La première partie de ce mémoire intitulé Nous étions les nerfs rêvant d’une émeute, propose une suite de poèmes dont le corps est le principal thème exploré. Il s’agit d’un corps mis à mal, remis en cause, mis en danger et en déséquilibre. Le corps est l’élément déclencheur des tensions. Il est détaillé dans son rapport physique à l’autre par le désir et la sensualité. Le corps physique et pensant est dépeint comme étant lui-même un monde entier traversé par les blessures, le temps, la maladie. Le texte devient corps. Les images, comme moyen de dire en résistance à la langue commune, révèlent la relation amoureuse d’une manière à la fois crue et sensuelle. La seconde partie de ce mémoire s’intéresse à l’image du corps dans la poésie de Roger Des Roches, et plus précisément dans les recueils Le Soleil tourne autour de la Terre et Tout est normal, tout est terminé. Ces derniers, qui s’inscrivent dans le paysage de la tendresse, de l’érotisme et du formalisme, explore le corps, surtout celui de la femme, comme moteur d’écriture. On y lit le rêve littéraire, c’est-à-dire la pulsion d’écrire. Chez Des Roches, le corps est écrivant, frontière, idéalisé. Il compare la jouissance sexuelle à la jouissance textuelle. / The first part of this memoir entitled Nous étions les nerfs rêvant d'une émeute, proposes poems with the body as the central theme. A bruised and beaten down body, constantly challenged, put in danger, out of its equilibrium. The body is also the trigger of many tensions. It's being detailed in its physical relationship with the other through desire and sensuality. The physical and thinking body is depicted as being a world by itself, a world marked by injuries, the passage of time and sickness. The text here is the body. The images, as means of saying in resistance with common language, reveals the love relationship in a crude and sensual way. The second part of this memoir analyzes the image of the body in the poetry of Roger Des Roches, more precisely in two books : Le Soleil tourne autour de la Terre and Tout est normal, tout est terminé. Set in a perspective of tenderness, eroticism and formalism, theses books explore mostly the female body as writing vector where we can read the literary dream, namely the drive of writing. In Des Roches poems, the body is a text, a frontier and an ideal. It compares sexual and textual pleasure.

La vallée du fleuve Saint-Laurent, dans l'est du Canada, est l'une des régions sismiques les plus actives dans l'est de l'Amérique du Nord et est caractérisée par de nombreux tremblements de terre intraplaques. Après la rotation rigide de la plaque tectonique, l'ajustement isostatique glaciaire est de loin la plus grande source de signal géophysique dans l'est du Canada. Les déformations et les vitesses de déformation de la croûte terrestre de cette région ont été étudiées en utilisant plus de 14 ans d’observations (9 ans en moyenne) de 112 stations GPS fonctionnant en continu. Le champ de vitesse a été obtenu à partir de séries temporelles de coordonnées GPS quotidiennes nettoyées en appliquant un modèle combiné utilisant une pondération par moindres carrés. Les vitesses ont été estimées avec des modèles de bruit qui incluent les corrélations temporelles des séries temporelles des coordonnées tridimensionnelles. Le champ de vitesse horizontale montre la rotation antihoraire de la plaque nord-américaine avec une vitesse moyenne de 16,8±0,7 mm/an dans un modèle sans rotation nette (no-net-rotation) par rapport à l’ITRF2008. Le champ de vitesse verticale confirme un soulèvement dû à l'ajustement isostatique glaciaire partout dans l'est du Canada avec un taux maximal de 13,7±1,2 mm/an et un affaissement vers le sud, principalement au nord des États-Unis, avec un taux typique de −1 à −2 mm/an et un taux minimum de −2,7±1,4 mm/an. Le comportement du bruit des séries temporelles des coordonnées GPS tridimensionnelles a été analysé en utilisant une analyse spectrale et la méthode du maximum de vraisemblance pour tester cinq modèles de bruit: loi de puissance; bruit blanc; bruit blanc et bruit de scintillation; bruit blanc et marche aléatoire; bruit blanc, bruit de scintillation et marche aléatoire. Les résultats montrent que la combinaison bruit blanc et bruit de scintillation est le meilleur modèle pour décrire la partie stochastique des séries temporelles. Les amplitudes de tous les modèles de bruit sont plus faibles dans la direction nord et plus grandes dans la direction verticale. Les amplitudes du bruit blanc sont à peu près égales à travers la zone d'étude et sont donc surpassées, dans toutes les directions, par le bruit de scintillation et de marche aléatoire. Le modèle de bruit de scintillation augmente l’incertitude des vitesses estimées par un facteur de 5 à 38 par rapport au modèle de bruit blanc. Les vitesses estimées de tous les modèles de bruit sont statistiquement cohérentes. Les paramètres estimés du pôle eulérien de rotation pour cette région sont légèrement, mais significativement, différents de la rotation globale de la plaque nord-américaine. Cette différence reflète potentiellement les contraintes locales dans cette région sismique et les contraintes causées par la différence des vitesses intraplaques entre les deux rives du fleuve Saint-Laurent. La déformation de la croûte terrestre de la région a été étudiée en utilisant la méthode de collocation par moindres carrés. Les vitesses horizontales interpolées montrent un mouvement cohérent spatialement: soit un mouvement radial vers l'extérieur pour les centres de soulèvement maximal au nord et un mouvement radial vers l'intérieur pour les centres d'affaissement maximal au sud, avec une vitesse typique de 1 à 1,6±0,4 mm/an. Cependant, ce modèle devient plus complexe près des marges des anciennes zones glaciaires. Basées selon leurs directions, les vitesses horizontales intraplaques peuvent être divisées en trois zones distinctes. Cela confirme les conclusions d'autres chercheurs sur l'existence de trois dômes de glace dans la région d'étude avant le dernier maximum glaciaire. Une corrélation spatiale est observée entre les zones de vitesses horizontales intraplaques de magnitude plus élevée et les zones sismiques le long du fleuve Saint-Laurent. Les vitesses verticales ont ensuite été interpolées pour modéliser la déformation verticale. Le