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International audience; In the study of a lithic assemblage, the fractured pieces are just as important as whole or unbroken artifacts. When we devote time to the source of the artifact fracture in an assemblage, we are trying to determine between typology, technology, quality of raw materials but also the skill or cultural legacy of the Neanderthals. The relevant criteria in our study are based on the morphology of the fractures (rectilinear, angular, convex, concave, mixed and irregular), the direction of the fracture (transverse, parallel, oblique), and where on the tool the fracture is located. Whatever the fractures are, they leave waves very specific to each situation. By analysing fracture patterns and other typological, technological and techno-economic characteristics, we are able to measure the relative frequencies of these 3 consequences : fracture as a result of poor quality raw material, fracture through use, or deliberate, intentional fracturing by man as a cultural criteria. We apply this analysis/method to the site of Sajóbábony (eponymous site of the Bábonien) where whole leafpoints are present as well as numerous broken leafpoints (excavations of 1986-87-1991 (dir. A. Ringer, Ringer & Adams, new excavation of 2019-2022 A.Lamotte & Zs. Mester). About 50 pieces help us to build our demonstration of fracture pattern, with a special focus on whether intentional fracture is a legacy of neanderthals from Central Europe.

International audience; - Le présent guide méthodologique fait suite au rapport final du programme « Ophiostruct, Connaissance de l’ophiolite, structure et géophysique aéroportée en Nouvelle-Calédonie ».- Il est constitué de 12 fiches thématiques qui synthétisent les aspects techniques et les retours d’expérience de la campagne d’acquisition des données de géophysique aéroportée.

Mantle rocks exposed in seafloor and/or directly in contact with atmosphere in ophiolite system are thermodynamically and chemically in disequilibrium. Mantle alteration is driven by serpentinization (ie, hydration and oxidation-reduction reactions) and carbonatization reactions. These reactions play an major role in the chemical exchanges between the deep mantle and the outer envelops, especially in the global mass budget of volatiles (C, H and O) via CO2 mineralization, hydrogen production and formation of hydrocarbons and prebiotic molecules. Oman ophiolite is an ideal "natural laboratory" for studying alteration reactions in mantle rocks from ocean hydrothermalism to modern continental weathering.This thesis presents the results of a multi-technical and multi-scale study on carbonate-hosted serpentinized peridotites in two sites, Wadi Dima and Batin (Wadi Tayin massif), considered representative of the alteration processes affecting the Oman ophiolite. This work combines (micro-) structural (EBSD, µ-tomography), petrographical (EPMA), mineralogical (Raman, Cathodoluminescence, (3D-)XANES), geochemical ((LA)-ICPMS) and isotopic studies (O, C in situ and micro-bulk).Studies in Wadi Dima harzburgites have highlighted successive episodes of serpentinization and carbonatization in Oman peridotites from oceanic lithosphere cooling to Oman Ophiolite emplacement. Serpentinization occurs in oceanic setting (REE depletion, negative Ce anomalies), probably during the onset of the oceanic lithosphere cooling and / or of the intra-oceanic detachment, at < 200-220°C, driven by the formation of lizardite veins constituting the mesh structure. Serpentinization continues at lower temperature with the formation of chrysotile in the center of the mesh structure, replacing olivine. The last stage of serpentinization is concurrent with early carbonatization and generates the complete peridotite alteration at < 100°C. In this rock-dominated system, fluid flow paths are controlled by nano-porosity (etch pits), by pore scale weakness and by local heterogeneity in permeability, generating local chemical heterogeneities (Ce anomalies variability and carbon isotope heterogeneity). Carbonatization continues at < 50°C during the transition in continental setting. Carbonate veins are formed during interaction with sediment-derived fluids during intra-oceanic detachment at the onset of obduction and with surface and sub-surface fluids during modern continental Ophiolite weathering. This process records the transition from oceanic diffuse-flow rock-dominated to cooler continental fluid-focused-flow fluid-dominated hydrothermal systems. Paradoxically, initial mantle structure controls orientation and distribution of carbonate veins.Batin site is distinguished by its complex structure with the presence of abundant gabbros and pyroxenites dikes, evidence of magmatic impregnation peridotites. Serpentinization is charcheterized by the formation of an uncommon texture in rings ("fingerprint") at the expense of olivine, marked by chemically variation in Fe-Mg and redox at microscale and by disequilibrium oxygen isotopic composition. These features are interpreted as resulting from local disequilibrium in the transport-nucleation-reaction processes that may be related to several parameters: high temperature gradient, redox, fluid composition, and permeability.This thesis brings new constraints on temporal and spatial relations between serpentinization and carbonatization reactions, on local chemical heterogeneities at micro-scale and on the global chemical budget of volatiles (C, H and O) in Oman peridotites. It has highlighted the possibility to store CO2 and producing H2 simultaneously during subseafloor alteration.; Les roches mantelliques exposées sur le plancher océanique et/ou en contact avec l’atmosphère au niveau d’une ophiolite, sont en déséquilibre et s’altèrent, via les réactions de serpentinisation (i.e. d’hydratation et oxydo-réduction) et les réactions de carbonatation. Ces réactions d’altération jouent un rôle important dans les échanges chimiques entre la Terre profonde et les enveloppes externes, en particulier dans le cycle des volatils (C, H et O) via la minéralisation du CO2 atmosphérique, la production d’hydrogène et la formation d’hydrocarbures et de molécules prébiotiques. L’ophiolite d’Oman est un « laboratoire naturel » idéal pour étudier ces réactions depuis l’hydrothermalisme océanique jusqu’à l’altération continentale actuelle.Cette thèse présente les résultats d’une étude multi-technique et multi-échelle réalisée sur une série de péridotites serpentinisées et carbonatées échantillonnées sur deux sites, Wadi Dima et Batin (Massif de Wadi Tayin), considérés comme représentatifs des processus d’altération affectant l’ophiolite d’Oman. Ces travaux combinent caractérisations (micro-)structurales (EBSD, µ-tomographie), pétrographiques et minéralogiques (Raman, Cathodoluminescence, (3D-)XANES), et analyses géochimiques (EPMA, (LA)-ICPMS) et isotopiques (isotopes du O, C micro-bulk et in-situ).L’étude des harzburgites de Wadi Dima a permis d’identifier la succession des épisodes de serpentinisation et de carbonatation qui ont affecté les péridotites lors du refroidissement de la lithosphère jusqu’à la mise en place de l’Ophiolite d’Oman. La serpentinisation commence en domaine océanique (appauvrissement en REE, anomalie négative en Ce) durant le refroidissement initial de la lithosphère océanique et/ou au début du détachement intra-océanique à < 200-220°C, par la formation des veines de lizardite. Cette serpentinisation continue avec la formation de chrysotile au centre de la structure maillée, remplaçant l’olivine. Le dernier stade de serpentinisation a lieu simultanément au premier stade de carbonatation et engendre l’altération complète de la péridotite à < 100°C. Le système est contrôlé par des hétérogénéités locales (anomalies en Ce et variation de la composition isotopique en carbone). La carbonatation continue à < 50°C lors de la transition en domaine continental. Des veines de carbonates se forment par interaction avec des fluides issus des sédiments durant la convergence et avec des fluides de surface et de sub-surface durant l’altération actuelle de l’ophiolite. Ce processus marque le passage d’un régime hydrothermal océanique dont la chimie est dominée par la composition de la roche, à un régime hydrothermal continental dont la chimie est contrôlée par la composition du fluide dans des fractures. Paradoxalement, la structure initiale du manteau contrôle l’orientation et la distribution des veines de carbonate.Le site de Batin se distingue par sa structure complexe avec la présence de nombreux filons de gabbros et de pyroxénites et des évidences d’imprégnation magmatique. La serpentinisation y est marquée par la formation de textures atypiques en anneau ("fingerprint") caractérisées par des variations des teneurs en Fe-Mg et du redox à micro-échelle et par des compositions isotopiques en oxygène en déséquilibre. Ces caractéristiques sont interprétées comme résultant de déséquilibres locaux dans les processus de transport-nucléation-réaction pouvant être liés à plusieurs paramètres : forts gradients de température, redox, composition du fluide, et de perméabilité.Cette thèse apporte de nouvelles données vis-à-vis des relations temporelles et spatiales entre les réactions de serpentinisation et de carbonatation, les hétérogénéités chimiques à micro-échelle et l’impact de ces réactions d’altération sur les bilans globaux des volatils (C, H et O) en Oman. Elle met particulièrement en évidence la possibilité de stocker du CO2 et de produire de l’H2 simultanément lors de l’altération du plancher océanique.

International audience; En bordure des bassins sédimentaires, les premiers dépôts forment souvent des gisements d’importance économique (e.g. Pb-Zn pour les gisements de type Mississippi). Le mécanisme à l’origine de ces gisements implique des fluides expulsés depuis le centre du bassin et circulant à la base du bassin, en dessous d’un niveau imperméable.Des gisements de ce type, à barytine et fluorine, sont connus au niveau de la bordure nord du Bassin aquitain (France). Les minéralisations se sont formées au Jurassique supérieur dans un contexte d’extension N-S marqué par le début de l’individualisation des sous bassins de Parentis et de Charentes. Les niveaux minéralisés et imperméables sont datés du Jurassique inférieur. Les études géochimiques ont mis en évidence le mélange de trois fluides à l’origine de ces minéralisations : i) un fluide d’origine diagénétique issu du centre du bassin, ii) un fluide plus chaud provenant du socle hercynien et iii) un fluide possédant la signature géochimique de l’eau de mer.Dans le secteur de Jard-sur-Mer, ces minéralisations ont aussi été reconnues dans les niveaux du jurassique Moyen suggérant que les fluides minéralisateurs ont traversés la couche imperméable. Afin de mieux contraindre les relations entre les fluides et les structures tectoniques, nous avons réalisé une étude structurale du socle et de la couverture sédimentaire.Les résultats mettent en évidence un découplage mécanique entre socle et couverture sédimentaire. Dans cette dernière, l’orientation des veines et des failles traduit une phase d’extension N-S contemporaine des circulations de fluides. Du haut vers le bas de la série sédimentaire, le pendage des failles normales diminue jusqu’à devenir listrique au niveau de la discordance. Dans le socle, ce sont des failles normales, héritées de la fin de l’orogénèse hercynienne, qui drainent les fluides. Dans le niveau minéralisé, un réseau de veines à la fois verticales et horizontales évolue localement en brèches hydrauliques. L’ensemble est compatible avec la mise en surpression des fluides dans le niveau minéralisé et le découplage mécanique du socle et de la couverture sédimentaire.Nous proposons que l’origine de ce découplage soit liée à la tectonique distensive du Jurassique supérieur : L’accumulation de sédiments au centre du bassin permet la mise en mouvement des fluides d’origine diagénétique et la fracturation du socle permet également la mobilisation de fluides profonds le long de structures héritées.

Le programme « Ophiostruct, Connaissance de l’ophiolite, structure et géophysique aéroportée en Nouvelle-Calédonie » visait à mettre en œuvre une méthodologie multi-échelles incluant en amont une reconnaissance géophysique héliportée (par magnétisme et électromagnétisme) des grandes discontinuités litho-structurales, et en aval une acquisition de données pétrostructurales de terrain, couplées à un volet de caractérisation géochimique à chaque échelle d’investigation.- L’interprétation croisée et itérative des données géophysiques et géologiques a permis de mieux connaitre l’interprétation des données géophysiques à partir des observations géologiques au sol, et d’extrapoler les structures géologiques remarquables à partir de l’interprétation géophysique dans les zones où les observations de terrain sont faibles et/ou inexistantes et pour des contextes supposés analogues à ceux pour lesquels des contraintes existent.

La connaissance minéralogique et géochimique des gisements de nickel latéritique est sans aucun doute plus approfondie que celle de leur structuration. En effet, le profil d’altération oblitère le réseau de fracture affectant la roche mère sous-jacente, pourtant indispensable pour l’évaluation de la ressource car elle contrôle l’essentiel de l’altération et donc la libération du nickel. La Nappe des Péridotites de Nouvelle-Calédonie constitue un objet exceptionnel d’étude de la fracturation au sein d’une ophiolite mantellique car le soulèvement majeur et les phases d’érosion subséquentes, qu’elle a subis du Miocène à l’Actuel, ont permis de mettre au jour la structure en trois dimensions. Cependant, la facilité d’accès à la ressource fait qu’à ce jour assez peu d’études structurales ont été conduites sur les gisements, ou le plus souvent, sont restées confidentielles. L’objectif de cette étude est de mieux comprendre l’influence de la structuration de l’ophiolite sur la genèse des gisements de nickel latéritique en Nouvelle-Calédonie. Cette étude multi-échelle a porté sur l’ensemble de la Nappe des Péridotite et se scinde en deux volets : 1) une étude structurale de terrain, et 2) l’interprétation de données d’électromagnétisme nouvellement acquises. Cette campagne de géophysique héliportée a été effectuée sur trois zones minières représentatives des différents types (morphologiques et génétiques) de gisements rencontrés en Nouvelle-Calédonie (les massifs de Koniambo et du Kopéto-Boulinda et au sud, la zone de Plaines des Lacs – Goro - Port-Boisé).L’analyse de la fracturation des péridotites est primordiale pour comprendre les chemins de migration des eaux météoriques et donc les variations d’épaisseur du profil d’altération. Une approche minéralogique et texturale est nécessaire afin de distinguer les différents épisodes de fracturation et de remplissage statiques ou cinématiques, et permet de proposer une chronologie relative. À la suite de cet inventaire, il est possible d’identifier ces objets sur les profils d’électromagnétisme. Cette analyse permet de visualiser la géométrie des structures jusqu’à une profondeur de 300 m et montre un lien direct entre les approfondissements du profil d’altération et la présence de certaines fractures. Ainsi, il apparait clairement que les eaux météoriques empruntent des chemins préférentiels fonction de la morphologie générale du massif elle-même issue des structures héritées.La géométrie des structures visualisées par la géophysique, combinée aux observations de terrain, permet de mieux appréhender la complexité du système. A l’issue de ce travail, il est possible de replacer chacun des types d’objets observés dans leur contexte géodynamique et ainsi de restituer l’histoire de l’ophiolite depuis l’accrétion océanique jusqu’à son émersion à l’Oligocène. Un modèle révisé de la genèse des gisements de nickel en Nouvelle-Calédonie est présenté et de nouveaux guides d’exploration sont proposés. L’électromagnétisme s’avère être une méthode particulièrement adaptée pour visualiser la géométrie globale du profil d’altération et constitue une aide substantielle à la prospection et la modélisation des gisements de nickel., The mineralogical and geochemical understanding of lateritic nickel ore deposits is undoubtedly better constrained than their tectonic structure. Indeed, the fracture network of the underlying bedrock is typically concealed beneath a thick weathering profile. However, this fracture network strongly controls weathering and ultimately nickel release from peridotites, thus improving its knowledge appears critical in the evaluation of nickel resources. In New Caledonia, the Peridotite Nappe is a particularly outstanding case study because Early Miocene to Recent uplift and subsequent erosion allow the structure of a mantle ophiolite to be observed in three dimensions. However, due to the easy access to nickel resources, only a few structural studies have been undertaken, or remained confidential. The main objective of this study is to better constrain the role of the fracture network of the Peridotite Nappe in the genesis of New Caledonia’s lateritic nickel ore deposits.A multiple-scale study of the whole Peridotite Nappe has been performed following two main parts: i) field-based structural observations and analyses; and 2) interpretation of new acquired heliborne electromagnetic data. The latter focused on three mining areas (massifs of Koniambo and Kopéto-Boulinda; and, Plaine des Lacs – Goro - Port-Boisé), which are representative of the different types (morphologic and genetic) of nickel ore deposits encountered in New Caledonia.The study of the fracture network is essential in the understanding of the migration of meteoric waters and thus thickness variations of the weathering profile of peridotites. A mineralogical and textural approach has been undertaken to distinguish the various steps of fracture development on the basis of static or synkinematic infill events and eventually allowed a relative chronology to be proposed. Following this inventory, it has been possible to identify these objects on electromagnetism profiles. This analysis allows visualizing the geometry of controlling fractures at depth and reveals a direct link between deepening of the weathering profile and the fracture network. Ultimately, it clearly appears that meteoric waters use preferential pathways that in turn depend on the geomorphology of each massif, which originate from the inherited fracture network. The combination of geophysical data interpretation and field observations allow a better understanding of the complex nappe structure. Our results allow every described tectonic object to be replaced in its geodynamic setting and thus the full ophiolite history to be restored, from oceanic accretion to emersion in Oligocene. A refined model for the genesis of New Caledonia’s lateritic nickel ore deposits is proposed, as well as additional metallotects for exploration. Electromagnetism appears to be appropriate for describing the overall geometry of the weathering profile and can be useful in prospecting and modelling nickel ore deposits.

