L’objectif de la thèse, réalisée dans le cadre du programme HYDRES (2014-2018), est de comprendre les différents modes d’alimentation en eaux des Marais de Saint-Gond, vaste zone humide de 2 500 hectares (Marne, Grand-Est), et d’identifier comment les écoulements se répartissent au sein du bassin-versant. Ces travaux permettront également de comprendre comment les Marais de Saint-Gond s’inscrivent au sein de l’interfluve Marne/Aube. Le croisement d’approches géomorphologiques (cartographie et profils de terrasses alluviales, profils des remplissages alluviaux…) et hydrologiques (analyses hydrologiques aux stations, mesures sérielles de débits et de paramètres physico-chimique, spatialisation des rendements hydrologiques…) met en valeur des conditions d’écoulement hétérogènes au sein de l’interfluve, paradoxalement homogène climatiquement et géologiquement. Une étude des remplissages associée à une étude paléo-environnementale permet quant à elle de retracer la géométrie des remplissages mais également l’évolution de la zone humide sur les 15 000 dernières années. Enfin, l’étude diachronique permet de comprendre l’évolution des Marais de Saint-Gond sur les 200 dernières années et de mettre en évidence les raisons pour lesquelles la superficie de la zone humide diminue au fil des années. / The purpose of the thesis, carried out under the HYDRES program (2014-2018) is to understand the different water supply modes of the Marais de Saint-Gond, a vast 2,500 hectare wetland (Marne, Grand-Est), and identify how flows are distributed within the watershed. This work will also make it possible to understand how the Marais de Saint-Gond fit into interfluve Marne/Aube. The crossing of geomorphological approaches (mapping and profiles of alluvial terraces, alluvial filling profiles…) and hydrological (hydrological analyses at stations, serial measurements of flow rates and physico-chemical parameters, spatialization of hydrological yields…) highlights heterogeneous flow conditions into interfluve Marne/Aube, paradoxically homogeneous climatically and geologically. A filling study combined with a paleo-environmental study allows us to trace not only the filling geometry but also the evolution of the wetland over the past 15,000 years. Finally, the diachronic study makes it possible to understand the evolution of the Marais de Saint-Gond over the last 200 years and to highlight the reasons why the area of the wetland decreases over the years.

Les systèmes turbiditiques chenalisés permettent le transfert de sédiments depuis le plateau continental vers le domaine marin profond de la même façon que les cours d’eau sur les continents. Les dépôts sédimentaires turbiditiques forment parmi les plus grands réservoirs d’hydrocarbures actuellement exploités. MINES ParisTech développe depuis une vingtaine d’années Flumy, un modèle numérique simulant l’évolution d’un système fluviatile méandriforme pour la simulation de réservoirs. L’approche proposée dans ce travail est de transposer Flumy aux systèmes sous-marins profitant de l’analogie entre ces environnements. La géomorphologie des systèmes chenalisés méandriformes fluviatiles et sous-marins est d'abord comparé à titre de données naturelles, et des expériences en laboratoire mettent en évidence les différences dans les écoulements aériens et sous-aquatiques. L'intégration dans Flumy de ces résultats permet de reproduire l'architecture stratigraphique des réservoirs turbiditiques. / Channelized turbidite systems act as sediment transfer routes through the submarine realm similarly to rivers on the continents. The turbidite sedimentary deposits create among the biggest hydrocarbon reservoirs currently produced. MINES ParisTech has developed in the last twenty years Flumy, a numerical model that simulates the evolution of a meandering fluvial system to simulate reservoirs. In this work, we propose to transpose Flumy to submarine systems taking advantage of the analogy between these environments. Using natural data, the geomorphology of channelized meandering fluvial and submarine systems is compared, and laboratory experiments highlight the differences in terms of aerial and subaqueous flow behavior. The integration of the results of these studies allows Flumy to accurately simulate the stratigraphic architecture of channelized turbidite reservoirs.