modèle montre un taux de soulèvement maximal de 15,6 mm/an au sud-est de la baie d'Hudson et un taux d’affaissement typique de 1 à 2 mm/an au sud, principalement dans le nord des États-Unis. Le long du fleuve Saint-Laurent, les mouvements horizontaux et verticaux sont cohérents spatialement. Il y a un déplacement vers le sud-est d’une magnitude d’environ 1,3 mm/an et un soulèvement moyen de 3,1 mm/an par rapport à la plaque l'Amérique du Nord. Le taux de déformation verticale est d’environ 2,4 fois plus grand que le taux de déformation horizontale intraplaque. Les résultats de l'analyse de déformation montrent l’état actuel de déformation dans l'est du Canada sous la forme d’une expansion dans la partie nord (la zone se soulève) et d’une compression dans la partie sud (la zone s'affaisse). Les taux de rotation sont en moyenne de 0,011°/Ma. Nous avons observé une compression NNO-SSE avec un taux de 3.6 à 8.1 nstrain/an dans la zone sismique du Bas-Saint-Laurent. Dans la zone sismique de Charlevoix, une expansion avec un taux de 3,0 à 7,1 nstrain/an est orientée ENE-OSO. Dans la zone sismique de l'Ouest du Québec, la déformation a un mécanisme de cisaillement avec un taux de compression de 1,0 à 5,1 nstrain/an et un taux d’expansion de 1.6 à 4.1 nstrain/an. Ces mesures sont conformes, au premier ordre, avec les modèles d'ajustement isostatique glaciaire et avec la contrainte de compression horizontale maximale du projet World Stress Map, obtenue à partir de la théorie des mécanismes focaux (focal mechanism method). / The Saint Lawrence River valley (SLRV) in eastern Canada is one of the most seismically active regions in eastern North America, which is characterized by many intraplate earthquakes. After its rigid plate rotation, the ongoing glacial isostatic adjustment (GIA) is by far the largest source of geophysical signal in eastern Canada. In this research, the current crustal deformation and strain rate field of this region was studied using more than 14 years (9 years on average) observations of 112 continuously operating GPS stations. The velocity field was obtained from cleaned position time series of daily GPS solutions by applying a combined model using the weighted least-squares method. We estimated velocity uncertainties by assuming advanced noise models to include the temporal correlation of the position time series. The horizontal velocity field shows the counter-clockwise rotation of the North American plate in the no-net-rotation model with the average of 16.8±0.7 mm/yr constrained to ITRF 2008. The vertical velocity field confirms the GIA-induced uplift all over eastern Canada with the maximum rate of 13.7±1.2 mm/yr and subsidence to the south mainly over north of the United States with a typical rate of −1 to −2 mm/yr and the minimum value of −2.7±1.4 mm/yr. The noise behavior of the GPS position time series was explored by testing five different noise models of power-law, white, white plus flicker, white plus random-walk, and white plus flicker plus random-walk, using the spectral analysis and the maximum likelihood methods. The results show that combination of white plus flicker noise is the best model for describing the stochastic part of the position time series. Furthermore, amplitudes of all noise models are smallest in the north direction and largest in the vertical direction. While amplitudes of the white noise model are almost equal across the study area, they are prevailed by the flicker and the random-walk noise for all directions. Assuming flicker noise model increases uncertainties of the estimated velocities by a factor of 5–38 compared to the white noise model, while the estimated velocities from all noise models are statistically consistent. The estimated Euler pole parameters for this region are slightly but significantly different from the overall rotation of the North American plate. This difference potentially reflects local stress in this seismic region, and the difference in intraplate velocities between the two sides of the SLRV accumulates stress in the faults located along the river. The surface deformation of the region was studied using least-squares collocation. Interpolated intraplate horizontal velocities show a spatially coherent radially outward motion from the centers of maximum uplift to the north and inward motion to the centers of maximum subsidence to the south with a typical velocity of ~1–1.6±0.4 mm/yr. This pattern, however, becomes more complex near the margins of the formerly glaciated areas. Based on their directions, the intraplate horizontal velocities can be divided in three distinct zones. This confirms the existence of three ice domes in the study region before the last glacial maximum. A spatial correlation is observed between areas with higher magnitude of the intraplate horizontal velocity and the seismic zones along the SLRV. The vertical velocities were interpolated to model the ongoing vertical deformation. The model shows maximum uplift rate of 15.6 mm/yr to southeastern of Hudson Bay and a typical subsidence rate of 1–2 mm/yr to the south mainly across the north of the United States. Along the SLRV, horizontal and vertical motions are spatially coherent toward southeast with the typical magnitude of ~1.3 mm/yr relative to North American plate and the average uplift rate of 3.1 mm/yr, respectively. In general, the rate of vertical deformation is typically ~2.4 times larger than the rate of the intraplate horizontal motion in this area. Results of strain analysis show the present-day straining of eastern Canada in the form of extension to the north (the area under uplift) and shortening to the south (the area under subsidence). On average, rotational rates are at the level of 0.011°/Myr. A NNW-SSE shortening with a typical rate of ~3.6–8.1 nstrain/yr is observed over the Lower Saint Lawrence seismic zone. In the Charlevoix seismic zone, an extension with a typical rate of ~3.0–7.1 nstrain/yr is oriented about ENE-WSW. In the western Quebec seismic zone, the deformation has a shear straining mechanism with a typical shortening rate of ~1.0–5.1 nstrain/yr and extension rate of ~1.6–4.1 nstrain/yr. These results are consistent, to the first order, with GIA models and with the maximum horizontal compressional stress of the World Stress Map resulted from focal mechanism method.

