Graduate / 0548

An exploratory analysis of the trihalomethane (THM) and haloacetic acid (HAA) formation potential (FP) of Cedar Lake in order to produce formation potential curves for both THM and HAA; determine the THMFP and rate constant and compare to previous studies on Cedar Lake; and develop modeling for the formation potential loss of HAA from laboratory analysis of the raw lake water. While extensive modeling approaches have been explored for THM formation on different water sources, not many have been applied to the reservoir that supplies water to the Carbondale Water Treatment Plant and even fewer have explored the formation and modeling of HAA. Data for this study was obtained through laboratory experiment by applying bleach as a substitute for free chlorine to raw water samples obtained from Cedar Lake and quenching the samples at specific time steps to stop the reaction. Samples were then analyzed for THM content using standard method EPA 524.2R4.1 and HAA content using standard method EPA 552.2. The observed peak formation was 641.2701 µg/L for THM and 426.8 µg/L for HAA, but modeling fitted to the laboratory results indicated that a lower FP provided a better fitting of the data. A detailed analysis of the formed THM and HAA compounds indicated that a model produced for each compound resulted in more appropriate fitting by being able to account for the differing reaction rates and limiting factors of each reaction.

Le thème général de cette thèse porte sur le comportement des sols et des roches tendres partiellement saturés. Cette condition de saturation partielle entraîne une complexification du comportement et une augmentation des couplages entre les différents phénomènes existants. Nous avons travaillé sur deux applications différentes qui présentent en fait beaucoup de similitudes. Ce travail s'est effectué principalement dans le code aux éléments finis LAGAMINE. Le premier domaine d'étude concerne le stockage de déchets nucléaires de haute activité. Pour ces derniers, le concept de dépôts dans des couches géologiques profondes a été développé afin de protéger les êtres humains et leur environnement des effets néfastes de la radioactivité. L'idée est de construire un système de galeries dans lesquelles seront placés les déchets vitrifiés ; une barrière d'étanchéité ouvragée (généralement des blocs d'argile compactée) remplira le reste de la galerie et assurera un complément à une barrière géologique naturelle. Pour dimensionner ce système complexe, il est nécessaire de bien connaître les caractéristiques hydrogéologiques, thermiques, mécaniques, chimiques et biologiques, ainsi que de comprendre les processus couplés qui ne manqueront pas de s'y développer. C'est la raison pour laquelle se sont créés des URL (Underground Research Laboratories) dans les couches géologiques potentielles, comme le SCK-CEN à Mol. Les modèles numériques viennent en complément des études expérimentales réalisées dans ces laboratoires et aident à la compréhension des mesures effectuées. En effet, le comportement de la barrière d'étanchéité est très complexe, impliquant des phénomènes thermo-hydro-mécaniques prenant place durant l'échauffement (les déchets dégagent toujours une certaine quantité d'énergie) et l'hydratation (par la formation hôte) de la barrière argileuse ouvragée. Dans ce cadre, nous avons développé un modèle d'écoulement multiphasique avec changement de phase ; il permet d'étudier les transferts hydriques et de chaleur se produisant dans la zone proche de la galerie. Les couplages sont nombreux : les variations de température influencent les propriétés des fluides, ces derniers transportent de la chaleur lors de leur déplacement (flux convectifs), ces conditions de saturation partielle (liées à la succion) induisent également des modifications du comportement mécanique de l'argile. Enfin, dans ces milieux très peu perméables, la prise en compte des transferts hydriques en phase vapeur est primordiale. Ces développements ont été réalisés dans le cadre du projet européen CATSIUS CLAY, ce qui nous a permis une comparaison avec d'autres codes de calculs et la validation de notre travail. Le deuxième domaine d'étude est la subsidence des réservoirs pétroliers de mer du Nord. En effet, certains réservoirs se situent dans des couches de craie à plusieurs milliers de mètres sous le niveau de la mer et ils sont exploités à partir d'installations off-shores. La production du pétrole induit une déplétion du réservoir qui s'accompagne d'une compaction ; cette dernière se répercute jusqu'au fond marin et cela met en danger les stations off-shores. La solution actuellement mise en uvre est l'injection d'eau dans le réservoir afin de le repressuriser et de diminuer ainsi la compaction. Malheureusement, cela