beez et pH~4 à Khamouda) par lessivage de la couverture sédimentaire sus-jacente et notamment par oxydation des sulfures qu'elle contient (pyrite à Beez, pyrite et sphalérite à Khamouda). Les principaux éléments mobilisés à Beez sont Si et Al et dans une moindre mesure Fe, Mn et les Terres Rares ; tandis qu'à Khamouda, les principaux éléments mobilisés sont Si, Al et Zn, et dans une moindre mesure Fe, Pb et les Terre Rares. La neutralisation des fluides au contact du mur carbonaté conduit dans un premier temps à la formation de sulfates (gypse, jarosite) et d'oxy-hydroxydes de fer, puis d'halloysite et d'hydroxydes d'aluminium à partir de pH 4,8-5,4. À Khamouda, les phases zincifères ne se forment que plus tardivement (pH < ~9,5). Dans les deux cas étudiés, nous avons mis en évidence l’évolution de phases minérales depuis des gels silico-alumineux jusqu’à des minéraux bien cristallisés, tels que l’halloysite, ou moins bien organisés, tels que certains oxydes de manganèse à Beez. Dans les deux gîtes, le microfaciès tubulaire de l'halloysite, correspondant à une croissance fissurale, prédomine par rapport au faciès sphéroïdal se développant habituellement au sein des masses de gel ; ce qui suggère une fracturation répétée des masses de gels précurseurs. Nous avons également établi que ces gels continuent à incorporer des cations des solutions percolantes, notamment du manganèse à Beez. La difficulté majeure de l'étude des altérations cryptokarstiques réside dans la détermination des âges des phénomènes. L'âge des couvertures sédimentaires impliquées dans les poches karstiques donne une première approximation. Ainsi, la phase majeure d'altération à Beez est post-oligocène suivie d'une réactivation quaternaire ; tandis que l'altération est post-miocène à Khamouda. Le site de Beez propose un éventail de minéralisations pouvant faire l'objet de datations radiométriques. Ces datations "absolues" doivent constituer une priorité forte à l'avenir. __________________________________________________________________________________________________ Résumé en anglais : The cryptokarsts from Beez (Namur, Belgium) were settled in dolomitic Visean limestones, in which vertical Fe-Pb-Zn sulphides veins play an important role as karstic drains. The sedimentary cover is made up of Viseo-Namurian siliceous shales and Oligocene sands. The cryptokarsts from Khamouda (Kasserine, Tunisia) were found in Senonian limestones (Douleb Formation). They expand from a down fault, which has brought limestones into contact with Miocene sands (Béglia Formation), following the sub-horizontal stratification. In both sites, complex paragenesis settled at the limestone/karst-filling interface. White clays, principaly composed of Si-Al and Al phases, and ferruginous crusts are the main paragenesis. In Beez, the white clays are made up of halloysite and gibbsite, while in Khamouda, they are enriched with uncommon zinciferous phases as sauconite (Zn-smectite), a 7Å-phyllosilicate and an amorphous Zn­hydroxide. Sulphates have also been found, as imprints of gypsum crystals in both sites, and as jarosite in Beez. Acid fluids percolated in the overlying sedimentary cover (pH~2 in Beez and pH~4 in Khamouda). The acidity is due to the oxidation of some sulphides (pyrite in Beez; pyrite and sphalerite in Khamouda). Cryptokarsts basically play an important role in chemical elements mobilization and trapping processes. In Beez, Si and Al have mainly been mobilized. Fe, Mn and the Rare Earth Elements (REE) have been mobilized too. In Khamouda, the main mobilized elements are Si, Al and Zn. Fe, Pb and REE have been mobilized too. The acid fluids are neutralized at the limestone karst-wall. It leads first to the neogenesis of sulphates (as gypsum and jarosite) and iron oxi-hydroxides (pH < 4,8). Then, halloysite and Al-oxi-hydroxides are formed (from pH~4,8-5,4 upward). In Khamouda, zinciferous phases developed lately (from pH~9,5 upward). In both studied systems, we clearly show the development of mineral phases from a Si-Al gel to well-crystallized minerals, as halloysite, or badly organized minerals, as some Mn-oxides from Beez. In both deposits, tubular halloysite, which usually develops in cracks, is prominent in comparison to spheroidal halloysite, which usually growths in gel masses. It suggests an extreme fracturing of the gel masses. We established that these gel masses mix cations from the percolating solutions. The main difficulty in cryptokarstic environments is to determine ages of weathering processes, nevertheless the age of overlying deposits give an idea. Thus, the major weathering stage in Beez is post-Oligocene (followed by a Quaternary reactivation), while weathering in Khamouda is post-Miocene. The cryptokarsts from Beez contain several mineral phases, which could be dated with radiometric methods. This "absolute" dating has to be the next step.

