Les littoraux sableux sont des milieux très dynamiques à toutes les échelles de temps et d'espace. De nos jours, ils constituent une zone d'importance stratégique pour l'humanité du fait de son fort poids économique et démographique. Cette thèse a pour objectif d'étudier la morphodynamique de l'avant-côte de la région Languedoc-Roussillon (Méditerranée) à l'échelle pluri-décennale à séculaire. Ce travail est rendu possible par l'utilisation d'un LiDAR topo-bathymétrique aéroporté capable de cartographier de vastes étendues. Les résultats de ce travail montrent qu'il existe une grande variété d'états de plage et de morphologies de barres d'avant-côte. L'organisation de ces états est principalement contrôlée par les caractéristiques sédimentaires, les conditions d'agitation et le contexte géologique. Le budget sédimentaire de l'avant-côte a été étudié à l'échelle séculaire et montre un déficit global de plus de 26 millions de m3 de sédiments. La dynamique des barres d'avant-côte a été analysée à l'échelle pluridécennale et montre la présence et l'implication de barre d'avant-côte légèrement oblique dans le processus de Net Offshore Migration. Enfin, cette thèse a également mis en avant l'influence des activités anthropiques sur le comportement général de l'avant-côte à l'échelle régionale.

L'organisation du traité d'interdiction complète des essais nucléaires (OTICE) dispose actuellement d'un réseau mondial de quarante-deux stations opérationnelles qui enregistrent les fluctuations de pression atmosphériques produites au niveau du sol par les ondes infrasonores. Cette thèse démontre que la plupart de ces stations détectent également, avec une grande précision, les fluctuations de pression dans toute la bande des ondes de gravité. Ce travail inclut la réalisation et l'analyse de plusieurs expériences de métrologie en laboratoire et d'une campagne de mesure temporaire (M2008) déployée en Mongolie en 2008. La planification puis l'interprétation des données de ces expériences a conduit au développement d'un nouveau modèle linéaire spectral numérique pour simuler la génération et la propagation des ondes de gravité. Ce modèle est notamment utilisé pour quantifier les ondes de gravité induites par le refroidissement atmosphérique produit lors d'une éclipse de Soleil. Les fluctuations de pression attendues au niveau du sol lors de l'éclipse du 1er août 2008 sont estimées et comparées aux données enregistrées par les stations infrasons de l'OTICE et du réseau M2008. Une analyse détaillée de ces données a montré l'existence de deux ondes avec des caractéristiques temps-fréquence similaires aux ondes simulées pour des refroidissements stratosphérique et troposphérique. Ceci constitue à notre connaissance un résultat original. La validation des enregistrements de pression dans toute la bande des ondes de gravité a permis de mener des études statistiques pluriannuelles et d'échelle mondiale sur les spectres d'ondes de gravité et les marées atmosphériques. Ces travaux de thèse ont conduit à la publication de deux articles. Un troisième est en préparation.

Résultats obtenus dans ce travail. (1) Au plan local. On peut citer en premier lieu l'établissement de colonnes stratigraphiques d'une partie du Cambrien, de l'Ordovico-Silurien et du Dévonien. Ces résultats devront être corrélés avec ceux qu'établissent P. Jenny et Ch. Hoepffner dans d'autres parties des Rehamna. Il en est de même pour la carte au 1/50 000 présentée ici, qui est destinée à s'intégrer dans un ensemble plus vaste. Deux révisions stratigraphiques ont été effectuées : la série du Draa Guessaa a été datée de l'Ordovicien, et la série de Sekhira-es-Slimane et les formations équivalentes a été reconnue d'âge dévonien moyen (avec peut-être continuation dans le Dévonien supérieur) à la suite d'une tournée commune de l'équipe strasbourgeoise. Cette dernière attribution conduit à souligner l'importance des mouvements tectoniques calédoniens tardifs (hercynien très précoce ?) vers l'ouest de la Meseta. Enfin, la description des évènements métamorphiques et tectoniques, déjà amorcée par Gigout et Michard, a été effectuée dans les limites du terrain étudié. (2) Au plan général. Le résultat le plus notable au plan général semble être la démonstration de la forme en dôme des isogrades et isostyles, grâce à l'existence d'un niveau repère stratigraphique, et la liaison de ce dôme avec le front thermique. On a pu décrire la liaison entre le degré de métamorphisme et l'intensité des déformations : c'est le passage, par exemple, entre les phyllades et les micaschistes, d'une schistosité verticale à une schistosité horizontale. Le flux thermique présentait un gradient élevé dans les zones centrales les plus profondes ; il traduisait lui-même la remobilisation puis la fusion granitisante du socle. Il y aurait aussi une liaison entre la mise en branle de ce centre granitisé, la progression de son ascension dans les séries, et une phase de laminage et de crénulation des structures paroxysmales ; l'aire de répartition de ces déformations tardives est localisée autour de la zone à apex granitiques. Un autre résultat est la mise en évidence du changement du type de la déformation des galets des conglomérats entre les Schistes verts supérieurs et les mica schistes à disthène, et la tendance des galets à prendre la forme d'un ellipsoïde de révolution pour les déformations intenses.

