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Le gisement paléolithique moyen de Waziers découvert en 2013 lors d’un diagnostic archéologique a rapidement été attribué à l’Eemien (SIM 5e) devenant ainsi un des rares témoins continentaux de cet interglaciaire dans le nord de l’Europe. Cet article présente les investigations géophysiques menées de 2013 à 2015 pour aider à la reconstitution du contexte géomorphologique de site de Waziers. Deux méthodes géophysiques ont été utilisées afin de mettre en évidence la distribution spatiale des propriétés électriques des sédiments à la fois en plan sur l’ensemble du site (EM31) et en coupe le long de deux profils (tomographie de résistivité électrique). Les données obtenues ont permis de mettre en évidence la présence d’un paléochenal orienté SW-NE dont le remplissage sédimentaire est constitué de matériaux de résistivité moyenne qui s’inscrivent dans des sédiments de plus faible résistivité. Discovered in 2013 during an archaeological evaluation, the Palaeolithic site of Waziers has rapidly been chronologically correlated to the Eemian (MIS 5e), becoming thus one of the rare continental records of this interglacial period in northern Europe. This work presents the results from the geophysical surveys performed from 2013 to 2015 to help reconstruct the geomorphological context of the site. The spatial distribution of the electrical properties of the sediment has been determined by two geophysical methods, carried out over the whole area (EM31) and in cross-sections along two profiles (electrical resistivity tomography). The results led to the identification a SW-NE oriented palaeochannel whose sedimentary infill is made of materials with medium resistivity embedded in sediment showing lower resistivity.

Microstructures in mantle rocks impact the way seismic waves travel through the Earth and are dependent on the pressure, temperature, and deformation applied to the rock. At approximately 660 km depth, an increase in seismic wave velocities mark a distinct boundary that separates the upper and lower mantle. Another boundary is found at approximately 2700 km depth and marks the beginning of the D" layer. Furthermore, observations of seismic anisotropy at these discontinuities have been made. These boundaries are largely believed to be related to phase transitions from ringwoodite [(Mg,Fe)2SiO4, space group Fd3m] to bridgmanite [(Mg,Fe)SiO3, space group Pbnm] to post-perovskite [(Mg,Fe)SiO3, space group Cmcm]. In order to make interpretations of these seismic observations, however, a sound understanding of what generates these microstructures is required.Here, we approach this problem through high pressure and high temperature experiments. We identify microstructures in polycrysalline mantle minerals resulting from in-situ transformation and deformation using radial and multigrain X-ray diffraction in the diamond anvil cell. In the first study we transform a bridgmanite analogue, NaCoF3, from a perovskite to post-perovskite structure. The following two studies investigate the transformation of an average mantle composition, pyrolite, at conditions relevant to the 660 km discontinuity and further deformation at pressures and temperatures corresponding to depths between 500 and 2400 km. In the final study, we test an aluminum rich 'pyrolite' composition (pyrolite minus olivine) in order to compare transformation and deformation microstructures to those observed in experiments on pure pyrolite.Results from radial diffraction experiments show the transformation from perovskite to post-perovskite in NaCoF3 are reconstructive in nature and for which we identify the orientation relationships. Major takeaways from the multigrain X-ray diffraction experiments are as follows: i) the decomposition from (ringwoodite + garnet) to (bridgmanite + davemaoite + ferropericlase) result in non-reconstructive 001 transformation textures in bridgmanite, 101 and 111 textures in davemaoite, and no preferred orientation in ferropericlase. ii) With further deformation, bridgmanite changes to 100 and 010 orientations with no change in either davemaoite or ferropericlase. iii) Textures in bridgmanite and davemaoite in pyrolite minus olivine are similar to those observed in our experiments on pure pyrolite.Finally, we use the results of these experiments to build a model for S and P-wave seismic anisotropy within a subducting slab and the surrounding mantle for multiple scenarios and compare our results to those of the literature. This interplay between experiments and seismic models are important in order to provide constraints on deformation, dynamics, and history of the Earth's interior.; Les microstructures des roches du manteau affectent la propagation des ondes sismiques dans la Terre. Elles dépendent de la pression, de la température et de la déformation appliquées à la roche. À environ 660 km de profondeur, un saut de vitesses des ondes sismiques marque la frontière qui sépare le manteau supérieur du manteau inférieur. Une autre frontière se trouve à environ 2700 km de profondeur et marque le début de la couche D". Ces frontières sont communément associées à des transformations de phase de la ringwoodite [(Mg,Fe)2SiO4, groupe d'espace Fd3m] à la bridgmanite [(Mg,Fe)SiO3, groupe d'espace Pbnm] puis la post-perovskite [(Mg,Fe)SiO3, groupe d'espace Cmcm]. Cependant, une bonne compréhension de ce qui génère les microstructures associées à la déformation ou les transformations de phase est nécessaire pour interpréter les observations sismiques et les associer aux processus dynamiques dans le manteau.Ici, nous abordons cette question par le biais d'expériences à haute pression et à haute température en cellule à enclume de diamant. Nous identifions des microstructures résultant de transformations de phase ou de déformation dans des matériaux polycristallins pertinent pour le manteau, in situ, à l'aide de la diffraction des rayons X radiale ou multi-grains. Dans la première étude, nous transformons un analogue de bridgmanite, NaCoF3, d'une structure pérovskite à une structure post-pérovskite. Les deux études suivantes se concentrent sur la transformation d'une composition moyenne du manteau, la pyrolite, dans des conditions pertinentes pour la discontinuité à 660 km et une déformation supplémentaire à des pressions et des températures correspondant à des profondeurs comprises entre 500 et 2400 km. Dans le dernier chapitre, nous testons une composition 'pyrolite' riche en aluminium (pyrolite-minus-olivine) afin de comparer les microstructures de transformation et de déformation à celles observées expérimentalement sur la pyrolite pure.Les résultats d'expériences de diffraction radiale montrent que la transformation de pérovskite en post-pérovskite dans NaCoF3 est de nature reconstructive et nous identifions les relations d'orientation qui entrent en jeu. Les principales conclusions des expériences de diffraction des rayons X multigrains sont les suivantes : i) la décomposition de (ringwoodite + grenat) en (bridgmanite + davemaoite + ferropériclase) donne des textures de transformation non reconstructives 001 dans la bridgmanite, 101 et 111 dans la davemaoite, et aucune orientation préférentielle dans la ferro-périclase. ii) Avec une déformation supplémentaire, la bridgmanite passe à des orientations de type 100 puis 010 sans changement de texture observé, ni dans la davemaoite, ni dans la ferro-périclase. iii) Les textures de la bridgmanite et de la davemaoite dans la composition pyrolite-minus-olivine sont similaires à celles observées dans nos expériences sur la pyrolite pure.Enfin, nous utilisons les résultats de ces expériences pour construire un modèle d'anisotropie sismique des ondes S et P dans une plaque en subduction et dans le manteau environnant pour plusieurs scénarios et comparons nos résultats à ceux de la littérature. Cette combinaison entre les expériences et les modèles sismiques est importante pour fournir des contraintes sur la déformation, la dynamique et l'histoire de l'intérieur de la Terre.