Le Nunavut Central renferme la région où s'est développé l'un des principaux centres de dispersion glaciaire de l'inlandsis Laurentidien au cours de la dernière glaciation, soit le Dôme du Keewatin. La présence d'une forte couverture de sédiments glaciaires complique l'exploration minérale de ce territoire qui possède un fort potentiel économique, notamment en ce qui concerne les gisements aurifères. L'utilisation des dépôts de surface comme méthode de prospection représente donc une alternative prometteuse dans la recherche de gisements, mais cette approche est compliquée par une histoire glaciaire complexe caractérisée par des mouvements glaciaires variés découlant de migrations importantes de la ligne de partage des glaces du Keewatin (Keewatin Ice Divide-KID). Le but de ce projet était de vérifier la validité des méthodes de prospection glacio-sédimentaire comme outils pour l'exploration minérale. Les retombées de ce projet ont permis de fournir des contraintes sur les modes de transport glaciaire prévalant dans une région affectée par des multiples écoulements glaciaires. Les nombreuses réorganisations du KID ont eu des répercussions sur le patron de dispersion des dépôts de surface, ainsi que sur la dispersion aurifère. L'étude du contenu géochimique, pétrographique et minéralogique des tills de surface a été effectuée, et jumelée à une cartographie de détails des sédiments de surface et des mouvements glaciaires apparents. Nous avons documenté de nombreux écoulements glaciaires dont le principal est orienté vers le N-NNO. Plusieurs anomalies ainsi que des traînées de dispersion aurifères ont pu être détectées par la géochimie et le comptage des grains d'or visibles. Ces méthodes ont également permis d'établir des estimations sur les distances de transport pour les secteurs couverts par la campagne d'échantillonnage du till. Des traînées présentant des palimpsestes ont été répertoriées soulignant l'importance des remaniements causés par cet ancien centre de dispersion glaciaire. Des variations de la géomorphologie du territoire ont été documentées, par la présence d'un corridor composé de linéations glaciaires de taille variable, suggérant l'existence de variations au sein de la dynamique glaciaire locale et sur le transport glaciaire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Dôme du Keewatin, prospection glacio-sédimentaire, dispersion aurifère, transport glaciaire, anomalie géochimique.

La Baie de Marennes Oléron, première zone Européenne d’ostréiculture, est exposée aux apports de contaminants métalliques provenant de la Charente et la Seudre, dont les apports en eau et particules se font directement dans la baie, mais également par la Gironde dont les apports sont indirects et tributaires des forçages hydrologiques et météorologiques. Un réseau de surveillance (2006-2007) a été mis en place sur le fleuve Charente et sur la Seudre afin de déterminer leurs flux bruts métalliques dissous (<0,2µm) et particulaires. En raison d’un faible débit moyen annuel, les flux métalliques de la Seudre sont négligeables. En Charente, les concentrations dissoutes et particulaires en Cd et Cu sont semblables ou supérieurs à celles de la Garonne, représentant des flux spécifiques supérieurs à ceux de la Garonne. La réactivité des ETM dans les estuaires de la Gironde et de la Charente, dans la zone littorale et dans la Baie de Marennes Oléron a été documentée à partir d’une vingtaine de campagnes océanographiques et d’un suivi mensuel (2007) sur la partie sud de la Baie de Marennes Oléron. En Gironde, les concentrations dissoutes totales en Cd, V et U le long des gradients turbides et salins sont représentées essentiellement (>90%) par la fraction labile. En revanche, 30-70% de Co dissous et 50-60% de Cu dissous sont fortement complexés. Les 15 campagnes sur l’estuaire de la Gironde en conditions hydrologiques et saisonnières très contrastées ont permis de documenter la distribution et la spéciation