The mineralogical and geochemical understanding of lateritic nickel ore deposits is undoubtedly better constrained than their tectonic structure. Indeed, the fracture network of the underlying bedrock is typically concealed beneath a thick weathering profile. However, this fracture network strongly controls weathering and ultimately nickel release from peridotites, thus improving its knowledge appears critical in the evaluation of nickel resources. In New Caledonia, the Peridotite Nappe is a particularly outstanding case study because Early Miocene to Recent uplift and subsequent erosion allow the structure of a mantle ophiolite to be observed in three dimensions. However, due to the easy access to nickel resources, only a few structural studies have been undertaken, or remained confidential. The main objective of this study is to better constrain the role of the fracture network of the Peridotite Nappe in the genesis of New Caledonia’s lateritic nickel ore deposits.A multiple-scale study of the whole Peridotite Nappe has been performed following two main parts: i) field-based structural observations and analyses; and 2) interpretation of new acquired heliborne electromagnetic data. The latter focused on three mining areas (massifs of Koniambo and Kopéto-Boulinda; and, Plaine des Lacs – Goro - Port-Boisé), which are representative of the different types (morphologic and genetic) of nickel ore deposits encountered in New Caledonia.The study of the fracture network is essential in the understanding of the migration of meteoric waters and thus thickness variations of the weathering profile of peridotites. A mineralogical and textural approach has been undertaken to distinguish the various steps of fracture development on the basis of static or synkinematic infill events and eventually allowed a relative chronology to be proposed. Following this inventory, it has been possible to identify these objects on electromagnetism profiles. This analysis allows visualizing the geometry of controlling fractures at depth and reveals a direct link between deepening of the weathering profile and the fracture network. Ultimately, it clearly appears that meteoric waters use preferential pathways that in turn depend on the geomorphology of each massif, which originate from the inherited fracture network. The combination of geophysical data interpretation and field observations allow a better understanding of the complex nappe structure. Our results allow every described tectonic object to be replaced in its geodynamic setting and thus the full ophiolite history to be restored, from oceanic accretion to emersion in Oligocene. A refined model for the genesis of New Caledonia’s lateritic nickel ore deposits is proposed, as well as additional metallotects for exploration. Electromagnetism appears to be appropriate for describing the overall geometry of the weathering profile and can be useful in prospecting and modelling nickel ore deposits., La connaissance minéralogique et géochimique des gisements de nickel latéritique est sans aucun doute plus approfondie que celle de leur structuration. En effet, le profil d’altération oblitère le réseau de fracture affectant la roche mère sous-jacente, pourtant indispensable pour l’évaluation de la ressource car elle contrôle l’essentiel de l’altération et donc la libération du nickel. La Nappe des Péridotites de Nouvelle-Calédonie constitue un objet exceptionnel d’étude de la fracturation au sein d’une ophiolite mantellique car le soulèvement majeur et les phases d’érosion subséquentes, qu’elle a subis du Miocène à l’Actuel, ont permis de mettre au jour la structure en trois dimensions. Cependant, la facilité d’accès à la ressource fait qu’à ce jour assez peu d’études structurales ont été conduites sur les gisements, ou le plus souvent, sont restées confidentielles. L’objectif de cette étude est de mieux comprendre l’influence de la structuration de l’ophiolite sur la genèse des gisements de nickel latéritique en Nouvelle-Calédonie. Cette étude multi-échelle a porté sur l’ensemble de la Nappe des Péridotite et se scinde en deux volets : 1) une étude structurale de terrain, et 2) l’interprétation de données d’électromagnétisme nouvellement acquises. Cette campagne de géophysique héliportée a été effectuée sur trois zones minières représentatives des différents types (morphologiques et génétiques) de gisements rencontrés en Nouvelle-Calédonie (les massifs de Koniambo et du Kopéto-Boulinda et au sud, la zone de Plaines des Lacs – Goro - Port-Boisé).L’analyse de la fracturation des péridotites est primordiale pour comprendre les chemins de migration des eaux météoriques et donc les variations d’épaisseur du profil d’altération. Une approche minéralogique et texturale est nécessaire afin de distinguer les différents épisodes de fracturation et de remplissage statiques ou cinématiques, et permet de proposer une chronologie relative. À la suite de cet inventaire, il est possible d’identifier ces objets sur les profils d’électromagnétisme. Cette analyse permet de visualiser la géométrie des structures jusqu’à une profondeur de 300 m et montre un lien direct entre les approfondissements du profil d’altération et la présence de certaines fractures. Ainsi, il apparait clairement que les eaux météoriques empruntent des chemins préférentiels fonction de la morphologie générale du massif elle-même issue des structures héritées.La géométrie des structures visualisées par la géophysique, combinée aux observations de terrain, permet de mieux appréhender la complexité du système. A l’issue de ce travail, il est possible de replacer chacun des types d’objets observés dans leur contexte géodynamique et ainsi de restituer l’histoire de l’ophiolite depuis l’accrétion océanique jusqu’à son émersion à l’Oligocène. Un modèle révisé de la genèse des gisements de nickel en Nouvelle-Calédonie est présenté et de nouveaux guides d’exploration sont proposés. L’électromagnétisme s’avère être une méthode particulièrement adaptée pour visualiser la géométrie globale du profil d’altération et constitue une aide substantielle à la prospection et la modélisation des gisements de nickel.

The Antarctic polar ice cap constrains a freshwater flaux into the Austral Ocean through two equally important pathways : a localized and immediate injection through the melting of ice-shelves bases, and a delayed offshore injection through the calving and subsequent melt of icebergs. Some studies reckon that melting icebergs have the capacity to alter the hydrological and biogeo-chemical characteristics of the water column. The numerical models trying to evaluate this impact have shown contrasting results. Yet, they might suffer from a poor representation of the icebergs, namely due to our limited knowledge on both the spatial and size distributions of the icebergs, or even the processes involved in their mass loss. A new method using satellite altimetry measurements has lead to the creation of a database mapping Antarctic icebergs distribution with an unprecedented spatial and temporal coverage. Our joint analysis between these data and sea ice concentration fields highlights a possible transport of the freshwater injected by an iceberg and its impacts on sea ice.We also analyze the links between icebergs of different sizes : the large ones can be seen as ice buffers that diffuse across the whole ocean when breaking into small fragments of various sizes. We finally study the evolution of two giant icebergs, suggest the first parametrization of the fragmentation process and analyze the subsequent size distribution of the fragments. These results can be valuable to account in a more realistic way the fresh water flux constrained by icebergs in models., La calotte polaire Antarctique conditionne un flux d’eau douce dans l’océan Austral par deux voies d’égale importance : une injection immédiate et localisée par fonte des plateformes glaciaires, et une injection « offshore » et différée par production (« vêlage ») puis fonte d’icebergs. On estime ainsi que les icebergs, en fondant, pourraient modifier les caractéristiques hydrologiques et biogéochimiques de la colonne d’eau. Les modèles numériques visant à estimer cet impact présentent des résultats contrastés. Ils sont limités dans leurs stratégies de représentations des icebergs, notamment parce que les connaissances sur la distribution spatiale et de taille des icebergs ou encore leurs mécanismes de perte de masse sont réduites. Une méthode récente exploitant des mesures par altimétrie satellitaire a permis la création d’une base de données cartographiant la distribution des icebergs Antarctiques avec une couverture spatiale et temporelle inédite. Notre analyse conjointe entre ces données et des champs de concentration en glace de mer met en lumière le transport d’eau douce injecté par les icebergs et son impact sur la banquise. On analyse également les liens entre icebergs de différentes tailles : les gros peuvent être vus comme des réservoirs de volume de glace, qu’ils diffusent dans tout l’océan en se fragmentant en petits icebergs de différentes tailles. On étudie alors l’évolution de deux icebergs géants, on propose une première paramétrisation du phénomène de fracturation et analyse la distribution de taille résultante. Ces résultats peuvent permettre une représentation plus réaliste du flux d'eau douce conditionné par les icebergs dans les modèles.

The Antarctic polar ice cap constrains a freshwater flaux into the Austral Ocean through two equally important pathways : a localized and immediate injection through the melting of ice-shelves bases, and a delayed offshore injection through the calving and subsequent melt of icebergs. Some studies reckon that melting icebergs have the capacity to alter the hydrological and biogeo-chemical characteristics of the water column. The numerical models trying to evaluate this impact have shown contrasting results. Yet, they might suffer from a poor representation of the icebergs, namely due to our limited knowledge on both the spatial and size distributions of the icebergs, or even the processes involved in their mass loss. A new method using satellite altimetry measurements has lead to the creation of a database mapping Antarctic icebergs distribution with an unprecedented spatial and temporal coverage. Our joint analysis between these data and sea ice concentration fields highlights a possible transport of the freshwater injected by an iceberg and its impacts on sea ice.We also analyze the links between icebergs of different sizes : the large ones can be seen as ice buffers that diffuse across the whole ocean when breaking into small fragments of various sizes. We finally study the evolution of two giant icebergs, suggest the first parametrization of the fragmentation process and analyze the subsequent size distribution of the fragments. These results can be valuable to account in a more realistic way the fresh water flux constrained by icebergs in models., La calotte polaire Antarctique conditionne un flux d’eau douce dans l’océan Austral par deux voies d’égale importance : une injection immédiate et localisée par fonte des plateformes glaciaires, et une injection « offshore » et différée par production (« vêlage ») puis fonte d’icebergs. On estime ainsi que les icebergs, en fondant, pourraient modifier les caractéristiques hydrologiques et biogéochimiques de la colonne d’eau. Les modèles numériques visant à estimer cet impact présentent des résultats contrastés. Ils sont limités dans leurs stratégies de représentations des icebergs, notamment parce que les connaissances sur la distribution spatiale et de taille des icebergs ou encore leurs mécanismes de perte de masse sont réduites. Une méthode récente exploitant des mesures par altimétrie satellitaire a permis la création d’une base de données cartographiant la distribution des icebergs Antarctiques avec une couverture spatiale et temporelle inédite. Notre analyse conjointe entre ces données et des champs de concentration en glace de mer met en lumière le transport d’eau douce injecté par les icebergs et son impact sur la banquise. On analyse également les liens entre icebergs de différentes tailles : les gros peuvent être vus comme des réservoirs de volume de glace, qu’ils diffusent dans tout l’océan en se fragmentant en petits icebergs de différentes tailles. On étudie alors l’évolution de deux icebergs géants, on propose une première paramétrisation du phénomène de fracturation et analyse la distribution de taille résultante. Ces résultats peuvent permettre une représentation plus réaliste du flux d'eau douce conditionné par les icebergs dans les modèles.

International audience; La fracturation est un facteur aggravant l'instabilité des galeries souterraines. Visible et mesurable dans les parois, ses caractéristiques géotechniques sont généralement relevées manuellement et remises en contexte sur des plans de galeries approximatifs. Nous profitons de relevés au scanner laser mobile portable Zeb-Revo réalisés dans trois carrières souterraines des calcaires du Lutétien supérieur à Hermonville, au Nord-Ouest de Reims (Marne, Est de la France) pour caractériser un réseau de fractures sur base d'un nuage de points 3D laser. Les nuages de points 3D, à densité centimétrique, sont acquis de manière continue en déambulant en surface et dans les galeries souterraines. Ceci permet d’extraire un plan exhaustif et précis des galeries, de leurs parois, des désordres les affectant et des épaisseurs de recouvrement. La morphologie des galeries révèle un réseau de fractures partiellement évidées, cônes d'éboulis et cône de soutirage en surface. Le logiciel libre et gratuit Cloud Compare est utilisé pour mesurer l'attitude structurale, l'écartement des épontes et la profondeur évidée des fractures. Replacés dans leur contexte géomorphologique, ces réseaux de fractures sont liés au démantèlement de la couche résistante du caprock par fluage de son socle des sables Yprésiens. C’est le phénomène déjà connu de cambrure de versant. Le Zeb-Revo accélère remarquablement la prise de mesures, ce qui permet de documenter d’autres sites sans appréhender l’effort cartographique.

La modélisation de bassin est couramment utilisée pour décrire l'évolution des bassins sédimentaires à partir d'une reconstitution de leur histoire. Durant la modélisation des processus géologiques, les propriétés de transfert des sédiments peuvent changer significativement à cause de leur fracturation naturelle. La présence de ces fractures dans le bassin peut constituer des chemins préférentiels d'écoulement ou des barrières qui contrôlent les niveaux de surpressions, l'accumulation et la migration des hydrocarbures dans le milieu ainsi que la perméabilité du milieu. Dans l'industrie pétrolière et en particulier durant l'exploration, la connaissance de l'historique des processus de fracturation naturelle permet d'améliorer la prédiction des positions de réservoirs d'hydrocarbures dans le milieu ainsi que leurs propriétés. En profondeur les fractures s'amorcent dans les roches aux niveaux des discontinuités géométriques. Cependant, les chargements à l'origine de l'initiation de ces fractures restent mal connus. Dans les bassins sédimentaires, les propriétés mécaniques et géométriques de ces fractures sont directement reliées aux processus inhérents à leur formation. Elles peuvent dériver de certains processus comme par exemple le dépôt des sédiments, les chargements tectoniques ou le processus d'érosion. Le but de cette thèse est de fournir une amélioration de la caractérisation de l'amorçage des fractures dans la modélisation de bassin à partir d'un outil numérique de simulation de réseaux de fractures et de son évolution sous chargement hydromécanique. Au cours de la sédimentation, les matériaux enfouis subissent une augmentation de la contrainte verticale. Cette augmentation de la contrainte par sédimentation entraîne une compaction mécanique et une diminution de la porosité. La compaction mécanique qui dépend du taux de sédimentation et de la perméabilité des matériaux enfouis peut générer des surpressions importantes dans le bassin. Dès lors une compétition s'établie entre la dissipation de la surpression des fluides et la vitesse de sédimentation et peut conduire à l'amorçage de fractures. Ainsi, pour étudier analytiquement l'amorçage des fractures dans le bassin, un modèle synthétique géologique est proposé. La solution analytique de l'évolution de la pression et des contraintes dans ce contexte est obtenu en superposant deux problèmes de poroélasticités. L'analyse de la solution et d'un critère de fracturation serviront de base pour prédire l'amorçage et la propagation des fractures. Pour simuler la propagation et l'évolution des fractures, un modèle numérique comportant des chemins potentiels de fracturation uniformément repartis est mis au point dans le code de calcul par éléments finis Porofis. Les fractures sont modélisées par un modèle de joints cohésifs avec endommagement et l'écoulement est décrit à partir de loi de Poiseuille. Les effets du couplage hydromécanique dans les fractures et dans la matrice poreuse sur l'évolution dynamique de l'espacement des fractures pour des cas synthétiques typiques de la modélisation de bassin sont également étudiés Basin modeling is commonly used to describe basin's evolution from a reconstruction of its history. During the geological processes modeling, the transfer properties of sediments can change significantly due to natural fracturing and therefore may constitute preferential flow paths or barrier that control hydrocarbons migration and accumulation. In petroleum industry, and especially for exploration, the knowledge of natural fracturing processes and history enhances the prediction of overpressures, potential location of hydrocarbon storage and matrix equivalent permeability. At significant depth, nucleation of fractures and initiation are triggered at existing defects, but the loads behind its initiation are unknown or poorly characterized. In sedimentary basin, fracture mechanical and geometrical properties are directly related to the processes from which it comes. Fracture initiation at depth can arise from by many processes such as deposition, tectonic and erosion processes. The aim of the thesis is to provide an improvement in the characterization of fracture initiation in basin modeling by using a numerical modeling of fracture network and its evolution under hydro mechanical loading. During sedimentation, buried rocks are subjected to an increase in vertical stress. This increase leads to a decrease of porosity that is commonly called mechanical compaction. Indeed, the mechanical compaction depending on its rate and on the permeability of the burden rocks, can induce significant overpressures. Thus, a competition is initiated between the dissipation of fluid overpressure and sedimentation rate, and may result in fracture initiation. For analytical study of fracture initiation, a synthetic geologic structure is used. The analytical solution analytical solution of the pressure and stresses in a sealing formation is proposed under sedimentation by superposing two problems of poroelasticity. This analytical solution and a fracturing criterion are used to predict the initiation and propagation of the fracture. The fracture propagation and growth are studied by numerical simulations based on a finite element code dedicated to fractured porous media called Porofis. The numerical model contains defects initially closed and homogeneously distributed. The fractures are modeled with a constitutive model undergoing damage and the flow is described by Poiseuille?s law. The effect of hydromechanical coupling on dynamicevolution of fracture spacing using synthetic geological structure for basin modeling are also studied

Les massifs de péridotites en tant que système aquifère ont été historiquement peu étudiés. Cette méconnaissance a suscité le lancement d’un appel à projet sur la problématique de l’hydrogéologie minière en 2012 par le CNRT « Nickel et son environnement ». Pour répondre à cet appel à projet, une équipe composée de l’université de la Réunion, du BRGM, du Service Géologique de Nouvelle-Calédonie, de l’IRD, des laboratoires d’HydroSciences Montpellier et de GNS (service géologique néo-zélandais), de l’université Pierre et Marie Curie et du bureau d’études Golder Associés a bâti le projet « HYPERK » articulé autour de quatre tâches. La première s’est attachée à la caractérisation de l’hydrosystème des péridotites et à ses spécificités. Les tâches 2 et 3 ont abordé la caractérisation hydrogéologique du système à partir de l’analyse des caractéristiques hydrodynamiques pour l’une, et la distribution de la fracturation pour l’autre. La dernière tâche, plus appliquée, a été consacrée à la définition d’un modèle conceptuel de fonctionnement et la rédaction d’un guide méthodologique pour l’analyse et le suivi des circulations d’eau souterraine en milieu minier. Les livrables du projet HYPERK associés à ce rapport sont la thèse de doctorat réalisée par Julie Jeanpert au SGNC, et le guide méthodologique fournis en annexe 1 et 2 de ce document.- Les observations de terrain ont mis en évidence les « curiosités hydrogéologiques » propres aux péridotites altérées en climat tropical. Ainsi des dolines et des faciès d’altération (lapiaz) sont observés sur tous les massifs. Ces figures caractéristiques d’un milieu karstique résultent des mécanismes de l’altération et notamment de l’hydrolyse des péridotites. La synthèse de ces observations et études existantes, permet de définir la structure de l’hydrosystème avec du haut vers le bas : 1/ la cuirasse perméable qui favorise l’infiltration et porte temporairement une nappe perchée, 2/ l’horizon des latérites (rouge) et des saprolites fines qui constituent un horizon peu perméable mais très poreux et donc un réservoir important ; 3/ l’horizon des saprolites grossières et du saprock (défini comme l’horizon des péridotites fracturées avec 20 % maximum de matériaux altérés) représente un niveau plus perméable qui est associé à l’aquifère principal.- La caractérisation hydrogéologique porte d’abord sur le manteau d’altération constitué de la cuirasse, des latérites, des saprolites grossières et du saprock. Plus de 60 essais hydrauliques ont été menés sur les massifs de péridotites et les résultats et ont été compilés aux données existantes. La conductivité hydraulique moyenne des latérites est évaluée à 1.10-7 m/s et celle des saprolites grossières et du saprock à 8.10-7 m/s. L’hétérogénéité de cet horizon altéré est marquée par une gamme de variation de la conductivité hydraulique sur six ordres de grandeur et l’analyse piézométrique met en évidence des connexions hydrauliques avec le substratum profond fracturé.- Le substratum est ensuite considéré. L’étude de la fracturation est réalisée à partir de mesures structurales sur affleurement et de la description de près de 1000 m de carottes de forages. L’analyse de la fracturation met en évidence l’importance du réseau serpentineux par sa densité d’une part, et par son lien avec l’altération supergène d’autre part. De plus, il est montré que la conductivité hydraulique du substratum diminue avec la profondeur. Cette variation est liée à la diminution de la densité de fractures altérées.- Ainsi, à l’issue de ces analyses, la structure des massifs de péridotites est définie. Un réseau de fractures primaire décimétrique (20 – 30 cm) lié au réseau serpentineux préstructure les péridotites. Sur ce réseau se surimpose un réseau de fractures dont l’espacement est décamétrique (30 m environ) et caractérisé par une altération supergène. Les fractures altérées présentent de fortes conductivités hydrauliques, de l’ordre de 10-5 m/s. En profondeur, l’espacement des fractures est hectométrique et les fractures sont majoritairement fermées, scellées par les minéraux néoformés ou par l’effet de la pression lithostatique.- Les réseaux de fractures déca et hectométriques, visibles également sur l’effet d’échelle de la conductivité hydraulique, sont majoritairement verticaux, développés par instabilité de dissolution lors des processus d’altération. Cependant, des structures à faible pendage existent également et permettent la percolation du réseau.- Enfin, à partir de ces nouveaux résultats et de l’intégration de l’ensemble des données acquises sur les différents massifs, un modèle de structure et de fonctionnement hydrogéologiques est proposé à l’échelle du massif. Ce modèle comprend l’horizon des latérites qui constitue un horizon aquitard homogène sous lequel se développe l’horizon aquifère dont l’épaisseur est de l’ordre de la cinquantaine de mètres. Le substratum est divisé en trois couches dont la conductivité décroît de 2.10-7 à 2.10-8 m/s entre 50 m et 250 m environ sous le mur de l’aquifère. Les modèles numériques construits permettent de valider le modèle conceptuel unitaire et montrent que l’état de saturation des massifs est contraint par leur géomorphologie.- Au terme de ce travail, plusieurs aspects doivent encore être approfondis. Le rôle hydrogéologique de la cuirasse doit être précisé et considéré dans le modèle hydrogéologique. Enfin, compte tenu du développement possible de structures très perméables, voire pseudo-karstiques, au sein des péridotites, la connaissance de la distribution des structures drainantes doit être améliorée.