Le recours à la géophysique sur les tracés linéaires n’est pas récent. Les enjeux propres à ce type d’aménagement, notamment lors du diagnostic archéologique, ont conduit, à plusieurs reprises, à expérimenter ce type d’approche non destructive avec plus ou moins de succès. La mise en perspective des expériences ayant eu lieu sur des tracés linéaires et plus particulièrement lors du projet canal Seine-Nord Europe (projet CSNE) permet d’exposer les conditions de mise en œuvre permettant d’obtenir les résultats les plus probants. Elle montre notamment que la place de la géophysique lors du diagnostic doit être considérée avec attention et se limiter à certains cas bien spécifiques. Le questionnement géophysique nécessite en effet des a priori forts sur l’objet recherché, or c’est souvent ce qui fait défaut lors de la phase de diagnostic, rendant ainsi l’étude géophysique souvent peu pertinente en regard du coût engagé. Il en est tout autrement lors de la phase de fouille où les connaissances acquises sur les sols et les entités archéologiques rencontrés permettent d’affiner les questions posées à la géophysique. L’utilisation de cet outil prend dès lors tout son sens et peut, de ce fait, s’intégrer de manière efficiente dans l’étude archéologique. The use of geophysics on linear developments is not recent. The specific challenges of this type of development, particularly during archaeological diagnosis, have led to several experiments with this type of non-destructive approach with varying degrees of success. By putting into perspective the experiments that have taken place on linear developments and more particularly during the Seine-Northern Europe Canal project (CSNE project), it is possible to explain the conditions of implementation that have produced the most convincing results. It shows in particular that the place of geophysics during diagnostics must be considered with attention and limited to certain very specific cases. Geophysical questioning requires strong preconceived ideas about the object of interest, which is often lacking during the diagnostic phase, thus making the geophysical study often irrelevant with regard to the cost involved. It is quite different during the excavation phase where the knowledge acquired on the soils and the archaeological entities encountered allows to refine the questions asked to the geophysics. The use of this tool therefore takes on its full meaning and can be efficiently integrated into the archaeological study. El uso de la geofísica en trazados lineales no es reciente. Los desafíos propios de este tipo de acondicionamientos, especialmente durante el diagnóstico arqueológico, han conducido en numerosas ocasiones a aplicar ese tipo de enfoque no destructivo, con un éxito relativo. La puesta en perspectiva de las pruebas efectuadas en trazados lineales y, más particularmente, durante el proyecto canal Sena-Norte Europa (proyecto CSNE), permitió exponer las condiciones de implementación que permitieron obtener los mejores resultados, así como demostrar que el lugar que ocupa la geofísica durante el diagnóstico debe ser examinado con atención y limitarse a ciertos casos muy específicos. El cuestionamiento geofísico requiere efectivamente de razonamientos a priori respecto al objeto buscado, pero es precisamente allí donde radica a menudo la falla durante la fase de diagnóstico (haciendo que el estudio geofísico resulte con frecuencia poco pertinente, especialmente en relación a los costes invertidos). No obstante, ocurre lo contrario durante la fase de excavación, dado que es entonces cuando los conocimientos adquiridos en los suelos y las entidades arqueológicas halladas permiten perfeccionar las preguntas planteadas a la geofísica. El uso de esta herramienta toma entonces todo su sentido y puede integrarse así de manera eficaz al estudio arqueológico.

International audience; During the 2018 and 2019 campaigns in Porsuk – Zeyve Höyük, an inventory and computerization work of the excavation depot was begun, in parallel with a work of digitalisation of the excavation archives. During the geophysical survey conducted over the entire site, radial structures (from the Hittite period?) and linear structures (from the Hellenistic and Roman periods?) were uncovered. Consolidation and preservation works of the archaeological remains were realized by means of the making of mud-bricks. The upper levels of Zone 5, corresponding to a private housing zone from the Hellenistic and Roman periods, were excavated and the ceramics uncovered in these levels studied.; Durant les campagnes 2018 et 2019 à Porsuk – Zeyve Höyük, un travail d’inventaire et d’informatisation du dépôt de fouille a été entrepris, en parallèle avec un travail de numérisation des archives de fouilles. Une prospection géophysique a été menée sur tout le site et a permis la mise en lumière de structures radiales (d’époque hittite ?) et de structures linéaires (d’époques hellénistique et romaine ?). Des travaux de consolidation et de préservation des vestiges ont été menés grâce à la réalisation de briques en terre crue. Les niveaux supérieurs de la zone 5, correspondant à une zone d’habitat privé d’époques hellénistique et romaine, ont été fouillés et les céramiques mises au jour dans ces niveaux étudiées.

International audience; As part of the archaeological study of the site of Maimont, located in both Niedersteinbach (Bas-Rhin, France) and Schönau (Rheinland Pfalz, Germany) municipalities, several magnetic surveys have been conducted to fulfil two objectives. Firstly, to identify traces of ancient anthropogenic constructions (presence of pits, residues of fire-related activities, terraces built for crafting activities, traces and plans of building). Secondly, to identify areas disturbed by intense activity during WW2. To this end, a high-resolution surveying technique well adapted to a rugged topography in a mountainous and forest environment has been applied. Thus, through an interdisciplinary approach and a comparison of the magnetic results with archaeological data, it is possible to highlight archaeological structures that are often considered not easily detectable with magnetic methods (post holes, terraces) and in a difficult surveying environment, thus validating a new innovative approach to high-resolution geophysical detection and analysis for archaeology.; Dans le cadre des recherches archéologiques sur le site du Maimont, situé à cheval sur les communes de Niedersteinbach (Bas-Rhin, France) et Schönau (Rheinland Pfalz, Allemagne), plusieurs campagnes de mesures magnétiques ont eu lieu. Ces dernières avaient plusieurs objectifs : 1 - l’identification des aménagements anthropiques anciens (présence de fosses, résidus d'activités liées au feu, terrasses aménagées pour les activités artisanales, traces et plans de bâtiments) ; 2 - l’identification de zones perturbées par une intense activité durant le dernier conflit mondial. Pour cela, une technique de relevé et d’analyse magnétique à haute résolution et adaptée à un environnement accidenté de moyenne montagne et sous couvert forestier a été mise en place. Ainsi, à travers une approche interdisciplinaire et une confrontation des résultats magnétiques aux données archéologiques ont pu être mis en évidence des structures archéologiques souvent réputées peu détectables (trous de poteaux, terrasses) et dans des conditions de mesures difficiles, validant ainsi une nouvelle approche innovante de détection et d’analyse géophysique haute résolution pour l’archéologie