des ETM et de proposer un modèle de calcul des flux nets annuels dissous des ETM exportés en zone littorale. En couplant des mesures ADCP à des prélèvements géochimiques à l’embouchure de la Gironde pendant un cycle tidal et pour différentes conditions hydrologiques, nous avons déterminé les flux résiduels en ETM particulaires au cours d’un cycle tidal. La mise en relation de ces résultats avec un modèle hydro-sédimentaire a permis d’estimer les flux nets en ETM particulaires de la Gironde pour l’année 2007. Pour tracer le transfert des particules de la Gironde dans la Baie de Marennes Oléron nous avons utilisé les rapports élémentaires de la fraction résiduelle des particules et analysé le panache turbide de la Gironde par imagerie satellite. Ces deux approches indépendantes suggèrent que 50% à 75% de la masse totale de MES véhiculées annuellement dans la baie proviennent de la Gironde et transitent majoritairement par le Pertuis de Maumusson. Les résultats inédits obtenus à partir des mesures in situ et d’expérimentations de désorption ont permis de proposer un bilan annuel des flux métalliques des différentes formes de Cd et Cu intégrant la Baie de Marennes Oléron. Près de 61% des apports totaux en Cd dans la Baie de Marennes Oléron sont issus des apports dissous de la Charente alors que 60% des apports totaux en Cu sont représentés par le transfert de particules de la Gironde. / The Marennes-Oléron Bay, Europe’s major oyster production zone, receives direct particle and water inputs by the Charente and the Seudre Rivers. The bay is also indirectly influenced by inputs from the Gironde Estuary, depending on hydrological and meteorological forcing. Fluvial trace metal inputs via the Charente and Seudre Rivers were evaluated during 2006-2007. Trace metal fluxes in the Seudre River were negligible due to its low mean annual freshwater discharge. Dissolved (<0.2µm) and particulate Cd and Cu concentrations and specific fluxes in the Charente River were similar or higher than those in the Garonne River. The reactivity of trace metals in the Gironde/Charente Estuaries, in the coastal zone and in the Marennes-Oléron Bay was investigated by 20 oceanographic campaigns and by a monthly monitoring (2007) of the Southern Marennes-Oléron Bay. The major parts (>90%) of total dissolved Cd, V and U concentrations along the turbidity and the salinity gradients were present in the labile fraction. In contrast, 30-70% of dissolved Co concentrations and 50-60% of dissolved Cu were strongly-bound to dissolved complexes. Based on 15 dissolved trace metal profiles, we evaluated the variability of dissolved trace metal distributions and speciation in the Gironde Estuary and proposed an empirical model for the estimation of dissolved trace metal annual net fluxes exported to the coastal ocean. Coupling ADCP measurements with geochemical data obtained at the Gironde Estuary mouth during entire tidal cycles and for contrasting conditions, we determined the residual particulate trace metal daily net fluxes. Comparison of our results with a hydro-sedimentary model allowed estimating the particulate trace metal net fluxes of the Gironde Estuary at the annual scale for 2007. Characteristic trace metal ratios in the residual particulate fraction of SPM and sediment were identified to trace particle transfer from the Gironde to the Marennes-Oléron Bay. This approach and the study of the shape of the turbid plume by satellite imaging suggest that the Gironde Estuary contributes 50-75% of the total annual SPM inputs into the bay via the Maumusson inlet. Based on these original results and combining in situ measurements and desorption experiments we proposed an annual budget of Cd and Cu fluxes into the Marennes-Oléron Bay. Dissolved Cd fluxes of the Charente Estuary accounted for ~61% of the total Cd inputs into the Marennes Oléron Bay, while ~60% of the total Cu inputs were transported by the particles from the Gironde Estuary.

