Les plages du littoral varois se sont progressivement réduites depuis la seconde moitié du XXème siècle et ne survivent le plus souvent que grâce à de coûteux rechargements. Dans ce contexte, la réponse du milieu et l’intensité du risque dépendent d’abord du soutien sédimentaire apporté par les fleuves côtiers. Cette étude a ainsi pour but de quantifier les apports terrigènes du Gapeau à son embouchure et ses plages limitrophes dans la rade d’Hyères durant des crues et tempêtes. Nous avons mesuré le transport solide dans le cours d’eau, utilisé des formules de transport théorique et analysé l’évolution événementielle et séculaire de la bande active et de la bathymétrie littorale. Il ressort de cette étude un important phénomène de rétraction et d’érosion qui touche l’ensemble du secteur depuis 1896 et une faiblesse des apports sédimentaires actuels. Les pertes sédimentaires annuelles moyennes estimées sur le littoral sont supérieures aux apports sédimentaires fluviaux annuels moyens. / The Var beaches have been gradually reduced during the second half of the twentieth century and they survive mostly thanks to costly artificial recharge. In this context, the response of the environment and the risk intensity depend primarily on the sedimentary support provided by the coastal rivers. This study looks to quantify the role of sediments transported by the Gapeau with particular reference to its mouth and neighbouring beaches during flood and storm events. We study the solid load measured in the river, theoretical transport equations in the literature and the evolution of the channel and Hyeres’s coastal bathymetry during the last century and during events. These analyses reveal important retraction and erosion that has impacted upon the area since 1896 and the current low sediment supply. The estimated average annual sediment losses along the coast are higher than the average annual river sediment supply.

Alors que les processus contrôlant l’érosion et les transferts de sédiment sont intensément débattus, il est toujours difficile d’obtenir des archives sédimentaires qui permettraient d’accéder aux flux terrigènes passés, particulièrement au cours du Quaternaire où les variations du niveau marin ont eu un profond impact sur la sédimentation marine. Cette étude se focalise sur le système sédimentaire du Var (SE de la France), où l’absence de plateau continental au niveau de la marge Nord-ligure a permis une alimentation continue en sédiment du système turbiditique profond par le fleuve Var, sans qu’elle ne soit affectée par les variations du niveau marin. Par ailleurs, les courants hyperpycnaux, déclenchés lors des crues du Var hautement concentrées en sédiments, semblent jouer un rôle majeur dans cette alimentation et ainsi, permettent d’établir un lien étroit entre les flux sédimentaires du fleuve Var et les dépôts turbiditiques. Cette thèse présente une reconstitution des transferts terre-mer menée à partir de l’étude de ces dépôts turbiditiques, son objectif est d’apporter des éléments nouveaux pour mieux cerner la relation climat-érosion-transfert à l’échelle millénaire. Ce travail repose sur des carottes sédimentaires prélevées dans les dépôts turbiditiques de la Ride Sédimentaire du Var et dont le cadre chronostratigraphique est établi avec une résolution millénaire pour le dernier cycle glaciaire (0 - 75 ka). Il propose une approche inédite dans des dépôts turbiditique, alliant (1) une étude sédimentologique permettant de reconstituer l’activité turbiditique sur la Ride du Var et (2) une étude géochimique incluant le traçage des sources sédimentaires par l’isotopie du Nd. En complément, une simulation des flux sédimentaires du fleuve Var, a été établie pour la même période à partir du modèle Hydrotrend (Syvitski et al., 1998). Les résultats de cette simulation montrent que les variations de l’activité turbiditique enregistrées sur la Ride du Var sont gouvernées par des changements de l’activité hyperpycnale du fleuve... / While dominant processes and time-scales controlling denudation rates are intensively debated, past terrigenous input remains difficult to detect from the marine sedimentary record, especially during the Quaternary because of the strong overprint exerted by the sea-level changes. In this study, we focus on the Var sediment-routing system (SE France) where the absence of a continental shelf off the Var river mouth (Ligurian margin, NW Mediterranean Sea) resulted in the direct connection between the Var River and the deep basin during both highstand and lowstand conditions. Moreover hyperpycnal flow initiated during Var floods are the main sediment transfer processes in the Var turbidite system, making changes in sediment supply within headwater source regions possible to discern in the stratigraphic record of the distal sedimentary basin...