a provoqué dans ces formations crayeuses un tassement supplémentaire ! Toutefois, celui-ci n'a pas que des aspects négatifs ; la compaction additionnelle permet une récupération secondaire du pétrole, qui n'aurait pu être obtenue autrement sinon. Il est donc très intéressant de pouvoir contrôler le tassement des couches réservoir. Dans le cadre des projets européens PASACHALK, nous avons développé une loi constitutive élastoplastique suivant l'idée que la sensibilité à l'eau d'une craie initialement saturée d'huile est reliée à l'effet de la succion. Cette dernière comprend des effets purement capillaires mais d'autres également (osmotiques par exemple). Nous avons donc construit un modèle multimécanisme avec influence de la succion, en utilisant les outils et concepts développés en mécanique des sols non-saturés (l'argile notamment). On voit dès lors que les modèles de l'argile de scellement et ceux de la craie de réservoir présentent de nombreuses similitudes ! Cette recherche a été facilitée par le fait qu'une craie, similaire à celles des réservoirs de Mer du Nord, affleure dans notre pays ; on l'exploite notamment dans la carrière de Lixhe, en région liégeoise. Cette craie possède les mêmes caractéristiques et propriétés que celles des formations du réservoir. La seule différence réside dans le fait qu'il n'y a jamais eu de pétrole dans ses pores ! L'analyse de l'ensemble des expérimentations réalisées sur ce matériau, nous a permis de mettre en évidence les caractéristiques du comportement de la craie de manière à calibrer notre loi. Enfin, des essais d'injection dans des échantillons nous fournissent un moyen de validation de nos modèles. Ainsi, nous avons réalisé des simulations à l'échelle du réservoir qui ont confirmé que la variation de succion est bien une explication de certaines compactions dans les réservoirs pétroliers.

Esta Tesis presenta los resultados de la investigación desarrollada en el marco del proyecto Temperature Buffer Test (TBT). El objetivo general de este proyecto es investigar el desempeño de la bentonita usada en barreras de ingeniería bajo la acción de las altas temperaturas que se esperan alrededor de los contenedores con residuos vitrificados. Dentro del proyecto, se ha implementado un ensayo de campo a escala real que simula el almacenamiento de residuos radioactivos de alta actividad. Adicionalmente, se realizaron experimentos en laboratorio para evaluar la respuesta de la bentonita usada en el proyecto bajo diferentes acciones externas.Las formulaciones que se usan para analizar el comportamiento de barreras de ingeniería de arcillas se escriben en términos de las variables de estado usando relaciones constitutivas. Entre esas leyes la curva de retención define la relación constitutiva entre la cantidad de agua en el suelo y su nivel de energía. Tradicionalmente, la influencia de variables externas como la temperatura y la fábrica del suelo sobre la capacidad de retención de agua del suelo se analiza utilizando conceptos derivados del modelo capilar. Sin embargo, estos análisis sistemáticamente fallaron para explicar las observaciones experimentales. En esta Tesis, se han evaluado los datos experimentales obtenidos en muestras de bentonita ensayadas a diferentes temperaturas y densidades usando una aproximación derivada a partir de conceptos de termodinámica de adsorción. Esta aproximación también define una herramienta para introducir en una manera simple el efecto de temperatura y densidad de la muestra en las simulaciones numéricas.En general se supone que la interacción entre la esmectita, que es el principal mineral de la bentonita, y el agua cambia las propiedades del agua retenida en el suelo. En particular, experimentos a nivel mineralógico así como los datos obtenidos en muestras compactadas de arcilla expansiva sugieren valores de la densidad del agua mayores que 1.0 Mg/m3 (es decir, la densidad del agua libre). Desde un punto de vista práctico, este efecto se traduce en valores calculados del grado de saturación mayor que uno para valores bajos de succión. Este aspecto es importante cuando se realizan análisis numéricos, debido a que las ecuaciones de balance se basan en el grado de saturación como la principal variable para indicar el contenido de agua en el medio poroso. En esta Tesis se ha desarrollado una metodología que define la densidad del agua como una función de la energía del agua en los poros del suelo. Este método fue usado para analizar datos publicados de la capacidad de retención de agua de muestras compactadas de diferentes bentonitas.El análisis de la respuesta mecánica de arcillas expansivas bajo acciones externas como aquellas típicamente encontradas en barreras de ingeniería es una tarea compleja. Los modelos