Cette thèse a été réalisée en coopération avec ANDRA, l'agence nationale française des déchets radioactives. Son objectif est de donner une meilleure compréhension des propriétés mécaniques des roches argileuses sous l'influence de solutions aqueuses, en admettant qu'elles sont considérées comme des roches susceptibles d'héberger des déchets nucléaires.<br/> L'ardoise peut, selon sa composition, modifier dans un large domaine ses propriétés mécaniques et pétro-physiques à cause des interactions minérales de la glaise liquide. L'ardoise peut être molle ou dure, extensible ou rigide, perméable ou imperméable et ce selon les conditions environnementales auxquelles elle est exposée. Elle peut être très sensible aux changements des conditions environnantes, comme par exemple l'humidité, la contrainte, la température et les gradients du potentiel chimique.<br/> Une des réactions les plus apparentes de l'ardoise est le gonflement et le dégonflement comme résultat de sa saturation et des gradients du potentiel chimique dans le système liquide. Ces variations de volume modifient parfois d'autres propriétés. Selon la consistance et la concentration d'un liquide, l'ardoise peut soit gonfler soit se dégonfler en entrant en contact avec un liquide. Le matériau peut aussi se dissoudre dans le liquide et se désintégrer complètement.<br/> Une description compréhensible des minéraux argileux du site de l'Est a été élaborée. Les micromécanismes physico-chimiques de l'interaction liquide-solide, comme l'adsorption, l'absorption, la capillarité et l'osmose y sont également présentés. Les conséquences possibles de ces mécanismes sur le comportement macro-mécanique, comme le gonflement et le dégonflement, fissuration et autres ont également été analysées.<br/> La technologie des rayons X en microfocus a été introduite et utilisée pour analyser l'ardoise dans des conditions environnementales différentes. L'avantage de cette méthode est son caractère nondéstructif. Dû à la friabilité du matériau, la préparation des lames minces classiques est une méthode inappropriée pour analyser les micro-fissures et la désintégration de l'ardoise.<br/> Les solutions ont été examinées pour observer la réaction en temps réel de l'ardoise dans le site de l'Est quand elle entre en contact avec différentes solutions aqueuses et sous charge uniaxial. La désintégration et la déformation ainsi que les propriétés générales de ce matériau ont été analysées en utilisant la technologie des rayons X μRG en immergeant le matériau dans une solution. On a pu constater que la désintégration, le développement des cracks et la déformation dépendent en partie de la concentration des ions ainsi que des types des ions de la solution.<br/> Lors d'un test cinétique l'ardoise a été exposée à des degrés différents d'humidité relative et à des conditions de pressions uniaxiales. Une enceinte climatique électronique, contrôlée par une ordinateur a été utilisée pour créer des degrés d'humidité différents et on a transféré directement les résultats de la déformation axiale et des paramètres environnementaux. La relation entre l'humidité environnementale, la déformation axiale, la charge axiale et les micro fissures a été analysée. La technologie des rayons X en microfocus a été utilisée pour radiographier des spécimens avant et après les essais. Le matériau a été testé sous une humidité relative de 5% à 99%, pour évaluer l'influence de l'humidité sur le comportement des micro fissures et de la déformation.<br/> Un test cyclique a été développé afin de définir le degré de friabilité dans un secteur entre 35% et 75% d'humidité relative.<br/> Finalement, un test combiné a été réalisé afin de comparer la réaction dans l'eau pure d'un matériau saturé dans un environnement humide avec sa réaction dans l'eau en étant dans son état initial de saturation. Le matériau a été d'abord exposé à une humidité relative de 5% et 99% et ensuite immergé dans l'eau pure. Grâce à ce test on a découvert un phénomène d'hydratation qui pourrait être important pour les procédures des essais normalement appliquées.

La connaissance du milieu fracturé tridimensionnel est basée sur l'observation directe ou indirecte d'extraits, en une ou deux dimensions. Les difficultés de visualisation en 3 dimensions et l'existence constante de nombreuses lacunes géométriques sont un handicap majeur pour la compréhension des lois de comportement complexes du milieu rocheux fracturé. Des modèles numériques dits "équivalents" répondent isolément à une problématique particulière du réseau de fractures (mécanique, hydraulique, thermique). Pourtant, un grand nombre de propriétés physiques du massif rocheux sont conditionnées par la géométrie et la topologie du système de fractures, qui reste une question d'ordre fondamental. C'est un aspect essentiel que nous traitons dans notre modèle OBSIFRAC (modèle objet pour la simulation de la fracturation). L'observation de sections naturelles justifie que l'on représente, dans un milieu soumis à la seule déformation cassante, les discontinuités par des surfaces planes, interconnectées, sans terminaisons libres, limitant des polyèdres convexes. Dés lors, le réseau de fractures peut être vu comme un assemblage de blocs. Cette hypothèse nous a permis de construire une base de données tridimensionnelles du réseau, décrivant de façon exhaustive les constituants géométriques de l'assemblage en question (fractures, blocs, faces, arêtes et noeuds). A partir d'un "germe" ponctuel, le processus de fragmentation affecte un ou plusieurs bloc(s) formé(ś) éventuellement de plusieurs polyèdres élémentaires. L'orientation et la position des plans de fractures peuvent ^etre définies de façon stochastique, statistique ou déterministe. Nous avons développé 4 moteurs de fragmentation, notés A, B, C, et D, qui diffèrent par le protocole de choix du germe d'une part, et par le choix du ou des blocs à diviser d'autre part. Nous présentons pour chaque scénario, une caractérisation descriptive, puis statistique.