Actuellement, la Loire, voit sa géodynamique de plus en plus détériorée. Le déficit du transport solide provoque un enfoncement du lit mineur sur plusieurs secteurs du bassin Amont. Ceci a pour conséquence une déstabilisation progressive des ouvrages (digues, ponts) et l'érosion ou le colmatage des berges ainsi qu'une baisse du niveau piézométrique des nappes alluviales. Le traitement de ces problèmes passe par une meilleure connaissance des processus d'érosion et d'incision fluviale, le premier laissant place au second une fois que la couche « alluviale » a été totalement emportée, laissant apparaître un affleurement rocheux dans le lit du cours d'eau. Ce phénomène complexe est actuellement constaté en divers endroits de la Loire, dans la plaine du Forez. Nous proposons trois approches pour l'analyser.La première approche est fondée sur la modélisation numérique utilisant les équations de Barré-Saint-Venant, pour l'écoulement, couplées aux équations d'Exner et de Meyer-Peter Müller pour le transport solide. Ce modèle monodimensionnel permet d'obtenir la côte du fond du lit de la rivière et le flux solide au droit de chaque point de calcul.La seconde approche, mécaniste, consiste à déterminer de façon semi-empirique le taux d'incision du substratum marneux à partir de deux variables majeures: la puissance hydraulique totale et le coefficient d'abrasion en un point donné. La puissance hydraulique est calculée à l'aide d'un modèle hydraulique tandis que le nombre d'abrasion est une propriété mécanique de la marne qui est déterminée à partir d'essais en laboratoire. La troisième approche relève de la géochimie. Elle consiste à déterminer les provenances des matériaux contribuant à la recharge latérale des sédiments, à partir de leurs signatures géochimiques. Ceci a fait l'objet d'analyses en laboratoire sur des échantillons prélevés sur l'ensemble du linéaire entre Grangent et Balbigny. Les résultats obtenus montrent que ces approches indépendantes sont complémentaires et permettent une description à la fois qualitative et quantitative de l'enfoncement du lit de la Loire dans le secteur d'étude. / Currently, the Loire river, sees its geodynamic increasingly deteriorated. The deficit of sediment transport causes erosion of the bed on several areas of the basin. This results in a gradual destabilization of structures (dams, bridges), erosion or clogging of banks or a decline in piezometric level alluvial.Treating these problems requires a better understanding of the processes of erosion and river incision, the second succeeding the first, once the alluvial material of the bottom was completely removed, revealing a bed outcrop.This complex phenomenon is currently found in various parts of the Loire river, in the plain of Forez.We propose three approaches for this analysis.The first approach is based on numerical modeling using the equations of Barre-de-Saint-Venant, for flow, coupled with the equations of Exner and Meyer-Peter Müller for sediment transport. This monodimensional model allows the simulation of riverbed changement and sediment discharge, right each calculation point of grid mesh.The second approach is mechanistic and consists of determining the rate of marly bedrock incision by a semi-empirical method by the use of two major variables: the total hydraulic power and an abrasion coefficient. The hydraulic power is calculated using a hydraulic model, while the abrasion coefficient is a mechanical property of the marl which is determined from laboratory tests.The third approach is the geochemistry. It consists in determining the provenance of the materials from tributaries and in the main chanel by analyzing their geochemical signatures. This has been the subject of laboratory tests on samples taken across the linear from Grangent to Balbigny.The results obtained show that these independent approaches are complementary and provide both a qualitative and quantitative description of the incision of the Loire river in the study area.

Les cryptokarsts de Beez (Namur, Belgique) se sont développés au dépens de calcaires dolomitiques viséens, à la faveur de drains constitués par les filons sulfurés Fe-Pb-Zn, sous une couverture composée de pélites gréseuses viséo-namuriennes et de sables oligocènes. À Khamouda (Kasserine, Tunisie), les poches karstiques se sont développées suivant la stratification sub-horizontale des calcaires sénoniens de la Formation Douleb à partir d'une faille normale les mettant au contact de la couverture sableuse miocène (Formation Béglia). Dans les deux sites, des paragenèses riches et complexes s'installent aux interfaces entre encaissant carbonaté et remplissages karstiques. Des argilites blanches, principalement composées de phases silico-alumineuses et alumineuses, ainsi que des croûtes ferrugineuses sont toujours présentes. À