constitutivos usados en los cálculos numéricos deben ser capaces de simular los principales aspectos de la respuesta material. En esta Tesis se han adoptado modelos previamente desarrollados para simular el comportamiento de muestras compactadas de arcilla expansiva. Los parámetros de estos modelos se calibraron usando datos experimentales que corresponden a muestras compactadas de bentonita MX-80, el material adoptado como referencia en el proyecto TBT.Los conceptos desarrollados en esta Tesis se incorporaron en un código numérico capaz de resolver problemas acoplados en medios porosos deformables. Este código fue aplicado tanto para el análisis de un ensayo de maqueta como para la simulación del ensayo in situ, ambos desarrollados en el marco del proyecto TBT. Las simulaciones numéricas demostraron las capacidades del código para capturar la tendencia general de los datos experimentales. Además, el análisis de los resultados numéricos puso de manifiesto los diferentes fenómenos que tienen lugar en los procesos acoplados así como los mecanismos de interacción entre ellos. / This Thesis presents the results of the research carried out in the framework of the Temperature Buffer Test (TBT) project. The overall objective of this project is to investigate how well the bentonite used in engineered barriers can endure the high temperatures expected to be found around vitrified waste canisters. Within the project, a full-scale field test that simulates the deposition of high level radioactive waste has been implemented. Additionally, laboratory experiments were carried out to evaluate the response of the bentonite used in the project under different external actions.Coupled formulations used to analyse the behaviour of an engineered clay barrier are written in terms of the state variables by using constitutive relations. Among these laws the soil water retention curve (SWRC) defines the constitutive relationship between the amount of water in the soil and its energy status. Traditionally, the influence of external variables like temperature and soil fabric on the water retention capacity of soils has been analysed using concepts derived from the capillary model. However, theses analyses systematically failed to explain the experimental observations. In this Thesis, experimental data obtained on bentonite samples tested at different temperatures and densities were evaluated using an approach derived from concepts of thermodynamic of adsorption. This approach also gives a tool to introduce in a simple way the effect of temperature and sample porosity in numerical simulations.It is generally accepted that the interaction between smectite, which is the main mineral of bentonite, and water changes the properties of the water retained in the soil. In particular, values of the water density higher than 1.0 Mg/m3 (i.e. the density of the free water) have been suggested by experiments at mineralogical level as well as by data obtained on compacted samples of expansive clays. From a practical point of view this effect traduces in values of degree of saturation higher than one at lower values of suction. This is important when a numerical analysis is being performed, as balance equations are based on the degree of saturation as the main variable to indicate the water content within the porous medium. In this Thesis a methodology that defines the water density as a function of the energy of the water within the soil pores was developed. This method was applied to analyse published data about the water retention capacity for compacted samples of different bentonites.The analysis of the mechanical response of expansive clays under external actions as those typically found in engineered barriers is a complex task. Constitutive models used in numerical calculations have to be able to simulate the main aspects of the material response. Models previously developed to simulate the behaviour of compacted samples made up of expansive clay were adopted in this Thesis. Parameters in these models were calibrated using experimental data corresponding to compacted samples of MX-80 bentonite, the material adopted as reference in the TBT project.Concepts developed in the Thesis were included in a numerical code able to solve coupled problems in deformable porous media. This code was then applied to the analysis of a mock-up experiment and to the simulation of the in situ test carried out within the framework of the TBT project. Theses numerical simulations showed the capabilities of the code to capture the general tendency of the experimental data. Additionally, the analysis of numerical results enhanced the understanding of the different phenomena that take place in coupled processes as well as the interaction mechanisms between them.