L’arc équatorien est caractérisé par un nombre particulièrement élevé de volcans quaternaires. Nos quatre-vingt-dix nouveaux âges K-Ar, réalisés pour une vingtaine d’édifices, montrent que son développement a commencé vers 1 Ma au nord et a migré vers le sud à partir de 600 ka. Ce déplacement pourrait être induit par un changement récent de la géométrie de la plaque Nazca en profondeur et l'activation des failles crustales. Les taux de production magmatique sont assez homogènes à l’échelle de l’arc, et varient entre 0,1 et 5,6 km³.ka⁻¹. Ces données montrent que les volcans se sont construits lors de phases d’activité brèves, séparées par des périodes de repos. Il n'y a pas de corrélation apparente entre l'âge des volcans et leur taux d'émission, mais la subduction de la ride de Carnegie pourrait favoriser la genèse du magma et expliquer la densité de volcans quaternaires en Équateur. Les taux d'érosion varient entre 0,01 et 0,14 km³.ka⁻¹. Les volcans les plus jeunes semblent être érodés par des processus d'altération chimique, tandis que les volcans plus anciens sont principalement démantelés par des processus physiques tels que l'abrasion glaciaire et l'activité tectonique. Enfin, nous montrons que la méthode de datation K-Ar réalisées sur la mésostase ou les esquilles de verre des ponces est bien adaptée pour dater les produits volcaniques quaternaires de l'arc équatorien. / The Ecuadorian arc presents a large number of Quaternary volcanoes. Our ninety new K-Ar ages, carried out on products from twenty volcanic edifices, show that the development of the Quaternary arc began about 1 Ma in northern Ecuador and migrated southward since 600 ka. This migration could be induced by recent change of the slab geometry at depth and by the activation of crustal faults. The magmatic productivity rates are rather homogeneous at the arc scale, and range between 0.1 and 5.6 km³.ka⁻¹. These data highlights that volcanoes grew during sporadic activity pulses separated by quiescence periods. There is no clear correlation between the age of the volcanoes and their emission rates, but the subduction of the Carnegie ridge could favor the magma genesis and explained the increase of the volcanic activity in northern Ecuador during the Quaternary. Erosion rates range between 0.01 and 0.14 km³.ka⁻¹. Youngest volcanic edifices seem to be eroded by a chemical alteration process, while the dismantling of older volcanoes is mostly influenced by physical processes such as glacial abrasion and tectonic activity. Finally, we show that K-Ar ages performed on groundmass or pumice glass shards can be successfully applied to Quaternary volcanic products from the Ecuadorian arc.

La faille nord anatolienne (NAF), une zone de faille dextre longue de 1000 km est caractérisée par un fort aléa sismique. Elle accommode le mouvement vers l’ouest de l’Anatolie par rapport à l’Eurasie. Dans sa partie ouest, la NAF se divise en trois branches, dont une borde le sud de la mer de Marmara et du lac d’Iznik. Ce segment médian de la NAF (MNAF) présente aujourd’hui une très faible sismicité. Pourtant, cette zone se caractérise par un risque sismique élevé à l’échelle des deux derniers millénaires. Plus de six séismes sont décrits par les auteurs anciens et causèrent des destructions dans la ville d’Iznik (ancienne Nicée), un centre politique et religieux important aux époques hellénistique et romaine. Notre étude a pour but de contraindre l’activité sismique récente de la MNAF dans la région d’Iznik à plusieurs échelles de temps, par une approche pluridisciplinaire combinant géosciences et archéologie.Le premier objectif de cette thèse est de développer l’étude des bâtiments anciens comme archives de la sismicité historique en observant leurs endommagements et réparations successifs. La ville de Nicée est appropriée pour ce type d’étude puisqu’elle présente plusieurs bâtiments préservés portant les traces de nombreuses réparations. J’ai concentré mon travail sur des infrastructures critiques comme la muraille défensive longue de 3 km. Cela inclut aussi l’aqueduc de la ville, recoupé par une faille active, ainsi qu’une basilique romaine découverte récemment sous les eaux du lac d’Iznik à 20 m de la côte. En appliquant plusieurs techniques de datation (stratigraphie des édifices, 14C) sur les bâtiments, j’ai pu identifier au moins trois séismes sources d’endommagement depuis le 6e siècle. La répartition des dommages sur les bâtiments permet d’estimer des intensités locales de VIII sur l’échelle macrosismique européenne (EMS98). Grâce à des simulations numériques, je montre que les déformations visibles sur un obélisque romain au nord d’Iznik sont compatibles avec des magnitudes proches de Mw 7 pour des distances épicentrales inférieures à 15 km.Le deuxième objectif de cette thèse est de contraindre la vitesse de glissement quaternaire sur la MNAF et de mieux comprendre la formation du lac d’Iznik à l’ouest de la ville. Ce lac de 313 km² est le plus grand lac d’eau douce de la région de Marmara. Les principales failles autour du lac ont été cartées avec un MNT de haute résolution dérivé d’images Pléiades. Les marqueurs géomorphologiques décalés par la MNAF ont fait l’objet de mesures systématiques. L’analyse