Le bassin profond du Golfe du Mexique (BPMG) est localisé à l'est du Mexique, au sud-est des États-Unis et à l'ouest de l'Océan Atlantique. Cette étude de la partie profonde du Golfe du Mexique est basée sur l'intégration de données de sismique, de forages pétroliers et d'études de terrain; elle comprend toute la pente continentale et la plaine abyssale, avec une bathymétrie qui varie de 200 à 3750 m. La première partie de cette thèse est consacrée à la description du remplissage sédimentaire de la bordure occidentale du Golfe du Mexique, dans le secteur de Veracruz, en liaison avec son évolution géodynamique. L'évolution géodynamique du BPMG commence au Trias-Jurassique avec la rupture et la propagation d'un rift continental, dans le secteur sud de la plaque nord américaine. Cette ouverture et le déplacement relatif vers le sud-est du bloc crustal du Yucatan sont à l'origine du BPGM. Cette géodynamique de rift continental est suivie d'une étape post-rift accompagnée de l'océanisation du bassin. Les bassins de la marge passive ont poursuivi leur évolution sous l'effet de la subsidence thermique à l'ouest du Golfe du Mexique, tandis que de la croûte océanique se formait dans le BPGM. Cette subsidence thermique de la marge a ensuite été perturbée par l'orogénèse Laramienne, qui a remodelé l'architecture stratigraphique silico-clastique des dépôts du Tertiaire entre les éléments morphotectoniques suivants: lefront tectonique de la Sierra Madre Orientale (SMO), le bassin d'avant-pays Chicontepec, la Plateforme de Tuxpan-Faja de Oro, la pente continentale et la plaine abyssale, ces deux dernières provinces morphotectoniques appartenant au BPGM. Pendant le Paléogèneinférieur, les effets de la subsidence thermique de la marge passive ont été accentués par la charge tectonique de l'orogénèse laramienne (SMO), permettant ainsi le développement d'un bassin flexural d'avant-pays. Au cours de cette étape, les principaux transferts sédimentaires se sont effectués du front tectonique "SMO" vers le BPGM. La source principale de sédiments clastiques est liée à l'érosion de la chaîne de montagnes "SMO". Pendant le Paléocène et l'Éocène inférieur, l'architecture des premiers sédiments silico-clastiques syn-tectoniques déposés dans des éventails sous-marins sont caractérisés par des figures de glissement, des faciès turbiditiques A et B de Bouma, des chenaux-levées. Après l'arrêt de la subsidence flexurale, la subsidence thermique de la marge passive s'est poursuivie pendant l'Éocène supérieur, l'Oligocène et le Néogène, permettant le développement d'un nouveau prisme sédimentaire progradant. Les remplissages sédimentaires sont encore constitués de chenaux et de levées, avec des barres de sable associées à des systèmes deltaïques sur la plateforme. Pendant le Néogène, un système de failles listriques s'est développé sur la pente du BPGM, au-dessus d'une surface de décollement située, dans la région d'étude, dans les argiles de l'Éocène-Oligocène. Ce système de failles de croissance a piégé plus de 60% des sédiments silico-clastiques du Miocène. Ce remplissage sédimentaire évolue latéralement de faciès fluviaux deltaïques vers des faciès de pente affectés de glissements gravitaires et associés à des turbidites. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une approche quantitative basée sur des modélisations structurales (coupes équilibrées et modélisations cinématiques directes avec Thrustpack, couplant décollement gravitaire, flexure lithosphérique, érosion et sédimentation), puis sédimentaires (prise en compte des transferts de matériel clastique depuis la partie émergée de la chaîne jusqu'au bassin profond, à l'aide du logiciel Dionisos, afin de mieux comprendre les processus de piégeage des sédiments grossiers dans les structures de croissance et les bassins perchés de la marge.