Esta memoria trata acerca de la teoría de pruebas de múltiples hipótesis estadísticas, tema que está a la vanguardia de la investigación estadística actual con importantes aplicaciones en detección de fuentes en astronomía, estudio de neuro-imágenes y análisis de microarrays. Esta metodología surge cuando se quiere contrastar simultáneamente varias hipótesis, dando una protección adicional a la probabilidad de rechazar hipótesis nulas verdaderas. Este trabajo comienza con un breve repaso de la teoría inferencial frecuentista y bayesiana clásica, procurando establecer un marco de referencia común para posteriormente exponer los fundamentos de los test de hipótesis múltiples, abreviado THM. Luego se realiza una revisión general de las principales ideas detrás de los THM, con énfasis en los trabajos posteriores al de Benjamini y Hochberg en 1995, en el cual se desarrolla el importante concepto de tasa de falsos positivos, abreviado FDR en inglés. La relevancia de este último artículo se debe a que la FDR ha dado lugar a procedimientos estadísticos que se adecúan mejor a problemas en los cuales se dispone de grandes bases de datos con miles e incluso millones de variables que se desean analizar simultáneamente. Posteriormente se discuten algunas soluciones propuestas recientemente para resolver THM, desde una perspectiva frecuentista primero, una bayesiana después y finalmente, desde una perspectiva computacional. Las metodologías escogidas fueron aquellas que se caracterizan por sus interesantes desarrollos matemáticos y el impacto provocado en la comunidad científica, medido a través de la cantidad de citaciones documentadas por la base de datos MathSciNet. Finalmente, inspirados en un artículo reciente de Rudloff y Karatzas del año 2010 sobre la construcción de test de hipótesis no múltiples optimales, se usan ideas de análisis convexo para proponer un resultado de existencia de THM optimales, en el contexto de hipótesis nulas y alternativas compuestas. Se destaca la ausencia de resultados como este en la literatura estadística explorada durante el desarrollo de esta memoria.

The ultimate goal of this project is to comprehensively investigate induced seismicity potential by studying the behavior of fault shear zones during high pressure CO2 injection for utilization and storage operations. Seismicity induced by fluid injection is one of the major concerns associated with recent energy technologies such as Carbon capture and storage (CCS) projects. CO2 injection increases reservoir pore pressure and decreases the effective stress causing deformation that can degrade the storage integrity by creating new fractures and reactivating faults. The first consequence is that reactivation of faults and fractures create a pathway for upward CO2 migration. The increased seismic activity is the second consequence, which raises the public concern despite the small magnitudes of such earthquakes. Changes in pore fluid pressure within the injection zone can induce low-magnitude seismic events. However, there are multiple involved Thermo-Hydro-Mechanical (THM) processes during and after fault slip that influences pore pressure and fault strength. Flash heating and thermal pressurization are two examples of such processes that can weaken the fault and decrease frictional resistance along the fault. The proposed study aims to use a multi-physics numerical simulation to analyze the fault shear zone mechanics and capture the involved THM processes during CO2 injection. In one study, a coupled THM model is performed to simulate stress and pore pressure changes in the fault and ultimately measuring the maximum induced magnitude. The other study investigates the response of the fault shear zone during CO2 injection with and without considering the thermal pressurization (TP) effect. In the third part, the realistic behavior of friction was studied by using a rate-and-state friction theory to capture the full earthquake rupture sequence. The outcome of the proposed project can significantly increase the efficiency and public acceptance of CCS technology by addressing the major concerns related to the induced seismicity due to CO2 injection.