statistique de ces décalages a mis en évidence six ruptures majeures préservées dans le paysage, avec des déplacements cosismiques entre 2 et 6 m. Les âges de trois niveaux de terrasses lacustres au nord du lac ont été quantifiés par radiocarbone et 10Be produit in situ. J’ai pu déterminer un taux de glissement horizontal minimum de 2.9 mm/yr. Le basculement vers le sud des paléorivages est compatible avec un taux de glissement vertical élevé sur la MNAF autour de 6 mm/yr.En travaillant sur la morphologie et les lithologies de la région d’Iznik, nous avons découvert des preuves d’épisodes glaciaires LGM. La morphologie en U de plusieurs vallées à l’est du lac d’Iznik, séparées par des sauts topographiques correspond à l’empreinte d’anciens glaciers. Cette hypothèse est confirmée par la présence de moraines en bord de vallée, de blocs erratiques aux lithologies variées, et de sédiments glacio-lacustres. La distribution spatiale de ces marqueurs morphologiques et lithologiques nous permet de reconstruire l’emplacement et le retrait vers l’est de ce glacier. Les âges absolus des dépôts glaciaires et des alluvions postérieurs à la glaciation sont compatibles avec des proxies paléoenvironnementaux provenant du lac d’Iznik et les études réalisées sur d’autres glaciers turcs LGM. Il s’agit de la première découverte de glaciers à si basse altitude en Turquie. / The North Anatolian fault (NAF), a 1000 km-long dextral fault zone is known for its strong seismic hazard. It accommodates the westward motion of Anatolia, relative to Eurasia. In its western part, the NAF splits into three strands, one of which passing south of the Marmara sea and the Iznik lake. This NAF middle strand (MNAF) shows nowadays a very low seismic activity. However, this area has been characterized by a significant earthquake hazard over the last two millennia. Several ancient authors mention the occurrence of more than six destructive earthquakes that impacted Iznik (old Nicaea), which was an important political and religious centre during the Hellenistic and Roman periods. Our study aims to constrain the recent seismic activity on the MNAF in the Iznik area at different time scales through a multidisciplinary approach coupling earth science and archeology.The first goal of this thesis is to develop the study of ancient buildings as archives of the historical seismicity by observing their successive damages and repairs. The city of Nicaea is appropriate for this kind of study as it presents several well preserved ancient buildings that bear traces of numerous repairs. I focus my study on the critical infrastructures for the city such as the 3 km-long protecting walls. This also includes the aqueduct that provided the city with water and is crossed by a segment of active fault, and a Roman basilica recently discovered underwater in the Iznik lake 20 m far from the shore. Applying different dating techniques (stratigraphy of the archaeological building, 14C) to the various materials of these buildings (terra cotta, mortar, concretions on the aqueduct), I was able to identify at least three damaging earthquakes since the 6th century AD. The amount of damage on these buildings allows to estimate local intensities at VIII on the European macroseismic scale (EMS98). Thanks to numerical simulations, I show that the current deformation visible on a Roman obelisk north of Iznik is compatible with magnitudes close to Mw 7 for epicentral distances smaller than 15 km.The second goal of this thesis is to constrain the Quaternary slip rate on the MNAF and better understand the formation of Iznik Lake, a 313 km²-large lake located just west of the city, which is the largest freshwater lake in the Marmara region. The main faults around the lake were mapped using a high-resolution DEM derived from Pleiades images. Geomorphic markers offset by the MNAF were systematically measured. The statistical analysis of the offsets revealed six major ruptures preserved in the landscape, with coseismic displacements between 2 and 6 m. The ages of three levels of lacustrine terraces north of the lake were quantified by radiocarbon and in-situ produced 10Be. A minimal horizontal slip rate of 2.9 mm/yr was estimated. The southward tilting of the lake paeloshorelines is compatible with a high vertical slip rate on the MNAF around 6 mm/yr.While working on the morphology and lithologies of the Iznik area, we have discovered significant evidence for LGM glacial events. The U-shaped morphology of several successive valleys east of Iznik Lake separated by topographic highs is interpreted as the print of past glaciers. This is confirmed by the presence of moraine deposits on the sides of the valleys, erratic blocks from various lithologies and glacio-lacustrine sediments. The geographical distribution of these morphological and lithological markers enabled us to reconstruct the former location and eastward retreat of this glacier. The absolute ages obtained from glacial deposits and alluvial sediments postponing the glaciation are compatible with paleoenvironmental proxies in Iznik Lake and previous studies of other Turkish LGM glaciers. This constitutes the first evidence of glaciation at low elevations in Turkey.