L'élaboration de la Directive Cadre sur l'Eau (DCE) en 2000 et de la Loi sur l'Eau et les Milieux Aquatiques (LEMA) en 2006 a mis en lumière l'importance de la quantification et de la caractérisation des transferts hydrosédimentaires dans les cours d'eau pour la gestion des milieux et des ressources naturelles. En effet, les conséquences associées à ces transferts peuvent être catastrophiques pour les écosystèmes continentaux et aquatiques, la biodiversité et même pour les populations (inondations, pollutions). A l'heure où l'on s'interroge sur les modalités de gestion des masses d'eau et des bassins versants, nous avons mené une étude centrée sur les cours d'eau " ordinaires " de l'ouest de la France, qui disposent généralement d'une énergie réduite (<15W/m²), et qui contrairement aux systèmes fluviaux plus dynamiques du sud du pays, restent peu étudiés jusqu'à présent. En effet, si des études se sont attachées à évaluer le degré d'érosion des sols à l'échelle de la parcelle, à analyser les dynamiques de ruissellement au sein des blocs culturaux ou à quantifier les volumes de sédiments exportés des bassins versants, les modalités de transferts des sédiments entre la parcelle agricole et l'exutoire du bassin restaient difficile à déterminer. C'est pourquoi, pour améliorer la connaissance de ces systèmes et aller au-delà d'une approche en boîte noire du fonctionnement du bassin versant, nous avons mis en place un réseau de mesures des flux de MES dans le bassin versant de la Seulles (430 km²), représentatif des hydrosystèmes bas-normands. Il a permis de suivre en continu durant plusieurs années les flux de MES dans différents contextes géologiques, géomorphologiques et paysagers, et de s'interroger sur le rôle des effets d'échelles sur les dynamiques spatiales et temporelles des transferts sédimentaires. De plus, la réalisation de bilans quantitatifs et qualitatifs a permis d'identifier l'origine des sédiments dans le bassin et de hiérarchiser les contributions de chaque source afin de proposer des budgets sédimentaires emboîtés. L'ensemble de ces études amène le bassin de la Seulles à devenir le premier observatoire des transferts sédimentaires régional.

Le Cénozoïque est marqué par une instabilité climatique et l’accélération des surrections continentales. Ces phénomènes engendrent une augmentation de la production sédimentaire, transférée par les fleuves vers le domaine marin profond. Les façades nord et ouest de l’océan Indien voient se mettre en place quatre des plus grands systèmes sédimentaires au monde : le Gange-Brahmapoutre, l’Indus, le Zambèze et le système tanzanien. Ce travail vise à comprendre les forçages agissant sur la sédimentation et l’architecture de deux des principaux systèmes turbiditiques de l’océan Indien (système tanzanien et du Gange-Brahmapoutre), pour ensuite les comparer avec leurs plus proches voisins (respectivement le Zambèze et l’Indus). Nos principaux résultats, basés sur une approche multiproxy dans les deux zones, mettent en évidence plusieurs points : (1) l’évolution tectono-sédimentaire de la marge tanzanienne au cours du Cénozoïque a mené au développement d’un système turbiditique majeur et atypique, dont la morphologie moderne atteste de l’importance de l’activité tectonique sur sa construction ; (2) le système du Gange-Brahmapoutre enregistre une activité sédimentaire polyphasée, en lien principalement avec les variations du niveau marin. Ce système est capable d’enregistrer les variations de nombreux forçages, influençant à la fois les bassins versants et le domaine marin. Le fonctionnement sédimentaire et l’architecture des systèmes turbiditiques ont révélé une grande diversité selon le contexte géodynamique et physiographique des façades étudiées. La nécessité d’intégrer l’ensemble des forçages (agissant depuis le bassin versant jusque dans le domaine marin profond) dans l’étude de l’activité sédimentaire d’un système turbiditique apparait essentielle de nos jours. / Cenozoic is marked by climatic instability and accelerating continental uplifts. Increasing sediment yield is generated, buffered and transferred by river to the deep sea. Four of the major turbidite systems in the world are located on the northern and the western margins of the Indian Ocean: the Ganges-Brahmaputra, the Indus, the Zambezi and the Tanzanian systems. This work aims to understand forcings affecting sedimentation and morphology of two main turbidite systems (Tanzanian system and Ganges-Brahmaputra system) and results have been compared with their nearest neighbors (respectively Zambezi and Indus). Based on a multiproxies approach in both area, our main results are as follows: (1) during Cenozoic, tectono-sedimentary evolution of the Tanzania margin led to the development of an atypical turbidite system wherein morphology attest of a strong structural control; (2) the Ganges-Brahmaputra system has a sedimentary activity mainly forced by sea level variations. This turbidite system records variations in many forcings impacting sedimentation from the catchment to the deep sea. Turbidite system activity and architecture revealed a strong variability mainly linked to the geodynamic and physiographic context of each studied margin. It appears necessary to integrate all forcings (affecting both the catchment and the deep sea) in the study and the understanding of sedimentary activity in a turbidite system.