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Clay formations are investigated worldwide as potential host rock for the deep geological disposal of high-level radioactive waste (HLW). Usually bentonite is preferred as the buffer and backfill material in the disposal system. In the disposal of HLW, heat emission is one of the most important issues as it can generate a series of complex thermo-hydro-mechanical (THM) processes in the surrounding materials and thus change the material properties. In the context of safety assessment, it is important to understand the thermally induced THM interactions and the associated change in material properties. In this work, the thermally induced coupled THM behaviours in the clay host rock and in the bentonite buffer as well as the corresponding coupling effects among the relevant material properties are numerically analysed. A coupled non-isothermal Richards flow mechanical model and a non-isothermal multiphase flow model were developed based on the scientific computer codes OpenGeoSys (OGS). Heat transfer in the porous media is governed by thermal conduction and advective flow of the pore fluids. Within the hydraulic processes, evaporation, vapour diffusion, and the unsaturated flow field are considered. Darcy’s law is used to describe the advective flux of gas and liquid phases. The relative permeability of each phase is considered. The elastic deformation process is modelled by the generalized Hooke’s law complemented with additional strain caused by swelling/shrinkage behaviour and by temperature change. In this study, special attention has been paid to the analysis of the thermally induced changes in material properties. The strong mechanical and hydraulic anisotropic properties of clay rock are described by a transversely isotropic mechanical model and by a transversely isotropic permeability tensor, respectively. The thermal anisotropy is described by adoption of the bedding-orientation-dependent thermal conductivity. The dependency of the thermal conductivity on the degree of water saturation, the dependency of the thermal effects on the water retention behaviour, and the dependency of the effects of the pore pressure variation on the permeability and the anisotropic swelling/shrinkage behaviour have been intensively analysed and the corresponding numerical models to consider those coupling effects have been developed. The developed numerical model has been applied to simulate the laboratory and in situ heating experiments on the bentonite and clay rock at different scales. Firstly the laboratory heating experiment on Callovo-Oxfordian Clay (COX) and the laboratory long-term heating and hydration experiment on MX80 pellets were simulated. Based on the knowledge from the numerical analysis of the laboratory experiments, a 1:2 scale in situ heating experiment of an integrated system of the bentonite engineered barrier system (EBS) in the Opalinus Clay host rock was simulated. All the relevant operation phases were considered in the modelling. Besides, the modelling was extended to 50 years after the heat shut-down with the aim of predicting the long-term behaviours. Additionally, variation calculations were carried out to investigate the effects of the storage capacity of the Opalinus Clay on the thermally induced hydraulic response. In the long-term modelling, the effects of different saturated water permeabilities of buffer material on the resaturation process were analysed. Based on the current researches and model developments, the observed THM behaviours of the bentonite buffer and the clay rock, that is, the measured evolution of temperature, pore pressure, humidity, swelling pressure, and so on in the laboratory and in situ experiments can be reproduced and interpreted well. It is proved that by using both a non-isothermal multiphase flow model and a non-isothermal Richards flow model combined with the corresponding thermal and mechanical models, the major THM behaviours can be captured. It is validated that the developed model is able to simulate the relevant coupled THM behaviours of clayey material under the well-defined laboratory conditions as well as under the complex natural disposal conditions.

Cette thèse porte sur le vieillissement des grands ouvrages en béton armé et précontraint dotés d’une fonction de confinement comme les bâtiments réacteurs des centrales nucléaires. Elle vise en particulier l'analyse probabiliste de l’évolution de leurs états de fissuration et de perméabilité dans le temps sous chargements Thermo-Hydro-Mécaniques (THM) simultanés et variables. L’étanchéité de telles structures est due à la faible perméabilité du béton mais reste conditionnée surtout par la maîtrise de la fissuration. Or, l'évolution de la perméabilité, l'apparition des fissures et leur propagation dépendent fortement de plusieurs aléas (les conditions de mise en œuvre, la variabilité spatio-temporelle des propriétés du béton et des chargements THM subis par la structure, etc.). Ainsi, la prise en compte de ces aléas dans les modèles numériques de vieillissement est une nécessité afin de permettre une meilleure évaluation de la performance de la structure dans son état présent et, surtout, permettre une prévision plus précise et plus fiable de son état futur. Pour y parvenir, cette thèse propose une stratégie globale de modélisation stochastique Thermo-Hydro-Mécanique