La connaissance des dynamiques hydrologiques et du transport chimique associé est indispensable à la mise en place de stratégies de gestion de l’eau et du territoire, mais elle est difficile à consolider pour tous les exutoires de bassins versants porteurs d’enjeux car ils sont souvent « non-jaugés ». A partir d’un hydrogramme observé à l’exutoire d’un bassin jaugé, l'inversion d’un modèle hydrologique à base géomorphologique rend accessible la variable pluie nette en pied de versant. Cette variable indépendante d'échelle est ensuite transposée vers un bassin non-jaugé similaire et reconvoluée en hydrogramme à son exutoire. Cette méthode de "transposition d'hydrogramme", est appliquée pour la première fois en régime pluvio-nival dans 21 bassins Québécois. Le succès de la simulation pour le couple de bassins « jaugé » et « non-jaugé » est conditionné par la similarité hydrologique, soit l’ensemble des caractéristiques assurant un fonctionnement proche entre bassins versants. Nous testons si la composition chimique de l’eau est susceptible de révéler cette similarité à l’aide d’une analyse de type spectral développée sur l’ouest de la France, à l’échelle synoptique. Des groupes de bassins versants se démarquent par une homogénéité / hétérogénéité spatiale des faciès de concentrations, et de l’aire à partir de laquelle est observée la stabilisation de ce faciès. Ceci suggère que la composition chimique des rivières est informative d’un fonctionnement hydrologique similaire. Cette hypothèse est ensuite validée grâce à la transposition avec succès sur six bassins de méso-échelle des hydrogrammes et des relations concentrationdébit (CQ), les meilleurs résultats étant obtenus lorsque le couple respecte une similarité hydrochimique. Enfin, le couplage des hydrogrammes et des relations CQ a permis de prédire efficacement, grâce au principe de similarité, les flux en bassin versant non-jaugé, au pas de temps de 15 minutes. / The knowledge of hydrological and hydrochemical dynamics is essential for policy makers to develop appropriate policies of remediation, but this goal is hard to achieve in « ungauged catchments ». Through the inversion of a geomorphology-based hydrological modelling, the net rainfall entering the stream network is assessed from a gauged catchment. This net rainfall is scale independant and can be convoluted in another (ungauged) catchment. This method is applied for the first time in a pluvio-nival context on 21 catchments from Québec. Success of the simulation depends of the hydrological similarity between gauged and ungauged catchments, which is defined as the ensemble of caracteristics insuring a close functionning. We test how riverwater chemical composition reveals this similarity through a synoptic spectral analysis developped on western France. Groups of catchments are identified by their spatial homogeneity/heterogeneoty of the hydrochemical facies, and the area at which hydrochemical stabilisation occurs. This result suggest that riverwater chemical composition is informative of a hydrological similarity. This hypothesis is successfully tested on six mesoscale catchments, by transposing hydrographs and concentration discharge relatioships (CQ), best transpositions are associated to similar catchments. Finally, the coupling of hydrological simulation to CQ curves allowed the prediction of hydrochemical fluxes in ungauged catchments with a 15 minutes timestep.