Water resources of hard-rock (gneisses or granites) aquifers have significantly been studied in the past two decades. The hydrogeological behavior and structure of these aquifers are thus relatively well understood. On the other hand, aquifers in mantle-type basements, such as peridotites, are poorly studied and understood, mainly because they are not common and of limited extent. In this context, New Caledonia is a great laboratory offering unique opportunity to improve the knowledge of these original types of hydrosystems in tropical climate. Thus, the objective of this thesis is to improve the knowledge of these aquifer systems within weathered peridotites.Firstly, the study focuses on the characterization of the weathered layers of the peridotites composed of, from top to bottom, iron oxides/ferricrete, laterite, coarse saprolite and saprock (ie. top of the bedrock, with up to 20 % of weathered material). More than 60 hydraulic tests are performed and results were compiled with existing data. Mean hydraulic conductivity (K) of laterites is estimated around 1.10-7 m/s while mean value in coarse saprolites and saprock is around 8.10-7 m/s. Heterogeneity of this altered layer is high; K varies between six orders of magnitude and hydraulic head data analysis reveals a hydraulic connection with the deep fractured bedrock. Secondly, the fresh rock part of peridotites is studied. Fracture network analysis is derived from outcrop structural measurements and from the description of about 1000 m of cumulated borehole cores. This work highlights the importance of serpentine network, because of its high density and its critical impact on weathering. Moreover, the observations reveal that hydraulic conductivity decreases with depth within the substratum, due to the vertical decrease of weathered fractures density.These new results allow defining a structural framework of the massifs. It is characterized by a primary decimetrical fracture network (20 – 30 cm spacing) closely related to the serpentine network. This network is overprinted by a secondary weathering network which reveals decametric spacing (ca. 30 m) and in places K values of 10-5 m/s. At depth, spacing is hectometrical and fractures are sealed by lithostatic pressure and/or subsequent mineral precipitations. These deca- and hectometric fracture networks, which are also visible on the scale effect of hydraulic conductivity, are primarily vertical and are the result of dissolution instabilities occurring during weathering processes. However, low- angle fractures do occur and allow the percolation of the network. Finally, on the basis of these new results and the integration of all existing data from different massifs a new hydrogeological conceptual model is proposed at the scale of a massif. The model includes a homogeneous lateritic aquitard and a coarse saprolite and saprock aquifer which is about 50 m thick. The bedrock is subdivided into three layers whose hydraulic conductivity decreases from 2.10-7 m/s to 2.10-8 m/s, respectively 50 and 250 m below the aquifer base. Numerical modelling validates this unitary conceptual model and reveals that the saturation of the massifs depends on their morphology. At last, several aspects require further research. The role of the ferricrete layer must be specified and considered in the hydrological model. Moreover, distribution of the fracture network remains to be fully addressed and should be studied with care given the potential development of highly permeable structures that could conform to pseudo-karstic drains. From an applied perspective, and in the context where nickel mining from these ultramafic massifs is intense, the results of this research could help to achieve better understanding and management of groundwater, for both mining companies and institutions who are facing core questions, notably regarding groundwater management and its potential impact on water resources. The applied results of this work are available in a “Technical guide” and a “Technical report” of the “HYPERK” CNRT Project.; La connaissance des aquifères de socle des granites et des gneiss a fortement progressé depuis les vingt dernières années. Le fonctionnement et la structure hydrogéologiques de ces aquifères sont ainsi relativement bien compris. En revanche, dans cet ensemble, les aquifères dans les péridotites sont très peu étudiés et mal compris, principalement car peu communs et de faible étendue en général. Dans ce contexte, les massifs obductés de Nouvelle-Calédonie présentent un laboratoire naturel exceptionnel et unique pour améliorer la connaissance de ce type d’hydrosystème original en contexte tropical. Ainsi l’objectif du présent travail de thèse est d’approfondir la connaissance de la structure et du fonctionnement hydrogéologiques de ces massifs.L’analyse porte d’abord sur le manteau d’altération constitué de la cuirasse, des latérites, des saprolites grossières et du saprock (défini comme le toit de la roche mère, constitué de 20 % maximum de matériau altéré). Plus de 60 essais hydrauliques sont menés sur les massifs de péridotites et les résultats sont compilés aux données existantes. La conductivité hydraulique moyenne des latérites est évaluée à 1.10-7 m/s et celle des saprolites grossières et du saprock à 8.10-7 m/s. L’hétérogénéité de cet horizon altéré est marquée par une gamme de variation de la conductivité hydraulique sur six ordres de grandeur et l’analyse piézométrique met en évidence des connexions hydrauliques avec le substratum fracturé profond. Le substratum est ensuite considéré. L’étude de la fracturation est réalisée à partir de mesures structurales sur affleurement et de la description de près de 1000 m de carottes de forages. L’analyse de la fracturation met en évidence l’importance du réseau serpentineux par sa densité d’une part, et par son lien avec l’altération supergène d’autre part. De plus, il est vérifié que la conductivité hydraulique du substratum diminue avec la profondeur. Cette variation est liée à la diminution de la densité de fractures altérées. Ainsi, à l’issue de ces analyses, la structure des massifs de péridotites est définie. Un réseau primaire de fractures d’espacement décimétrique (20 – 30 cm) lié au réseau serpentineux préstructure les péridotites. Sur ce réseau se surimpose un réseau de fractures dont l’espacement est décamétrique (30 m environ) et caractérisé par une altération supergène. Les fractures altérées présentent localement de fortes conductivités hydrauliques, de l’ordre de 10-5 m/s. En profondeur l’espacement des fractures est hectométrique et les fractures sont majoritairement fermées, scellées par les minéraux néoformés ou par l’effet de la pression lithostatique. Les réseaux de fractures déca et hectométriques, visibles également sur l’effet d’échelle de la conductivité hydraulique, sont majoritairement verticaux, développés par instabilité de dissolution lors des processus d’altération. Cependant, des structures à faible pendage existent également et permettent la percolation du réseau. Enfin, à partir de ces nouveaux résultats et de l’intégration de l’ensemble des données acquises sur les différents massifs, un modèle de structure et de fonctionnement hydrogéologiques est proposé à l’échelle du massif. Ce modèle comprend l’horizon des latérites qui constitue un aquitard homogène sous lequel se développe l’aquifère dont l’épaisseur est de l’ordre de cinquante mètres. Le substratum est divisé en trois couches dont la conductivité hydraulique décroît de 2.10-7 à 2.10-8 m/s entre 50 m et 250 m environ sous le mur de l’aquifère. Les modèles numériques construits permettent de valider le modèle conceptuel unitaire et montrent que l’état de saturation des massifs est contraint par leur géomorphologie. Au terme de ce travail, plusieurs aspects doivent encore être approfondis. Le rôle hydrogéologique de la cuirasse doit être précisé et considéré dans le modèle hydrogéologique. Enfin, compte tenu du développement possible de structures très perméables, voire pseudo-karstiques, au sein des péridotites, la connaissance de la distribution des structures drainantes doit être améliorée.D’un point de vue appliqué, ce travail de thèse apporte de nouveaux résultats intéressant les exploitants miniers mais également les institutions, quant à la gestion des eaux souterraines sur mine et l’impact de l’exploitation sur la ressource en eau. Les résultats appliqués de ce travail de recherche sont exposés dans un rapport final et un guide méthodologique livrés dans le cadre du projet CNRT « HYPERK ».

Water resources of hard-rock (gneisses or granites) aquifers have significantly been studied in the past two decades. The hydrogeological behavior and structure of these aquifers are thus relatively well understood. On the other hand, aquifers in mantle-type basements, such as peridotites, are poorly studied and understood, mainly because they are not common and of limited extent. In this context, New Caledonia is a great laboratory offering unique opportunity to improve the knowledge of these original types of hydrosystems in tropical climate. Thus, the objective of this thesis is to improve the knowledge of these aquifer systems within weathered peridotites. Firstly, the study focuses on the characterization of the weathered layers of the peridotites composed of, from top to bottom, iron oxides/ferricrete, laterite, coarse saprolite and saprock (ie. top of the bedrock, with up to 20 % of weathered material). More than 60 hydraulic tests are performed and results were compiled with existing data. Mean hydraulic conductivity (K) of laterites is estimated around 1.10-7 m/s while mean value in coarse saprolites and saprock is around 8.10-7 m/s. Heterogeneity of this altered layer is high; K varies between six orders of magnitude and hydraulic head data analysis reveals a hydraulic connection with the deep fractured bedrock. Secondly, the fresh rock part of peridotites is studied. Fracture network analysis is derived from outcrop structural measurements and from the description of about 1000 m of cumulated borehole cores. This work highlights the importance of serpentine network, because of its high density and its critical impact on weathering. Moreover, the observations reveal that hydraulic conductivity decreases with depth within the substratum, due to the vertical decrease of weathered fractures density. These new results allow defining a structural framework of the massifs. It is characterized by a primary decimetrical fracture network closely related to the serpentine network. This network is overprinted by a secondary weathering network which reveals decametric spacing (ca. 30 m) and in places K values of 10-5 m/s. At depth, spacing is hectometrical and fractures are sealed by lithostatic pressure and/or subsequent mineral precipitations. These deca- and hectometric fracture networks, which are also visible on the scale effect of hydraulic conductivity, are primarily vertical and are the result of dissolution instabilities occurring during weathering processes. However, low- angle fractures do occur and allow the percolation of the network. Finally, on the basis of these new results and the integration of all existing data from different massifs a new hydrogeological conceptual model is proposed at the scale of a massif. The model includes a homogeneous lateritic aquitard and a coarse saprolite and saprock aquifer which is about 50 m thick. The bedrock is subdivided into three layers whose hydraulic conductivity decreases from 2.10-7 m/s to 2.10-8 m/s, respectively 50 and 250 m below the aquifer base. Numerical modelling validates this unitary conceptual model and reveals that the saturation of the massifs depends on their morphology. At last, several aspects require further research. The role of the ferricrete layer must be specified and considered in the hydrological model. Moreover, distribution of the fracture network remains to be fully addressed and should be studied with care given the potential development of highly permeable structures that could conform to pseudo-karstic drains. The applied results of this work are available in a “Technical guide” and a “Technical report” of the “HYPERK” CNRT Project.; Le fonctionnement et la structure hydrogéologiques des aquifères de socle des granites et des gneiss sont aujourd'hui relativement bien compris. En revanche, dans cet ensemble, les aquifères dans les péridotites sont très peu étudiés et mal compris. Dans ce contexte, les massifs obductés de Nouvelle-Calédonie présentent un laboratoire naturel exceptionnel pour améliorer la connaissance de cet hydrosystème original en contexte tropical. Ainsi l'objectif du présent travail de thèse est d'approfondir la connaissance de la structure et du fonctionnement hydrogéologiques de ces massifs. L'analyse porte d’abord sur le manteau d'altération constitué de la cuirasse, des latérites, des saprolites grossières et du saprock. Plus de 60 essais hydrauliques sont menés sur les massifs de péridotites et les résultats sont compilés aux données existantes. La conductivité hydraulique moyenne des latérites est évaluée à 1.10-7 m/s et celle des saprolites grossières et du saprock à 8.10-7 m/s. L'hétérogénéité de cet horizon altéré est marquée par une gamme de variation de la conductivité hydraulique sur six ordres de grandeur et l'analyse piézométrique met en évidence des connexions hydrauliques avec le substratum fracturé profond. Le substratum est ensuite considéré. L'étude de la fracturation est réalisée à partir de mesures structurales sur affleurement et de la description de près de 1000 m de carottes de forages. L'analyse de la fracturation met en évidence l'importance du réseau serpentineux par sa densité d’une part, et par son lien avec l'altération supergène d'autre part. De plus, il est vérifié que la conductivité hydraulique du substratum diminue avec la profondeur. Cette variation est liée à la diminution de la densité de fractures altérées. Ainsi, à l'issue de ces analyses, la structure des massifs de péridotites est définie. Un réseau primaire de fractures d’espacement décimétrique lié au réseau serpentineux préstructure les péridotites. Sur ce réseau se surimpose un réseau de fractures dont l'espacement est décamétrique et caractérisé par une altération supergène. Les fractures altérées présentent localement de fortes conductivités hydrauliques, de l'ordre de 10-5 m/s. En profondeur l'espacement des fractures est hectométrique et les fractures sont majoritairement fermées, scellées par les minéraux néoformés ou par l'effet de la pression lithostatique. Les réseaux de fractures déca et hectométriques, visibles également sur l'effet d’échelle de la conductivité hydraulique, sont majoritairement verticaux, développés par instabilité de dissolution lors des processus d’altération. Cependant, des structures à faible pendage existent également et permettent la percolation du réseau. Enfin, à partir de ces nouveaux résultats et de l’intégration de l'ensemble des données acquises sur les différents massifs, un modèle de structure et de fonctionnement hydrogéologiques est proposé à l'échelle du massif. Ce modèle comprend l'horizon des latérites qui constitue un aquitard homogène sous lequel se développe l'aquifère dont l'épaisseur est de l'ordre de cinquante mètres. Le substratum est discrétisé en trois couches dont la conductivité hydraulique décroît de 2.10-7 à 2.10-8 m/s entre 50 m et 250 m environ sous le mur de l'aquifère. Les modèles numériques construits permettent de valider le modèle conceptuel unitaire et montrent que l'état de saturation des massifs est contraint par leur géomorphologie. Au terme de ce travail, plusieurs aspects doivent encore être approfondis. Le rôle hydrogéologique de la cuirasse doit être précisé et considéré dans le modèle hydrogéologique. Enfin, compte tenu du développement possible de structures très perméables, voire pseudo-karstiques, la connaissance de la distribution des structures drainantes doit être améliorée. Les résultats appliqués de ce travail de recherche sont exposés dans un rapport final et un guide méthodologique livrés dans le cadre du projet CNRT « HYPERK ».

International audience; This article proposes a historiographical overview of research carried out on the fracturing of hard animal materials (bone, antler). It covers the observations of fracturing on skeletal remains as early as the 19th century and the identification of its anthropic or taphonomic origins at the beginning of the 20th century. It also looks at the latest research focusing on specific technical and/or alimentary objectives at the beginning of the 21st century. From 2010-2011 the research team 'Ethnologie préhistorique' (UMR 7041, ArScAn) developed a new dynamic relating to the fracturing of hard animal materials within the general programme 'Ressources ani-males: acquisition, transformation et utilisation'. This research benefited from previous studies, with a specific attention to the technical perspective. This article thus focuses on the technical exploitation of bone and antler and the production of potential blanks used for the manufacturing of 'expedient' tools. But inevitably it is necessary to consider the use of bone fracturing for alimentary purposes since it is often thought that bones were primarily fractured to extract the marrow. The different issues regarding the fracturing sensu lato of bone and antler are discussed here (other materials such as shell, wood and ivory are discussed elsewhere in this volume). We do not intend to be exhaustive because the abundance of publications, from the 19th century to the present, is so great that a single book would not be enough.; Le présent article propose un bilan historiographique des recherches sur la fracturation de deux matières dures d'origine animale depuis les premières interrogations concernant sa reconnaissance à partir des restes osseux au xix e siècle, l'identification de son origine anthropique ou taphonomique au début du XXe siècle, jusqu'aux recherches ciblées sur ses objectifs, technique et/ou alimentaire, au début du xxi e siècle. Dans ce but, l'axe de recherche « Ressources animales : acquisition, transformation et utilisation » de l'équipe Ethnologie préhistorique (UMR 7041, ArScAn) a développé, à partir des années 2010-2011, une nouvelle dynamique de recherche sur la fracturation. Les travaux menés ont bénéficié des recherches antérieures, mais en s'inscrivant plus spécifiquement dans une optique très technique. Cet article est ainsi orienté vers l'exploitation technique de l'os et du bois de cervidé et la production de supports potentiels pour des outils dits « peu élaborés ». Mais s'intéresser à cet objectif amène nécessairement à poser la question de la fracturation d'origine alimentaire des os puisqu'on considère souvent qu'ils étaient avant tout cassés dans le but de récupérer la moelle contenue dans les diaphyses. Ce sont les différentes facettes de la fracturation sensu lato de l'os et du bois animal qui sont traitées ici (la coquille, le bois végétal et l'ivoire sont présentés plus loin dans ce volume). Ce bilan ne prétend pas à l'exhaustivité car la profusion des documents est telle, depuis le XIXe siècle jusqu'à nos jours, qu'un seul ouvrage n'y aurait pas suffi.