Les outils de forage de type PDC peuvent subir d'intenses variations de leur vitesse de rotation, qui perturbent le déroulement des opérations de forage. Ce phénomène auto-entretenu, appelé stick-slip, se produit dans une variété de contextes de forage actuels et on admet généralement que l'instabilité est due à la décroissance du couple à l'outil suivant la vitesse de rotation. De nombreux dispositifs ont été introduits pour limiter son apparition, mais ni la cause physique de cette décroissance, ni le rôle joué par l'outil n'ont été clairement identifiés jusqu'à présent. Cette thèse vise à étudier, expérimentalement et théoriquement, la réponse mécanique des outils PDC lorsqu'ils sont soumis à des variations de leur vitesse de rotation. Une campagne d'essais de forabilité des roches a montré que les efforts qui s'exercent autant sur les outils PDC, que sur les taillants qui les composent, dépendent significativement de la vitesse de rotation. On a attribué ce phénomène au cisaillement dynamique d'une couche de roche broyée, compactée à l'interface entre le taillant et la saignée. Un modèle semi-empirique d'interaction dynamique outil-roche a été ajusté sur ces expériences pour prédire la réponse dynamique d'outils réels, puis validé à partir des essais sur outils de forage à l'échelle 1. Il a été couplé à un algorithme décrivant la dynamique en torsion des garnitures de forage pour calculer le risque de stick-slip associé. Le modèle développé explique non seulement, pourquoi le couple à l'outil diminue avec la vitesse de rotation mais aussi montre qu'il est possible de réduire le risque de stick-slip en sélectionnant la conception d'outil PDC appropriée.

La première partie de ma thèse porte sur l'archéomagnétisme, discipline qui permet de retracer l'évolution temporelle du champ magnétique terrestre au travers des derniers millénaires, principalement à partir des matériaux archéologiques. J'ai étudié deux jeux d'échantillons provenant pour l'un de la Grèce (période néolithique, 6800-3200 avant J.C.) et pour l'autre du Mexique (Palenque, période Maya Classique 320-840 après J.C.), dans le but d'acquérir de nouvelles données d'archéointensité et de mieux contraindre la variation séculaire du champ magnétique terrestre. La comparaison de mes données avec celles disponibles dans la bibliographie et avec les différents modèles globaux et régionaux a mis en évidence que les variations séculaires au Néolithique en Grèce et au cours du premier millénaire en Amérique Centrale sont très mal définies. Mes données suggèrent que des composantes locales, non prisent en compte dans les modèles globaux peuvent exister au niveau de ces régions. Elles renforcent l'intérêt de développer des modèles régionaux précis. Pour ce faire, l'acquisition de nouvelles données de haute qualitéest un élément majeur. La deuxième partie traite de la description d'un renversement du champ magnétique terrestre. Cette étude a été basée sur deux points précis : étudier les directions transitionnelles afin d'apporter de nouvelles contraintes sur le possible confinement longitudinal des pôles géomagnétiques virtuels (PGV) d'une part, et d'autre part vérifier des paléointensités transitionnelles obtenues sur la séquence volcanique d'Akaroa (Nouvelle Zélande), dont l'intensité est significativement supérieure à celles des intensités avant et après le renversement. Nous avons ré-échantillonné cette séquence, et l'évolution directionnelle obtenue pour ce renversement est une succession complexe de polarités N-T-R-T-N-T-R. Les PGV obtenus semblent se regrouper sous deux bandes longitudinales sous l'Australie et l'Amérique, ce qui renforce l'hypothèse d'une interaction entre le manteau et le noyau sur plusieurs millions d'années. Suite à une étude de minéralogie magnétique, j'ai sélectionné les échantillons susceptibles de fournir une valeur de paléointensité par les méthodes de Thellier et du multispecimen. Les paléointensités obtenues sont relativement faibles (environ 20 μT) au cours du changement de polarité et forte à la fin de la séquence. Mon interprétation, basée à la fois sur les valeurs de l'intensité du champ et sur les données radiochronologiques montrant que la séquence s'est mise en place très rapidement, est de considérer que seul le renversement C4Ar.1n-C4Ar.1r a été enregistré dans cette séquence. Dans cette hypothèse, le renversement montre un cheminement complexe comparable à d'autres renversements enregistrés dans l'hémisphère nord (comme celui de la Steens Mountain par exemple), incluant un phénomène de rebond avant de se stabiliser. La troisième partie de ma thèse est consacrée au développement d'une nouvelle méthodologie et d'un nouvel appareillage pour déterminer des paléointensités. Le faible taux de réussite des expériences de paléointensité de l'étude précédente m'a poussé à m'intéresser au protocole multispecimen, qui peut s'appliquer aux échantillons possédant un comportement polydomaine. L'inconvénient technique majeur de cette méthode réside dans l'application du champ le long de l'aimantation naturelle, difficile à réaliser avec précision dans les fours standards. Pour ce faire, nous avons décidé de développer des porte-échantillons permettant d'orienter les échantillons dans l'espace pour le four standard et un prototype de four à chauffage ultra-rapide particulièrement bien adapté avec la possibilité d'orienter le champ appliqué dans les 3 dimensions. J'ai testé les différents protocoles de la méthode sur des laves historiques de la Réunion et de l'Etna, possédant des minéralogies très différentes. Pour l'ensemble des coulées étudiées, j'ai obtenu des paléointensités très proches des valeurs attendues, et ce indépendamment de la minéralogie, révélant ainsi le faisabilité de notre appareillage et le côté prometteur de la méthode. L'application de diverses corrections sur la statistique d'estimation de la valeur de l'intensité ou sur le taux de refroidissement n'ont eu aucun impact notable sur mes résultats.

