Ce mémoire de thèse est constitué d'une thématique régionale et d'une thématique générale. La première thématique correspond à une étude du Rift Ouest-Européen (ROE) par l'analyse du Rift du Massif Central (RMC). Dans le Massif Central (MC), la répartition du volcanisme associé à l'extension cénozoïque permet de différencier trois épisodes: le Volcanisme Pré-rift, le Volcanisme Syn-rift et la Phase Volcanique Majeure. Le Volvanisme Pré-rift (Paléo-Eocène) est associé à une surrection du MC. Le Volcanisme Syn-rift est lié à la période d'extension Eo-Miocène à l'origine des grabens du MC. Durant cette période, la chronologie des événements plaide en faveur d'une évolution de type rift passif. La Phase Volcanique Majeure, responsable des principales provinces volcaniques, est caractérisée par deux pics de magmatisme contem.porains de périodes de surrection sans création de graben et sans sédimentation. Cette évolution est compatible avec le stade initial d'un rift actif. Cette évolution du RMC est commune à l'ensemble du ROE et la répartition du ROE concentrique' autour des Alpes suggère un lien étroit entre ces deux systèmes géologiques. La phase éo-alpine (== 65 Ma) serait responsable du flambage litho sphérique en avant des Alpes et du Volcanisme Pré-rift. A l'Eocène, la création de la racine lithosphérique alpine permet d'expliquer le rift passif contemporain au niveau du ROE, puis le "rift actif' à partir du Miocène. La thématique générale a pour but d'étudier la dynamique de l'extension par une approche analogique. Les expériences à l'échelle crustale montrent le rôle majeur de la vitesse d'extension sur les structures formées. Dimensionnées à partir du rapport de résistance entre les parties fragile et ductile, les modèles montrent que la géométrie des structures varie en fonction du nombre de discontinuités de vitesse et de la vitesse d'extension. Appliqués à la nature, ces modèles permettent d'expliquer la différence de géométrie entre le graben du Rhin et le RMC.

Le phénomène de mélange magmatique est étudié à l'aide d'une double approche pétrologique et analogique. L'injection d'un nouveau magma dans un réservoir magmatique qui nous intéresse ici, représente le stade initial de mise en contact de deux magmas contemporains et contrôle les possibilités ultérieures d'homogénéisation. L'étude pétrologique porte sur deux intrusions cadomiennes du Nord du Massif Armoricain : (a) l'Intrusion de Coëtmieux-Fort La Latte (ICFL) présente une grande variété de structures syn-plutoniques (filons, enclaves microgrenues) alors que (b) l'Intrusion de Saint-Brieuc (ISB) est essentiellement constituée de produits , hybrides. Afin de prolonger les études antérieures sur l'injection (a) en trois dimensions dans des fluides newtoniens et (b) en deux dimensions (cellules de 'Hele Shaw) dans un milieu non-newtonien viscoplastique, des expériences analogiques d'injection d'eau dans un fluide non-newtonien viscoplastique (suspension d'argile) ont été réalisées dans un dispositif tridimensionnel. Les domaines d'existence des différents phénomènes et régimes d'écoulement en , sont déduits. Ils permettent de cerner les conditions de formation des structures géologiques notamment lorsqu'e(les sont planes. En conclusion, (a) dans l'ICFL la plupart des structures syn-plutoniques (y compris les enclaves) ont pu se former alors que le pluton avait atteint son site de cristallisation alors que (b) dans l'ISB, les interactions ont été plus précoces (plus haute température) et l'hybridation a eu lieu au cours de l'ascension du magma.

La première partie est consacrée au réexamen de l'environnement géologique qui permet de situer les minéralisations dans leur cadre naturel, puis à la description détaillée de ces minéralisations. Dans la deuxième partie, plus proprement gîtologique, sont examinées successivement les conditions physico-chimiques de formation et la nature des solutions minéralisantes, à partir des informations livrées par l'étude des inclusions fluides, des teneurs en terres rares des fluorines, des teneurs en SFe et des éléments traces des blendes, des données thermo-optiques concernant cette dernière, enfin des données concernant la répartition du fluor dans l'encaissant; en conclusion de ces études, une hypothèse sur la mise en place et l'âge des minéralisations est proposée. En annexe, sont décrites les différentes méthodes d'étude utilisées, et présentées les autres méthodes d'analyse ponctuelle dont on dispose actuellement pour l'étude des inclusions fluides.