International audience; This article proposes a historiographical overview of research carried out on the fracturing of hard animal materials (bone, antler). It covers the observations of fracturing on skeletal remains as early as the 19th century and the identification of its anthropic or taphonomic origins at the beginning of the 20th century. It also looks at the latest research focusing on specific technical and/or alimentary objectives at the beginning of the 21st century. From 2010-2011 the research team 'Ethnologie préhistorique' (UMR 7041, ArScAn) developed a new dynamic relating to the fracturing of hard animal materials within the general programme 'Ressources ani-males: acquisition, transformation et utilisation'. This research benefited from previous studies, with a specific attention to the technical perspective. This article thus focuses on the technical exploitation of bone and antler and the production of potential blanks used for the manufacturing of 'expedient' tools. But inevitably it is necessary to consider the use of bone fracturing for alimentary purposes since it is often thought that bones were primarily fractured to extract the marrow. The different issues regarding the fracturing sensu lato of bone and antler are discussed here (other materials such as shell, wood and ivory are discussed elsewhere in this volume). We do not intend to be exhaustive because the abundance of publications, from the 19th century to the present, is so great that a single book would not be enough.; Le présent article propose un bilan historiographique des recherches sur la fracturation de deux matières dures d'origine animale depuis les premières interrogations concernant sa reconnaissance à partir des restes osseux au xix e siècle, l'identification de son origine anthropique ou taphonomique au début du XXe siècle, jusqu'aux recherches ciblées sur ses objectifs, technique et/ou alimentaire, au début du xxi e siècle. Dans ce but, l'axe de recherche « Ressources animales : acquisition, transformation et utilisation » de l'équipe Ethnologie préhistorique (UMR 7041, ArScAn) a développé, à partir des années 2010-2011, une nouvelle dynamique de recherche sur la fracturation. Les travaux menés ont bénéficié des recherches antérieures, mais en s'inscrivant plus spécifiquement dans une optique très technique. Cet article est ainsi orienté vers l'exploitation technique de l'os et du bois de cervidé et la production de supports potentiels pour des outils dits « peu élaborés ». Mais s'intéresser à cet objectif amène nécessairement à poser la question de la fracturation d'origine alimentaire des os puisqu'on considère souvent qu'ils étaient avant tout cassés dans le but de récupérer la moelle contenue dans les diaphyses. Ce sont les différentes facettes de la fracturation sensu lato de l'os et du bois animal qui sont traitées ici (la coquille, le bois végétal et l'ivoire sont présentés plus loin dans ce volume). Ce bilan ne prétend pas à l'exhaustivité car la profusion des documents est telle, depuis le XIXe siècle jusqu'à nos jours, qu'un seul ouvrage n'y aurait pas suffi.

From a historiographical perspective, the processing of bone materials during the Mesolithic in France was regarded at best as being a marginal activity. In this context the use of different 'breaking techniques' was often associated with rapid and imprecise work, assuming that the bone tools of these ancient populations were used for simple purposes. However, over the last few years, research made it possible to shed new light not only on the Mesolithic bone tools of Southern and Eastern France but also on bone blank production using the breaking technique. It therefore seems interesting to reconsider the use of breaking and fracturation techniques by Mesolithic populations of Southwestern Europe as a method of debitage. This reappraisal is accompanied by a termino-logical reflection about the meaning of the word 'fracturation', which currently suffers from a lack of precision. In this paper, and according to a proposition made by the research group 'Ressources animals', the use of the term fracturing is restricted to a precise method of debitage: segmenting a block by using breaking techniques with the aim of obtaining blank-like flakes. Our study is based on the bone tools stemming from twenty-five Mesolithic sites located in Southern and Eastern France. We highlighted the frequent use of breaking techniques for the processing of bone materials. However, different breaking techniques were used depending on the raw material. For example, direct percussion was frequently used for the breaking of long bones with the aim of obtaining splinter blanks ('éclats baguettaires' sensu Goutas and Christensen, this volume). Breaking techniques were also used for producing blanks from antler and teeth, however in association with additional techniques such as sectioning (antler) or splitting (teeth). Antler tine or beam were processed by sectioning to produce blanks, which then were mainly shaped into bevelled objects, with a distal and convex bevel. More particularly, lower canines of male wild boar were processed by partitioning to produce flat blanks, then shaped into laterally bevelled objects. These differences in processing may be related to the inherent characteristics of each raw material, depending Benjamin Marquebielle, Le travail des matières osseuses durant le Mésolithique en Europe du Sud-Ouest a longtemps été mal connu et le recours à des techniques de fracture (sensu Christensen, 2015) a souvent été associé à une idée de travail expéditif et peu précis, qui s'accordait bien avec les objectifs supposés simples de ces populations. Dans un contexte de recherche renouvelée (nouvelle synthèse sur l'indus-trie osseuse mésolithique et nombreuses recherches sur la fracturation pour l'exploitation des matières osseuses), il semble désormais intéressant de reconsidérer l'emploi des techniques de fracture par les populations mésolithiques en Europe du Sud-Ouest. Ce travail se double d'une réflexion terminologique sur l'acception du terme « fracturation », terme souffrant actuellement d'une certaine ambivalence. En accord avec les propositions terminologiques développées au sein du thème « Ressources animales », nous avons choisi d'adapter notre terminologie en limitant l'emploi de ce terme à la caractérisation d'une méthode de débitage, et de désigner par « techniques de fracture » les techniques agissant par percussion (surfacique ou linéaire) et produisant comme stigmate principal des pans de fracture (voir Goutas et Christensen, ce volume). Nous avons mis en évidence que le recours à des techniques de fractures (certaines intégrées à des méthodes de débitage par fracturation) a été fréquent dans la production de l'équipement en matières osseuses au Mésolithique dans le Sud et l'Est de la France et que ce recours s'est traduit différemment, en fonction des matières premières exploitées. Ces choix pourraient être en partie dictés par les caractéristiques intrinsèques propres de chaque matière première, et ce en fonction des objectifs poursuivis, de manière à produire des objets parfaitement fonctionnels en un minimum de temps.

Interactions between fracturing, fluid circulations and fluid chemistry on hyper-extended margins is still poorly described as most of them are located offshore, buried underneath post-rift sediments. The southern Aquitaine basin and the northern Pyrenees constitute an appropriate case study to investigate these interactions since a model of hyper extended margin with mantle exhumation during the Lower Cretaceous subsequently inverted was recently proposed. From a field study, we here describe three main sets of fractures (set 1 to set 3). They are correlated with main stages of the geodynamic evolution of the basin corresponding to the Liassic rifting, the Aptian-Cenomanian hyper-extension, and the Pyrenean compression. Petrographic observations, Raman and micro-thermometry analysis on fluid inclusions, ICP-MS, and isotope analysis permitted to determine chemistries, temperatures, redox conditions, gas compositions, oxygen and carbon isotopic signatures, and REE contents of parent fluids for cements precipitated during each episode. In particular saddle dolomite and chlorite precipitated in set 2 fractures during the hyper-extension corresponding to the thermal peak at temperatures higher than 300°C. The isotopic signature, the high CO2 content, the occurrence of H2S and the high salinity of parent fluids suggest ascending mantle fluids percolating across Triassic evaporites. The late and post hyper-extensional phase is characterized by hydraulic brecciation in porous formations, a decrease in temperature and salinity, a decrease in mantle contribution in parent fluids, a closing of the diagenetic system during burial and a switch to reducing conditions during the precipitation of quartz, pyrite and calcite. The Pyrenean compressive phase associated with the third fracturing stage induced a reopening of the diagenetic system and favored a return to oxidizing conditions and infiltrations of meteoric fluids, Les interactions entre la fracturation, les circulations fluides et la chimie des fluides au sein de marges hyper-étendues sont encore peu décrites et sont pour la plupart localisées en mer, enfouies sous des sédiments post-rift. Le bassin sud Aquitain et la partie nord des Pyrénées constituent un cas d’étude approprié pour l’investigation de ces interactions dans un modèle de marge hyper-étendue avec exhumation du manteau durant le Crétacé inférieur puis inversée. Les données de terrain ont permis de décrire trois principaux sets de fractures. Ils ont été corrélés aux principaux événements de l’évolution géodynamique du bassin correspondant au rifting triasique, à l’hyper-extension datée Aptien-Cénomanien, et à la compression pyrénéenne. Les observations pétrographiques, les analyses Raman et microthermométriques sur les inclusions fluides, les données acquises par ICP-MS, et les analyses isotopiques ont permis de déterminer les chimies, les températures, les conditions rédox, les compositions des gaz, les signatures isotopiques de l’oxygène et du carbone, et les teneurs en terres rares des fluides parents pour les ciments précipités durant chaque épisode. Ces données ont permis le calage temporel des évènements diagénétiques majeurs. En particulier, la dolomie baroque et la chlorite ont précipité dans les fractures du set 2 durant l’hyper-extension correspondant au pic thermique à des températures supérieures à 300°C. La signature isotopique, la forte teneur en CO2, l’occurrence de H2S et les fortes salinités des fluides parents suggèrent la percolation de fluides mantelliques ascendants au travers des évaporites triasiques. La phase fin et post hyper-extension est caractérisée par de la bréchification hydraulique dans les formations les plus poreuses, une baisse des températures et des salinités, une baisse de la contribution mantellique dans les fluides parents, une fermeture du système diagénétique au cours de l’enfouissement et un passage à des conditions réductrices durant la précipitation du quartz, de la pyrite et de la calcite. La phase de compression pyrénéenne associée au troisième stade de fracturation a induit une réouverture du système diagénétique et favorisé le retour à des conditions oxydantes et à des infiltrations de fluides météoriques

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; Les modèles d'interfaces diffuses ont montrés leur capacités pour le traitement de l'apparition dynamique d'interface dans les fluides (cavitation). Ces modèles sont conservatif, hyperbolique (\cite{Ndanou2013}) et permettent de résoudre des problèmes présentant un grand nombre d'interfaces par un même schéma numerique dans tout le domaine de calcul. L'extension de ces modèles pour les traitements des interfaces entre solides élasto-visco-plastique et fluides compressible sera présentée (\cite{FGS2009},\cite{FG2010},\cite{FG2012},\cite{Ndanou2015}). Le modéle est validé sur des tests d'impact de Taylor. Nous montrerons les capacités de cette approche pour la prédiction de l'apparition de fragment par gonflement mécanique sans ajout de physique particulière sur des essais d'impacts de projectile sur des plaques tels que présenté sur la Figure \ref{impact}. Des résultats sur la compaction dynamique de poudre, obtenus par une approche similaire (\cite{FG2013}), seront également présentés.

The aim of this work is to set up a numerical framework to simulate the behaviour of industrial size reinforced concrete structures subjected to severe impacts. Our model is based on three main features : 1) modeling of the concrete with a discrete method to handle easily strong material discontinuities such as initiation and propagation of macro-cracks ; 2) modeling of the reinforcement bars with finite element method to be able to represent complex reinforcement cages of industrial structures ; 3) an original steel-concrete bond model that we proposed and implemented in the dynamic explicit code EUROPLEXUS and that constitutes the main task of this work. We studied theoretically and numerically this model to guarantee its stability and precision during the time integration. We calibrated its parameters by simulating pull-out tests. To verify our model, we simulated a tie-test (a long concrete column which contains a reinforcement bar) and showed that our model ensures the correct transfert of forces between steel and concrete. After testing our model on simple benchmarks, we simulated real reinforced concrete structures subjected to impacts (soft impact on a beam, Meppen test n°II-4), allowing us to validate our numerical approach and to define some perspectives to improve the models we have developped., L'objectif de cette thèse est de mettre en place un cadre numérique qui permet de simuler la réponse de structures en béton armé de taille industrielle soumises à des impacts sévères. Notre modèle repose sur trois ingrédients principaux : 1) la modélisation éléments discrets (ED) du béton, permettant de profiter de la nature « discrète » de cette formulation et de décrire facilement l'apparition et la propagation des discontinuités fortes de la matière ; 2) la modélisation éléments finis (EF) poutre des armatures, donnant la possibilité de représenter toute la complexité du ferraillage que l'on rencontre dans les structures industrielles en béton armé ; 3) un modèle de liaison acier-béton original, que nous avons proposé et mis en œuvre dans le code EUROPLEXUS, et qui constitue le principal apport de cette thèse. Nous avons effectué une étude théorique et numérique sur la stabilité et la précision de ce modèle de liaison, et avons calibré ses paramètres en simulant un essai d'arrachement. En modélisant l'essai de traction d'un tirant (barre en béton contenant une armature), nous avons montré la capacité de notre modèle à reproduire le transfert des efforts entre le béton et l'armature au niveau de l'interface acier-béton. Testé et validé sur des cas-tests élémentaires, le modèle mixte ED-EF a ensuite été appliqué à la simulation de vraies structures en béton armé. Nous avons simulé de manière détaillée quelques essais connus (l'impact mou sur poutre CEA, l'essai Meppen II-4), ce qui a permis de valider l'ensemble de notre approche numérique et de recueillir des éléments pour définir les pistes d'amélioration des modèles que nous avons mis en œuvre.

article publié en français, avec un résumé étendu en anglais, et des planches couleur hors-texte; International audience; The aim of the study is to identify highly potentially productive underground water areas, with a low depth, in the adminsitrative unit ("département" of Bondouarou, Ivory Coast. Radar images of Envista, and Landsat 7 ETM+ images have been processed, merged and interpreted to derive the fracturation spatial pattern of the area. Parameters from drillings have been also taken into account. Two multi-criteria analysis have been done, allowing the production of an aquifer potentiality map, following the method of Jourda, et al. (2006) on one hand, and a map od underground water productivity, following the approach of Saley (2003) on the other hand. Results of thes 2 maps are complementary and show that the southern regions of M'batto and Anoumaba (south)), Tiémelékro (west), Assie-Koumassi (north), André and Arrah (east) are poyentially the most productive in ground water.; L'objectif de cette étude est d'identifier les zones à fortes potentialités en eau souterraine, accessibles à faibles profondeurs, dans le département de Bongouanou. Des images radar Envisat et landsat7 ETM+ ont été traitées, fusionnées et interprétées pour extraire les fractures de la zone d'étude. Les paramètres des forages ont été aussi exploités. Leur intégration dans 2 analyses multicritères ont permis de produire d'une part, la carte des potentialités aquifères selon la méthode de JOURDA et al. (2006) et d'autre part, la carte de productivité en eau souterraine selon l'approche de SALEY (2003). Les résultats de ces 2 types de cartes sont complémentaires et montrent que les régions du Sud (M'batto, Anoumaba), de l'Ouest (Tiémelékro) du Nord (Assie-Koumassi) et de l'Est (Andé, Arrah) sont, dans ce milieu fissuré, les zones les plus potentiellement productives en eau souterraine.

Geophysics, i.e. the physics of geological processes and objects, is a fantastic source of complex problems, as categorized by "complex matter physics" For example, some essential problems deal with fault mechanics, avalanches, led with fluids or not, dynamic stages of sedimentation and instabilities during these, fracture processes, either dry or triggered by fluids flowing through pores of rocks and soils, liquefaction during earthquakes, flow of one or several fluids, miscible or not, in porous rocks of irregular geometries, morphogenesis during the evolution of sedimentary rocks with an evolution of the chemical composition and mechanical equilibrium between the rock components, dynamic evolution of colloids with variable interactions, heat exchange in channeling flows, temperature evolution and its effect on the mechanics of the evolving system... . These systems present interactions rooted in classical physics and mechanics, but also present a disorder in their components, and nonlinearities in the fundamental couplings, that can generate a complex behavior at large scale. Notably, they can function over large range of space and time, where quick stages of evolution alternate with extremely slow ones, and where diffuse deformations alternate with extremely localized ones. The polyphasic and polydisperse character of these systems can generate such a complexity, without necessarily reflecting a multiplicity of scales present in the heterogeneity of the system composition: in critical systems, or near so called secondary phase transitions, many dynamical systems are known to let emerge large scale organizations arising from disorder only present at small scales. In this manuscript, we deal with analytical, numerical and experimental approaches related to the mechanics of such natural systems: mono- or multi-phase flow in porous or fractured media, deformable or not, fractures, avalanches, mechanical regime of active faults, slow deformation of rocks with coupling between chemistry and mechanics., La géophysique, au sens de la physique d'objets et processus géologiques, est une formidable source de problèmes complexes, au sens de la physique de la matière complexe. Par exemple, des problèmes essentiels ont trait à la mécanique des failles, les avalanches, chargées de fluides ou non, de matière en grain ou plus pâteuse, les phases dynamiques de la sédimentation et les instabilités pendant celle-ci, la fracturation, sèche ou déclenchée par le transport des fluides parcourant les pores de la roche ou du sol, la liquéfaction durant les tremblements de terre, les écoulements d'une ou plusieurs phases fluides non miscibles dans des roches poreuses de géométrie irrégulière, la morphogénèse durant l'évolution des roches sédimentaires où évoluent composition chimique et équilibre mécanique entre les composants des roches, l'évolution dynamique de colloïdes aux interactions variables, les échanges de chaleur dans des écoulements chenalisés, l'évolution de la température et son effet sur la mécanique du système en évolution... . Ces systèmes présentent des interactions qui relèvent de la physique et la mécanique classique, mais avec la présence d'un désordre dans la structure, ou des non-linéarités dans les interactions fondamentales, qui peuvent générer à grande échelle un comportement complexe : notamment, ils peuvent fonctionner sur des échelles de temps et d'espace très étendus, avec coexistence de phases rapides et de phases extrêmement lente, ou avec des déformations diffuses alternant avec des fonctionnements où la déformation est très localisée. L'aspect polyphasique ou polydisperse de ces systèmes peut générer une telle complexité, sans que celle-ci reflète nécessairement la multiplicité des échelles déjà présentes dans la composition du système : dans des systèmes au fonctionnement critique, ou au voisinage de transitions de phases dites du second ordre, de nombreux systèmes dynamiques sont connus pour faire émerger, à partir de désordre présent à petite échelle et d'interaction simples, des organisations à grande échelle du processus en jeu. On aborde dans ce mémoire des modèles analytiques, numériques et des expériences ayant trait à la mécanique de tels systèmes naturels : écoulements mono- ou multiphasiques en milieux poreux ou fracturés, déformables ou non, fractures, avalanches, fonctionnement mécanique des failles, déformation lente des roches avec couplage entre chimie et mécanique.