En raison de sa croissance démographique, Pangnirtung doit accroître la superficie de son domaine habitable tout en composant avec une géomorphologie difficile et un pergélisol riche en glace. En vue de conserver l’intégrité du pergélisol et la stabilité des infrastructures, il est important de considérer différentes caractéristiques qui régissent le comportement mécanique du pergélisol tel que sa teneur en glace et sa sensibilité aux changements thermiques. La présente étude porte sur la caractérisation des conditions du pergélisol dans la communauté de Pangnirtung. Une cartographie de la répartition spatiale des dépôts de surface et des processus géomorphologiques à grande échelle a été réalisée. Les informations acquises sur la sensibilité au dégel du pergélisol permettront d’orienter le choix judicieux des types de fondations et l’élaboration du plan d’aménagement de la communauté, en prenant en considération les conditions de pergélisol variables sur le territoire, l’impact thermique des infrastructures, ainsi que les géo-risques.

L’analyse des données bathymétriques à haute résolution et des profils acoustiques de sous-surface, obtenus lors de campagnes de terrain aux étés 2014 et 2016 au réservoir Manicouagan, a permis l’identification de plusieurs formes et processus sédimentaires sur les pentes et le plancher lacustre de l’ancien lac Manicouagan. L’analyse géomorphologique qui en découle a pour objectif de mieux comprendre l’évolution de la dynamique sédimentaire du bassin depuis la déglaciation. Avec une profondeur maximale de 322 m, il s’agissait du lac le plus profond connu à ce jour à l’est des Grands Lacs, avant l’ennoiement par le réservoir Manicouagan, dont la profondeur maximale se chiffre maintenant à 452 m. Le lac Manicouagan se divise en trois secteurs : Un secteur nord, au plancher très plat et aux pentes abruptes incisées de chenaux. Un secteur central, où se trouvent les bassins les plus profonds. Un secteur sud, au plancher lacustre chaotique et aux pentes plus douces, hôtes d’importants systèmes de ravins. Avant l’ennoiement, les apports sédimentaires vers le plancher lacustre étaient dominés par l’apport fluviatile des principaux affluents, à travers leurs deltas, de même que par les courants gravitaires à l’origine des ravins et chenaux. La mise en eau du réservoir a entrainé une augmentation de l’importance des mouvements de masse dans l’apport sédimentaire vers les bassins profonds, tout en éliminant l’apport des affluents, dont les sédiments se déposent désormais sur les plateaux et sur les rives du réservoir Manicouagan. / Analysis of high resolution bathymetric data and acoustic sub-bottom profiles acquired during the summers of 2014 and 2016 in the Manicouagan reservoir allowed the identification of numerous forms and sedimentary processes on the slopes and lake floor of former Lake Manicouagan. The following geomorphological analysis aims at better understanding the basin’s sedimentary dynamics following the deglaciation. Reaching 322 m deep, Lake Manicouagan was the deepest know lake east of the Great Lakes, before the flooding of the Manicouagan reservoir, whose depth now reaches 452 m. Lake Manicouagan can be divided into three areas: The north area, with a flat lake floor and steep slopes eroded by channels. The central area, where the deepest basins can be found. The south area, with an hummocky lake floor and gentler slopes, eroded by large gully systems. Before the flooding, sedimentary supply to the lake floor was dominated by river sources, through their deltas, and by gravity currents, causing the erosion of channels and gullies. The flooding of the reservoir caused a rise in the importance of mass movements in sedimentary transport to the lake floor, while eliminating river imput transport to the deep basins. The river sediments are now mostly deposited on the shelves and shores of the Manicouagan reservoir.