L’objectif de cette thèse est l’étude des caractéristiques d’émission des aérosols terrigènes ou poussières minérales avec les conditions aérodynamiques en zone source. Ces particules de poussière sont produites par érosion mécanique des sols sous l’action du vent dans les environnements désertiques et semi-désertiques. Ils sont un vecteur important de nutriments (N, P, Fer..) entre les écosystèmes terrestres et marins et influencent le bilan climatique global de par leur aptitude à diffuser et/ou absorber les rayonnements solaires et telluriques lorsqu’ils sont en suspension dans l’atmosphère. Ce travail s’est déroulé en deux étapes avec dans un premier temps des mesures expérimentales en conditions naturelles dans un champ de mil au Niger lors de deux campagnes du programme de l’Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine (AMMA) en été 2006 et 2007. Dans un second temps ces mesures ont été confrontées au modèle de production de poussière minérale le DPM (Dust Production Model) développé au LISA à partir de considérations théoriques et d’études en soufflerie. Durant les deux campagnes de mesures, trois événements érosifs dont deux modérés de type ‘mousson’ et un très énergique de type système convectif, contraints au maximum ont pu être étudiés de manière détaillée. Les mesures expérimentales confirment d’une part que le sandblasting est bien le moteur de la génération des aérosols terrigènes. Et, d’autre part comme cela avait été montré par les études en soufflerie, les flux d’émission d’aérosols terrigènes sont enrichis en particules de plus en plus fines lorsque la contrainte exercée par le vent au niveau du sol augmente. Nos résultats expérimentaux ont par la suite été comparés aux prédictions du DPM qui reproduit d’une manière plutôt satisfaisante les flux totaux en masse à condition de réduire les énergies de cohésions, déduites des mesures en soufflerie, et liant les particules fines entre elles. En revanche, lorsqu’on regarde les flux résolu en tailles, le modèle a tendance à surestimer les populations de particules les plus grossières. Ceci a nécessité de développer une nouvelle paramétrisation des flux d’émission avec les conditions aérodynamiques. Cette dernière a été testée avec satisfaction sur un événement d’érosion indépendant de ceux utilisés pour établir la paramétrisation / The aim of this work is to link quantitatively the characteristics (intensity and sizedistribution) of the flux of fine mineral particles produced by wind-erosion in a Sahelian zone with the aerodynamic conditions prevailing during the erosion events. Achieving this goal is a prerequisite for quantifying accurately 1) the transfer of soil nutrients (N, P, Fe…) from the source areas to the deposition zones located downwind, and 2) the impact on climate of air-suspended mineral particles which are able to scatter and absorb solar and terrestrial radiation. An important part of this work has been dedicated to the collection of experimental data during the 2006 and 2007 summer campaigns of the « Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine » (AMMA) experiment. Measurements were carried out at Banizoumbou (60km east of Niamey, Niger) on a sandy agricultural field representative of the Sahelian wind erodible surfaces. After describing the original experimental set-up and associated methodology, a complete study of all the types of events monitored during the field campaigns is made. Very few transport cases accompanied by significant deposition were observed (only two over the whole measuring period), but many erosion cases were recorded. The latter could result either from the temporal strengthening of the south western monsoon winds prevailing in this season (‘monsoon events’) or to the passage of convective systems accompanied by strong surface winds and often followed by rain (‘convective events’). After rigorous cross examination of the quality of the data set 2 events of the monsoon type and one of the convective type are retained for the rest of the study. In good agreement with previous wind tunnel experiments, comparing the size distributions measured during the events confirms that the emission flux is richer in very fine particles during the energetic convective event than during the less violent monsoon ones. Then, these results are compared with the predictions of the Dust Production Model (DPM) based on the previous wind-tunnel studies. It is found that the DPM is able to simulate correctly the intensity of the emission mass flux provided adequate values are selected for the binding energies of the fine particle populations identified in the laboratory experiments. However, a more detailed analysis of the size-resolved fluxes reveals that the DPM tends to overestimate the production of particles larger than 10µm and underestimate the flux of particles with sizes between 2 and 8µm. This leads us to propose a new parameterization based on a detailed study of the 3 events selected previously. This parameterization allows prediction of the changes in emission flux intensity and sizedistribution with aerodynamic conditions. In a final step, the parameterization is tested successfully on an independent erosion event

L'étude du bassin du Chiapas nous a amené à mettre au point une zonation basée sur les foraminifères planctoniques, zonation qui peut être exactement corrélée avec celle des bassins européens. Cette zonation a conduit à un découpage en 8 zones du Paléocène: 4 au Danien, 2 au Sélandien et 2 au Thanétien. Elle nous a permis de corréler les évènements majeurs enregistrés dans les Chiapas avec ceux des bassins européens. Nous avons ainsi retrouvé deux régressions très importantes à la limite Danien/Sélandien (limite des zones à Acarinina uncinata et à Morozovella angulata) et au sommet du Thanétien (limite des zones à Luterbacheria pseudomenardii et à Morozovella velascoensis) et deux épisodes transgressifs majeurs dans le Sélandien (zone à Igorina albeari) et dans le Thanétien (zone à Luterbacheria pseudomenardii). Le bassin paléocène du Chiapas est pourtant un bassin étroitement contrôlé par la tectonique liée aux grandes failles est-ouest de décrochement senestre qui ont joué un rôle dans la délimitation du rebord de la plate-forme au Danien et dans les périodes d'intenses remaniement gravitaires, tant à la limite Danien/Sélandien que dans le Thanétien au sommet de la zone à Luterbacheria pseudomenardii.