Slow-spreading ridges are fed by a magmatic input and the exhumation of mantle peridotites. Part of the magmatic heat is evacuated through the hydrothermal circulation which can transport seawater up to the mantle rocks. A RedOx reaction between seawater and the olivine and pyroxene from the peridotite can then take place, producing serpentine, magnetite and hydrogen. This reaction, so-called serpentinization, controls the physical and chemical properties of the oceanic lithosphere and is, thus, considered in geophysical models even if its kinetics are poorly constrained. Therefore, this study focuses on the kinetics of San Carlos olivine hydratation, a simple serpentinization reaction. An experimental method has been developed which allows monitoring magnetically the kinetics of the reaction of interest through the amount of magnetite that it produces. This method provides also an indirect estimate of the hydrogen production when coupled to thermochemical modeling. The influence of initial grain size and temperature on the hydration kinetics has also been investigated. An increase in the serpentinization rate at the beginning of the reaction is explained by the formation of microtextures also observed in natural samples (fractures and etch pits) which contribute to the generation of new reactive surface area. The inferred kinetics of serpentinization are by one to two orders of magnitude lower than the one commonly input in geophysical models. In addition to this experimental study, a natural case of RedOx reaction involving serpentinites has been studied which deals with a decimetre wide reaction zone between serpentinites and marbles from Alpine Corsica. The presence of wollastonite, CaSiO3, is explained on a petrological and thermodynamical basis as related to highly reducing conditions characterized by the presence of H2-rich fluids in this subduction zone environment. These fluids are interpreted as resulting from the conservation of the reducing potential of serpentinites throughout the subduction process., L'accrétion océanique au niveau des dorsales lentes est alimentée par un apport magmatique et par l'exhumation de péridotites mantelliques. Une partie de la chaleur dégagée lors du refroidissement et de la cristallisation des magmas sert de moteur à la circulation hydrothermale qui peut transporter de l'eau de mer jusqu'aux roches mantelliques. Une réaction d'oxydoréduction impliquant l'eau de mer, l'olivine et le pyroxène des péridotites peut alors avoir lieu pour produire de la serpentine, de la magnétite et de l'hydrogène. Cette réaction, dite de serpentinisation, contrôle les propriétés physico-chimiques de la lithosphère océanique et est, de fait, incorporée dans les modèles géophysiques avec une cinétique encore mal contrainte. Ce travail de thèse est centré sur la cinétique d'hydratation de l'olivine de San Carlos, une réaction de serpentinisation simple. Un dispositif expérimental de suivi de la cinétique d'hydratation a été mis au point, basé sur la mesure du signal magnétique associé à la magnétite formée. Cette méthode, couplée à une modélisation thermodynamique, permet également de quantifier indirectement la production d'hydrogène. L'influence de la taille initiale des grains l'olivine et de la température sur la cinétique d'hydratation a aussi été étudiée. Une augmentation de la vitesse de serpentinisation dans les premiers temps de la réaction est mise en évidence et expliquée par la mise en place de microtextures également observées dans le milieu naturel (puits de corrosion et fractures) contribuant à un accroissement de la surface réactive. De manière générale, la cinétique de serpentinisation obtenue ici est de un a deux ordres de grandeur plus lente que celle utilisée jusqu'alors dans les modèles géophysiques. En plus de cette étude expérimentale, une réaction d'oxydoréduction dans un contexte naturel a été étudiée au niveau d'une zone réactionnelle entre des serpentinites et des marbres en Corse alpine. Sur la base d'une approche pétrographique et thermodynamique, la présence de wollastonite, CaSiO3, est expliquée par l'atteinte de conditions très réductrices associées à la présence de fluides riches en hydrogène en contexte de subduction. Ces fluides sont interprétés comme résultant de la conservation du potentiel réducteur des serpentinites au cours de la subduction.

This thesis presents a study of the rifting processes of an outflow glacier leading to cal- ving. In the context of the CRAC-ICE program we worked on understanding the evolution of the Mertz Glacier, located in the King George V Land, East Antarctica. Before its cal- ving which occurred in February 2010, releasing an iceberg of about 80 km long and 35 km width, the Mertz Glacier was characterized by an ice tongue extending into the open ocean. This ice tongue, fractured by a large rift since the beginning of 1990, was 150 km long by 35 km in width. Using a range of in-situ GPS data, satellite images and an ocea- nic tide model (TUGO-Mertz), we followed the evolution of the glacier and the calving of its iceberg. The first part of this study consisted in developing a high precision GPS processing strategy allowing us to get the best accuracy possible for our measurements. These data were processed using the GINS software and a processing strategy named IPPP, based on absolute positioning. The accuracy of our results allowed us the ability to observe centimeter scale oscillations of the ice tongue. Then, we compared these observed signals with an Euler-Bernoulli beam based model, and found out that they matched with vibration modes of the ice tongue in three different configurations. The periods recorded varied from 5 minutes to a few hours. In this range of temporal values, the main oceanic forcing mechanisms are ocean swell and infra-gravity waves. We also demonstrated that the vibrations of the glacier tongue, lead to torsion movements and hence rifting. At larger spatial scale, tidal currents and ocean sea surface height impacts on the evolution of the ice tongue. Tidal currents mainly affect the rift opening, whereas the sea surface height tends to modulate the along flow current velocity. In addition to these mechanisms, we followed the evolution of the main rift, first opening on the eastern part of the ice tongue and then on the western part until the glacier calved. Finally, we focused on the different processes leading to calving. The action of the B09B iceberg through the modification of tidal currents, played an important role in this event even if the main rift was almost completely opened.; Ces travaux de thèse présentent les processus de fracturation des glaciers émissaires menant au vêlage. Dans le cadre du programme CRAC-ICE, nous nous sommes intéressés à l'évolution du glacier émissaire Mertz, situé sur la côte George V en Antarctique de l'est. Avant son vêlage qui a eu lieu en Février 2010, libérant un iceberg de 80 km de long par 35 km de large, ce glacier était caractérisé par une langue de glace se développant sur l'eau. Cette langue de glace, séparée par une faille depuis le début des années 1990, était longue de 150 km par 35 km de large. Grâce à un ensemble de données in-situ, d'images satellite basse et haute résolution et le développement d'un modèle océanique (TUGO-Mertz), nous avons suivi l'évolution de ce glacier ainsi que le devenir de son iceberg. La première partie de ce travail a consisté à développer une stratégie de traitement de données GPS nous permettant ainsi d'obtenir la meilleure précision possible sur nos données in-situ. Ces données ont été traitées via le logiciel GINS et une technique de traitement appelée IPPP basée sur le positionnement absolu et la résolution des ambiguïtés en valeurs entière. La précision des résultats de positionnement nous a permis d'observer des oscillations d'am- plitude centimétrique et de période de quelques minutes, qui, comparées à un modèle de poutre d'Euler-Bernoulli, correspondent à des modes de vibration de la langue de glace dans trois configurations différentes. Les périodes de ces oscillations s'échelonnent de 5 minutes à quelques heures. Dans ces gammes de valeurs, les principaux forçages océa- niques sont la houle et les ondes d'Infra-Gravité. De plus, nous avons pu démontrer que les mouvements associés à la vibration du glacier entraînent une torsion favorisant sa fracturation. A plus grande échelle, les courants de marée ainsi que la hauteur de surface impactent sur l'évolution de la langue de glace. Les effets des courants se concentrent principalement sur l'ouverture des crevasses principales tandis que la hauteur de surface tend à moduler la vitesse d'écoulement du glacier. Cette modulation représente environ 5 cm/jour soit 14 % de la vitesse moyenne. Par ailleurs, nous avons suivi l'évolution de la crevasse principale du glacier ; une originellement ouverte sur la partie est de la langue de glace et une ouverte sur la partie ouest. Elles ont ensuite continué son développement jusqu'au vêlage du glacier.Pour finir, nous nous sommes intéressés aux différents acteurs en jeu lors de la rupture de la langue de glace menant au vêlage. L'action de l'iceberg B09B et la modification des courants a joué un rôle lors de cet évènement même si la crevasse était en cours de développement. L'ensemble de ces résultats nous a permis d'identifier un large spectre de processus opérant avant et pendant un épisode de vêlage. Ces processus sont majoritaires dans l'évolution du glacier Mertz, mais ne sont pas encore pris en compte dans les modèles universels de vêlage.

The main objective of this thesis is to provide an approach ofspeleogenesis modeling which would allow to bring new knowledge on the genesis of the Mediterranean karstic systems.Several numerical modeling approaches of speleogenesis exist. They take intoaccount physical and chemical laws for flow and dissolution in fractured carbonate aquifers. Nevertheless, the initial void networks considered by these models gene-rally do not correspond to the fracturing reality.The proposed approach aims to simulate karstogenesis in an aquifer characterizedby a fracture network, while matching field reality as closely as possible andrespecting geometrical properties. Using statistical and geometrical parameters obtained by field observations and analogical experiments, it is possible to generate3-D realistic networks in terms of the relative position of joints that control theoverall network connectivity.Once the fracture networks are generated, they are adapted and incorporated in a3-D ground water flow and transport finite element model. The flow simulationsin the fracture networks allow the determination of the spatial distribution of porevelocities for the initial configuration. This distribution, added to the distributedage of the groundwater, is used to simulate the evolution of the aperture of the different elements by the use of a dedicated empirical equation.The calibration of the empirical growth law is carried out considering initial testson single fractures, taking previous works as reference, and leading sensitivity analyses. Results of simulations taking into account a limestone matrix surrounding the conduit, and considering various values of hydraulic conductivity of the matrixand various recharge conditions, are presented.Then, results obtained considering configurations designed with a single stratum containing fracture networks are presented, considering various fracture densities,matrix hydraulic conductivities and boundary conditions.; L'objectif principal de cette thèse est de proposer une nouvelle approche de modélisation de la spéléogenèse, susceptible à terme d'acquérir de nouvelles connaissances concernant la mise en place des systèmes karstiques méditerranéens.Il existe plusieurs approches de modélisations numériques de la spéléogenèse,prenant en compte des lois physiques et chimiques contrôlant l'écoulement et la dissolution au sein des aquifères fracturés carbonatés. Néanmoins, les réseaux de vides initiaux considérés par ces modèles ne correspondent en général pas à la réalité de la fracturation.L'approche proposée vise à simuler la karstogenèse au sein d'un aquifère caractérisé par un réseau fracturé, aussi réaliste que possible et satisfaisant des propriétés géométriques.Prenant en compte des paramètres statistiques et géométriques pouvant être obtenus par des observations sur le terrain et des expériences analogiques, il est possible de générer des réseaux 3-D réaliste en termes de position relative des diaclases, qui contrôlé la connectivité globale du réseau.Une fois les réseaux de fractures générés, ceux-ci sont traités afin de construire un maillage incorporé dans un modèle à éléments finis d'écoulement et de transport des eaux souterraines. Les simulations d'écoulement et de transport au sein des réseaux fracturés permettent de déterminer la distribution des vitesses d'écoulement ainsi que de l'âge de l'eau souterraines. Ces distributions sont utilisées pour simuler l'évolution de l'ouverture des différents éléments au moyen de l'application d'une loi empirique dédiée de forme polynomiale.Le calibrage de cette loi est effectué au moyen de tests de type benchmark portant sur des configurations de fracture unique, prenant pour référence des travaux existants, et réalisant des analyses de sensibilité. Des résultats de simulations prenant en compte une matrice carbonatée incorporant la fracture ou le conduit unique, et considérant différentes valeurs de perméabilité matricielle et différentes modalités de recharge, sont présentés. Enfin, des résultats obtenus considérant des configurations caractérisées par une strate carbonatée contenant des réseaux de fractures sont présentés, considérant différentes densités de fracturation, conductivités hydrauliques matricielles et conditions aux limites.

The main objective of this thesis is to provide an approach ofspeleogenesis modeling which would allow to bring new knowledge on the genesis of the Mediterranean karstic systems.Several numerical modeling approaches of speleogenesis exist. They take intoaccount physical and chemical laws for flow and dissolution in fractured carbonate aquifers. Nevertheless, the initial void networks considered by these models gene-rally do not correspond to the fracturing reality.The proposed approach aims to simulate karstogenesis in an aquifer characterizedby a fracture network, while matching field reality as closely as possible andrespecting geometrical properties. Using statistical and geometrical parameters obtained by field observations and analogical experiments, it is possible to generate3-D realistic networks in terms of the relative position of joints that control theoverall network connectivity.Once the fracture networks are generated, they are adapted and incorporated in a3-D ground water flow and transport finite element model. The flow simulationsin the fracture networks allow the determination of the spatial distribution of porevelocities for the initial configuration. This distribution, added to the distributedage of the groundwater, is used to simulate the evolution of the aperture of the different elements by the use of a dedicated empirical equation.The calibration of the empirical growth law is carried out considering initial testson single fractures, taking previous works as reference, and leading sensitivity analyses. Results of simulations taking into account a limestone matrix surrounding the conduit, and considering various values of hydraulic conductivity of the matrixand various recharge conditions, are presented.Then, results obtained considering configurations designed with a single stratum containing fracture networks are presented, considering various fracture densities,matrix hydraulic conductivities and boundary conditions.; L'objectif principal de cette thèse est de proposer une nouvelle approche de modélisation de la spéléogenèse, susceptible à terme d'acquérir de nouvelles connaissances concernant la mise en place des systèmes karstiques méditerranéens.Il existe plusieurs approches de modélisations numériques de la spéléogenèse,prenant en compte des lois physiques et chimiques contrôlant l'écoulement et la dissolution au sein des aquifères fracturés carbonatés. Néanmoins, les réseaux de vides initiaux considérés par ces modèles ne correspondent en général pas à la réalité de la fracturation.L'approche proposée vise à simuler la karstogenèse au sein d'un aquifère caractérisé par un réseau fracturé, aussi réaliste que possible et satisfaisant des propriétés géométriques.Prenant en compte des paramètres statistiques et géométriques pouvant être obtenus par des observations sur le terrain et des expériences analogiques, il est possible de générer des réseaux 3-D réaliste en termes de position relative des diaclases, qui contrôlé la connectivité globale du réseau.Une fois les réseaux de fractures générés, ceux-ci sont traités afin de construire un maillage incorporé dans un modèle à éléments finis d'écoulement et de transport des eaux souterraines. Les simulations d'écoulement et de transport au sein des réseaux fracturés permettent de déterminer la distribution des vitesses d'écoulement ainsi que de l'âge de l'eau souterraines. Ces distributions sont utilisées pour simuler l'évolution de l'ouverture des différents éléments au moyen de l'application d'une loi empirique dédiée de forme polynomiale.Le calibrage de cette loi est effectué au moyen de tests de type benchmark portant sur des configurations de fracture unique, prenant pour référence des travaux existants, et réalisant des analyses de sensibilité. Des résultats de simulations prenant en compte une matrice carbonatée incorporant la fracture ou le conduit unique, et considérant différentes valeurs de perméabilité matricielle et différentes modalités de recharge, sont présentés. Enfin, des résultats obtenus considérant des configurations caractérisées par une strate carbonatée contenant des réseaux de fractures sont présentés, considérant différentes densités de fracturation, conductivités hydrauliques matricielles et conditions aux limites.

In the nuclear industry, complex borosilicate glasses are used for the confinement of fission products and long-life minor actinides. Under irradiations, the structure and the mechanical properties of these glasses evolve. In this work, atomistic and multi-scale simulations of three simplified borosilicate glasses were run to understand the origin of their fracture behavior change under irradiation. Under the radiation effects, elasticity decreases and plasticity increases. Fracture happens due to the formation and coalescence of nanocavities. The structural modifications under the radiation effects lead to a delay of the coalescence and of the irradiated glass rupture. Several phenomena overlay to explain this behavior, especially the cavities distribution modifications, the sodium mobility, and the borate and silicate entities organization in the glassy network. Depending on the nature of the more important mechanism, the fracture toughness can increase or decrease under radiation., Dans l'industrie nucléaire, un verre borosilicaté complexe est utilisé pour confiner les produits de fission et les actinides mineurs. Sous irradiation, la structure et les propriétés mécaniques du verre évoluent. Dans cette étude, les simulations atomistiques et multi-échelles des trois verres borosilicatés simplifiés ont été lancées pour comprendre l'origine de l'évolution de leur comportement à la fracturation sous irradiation. Sous l'irradiation, l'élasticité diminue tandis que la plasticité augmente. La fracturation se produit suite à la formation et à la coalescence de cavités. Les modifications de structure sous l'irradiation conduisent à un retard de la coalescence et de la décohésion du verre irradié. Plusieurs phénomènes complexes se superposent pour expliquer ce comportement, notamment les modifications de la répartition des cavités, la mobilité des sodiums, et l'organisation des réseaux boratés et silicatés. Selon la nature du phénomène prépondérant, la ténacité peut augmenter ou diminuer sous irradiation.