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 janvier 2024) / Les minéraux indicateurs (MI) fournissent des informations cruciales pour l'exploration minérale dans les terrains glaciaires. Dans les régions de pergélisol, les ostioles sont l'une des structures de cryoturbation les plus courantes dans les sédiments glaciaires et sont donc utilisés couramment pour les études de MI. Nous avons étudié si la dynamique du mouvement interne dans les ostioles peut générer une classification des MI dans la couche active. Dans cette étude réalisée près du gisement d'or orogénique Amaruq, au Nunavut, dans le nord du Canada, plusieurs profils verticaux jusqu'à ~1,3 m de profondeur ont été échantillonnés dans deux tranchées à ~1,5 km en aval glaciaire du gisement, y compris deux profils dans la partie centrale de deux ostioles clairement identifiés en surface (un profil atteignait le pergélisol à 1,30 m de profondeur). La fraction du concentré de minéraux lourds (<2 mm) dans tous les profils contient de l'or et de la scheelite. Les abondances de ces MI présentent une variation verticale qui n'est pas uniforme entre tous les profils. De même, la taille et la morphologie des grains d'or n'ont aucune tendance cohérente. Le till présent dans le pergélisol démontre une plus grande abondance de minéraux indicateurs par rapport au till dans la partie supérieure de la couche active. La variation latérale des MI dans un ostiole à 30 cm de profondeur montre que la plus grande quantité de grains d'or et de scheelite se trouve dans la partie centrale de l'ostiole. La composition chimique de l'or (<400 μm), de la scheelite, et de la chalcopyrite (0.25-2.00 mm) a été déterminée par EPMA et LA-ICP-MS. La composition chimique des MI indique que la plupart des grains sont dérivés du gisement d'Amaruq. Aucun des minéraux ne présente de tendance verticale basée sur sa composition chimique. En résumé, les ostioles ne présentent pas de variations systématiques dans les propriétés des MI (abondance, morphologie, taille et composition chimique) à différentes profondeurs. Cette étude suggère que les processus de cryoturbation ne génèrent pas un fractionnement des minéraux indicateurs dans les ostioles en raison de multiples variables liées aux processus de gel et de dégel (différences de densité, d'humidité, de profondeur maximale de dégel, de durée d'activité, de front de gel, etc.). / Indicator minerals (IM) provide valuable information for mineral exploration in glaciated terrains. In permafrost regions, mudboils (frost boils) are one of the most common cryoturbation features in glacial sediments and are therefore critical for IMs studies. We investigate if the inner motion dynamics in mudboils could generate a vertical sorting of IMs in the active layer. In this study, located at the Amaruq orogenic gold deposit in Nunavut, northern Canada, we sampled several vertical profiles down to ~1.3 m depth in two trenches ~1.5 km down-ice of the deposit, including two profiles in the central part of well-identified mudboils on surface (one reaching the permafrost table at 1.30m depth). The heavy mineral concentrate fraction (<2 mm) of all profile samples contains gold and scheelite. The abundance of these IMs shows vertical variations that are not uniform between all profiles. Likewise, the size and morphology of gold grains do not exhibit any consistent trend. Till in permafrost exhibits the highest IMs abundance compared to that in the overlying active layer. The IMs lateral variation examined in one mudboil at ~30cm depth indicates that the highest grain count of gold and scheelite is in the central part of the mudboil. The chemical composition of gold (<400 μm), scheelite and chalcopyrite (0.25-2.00 mm) was determined by EPMA and LA-ICP-MS. Chemical analysis of the IMs indicates that most of these minerals are derived from the Amaruq gold deposit. None of them present systematic vertical trends in chemical composition. In summary, mudboils show no systematic variations in the IM properties (mineral abundance, morphology, size and mineral chemistry) at different depths. The study suggests that cryoturbation processes do not generate a uniform fractionation of indicator minerals in mudboils due to the multiple variables involved in the freeze-thawing process (bulk density differences, moisture, maximum thaw depth, activity time, and freezing front).