Ce travail présente une analyse des systèmes turbiditiques actuels du Golfe d’Oman et de la marge est-africaine (océan Indien occidental), auparavant méconnus. Il se base sur une base de données acoustique (bathymétrie, imagerie multifaisceaux, sismique THR et multitraces) et sédimentologique (carottes küllenberg et calypso) issues de campagnes successives réalisées par le SHOM et l’IFP. L’architecture des systèmes de dépôts profonds et les processus associés ont révélé une grande diversité selon le contexte géodynamique et physiographique des marges étudiées (marge passive, marge transformante, marge active). Les différents systèmes étudiés illustrent notamment le rôle du contexte tectonique régional sur la répartition et la morphologie des dépocentres à plusieurs échelles d’observation. L'analyse détaillée des faciès et séquences sédimentaires a permis de mettre en évidence le fonctionnement sédimentaire des différents systèmes en lien avec les conditions physiographiques et environnementales régionales (influence des crues liées à la mousson sur le transfert sédimentaire). A travers la reconstruction des transferts sédimentaires dans ces systèmes turbiditiques, nous discutons de l’impact relatif des différents facteurs forçant la sédimentation gravitaire sous-marine à haute-fréquence (eustatisme, climat, et tectonique). Pour cela, une étude stratigraphique détaillée a été réalisée sur la base de différents outils (datation radiocarbone, géochimie élémentaire, biostratigraphie) permettant de contraindre dans le temps les séries sédimentaires gravitaires. L’évolution des apports sédimentaires et des processus de dépôt au cours du Quaternaire terminal, en relation avec les modifications paléo-environnementales continentales, a permis d’identifier l’impact, l’importance relative et les interactions entre les forçages externes sur le développement à haute-fréquence (103-104ans) de systèmes de dépôt gravitaires, dans divers contextes géodynamiques. Les connaissances acquises sur la sédimentation du Golfe d’Oman ont finalement permis d’alimenter une base de données sédimentologique conséquente. L’intégration de cette base dans un modèle numérique géoacoustique (« simulateur ») développé par le SHOM a permis d’évaluer quantitativement l’impact des variations sédimentaires à différentes échelles (distribution spatiale, lithologie, stratification, processus de dépôt) sur la propagation du signal acoustique pour différentes gammes de fréquence (de 300 Hz jusqu’à 3 kHz) et angles d’émission (de 0 à 90°). Ces travaux constituent une base pour la réalisation d’un modèle géoacoustique régional robuste. / This study focuses on the Late Quaternary turbidite systems of the Gulf of Oman and the East-African margin (western Indian Ocean), previously poorly studied. It is based upon a compilation of acoustic data (bathymetry, multibeam imagery, 3.5 kHz and multi-channel seismic) and sedimentological data (küllenberg and calypso piston cores) recovered during several cruises leaded by the SHOM and IFP institutes. Turbidite system architecture and sedimentary processes revealed a strong variability primarily related to the physiographic, hydro-climatic and geodynamic context of each margin. High-resolution stratigraphy has been achieved using a combination of radiocarbon dating, XRF geochemistry, biostratigraphy). This allowed to investigate the impact, the interaction and the relative importance of the external forcings on deep water sedimentation (i.e. tectonics, climate and eustasy) at high- frequency (103 -104 yrs) in different tectonic setting (active & passive margins). Finally, integration of the sedimentological data set in a geoacoustic numerical modelling leaded to a first quantitative estimation of the regional relationship between sea-floor properties (lithology, depositional environment, stratification) and propagation of acoustic signal at 300 Hz- 3kHz frequencies and 0-90°. This work constitutes a basis for future geoacoustic modelling in the area.