International audience; This dossier « Géosciences et archéologie : interactions, complémentarités et perspectives » is constituted by fourteen original articles which follow a common approach: bringing together different scientific and professional communities around common subjects to answer complex questions and to bring out new skills and approaches at the frontiers of our disciplines. The papers gathered here are milestones of a fundamentally interdisciplinary approach: the aim is to open collectively new ways for a better understanding of the records of the human and environmental past as well as their current evolutions. The results of the first « Rencontres interdisciplinaires et interprofessionnelles Géosciences - Archéologie » are therefore very promising and show the significance of a scientific research that is ready to question its traditional habits and boundaries. Crossing different skills offers more than their simple addition. This dossier illustrates this fact as well as the quality of research in geosciences and archaeology and the dynamics of the contributors.; Ce dossier « Géosciences et archéologie : interactions, complémentarités et perspectives » rassemble quatorze études qui s’inscrivent dans une même démarche : réunir différentes communautés scientifiques et professionnelles autour de sujets communs pour répondre à des questionnements complexes et faire émerger de nouvelles compétences et de nouvelles approches à la frontière de nos disciplines. Les contributions ici réunies constituent des points d’étape d’une démarche fondamentalement interdisciplinaire : il s’agit, de façon collective, d’ouvrir de nouvelles voies pour mieux comprendre le passé humain et environnemental ainsi que l‘évolution de leurs interactions jusqu’au périodes actuelles. Les résultats des premières « Rencontres interdisciplinaires et interprofessionnelles Géosciences - Archéologie » sont très prometteurs et soulèvent l’importance d’une recherche scientifique prête à remettre en question ses frontières traditionnelles. Le résultat d’un croisement de compétences offre davantage que la simple somme de celles-ci et ce dossier en est l’expression : il illustre la qualité de la recherche en géosciences et en archéologie comme de la dynamique de ses actrices et acteurs.

In 2019, a new underwater volcano was discovered at 3500 m below sea level (b.s.l.), 50 km east ofMayotte Island in the northern part of theMozambique Channel. In January 2021, the submarine eruption was still going on and the volcanic activity, along with the intense seismicity that accompanies this crisis, was monitored by the recently created REVOSIMA (MAyotte VOlcano and Seismic Monitoring) network. In this framework, four hydrophones were moored in the SOFAR channel in October 2020. Surrounding the volcano, they monitor sounds generated by the volcanic activity and the lava flows. The first year of hydroacoustic data evidenced many earthquakes, underwater landslides, large marine mammal calls, along with anthropogenic noise. Of particular interest are impulsive signals that we relate to steam bursts during lava flow emplacement. A preliminary analysis of these impulsive signals (ten days in a year, and only one day in full detail) reveals that lava emplacementwas active when our monitoring started, but faded out during the first year of the experiment. A systematic and robust detection of these specific signalswould hence contribute to monitor active submarine eruptions in the absence of seafloor deep-towimaging or swath-bathymetry surveys of the active area., En 2019, un nouveau volcan sous-marin a été découvert par 3500 m de profondeur, à 50 km à l’est de l’île de Mayotte dans la partie Nord du Canal du Mozambique. Le RÉseau de surveillance VOlcanologique et SIsmologique de MAyotte (REVOSIMA) a été mis en place pour surveiller l’activité sous-marine de ce nouveau volcan ainsi que l’intense crise sismique qui a débuté en Mai 2018 et qui est toujours en cours. Dans ce cadre, quatre mouillages équipés d’hydrophones ont été déployés en octobre 2020 autour du volcan, à la profondeur du canal SOFAR. L’objectif est, entre autres, d’enregistrer les sons générés par l’activité volcanique sous-marine, notamment par l’éruption de coulées de lave. Plusieurs sources d’ondes hydroacoustiques ont été identifiées pendant la première année d’écoute : séismes, glissements de terrain sous-marins, cris de mammifères marins de différentes espèces et bruit anthropogénique. Parmi ces sons, des signaux impulsionnels ont retenu notre attention. Nous les associons à des formations de vapeur liées à l’épanchement de coulées volcaniques. L’analyse préliminaire de ces signaux (10 jours répartis sur la première année, dont 24 h dépouillées finement) révèle que la forte activité éruptive observée à 10 km au NW du nouveau volcan au début de la surveillance hydroacoustique a fortement diminué pendant la première année d’enregistrement. Une détection systématique robuste de ces signaux offrirait la possibilité de dater et localiser l’activité éruptive, en l’absence de levés bathymétriques et d’imagerie répétée de la zone active.

Interface between the sea and the land, the port is a storage and transitional space in constant evolution. These changes fall within the scope of preventive archaeology and port archaeology is a discipline in its own right. The diagnostic prescriptions integrate the specificities of these changing spaces and most often include a documentary study phase. The latter is devoted to the analysis of historical, archaeological, but also cartographic and technical data. Geophysical data is also very important, and when it is available, it becomes essential in this type of study. Upstream of the operations, the documentary study guides the underwater prospection, gives indications on old structures that have disappeared (pontoons, quays, dykes…), and allows to anticipate part of the specificities of each intervention context. It also facilitates the interpretation of the remains encountered during or after an operation and is therefore a major element in the understanding of certain archaeological contexts. This poster proposal aims to illustrate the dialogue between the different sources, up to the confrontation with the archaeological interpretation, through the example of the diagnosis of the port of La Turballe where the documentary study, by combining historical, archaeological and technical sources, proved to be decisive for the detection and interpretation of littoral structures, even after their examination in the field., Interface entre le large et la terre, le port est un espace de stockage et de transition en constante évolution. Ces modifications entrent dans le champ de l’archéologie préventive et l’archéologie portuaire est une discipline à part entière. Les prescriptions de diagnostic intègrent les spécificités de ces espaces changeants et comprennent le plus souvent une phase d’étude documentaire. Cette dernière est consacrée à l’analyse des données historiques, archéologiques, mais aussi cartographiques et techniques. La part des données géophysiques est également très importante, lorsqu’elles sont disponibles, elles deviennent incontournables dans ce type d’études. En amont des opérations, l’étude documentaire oriente la prospection sous-marine, donne des indications sur des structures anciennes aujourd’hui disparues (pontons, quais, digues…), et permet d’anticiper une partie des spécificités de chaque contexte d’intervention. Elle permet également, en cours d’opération ou en post-opération, de faciliter l’interprétation des vestiges rencontrés et constitue en cela un élément majeur dans la compréhension de certains contextes archéologiques. Cette proposition de poster a pour objectif d’illustrer le dialogue entre les différentes sources, jusqu’à la confrontation avec l’interprétation archéologique, à travers l’exemple du diagnostic du port de La Turballe où l’étude documentaire, en combinant les sources historiques, archéologiques et techniques, s’est avérée décisive pour la détection et l’interprétation de structures littorales, même après leur examen sur le terrain.