Au Nunavik, l’augmentation des températures atmosphériques en lien avec les changements climatiques influence la capacité portante du sol en modifiant le régime thermique de la couche active et du pergélisol. Selon la nature du sol et des cryostructures, les processus de fluage et tassement différentiel du sol peuvent être considérables. La forte croissance démographique au Nunavik nécessite la construction de plusieurs nouvelles unités d’habitation. La présente étude a produit des outils pour permettre un aménagement durable du territoire par l’interprétation géomorphologique du paysage et l’étude des propriétés géotechniques des cryofaciès qui compose la cryostratigraphie des unités géomorphologiques de Puvirnituq afin d’estimer le comportement du pergélisol au dégel. Trois unités géomorphologiques principales ont été distinguées sur le territoire. Le socle rocheux est stable au dégel ainsi que les dépôts minces qui le recouvrent puisqu’ils sont contenus dans la couche active (unité P1). Le till remanié est dominé par du sable pauvre en glace, lui conférant une stabilité, mais les moraines de De Geer pourraient incorporer des dépôts marins riches en glace à l’intérieur d’un till remanié (unité P2). Les dépressions comblées de dépôts marins et littoraux sont probablement situées sur du till remanié mais contiennent une zone de transition riche en glace entre ~0,9 et 1,7 m de profondeur, excluant les possibilités de construction (unité P3). La principale contribution à l’aménagement du territoire découlant de cette étude a été la production de deux cartes. La première présente la distribution des unités géomorphologiques sur l’ensemble du territoire, permettant d’identifier rapidement le potentiel d’aménagement de l’environnement de Puvirnituq; la seconde carte montre l’emplacement des moraines de De Geer au-delà du village. Ces données trouveront des applications dans l’évaluation de substrats pour l’expansion de l’environnement bâti de Purvinituq et de granulats non-gélifs pour la construction des infrastructures construites sur remblais. Cette carte souligne l’importance de l’histoire Quaternaire sur les conditions actuelles de pergélisol. / In Nunavik, a sustained increase of surface temperatures linked to climate change, affects the bearing capacity of the permafrost by modifying its thermal regime. Depending on the nature of the soil as well as its cryostructures, creep and differential thaw-settlement processes can be significant. The rapid demographic growth in Nunavik requires the construction of several new housing units. In order to estimate the behaviour of permafrost to thaw, this study has contributed to a sustainable land-use planning by the geomorphological interpretation of the landscape and the study of geotechnical properties of the different cryofacies that compose the geomorphological units of Puvirnituq. Three main geomorphological units were distinguished within the territory. The bedrock is thaw-stable as well as the veneer of surficial deposits since they are contained within the active layer (P1 unit). The reworked till is dominated by ice-poor sand, providing a certain stability, but the De Geer moraines could incorporate ice-rich till and ice-rich thaw sensitive marine deposits (P2 unit). The depressions, filled with marine and littoral deposits, probably contain stable reworked till at the bottom but the presence of an ice-rich transition zone between ~0,9 and 1,7 m depth, makes this geomorphological unit improper for construction (P3 unit). The principal contribution to landuse planning of this study is the production of two maps. The first presents the distribution of the geomorphological units over the entire territory, allowing for a quick identification of potential areas to support the development of Puvirnituq; the second map shows the location of De Geer moraines beyond the study area to extrapolate the result of this study to the landscape scale.

La dynamique long-terme (107 ans) des surfaces cratoniques, qui constituent la majorité des domaines continentaux, est étudiée dans cette thèse à partir de la spatialisation de paléo-surfaces préservées en Afrique de l'Ouest (4 x 106 km2) depuis l'Eocène. Il est montré que le drainage ouest africain (Niger, Volta) était établit il y a 24 Ma. Depuis, les profils longitudinaux des rivières ont peu évolué. Leurs knickzones majeures se sont stabilisées, influencées par la lithologie. La déformation de ces profils a permis de détecter des mouvements épirogéniques. Dans les zones les plus stables, la dissection du paysage montre l'augmentation du relief depuis 11 Ma malgré de faibles taux d'érosion (~ 2 m/Ma). Cette approche a été appliquée en prospection minière pour détecter des minéralisations masquées par les cuirasses latéritiques et/ou identifier la redistribution d'indices par érosion. Les bilans d'érosion ont été évalués depuis le pic d'effet de serre éocène. La distribution spatiale de la dénudation en carte semble traduire des mouvements verticaux. Les volumes ont été précisés en incluant la porosité et la densité du régolite dénudé. Une première mise en relation est faite entre volumes érodés et déposés pour le cas du Niger. Si une corrélation est montrée pour l'intervalle éocène-miocène supérieur, le volume déposé durant la période récente est bien supérieur à l'estimation du volume érodé. Malgré l'évolution du climat, le taux de dénudation moyen à l'échelle de l'Afrique de l'Ouest est resté constant depuis 45 Ma (~ 6,5 m/Ma). Le bilan ouest africain, appliqué aux zones non-orogéniques, impliquerait un flux global vers les océans d'environ 2 Gt/an pour ces zones.