Le Massif Armoricain est situé dans la syntaxe Ibéro-Armoricaine, à l'extrémité Ouest de la chaîne hercynienne d'Europe. Cette structure arquée se referme pendant toute l'histoire de la collision continentale jusqu'au cours du Carbonifère, et de grands décrochements se forment à travers ces domaines. Deux de ces grands décrochements, le Cisaillement Nord Armoricain et le Cisaillement Sud Armoricain, délimitent un domaine supra-crustal peu épaissi au cours de l'orogenèse hercynienne : la Bretagne Centrale. La partie orientale de ce domaine présente tous les caractères d'une zone de cisaillement simple dextre. L'étude présentée dans cette thèse aboutit à une modélisation nouvelle du cisaillement simple. La modélisation est basée sur une analyse géostatistique des données structurales compilées à travers toute la zone d'étude. Cette analyse permet en outre de filtrer les variations locales du champ de déformation par rapport à celles régionalement corrélées et de quantifier ainsi les paramètres cinématiques du cisaillement simple en Bretagne Centrale. La restauration de ce cisaillement régional conduit à réinterpréter les déformations subies aux limites du domaine et dans les zones adjacentes ; par exemple, le bassin Carbonifère de Châteaulin, jusqu'à présent interprété comme extensif s'avère être vraisemblablement transpressif. Le domaine situé au Sud de la Bretagne Centrale a aussi pu être restauré à l'aide de l'interprétation des structures d'échelle crustale imagées par les données géophysiques récemment acquises dans le cadre du projet de recherche Armor2-Géofrance3D (données sismiques, gravimétriques et magnétiques). On montre que dans cette zone, le cisaillement régional est largement accommodé par de grandes structures chevauchantes en ciseaux. Enfin, la confrontation des données de tomographie sismique au modèle de déformation obtenu à partir des données de terrain suggère que le cisaillement simple de Bretagne Centrale a affecté l'ensemble de la lithosphère sous-jacente.

Les séries du Chavanon, de la Sioule et d'Ussel sont situées au coeur du massif central français et constituent donc un secteur clé pour la compréhension de cette zone interne de l'orogène varisque en Europe de l'ouest. Leur métamorphisme inverse est traditionnellement expliqué par un empilement de nappes au cours d'un évènement unique au Dévonien. Cet édifice est ensuite affecté par le jeu de grands décrochements régionaux. Ce mémoire établit une comparaison entre les différentes séries grâce notamment à de nombreuses nouvelles données de terrain et de nouvelles données géochronologiques. La succession des déformations telle qu'elle peut être mise en évidence est la suivante : 1) un stade D1, caractérisé par une foliation S1 anatectique fortement pentée, 2) un stade D2 au cours duquel la S1 est reprise par une S2 de faciès amphibolite subhorizontale, de plus en plus pénétrative vers la base des séries et 3) le bâti est affecté par de grands décrochements (cisaillement de la Courtine notamment). Les nouvelles données géochronologiques mettent en avant un polyphasage des métamorphismes et des déformations. L'intégration de ces données dans un modèle géodynamique plus global fait appel à une structure de type " extrusion par poinçonnement ". La discussion met en avant les problèmes du modèle de nappes qui prévalait jusqu'ici.

En Bretagne, l'alimentation en eau potable est assurée à 20% par les ressources en eaux souterraines contenues, principalement dans le socle fracturé. Du fait de la géométrie du réseau de fractures et des propriétés hydrauliques des roches, la productivité des aquifères bretons est généralement faible (400 à 1000 m3/j). A Ploemeur(Morbihan), un important gisement d'eau souterraine est exploité pour l'alimentation en eau potable, depuis juin 1991, à un débit moyen de 3000 m3/j. Les caractéristiques principales de cet aquifère sont 1) des arrivées d'eaux importantes, localisées au niveau de filons de pegmatites fracturées, et 2) une eau brute de bonne qualité ([N03]<1 Omg/I). Dans les milieux fracturés, les circulations de fluide et le transport de matière sont fortement dépendantes de la géométrie du réseau de fracture. C'est pourquoi, une meilleure compréhension du fonctionnement hydrogéologique est fondamentale quant à la gestion et la protection des ressources en eaux souterraines. Nous avons entrepris une caractérisation hydrogéologique afin de définir la structure du sous-sol e~ d'identifier les principaux processus à l'origine de la productivité de cet aquifère et de la qualité de l'eau. Cette étude pluridisciplinaire est basée sur des observations de terrain et sur l'utilisation de méthodes géophysiques, hydrauliques et hydrochimiques. La zone fracturée se trouve au contact entre des micaschistes et du granite et possède une géométrie subhorizontale favorisant sa recharge donc sa productivité. Ce modèle contraste avec ce qui est traditionnellement proposé pour les milieux fracturés en Bretagne. L'imagerie géophysique donne grossièrement la géométrie mais ne permet pas une détection fine des filons de pegmatites fracturés. Des essais de pompage ont permis de caractériser les propriétés hydrauliques. Ce type d'aquifère ne répond pas aux modèles standards développés en hydrogéologie; à la 1 fois, par son hétérogénéité intrinsèque et par la dimension de la zone d'écoulement. Par conséquent, le modèle mOy9n qui semble approprié est un aquifère fractal de dimension 1,4. Enfin l'analyse des chroniques chimiques, notamment des nitrates, a mis en évidence les processus 1) de mélange d'une eau récente (infiltrée après 1950 et polluée par les nitrates) avec une eau ancienne et 2) de dénitrification naturelle par oxydation de la pyrite. Une modélisation de ces chroniques sur la base d'une dénitrification bactérienne a permis de quantifier la cinétique de cette réaction d'oxydo-réduction et la dynamique du mélange qui évolue pendant le - ~ - pompage, par la mise en écoulement de drains préférentiels, entre la surface et la zone fracturée profonde.