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Water storage structures have always been built to provide water for agricultural and household needs. But when these structures become a threat to human lives, monitoring techniques have to be implemented to prevent any malfunctioning during their operation lives. Earthen dams, one of the oldest reservoir types undergo different types of failures throughout their aging. One of the major causes of breach is internal erosion. This type of failure happens when soil particles of the structure itself or its foundation migrate downstream by seepage flow.Being the primary cause of failure, internal erosion also known as piping, is a complicated phenomenon. It requires extensive monitoring to be detected at early stages; otherwise, by the time visual signs appear it would be too late to prevent any human or agricultural losses.Conventional methods usually used require a lot of instrumentation and sometimes fail to detect the first stages of internal erosion. Recent researches have focused on the use of geophysical techniques (non-destructive) to detect anomalies within the body of the dam and monitor its evolution. In this study, we will focus on the use of electrical resistivity and seismic techniques in the detection and monitoring of internal erosion in earthen dams. For this purpose, experiments were first conducted in the laboratory under controlled environment to better assess what happens during the 4 stages of internal erosion: i/ initiation, ii/ continuation, iii/ progression and iv/ breach.This dissertation presents the work conducted in the objective of detecting and monitoring water flow as well as internal erosion in earthen dams. Laboratory setups have been designed in the purpose of understanding the mechanism of internal erosion under a controlled environment. The continuous monitoring using electrical resistivity and seismic techniques has been effective in the detection of water flow in the porous medium, internal erosion process and the failure of the soil. In addition, experimental setups have been monitored for the flow of water detection., Les structures de stockage d'eau ont toujours été construites pour fournir de l'eau pour les besoins agricoles et domestiques. Mais lorsque ces structures deviennent une menace pour les vies humaines, des techniques de surveillance doivent être mises en œuvre pour prévenir tout dysfonctionnement pendant leur durée de vie. Les barrages en terre, l'un des plus anciens types de réservoirs, subissent différents types de défaillances au cours de leur vieillissement. L'une des principales causes de rupture est l'érosion interne. Ce type de défaillance se produit lorsque des particules de sol de la structure elle-même ou de sa fondation migrent vers l'aval par le biais d'un flux d'infiltration.Étant la principale cause de défaillance, l'érosion interne, également connue sous le nom de tuyauterie, est un phénomène compliqué. Il nécessite une surveillance approfondie pour être détecté à un stade précoce ; sinon, lorsque des signes visuels apparaissent, il est trop tard pour prévenir toute perte humaine ou agricole.Les méthodes conventionnelles habituellement utilisées nécessitent beaucoup d'instrumentation et échouent parfois à détecter les premiers stades de l'érosion interne. Les recherches récentes se sont concentrées sur l'utilisation de techniques géophysiques (non destructives) pour détecter les anomalies dans le corps du barrage et suivre son évolution. Dans cette étude, nous allons nous concentrer sur l'utilisation de la résistivité électrique et des techniques sismiques dans la détection et le suivi de l'érosion interne des barrages en terre. Pour cela, des expériences ont d'abord été menées en laboratoire sous environnement contrôlé afin de mieux évaluer ce qui se passe au cours des 4 étapes de l'érosion interne : i/ initiation, ii/ continuation, iii/ progression et iv/ rupture.Cette thèse présente le travail effectué dans le but de détecter et de surveiller l'écoulement de l'eau ainsi que l'érosion interne dans les barrages en terre. Des installations de laboratoire ont été conçues dans le but de comprendre le mécanisme de l'érosion interne dans un environnement contrôlé. La surveillance continue utilisant la résistivité électrique et les techniques sismiques a été efficace dans la détection de l'écoulement de l'eau dans le milieu poreux, le processus d'érosion interne et la rupture du sol. En outre, les montages expérimentaux ont été surveillés pour la détection du flux d'eau.

https://hal-emse.ccsd.cnrs.fr/emse-03278442/file/actes_CNIA_CH_PFIA2021.pdf; National audience; This contribution introduces the use of convolutional neural networks for the characterization of magnetic anomalies. The developed approach allows one the localization of magnetic dipoles, including counting the number of dipoles, their geographical position, and the prediction of their parameters (magnetic moment, depth, and declination). Subsequently, it will be tested on real data, for example, in the framework of pyrotechnic detection for unexploded ordnance prospection. Finally, an application to other geophysical methods will be considered.; Cette contribution présente l'utilisation des réseaux de neurones convolutifs pour la détection d'anomalies magnétiques. L'approche développée permet la localisation de dipôles magnétiques, avec le comptage du nombre de dipôles, leur position géographique et la prédiction de leurs paramètres (moment magnétique, profondeur et déclinaison). Elle sera ensuite testée sur des données réelles, dans le cadre par exemple, d'une détection pyrotechnique pour la prospection de munitions non explosées, avant d'envisager une application vers d'autres méthodes géophysiques.

Basket geothermal heat exchanger buried at shallow depth and connected to heat pumps can be used to heat and/or cool buildings. Heat transfers and performance related to geothermal basket are complex due to heterogeneous petrophysical properties of the soil, freezing of ground and surface environmental conditions e.g. air temperature variations. To study heat transfers, a geophysical monitoring of electrical conductivity and induced polarization has been developed using three experiments at different scales. First, a petrophysical model was designed from laboratory measurements. This model describes at the pore scale, the variation of electrical conductivity and chargeability according to the soil temperature and frost. This model was applied to an in-situ experiment to monitor the growth of an ice-core. We have also designed an analogic experiment at small scale and under controlled conditions in order to study the heat transfers and the effect of the soil freezing according to different environmental conditions. This study shows the importance of lateral flow and the influence of freezing during system operation. The petrophysical model was tested and validated with several datasets and geophysical monitoring was able to detect the formation and melting of the ice core., Les corbeilles géothermiques sont des échangeurs thermiques hélicoïdaux implantés dans le proche sous-sol qui couplés à une pompe à chaleur, permettent de chauffer et/ou de rafraichir les bâtiments. Comprendre les transferts thermiques liés à ces systèmes et étudier leurs performances requiert de prendre en compte les propriétés pétrophysiques hétérogènes du sol, les phénomènes de changement de phase et les conditions environnementales, dont les variations de température de l’air et la pluviométrie. Dans ce but un monitoring géophysique en conductivité électrique et en polarisation provoquée a été développé à l’aide de trois expériences à différentes échelles. Tout d’abord, un modèle pétrophysique a été élaboré à partir d’une série d’expériences en laboratoire. Ce modèle décrit la variation de la conductivité électrique et de la chargeabilité en fonction de la température et du gel du sol à l’échelle porale. Ce modèle a été appliqué à une expérience in-situ pour suivre la formation d’un noyau de glace. Nous avons aussi développé une expérience analogique à échelle réduite et en conditions contrôlée pour mieux comprendre les transferts de chaleur au sein du sol et étudier l’impact du gel dans différentes conditions environnementales. Ces études ont montré l’importance des apports thermiques latéraux et l’impact du changement de phase lors du prélèvement de chaleur par la corbeille. Le modèle pétrophysique a été validé sur plusieurs jeux de données et les résultats du monitoring géophysique permettent de détecter la formation et la fonte d’un noyau glace.