Dans le cadre d’un programme de recherche mené par le GISOS (Groupement d’Intérêt Scientifique de Recherche sur l’Impact et la Sécurité des Ouvrages Souterrains), le site pilote de Cerville-Buissoncourt (Lorraine, France) a fait l’objet d’une importante instrumentation géophysique et géotechnique pour assurer la surveillance d’une cavité saline à 200 m de profondeur, depuis son état stationnaire jusqu’à l’effondrement des terrains du recouvrement. Les objectifs principaux de cette thèse consistaient à : 1) valider la technique de surveillance basée sur l’écoute microsismique dans un contexte salin, et 2) modéliser numériquement le comportement mécanique complexe du recouvrement, particulièrement l’initiation des microfissures et leur propagation. L’analyse de la sismicité induite enregistrée a permis de caractériser l’état initial de la cavité en terme d’activité microsismique. Deux types d’événements ont été identifiés : les événements isolés correspondant aux ruptures localisées, et les événements en rafale, d’une dizaine de secondes de durée. D’après les résultats de localisation d’hypocentres, la totalité de la sismicité enregistrée est générée au niveau de la cavité dans le gisement de sel, ou bien dans les faciès marneux qui composent le toit immédiat de la cavité actuelle. Les déclenchements en rafale seraient liés à des phénomènes de délitement puis de décrochement de blocs de marne, suivis des chutes de blocs dans la cavité remplie de saumure. Le travail de modélisation numérique a été focalisé sur la possibilité de rendre compte de l’endommagement dans les couches fragiles du recouvrement. Nous avons mis en oeuvre un modèle géomécanique hybride à l’échelle du site pilote qui intègre les différentes formations géologiques présentes dans le recouvrement, ainsi que l’initiation, la propagation et la coalescence des microfissures dans le banc raide, à l’aide des logiciels FLAC et PFC2D. La calibration du modèle discret PFC2D pour reproduire le comportement en traction du banc raide a été vérifiée numériquement à l’échelle du site pilote. Cette vérification a été basée sur la comparaison, en termes de la réponse élastique et d’apparition des ruptures dans le banc raide, entre l’approche hybride FLACPFC 2D et la modélisation purement continue avec FLAC. Le modèle hybride ainsi défini pourra être utilisé dans le cadre d’une retro-analyse une fois que les mesures in-situ, notamment les enregistrements microsismiques et les données de déformation, seront disponibles à Cerville-Buissoncourt / Within the framework of a research program carried out by the GISOS (Scientific Grouping of Research Interest on the Impact and Safety of Underground Works), the pilot site of Cerville-Buissoncourt (Lorraine, France) was the subject of a large geophysical and geotechnical instrumentation to ensure the monitoring of a salt cavity at 200 m depth, from its stationary state to the final overburden collapse. The main objectives of this work consisted on : 1) the validation of the microseismic monitoring technique in a salt mine environment, and 2) the numerical modelling of the mechanical behavior of the overburden, particularly the initiation and the propagation of microcracks. The analysis of the recorded induced seismicity allowed to characterize the initial state of the cavity in terms of microseismic activity. Two types of events were identified : isolated events corresponding to localized ruptures, and swarms of events, of tens of seconds of duration. According to hypocenter location results, the totality of the recorded seismicity is generated either in the cavity surroundings within the salt layer, or in the marly facies of the current cavity roof. Swarms would be related to delamination of clayley marls in the immediate roof, followed by rock debris falling in the brine filled cavity. The numerical modelling was focused on the possibility of accounting for the damage in the fragile layers of the overburden. We implemented a hybrid geomechanical model of the pilot site which integrates the various geological formations present in the overburden, as well as the initiation, the propagation and the coalescence of microcracks in the stiff layer, using FLAC and PFC2D softwares. The calibration of the discrete PFC2D model to reproduce the tensile behaviour of the stiff layer was numerically checked on the site scale. The validation was based on the comparison, in terms of the elastic response and the damage onset in the stiff layer, between the hybrid approach FLAC-PFC2D and the purely continuous modelling using FLAC. The hybrid model thus defined would be used for back-analysis studies once in-situ measurements, in particular microseismic recordings and deformation data, will be available at Cerville-Buissoncourt

Les structures de combustion constituent un témoin de la fréquentation humaine et leur étude permet d’appréhender un aspect du mode d’occupation d’un lieu donné. Ainsi, pour compléter les approches classiques qui s’intéressent à la typologie des foyers, à la fréquence des feux, à la nature des combustibles, etc., une caractérisation thermique de ces structures a été proposée. Elle s’appuie sur les impacts thermiques enregistrés par les sédiments soumis aux feux et plus précisément sur les modifications des propriétés de thermoluminescence (TL) et de magnétisme avec la chauffe.Le site-laboratoire est celui de la grotte de Fraux (Dordogne), occupée à l’Âge du bronze, dont le statut et le mode d’occupation pose question puisqu’elle présente tant des vestiges domestiques (sols de circulation, foyers, mobiliers) que des vestiges symboliques (manifestations pariétales, dépôts de mobilier). La place importante des foyers parmi ces vestiges a induit une étude spécifique de ces structures. En effet, ce site recèle plus d’une soixantaine de structures de combustion et, aspect important pour notre approche archéométrique, présente un état de conservation exceptionnel puisque la grotte est restée fermée depuis l’occupation