avec post-traitement de la Fuite (THM-F), à l’échelle de Volumes Structurels Représentatifs, adaptée à la complexité du problème traité, au nombre important de paramètres THM-F intervenant dans les calculs et à son coût numérique. En particulier, les points suivants sont traités :(a) Modélisation du vieillissement tenant compte des effets de jeune âge : La modélisation des phénomènes de vieillissement est basée sur un modèle THM-F chaîné. En particulier, la modélisation proposée de la fissuration repose sur le couplage des lois d’échelle énergétique et des champs aléatoires autocorrélés selon une formulation locale, régularisée et vieillissante de l’endommagement. Cela permet une meilleure évaluation du risque de fissuration tant d’un point de vue qualitatif que quantitatif. Par conséquent, la prévision de l’étanchéité est aussi améliorée.(b) Identification des paramètres THM-F les plus influents : En appliquant une méthode d’analyse de sensibilité de type OFAT (One-Factor-At-a-Time) au modèle THM-F retenu, l’effet de la variabilité des différents paramètres en entrée sur la réponse numérique est quantifié. Cela permet de hiérarchiser les effets et de classifier les paramètres selon leur importance vis-à-vis du vieillissement (particulièrement en termes de fissuration et d’étanchéité).(c) Analyse de la propagation d’incertitudes THM-F : Des méthodes basées sur les surfaces de réponse (plans d’expérience adaptatifs, chaos polynomiaux) sont proposées pour construire des méta-modèles THM-F et analyser la propagation d’incertitudes moyennant un coût et une précision raisonnables. Étant donné la nature explicite des méta-modèles, la méthode de Monte Carlo est directement appliquée pour accéder à des fonctions de répartition, des indicateurs de sensibilité globaux et des analyses de fiabilité.L’applicabilité du modèle stochastique THM-F proposé aux grands ouvrages de confinement en béton armé et précontraint est évaluée en se basant sur la maquette VeRCoRs (enceinte de confinement à l’échelle 1 :3) selon des critères de représentativité physique du comportement et des mesures d’incertitudes simulés et de coût numérique. / Concrete is a heterogeneous, multiphasic and ageing material. Consequently, its properties show intrinsically spatiotemporal variations. For large reinforced and prestressed concrete structures such as Nuclear Containment Buildings (NCB), these variations directly affect the kinetic of their ageing process in terms of cracking, drying, creep and tightness. They also lead, within the structure's volume, to a non-negligible spatial heterogeneity of the concrete's behavior to the applied Thermo-Hydro-Mechanical (THM) loads during the operational lifespan. Consequently, the introduction of such variations in numerical models is a mandatory step to enhance the assessment of these structures’ present behavior and the accuracy of predictive analyses of their future one. With that aim in view, the thesis suggests a global coupling strategy of THM-L models (Thermo-Hydro-Mechanical with Leakage estimation) and non-intrusive stochastic approaches adapted for the strongly non-linear and time consuming simulations of ageing phenomena and the large number of inputs they require. Applied to the VeRCoRs mock-up (1:3 scaled containment building) at the scale of Representative Structural Volumes (RSV), this thesis addresses the following issues:(a) RSV-based modeling of concrete ageing from the early age phase: The modeling of concrete’s ageing is based on a staggered Thermo-Hydro-Mechanical with Leakage evaluation (THM-L) strategy. In particular, concrete cracking is modeled according to a Stochastic Size Effect Law (SSEL) and a regularized, local, ageing and damage-based constitutive model. The spatial heterogeneity of the concrete's properties (mainly the Young's modulus) is described using Random Fields (RF). This leads to a better description of concrete cracking both qualitatively and quantitatively. Accordingly, the modeling of the structural tightness is also improved.(b) Most influential THM-L parameters: Using a 1st order sensitivity analysis strategy (One-Factor-At-a-Time OFAT perturbation method), the relative effect of the THM-F parameters on the computed behavior is quantified. The obtained results show a hierarchized list of the most influential parameters and their associated physical phenomena. A selection is then achieved to keep relevant parameters only for uncertainty propagation step and higher-order sensitivity analyses throughout the THM-L coupling path.(c) Uncertainties propagation through THM-L calculation steps: Surface Response Methods (SRM) are used to define the associated RSV-based THM-L meta-models. For the stochastic modeling of concrete’s cracking an original Adaptive-SRM-based algorithm is suggested. Whereas for continuous THM-L quantities, a Polynomial Chaos based strategy is retained. Finally, as the meta-models are explicit within a defined and bounded domain, crude Monte Carlo Method is applied, at low cost, aiming at the CDFs and the reliability analysis of the considered variables of interest.Eventually, the suggested SFEM shall lead operators to a better quantification of uncertainties related to the behavior of their strategic civil engineering structures. This remains a crucial step towards the enhancement of durability assessment and repair/maintenance operations planning.