International audience; As part of the expansion of the port of Dunkirk, more than 170 hectares of the maritime plain were explored on the future “Zone de Grande Industrie” (heavy industrie area) in the former estuary of the Denna (or Déna, or L’Enna) river, sub-catchment of the small coastal Aa river. The usual preventive archaeological diagnosis by trial trenches was accompanied by an archival research, a geophysical survey and geomorphological surveys (cross-sections and 3 m deep test pits). The integration of the different results leads to an understanding of the sector better than each discipline would have done separately. The first meters of deposits consist of tidal sands intersected by tidal channels. The upper decimeters are possibly siltier. The apparent conductivity survey allows spatializing the lithostratigraphic data. Their combination, as well as information from the ancien cadastre, highlight a state of the western edge of the estuary, contemporary with human occupations. In the same way, combination of archaeological remains collected during the survey with the geophysical/stratigraphical data allows to understand the evolution of that landscape, along with the expansion and contraction of dwellings, since the first remains around the Xth–XIIth century on the western edge of the estuary. From that, dwellings move to the northeast, to a long time active channel of the Denna which its axis corresponds to the current drainage system. The electrical conductivity survey also revealed anomalies that turned out to be broad and deep anthropogenic features (up to about 40 m in diameter and more than 5 m deep, i.e. −2.5 m below mean water level). Although abundant, these structures can easily be unnoticed by trial trenches. Three structures were tested. Their filling is variable but has a common point to be sealed on the bottom and to have walls made with clumps of clay. These features are interpreted as diked ponds, some examples remain on the coast of the North Sea (Friesland, Zeeland and Germany). They were used to collect fresh water while the surrounding shape embankment was used to protect it from the highest tides.; Dans le cadre de l’agrandissement du port de Dunkerque, plus de 170 hectares de la plaine maritime ont été explorés sur la future « Zone Grande Industrie », dans l’ancien estuaire de la Denna (ou Déna, ou L’Enna), sous-bassin du petite fleuve côtier Aa. Le diagnostic d’archéologie préventive classique par ouverture de tranchées a été accompagnée de recherches en archives, de prospections géophysiques, de levés géomorphologiques en sondages en puits (profonds de 3 m) et en coupes. L’intégration des études de nature différente permet d’aboutir à une compréhension du secteur meilleure que ne l’eût fait chaque discipline séparément. Les dépôts sont essentiellement des sables tidaux recoupés par des chenaux de marée. Les décimètres supérieurs sont parfois plus limoneux. Les mesures de conductivité apparente permettent de spatialiser les données lithostratigraphiques ponctuelles. Leur confrontation, ainsi que des indices venant du réseau parcellaire, permet la mise en évidence d’un bord ouest de l’estuaire, contemporain d’occupations humaines. De même, la confrontation des vestiges archéologiques levés lors du diagnostic avec une zonation basée sur la géophysique et la stratigraphie permet d’appréhender l’évolution du paysage, notamment l’expansion et la contraction de l’habitat du secteur, depuis les premières interventions aux environs des Xe–XIIe siècles sur la bordure ouest de l’estuaire. Depuis ce dernier, l’habitat a progressé vers le nord-est, jusqu’à un bras de la Denna resté longtemps actif et dont l’axe correspond au système de drainage actuel. La cartographie de conductivité électrique permet également de mettre en évidence des anomalies qui se sont révélées être de larges et profondes structures anthropiques (jusqu’à environ 40 m de diamètre et plus de 5 m de profondeur, soit −2,5 m sous la cote zéro). Bien que nombreuses, ces structures peuvent passer facilement inaperçues lors des diagnostics archéologiques. Plusieurs ont été testées. Leur remplissage est variable mais présente comme point commun une étanchéification du fond et des parois par des mottes d’argile. Ces structures sont interprétées comme des mares endiguées dont quelques exemples subsistent sur la côte de la mer du Nord (en Frise, en Zélande et en Allemagne). Elles permettaient de recueillir l’eau douce et leur couronne de remblais en élévation s’élevaient au-dessus des plus fortes marées.

National audience; Cette contribution présente l'utilisation des réseaux de neurones convolutifs pour la détection d'anomalies magnétiques. L'approche développée permet la localisation de dipôles magnétiques, avec le comptage du nombre de dipôles, leur position géographique et la prédiction de leurs paramètres (moment magnétique, profondeur et déclinaison). Elle sera ensuite testée sur des données réelles, dans le cadre par exemple, d'une détection pyrotechnique pour la prospection de munitions non explosées, avant d'envisager une application vers d'autres méthodes géophysiques.