de l’Âge du bronze.L’étude de certains foyers de la grotte des Fraux a permis de tester le potentiel de paléothermomètres fondés sur ces deux propriétés indépendantes à savoir la TL des grains de quartz et le magnétisme des oxydes de fer contenus dans les sédiments. Le paléothermomètre TL a été élaboré en comparant les signaux TL d’échantillons provenant de foyers archéologiques à ceux de références thermiques chauffées en laboratoire. Pour le magnétisme deux pistes ont été exploitées : les températures de déblocage de l’aimantation rémanente et l’évolution de la signature magnétique -minéralogie et taille de grain) avec la chauffe. La détermination des paléotempératures atteintes par les sédiments substrats des structures de combustion apporte une première indication sur leur intensité de chauffe. Afin d’étalonner ces informations paléothermométriques en termes d’énergie mise en jeu, des feux expérimentaux ont été réalisés. Ils ont permis de comparer les impacts thermiques entre feux archéologiques et feux expérimentaux, de construire un échantillonnage d’histoire thermique connue, mais aussi d’estimer les températures atteintes, les épaisseurs de sédiments affectés, les quantités de combustibles consommés pendant un temps donné, la quantité d’énergie dégagée par la combustion… Ces expérimentations ont aussi servi de base à une modélisation de la propagation de la chaleur dans les sédiments. Les simulations effectuées dans ce modèle numérique permettent alors d’estimer un temps minimal de fonctionnement des structures de combustion.Nous disposons ainsi d’un nouvel outil pour la caractérisation thermique de foyers archéologiques. / The study of the combustion structures, which are a remaining evidence of the human occupation, can give information about the way of occupation of a site. In this research we decided to complete the classical approaches of combustion structures generally based on typological description of hearths, frequency of fires, nature of fuel, etc. by a a thermal characterisation. This study deals with the thermal impacts recorded by the fired sediment. More precisely, the modifications of both thermoluminescence (TL) and magnetism properties with heating were investigated.The laboratory-site is the cave of Les Fraux (Dordogne, France) which was occupied in the Bronze Age. The archaeologists were wandering about the function and the way of occupation of this cave because of the existence of both domestic vestiges (archaeological occupation grounds, hearths, and ceramics) and symbolic evidences (rock art and votive ceramic deposition). A specific study of the combustion structures had started considering the significant number of hearths, more than sixty, and their importance in the human occupation. In addition, as the cave remained closed since the Bronze Age, the hearths are in an excellent state of conservation and that is an important point for our archaeometric study. The thermal characterisation of some hearths from the cave of Les Fraux firstly consisted in studying the paleothermometer potential of two properties: the thermoluminescence of quartz grains and the magnetism of iron oxides taken from the sediments. The TL paleothermometer was established by comparing TL signals of samples from archaeological hearths and those of thermal references heated in laboratory. Two properties were explored for the magnetic paleothermometer: the unblocking temperatures of the remanent magnetization and the evolution of magnetic signature (mineralogy and grain size) with heating. The paleotemperatures determined for the sediment of the hearths give a first information about the heating intensity of fires.Then experimental fires were carried out to calibrate paleothermometric data in quantity of energy and wood consumption, to check the suitability of laboratory thermal references, and to characterise the process of heat transfer inside the sediment. Finally, a numerical modeling of heat propagation within the sediment was implemented from temperatures recorded during fire experimentations. Numerical simulations performed in this model allowed us to estimate a minimal duration of functioning of the combustion structures.A novel tool for the thermal characterisation of combustion structures is then available.

Les roches mantelliques exposées sur le plancher océanique et/ou en contact avec l’atmosphère au niveau d’une ophiolite, sont en déséquilibre et s’altèrent, via les réactions de serpentinisation (i.e. d’hydratation et oxydo-réduction) et les réactions de carbonatation. Ces réactions d’altération jouent un rôle important dans les échanges chimiques entre la Terre profonde et les enveloppes externes, en particulier dans le cycle des volatils (C, H et O) via la minéralisation du CO2 atmosphérique, la production d’hydrogène et la formation d’hydrocarbures et de molécules prébiotiques. L’ophiolite d’Oman est un « laboratoire naturel » idéal pour étudier ces réactions depuis l’hydrothermalisme océanique jusqu’à l’altération continentale actuelle.Cette thèse présente les résultats d’une étude multi-technique et multi-échelle réalisée sur une série de péridotites serpentinisées et carbonatées échantillonnées sur deux sites, Wadi Dima et Batin (Massif de Wadi Tayin), considérés comme représentatifs des processus d’altération affectant l’ophiolite d’Oman. Ces travaux combinent caractérisations (micro-)structurales (EBSD, µ-tomographie), pétrographiques et minéralogiques (Raman, Cathodoluminescence, (3D-)XANES), et analyses géochimiques (EPMA, (LA)-ICPMS) et isotopiques (isotopes du O, C micro-bulk et in-situ).L’étude des harzburgites de Wadi Dima a permis d’identifier la succession des épisodes de serpentinisation et de carbonatation qui ont affecté les péridotites lors du refroidissement de la lithosphère jusqu’à la mise en place de l’Ophiolite d’Oman. La serpentinisation commence en domaine océanique (appauvrissement en REE, anomalie négative en Ce) durant le refroidissement initial de la lithosphère