La période à 2.1 Ga du Craton d'Afrique de l'Ouest est une période de production massive de leucogranites. Le batholite de Ferkessédougou (Côte d'Ivoire) est, tant du point de vue de sa localisation, de son extension, que de son histoire dans la littérature géologique, un élément majeur de l'interprétation de la géodynamique du Paléoprotérozoïque. Tour à tour considéré comme un granite de ride augéosynclinale puis un granite typique de collision de type moderne, il n'en demeure pas moins le jalon d'un accident crustal NNE-SSW important du Paléoprotérozoïque : le linéament GFB (Greenville-Ferkessédougou-Bobodioulasso). Son étude et son interprétation s'inscrivent dans le débat sur la validité de la tectonique des plaques à cette période. Par analyse satellitale, nous montrons que ce batholite de 400 km de long sur une cinquantaine de large est en fait constitué d'une grande quantité de plutons adjacents relativement proches pétrographiquement. Le contexte général de son encaissant métavolcanique et/ou métasédimentaire birimien (2.2 Ga à 2.1 Ga) faiblement déformé et épizonal ainsi que l'absence de déformations tangentielles additionnelles traduisent la faiblesse de l'épaississement crustal synchrone de sa genèse. Sa fabrique déterminée par analyse structurale classique et par analyse de susceptibilité magnétique est double. La première "magmatique" est le plus souvent coaxiale, d'orientation et de pendages variables. Elle dessine des trajectoires courbes et traduit la mise en place des plutons. Elle est l'équivalent de ce qui a été rapporté à la déformation D1 autour de granites anciens. La seconde, magmatique à post-solidus, beaucoup mieux réglée, souvent constrictive ou non-coaxiale, est l'image d'un champ de contrainte régional transcurrent qui se rapporte à la déformation D2 classique dans la chronologie du craton birimien. Les plutons du batholite granitique de Ferké sont syntectoniques de cette grande phase de raccourcissement (2.1 Ga à 2.07 Ga) du birimien. Le passage en revue des différents modèles de plutons, l'analyse du secteur SW de la Côte d'Ivoire présentant des dykes granites à deux micas et des faciès métamorphiques de plus haut grade, un survol des formations de l'Imataca au Surinam, ainsi que le bilan de l'analyse structurale, nous amènent à proposer un modèle 3D pour le batholite de Ferké. Il correspondrait à un ensemble de petits plutons de forme laccolithique engagés dans la croûte superficielle entre les métasédiments épizonaux birimiens dits "de bassin", des gneiss et micaschistes probablement d'âge compris entre 2.2 et 2.1 Ga. Ces plutons seraient alimentés par un faisceau de dykes issus de la fracturation par ouverture en pull-apart du bassin sédimentaire SASCA-Bandama-Bobodioulasso. La fusion de la croûte essentiellement de type ceinture verte/TTG (absence de traces de matériel archéen), à la verticale du bassin subsident, aura incorporé du matériel sédimentaire de bassin. L'apport de chaleur nécessaire à la compensation de la faiblesse de l'épaississement aurait été fourni par le jeu décrochant des fractures majeures des pull-aparts. La place nécessaire à la mise en place des plutons exige une montée de ces derniers à la fin de la période extensive à la faveur de multiples cauldron-subsidences. Les conditions et régimes des deux déformations principales impliquent un lapse de temps très court entre la stabilisation de l'ouverture des bassins et leur fermeture. Par ailleurs, la variation du niveau structural du Nord-Est vers le Sud-Ouest, en particulier vers la zone probable de l'équivalent-racine au Vénézuéla-Surinam, montre un approfondissement et le rapprochement d'une croûte archéenne vers le SW alors qu'elle n'était jusqu'à présent reconnue que vers l'Ouest (Guinée, Dorsale de Man) ou soupçonnée vers l'Est au Ghana.