Dans les Rehamna orientales (meseta hercynienne marocaine), quatre unités structurales ont été individualisées, séparées par des contacts anormaux peu pentés, Ce sont, de bas en haut 1 - L'unité des Oulad Aguil Cette unité comprend deux grands groupes lithostratigraphiques dont les relations structurales ne sont pas encore définitivement établies : - au N, c'est le groupe de la Koudiat el Adam, non métamorphique, daté de l'Ordovicien et constitué d'environ 1500 m de sédiments détritiques (grès, quartzites, siltstones, argilites) déposés en milieu marin peu profond; les roches de ce groupe constituent un vaste anticlinal kilométrique originellement déversé au NW. - au S, c'est le groupe deo Ouled Hassine, métamorphique, non daté mais probablement d'âge post-ordovicien supérieur, constitué de roches métamorphiques variées (quartzites, calcaires, conglomérats, phyllites, slates) qui rappellent des faciès marins de plate-forme; l'épaisseur de la succession est au moins d'un millier de mètres; les roches de ce groupe constituent un vaste synclinorium déversé au NW qui semble relayer normalement vers le S l'anticlinal précédent; dans ce groupe le métamorphisme est prograde vers le S. 2 - L'unité de Benguerir Cette unité est constituée de roches métamorphiques, non datées, d'origine volcano-sédimentaire (quartzophyllites, phyllites, schistes, métatufs basiques, amphibolites, épidotites) rappelant beaucoup certains faciès d'âge viséen supérieur connus plus au N et plus au S ; le métamorphisme est prograde vers le S. Cette unité repose sur le groupe des Ouled Hassine au N par l'intermédiaire d'un contact anormal faiblement penté au SSE. 3 - L'unité du Jebel Kharrou Cette unité, non métamorphique, datée de l'Ordovico-Silurien, est constituée des mêmes roches que le groupe de la Koudiat el Adam; elle est tronquée à la base par un contact anormal bréchifié très peu penté et repose sur les deux unités précédentes. 4 - L'unité de Dalaat Cette unité, non métamorphique, est constituée de roches détritiques (grès, siltstones, argilites silteuses, conglomérats) et carbonatées (calcaires) d'âge viséen supérieur-namurien (?); elle constitue une klippe, tronquée à la base par un contact anormal bréchifié, et elle repose sur l'unité du Jebel Kharrou. Les deux unités les plus basses, bien que séparées par un contact anormal, subi des évolutions tectono-métamorphiques similaires; elles représentent le substratum relatif des deux autres unités sus-jacentes. Evolution tectonique, métamorphique et magmatique des Rehamna orientales Cette évolution peut être grossièrement divisée en trois périodes, après le dépôt des sédiments (Cambrien à Viséen supérieur-Namurien (?)) 1 - Entre le Viséen supérieur et le Namurien ( ?) et l'Autunien se situe une évolution tectono-métamorphique polyphasé, essentiellement commandée par des cisaillements de moins en moins ductiles avec le temps, la tendance générale est à un déplacement de matière vers l'W ou le NW : synchrone du métamorphisme régional à séricite-biotite, on a un paroxysme thermique du métamorphisme marqué par la cristallisation de grenat, de staurotide et de cordiérite. Ces minéraux sont ensuite repris par un deuxième épisode de plissement déjeté au NW ou à l'W, accompagné de couloirs de cisaillements ductiles fortement pentés à l'Est dans lesquels il n'y a pas de nouvelles cristallisations. Un troisième épisode de plissement N 140° lié à des décrochements dextres, réoriente les structures précédentes. L'unité de Benguerir chevauche ensuite l'unité des Oulad Aguil du SE vers le NW en conditions superficielles. Ce chevauchement est peut-être recoupé par des granites dans les Rehamna centrales; dans ce cas, il serait anté-granites, datés de - 273±2 M.a. (Autunien basal). Le contact anormal est recoupé dans le secteur étudié par des filons de microdiorite quartzique eux-mêmes postérieurs aux granites. 2 - Pendant l'Autunien (sous réserve des attributions chronologique) le bâti est affecté d'une importante tectonique tangentielle marquée par la mise en place d'une nappe tectonique épiglyptique : l'unité de Dalaat. Cette nappe transporte des roches déjà plissées et tronquées à la base. Le déplacement se fait du N vers le S, à partir d'une partie actuellement inconnue et sur au moins 22 km. Le passage de cette nappe entraîne des morceaux de substratum (unité du Jebel Kharrou) en position paraautochtone sur au moins 20 km vers le Sud. Les causes de cette tectonique tangentielle du Nord vers le Sud sont actuellement inconnues. La mise en place de ces nappes achève la fin du cycle hercynien. 3 - Les premiers dépôts post-orogéniques sont représentés par des conglomérats attribués à l'Autunien et qui proviennent de l'érosion de la chaine hercynienne. Il leur fait suite l'épanchement de laves permo-triasiques, suivis de la formation de horsts et de grabens N 70°. Ces deux derniers événements pourraient marquer une distension régionale post-hercynienne. Après une nouvelle période d'érosion, la mer transgressera cette région au Crétacé inférieur.