Les périodes glaciaires du Pléistocène sont contemporaines de la croissance d'imposantes calottes de glace en Europe, et de la présence du Fleuve Manche qui s'écoulait entre la Grande-Bretagne et la France. Ce fleuve représentait un des plus grands systèmes fluviatiles ayant jamais existé en Europe de l'Ouest. A travers la reconstruction des transferts sédimentaires sur la Marge Nord Gascogne, nous discutons dans ce travail de l'amplitude des oscillations glaciaires et de la puissance du Fleuve Manche au cours des derniers 1,2 millions d'années. Les transferts sédimentaires augmentent significativement lors du développement majeur des calottes glaciaires il y a 900 000 ans et tout particulièrement lors du stade isotopique marin (MIS) 12, il y a 450 000 ans. Durant cette période, la fusion des calottes Britannique et Scandinave en Mer du Nord oblige les eaux d'Europe centrale à s'écouler dans le Golfe de Gascogne au travers du détroit du Pas-de-Calais, dont nous datons l'ouverture il y a 455 000 ans. Cette modification profonde du réseau de drainage européen rend possible une telle configuration lors des périodes glaciaires suivantes, et particulièrement lors des MIS 6 (~150 ka) et MIS 2 (~18 ka). Au cours de ces périodes, les apports sédimentaires sur la Marge Nord Gascogne augmentent brutalement en réponse à la fonte des calottes, la compétence du Fleuve Manche devenant suffisamment importante pour charrier le sédiment issu de l'érosion glaciaire vers le Golfe de Gascogne. Le débit solide minimum du Fleuve Manche est ainsi estimé à 130 M t an-1 lors de la dernière déglaciation. Plus généralement, nous démontrons, pour la période étudiée, que les transferts sédimentaires sur la Marge Nord Gascogne et le fonctionnement des systèmes turbiditiques Celtique et Armoricain sont très majoritairement contrôlés par le climat. Par ailleurs, la reconnaissance des évènements de fonte des calottes européennes tout au long des derniers 1,2 millions d'années a permis, pour la première fois, la corrélation directe de la stratigraphie continentale européenne avec la stratigraphie isotopique marine.

La compréhension des transferts sédimentaires depuis les zones " source " jusqu'aux zones de dépôt des sédiments constitue un enjeu majeur pour la lutte contre l'érosion des sols et la qualité des eaux. Portant sur de petits bassins versants côtiers de l'Ouest du bassin parisien, l'intérêt de ce travail est de présenter une démarche intégrée de la dynamique érosive à l'échelle du bassin versant, depuis l'analyse de la stabilité structurale des sols jusqu'au suivi haute fréquence des transferts de matières en rivière. L'objectif est d'identifier les facteurs contrôlant le ruissellement et l'érosion sur ces sites et de proposer une estimation des apports fluviatiles de matières en suspension (MES) à la Manche orientale. Les résultats obtenus soulignent que malgré des sols limoneux peu structurés générant des taux d'érosion à la parcelle importants, les bilans d'érosion enregistrés en rivière sont parmi les plus faibles du monde (10,1 t.km-2.an-1 pour le bassin de l'Yères, 1,3 t.km-2.an-1 pour le bassin du Dun et 6,6 t.km-2.an-1 pour le bassin de la Ganzeville). La comparaison de ces données avec celles de 214 bassins versants mondiaux montre que ces faibles bilans sont expliqués par la taille des bassins étudiés (< 1000 km2), le relief modéré et le faible débit spécifique. Régionalement, ce dernier facteur est contraint par un fonctionnement hydrologique karstique, qui est à l'origine non seulement du déficit de la balance des écoulements de surface mais aussi d'un stockage intrakarstique de matériaux fins issus de l'érosion des sols. Les résultats mettent en évidence des échanges nappe-rivière très importants sur les sites d'étude : la contribution des eaux souterraines au débit de surface est de l'ordre de 90 %. Concernant les apports fluviatiles de MES à la Manche orientale, l'extrapolation des bilans d'érosion obtenus à l'ensemble des fleuves côtiers du littoral haut-normand conduit à une estimation du flux exporté à la mer de 48 500 t.an-1. Issu de l'érosion des bassins versants côtiers, ce flux de MES apparait très faible tant à l'échelle mondiale que régionale où le flux de MES de la Seine atteint en moyenne 715 000 t.an-1 à Poses en amont de l'estuaire.