Cette étude porte sur les granites à cordiérite et sur leurs relations avec - h) les granitoîdes à 2 micas et -(2) les enclaves "basiques" associées. Les objets géologiques choisis sont principalement les massifs hercyniens circonscrits de Huelgoat (340..!... 9 Ma) et de Brignogan-Plouescat (292..!... 's Ma) et plus accessoirement le massif de ste Anne d'Auray (376 ..!...'9 Ma) et le batholite Mancellien (~s60..!... 20 Ma). Elle a pour buts : 1 - de définir les relations entre les granito'ïdes peralumineux à biotite-muscovite et à biotite-cordiérite. 2 - de déterminer les mécanismes de fractionnement de ces granitoïdes. 3 - de discuter la signification du magmatisme "basique" associé. 4 - de proposer un modèle pétrogénétique pour l'ensemble de ces granitoïdes à cordiérite: Les principaux résultats obtenus sont de 2 ordres : - Ceux d'ordre régional : - h) Le massif de Huelgoat peut désormais être considéré comme un exemple d'intrusions indépendantes à bords francs juxtaposées; la chronologie relative étant 1 - granite à 2 micas de La Feuillée et 2 - granite à cordiérite de Huelgoat et du Cloître (Le Cloître étant en enclave dans Huelgoat). - (2) Le massif de Brignogan - Plouescat représente l'une des intrusions hercyniennes les plus récentes et démontre l'importance des événements crustaux tardi-hercyniens souvent sous-estimés dans le Massif Armoricain; y est associé un important magmatisme "basique" à caractère magnésien et potassique. - Ceux d'ordre général : - h) La différence fondamentale entre les granites à biotite-muscovite et à biotite-cordiérite est à rechercher dans leurs caractères physiques de mise en place {P - T - H 2 0 - fO}- - (2) Pour tous ces granitoides, le mécanisme commun de fractionnement est la cristallisation fractionnée; les taux de fractionnement requis, bien que variables, restent toujours très faibles (, 20%). - (3) Le magmatisme "basique" associé à ces granitoîdes, représenté par les enclaves microgrenues sombres, est fort divers. Ces enclaves sont toujc l'rs des mélanges plus ou moins prononcés entre des magmas basiques et le granite hôte qui les contient. - (4) Tous ces granitoides p.roviennent de la fusion crustale de métasédiments alumineux en faciès granulite (résidu pri ncipalement composé de biotite, plagioclase et grenat). Les taux de fusion nécessaires sont toujours élevés (F > so%). Régionalement, le meilleur candidat pour cette source est le briovérien "profond". Cependant, on ne peut exclure une contamination des produits de fusion par des magmas "basiques"; ne serait ce' que pour expliquer les bas rapports initiaux du strontium de ces granitofdes 0Sr ~0,707). - (s) La production simultanée des magmas acides et "basiques" ne semble pouvoir être engendrée que par des phénomènes géologiques de grande ampleur tels que des grands cisaillements intracrustaux.

Description analytique de la houle, effet de la déformabilité et de la perméabilité du fond marin sous la propagation de la houle, valeur de la pression cyclique induite sur le fond marin. Développement analytique pour l'effet de porosité et de perméabilité, propagation sur un fond incliné. Définition des contraintes induites et analyse de la réponse du sol sous ces sollicitations. Modélisation de l'action d'une houle sinusoïdale sur un fond marin élastique. Expansions analytiques des contraintes par la transformation de MELLIN. Calcul quasi statique de l'évolution d'un milieu poreux. Traitement numérique du problème par éléments finis. Etude paramétrique. La connaissance du comportement des massifs sous marins est devenue nécessaire au développement des travaux en mer.