Le but de ce travail était d'apporter des éléments de réponse dans le débat toujours non clos<br />de la non supraconductivité du matériau PrBa2Cu3O7 ( Pr123), en regard de tous les autres<br />composés de la série des cuprates de terres rares supraconducteurs de type Y123.<br />Une bibliographie très complète a permis d'abord de cerner les nombreuses questions en<br />suspens et les contradictions existantes dans la littérature.<br />Une série d'échantillons PrxY1-xBa2Cu3Oy (y = 6-7) ont été élaborés et soigneusement<br />caractérisés tant du point de vue de la structure et de la morphologie que de la stoechiométrie et<br />du taux d'oxygène. L'étude approfondie des propriétés magnétiques (susceptibilité et<br />aimantation) et thermiques (dilatation et chaleur spécifique) de ces échantillons ainsi que<br />d'autres, fournis par d'autres laboratoires, a permis de faire la part des effets dû au taux<br />d'oxygène et de ceux dû a la stoechiométrie et aux substitutions. En particulier le<br />comportement magnétique de l'ion Pr3+ est peu influencé par la substitution de Y, alors que le<br />taux d'oxygène affecte surtout les interactions d'échanges. Ceci est confirmé par le calcul des<br />effets de champ cristallin qui montre par ailleurs que bon nombre de spéculations antérieures<br />sont à revoir, comme par exemple la signification réelle de la partie constante de la<br />susceptibilité.<br />Enfin, l'étude des composés avec l'yttrium (Y123) et d'autres terres rares (Dy123 et Ho123)<br />dans plusieurs états d'oxydations (y= 6, 6.5 et 7) montre l'importance de la relation entre le taux<br />et le désordre des oxygènes et le comportement magnétique du cuivre, non seulement dans les<br />plans CuO2, mais surtout dans les chaînes CuO. Ces dernières étant sans doute à l'origine des<br />remontées de susceptibilité et des faibles composantes de type ferromagnétiques observées à<br />basse température dès que le nombre d'oxygènes y est différent de 7 .<br />Cette étude apporte un éclairage nouveau sur cette série de composés et donne de nouvelles<br />pistes pour la compréhension de l'interdépendance entre magnétisme et supraconductivité dans<br />les supraconducteurs à haute température critique.

Les travaux de recherche discutés dans ce manuscrit concernent la conception des générateurs de puissance électrique pour l'aéronautique. L'augmentation de la puissance massique de ces équipements passe par une augmentation des vitesses de rotation, donc une augmentation des contraintes. Un premier point est de s'assurer de la bonne tenue mécanique des matériaux. Un deuxième point est de pouvoir prendre en compte les modifications du comportement magnétique (et donc in fine du couple) lorsqu'ils sont soumis à un état de contraintes multiaxial. L'étude présentée vise en particulier à illustrer l'influence d'états de contraintes biaxiaux sur le comportement magnétique des matériaux constitutifs du rotor. Le défi repose sur la mise en place de méthodes de caractérisation du comportement magnéto-mécanique dissipatif uniaxial et multiaxial des nuances développées par Aperam et utilisées par Thales Avionics pour leurs applications aéronautiques (en FeCo-2V et Fe-3%Si à grains non orientés). Des essais non conventionnels seront effectués sur des échantillons en forme de croix de manière à s'approcher des contraintes réellement subies par le rotor. Les essais sont effectués sur la machine d'essai triaxiale Astrée du LMT-Cachan. L'état de contraintes est estimé par corrélation d'images et par diffraction des rayons X. Des mesures magnétiques anhystérétiques, du champ coercitif et des pertes d'énergie sous contraintes sont reportées. D'autre part, un modèle multi-échelle multiaxial, décrivant le comportement d'un VER (volume élémentaire représentatif) à partir de l'équilibre énergétique à l'échelle microscopique est présenté. L'approche est fondée sur la comparaison des énergies libres de chaque domaine. Une comparaison probabiliste est faite pour déterminer les variables internes que sont les fractions volumiques des domaines. Différentes stratégies envisageables pour modéliser la dissipation statique sont discutées. Puis nous présentons l'approche magnéto-élastique que nous avons retenue visant à une meilleure considération de l'effet de la contrainte sur le comportement des matériaux ferromagnétiques.