Ce travail étudie le massif karstique du Grand Som et son hydrogéologie karstique, au sein de la Chartreuse.

Le massif subalpin des Bornes (Haute-Savoie) est constitué de trois unités delphino- helvétiques (Barqy (ou Bornes externes), Aravis et Charvin-Dent de Cons) surmontées par les klippes préalplnes des Annes et de Sulens. Dans ce mémoire sont établies ou précisées les relations strucuturales entre l'unité des Aravis et la bordure SE des Bornes externes. La cartographie et le levé de nombreuses coupes , entre la haute vallée du Fier , au sud , et la vallée de l'Arve , au Nord, permettent de différencier stratigraphiquement les deux unités puis d'analyser leurs déformations compliquées par les jeux des tectoniques superposées. L'étude des klippes, volontairement n'a pas été reprise . A - Du point de vue stratigraphique : Les principales différences notées entre les deux unités concernent : 1° l'âge de l'installation de la plateforme urgonienne : Hauterivien supérieur - Barrémien inférieur dans les Bornes externes, Barrémien inférieur- Barrémien superieur dans les Aravis. 2° le contenu en argiles des calcaires du Crétacé supérieur : smectite héritée dominante ( Bornes externes) et Illite dominante probablement liée à une diagenèse d'enfouissement ( Aravis) 3° Au Tertiaire ; Dans l'Unité des Aravis : - La séquence des Grès de Taveyannaz débute le flych. Les grès sont riches en éléments dacito-andésitique provenant probablement d 'émissions volcaniques in-situ comme le suggère leur répartition spatiale et temporelle. - La formation pélito-gréseuse surmonte en continuité stratigraphique les Grès de Taveyannaz. Elle renferme ds niveaux dissociés à blocs et mégablocs provenant du démantèlement des nappes préalpines en mouvement. -Les Grès sommitaux du Danay-la Duche, conglomératiques et chenalisés, terminent ce flysch rapporté à l'Oligocène inférieur. Dans l'Unité du Bargy : - Les marnes à Meletta dans lesquelles la présence de micas flottés est soulignée débutent la série détritique. Elles sont, en majeure partie, les équivalents des Grès de Taveyannaz. - La formation marno.micacée sus-jacente renferme des niveaux dissociés de petits blocs. - Les Grès du Val d'Illiez, conglomératiques, chenalisés et semblables pétrographiquement aux Grès sommitaux des Aravis terminent cette série plus distale du flysch delphino-helvétique. B - Du point de vue tectonique : Il est montré que l'Unité des Aravis (prolongement sud du massif de Platé) chevauche constamment les Bornes externes (prolongement sud de la nappe de Morcle). Le chevauchement est une surface de cisaillement dont la trace se suit du Sud au Nord, entre Serraval et Cluses. L'ampleur du recouvrement dont témoigne la demi- fenêtre de la vallée de l'Arve, est au minimum de 5 Km. La mise en place de l'Unité des Aravis sur les Bornes externes est mal datée. Postérieure au flysch de oligocène inférieur, elle est contemporains de la genèse des principales structures du massif des Bornes qui sont liées à l'écaillage du socle de Belledonne durant l'Oligocène supérieur et le début du Miocène. Postérieurement à cette mise en place, l'édifice est affecté, entre autre, par un plissement à grand rayon de courbure, notamment responsable du synclinal de nappes de Thones (Miocène moyen/supérieur ?), puis par divers évènements de fractures radiales.

On précisera d'abord des conditions dans lesquelles apparaît tel ou tel type de fracture. On analysera ensuite les rapports existant entre les grands décrochements d'une région et la fracturation plus fine que l'on rencontre à leurs abords; puis on s'intéressera aux formes et aux mouvements des blocs découpés par ces fractures. Après avoir établi quelques modèles théoriques on tentera de les appliquer à l'étude des fracturations qui affectent d'une part un grand synclinal de la Chartreuse orientale et d'autre part un vaste plateau du Vercors sud oriental. Cette étude comportera deux étapes ; on recensera d' abord les fractures majeures puis, des mesures de terrain nous permettrons d'apprécier la fracturation plus fine de ces massifs. Ces derniers sont caractérisés par une tectonique simple: des plis à grand rayon de courbure, tronçonnés par des décrochements qui les prennent en écharpe . Le traitement des données ainsi acquises sera fait par filtrage optique pour l'interprétation photogéologique et par un programme original de traitement statistique pour les mesures de terrain permettant de reconnaitre automatiquement la forme des blocs découpés par les fractures. Puis en schématisant et en interprétant les résultats ainsi obtenus on essayera de conclure par un historique de l'évolution des déformations dans la région en tentant de reconstituer le rôle qu'a pu jouer le socle dans la tectonique de cette région. On devra pour cela se placer dans un cadre plus large que celui des massifs subalpins externes.