Ce travail, basé sur l'analyse et l'interprétation de données acoustiques (sismique 3.5 kHz et multifaisceaux EM12) et de prélèvements (carottes Kullenberg), propose une reconstruction du fonctionnement sédimentaire récent (derniers 30 000 ans) du domaine profond de la Marge Celtique-Armoricaine. Les résultats obtenus ont permis d'interpréter l' ensemble des systèmes turbiditiques localisés au sein de la marge, comme un système multi-source de type "rampe". En effet, contrairement à la majorité des systèmes turbiditiques modernes, alimentés par une source ponctuelle, le domaine profond de la Marge Celtique-Armoricaine semble équitablement alimenté et abrite plusieurs systèmes turbiditiques de taille réduite, localisés au débouché de chaque canyon majeur. L' analyse détaillée des facièse t séquences sédimentaires a permis de mettre en évidence un fonctionnement sédimentaire lié aux conditions environnementales régnant au sein de la plateforme continentale Celtique. En bas niveau marin, la position du Delta de la Mer Celtique associé à de forts courants tidaux, semble représenter le facteur dominant contrôlant les apports sédimentaires vers le domaine profond. Cette configuration a entraîné, au cours du Stade isotopique 2, d' importants apports sédimentaires d' origine fluv-dioeltaïque qui se sont traduits par des séquences turbiditiques argilo-silteuses déposées sur les levées. En haut niveau marin, malgré la disparition de la totalité des réseaux hydrographiques, des apports sableux récents témoignent d' une alimentation épisodique du domaine profond. Ces apports, mis en évidence par des niveaux sableux centimétriques à métriques intercalés dans des argiles d' origine hémipélagique, témoignent d' écoulements turbiditiques de haute densité. Ce deuxième type de fonctionnement semble lié à la présence de corps sableux tidaux localisés sur la plateforme externe, ainsi qu' au transport sableux résiduel, orienté actuellement pour l' ensemble de la Mer Celtique vers le rebord de pente.

La dynamique long-terme (107 ans) des surfaces cratoniques, qui constituent la majorité des domaines continentaux, est étudiée dans cette thèse à partir de la spatialisation de paléo-surfaces préservées en Afrique de l'Ouest (4 x 106 km2) depuis l'Eocène. Il est montré que le drainage ouest africain (Niger, Volta) était établit il y a 24 Ma. Depuis, les profils longitudinaux des rivières ont peu évolué. Leurs knickzones majeures se sont stabilisées, influencées par la lithologie. La déformation de ces profils a permis de détecter des mouvements épirogéniques. Dans les zones les plus stables, la dissection du paysage montre l'augmentation du relief depuis 11 Ma malgré de faibles taux d'érosion (~ 2 m/Ma). Cette approche a été appliquée en prospection minière pour détecter des minéralisations masquées par les cuirasses latéritiques et/ou identifier la redistribution d'indices par érosion. Les bilans d'érosion ont été évalués depuis le pic d'effet de serre éocène. La distribution spatiale de la dénudation en carte semble traduire des mouvements verticaux. Les volumes ont été précisés en incluant la porosité et la densité du régolite dénudé. Une première mise en relation est faite entre volumes érodés et déposés pour le cas du Niger. Si une corrélation est montrée pour l'intervalle éocène-miocène supérieur, le volume déposé durant la période récente est bien supérieur à l'estimation du volume érodé. Malgré l'évolution du climat, le taux de dénudation moyen à l'échelle de l'Afrique de l'Ouest est resté constant depuis 45 Ma (~ 6,5 m/Ma). Le bilan ouest africain, appliqué aux zones non-orogéniques, impliquerait un flux global vers les océans d'environ 2 Gt/an pour ces zones.