International audience; The objective of this study is the assessment of the fracturation pattern of the mounts of Traras from remote sensing imagery analysis. The Traras massif essentially mountainous is located in the north west block of Oran of the alpine chain and corresponds to the northern domain of Tlemcen. It is limited at the North by the Mediterranean sea, to the East by the quaternary basin of Tafna, to the West by the Beni-Snassen (eastern Morocco) and to the south by the depression of Maghnia. The region of study includes two very distinct domains, structurally and lithologically. A sedimentary cover essentially formed of lands of ante-triasic age, mainly calcareous-marly and clayey formations, on a substratum of primary Devonian pelite-gray and microconglomeratic conjugated to a hercynian granite. The methodological approach relies on the use of the images of Landsat 5 Thematic Mapper, and is based on the radiometric, morpho-structural and textural feature analysis of existing geological formations. The geological interpretation has been made from the color composite image obtained from the TM5, TM3 and TM2 channels. So some homogeneous geological units have been characterized. The tectogenic of the Traras mounts seems relatively difficultto reconstruct because of the superposition at least of two orogenetic cycles recognized in the area : an hercynian old cycle and an alpine recent cycle. The analysis of satellite images of the Traras mounts allowed us to recognize four families of fractures of regional importance. These faults of orientation N 00, N 20, N 50 and N 120, have all contributed, together or separately, and this since the hercynian until the alpine, to the structuring of this section of the Atlas Tellien mountains. The faults of middle direction N 00 are described here for the first time in the Traras, thanks to the contribution of remote sensing. They are located in their totality in the meso-cenozoïc cover edging the pedestal at theNorthwest and in the Western extremity of the Fillaoussène mountains. The obtained results were compared to those of several previous works in the same area.; La présente étude a porté sur la reconnaissance et l'analyse de la fracturation dans les monts des Traras (Oranie nord occidentale, Algérie) grâce à l'interprétation des images de télédétection. Les monts des Traras s'intègrent dans le bloc oranais nord-occidental de la chaîne alpine. Ces terrains font partie de l'avant-pays tello-rifain et correspondent au domaine tlemcénien septentrional. Ils se distinguent en deux unités structurales principales : une couverture méso-cénozoïque reposant sur un socle siluro-dévonien intrudé par un batholite granitique. L'approche méthodologique adoptée est fondée sur l'utilisation des images spatiales de Landsat 5 Thematic Mapper. Cette approche qui est à une échelle stratégique se base sur l'analyse des caractéristiques radiométriques, morpho-structurales et texturales des formations géologiques existantes. L'interprétation géologique a été faite sur la trichromie à partir des images des canaux TM5, TM3 et TM2. Des unités géologiques homogènes ont été caractérisées. La tecto-genèse des monts des Traras est assez difficile à reconstituer à cause de la superposition d'au moins deux cycles orogéniques reconnus dans la région: un cycle ancien hercynien et un cycle récent alpin. L'analyse d'images satellitaires des monts des Traras a permis de reconnaître quatre familles de fractures d'importance régionale. Ces failles, d'orientation moyenne N 00, N 20, N 50 et N 120, ont toutes contribué, ensemble ou séparément et ce depuis l'Hercynien, à la structuration de ce tronçon de l'Atlas tellien. Les failles de direction moyenne N 00 ou failles subméridiennes, sont décrites ici pour la première fois dans les monts des Traras grâce à l'apport de la télédétection. Elles apparaissent dans la couverture méso-cénozoïque bordant le socle au Nord-Ouest et dans l'extrémité occidentale du chaînon du Fillaoussène. Les résultats obtenus sont corrélés aux différents travaux réalisés dans la région et permettent de préciser une chronologie de la fracturation dans les monts des Traras.

Managing an aquifer relies on the understanding of its physical properties. We propose in this study a computational approach in order to characterize the physical structure of aquifers and the corresponding hydraulic properties. We focus on heterogeneous fractured media where flow is highly channeled. We first investigate the fracturing properties two Swedish sites by defining the corresponding DFN model. The DFN model framework is a power-law length distribution with a density term that depends on orientation, which parameters are calibrated with observations of fractures (lengths, orientations) by correcting the sampling bias. Hydraulic properties of heterogeneous porous and fractured media are then described by two channeling indicators based on statistical properties of flow and characterizing the distance between channels and their actual effective length. These indicators are used to relate the hydraulic properties to the physical structure of the medium. Finally, we develop a strategy to identify the position and the transmissivity of main flow channels from head data by solving the corresponding inverse problem. We show that this identification is possible provided that 1- data are remotely sensitive to the main structures underlying flow channels, 2- the parameterization focus on these structures and 3- the strategy is carefully set up. All these approaches can be combined to define a relevant model of the hydraulic properties of complex media., La gestion d'un aquifère repose sur l'étude de ses propriétés hydrauliques. Nous proposons une approche computationnelle afin de caractériser la structure physique d'un aquifère et les propriétés hydrauliques associées, en focalisant sur l'étude des milieux hétérogènes fracturés où les écoulements sont fortement chenalisés. Ainsi, une première partie cherche à définir le modèle de fracturation sous-jacent à deux sites naturels suédois à partir d'observations corrigées des biais d'échantillonnage. La modélisation choisie repose sur une distribution des longueurs en loi de puissance et sur un terme de densité dépendant des orientations. Les propriétés hydrauliques des milieux hétérogènes, poreux et fracturés, sont ensuite caractérisées grâce à deux indicateurs statistiques décrivant le degré de chenalisation des écoulements à partir de la distance entre deux chenaux principaux et de la longueur efficace des chenaux. Ces indicateurs permettent de relier les propriétés physiques du milieu (hétérogénéité, organisation) à ses propriétés hydrauliques. Finalement, nous tentons d'identifier les composantes principales de la structure de perméabilité à partir de données de charge hydraulique en résolvant le problème inverse associé. On montre ainsi qu'il est possible d'identifier les principales structures contrôlant les écoulements à condition d'utiliser des données contenant une information sur la perméabilité pertinente à l'échelle du site, une paramétrisation représentative des structures principales et une méthodologie appropriée. Ces différentes approches permettent de définir un modèle pertinent des propriétés hydrauliques d'un milieu complexe.

Fractured archaeological glass blocks collected from a shipwreck discovered in the Mediterranean Sea near Embiez Island (Var) were investigated because of their morphological analogy with vitrified nuclear waste and of a known and stable environment. These glasses are fractured due to a fast cooling after they were melted (like nuclear glass) and have been altered for 1800 years in seawater. This work results in the development and the validation of a geochemical model able to simulate the alteration of a fractured archaeological glass block over 1800 years. The kinetics associated with the different mechanisms (interdiffusion and dissolution) and the thermodynamic parameters of the model were determined by leaching experiments. The model implemented in HYTEC software was used to simulate crack alteration over 1800 years. The consistency between simulated alteration thicknesses and measured data on glass blocks validate the capacity of the model to predict long-term alteration. This model is able to account for the results from the characterization of crack network and its state of alteration. The cracks in the border zone are the most altered due to a fast renewal of the leaching solution, whereas internal cracks are thin because of complex interactions between glass alteration and transport of elements in solution (influence of initial crack aperture and of the crack sealing). The lowest alteration thicknesses, as well as their variability, can be explained. The analog behavior of archaeological and nuclear glasses from leaching experiments makes possible the transposition of the model to nuclear glass in geological repository; Des blocs de verre archéologique provenant d'une épave découverte près de l'île des Embiez (Var) en mer Méditerranée ont été étudiés en raison de leur analogie morphologique avec les verres nucléaires et de leur environnement connu et stable. Fracturés à l'issue de leur élaboration (comme les verres nucléaires), ces verres se sont altérés près de 1800 ans en eau de mer. Ce travail a abouti au développement et à la validation d'un modèle géochimique capable de simuler l'altération d'un bloc de verre archéologique fracturé au bout de 1800 ans. Les expériences ont permis de déterminer les constantes cinétiques des mécanismes en jeu (interdiffusion et dissolution du réseau vitreux) et les paramètres thermodynamiques (affinité, phases secondaires) de ce modèle. Celui-ci, implémenté dans HYTEC a permis de simuler l'altération de fissures sur 1800 ans. La cohérence des épaisseurs d'altération simulées et des valeurs mesurées sur les blocs valide la capacité prédictive du modèle. Ce modèle permet alors d'expliquer les résultats issus de la caractérisation du réseau de fissures et de son état d'altération. Les fissures de la zone externe du bloc sont les plus altérées du fait du renouvellement rapide de la solution, alors que les fissures internes ont des épaisseurs très fines à cause du couplage entre l'altération du verre et le transport des éléments en solution (effet de l'ouverture initiale et du colmatage). Les résultats expliquent non seulement les épaisseurs les plus fines, mais aussi leur variabilité. Le comportement analogue des verres archéologiques et nucléaires permet d'envisager une transposition de ce modèle aux verres nucléaires en condition de stockage géologique

The long term behavior of nuclear waste glass blocks depends highly on chemical reactions which occur at the surface in contact with water. Studies carried out on inactive fractured glass blocks show that fracture networks play a significant part in reactive surface area. Nevertheless, the complexity of available experiments interpretation, due to a weak knowledge of fracture networks and local lixiviation conditions, doesn't allow us to comprehend the whole physical and chemical mechanisms involved. Model cracks are a key step to studying chemical and transport coupling in fractured media. Crack lixiviation in aggressive conditions (pH>11) show that the crack's position (horizontal or vertical) determines the dominant transport mechanism (respectively diffusion or convection induced by gravity). This gravity driven flow seems to be negligible in lower pH conditions. The convective velocity is estimated by a 1D model of reactive transport. Two other parameters are studied: the influence of thermal gradient and the influence of interconnected cracks on alteration. A strong retroactive effect of convection, due to thermal gradient, on the alteration kinetic is observed inside the crack. These works lead to a complete alteration experiment of a 163 crack network subject to a thermal gradient. The use of the geochemical software, HYTEC, within the framework of this study shows the potential of the software; however the kinetics law model must be improved., La tenue à long terme d'un colis de verre de déchets nucléaires dépend fortement des réactions chimiques opérant au niveau des surfaces au contact de l'eau. Les études entreprises sur des colis de verre inactif fracturés indiquent que le réseau de fissures participe significativement à la surface réactive. Néanmoins, l'interprétation des données expérimentales disponibles, dont la complexité est liée à la méconnaissance du réseau de fissures et des conditions locales d'altération, ne permet pas d'appréhender l'ensemble des mécanismes physico-chimiques mis en jeu.Une meilleure compréhension de ces mécanismes passe par l'étude du couplage chimie transport dans des objets simples : les fissures modèles. L'altération de ces fissures dans des conditions agressives (pH>11) montre que la configuration de la fissure (horizontale ou verticale) impose le mécanisme de transport prépondérant (respectivement diffusion ou convection associée à la gravité). Ce mécanisme convectif semble négligeable à des pH plus faibles. La vitesse convective est estimée via un modèle 1D de transport réactif. Deux autres paramètres ont été étudiés : l'influence d'un gradient thermique et celle de l'interconnectivité des fissures sur l'altération. Une rétroaction forte de la vitesse convective, induite par un gradient thermique, sur la cinétique d'altération est observée au sein de la fissure. Ces travaux ont abouti à la réalisation d'une expérience intégrale d'altération d'un réseau de 163 fissures soumis à un gradient thermique. L'utilisation du code géochimique HYTEC dans le cadre cette étude révèle les bonnes potentialités du logiciel cependant le modèle cinétique d'altération reste à améliorer.

Mapping geological accidents from Landsat 7 ETM+ imagery and analysis of fractures networks of the precambrium substratum of the Bondoukou area (North -East of Ivory Coast). The present study is located in the Northeast of the Côte d'Ivoire (Bondoukou) where fracturing is well developed. The main purpose of this study is to map the fracture networks in the crystalline and metamorphic hard rocks using satellite images ETM+ of Landsat 7 and to characterise them through the statistical and geostatistical methods. Image processing techniques have permitted to improve the structural and linear features contained in the raw satellite images. That permits a better mapping of geological objects. The fracturing map obtained after treatments is very dense and include many lineaments of variable sizes. The validation of these fractures has been made using the existing geological and photo-geological maps and ground observation. The analysis of the fracture networks indicates that fracture length varies, which indicates the heterogeneity of the geological formations.The distribution of fracture length follows power law indicating that the fracture networks of Bondoukou area have reached its optimal stage. The geostatistical analysis shows that the fractures networks of Bondoukou area behaves like a regionalized variable. The omnidirectional variogram of the fracture density is characterized by several structures putting in evidence the structuring at different scales and involving the complexity of these fracture networks. Fracturestructuring is not identical in all the space directions. The sum of the results contributes to a better knowledge of the fracture networks of Bondoukou area., La présente étude porte sur une région située au nord-est de la Côte d'Ivoire (Bondoukou) où la fracturation est bien développée. Elle a pour objectifs principaux de cartographier les réseaux de fractures dans les roches cristallines et métamorphiques à l'aide des images satellitaires Landsat-7 ETM+ et de les caractériser à partir de méthodes statistique et géostatistique. L'ensemble des techniques utilisées a abouti au rehaussement des éléments structuraux et linéaires contenus dans les images brutes, permettant une meilleure cartographie des accidents géologiques. La carte linéamentaire obtenue après les traitements est très dense et comporte des linéaments (discontinuités images) de tailles variables. La validation de ces différentes structures linéaires a été faite sur la base des cartes géologiques et photogéologiques existantes et des connaissances de terrain. L'analyse des réseaux de fractures indique que leur longueur s'échelonne sur trois ordres de grandeur mettant en évidence l'hétérogénéité des formations géologiques. La distribution des longueurs de fractures suivant la loi de puissance souligne que les réseaux de fractures de la région de Bondoukou auraient atteint un stade de développement avancé. L'analyse géostatistique souligne que la densité de fracturation se comporte comme une variable régionalisée. Le variogramme de la fracturation tous azimuts est caractérisé par plusieurs structures emboîtées mettant en évidence la structuration à différentes échelles et impliquant la complexité de ces réseaux. La structuration des familles de fractures n'est pas identique dans les différentes directions de l'espace. L'ensemble des résultats contribue à une meilleure connaissance des réseaux de fractures de la région de Bondoukou.

Modelling of deformation, rupture and fracturing of rocks is a major challenge in many scientific andpractical fields, especially for fractured reservoir production. However, this modelling is harmed by poor knowledge of the constitutive laws. Therefore experimental approaches, and in particular physical modelling, that is the subject of this work, are of great importance.We developed an innovative technique of such a modelling, based on a new material, Crack1 which isphysically scaled to a typical reservoir rock, a limestone. An extensive experimental program has been conducted, using a polyaxial device. This device combines both simplicity and efficiency, in particular in reduction or complete removal of the friction along the model boundaries. The main results can be summarized as following : (1) Joints networks has been reproduced for the first time under homogeneous loading. (2) Joints form under triaxial compression and therefore they are not Mode I fractures. (3) Fractographic patterns on natural and the model joint surfaces are similar, implying that the physical similarity is observed both at micro- and macro-scale. (4) Joint spacing S does not depend on the model thickness, contrary to the widely adopted “saturation”concept. S was shown to be controlled by the stress state and the accumulated deformation. (5) We also reproduced fracture corridors, whose formation is controlled by the rigidity contrast at the model boundaries. (6) The increase in the mean stress σ results in the change of the fracturing style, which changes continuously from jointing to shear fracturing. (7) Based on the bifurcation theory, it was demonstrated that this transition is controlled by the reductionof the dilatancy factor β with growing σ.These results thus confirm that constitutive laws directly control the fracturing. More extensive accurate investigation are now needed to better constrain these laws.; La modélisation de la déformation, de la rupture et de la fracturation des milieux rocheux représente un enjeu majeur dans de nombreux domaines scientifiques et pratiques, notamment pour l'exploitation des réservoirs fracturés. Cependant, cette modélisation se heurte à la mauvaise connaissance des lois constitutives, ce qui rend particulièrement importantes les approches expérimentales et en particulier la modélisation physique, qui est au coeur de ce travail. Nous avons développé une technique originale d'une telle modélisation, basée sur un nouveau matériau Crack1 à l'échelle physique par rapport à une roche réservoir typique: le calcaire. Un programme étendu d'expérimentation avec les modèles de Crack1 a été réalisé avec un dispositif de chargement poly-tridimensionnel. Ce dispositif combine à la fois la simplicité et l'efficacité des solutions réalisées pour la réduction et l'élimination complète de la friction aux bords des modèles. Les résultats principaux peuvent être résumés de la façon suivante:1.Des réseaux de diaclases ont été reproduits pour la première fois dans des conditions de chargement homogènes.2.Les diaclases se forment, dans nos expériences, sous une compression triaxiale. Elles ne sont donc pas des fractures en Mode I. 3.Les figures fractographiques visibles sur les surfaces des diaclases naturelles et celles obtenues dans les modèles sont très similaires, ce qui suggère que la similarité physique est assurée pas seulement à macro-échelle, mais aussi à micro-échelle.4.L'espacement S entre les diaclases ne dépend pas de l'épaisseur du modèle , contrairement au concept de « saturation » largement adopté dans la littérature et les modèles de réservoirs. Il a été démontré que S est contrôlé par l'état des contraintes imposé et la déformation accumulée du modèle.5.Nous avons pu également reproduire dans des modèles les couloirs fracturés dont la formation est contrôlée par la rigidité des contacts aux limites de l'unité mécanique affectée par la fracturation.6.L'augmentation de la pression moyenne appliquée au modèle résulte en un changement du style de la fracturation, qui évolue de manière continue des diaclases vers des fractures «obliques » conjuguées.7.L'analyse des conditions de cette transition à partir de la théorie de la bifurcation de la déformation montre qu'elle est associée à la réduction du facteur de dilatance β de Crack1 avec l'augmentation de la pression p (ce type de dépendance β (p) est également connu pour les roches réelles).Les résultats obtenus confirment donc que les lois constitutives contrôlent directement la fracturation. Des études expérimentales plus larges doivent désormais être menées pour contraindre ces lois dans toute leur complexité et avec une précision nécessaire.