A l'opposé du dimensionnement de fondations d'ouvrages sur les sols, régi par des règles de calcul validées, le dimensionnement de fondations au rocher est mal maîtrisé. Jusqu'à présent, ceci n'a pas posé de problème majeur, car le dimensionnement de fondations se trouvait plutôt limité par la résistance du béton que par celle du massif rocheux. Mais la construction d'ouvrages d'art de plus en plus majestueux nécessite aujourd'hui une meilleure connaissance de ce domaine de la mécanique des roches. La première partie recense les méthodes les mieux adaptées pour déterminer la déformabilité et la résistance d'un massif rocheux. Elle présente les différentes méthodes de dimensionnement de fondations superficielle et semi-profonde au rocher. Enfin, elle analyse les textes réglementaires français et étrangers. Il existe peu de méthodes de dimensionnement de fondations qui tiennent compte du caractère discontinu des massifs rocheux ; le cas de fondations soumises à des efforts latéraux et à des moments renversants n'est quasiment pas traité. La deuxième partie consiste en l'analyse numérique du comportement de fondations superficielle et semi-profonde sur massif rocheux à l'aide du code de calcul par éléments distincts UDEC. Les résultats montrent que les discontinuités du massif rocheux ont un rôle primordial sur le comportement sous effort incliné de fondations semi-profondes. Selon leur pendage, les discontinuités peuvent diminuer considérablement la charge limite admissible. Quelques modèles analytiques simples à peu de blocs sont ensuite proposés, afin d'estimer - pour un dimensionnement préliminaire - la charge limite de rupture d'un puits marocain sous effort latéral. Les résultats numériques obtenus sont bidimensionnels; les résultats tridimensionnels peuvent être estimés à l'aide de coefficients de transfert 2D/3D, qu'il serait intéressant de vérifier à l'aide d'un code de calcul par éléments distincts tridimensionnel. Enfin, il serait nécessaire de valider les résultats de modélisation numérique sur un site réel.

L'objet de cette recherche est de modéliser le comportement Thermo-Hydro-Mécanique des massifs rocheux fracturés en vue du stockage de déchets radioactifs. A cette fin, nous avons été amené à proposer une méthodologie de modélisation des massifs rocheux fracturés qui a été appliquée à un site souterrain réel (Site EDF de Nouvelle Romanche). Cette méthodologie consiste, dans un premier temps, à rechercher les VER hydraulique et mécanique. Au dessus du plus grand de ces VER, les développements effectués dans un programme d'éléments finis permettent de modéliser toutes les fractures de manière explicite. On détermine les propriétés mécaniques homogénéisées en condition drainée et non drainée en simulant des essais triaxiaux représentatifs du massif soumis à un chargement. Ces simulations permettent d'analyser l'évolution des propriétés hydrauliques homogénéisées avec l'état de contraintes. La réalisation des expériences de type drainé et non drainé permet de discuter de la pertinence de l'assimilation d'un milieu fracturé à un milieu poreux. Ces simulations ont mis en évidence, en particulier, le rôle du comportement en cisaillement des fractures sur les propriétés homogénéisées mécaniques et hydrauliques. Du point de vue de la thermique, tant que le mode principal de propagation de la chaleur est la conduction, les propriétés thermiques homogénéisées sont peu différentes des propriétés thermiques de la matrice rocheuse.

L'étude de l'équilibre à long terme du tunnel revêtu suscite un intérêt important. D'un point de vue mécanique, il s'agit d'un problème d'interaction complexe entre deux structures de comportement très différent : le massif avec la cavité d'une part, le soutènement d'autre part. Les effets différés qui apparaissent dans un massif sont principalement liés à deux phénomènes qui peuvent être couplés : - la viscosité du squelette solide du massif ; - la diffusion du fluide interstitiel au sein du massif. On commence par présenter une étude bibliographique assez générale concernant les différentes étapes d'étude, de conception et de réalisation d'un projet de tunnel profond. Dans la seconde partie du mémoire, on étudie l'influence de l'histoire du chargement (vitesse de creusement et instant de pose du soutènement) sur l'équilibre d'un tunnel soutenu creusé dans un massif monophasique à comportement viscoplastique. Une méthode simplifiée de dimensionnement des tunnels dans de tels milieux a été élaborée. On a également abordé les effets de couplage entre comportements hydraulique et mécanique dans le cadre des tunnels profonds creusés dans un milieu poreux saturé isotherme ayant un comportement poro-élastique ou poro-élasto-plastique. Une étude analytique du tunnel 1D révèle l'influence de l'histoire du chargement mécanique et des conditions aux limites hydrauliques imposées en paroi. Des simulations numériques de creusement de tunnel en géométrie 2D axisymétrique sont menées. L'étude analytique permet, grâce à la généralisation de la notion de contrainte fictive de soutènement, de localiser le point d'équilibre du tunnel soutenu dans le plan (convergence en paroi - contrainte appliquée en paroi). Ces résultats permettent d'aborder le calcul en déformation plane des tunnels creusés en milieux biphasiques avec plus de rigueur.