océanique et/ou au début du détachement intra-océanique à < 200-220°C, par la formation des veines de lizardite. Cette serpentinisation continue avec la formation de chrysotile au centre de la structure maillée, remplaçant l’olivine. Le dernier stade de serpentinisation a lieu simultanément au premier stade de carbonatation et engendre l’altération complète de la péridotite à < 100°C. Le système est contrôlé par des hétérogénéités locales (anomalies en Ce et variation de la composition isotopique en carbone). La carbonatation continue à < 50°C lors de la transition en domaine continental. Des veines de carbonates se forment par interaction avec des fluides issus des sédiments durant la convergence et avec des fluides de surface et de sub-surface durant l’altération actuelle de l’ophiolite. Ce processus marque le passage d’un régime hydrothermal océanique dont la chimie est dominée par la composition de la roche, à un régime hydrothermal continental dont la chimie est contrôlée par la composition du fluide dans des fractures. Paradoxalement, la structure initiale du manteau contrôle l’orientation et la distribution des veines de carbonate.Le site de Batin se distingue par sa structure complexe avec la présence de nombreux filons de gabbros et de pyroxénites et des évidences d’imprégnation magmatique. La serpentinisation y est marquée par la formation de textures atypiques en anneau ("fingerprint") caractérisées par des variations des teneurs en Fe-Mg et du redox à micro-échelle et par des compositions isotopiques en oxygène en déséquilibre. Ces caractéristiques sont interprétées comme résultant de déséquilibres locaux dans les processus de transport-nucléation-réaction pouvant être liés à plusieurs paramètres : forts gradients de température, redox, composition du fluide, et de perméabilité.Cette thèse apporte de nouvelles données vis-à-vis des relations temporelles et spatiales entre les réactions de serpentinisation et de carbonatation, les hétérogénéités chimiques à micro-échelle et l’impact de ces réactions d’altération sur les bilans globaux des volatils (C, H et O) en Oman. Elle met particulièrement en évidence la possibilité de stocker du CO2 et de produire de l’H2 simultanément lors de l’altération du plancher océanique. / Mantle rocks exposed in seafloor and/or directly in contact with atmosphere in ophiolite system are thermodynamically and chemically in disequilibrium. Mantle alteration is driven by serpentinization (ie, hydration and oxidation-reduction reactions) and carbonatization reactions. These reactions play an major role in the chemical exchanges between the deep mantle and the outer envelops, especially in the global mass budget of volatiles (C, H and O) via CO2 mineralization, hydrogen production and formation of hydrocarbons and prebiotic molecules. Oman ophiolite is an ideal "natural laboratory" for studying alteration reactions in mantle rocks from ocean hydrothermalism to modern continental weathering.This thesis presents the results of a multi-technical and multi-scale study on carbonate-hosted serpentinized peridotites in two sites, Wadi Dima and Batin (Wadi Tayin massif), considered representative of the alteration processes affecting the Oman ophiolite. This work combines (micro-) structural (EBSD, µ-tomography), petrographical (EPMA), mineralogical (Raman, Cathodoluminescence, (3D-)XANES), geochemical ((LA)-ICPMS) and isotopic studies (O, C in situ and micro-bulk).Studies in Wadi Dima harzburgites have highlighted successive episodes of serpentinization and carbonatization in Oman peridotites from oceanic lithosphere cooling to Oman Ophiolite emplacement. Serpentinization occurs in oceanic setting (REE depletion, negative Ce anomalies), probably during the onset of the oceanic lithosphere cooling and / or of the intra-oceanic detachment, at < 200-220°C, driven by the formation of lizardite veins constituting the mesh structure. Serpentinization continues at lower temperature with the formation of chrysotile in the center of the mesh structure, replacing olivine. The last stage of serpentinization is concurrent with early carbonatization and generates the complete peridotite alteration at < 100°C. In this rock-dominated system, fluid flow paths are controlled by nano-porosity (etch pits), by pore scale weakness and by local heterogeneity in permeability, generating local chemical heterogeneities (Ce anomalies variability and carbon isotope heterogeneity). Carbonatization continues at < 50°C during the transition in continental setting. Carbonate veins are formed during interaction with sediment-derived fluids during intra-oceanic detachment at the onset of obduction and with surface and sub-surface fluids during modern continental Ophiolite weathering. This process records the transition from oceanic diffuse-flow rock-dominated to cooler continental fluid-focused-flow fluid-dominated hydrothermal systems. Paradoxically, initial mantle structure controls orientation and distribution of carbonate veins.Batin site is distinguished by its complex structure with the presence of abundant gabbros and pyroxenites dikes, evidence of magmatic impregnation peridotites. Serpentinization is charcheterized by the formation of an uncommon texture in rings ("fingerprint") at the expense of olivine, marked by chemically variation in Fe-Mg and redox at microscale and by disequilibrium oxygen isotopic composition. These features are interpreted as resulting from local disequilibrium in the transport-nucleation-reaction processes that may be related to several parameters: high temperature gradient, redox, fluid composition, and permeability.This thesis brings new constraints on temporal and spatial relations between serpentinization and carbonatization reactions, on local chemical heterogeneities at micro-scale and on the global chemical budget of volatiles (C, H and O) in Oman peridotites. It has highlighted the possibility to store CO2 and producing H2 simultaneously during subseafloor alteration.