The events which have occurred in the lorrain iron basin during this last decade came to underline problems generated by mining industrial cessation and concession surrender like people or goods security. In this study, we studied the role which can play the geomorphology on the mechanical behaviour of overburden in relation with the violent collapse and progressive subsidence phenomena. We have examined valley and tray situations with the presence of vertical fractures and postponed valley situation through 2D (UDEC) and 3D (FLAC3D) modelling. Next, we simulated the fracture development in a mine pillar through a continue (FLAC) and discontinue (PFC) approach. These numerical modellings allow to apprehend the overburden role in a concern for hazard zone control, Les évènements survenus dans le bassin ferrifère lorrain durant cette dernière décennie sont venus souligner les problèmes engendrés par la cessation d'activité minière et l'abandon des concessions comme la sécurité des personnes ou des biens. Au cours de cette thèse, nous avons étudié le rôle que peut jouer la morphologie sur le comportement mécanique de la couverture sédimentaire par rapport au phénomène d'effondrement brutal et d'affaissement progressif. Nous nous sommes attardés sur les situations de vallée et de plateau, pourvues ou non d'une fracturation verticale, et à celle d'une reculée de vallée à travers un ensemble de modélisations 2D (UDEC) et 3D (FLAC3D). Ensuite, nous avons simulé le développement de la fracturation dans un pilier de mine à travers une approche associant des codes de calcul continu (FLAC) et discontinu (PFC). L'ensemble de ces modélisations permettent d'appréhender le rôle de la couverture dans un souci de gestion des risques

Compréhension et quantification du phénomène de l'électrofiltration dans les roches, signaux précurseurs de la rupture, applications aux zones volcaniques et aux zones de subduction - Conversions sismo-électromagnétiques.Mes thèmes de recherche concernent donc principalement les effets électriques liés aux circulations d'eau dans les roches. Les signaux électriques induits par les circulations d'eau sont appelés effets d'électrofiltration ou électrocinétiques et sont dus à la présence d'ions dans l'eau pouvant créer un courant électrique. Ce courant électrique engendre lui-même un champ magnétique. Ces effets reflètent principalement l'interaction électrique entre la roche et l'eau (appelée double- ou triple-couche électrique). En présence d'eau, des réactions chimiques et physiques se produisent à l'interface entre la roche et l'eau, dont il résulte un excédent d'ions négatifs liés à la roche, et par suite, un excédent d'ions positifs sur une couche de faible épaisseur au voisinage de l'interface, le reste du fluide restant neutre [voir Fig. B1 de Guichet et al., GJI, 2006]. Lorsque le fluide est en mouvement, ces ions positifs sont entraînés et engendrent ainsi un courant électrique, dit courant électrique de convection. Ce courant est contre-balancé par un courant de conduction (loi d'Ohm), et il en résulte une différence de potentiel électrique, on parle de potentiel d'électrofiltration ou potentiel électrocinétique.La différence de potentiel électrique ainsi générée est proportionnelle au gradient de pression d'eau, ce qui en fait une méthode de choix pour la détection des circulations d'eau en subsurface. Les mesures en laboratoire sont effectuées de l'échelle centimétrique à l'échelle métrique et sont nécessaires pour contraindre les modèles de calcul des champs électriques et magnétiques induits par les circulations de fluides dans la croûte. Il est à noter que sur le terrain, les Potentiels Spontanés (PS), c'est-à-dire les potentiels électriques mesurés passivement entre deux électrodes, dont les mesures se sont largement développées ces dix dernières années, peuvent être induits par une circulation d'eau (soumise à une force liée à un gradient de pression), mais aussi par un flux de chaleur (soumis à une force liée à un gradient de température), ou encore par un gradient de concentration chimique. Ceci peut se voir dans les relations des flux couplés [Onsager, 1931 ; Sill, 1983] où chaque flux Ji (flux électrique, flux hydrique, flux de chaleur, flux de matière) est lié aux forces Xj (gradient de potentiel électrique, de pression hydrique, de température, de concentration) à travers les coefficients de couplage Lij. Pour ma part, j'ai concentré mes recherches sur une meilleure quantification du champ électrique lié aux circulations d'eau dans les roches. Le coefficient de couplage électrocinétique ou d'électrofiltration, , peut-être mesuré en laboratoire. Il est à noter que le coefficient d'électrofiltration ne dépend pas en principe de propriétés telles que porosité ou perméabilité, ce qui amène le gradient de pression hydrique à jouer le premier rôle dans la génération des potentiels d'électrofiltration [pour plus de détails on peut consulter le paragraphe " Electrokinetic Phenomena " de Jouniaux and Pozzi, JGR, 1997, et l'appendice B de Guichet et al., GJI, 2006].Cette thématique de recherche a donc un intérêt potentiel, et déjà en partie éprouvé, pour la détection à distance et la caractérisation des fluides dans le sous-sol. La communauté scientifique essaie de développer son potentiel en tant qu'outil d'imagerie, d'une part dans le domaine des ressources en eau : profondeur de nappe aquifère, suivi de transferts hydrauliques, caractérisation des flux contaminés, et d'autre part dans le domaine de la géophysique des réservoirs : détection d'hydrocarbones grâce aux conversions sismo-électromagnétiques.

WITHIN THE FRAMEWORK OF FEASABILITY STUDIES OF UNDERGROUND REPOSITORIES FOR RADIOACTIVE WASTE, THE STUDY OF PERMEABILITY EVOLUTION WITH DAMAGE OF THE HOST LAYER IS CRUCIAL. THE GOALS OF THIS WORK WERE : (i) TO CHARACTERIZE EXPERIMENTALLY THE DAMAGE OF TWO CLAYEY ROCKS (BEAUCAIRE MARL AND EAST SHALE) WITH X-RAY MICRO TOMOGRAPHY, (ii) TO DEVELOPP A HIGH PRESSURE TRIAXIAL SET-UP ADAPTED TO PERMEABILITY MEASUREMENT ON VERY LOW PERMEABILITY ROCKS.A NUMBER OF ORIGINAL TRIAXIAL DEVICES HAVE BEEN REALISED TO CHARACTERIZE DAMAGE OF CLAYEY ROCKS, UNDER DEVIATORIC LOADING, WITH X-RAY MICRO TOMOGRAPHY ON A SYNCHROTRON BEAMLINE AT THE ESRF (GRENOBLE). LOCALIZED DAMAGE AND ITS EVOLUTION HAVE BEEN CHARACTERIZED AT A FINE SCALE (OF ORDER OF TEN MICRONS). DIGITAL IMAGE CORRELATION TECHNIQUES, EXTENDED TO 3D IMAGES, HAVE BEEN USED TO MEASURE INCREMENTAL STRAIN FIELDS FROM TOMOGRAPHIC IMAGES. WE DEMONSTRATED THAT THESE TECHNIQUES ARE VERY USEFUL IN THE STUDY OF THE LOCALIZED DAMAGE OF GEOMATERIALS AND ESPECIALLY FOR THE INITIATION.A HIGH PRESSURE TRIAXIAL DEVICE HAS BEEN REALISED TO MEASURE PERMEABILITY EVOLUTION OF THE EAST SHALE AS A FUNCTION OF APLLIED STRESS (ISOTROPIC AND DEVIATORIC). THE PARTICULARITY OF THIS SET-UP IS THE SMALL SIZE OF THE TEST SPECIMEN (CYLINDER OF 10MM IN DIAMETER AND 20MM IN HEIGHT) WHICH ALLOWS SIGNIFICANT REDUCTION OF TEST DURATION.; DANS LE CADRE DES ETUDES DE FAISABILITE DU STOCKAGE DES DECHETS RADIOACTIFS EN COUCHES GEOLOGIQUES PROFONDES, L'ETUDE DE L'EVOLUTION DE LA PERMEABILITE DE LA COUCHE HOTE EN FONCTION DE L'ENDOMMAGEMENT EST PRIMORDIALE. CE TRAVAIL A CONSISTE D'UNE PART, A ETUDIE EXPERIMENTALEMENT L'ENDOMMAGEMENT DE DEUX ROCHES ARGILEUSES (MARNE DE BEAUCAIRE ET ARGILITE DE L'EST) A L'AIDE DES TECHNIQUES DE MICRO TOMOGRAPHIE A RAYONS X, ET D'AUTRE PART, A DEVELOPPER UNE INSTALLATION TRIXIALE HAUTE PRESSION ADAPTEE AUX MESURES DE PERMEABILITE SUR DES ROCHES DE TRES FAIBLES PERMEABILITES.DES INSTALLATIONS TRIAXIALES ORIGINALES ONT ETE REALISEES AFIN DE CARACTERISER SOUS CHARGEMENT DEVIATOIRE L'ENDOMMAGEMENT DES ROCHES ARGILEUSES A L'AIDE DE LA MICRO TOMOGRAPHIE A RAYONS X SUR UNE LIGNE SYNCHROTRON A L'ESRF (GRENOBLE). L'ENDOMMAGEMENT LOCALISE ET SON EVOLUTION EN COURS D'ESSAI, ONT AINSI PU ETRE CARACTERISES A UNE ECHELLE FINE (DE L'ORDRE DE LA DIZAINE DE MICRONS). LES TECHNIQUES DE CORRELATION D'IMAGES NUMERIQUES ETENDUES AUX IMAGES TRIDIMENSIONNELLLES ONT ETE UTILISEES POUR MESURER LES CHAMPS INCREMENTAUX DE DEFORMATION ET ONT MONTRE LEUR INTERET DANS L'ETUDE DE L'ENDOMMAGEMENT LOCALISE DANS LES GEOMATERIAUX ET NOTAMMENT DE SON EVOLUTION.ENFIN, UNE INSTALLATION TRIAXIALE HAUTE PRESSION A ETE REALISEE POUR MESURER L'EVOLUTION DE LA PERMEABILITE DE L'ARGILITE DE L'EST EN FONCTION DU NIVEAU DE CONTRAINTES (ISOTROPE ET DEVIATOIRE) APPLIQUEES. SA PARTICULARITE EST LA PETITE TAILLE DES ECHANTILLONS (CYLINDRES DE 10MM DE DIAMETRE ET 20MM DE HAUTEUR) AFIN DE REDUIRE LES TEMPS D'ESSAIS.

Südlich des ehemaligen Étang de Clausonne (Gemeinde Lédenon) führte ein pluridisziplinär ausgewerteter Survey zur Identifizierung eines auf einer Länge von knapp 500 m unterirdisch verlaufenden, in den Felsen gehauenen Teilstücks der Wasserleitung des römischen Nîmes. Der bemerkenswert gut erhaltene Streckenabschnitt bildet die längste zusammenhängende Partie, die bisher vom unterirdischen Verlauf dieser Leitung bekannt ist. Wir erläutern zunächst den geographischen und geologischen Zusammenhang, in dem die römische Wasserleitung und insbesondere ihr Unterlauf steht. Anschlieβend beschreiben wir erstmalig den genauen Aufbau dieses Leitungsabschnitts (Geometrie des Kanals und der Revisionsschächte, verwendetes Baumaterial, Gefälle) und geben vor allem eine Analyse und Interpretation bestimmter Eigenheiten, die bisher unerklärt geblieben sind. Eine Untersuchung der Ablagerungen im Inneren des Kanals zeigt, daβ diese im fraglichen Abschnitt nur schwach ausgeprägt sind, was auf eine stark reduzierte Schüttung oder sonst eine abweichende Wasserführung schlieβen läβt. Darüberhinaus werden weitere auffällige Punkte beschrieben, wie etwa Riβ- und Bruchformationen des Innenverputzes und der Wände. Diese Beobachtungen führen uns zu der Hypothese, daβ das Bauwerk in dem Bereich, wo es die geologische Verwerfung von Nîmes quert, bereits während seiner Nutzungszeit oder aber im Anschluβ damn womöglich von Verformungen seismischen Ursprungs betroffen war. Übersetzung : Stefan WlRTH, Through investigations and a pluri-disciplinary analysis, south of the étang de Clausonne (commune de Lédenon), an underground section of the aqueduct of Nîmes has been recognized extending continuously on about a length of 500 m. Very well preserved, it presently constitutes the longest part of the aqueduct in its underground course. After an overview of the geographical and geological contexts, in particular in its downstream part, the structure of this section is for the first time being depicted (geometry of the channel and of the manholes, construction material, slopes) and some unexplained anomalies are analyzed and interpreted. The study of the internal concretions of the conduit shows that their backward disposition appears in this area, which suggests an important loss of the flow or a different hydraulic system. Some anomalies are also described, such as fractures of the encrusting and of channel walk. These observations enable us to put forward the hypothesis that this structure may have been affected, in the area where it intersects the rift of Nîmes, by alterations from seismic moves when it was in function or later on. Translation : Isabelle FAUDUET, Une exploration et une analyse pluridisciplinaires ont permis de reconnaître, au sud de l'ancien étang de Clausonne (commune de Lédenon), un tronçon souterrain engravé de l'aqueduc de Nîmes, qui se développe sur une longueur continue de près de 500 m. Remarquablement conservé, celui-ci constitue la partie la plus longue de la conduite observée à ce jour dans son parcours souterrain. Après la présentation des contextes géographique et géologique dans lesquels s'inscrit l'aqueduc, et en particulier sa partie aval, nous décrivons, pour la première fois, la structure de ce tronçon (géométrie du canal et des regards, matériaux de construction utilisés, pentes), mais surtout nous analysons et interprétons certaines anomalies jusque-là inexpliquées. Une étude des concrétions internes du canal révèle que c'est dans cette zone qu 'apparaît leur disposition régressive, qui laisse supposer une perte importante de débit, ou une hydraulique différente. Par ailleurs, d'autres anomalies sont décrites, telle que l'apparition d'une fracturation des encroûtements et des parois du canal. Ces observations permettent d'avancer l'hypothèse que cet ouvrage a pu être affecté, dans la zone où il recoupe la faille de Nîmes, par des déformations d'origine sismique au cours de son fonctionnement ou après., Carbon David, Fabre Guilhem, Volant Philippe, Fiches Jean-Luc, Levret Agnès, Combes Philippe. L'aqueduc de Nîmes dans la haute Vistrenque : Analyse interdisciplinaire d'un tronçon souterrain. In: Gallia, tome 62, 2005. pp. 69-86.

International audience; Südlich des ehemaligen Étang de Clausonne (Gemeinde Lédenon) führte ein pluridisziplinär ausgewerteter Survey zur Identifizierung eines auf einer Länge von knapp 500 m unterirdisch verlaufenden, in den Felsen gehauenen Teilstücks der Wasserleitung des römischen Nîmes. Der bemerkenswert gut erhaltene Streckenabschnitt bildet die längste zusammenhängende Partie, die bisher vom unterirdischen Verlauf dieser Leitung bekannt ist. Wir erläutern zunächst den geographischen und geologischen Zusammenhang, in dem die römische Wasserleitung und insbesondere ihr Unterlauf steht. Anschlieβend beschreiben wir erstmalig den genauen Aufbau dieses Leitungsabschnitts (Geometrie des Kanals und der Revisionsschächte, verwendetes Baumaterial, Gefälle) und geben vor allem eine Analyse und Interpretation bestimmter Eigenheiten, die bisher unerklärt geblieben sind. Eine Untersuchung der Ablagerungen im Inneren des Kanals zeigt, daβ diese im fraglichen Abschnitt nur schwach ausgeprägt sind, was auf eine stark reduzierte Schüttung oder sonst eine abweichende Wasserführung schlieβen läβt. Darüberhinaus werden weitere auffällige Punkte beschrieben, wie etwa Riβ- und Bruchformationen des Innenverputzes und der Wände. Diese Beobachtungen führen uns zu der Hypothese, daβ das Bauwerk in dem Bereich, wo es die geologische Verwerfung von Nîmes quert, bereits während seiner Nutzungszeit oder aber im Anschluβ damn womöglich von Verformungen seismischen Ursprungs betroffen war.; Through investigations and a pluri-disciplinary analysis, south of the étang de Clausonne (commune de Lédenon), an underground section of the aqueduct of Nîmes has been recognized extending continuously on about a length of 500 m. Very well preserved, it presently constitutes the longest part of the aqueduct in its underground course. After an overview of the geographical and geological contexts, in particular in its downstream part, the structure of this section is for the first time being depicted (geometry of the channel and of the manholes, construction material, slopes) and some unexplained anomalies are analyzed and interpreted. The study of the internal concretions of the conduit shows that their backward disposition appears in this area, which suggests an important loss of the flow or a different hydraulic system. Some anomalies are also described, such as fractures of the encrusting and of channel walk. These observations enable us to put forward the hypothesis that this structure may have been affected, in the area where it intersects the rift of Nîmes, by alterations from seismic moves when it was in function or later on.; Une exploration et une analyse pluridisciplinaires ont permis de reconnaître, au sud de l'ancien étang de Clausonne (commune de Lédenon), un tronçon souterrain engravé de l'aqueduc de Nîmes, qui se développe sur une longueur continue de près de 500 m. Remarquablement conservé, celui-ci constitue la partie la plus longue de la conduite observée à ce jour dans son parcours souterrain. Après la présentation des contextes géographique et géologique dans lesquels s'inscrit l'aqueduc, et en particulier sa partie aval, nous décrivons, pour la première fois, la structure de ce tronçon (géométrie du canal et des regards, matériaux de construction utilisés, pentes), mais surtout nous analysons et interprétons certaines anomalies jusque-là inexpliquées. Une étude des concrétions internes du canal révèle que c'est dans cette zone qu'apparaît leur disposition régressive, qui laisse supposer une perte importante de débit, ou une hydraulique différente. Par ailleurs, d'autres anomalies sont décrites, telle que l'apparition d'une fracturation des encroûtements et des parois du canal. Ces observations permettent d'avancer l'hypothèse que cet ouvrage a pu être affecté, dans la zone où il recoupe la faille de Nîmes, par des déformations d'origine sismique au cours de son fonctionnement ou après.