Beez, l'argilite est constituée d'halloysite et de gibbsite. À Khamouda, elle s'enrichit de phases zincifères plus rares, telles que la sauconite, ainsi que d'un phyllosilicate à 7 Å et d'un hydroxyde de zinc amorphe. Des sulfates sont également néoformés, notamment du gypse, dissout par la suite mais dont les croûtes ferrugineuses comportent encore des indices, ainsi que de la jarosite à Beez. D'un point de vue fondamental, les systèmes cryptokarstiques, qui opposent une barrière carbonatée à la migration de fluides acides, sont des structures privilégiées pour l'étude et la compréhension de la migration et la fixation des éléments chimiques dans le domaine supergène. Dans les deux cas, les fluides météoriques acquièrent leur acidité (pH ~2 à Beez et pH~4 à Khamouda) par lessivage de la couverture sédimentaire sus-jacente et notamment par oxydation des sulfures qu'elle contient (pyrite à Beez, pyrite et sphalérite à Khamouda). Les principaux éléments mobilisés à Beez sont Si et Al et dans une moindre mesure Fe, Mn et les Terres Rares ; tandis qu'à Khamouda, les principaux éléments mobilisés sont Si, Al et Zn, et dans une moindre mesure Fe, Pb et les Terre Rares. La neutralisation des fluides au contact du mur carbonaté conduit dans un premier temps à la formation de sulfates (gypse, jarosite) et d'oxy-hydroxydes de fer, puis d'halloysite et d'hydroxydes d'aluminium à partir de pH 4,8-5,4. À Khamouda, les phases zincifères ne se forment que plus tardivement (pH < ~9,5). Dans les deux cas étudiés, nous avons mis en évidence l'évolution de phases minérales depuis des gels silico-alumineux jusqu'à des minéraux bien cristallisés, tels que l'halloysite, ou moins bien organisés, tels que certains oxydes de manganèse à Beez. Dans les deux gîtes, le microfaciès tubulaire de l'halloysite, correspondant à une croissance fissurale, prédomine par rapport au faciès sphéroïdal se développant habituellement au sein des masses de gel ; ce qui suggère une fracturation répétée des masses de gels précurseurs. Nous avons également établi que ces gels continuent à incorporer des cations des solutions percolantes, notamment du manganèse à Beez. La difficulté majeure de l'étude des altérations cryptokarstiques réside dans la détermination des âges des phénomènes. L'âge des couvertures sédimentaires impliquées dans les poches karstiques donne une première approximation. Ainsi, la phase majeure d'altération à Beez est post-oligocène suivie d'une réactivation quaternaire ; tandis que l'altération est post-miocène à Khamouda. Le site de Beez propose un éventail de minéralisations pouvant faire l'objet de datations radiométriques. Ces datations "absolues" doivent constituer une priorité forte à l'avenir.

Actuellement, la Loire, voit sa géodynamique de plus en plus détériorée. Le déficit du transport solide provoque un enfoncement du lit mineur sur plusieurs secteurs du bassin Amont. Ceci a pour conséquence une déstabilisation progressive des ouvrages (digues, ponts) et l'érosion ou le colmatage des berges ainsi qu'une baisse du niveau piézométrique des nappes alluviales. Le traitement de ces problèmes passe par une meilleure connaissance des processus d'érosion et d'incision fluviale, le premier laissant place au second une fois que la couche " alluviale " a été totalement emportée, laissant apparaître un affleurement rocheux dans le lit du cours d'eau. Ce phénomène complexe est actuellement constaté en divers endroits de la Loire, dans la plaine du Forez. Nous proposons trois approches pour l'analyser.La première approche est fondée sur la modélisation numérique utilisant les équations de Barré-Saint-Venant, pour l'écoulement, couplées aux équations d'Exner et de Meyer-Peter Müller pour le transport solide. Ce modèle monodimensionnel permet d'obtenir la côte du fond du lit de la rivière et le flux solide au droit de chaque point de calcul.La seconde approche, mécaniste, consiste à déterminer de façon semi-empirique le taux d'incision du substratum marneux à partir de deux variables majeures: la puissance hydraulique totale et le coefficient d'abrasion en un point donné. La puissance hydraulique est calculée à l'aide d'un modèle hydraulique tandis que le nombre d'abrasion est une propriété mécanique de la marne qui est déterminée à partir d'essais en laboratoire. La troisième approche relève de la géochimie. Elle consiste à déterminer les provenances des matériaux contribuant à la recharge latérale des sédiments, à partir de leurs signatures géochimiques. Ceci a fait l'objet d'analyses en laboratoire sur des échantillons prélevés sur l'ensemble du linéaire entre Grangent et Balbigny. Les résultats obtenus montrent que ces approches indépendantes sont complémentaires et permettent une description à la fois qualitative et quantitative de l'enfoncement du lit de la Loire dans le secteur d'étude.