The characterization of a moving hydrodynamic system such as LNAPL pollution is traditionally carried out by taking samples of soil and water. This sampling requires drilling before an analysis period that can be relatively long. Geophysics, as a non-invasive method whose signals respond to variations in the physical properties of the subsoil, is a solution for filling the information gap between two measurement points. This approach makes it possible to integrate a temporal dimension with the multiplication of data acquisition campaigns. The GARLIC project, presented in this manuscript, is interested in the Geophysics Applied to the Rehabilitation of Contaminated Sites. This subject is a logical continuation of a previous thesis, carried out on the same study site and whose objective was to develop a geophysical and geochemical methodology applied to the characterization of a site contaminated by hydrocarbons. In order to best characterize very heterogeneous hydrocarbon pollution, the project was limited to the study of an area of one hectare. The determination of the geological properties of the area made it possible to characterize the variations in LNAPL thickness in the wells. The latter varies with the tides, but especially on the scale of the lunar cycle (28 days) with a greater quantity of hydrocarbons observed during low tidal coefficients. The integration of the temporal variability of the water table, under the influence of the tidal range, is made possible by carrying out cross pumping. This methodology allowed the hydrodynamic characterization of the aquifer and the definition of the coefficients of permeability and storativity Geophysical measurements, using traditional surface methods, do not allow precise characterization of LNAPL variations in the soil over time; the project is oriented towards intrusive geophysical measurements, notably with the realization of electrical resistivity measurements in three dimensions, with electrodes located at depth. The characterization of the electrical resistivity signal of the presence of hydrocarbons in the mobile phase was apprehended in a three-dimensional way in an experimental cubitainer. The measurements carried out over an area of 225 m² validated these observations with the presence of a layer of electrical resistivity greater than 73 Ω.m correlating the presence of LNAPL in the wells.., La caractérisation d’un système hydrodynamique en mouvement tel qu’une pollution en LNAPL est traditionnellement réalisée par prélèvements d’échantillons de sol et d’eau. Cet échantillonnage nécessite la réalisation de forages avant un délai d’analyse pouvant être relativement long. La géophysique, en tant que méthode non invasive dont les signaux répondent aux variations des propriétés physiques du sous-sol, est une solution permettant de combler le manque d’informations entre deux points de mesures. Cette approche permet d’intégrer une dimension temporelle avec la multiplication des campagnes d’acquisitions de données. Le projet GARLIC, présenté dans ce manuscrit, s’intéresse à la Géophysique Apppliquée à la Réabilitation des sItes Contaminés. Ce sujet s’inscrit comme suite logique d’une précédente thèse, réalisée sur le même site d’étude et dont l’objectif était de développer une méthodologie géophysique et géochimique appliquée à la caractérisation d’un site contaminé par des hydrocarbures. Dans le but de caractériser au mieux une pollution en hydrocarbures très hétérogène, le projet s’est limité à l’étude d’une surface d’un hectare. La détermination des propriétés géologique de la zone a permis de caractériser les variations d’épaisseurs de LNAPL dans les puits. Cette dernière varie au gré des marées, mais surtout à l’échelle du cycle lunaire (28 jours) avec une quantité d’hydrocarbures plus importante observée lors des bas coefficients de marnage. L’intégration de la variabilité temporelle de la nappe, sous l’influence du marnage, est permise par la réalisation de pompages croisés. Cette méthodologie a permis la caractérisation hydrodynamique de l’aquifère et la définition des coefficients de perméabilité et de storativité. Les mesures géophysiques, au moyen des méthodes traditionnelles de surface, ne permettent pas de caractériser avec précision les variations de LNAPL dans le sol au cours du temps ; le projet s’est orienté vers des mesures géophysiques intrusives, avec notamment la réalisation de mesures de résistivités électriques en trois dimensions, avec des électrodes situées en profondeur. La caractérisation du signal de résistivité électrique de la présence d’hydrocarbures en phase mobile a été appréhendée de façon tridimensionnelle dans un cubitainer expérimental. Les mesures réalisées sur une zone de 225 m² ont validé ces observations avec la présence d’une couche de résistivité électrique supérieure à 73 Ω.m corrélant la présence de LNAPL dans les puits.

The strong and cold, outermost portion of a planet is conventionally referred to as the lithosphere. When this layer is loaded by volcanoes or polar ice caps, it deviates from its original state and bends. This compensation mechanism gives rise to two principal observables that are detectable from orbit: gravity anomalies, and topographic expressions. These data can be used along with a geophysical model to invert for key parameters such as the density and composition of the loading material, and the elastic thickness of the underlying lithosphere (Te). Te is directly linked to the thermal state of the interior and provides important constraints for the geologic evolution of the planet. In this thesis, we investigate the thermo-mechanical evolution of the Martian lithosphere throughout geologic time using gravity, topography, and radar sounding data. In the first part, we present an analysis by Broquet & Wieczorek (2019) of the gravitational signature of 18 kilometer-sized Martian volcanoes. We model the deformation of the lithosphere under volcanic loads and compare the resulting theoretical gravitation signal to observations. The mean bulk density of the volcanic structures is found to be 3200 ± 200 kg m-3, which is representative of iron-rich basalts, as sampled by the Martian basaltic meteorites. Te is constrained to have been thin, < 15 km, when the old and low-relief volcanoes (> 3.2 Ga, 0.5 to 7.4 km) formed. This implies that the lithosphere was hot and thin early in geologic history. Conversely, most younger and larger prominent constructs within the Tharsis and Elysium provinces (< 3 Ga, 5.8 to 21.9 km) were emplaced on a colder and thicker lithosphere, 30 to 100 km, which is consistent with the bulk of their emplacement occurring later in geologic history. In the second part, we discuss a study by Broquet et al. (2020) that analyzes the flexure of the lithosphere beneath the north polar cap, and present results for the south polar cap. The polar caps are geologically young (< 10 Ma) and transparent to sounding radars, giving us a unique insight into their composition and the present-day geodynamic response of the lithosphere. We show that the lithosphere is thick and cold at the north and south poles, with Te larger than 330 and 175 km, respectively. In the absence of in situ heat flow measurements, the derived Te provide the best estimates for the present-day thermal state of Mars. Our inferred compositions suggest that, for reasonable dust contents, about 10 vol% CO2 ice is mixed within the north polar deposits, the rest being water ice. The south polar cap potentially harbors lots of CO2 ice (up to 38 vol%). Like on Earth, where the composition of buried ices gives hints on the climatic evolution, having CO2 ice at the poles pole will help improve scenarios for the climate and orbital evolution of Mars. In the last part, we discuss the thermo-mechanical properties and composition of the crust and lithosphere on a global scale. Based on a gravity analysis, we show that the bulk density of the surface varies laterally, with an average of about 2500 ± 370 kg m-3. This value is significantly lower than what was found for the volcanic regions, which suggests that the subsurface has been heavily reworked by sedimentary processes that either modified the material composition or generated significant porosity. Alternatively, we propose that the crust could be felsic-rich, and not basaltic in composition. Based on a comparison of our Te estimates to that obtained from thermal evolution models of Mars, we constrain that more than half of the planet's bulk abundance in radiogenics are located in the crust. For nominal compositional models, only thermal models with an average crustal thickness of 60 km fit our range of Te. These constraints will help to determine how the InSight local estimate on the crustal thickness relates to the global scale properties, and what is the bulk composition of the planet.; La partie externe, rigide, et froide d'une planète est conventionnellement appelée lithosphère. Lorsque la lithosphère est soumise à des charges telles qu'un volcan ou un calotte polaire, elle dévie de son état initial et se fléchie. Ce mécanisme de compensation génère deux principaux observables, détectables depuis l'orbite: des anomalies gravimétriques et des variations topographiques. Ces données peuvent être couplées à un modèle géophysique, afin de déterminer la densité et composition de la charge, ainsi que l'épaisseur élastique de la lithosphère (Te). Te est directement liée à l'état thermique de l'intérieur et fournie des contraintes cruciales afin de déterminer l'évolution géologique de la planète. Cette thèse caractérise l'évolution thermo-mécanique de la lithosphère de Mars au cours des temps géologiques, en s'appuyant sur des données gravimétriques, topographiques, et radars. Dans une première partie, nous présentons une analyse de Broquet & Wieczorek (2019) sur la signature gravitationnelle de 18 volcans Martiens. Nous modélisons la déformation de la lithosphère sujette à leurs charges et comparons le signal gravitationnel théorique associé, aux observations. La densité apparente moyenne obtenue est de 3200 ± 200 kg m-3, ce qui est représentatif d'un basalte riche en fer, tel qu'échantillonné par les météorites basaltiques Martiennes. Te était fine, < 15 km, lorsque les plus anciens volcans (> 3.2 Ga) se sont formés, et implique que la lithosphère était peu rigide et fine, à l'aube de l'histoire géologique de la planète. A l'inverse, nous obtenons que les plus jeunes volcans (< 3 Ga) se sont mis en place sur une lithosphère plus froide et rigide, avec Te allant de 30 à 100 km. Ceci est cohérent avec l'idée que la majeure partie de leur formation aurait eu lieu plus tard dans l'histoire géologique de Mars. Dans une seconde partie, nous présentons une étude de Broquet et al. (2020) sur la flexure de la lithosphère sous la calotte polaire nord et de nouveaux résultats pour la calotte polaire sud. Les calottes polaires sont jeunes (< 10 Ma) et transparentes aux ondes radar. Cela nous permet de directement visualiser la réponse géodynamique actuelle de la lithosphère sous-jacente, et également de déterminer leur composition. Nous obtenons que la lithosphère est rigide et froide sous les calottes polaires nord et sud, avec Te supérieure à 330 et 175 km, respectivement. En l'absence de mesures de flux de chaleur in situ, nos estimations fournissent les meilleures contraintes sur l'état thermique actuel de la planète. Nous suggérons qu'environ 10 vol% de glace de CO2 est mixée dans la calotte nord, et jusqu'à 38 vol% dans la calotte sud. De même que sur Terre, où la composition des glaces enfouies renseigne sur les variations climatiques passées, une meilleure connaissance de la composition des glaces polaires Martiennes permettra d'améliorer les modèles d'évolution climatique de la planète. Dans une dernière partie, nous présentons des résultats sur la composition de la surface et la structure interne de Mars. Nous montrons que la densité apparente de la surface varie latéralement, avec une valeur moyenne de 2500 ± 370 kg m-3, ce qui est significativement plus bas que pour les provinces volcaniques. Cela suggère que la subsurface a été fortement affectée par des processus sédimentaires qui ont modifiés sa composition et générés une forte porosité. Alternativement, nous proposons que la croûte est riche en roches felsiques, et n'est pas de composition basaltique. A l'aide d'une comparaison de nos Te avec celles obtenues par des modèles d'évolution thermique de Mars, nous déterminons que plus de la moitié de la quantité totale d'éléments radiogéniques est contenue dans la croûte. Pour les modèles de composition standard, l'épaisseur moyenne de la croûte est de 60 km. Ces contraintes aiderons à déterminer dans quelle mesure les estimations locales données par InSight nous renseignent sur les propriétés globales de Mars.