Ce travail correspond à une étude technique et fonctionnelle de l’équipement lithique taillé des chasseurs cueilleurs maritimes de la région de Magellan entre 6.000-3500 et 3000 BP. Cette période se caractérise par plusieurs changements, notamment dans les industries lithiques, qui ont mené à la définition de deux unités chrono-culturelles : La «Culture d’Englefield», à la période ancienne, caractérisée par une exploitation intensive de l’obsidienne verte ; et la «Tradition culturelle Ponsonby» à la période moyenne, caractérisée par son absence et l’apparition de grandes pointes lancéolées. L’analyse technique et fonctionnelle de l’équipement lithique de trois gisements, l’un appartenant à la période ancienne, et deux à la période moyenne, a permis d’évaluer ces discontinuités techniques et de les traduire en termes de comportements humains. L’analyse fonctionnelle a nécessité d’abord l’élaboration d’un cadre analytique pour l’application de la tracéologie au contexte d’étude, car les groupes canoeros (en canot) de la région ont exploité différents types de roche: obsidiennes, rhyolites, cinérites et RGFO métamorphiques. Ces matières premières réagissent de façon différente à l’utilisation, et leur analyse pose des problèmes méthodologiques différenciés et offre des possibilités interprétatives particulières. Ceci est illustré aussi bien lors de la description des traces d’utilisation expérimentales, que de l’analyse du corpus archéologique. En particulier, l’analyse des trois gisements a donné des résultats de qualité différente et les données concernant ceux de la période moyenne sont moins éloquentes que celles du site de la période ancienne. Ceci reflète des biais dus au type de roches utilisées pour la fabrication de l’équipement et ne répondent pas nécessairement à des comportements préhistoriques. Malgré ces biais, les résultats de l’analyse fonctionnelle ont servi d’abord à mieux comprendre les activités réalisées dans chaque site (boucherie, travail de la peau, des matières végétales, osseuses et minérales…). Dans un deuxième temps, ils ont permis de contribuer à la définition de l’équipement lithique de chaque période, de discuter certains choix techniques de fabrication et des comportements de gestion de l’outillage. Finalement, une comparaison diachronique est tentée, en discutant les changements et continuités dans la composition et gestion de l’équipement lithique taillé, en rapport avec les chaines techniques de fabrication et d’utilisation. / This work corresponds to a technological and functional study of the knapped lithic tool kit of the maritime hunter gatherers from Magallanes region between 6,000-3,500/3,000 BP. This period is characterised by several discontinuities, particularly in the lithic technology, that have led to the definition of two chrono-cultural unites. First, the so called “Englefield Culture” in the old period, characterised by an intensive exploitation of green obsidian. Then, the “Ponsonby Tradition”, in the middle period, which is defined by the absence of obsidian and the onset of big lanceolate bifacial points. The technological and functional analyses of the lithic tool kit of three archaeological sites, one associated to the old period and the other two related to the middle period, contributed to the evaluation of these technical discontinuities, which were seen in terms of human behaviour. The functional analysis required, in first place, of an analytic frame for applying the Traceology to the study context. This is because the canoeist groups exploited different lithic raw materials: obsidian, rhyolites, cinerites and metamorphic FGDR (Fine grain dark rocks). These raw materials respond in a different way to the use, therefore, their analysis implies methodological requirements and special interpretative possibilities. These particularities are evidenced in the description of the experimental use wear as well as in the results of the archaeological material analysis. In relation with the last ones, the analysis of the three sites yielded different results, and the data available for the contexts of the old period is more eloquent than the data of the middle period. This difference reveals a probable bias linked to the types of rocks used for the tool kit manufacture, and does not express necessarily human behaviour. Even though the bias presented above, the results of the functional analysis helped, in first place, to achieve a better understanding of the activities developed in each site (butchering, processing of skin, vegetable, bone and mineral materials). In second place, the data improved the definition of the lithic tool kit for every period, and allowed the discussion of some technical decisions in the manufacture chaine operatoires as well as the management behaviours of the tool kit. Finally, it was attempted to develop a diachronic comparison, discussing the changes and continuities in the composition and management of the lithic tool kit and stablishing the relationships with the manufacture and use chaine operatoires. / Este trabajo corresponde a un estudio tecnológico y funcional del equipamiento lítico tallado de los cazadores recolectores marítimos de la región de Magallanes entre los 6.000-3500/3000 AP. Este periodo se caracteriza por varias discontinuidades, particularmente en la tecnología lítica, que han conducido a la definición de dos unidades crono-culturales. Primero, la llamada “Cultura Englefield” en el periodo antiguo, caracterizada por una explotación intensiva de la obsidiana verde. Luego, la “Tradición Ponsonby”, en el periodo medio, caracterizada por la ausencia de obsidiana y la aparición de grandes puntas bifaciales lanceoladas. El análisis tecnológico y funcional del equipamiento lítico de tres sitios arqueológicos, uno asociado al periodo antiguo y dos al periodo medio, permitió realizar aportes a la evaluación de estas discontinuidades técnicas, vistas en términos de comportamientos humanos. El análisis funcional requirió, en primer lugar, de un marco analítico para aplicar la traceología al contexto de estudio, ya que los grupos canoeros explotaron diferentes materias primas líticas: obsidianas, riolitas, cineritas y RGFO (Rocas de Grano Fino Oscuras) metamórficas. Estas materias primas reaccionan de forma diferente al uso, y su análisis implica requerimientos metodológicos y posibilidades interpretativas particulares. Esto se evidencia tanto en la descripción de huellas de uso experimentales como en los resultados del análisis del material arqueológico. Con respecto a estos últimos, el análisis de los tres sitios arrojó resultados de calidad diferente, y los datos disponibles para el sitio del periodo antiguo son más elocuentes que los de los sitios del periodo medio. Esto refleja probables sesgos asociados a los tipos de roca utilizados para la fabricación del equipamiento, y no necesariamente comportamientos humanos. A pesar de estos sesgos, los resultados del análisis funcional sirvieron en primer lugar para lograr una mejor comprensión de las actividades realizadas en cada sitio (carnicería, trabajo de piel, de materias vegetales, óseas y minerales…). En segundo lugar, los datos permitieron realizar una mejor definición del equipamiento lítico para cada periodo, así como discutir algunas elecciones técnicas en las cadenas operativas de fabricación y los comportamientos de gestión del instrumental lítico. Finalmente, se intentó realizar una comparación diacrónica, discutiendo los cambios y continuidades en la composición y gestión del equipamiento lítico y estableciendo relaciones con las cadenas operativas de fabricación y uso.