Les traitements de surface sont des moyens de plus en plus utilisés pour augmenter la résistance en fatigue des pièces métalliques en améliorant les propriétés du matériau. Chez PSA Peugeot Citroën, certaines pièces sont traitées thermochimiquement (par cémentation ou carbonitruration) avant d'être grenaillées de manière à tirer profit des avantages respectifs de chaque procédé. Cette étude a pour but de comprendre l'effet du couplage entre ces deux traitements de surface sur la génération des champs mécaniques. Des investigations expérimentales ont permis de mettre en évidence les effets suivant du grenaillage sur un matériau cémenté (ou carbonitruré) dans la couche superficielle: (a) le grenaillage augmente la dureté, (b) il augmente considérablement le niveau des contraintes résiduelles, (b) il permet de transformer de l'austénite résiduelle en martensite. Un modèle élément fini du grenaillage des pièces ayant été traitées thermochimiquement a été étudié. L'état mécanique après traitements thermochimiques a été déterminé expérimentalement par diffraction des rayons X. Le modèle du grenaillage prend en compte cet état initial en termes de contraintes résiduelles, déformations plastiques et de variable d'écrouissage. Le matériau est donc à gradient de propriété et se comporte tel un véritable composite. La loi de comportement en profondeur est obtenue en liant le profil de dureté aux propriétés du matériau. Le modèle permet d'estimer, entre autres, les profils des contraintes et des déformations plastiques des pièces préalablement traitées thermochimiques.

L'ensemble des travaux rassemblés dans ce mémoire contribue à la connaissance de l'orogène cadomien dans le Nord-Est du Massif Armoricain et en Manche Occidentale. Une double approche, géologique et géophysique est envisagée. Les principaux résultats obtenus sont les suivants: La structuration des terrains briovériens (Protérozoique supérieur) du Nord-Est du Massif Armoricain (Cotentin) résulte en grande partie de l'évolution tectonométamorphique cadomienne régie par le fonctionnement de grands chevauchements crustaux (à vergence nord et sud) synchrones de la mise en place des plutons dioritiques des Moulinets, de Jardeheu (batholite de La Hague), de Coutances et du granit\:: de la Cl,apelle du Fest (région de Coutances-Granville). L'évolution du métamorphisme définie par la construction d'un chemin Pression-Température-tempsdéfor mation traduit un contexte géodynamique de collision selon le processus : chevauchement -épaississement crustal- remontée - érosion. La modélisation des anomalies magnétiques, définissant en Manche Occidentale une suite de marqueurs linéaires d'orientation générale NE-SW, permet de préciser les paramètres (physiques et géométriques) des corps responsables des anomalies et montre l'existence d'un axe de divergence magnétique d'orientation N 70. Une interprétation de l'extrémité méridionale des profils de sismique réflexion profonde SWAT dans le Golfe normano-breton (SWAT 07-08-09-10) confirme l'existence de grands accidents crustaux assimilables à des chevauchements. L'étude tectonique et métamorphique des terrains briovériens de la presqu'île du Cotentin et les diverses signatures géophysiques (corps magnétiques à pendage nord et sud, existence de chevauchements synthétiques et antithétiques liés à la subduction cadomienne) sont compatibles avec une interprétation de l 'orogène cadomien en termes de tectonique des plaques. Le modèle proposé pour cette orogenèse "vieille de 600 Ma" se caractérise par une chaîne à double déversement.