Pas de résumé

Les chlorites di/trioctaédriques (cookéite,LiAI4Si3AIOlO(OH)S et sudoïte,Mg2Al3Si 301OAI(OH)g) ont longtemps été exclusivement reportées dans des environnements de très basse pression et basse température. Pourtant, depuis une dizaine d'années, les occurrences de ces minéraux signalées dans des roches pélitiques et bauxitiques métamorphisées sous des conditions de hautes pressions et basses températures se sont multipliées. Dans ce volume sont présentés les résultats de deux études expérimentales indépendantes, entreprises dans les systèmes chimiques Li20 -AI203-Si02-H20 (LASH) et MgO-AI203-Si02-H20 (MASH), montrant que les chlorites di/trioctaédriques sont effectivement stables à haute pression. La bonne précision de l'encadrement de trois courbes d'équilibre impliquant la cookéite et deux impliquant la sudoïte permettent de calculer leurs paramètres thermodynamiques. La première grille pétrogénétique du système LASH, impliquant les phases hydratées bikitaïte et cookéite a été calculée, qui permet de fixer le champ de stabilité de la cookéite entre 250 et 500°C, pour des pressions entre 1 bar et 14 kbar. En combinant les résultats obtenus dans le système MASH avec ceux de mes prédécesseurs, et les coefficients de partage Fe-Mg entre sudoïte, carpholite, chlorite et chloritoïde, calculés à partir d'associations naturelles, il est également possible de calculer une grille pétrogénétiqu pour le système FMASH. Le champ de stabilité de l'association sudoïte + quartz (jusqu'à 7 kbar, 420°C dans le système MASH) diminue rapidement avec une incorporation de Fe dans la sudoïte. L'application des résultats de laboratoire à trois exemples naturels permet d'entrevoir le fort potentiel des associations à cookéite et sudoïte pour typer les conditions poT de roches pélitiques et bauxitiques métamorphisées dans les faciès schistes verts à schistes bleus. Elle permet également de vérifier la très bonne cohérence des deux .grilles pétrogénétiques. Enfin, les calculs des variations de compositions des fluides en équilibre avec les paragénèses du système FMLASH permet de rendre compte des relations de phase observées sur le terrain, et de l'importance des fluides en tant que vecteur d'éléments en solution dans les processus métamorphiques.