Dans ce travail nous avons découvert un nouvel oxyphosphate PbFe3O(PO4)3 dont nous avons déterminé la structure par diffraction des rayons X sur monocristal entre 293 K et 973 K (monoclinique, groupe d’espace P21/m, a = 7,55826 Å, b = 6,3759 Å, c = 10,4245 Å et β = 99,956°, Z = 2, à température ambiante). La mesure de la susceptibilité magnétique statique et les mesures de chaleur spécifiques effectuées sur monocristaux révèlent l’existence d’une séquence inhabituelle de transitions de phase de type ferromagnétiques à Tc1 = 31,8 K, T2 = 23,4 K et Tc3 = 10 K. La mesure de la susceptibilité alternative suggère l’existence d’une dynamique type vitreuse entre ~20 K et Tc3. Nous avons réussi une première extraction des valeurs des exposants critiques (β, γ et δ) par les mesures de la susceptibilité magnétique alternative à la fois sur les poudres et les monocristaux de PbFe3O(PO4)3 et nous avons trouvé des valeurs compatibles avec celles prédites par la théorie du champ moyen.Nous avons aussi étudié et caractérisé les poudres de la série des composés AFe3O(PO4)3 (A=Ca, Sr, Pb) par la diffraction des rayons X, la microsonde Castaing (EPMA) couplée avec spectroscopie à dispersion de longueur d’onde (WDS), la spectroscopie optique et Raman, les mesures calorimétriques (DSC et chaleur spécifique) et les mesures magnétiques. Les mesures d’aimantation, de susceptibilité magnétique et de chaleur spécifique effectuées sur les poudres de la série des composés AFe3O(PO4)3 (A=Ca, Sr, Pb) ont confirmé la succession des trois transitions du second ordre de type ferromagnétique s’étendant sur l’intervalle de température 32 – 8 K. Les mesures de la réflexion diffuse révèlent l’existence de deux bandes d’absorption à 1047 et 837 nm dans les poudres de PbFe3O(PO4)3 et de SrFe3O(PO4)3, avec des sections efficaces ~10-20 cm2 typiques des transitions intraconfigurationnelles interdites de spin et dipolaire électrique forcée.L’exploration du système PbO-Fe2O3-P2O5 a conduit à la découverte d’une nouvelle phase de type Langbeinite et de composition chimique Pb3Fe4(PO4)6, dont la structure cristalline est déterminée par diffraction des rayons X à température ambiante sur monocristaux (P 21 3, Z=4, a=9,7831(2) Å). Cette phase ne subit aucune transition de phase sur la gamme de température 350 – 6 K et ne présente aucun type d’ordre à longue portée jusqu’à 2 K. / A new oxyphosphate compound PbFe3O(PO4)3 has been discovered. Its crystal structure was characterized by single crystal X-ray diffraction (XRD) between 293 and 973 K (monoclinic symmetry P 21/m, a = 7.5826 Å, b = 6.3759 Å, c = 10.4245 Å and  = 99.956 °, Z = 2, at room temperature). DC magnetic susceptibility and specific heat measurements performed on single crystals unveiled an unusual sequence of second order ferromagnetic-like phase transitions at Tc1 = 31.8 K, T2 = 23.4 K and Tc3 ~ 10 K. AC magnetic susceptibility suggests a glassy-like dynamics between ~ 20 K and Tc3. A first extraction of the critical exponents (β,γ,δ) was performed by ac magnetic susceptibility in both PbFe3O(PO4)3 powders and single crystals and the values were found to be consistent with mean-field theory.AFe3O(PO4)3 (A= Ca, Sr and Pb) powder compounds were studied by means of X-Ray diffraction (XRD), from 300 to 6 K in the case of A=Pb, electron-probe microanalysis (EPMA) coupled with wavelength dispersion spectroscopy (WDS), Raman and diffuse reflectance spectroscopies, specific heat and magnetic properties measurements. Magnetization, magnetic susceptibility and specific heat measurements carried out on AFe3O(PO4)3 (A= Ca, Sr and Pb) powders firmly establish a series of three ferromagnetic (FM)-like second order phase transitions spanned over the 32 – 8 K temperature range. Diffuse reflectance measurements reveal two broad absorption bands at 1047 and 837 nm, in both PbFe3O(PO4)3 and SrFe3O(PO4)3 powders, with peak cross sections ~10-20 cm2 typical of spin-forbidden and forced electric dipole transitions.Further exploration of the PbO-Fe2O3-P2O5 system led to the discovery of a new langbeinite phase, Pb3Fe4(PO4)6, the crystal structure of which was solved by room temperature single crystal XRD (P 21 3, Z=4, a=9,7831(2) Å). This phase does not undergo any structural phase transition down to 6 K nor any kind of long range ordering down to 2 K.