International audience; For the interpretation of archaeological geophysical data as archaeological features, it is essential that the recorded anomalies can be clearly delineated and analyzed, and therefore, care has been taken to obtain the best possible data. However, as with all measurements, data are degraded by unwanted components, or noise. This review clarifies the terminology, discusses the four major sources of noise (instrument, use of instrument, external, soil), and demonstrates how it can be characterized using geostatistical and wavenumber methods. It is important to recognize that even with improved instruments, some noise sources, like soil noise, may persist and that degraded data may be the result of unexpected sources, for example, global positioning system synchronization problems. Suggestions for the evaluation and recording of noise levels are provided to allow estimation of the limit of detection for archaeological geophysical anomalies.; Pour l'interprétation des données géophysiques archéologiques en tant que caractéristiques archéologiques, il est essentiel que les anomalies enregistrées puissent être clairement délimitées et analysées, et par conséquent, en prenant soin d'obtenir les meilleures données possibles. Cependant, comme pour toutes les mesures, les données sont dégradées par des composantes indésirables ou du bruit. Cet article de synthèse clarifie la terminologie, discute des quatre principales sources de bruit (instrument, utilisation d'un instrument, externe, sol) et montre comment il peut être caractérisé à l'aide de méthodes géostatistiques et de nombres d'onde. Il est important de reconnaître que même avec des instruments très performants, certaines sources de bruit, comme le bruit du sol, peuvent persister et que des données dégradées peuvent être le résultat de sources inattendues, par exemple des problèmes de synchronisation du système de positionnement global. Des suggestions pour l'évaluation et l'enregistrement des niveaux de bruit sont fournies pour permettre l'estimation de la limite de détection des anomalies géophysiques archéologiques.