Il a été récemment montré que le rapport B/Ca des foraminifères planctoniques dépend du pH des eaux de surface, tandis que celui des foraminifères benthiques dépend de la saturation en ions carbonates des eaux de fond. Ce nouveau traceur pourrait permettre de mieux contraindre les variations du cycle océanique du carbone, en particulier lors des changements glaciaire-interglaciaires (G/IG) du Pléistocène. Les objectifs de cette thèse étaient donc (1) de développer l'analyse du B/Ca des foraminifères par spectrométrie de masse (ICP-QMS) au LSCE ; (2) d'identifier certains biais potentiels de ce traceur pour en apprécier les limites; et (3) d'appliquer le B/Ca à des reconstructions paléocéanographiques. Les contaminations et la facilité avec laquelle le bore s'adsorbe (effet mémoire) rendent difficile son analyse dans les coquilles de foraminifères où le rapport B/Ca est faible, typiquement compris autour de ~ 40-120 µmol/mol pour les foraminifères planctoniques et ~ 100-250 µmol/mol pour les foraminifères benthiques. Les techniques de nettoyage des foraminifères et d'analyse par ICP-QMS que j'ai employées et améliorées permettent au final de mesurer le B/Ca des foraminifères avec une précision de l'ordre de 3.5%.A partir de l'étude de sédiments de surface prélevés le long d'un profil bathymétrique dans l'Atlantique (Sierra Leone Rise), j'ai pu montrer que la dissolution des tests de l'espèce planctonique Globigerinoides sacculifer se traduit par une perte préférentielle du bore. La dissolution croissante des coquilles de G. sacculifer le long du profil se traduit ainsi par une diminution de ~ 0.1 unités dans les estimations du pH des eaux de surface à partir du B/Ca, un ordre de grandeur similaire aux variations G/IG. Pour s 'affranchir de cet effet de la dissolution, je propose une procédure de correction basée sur le B/Ca des foraminifères benthiques (ΔCO₃²⁻ des eaux de fond). Cependant, au-delà de l'effet de la dissolution, la reconstruction du paléo-pH des eaux de surface se heurte surtout aux contradictions des études récentes concernant la calibration du coefficient apparent de partition (KD) du bore dans la calcite des foraminifères planctoniques. Pour s'affranchir de la co-variance de la température, de la salinité et du CO₃²⁻ dans les eaux de surface Atlantique, qui peut masquer le(s) facteur(s) important(s) pour la calibration du KD, j'ai réalisé l'analyse du B/Ca de l'espèce Globigerinoides ruber sur des sommets de carottes de l'Atlantique et de l'Indo-Pacifique. Mes données suggèrent qu'il n'y a pas de relation robuste entre le KD et la température ou le CO₃²⁻ des eaux de surface. Pour souligner les incertitudes sur les reconstructions de paléo-pH depuis le dernier stade glaciaire, j'ai effectué une étude de sensibilité basée sur les données B/Ca de l'espèce G. ruber prélevée dans une carotte du Canal du Mozambique et je propose plusieurs pistes pour tenter d'améliorer, à terme, la compréhension du proxy B/Ca dans les foraminifères planctoniques.Si l'utilisation du B/Ca des foraminifères planctoniques est complexe et demande encore un gros travail de compréhension et de calibration, celle du B/Ca des foraminifères benthiques est plus simple, le B/Ca étant directement lié à la saturation en ions carbonates des eaux de fond. L'analyse du B/Ca de Cibicidoides wuellestorfi à travers deux transitions G/IG (MIS16/15 et MIS12/11) au site ODP 849 (Pacifique équatorial) m'a permis de montrer que les changements de la chimie des eaux de fond estimés à partir de traceurs sédimentaires de la dissolution (e.g. teneur en CaCO3, poids et fragmentation des foraminifères,..) ont des amplitudes erronées et présentent des biais temporels. Les profils de B/Ca et du d13C des foraminifères benthiques permettent de mettre en évidence i) le lien entre dégazage océanique de CO2 et préservation des carbonates et ii) la dynamique de la compensation des carbonates sédimentaires marins.

Le satellite Planck est le satellite de troisième génération visant à observer le fond diffus cosmologique. La résolution et la sensibilité de ses instruments permettent pour la première fois de mettre en évidence les effets de lentille gravitationnelle subis par les photons du fond diffus cosmologique. Cette thèse présente une méthode originale de détection de ces effets dans les données de l'instrument HFI de Planck.La première partie donne dans un premier temps, une description générale du modèle standard de la cosmologie et de la physique du fond diffus cosmologique. Elle aborde ensuite en détails l'effet de lentille gravitationnelle, en se concentrant plus particulièrement sur son impact sur les observables du fond diffus cosmologique. Elle termine par une présentation du satellite Planck et de ses instruments.La seconde partie se concentre sur la description d'un ensemble d'outils de simulations et d'analyse que j'ai développé au cours de ma thèse afin de réaliser la première détection des effets de lentille gravitationnelle sur le fond diffus cosmologique. Elle présente la méthode originale employée qui repose sur une analyse des cartes du ciel par morceaux, permettant de s'affranchir des zones du ciel les plus contaminées. On trouvera également dans cette partie une caractérisation, de l'estimateur du champ de potentiel de lentille, pour des cartes masquée, en présence de bruit inhomogène ainsi que la présentation d'une méthode pour corriger les biais de l'analyse à l'aide de simulations Monte-Carlo.La dernière partie, est consacrée au travail sur les données de l'instrument HFI. Le premier chapitre présente l'application de la méthode d'analyse précédente aux cartes des observations combinées à 143GHz et 217GHz ainsi que la carte issue de la séparation des composantes avec l'algorithme GMCA. Les résultats montrent un spectre de puissance de la déflexion compatible avec le spectre attendu, dans un modèle lambda CMB, calculé à partir des paramètres cosmologiques issus de WMAP intégrant sept années d'observations. Les points de mesure, issus du spectre combiné des cartes à 143GHz et 217GHz, pour les multipôles inférieurs à 500, donnent un Chi2 par degré de liberté de 1.26. Finalement, le dernier chapitre présente l'algorithme de compression des données de l'instrument HFI à bord du satellite. Il traite en détail le réglage et le suivi des paramètres de compression et du débit des données, depuis le lancement du satellite et fait le bilan sur les erreurs de compression rencontrées