Les travaux de recherche discutés dans ce manuscrit concernent la conception des générateurs de puissance électrique pour l'aéronautique. L’augmentation de la puissance massique de ces équipements passe par une augmentation des vitesses de rotation, donc une augmentation des contraintes. Un premier point est de s'assurer de la bonne tenue mécanique des matériaux. Un deuxième point est de pouvoir prendre en compte les modifications du comportement magnétique (et donc in fine du couple) lorsqu'ils sont soumis à un état de contraintes multiaxial. L’étude présentée vise en particulier à illustrer l’influence d'états de contraintes biaxiaux sur le comportement magnétique des matériaux constitutifs du rotor. Le défi repose sur la mise en place de méthodes de caractérisation du comportement magnéto-mécanique dissipatif uniaxial et multiaxial des nuances développées par Aperam et utilisées par Thales Avionics pour leurs applications aéronautiques (en FeCo-2V et Fe-3%Si à grains non orientés). Des essais non conventionnels seront effectués sur des échantillons en forme de croix de manière à s'approcher des contraintes réellement subies par le rotor. Les essais sont effectués sur la machine d'essai triaxiale Astrée du LMT-Cachan. L'état de contraintes est estimé par corrélation d'images et par diffraction des rayons X. Des mesures magnétiques anhystérétiques et de pertes d'énergie sous contraintes sont reportées. D'autre part, un modèle multi-échelle multiaxial, décrivant le comportement d’un VER à partir de l'équilibre énergétique à l'échelle microscopique sera présenté. L’approche est fondée sur la comparaison des énergies libres de chaque domaine. Une comparaison probabiliste est faite pour déterminer les variables internes que sont les fractions volumiques des domaines. Différentes stratégies envisageables pour modéliser la dissipation statique seront discutées. Puis nous présentons l’approche magnéto-élastique que nous avons retenue visant à une meilleure considération de l’effet de la contrainte sur le comportement des matériaux ferromagnétiques. / The research presented in this thesis is motivated by the design of rotors for high speed rotating machines. The increased power density of these devices requires a higher rotation speed, leading to higher levels of centrifugal forces and stress in the rotor. A first point is to ensure good mechanical strength of the materials. A second point is to take into account changes in the magnetic behavior (and ultimately torque) when they are subjected to a multiaxial stress state. The present study aims at exploring the influence of biaxial stress states on the magnetic behavior of the materials of the rotor. The challenge lies in the development of methods for the characterization of the magneto-mechanical dissipative uniaxial and multiaxial behavior of metal sheets developed by Aperam Alloy and used by Thales Avionics for their aeronautical applications (in FeCo-2V and non-oriented Fe-3%Si). Non conventional experiments are performed on cross-shaped samples in order to apply biaxial stress representative of the loadings experienced by rotors of rotating machines. These experiments are performed on a multiaxial testing machine, Astrée. Stress level is estimated thanks to digital image correlation and X-ray diffraction Both anhysteretic and dissipative magnetic responses to magneto-mechanical loadings have been recorded. On the other hand, a multi-scale multiaxial model describing the behavior of a RVE from the energy balance at the microscopic scale is presented. The approach is based on a comparison of the free energy of each domain. A probabilistic comparison is made to determine the volume fraction of domains used as internal variables. Different strategies for modeling the static dissipation are discussed. Then we present the chosen magneto-elastic approach, improving the description of the effect of stress on ferromagnetic materials behavior.

La vaste distribution géographique et la longue durée du magmatisme au Mésozoïque supérieur (Jurassique et Crétacé) en Chine du Sud présente le cas unique dans le monde. Ceci présente un laboratoire naturel très favorable a l’étude des processus de magmatogénèse, et des modes de mise place des plutons granitiques. Il permet également d’aborder l’analyse des relations magmatisme-tectonique et les contextes géodynamiques de la mise en place de magma dans leur cadre lithosphérique. Depuis les années 50, et surtout les années 90, des scientifiques ont mis un effort important sur la cartographie géologique, mené des études pétrologiques et géochronologiques et ainsi obtenu une base solide pour la compréhension de l’évolution tectonique du Bloc de Chine du Sud (SCB). Cependant, des questions fondamentales restent encore sans réponses ou vivement débattues. Dans le but de progresser sur ces sujets fondamentaux, nous avons mené des études pluridisciplinaires sur les massifs d’âge Mésozoïque supérieur de Qingyang-Jiuhua (Province d’Anhui), Hengshan (Province de Hunan) et certains plutons affleurant dans la zone côtière du Fujian. Le choix des massifs est fonde sur leur distance variable par rapport à la paléozone de subduction, les âges comparables de ces massifs et les déformations associées. Les méthodes d’étude comprennent