The study of localisation of deformation in brittle/ductile media aims to understand from a mechanical point of view the development of multi-scales fracture patterns, which are characteristic of intra-continental deformation. Experimental modelling of collision at lithospheric scale allows to reproduce and follow with time the fracturation process. The obtained fault patterns have statistical properties similar to the ones of natural fault patterns. Detailed analysis of deformation and fracture organisation provides meaningful information on the system evolution and on the localisation of deformation at large scale. The deformation in an analogue of continental lithosphere is characterized by three factors: the brittle/ductile coupling G, the Argand number Ar and the boundary conditions. G, bound to brittle/ductile coupling, controls the localisation of deformation. Ar characterizes the role of the gravity forces on the expression of the modes of deformation (compression, strike-slip or extension). The boundary conditions influence the spatial distribution of the deformation modes. Through analysis of the deformation fields, the localisation process is divided in two stages: the pre-localisation stage and the post-localisation stage. The pre-localisation stage corresponds to an increase with time of the average deformation according to a power law, which exponent is independent of the rheology of the media. This stage is characterized by a progressive organisation of the deformation, with an increase of the correlation length. It takes place on a time period that is apparently independent of the rheology and the deformation mode. It ends in the development of the fault pattern. The post-localisation stage is characterized by the organisation of deformation according to scaling laws, which fractal dimension depends on the rheology of the media. Despite the stabilisation of the average deformation and of the correlation length (equal to the system size), the system is still dynamic, as proven by the fluctuations of the active faults mass or of the post-localisation correlation dimension. Since the mechanics of the brittle/ductile coupling cannot be explained by the experiments, numerical simulations have been developed. The role of the ductile media viscosity on the localized or distributed mode of fracturation is particularly studied. Results notably shows that a viscosity variation of one order magnitude is sufficient to observe a transition between the localised fracturing mode and the distributed one., L'étude de la localisation de la déformation dans un milieu fragile/ductile s'inscrit dans la compréhension mécanique du développement des réseaux de fractures multi-échelles, caractéristiques de la déformation intra-continentale. Une approche expérimentale, simulant un contexte de collision à l'échelle lithosphérique, a été mise en oeuvre. Elle permet de décrire et de suivre dans le temps un mode de rupture, dans lequel les réseaux de failles obtenus présentent des propriétés statistiques similaires à celles des réseaux naturels. Une analyse détaillée de l'organisation des hétérogénéités et des déformations dans ces expériences permet d'obtenir des informations importantes sur l'évolution de ces systèmes et sur la localisation de la déformation à grande échelle. La déformation d'un analogue de la lithosphère continentale peut ainsi être caractérisée par trois facteurs : le paramètre fragile/ductile G, le nombre d'Argand Ar et les conditions aux limites. G, lié au couplage fragile/ductile, contrôle le degré de localisation de la déformation. Ar caractérise le rôle des forces gravitaires sur l'expression du mode de déformation dominant (compressif, décrochant ou extensif). Les conditions aux limites influent sur la répartition spatiale de ces modes de déformation. A partir de l'analyse des champs de déformation, le processus de localisation est découpé en deux phases : la phase pré-localisation et la phase post-localisation. La phase pré-localisation se traduit par une augmentation de la déformation moyenne avec le temps selon une loi de puissance, dont l'exposant est indépendant de la rhéologie du milieu. Elle se caractérise par une organisation progressive des déformations, qui s'accompagne d'une augmentation de la longueur de corrélation. Cette phase pré-localisation semble se faire sur une période de temps indépendante de la rhéologie du milieu comme du mode de déformation. Elle aboutit au développement du réseau de failles. La phase post-localisation est caractérisée par une organisation des déformations selon des lois d'échelles, dont la dimension fractale est fonction de la rhéologie du milieu. Bien que la déformation moyenne et la longueur de corrélation (de la taille du système) soient stabilisées, le système reste dynamique, comme en témoignent les fluctuations observées au niveau de la masse des failles actives ou de la dimension de corrélation. Dans la mesure où la mécanique du couplage fragile/ductile ne peut être expliquée à partir des expériences, celle-ci est abordée au travers de simulations numériques. Le rôle de la viscosité du milieu ductile sur le caractère localisé ou diffus de la fracturation dans le milieu fragile y est plus particulièrement étudié. Les résultats montrent notamment qu'une variation d'un ordre de grandeur de la viscosité permet de passer d'un mode de fracturation diffus à localisé.

Knowledge of the three-dimensional fractured medium is based on direct and indirect observation of one- or twodimensional extracts. The difficulties of visualization in 3 dimensions and the constant existence of geometrical gaps are major handieaps for the understanding of complex laws ruling fractured rock medium fracturing. Numerical "equivalent" models separately give mechanical, hydraulic, or thermal answers to particular problems of fractured networks. However, a large number of physical properties of the rock solid mass are conditioned by geometry and topology of the fractured system, which remains a fundamental question. Our model OBSIFRAC (OBject SImulator for rock FRACturing) deals with this essential aspect. In a brittle deformation context, the observation of natural sections justifies that discontinuities can be represented by plane and inter-connected surfaces, without free terminations, limiting convex polyhedra. Consequently, the network can be seen as a puzzle of blocks. This assumption enabled us to build a three-dimensional database of the network, which describes in an exhaustive way the geometrical components of the puzzle (fractures, blocks, faces, edges and vertices). Starting from an initial seed point, the fragmentation process affects one or more blocks, possibly composed of several elementary polyhedra. Orientation and position of the fractured plans can be defined in a stochastic, statistical or deterministic way. Two applications are studied.The first proposes a 3D extrapolation of the fractured volume around a cored drilling well, in the granite of Soultz-sous-Forêt, France. With a simplified friction model, the second application shows the contribution of the model in studying block equilibrium in a rocky escarpment., La connaissance du milieu fracturé tridimensionnel est basée sur l'observation directe ou indirecte d'extraits, en une ou deux dimensions. Les difficultés de visualisation en 3 dimensions et l'existence constante de nombreuses lacunes géométriques sont un handicap majeur pour la compréhension des lois de comportement complexes du milieu rocheux fracturé. Des modèles numériques dits "équivalents" répondent isolément à une problématique particulière du réseau de fractures (mécanique, hydraulique, thermique). Pourtant, un grand nombre de propriétés physiques du massif rocheux sont conditionnées par la géométrie et la topologie du système de fractures, qui reste une question d'ordre fondamental. C'est un aspect essentiel que nous traitons dans notre modèle OBSIFRAC (modèle objet pour la simulation de la fracturation). L'observation de sections naturelles justifie que l'on représente, dans un milieu soumis à la seule déformation cassante, les discontinuités par des surfaces planes, interconnectées, sans terminaisons libres, limitant des polyèdres convexes. Dés lors, le réseau de fractures peut être vu comme un assemblage de blocs. Cette hypothèse nous a permis de construire une base de données tridimensionnelles du réseau, décrivant de façon exhaustive les constituants géométriques de l'assemblage en question (fractures, blocs, faces, arêtes et noeuds). A partir d'un "germe" ponctuel, le processus de fragmentation affecte un ou plusieurs bloc(s) formé(ś) éventuellement de plusieurs polyèdres élémentaires. L'orientation et la position des plans de fractures peuvent ^etre définies de façon stochastique, statistique ou déterministe. Nous avons développé 4 moteurs de fragmentation, notés A, B, C, et D, qui diffèrent par le protocole de choix du germe d'une part, et par le choix du ou des blocs à diviser d'autre part. Nous présentons pour chaque scénario, une caractérisation descriptive, puis statistique.

To study crack damage of quasi brittle rocks, a mesomechanical model with two versions (secant matrix and incremental) has been developed. This model allows a micro-macro transition in order to improve physical comprehension of quasi-brittle behaviour and hence the formulation of phenomenological models. To reach this goal, physical mechanisms of brittle damage are studied first. The sliding crack model is finally adopted. After summarising the basic concepts of micro-macro approaches, different theoretical models used to estimate effective properties of media containing open or closed mesocracks are analysed. Their predictions are evaluated and compared with various direct numerical simulations established with a displacement discontinuity method. Those works are needed for study of the brittle mesocracking damage. The secant matrix model is limited to traction or triaxial compression loading. The strain mechanisms considered are nucleation, the mesocracks growth and the sliding on closed mesocracks faces. Theanalysis and the test of this model predictions on a sandstone allow to establish a basis for the development for an incremental formulation of the model. This approach authorises the description of materials response under more general loading paths : cyclical loading paths, proportional paths, lateral extension, etc.. The incremental version of the purposed model allow to analyse some specific aspects of the microcracked materials like the unilateral contact. Finally, the study of unloading paths confirm the key role of sliding by exhibiting residuals strains or hysteresis loops.; Le mémoire porte sur le développement d'un modèle micromécanique d'endommagement des roches quasi-fragiles. Ce modèle basé sur une approche micro-macro est destiné à enrichir la compréhension physique du comportement quasi-fragile et donc la formulation des modèles phénoménologiques. Pour arriver à ce but, les mécanismes physiques d'endommagement fragile sont tout d'abord étudiés. Le modèle physique de la fissure inclinée glissante est finalement retenu. Après avoir précisé les concepts de base des approches micromacro, différents modèles théoriques d'estimation des propriétés effectives des milieux contenant un nombre important de mésofissures ouvertes ou fermées sont analysés. Leurs prédictions sont évaluées et comparées à de nombreuses simulations numériques directes réalisées à l'aide d'une méthode de discontinuité de déplacement. Ces travaux constituent donc un préalable à l'étude de l'endommagement par mésofissuration des milieux élastiques fragiles. Le modèle dans sa version de base (utilisation de matrice sécante) est limité aux sollicitations de traction simple ou de compression triaxiale. Les mécanismes de déformation considérés sont la création, la croissance de mésofissures et le frottement sur les lèvres de mésofissures fermées. L'analyse et le test des prédictions de cette modélisation sur le comportement du grès permet d'établir une base de développement pour une formulation incrémentale du modèle. Cette seconde formulation autorise la description de la réponse des matériaux sous des trajets de chargement plus généraux : chemins de chargement cycliques, chemins proportionnels, extension latérale, etc.. Elle permet également d'aborder certaines spécificités du comportement des matériaux étudiés telles le contact unilatéral des lèvres de mésofissures. Enfin, l'étude des chemins de déchargement confirme le rôle clé du frottement en exhibant des déformations résiduelles ou des boucles d'hystérésis liées à celui-ci.

To the SE of the Pelvoux massif, a late alpine normal fault network overprints all the alpine compressive structures. Some neotectonic indications linked to this fault network have been found in this region. This faults network has partly been reactivated by strike-slip motions. The stress inversion (microtectonic data) shows that both normal and strike-slip faulting correspond to the same tectonic event with permutation of the stress axes. The present day activity of this area, which belongs to the briançonnais seismic arc, has been inferred from seismotectonics analysis. It is still extensive, and still implies the same fault network. Several active faults have been recognised. The roughly E-W extension deduced from fault plane solutions analysis is confirmed by a GPS study showing fast tectonic motion in the alpine context (3-4 mm/yr). The seismotectonic analysis of the western alpine arc as a whole establishes that the extension, reactivating the main crustal structures of the arc (frontal penninic thrust and western side of Ivrea body), continues to the north up to the Aar massif and to the east in the Piemont area. The current stress field, calculated with inversions of sets of focal solutions, presents extensive stress axes radial to the belt's arcuate geometry in the whole internal zones and compressive stress axes to the front of the belt and in the Pô plain. The core of the western Alps is thus undergoing extensive tectonics, while the alpine collision is still active. This major tectonic contrast asks for an accurate dynamic model. A competition between boundary forces at the belt's limits (Europe-Apulia collision and Apulia counterclockwise rotation) and buoyancy forces in the alpine lithospheric root could control the present-day tectonic contrast in the western Alps. We propose two dynamic models in which the extension is explained by the detachment or the roll-back of a continental slab under the alpine lithospheric root., La tectonique récente et actuelle de l'arc des Alpes occidentales internes est étudiée ici d'un point de vue structural et sismologique. L'approche pluridisciplinaire de ce sujet a permis de caractériser un régime tectonique tardi-alpin extensif à grande échelle dans les zones internes. L'analyse structurale et morphotectonique d'une zone cible, au sud-est du massif du Pelvoux, montre qu'une fracturation tardi-alpine extensive s'y exprime suivant un réseau de failles longitudinales et transverses à l'arc alpin. Cette déformation cassante est postérieure à la mise en place des nappes de charriage, à leurs plissements et aux schistosités associées, la dernière se développant au cours du Miocène. Elle se poursuit au Plio-Quaternaire, comme le montre un faisceau d'indices néotectoniques. Un jeu décrochant est postérieur au jeu normal ; il s'exprime par des mouvements dextres suivant les failles longitudinales et sénestres suivant les failles transverses. Le calcul des champs de contraintes associés (inversion des données microtectoniques) montre que les jeux normaux et décrochants correspondent à une seule « phase » tectonique globalement transtensive au cours de laquelle il y a permutation des axes de contraintes principaux. La zone cible fait partie de l'arc sismique briançonnais. Le calcul des mécanismes au foyer dans ce secteur établit que l'extension cassante tardi-alpine se poursuit actuellement. L'amélioration des localisations par l'utilisation de modèles de vitesses élaborés (1D/3D) a permis de montrer que plusieurs failles reconnues par l'analyse structurale sont sismiques. L'étude de la fracturation et les coupes sismotectoniques en arrière du front pennique crustal montrent que les failles normales se branchent sur cette discontinuité majeure de l'arc alpin, et suggère sa réactivation en détachement extensif. Les résultats d'une campagne de mesures GPS de 1996 dans la zone cible, comparés à des données IGN de 1972, sont compatibles avec les analyses sismotectonique et structurale. Ils mettent en relief une déformation plutôt décrochante, avec des vitesses de l'ordre de 3 à 4 mm/an. La déformation asismique dépasse 90% de la déformation totale déduite de ces mesures, durant le laps de temps considéré. L'élargissement de l'approche sismotectonique à l'ensemble des zones internes de l'arc alpin occidental montre que l'extension se développe au nord jusqu'au massif de l'Aar, et à l'est dans l'arc sismique piémontais. L'activité de ce dernier se localise à la bordure occidentale du corps d'Ivrée, laquelle fonctionne actuellement en faille normale. Le calcul du champ de contraintes actuel (inversion des solutions focales) permet de caractériser une extension radiale à l'arc alpin occidental dans une grande partie de ses zones internes. Elle entraîne la réactivation en extension des structures crustales majeures (front pennique crustal et bordure ouest du corps d'Ivrée). De part et d'autre de la zone en extension, le champ de contraintes est compressif (à l'est sous la plaine du Pô ; à l'ouest au front des massifs cristallins externes). L'extension affecte donc une zone de 400 km de long et de 50 km de large au coeur d'une chaîne en convergence. Une compétition entre des forces de volume dans la racine lithosphérique alpine et les forces aux limites de la chaîne (translation et rotation du poinçon apulo-adriatique) pourrait être à l'origine du contraste de régimes tectoniques mis en évidence dans l'arc alpin occidental. Nous proposons deux modèles dynamiques dans lesquels l'extension s'explique par le détachement ou le retrait d'un panneau lithosphérique plongeant sous la racine alpine.

Not available, L’endommagement des massifs rocheux fait l'objet de cette thèse. Après une étude bibliographique, on décrit les dispositifs expérimentaux mis en place pour cette étude, les techniques expérimentales utilisées ainsi que les résultats des essais réalisés sur trois roches différentes : le granite du lac du Bonnet (Canada), la diorite d'Aspo (Suède) et le granite de la Vienne (France). La modélisation est réalisée sur la base d'un modèle phénoménologique élasto-endommageable. Une étude paramétrique est réalisée et des modifications de ce modèle sont proposées pour mieux décrire la physique du phénomène. La validation du modèle est réalisée par la simulation des essais au laboratoire. Le modèle simule très bien les essais de compression triaxiale et les essais d'extension latérale. Le modèle modifié est implanté dans UDEC et une application au calcul d'ouvrages in situ on abordé ensuite les modèles micromécaniques et microstructuraux, ou après une discussion du modèle de Nemat-Nasser et Obata, on propose un modèle microstructural. La philosophie de ce modèle est de modéliser non pas la réponse du matériau, mais l'évolution de la géométrie de la fissuration. Le but de la construction de ce modèle est de proposer une approche générale pour la modélisation des massifs rocheux. L’idée est simple : si on connait la géométrie de la fissuration et son évolution, on peut prédire toutes les propriétés influencées par la fissuration. On choisi comme méthode numérique, les méthodes dites sans maillage, et on a construit un code de calcul mixte éléments finis - éléments libres de Galerkin. Le modèle micromécanique est implanté dans ce code et des calculs de structures ont été réalisés. Les résultats de ces calculs mécaniques sont comparables à ceux de l'approche phénoménologique.

Not available, L’endommagement des massifs rocheux fait l'objet de cette thèse. Après une étude bibliographique, on décrit les dispositifs expérimentaux mis en place pour cette étude, les techniques expérimentales utilisées ainsi que les résultats des essais réalisés sur trois roches différentes : le granite du lac du Bonnet (Canada), la diorite d'Aspo (Suède) et le granite de la Vienne (France). La modélisation est réalisée sur la base d'un modèle phénoménologique élasto-endommageable. Une étude paramétrique est réalisée et des modifications de ce modèle sont proposées pour mieux décrire la physique du phénomène. La validation du modèle est réalisée par la simulation des essais au laboratoire. Le modèle simule très bien les essais de compression triaxiale et les essais d'extension latérale. Le modèle modifié est implanté dans UDEC et une application au calcul d'ouvrages in situ on abordé ensuite les modèles micromécaniques et microstructuraux, ou après une discussion du modèle de Nemat-Nasser et Obata, on propose un modèle microstructural. La philosophie de ce modèle est de modéliser non pas la réponse du matériau, mais l'évolution de la géométrie de la fissuration. Le but de la construction de ce modèle est de proposer une approche générale pour la modélisation des massifs rocheux. L’idée est simple : si on connait la géométrie de la fissuration et son évolution, on peut prédire toutes les propriétés influencées par la fissuration. On choisi comme méthode numérique, les méthodes dites sans maillage, et on a construit un code de calcul mixte éléments finis - éléments libres de Galerkin. Le modèle micromécanique est implanté dans ce code et des calculs de structures ont été réalisés. Les résultats de ces calculs mécaniques sont comparables à ceux de l'approche phénoménologique.