L'analyse des propriétés magnétiques et géochimiques de quatre carottes de sédiments marins provenant de la marge Nord-Ouest Américaine a permis de reconstituer les dynamiques de la sédimentation terrigène et des processus post-dépôt, liés aux changements climatiques et océanologiques au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire (0-120 000 ans). Les carottes proviennent de trois sites localisés sur les côtes Californienne et Mexicaine : le Bassin de Santa Barbara (35°N), la marge de Basse Californie (23°N) et le Golfe de Tehuantepec (15°N). Les composantes terrigènes et biogènes des sédiments sont apportées suivant une dynamique saisonnière marquée et s'accumulent rapidement (35 à 150 cm/ka). La dégradation de la matière organique et la faible ventilation des eaux engendrent une réduction des taux d'oxygène dissous des eaux entre 300 et 800 m de profondeur, qualifiée de zone de minimum d'oxygène du Pacifique Est. <br />Les paramètres magnétiques permettent de tracer les variations de concentration, nature et taille des grains magnétiques. Deux types de minéraux ferromagnétiques peuvent être détectés : les oxydes de fer terrigènes (magnétite, hématite, goethite) et les sulfures de fer authigènes (greigite, Fe3S4 et pyrrhotite, Fe7S8). Des mesures d'éléments majeurs et traces par fluorescence X (XRF) sur des intervalles-clés des carottes ont permis de préciser ces interprétations. Les rapports isotopiques de l'oxygène et du carbone mesurés sur des foraminifères planctoniques et benthiques dans la carotte du Golfe de Tehuantepec ont permis de reconstituer les variations des caractéristiques physico-chimiques et la structure de la colonne d'eau. <br />Les séquences sédimentaires, datées par corrélation de profils de susceptibilité magnétique, âges 14C sur des foraminifères et identification d'excursions paléomagnétiques, couvrent la transition glaciaire-interglaciaire (0-40 ka) et l'une d'elles couvre le dernier cycle climatique (0-120 ka). <br />Les fortes concentrations en oxydes de fer dans les sédiments glaciaires des trois sites suggèrent de forts apports terrigènes sur la marge NO américaine et notamment de forts apports éoliens (hématite et goethite) lors du dernier maximum glaciaire (20-16 ka BP). Des sulfures de fer de différents degrés de réduction détectés dans les sédiments du Bassin de Santa Barbara ont été interprétés en termes de conditions d'oxygénation des eaux de fond. La succession de phases anoxiques (pyrite, FeS2) et dysoxiques (moins anoxiques, sulfures ferrimagnétiques) est en accord avec l'indice de bioturbation de Behl et Kennett (1996) pour les derniers 15 ka et révèle l'existence de périodes dysoxiques lors des refroidissements abrupts de l'Atlantique Nord. Dans le Golfe de Tehuantepec, la thermocline était moins profonde pendant la déglaciation (16-10 ka BP) que pendant l'Holocène (10-0 ka BP) et la présence de gypse (CaSO4) authigène, formé par réoxydation de pyrite, dans les sédiments suggère une meilleure oxygénation des eaux de fond pendant les stades glaciaires.