l’observation de terrain, l’analyse microscopique de lames minces, la datation par U-Pb de monazite, l’ASM, le paléomagnétisme, la modélisation gravimétrique et la barométrie à partir de Al-total dans l’amphibole magmatique. Bien que chaque massif présente des caractéristiques distinctes, ils partagent des points communs du point de vue de leur orientation préférentielle, de la déformation de leurs encaissants et de l’influence de la tectonique régionale sur leur mise en place, D’après nos nouveaux résultats et en intégrant les données précédentes, nous discutons dans cette thèse les contextes tectoniques de mise en place de ces massifs granitiques et l’évolution géodynamique de SCB, et proposons un scénario géodynamique en 3 étapes. (1) Pendant la période 145-130 Ma, la subduction vers le NW de la plaque Paléo-Pacifique sous le continent asiatique fait rapprocher le micro-continent de l’Ouest-Philippines avec le continent de Chine du Sud, produisant l’important magmatisme d’arc et formant un régime tectonique en extension en SCB ? Dans l’arrière-arc; (2) Pendant la période 130-110 Ma, dûe à la collision entre le micro-continent de l’Ouest Philippines et SCB, une structure compressive vers le NW a été développée dans la zone de Changle Nan’ao, produisant des déformations ductiles. Cependant, l’intérieur de la partie orientale du SCB était encore en régime tectonique extensif de direction NW-SE; (3) Pendant la période 105-90Ma, une nouvelle zone de subduction a été développée au SE du micro-continent de l’Ouest Philippines, le panneau subductant atteint la zone de Changle-Nan’ao, avec probablement des morceaux de panneau cassé, provocant l’ascension de l’asthénosphère, responsable de la mise en place d’importants massifs granitiques et de filons. La tectonique de SCB pendant cette période est caractérisée par un système tectonique d’extension générale. Ce dispositif a été significativement perturbe par l’ouverture oligo-miocène de la mer de Chine du Sud et par la compression miocène de la marge à Taiwan. Ce modèle géodynamique reste à être amélioré par de futures investigations géologiques, géophysiques et géochimiques. / The vast distribution and long duration of the Late Mesozoic magmatism in the eastern part of South China presents a unique case in the world. This offers a natural laboratory to study the process of magma genesis, the magma emplacement mode, the relationship between magmatism and tectonics, the geodynamic role on the magma emplacement and lithospheric evolution. Since 50’s, particularly 90’s of the last century, geoscientists have made important efforts in geological cartography and carried out numerous studies with remarkable scientific achievements, building a solid background to understand the tectonic evolution of the South China Block (SCB). However, certain fundamental questions mentioned above remain unsolved and/or are in hot debate. In order to make progress in these scientific issues, we have carried out in a multi-disciplinary study in the Late Mesozoic Qingyang-Jiuhua massif, Hengshan massif and Fujian coastal zone according to their distance with respect to the paleo subduction zone of the Paleo-Pacific plate, the ages of granitic massifs and related tectonics, including field observation on the structure geology, micro-observation on thin section, U-Pb dating on monazite, AMS, paleomagnetism, gravity modeling and P condition concern the granite emplacement. In the view of deformation in these granitic massifs and their country rocks, mode and influence of regional tectonics on the emplacement, though each studied zone reveals its distinguished characteristics, they show some intrinsic and common relationships between them. With our new results and integrating previous data, in this thesis, we discuss the tectonic context of emplacement of these Late Mesozoic magmatic massifs and the geodynamic evolution of the SCB., We propose a 3-step geodynamic model: (1) during 145-130 Ma period, the Paleo-Pacific plate subducted northwestwardly, the West Philippines micro-continent, approaching to SCB, important subduction-related arc volcanism was produced in the coastal areas of Southeast China coast (Zhejiang-Fujian-Guangdong), forming a back-arc extension tectonic system in SCB; (2) during 130-110 Ma period, due to the collision between the West Philippines microcontinent and SCB, the compressional tectonic structures were developed in the Changle-Na’ao coastal zone, producing ductile deformation zones. However, the inland of the eastern part of SCB was under a NW-SE extensional tectonic regime; (3) during 105-90 Ma period, a new subduction zone was developed in the SE flank of the West Philippines micro-continent, the subducting slab reached the Changle-Nan’ao tectonic belt, with the possible break-off of slab, the asthenospheric ascent was responsible for the important emplacement of plutonic massifs and dykes. The tectonics of the eastern part of SCB was characterized by a general extensional system in this period. This tectonic pattern has been significantly disturbed by the Oligocene-Eocene opening of the South China sea,and the Miocene shortening of the SCB margin in Taiwan. Of course, this model should be improved by more geological, geophysical and geochemical investigations.