Les travaux de cette thèse portent sur la caractérisation chimique des ambres provenant de plusieurs gisements d’âges et d’origines géographiques variés, dont certains sont inédits. Des protocoles identiques à tous les échantillons et combinant les analyses spectroscopiques (IR et RMN 13C) et chromatographiques (THM-CPG-SM) ont été appliqués, permettant d’identifier l’origine botanique des ambres et fournissant des indices pour la reconstitution des paléoenvironnements terrestres. La caractérisation chimique des gisements d’ambre du Jurassique supérieur (Kimméridgien) jusqu’au Crétacé supérieur (Santonien) du Liban, de Jordanie, du Congo, d’Equateur et de France, permet de proposer des biomarqueurs pour les résines de Cheirolepidiaceae, une famille exclusivement mésozoïque de Conifères. Une évolution des sources botaniques des résines produites durant le Mésozoïque et le Cénozoïque est alors discutée. Une production dominée par les familles de Conifères Araucariaceae et Cheirolepidiaceae est remarquée au Jurassique supérieur et Crétacé inférieur. La production au Crétacé supérieur est plutôt dominée par des Cupressaceae. Au Cénozoïque, les origines botaniques des ambres sont plus variées, et des familles d’Angiospermes sont à l’origine de nombreux gisements, dont l’ambre du Pérou produit par une Fabaceae. La production par des Conifères reste toutefois importante au Tertiaire, à l’exemple des ambres de Nouvelle-Zélande qui ont pour origine les Araucariaceae. Les données obtenues ont permis une ré-évaluation de la classification des ambres par Py-GC-MS. Ainsi, une nouvelle molécule dont la structure est inconnue encore, a été identifiée dans les chromatogrammes d’ambres de classe Ib et Ic, ajoutant un caractère discriminant entre ces deux sous-classes. Enfin, la relation âge / maturation des résines fossiles est discutée, qui dépend avant tout des conditions d’enfouissement des résines. Une large base de données moléculaires est ainsi établie pour un grand nombre de gisements d’âges et d’origines botaniques variés, qui permettra une comparaison globale dans les travaux futurs. / This work focuses on the chemical characterisation of amber from different outcrops from different localities, and varied ages. Some of these outcrops had never been studied. All the amber samples were analysed with the same analytical techniques. The combination of the data obtained from spectroscopic (IR and 13C NMR) and chromatographic (THM-GC-MS) analysis allows the identification of the botanical origin of the amber and provide some information, for the reconstruction of the palaeoenvironment. Biomarkers for the cheirolepidiaceous resins were proposed based on the chemical characterisation of different amber outcrops dating from the Upper Jurassic (Kimmeridgian) to the Upper Cretaceous (Santonian) from Lebanon, Jordan, Congo, Ecuador and France. The Cheirolepidiaceae familt was exclusively present in the Mesozoic era. Hence, the evolution of the botanical origins of the produced resins during the Mesozoic and Cenozoic eras was discussed. It seems that Araucariaceae and Cheirolepidiaceae were the dominant resin producing trees during the Upper Jurassic and the Lower Cretaceous. While, cupressaceous resiniferous plants were dominant during the Upper Cretaceous. Howerver, resins dating from the Cenozoic era, were produced by a wider variety of plants, as resiniferous families of Angiosperm intensively participated in the resin production, i.e. the Peruvian amber produced by Fabaceae. Conifer resins traces were also detected in the Tertiary, such as the amber from the Araucariaceae found in New Zealand. The obtained data allowed a re-evaluation of the classification of ambers by Py-GC-MS, leading to the discovery of a novel molecule. This molecule of an unknown structure brings a new discrimination factor between the classes Ib and Ic. Finally, the age / maturity relationship is showed to be dependent on the burial and the conservation conditions of the resins. A broad molecular database is established based a large group of amber outcrops from different ages, and having diverse botanical origins. This database could be used as a comparative platform for further work in the future.