Cette étude structurale est fondée sur la cartographie au 1/10 000 du massif du Ruitor qui constitute le socle de la zone houillère briançonnaise (Alpes franco-Italiennes). Ce socle est constitué par une série gréso-pélitique à tendance grauwackeuse très proche de celle du Grand-Saint-Bernard, de Vanoise méridionale et d' Ambin. Dans ces métasédiments, sont tnterstratifiés ou injectés suivant les cas un complexe de roches vertes rubanées de nature tholéitique, une population d'orthogneiss oeillés d'origine anatectique et de rares niveaux kératophyriques. L'ensemble de ces roches a subi avant le carbonifère supérieur (« Houil[er ») une déformatlon et un métamorphisme de faciès amphibolitique puis schiste vert HT ou amphibolite BT bien que la paragenèse des roches acides, stable dans ces faciès, puisse être magmatique. Au Carbonifère supérieur, le Ruitor était sans doute très proche de la bordure orientale du bassin Houiller et soumis à une tectonique distensive qui a permis l'intrusion de filons ovarditiques stéphano-permiens. Pendant l'orogenèse alpine, outre le charriage des Sçhistes lustrés directement sur le socle, la tectonique se décompose en 5 phases majeures qui sont: D1, le pincement des Schistes lustrés, D2,D3 et D4. - D1 s'est déroulée sous des conditions de hautes pressions et a développé une forte structure linéo-planaire F1/L1 à glaucophane-clinozoïte jusqu'ici, uniquement repérable dans le socle. F1 est postérieur à une première génération de glaucophane. L1 est orienté NW-SE. L'âge de D1 par rapport au charriage et au pincement des Schistes lustrés demeure inconnu. Il pourrait être Crétacé sup. ou Eocène. - Le pincement des Schistes lustrés (synclinal d'Avise) entre deux blocs de socle résulte d'un rêtrochevauchement précoce (anté-mésoalpin) montrant un rejet minimum de 8 km. La pincée de Schistes lustrés a une forme en biseau ouvert vers l'Est dont l'axe de fermeture était initialement orienté N-S. Les pincées de Schistes lustrés du Val de Rhèmes et du Valsavaranche pourraient bien avoir une origine analogue. - La déformatlon plicative et cisalliante D2 a affecté l'ensemble des unités du Ruitor (y compris la pincée de Schistes lustrés) et a transposé tous les contacts et foliations antérieures. Le plissement P2, d'échelle plurihectométrique d'axe NNE-SSW et de vergence WNW a développé une structure linéo-planaire très pénétrative F2/L2 (L2 = WNW) qui constitue le débit principal de la roche. D2 s'est déroulée dans un faciès schiste vert, probablement mésoalpin (Eocène-Oligocène). Il est possible que D1 et D2 ne forment qu'une seule et même phase progressive sous des pressions sans cesse décroissantes. - Le plissement P3 ayant pour plan axial une crénulatlon S3, s'inscrit dans la structure d'un grand pli régional. Le Ruitor en forme le flanc supérieur et l'amorce de la charnière. L'axe général de P3 est NE-SW et la vergençe NW, mais certains plis mineurs P3 montrent dans l'Est du massif une orientation WNW. P3 est antérieur aux dernières cristallisations d'albite et serait par conséquent tardi-mésoalpin (Oilgocène inf.), Des structures d'extension (ECC) tardi-D3 indiquent un déplacement de matière vers le WNW et pourrait être associé à un dernier chevauchement majeur repéré dans le Houiller du col du Petit Saint Bernard. Le plissement P4, très tardif, ne forme qu'une vaste ondulation d'axe ESE-WNW à plan axial subvertical. Dans un dernier chapitre, on considère l'hypothèse ou, malgré les apparences, P3 constituerait le flanc Inverse d'un vaste pli de rétrocharriage. L'orientation initiale des structures antérieures serait alors : P2: ENE-WSW et vergence NNW et l'axe de fermeture des Schistes lustrés E-W ; la pincée serait ouverte vers le Nord, ce qui éliminerait l'hypothèse développée dans ce travail, du rétrochevauchement précoce (anté-D2).

Le couplage entre l'endommagement et la perméabilité des roches suscite un intérêt grandissant pour des applications industrielles. C'est le cas par exemple du problème de la fissuration autour des galeries (EDZ) de stockage de déchets radioactifs qui peut augmenter considérablement la perméabilité et constituer, de ce fait, un risque sérieux pour l'étanchéité et la sûreté de ces ouvrages. Le même phénomène peut se produire dans le béton des enceintes des centrales nucléaires ainsi que dans les roches réservoirs pétrolifères. Des recherches à caractère expérimental sur ce sujet, particulèrement au laboratoire G.3S-LMS de l'Ecole Polytechnique, ont permis de déterminer les ordres de grandeur de l'effet de l'endommagement sur la perméabilité. Mais une modélisation numérique de ce phénomène permettant d'établir des lois rhéologiques restait à faire, et c'était l'objectif principal de ce travail.