L'étude de la série jurassique de la couverture du massif cristallin externe (Rochail-Lauvitel) a permis de préciser les différentes étapes de l'évolution d'un bloc basculé de ce secteur de la paléo-marge de la Téthys jurassique. L'étude sédimentologique a permis de distinguer 12 faciès caractérisant des milieux de dépôts compris entre les étages supralittoral et bathyal. L'analyse séquentielle met en évidence les différentes étapes d'approfondissement de ces milieux de dépôt au cours du rifting téthysien en fonction des variations biologiques et de la microfaune typique. Du point de vue séquentiel, l'Hettangien est représenté par une méga-séquence d'approfondissement découpée en 5 séquences limitées par des horizons de discontinuité. Les corrélations des différentes coupes ont permis de montrer que les variations d'épaisseur de l'Hettangien sont d'origine tectonique, mais résultent également de l'existence d'une paléo-topographie qui n'était pas plane. L'étude stratigraphique a permis, au point de vue paléontologique, de situer avec précision l'activité tectonique et l'approfondissement qui se sont produits au cours de l'Hettangien supérieur, de confirmer l'hétérochronie de la formation des Calcaires du Petit Renaud, et de mettre en évidence l'existence d'une série normale du Jurassique supérieur au sein de la formation des Calcaires du Paletas. La confrontation de l'étude sédimentologique et de l'étude stratigraphique permet d'affiner les corrélations entre les différentes coupes. L'étude paléo-structurale a permis la mise en évidence d'une activité qui a été perçue différemment par la sédimentation : • Au cours de l'Hettangien : apparition de failles normales synsédimentaires limitant de petits demi-grabens qui se sont arrêtés de fonctionner au début du Sinémurien. • L'érosion qui se manifeste sur les zones hautes entre le Domérien et l'Oxfordien moyen, est responsable du développement d'une formation biodétritique particulière sur les pentes du demi-graben : les Calcaires du Petit Renaud. • De l'Oxfordien moyen au Néocomien, la poursuite de l'instabilité des dépôts sur les pentes est responsable de la mise en place de 2 paquets glissés.

Les filons basiques du Massif des Ecrins-Pelvoux (massif cristallin externe des Alpes françaises) se rattachent à 2 principaux cortèges marqueurs de l'évolution géodynamique du domaine dauphinois entre Carbonifère et Lias : -un cortège basaltique associé à la distension du début du cycle alpin, -un cortège lamprophyrique, d'affinité subalcaline à magnésio-potassique, Carbonifère supérieur. I- Le cortège Carbonifère est formé par des lamprophyres micacès déjà connus (minettes) et également par des lamprophyres calco-alcalins à amphibole (vosgésites, quartz-monzodiorites). Ces 2 groupes présentent des compositions semblables en SiO2 (46 à 56%), et en Fe, Ti, Na, Ca à SiO2 constant. En revanche, toutes les transitions existent pour Al, Mg, K et les éléments incompatibles entre un pôle alumineux, calco-alcalin potassique (vogésites) et un pôle métalumineux, magnésio-potassique (minettes). Ils sont engendrés par un manteau source commun, dont l'hétérogénéité serait à l'origine de leurs écarts de composition, à SiO2 constant. Ce cortège est génétiquement associé aux laves stéphaniennes des Grandes Rousses et postérieur à la dernière phase de structuration du cycle hercynien (324 +- 12 Ma, Ménot, 1987). II- Le cortège basaltique comprend d'une part, la lignée alcaline proprement dite, et d'autre part une lignée tholéiitique continentale composée de dolérites non spilitiques, riches en titane (TiO2 = 2,6-4%), Th, La, Ce, K, très fractionnées (Mg/Mg+Fe = 0,31 à 0,4, SiO2= 48-54%)) et sursaturées en silice, comparable aux tholéiites de plateaux (Columbia River, Ecosse). Les dolérites tholéiitiques affleurent en filons plurikilométriques E-W, dont un grand filon ancien, qui recoupait probablement tout le socle du M.E.P. leur âges ne sont clairement établis mais ils sont contemporains du régime distensif éoalpin.