Cet article propose un bilan succinct des recherches effectuées sur le Mont Beuvray et à ses abords entre 2013 et 2016 dans le cadre du programme international de recherche consacré à l’oppidum de Bibracte. Les nouveaux acquis concernent le quartier du Champlain, l’îlot des Grandes Forges à la Pâture du Couvent, les domus PC1 et PC2, l’éminence du Theurot de la Roche (avec notamment la mise en évidence de tranchées minières et d’une énigmatique structure excavée maçonnée de 9,2 x 10,7 m) et, extra muros, le sanctuaire gallo-romain des Sources de l’Yonne… Mais on retiendra surtout les résultats obtenus sur le replat central du Parc aux Chevaux, où les enclos maçonnés tardifs de PC14 et PC15 s’avèrent hériter d’un espace public plus ancien constitué par un enclos carré de 45 m de côté reconstruit à plusieurs reprises sous la forme d’une architecture à ossature bois. Cet enclos est initialement ceinturé d’un murus gallicus qui fait office de mur-terrasse sur ses faces tournées vers l’aval et il comporte une cour entourée d’un quadriportique, qui est remplacée ultérieurement par une halle en position centrale. En place au plus tard à la veille de la Guerre des Gaules, il témoigne de l’urbanisme tout en contraste de Bibracte à partir du milieu du Ier s. av. notre ère, avec la cohabitation d’édifices publics totalement étrangers à la tradition gréco-romaine, comme celui-ci, et d’autres de style purement italien, comme le forum de la Pâture du Couvent. Une dernière avancée notable réside dans les progrès spectaculaires qu’ont connus les prospections géophysiques, notamment par la technique du géoradar, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour l’approche extensive et non-destructive de l’organisation spatiale du site.La seconde partie de l’article est consacrée à la présentation d’un tableau synoptique de l’évolution des quartiers de Bibracte, constitué à partir de la compilation des données des fouilles opérées depuis les années 1980. This article presents a brief summary of research carried out on Mont Beuvray and its surroundings from 2013 to 2016 as part of an international research program dedicated to the Bibracte oppidum. The new information concerns the Champlain, the island of the Grandes Forges à la Pâture du Couvent, the PC1 and PC2 domi, the Theurot de la Roche hill (with mining trenches and an enigmatic excavated walled structure measuring 9.2 x 10.7 m) and, extra muros, the Gallo-Roman sanctuary of the Sources de l’Yonne. But the most striking results were obtained on the central plateau of the Parc aux Chevaux, where the late walled enclosures of PC14 and PC15 were built on an earlier public space composed of a square enclosure (45 x 45 m) that was reconstructed several times in the form of a wood-framed architecture. This enclosure was initially surrounded by a murus gallicus that formed a wall-terrace on its sides turned in the downstream direction, and it has a courtyard surrounded by a quadriportico, which was later replaced by a centrally placed hall. In place at the latest just before the Gallic War, it attests to an urbanism in stark contrast to Bibracte starting in the middle of the 1st century BC, with the cohabitation of public buildings completely foreign to the Greco-Roman tradition, such as this one, and others of a purely Italian style, such as the Pâture du Couvent forum. The geophysical surveys yielded spectacular results, especially by the use of the georadar technique, which will enable us to proceed with an extensive and non-destructive approach to understanding the spatial organization of the site.The second part of the article is dedicated to the presentation of a datagrid of the evolution of the Bibracte quarters, compiled based on excavation data obtained since the 1980s. Der vorliegende Artikel gibt einen kurzen Überblick über die Forschungen, die im Rahmen des internationalen Forschungsprogramms zum Oppidum von Bibracte in den Jahren 2013 bis 2016 auf dem Mont Beuvray und in seiner Umgebung durchgeführt wurden. Die neu gewonnenen Erkenntnisse betreffen das Areal von Champlain, die îlot des Grandes Forges auf der Pâture du Couvent, die domus PC1 und PC2, die Anhöhe von Theurot de la Roche (und hier insbesondere die Identifizierung von bergbaulichen Gräben und einer rätselhaften eingetieften und gemauerten Struktur von 9,2 x 10,7 M.) sowie, extra-muros, das gallo-römische Heiligtum an den Yonne-Quellen. Vorwiegend werden jedoch neue Ergebnisse zur zentralen Terrasse von Parc aux Chevaux vorgestellt, denen zufolge die späteren gemauerten Einfriedungen von PC14 und PC15 einen älteren öffentlichen Platz bestehend aus einer quadratischen Einfriedung von 45 M. Seitenlänge ablösen. Die letztgenannte Einfriedung wurde mehrfach in Holzrahmenbauweise umgebaut : zu Beginn war sie von einem murus gallicus umgeben, der an den talabwärts gerichteten Seiten als Terrassenmauer diente. Ferner besaß sie einen Hof, der von einer Quadriportikus umgeben war. Zu einem späteren Zeitpunkt wurde der Hof durch eine zentral liegende Halle ersetzt. Die Einfriedung, an Ort und Stelle spätestens kurz vor Beginn des gallischen Krieges, bezeugt für Bibracte eine Urbanisierung der Kontraste ab der Mitte des 1. Jh. v. u. Z. und zwar in dem Sinne, dass öffentliche Gebäude, die in der griechisch-römischen Tradition vollkommen fremd sind, wie die genannte Einfriedung, neben solchen im rein italischen Stil auftreten, wie dem forum auf der Pâture du Couvent. Ein weiterer erwähnenswerter Erfolg betrifft die geophysikalische Prospektion, bei der insbesondere durch den Einsatz der Georadar-Technik spektakuläre Fortschritte erzielt wurden. Dies eröffnet neue Perspektiven für eine flächenhafte und zerstörungsfreie Erforschung der räumlichen Organisation des Fundortes.Im zweiten Teil des Artikels wird eine Übersichtstabelle zur Entwicklung der Areale von Bibracte präsentiert, die auf den gesammelten Grabungsdaten seit den 1980er Jahren basiert.(trad. Carla Backhaus)

This contribution reviews the challenges of imaging collisional orogens, focusing on the example of the Pyrenean domain. Indeed, important progresses have been accomplished regarding our understanding of the architecture of this mountain range over the last decades, thanks to the development of innovative passive imaging techniques, relying on a more thorough exploitation of the information in seismic signals, as well as new seismic acquisitions. New tomographic images provide evidence for continental subduction of Iberian crust beneath the western and central Pyrénées, but not beneath the eastern Pyrénées. Relics of a Cretaceous hyper-extended and segmented rift are found within the North Pyrenean Zone, where the imaged crust is thinner (10–25 km). This zone of thinned crust coincides with a band of positive Bouguer anomalies that is absent in the Eastern Pyrénées. Overall, the new tomographic images provide further support to the idea that the Pyrénées result from the inversion of hyperextended segmented rift systems., Cette contribution passe en revue les enjeux de l’imagerie des orogènes collisionnels, en se focalisant sur l’exemple du domaine pyrénéen. Au cours des dernières décennies, notre compréhension de l’architecture de cette chaîne de montagnes a connu des avancées importantes grâce au développement de techniques innovantes d’imagerie passive, s’appuyant sur une exploitation plus poussée de l’information dans les signaux sismiques, ainsi que de nouvelles acquisitions sismiques. Les nouvelles images tomographiques mettent en évidence la subduction continentale de la croûte ibérique sous les Pyrénées occidentales et centrales, mais pas sous les Pyrénées orientales. Les reliques d’un rift Crétacé hyper-étendu et segmenté se trouvent dans la zone nord-pyrénéenne, où la croûte imagée est plus mince (10–25 km). Cette zone de croûte amincie coïncide avec une bande d’anomalies de Bouguer positives qui est absente dans les Pyrénées orientales. Les nouvelles images tomographiques viennent globalement renforcer l’idée que les Pyrénées résultent de l’inversion de systèmes de rifts segmentés et hyper-étirés., This work is part of the OROGEN research project, a tripartite partnership between the CNRS, TOTAL and BRGM., With the institutional support of the ‘Severo Ochoa Centre of Excellence’ accreditation (CEX2019-000928-S).

A Gallo-Roman city is known since 2015 located in Montignac-Lascaux (Nouvelle-Aquitaine), “ Les Olivoux“. The site and its surroundings have been studied by preventive operations and research projects since 2005. The aim of this article is to provide a topical issue of the research in 2018., Une agglomération secondaire gallo-romaine est attestée depuis 2015 aux Olivoux, à Montignac-Lascaux (Nouvelle-Aquitaine). Le site et son environnement font l’objet d’opérations archéologiques préventives et programmées depuis 2005. L’objet de cet article est de proposer un point d’actualité de la recherche en 2018., Elizagoyen Vanessa, Boës Xavier, Dunikowski Christophe, Gaillard Hervé, Gaillard Jacques, Hulin Guillaume, Laborie Yan, Pasquet Vincent, Vigier Serge, Vinolas Frédéric, Simon François-Xavier, Fondeville Carole. Actualités de la recherche sur l’agglomération secondaire pétrucore de Montignac-sur-Vézère (Dordogne). In: Aquitania : une revue inter-régionale d'archéologie, tome 34, 2018. pp. 193-210.

International audience; Several anomalous transport approaches have been developed to model the interaction between fast advectively-dominated transport in well-connected porosity and fracture structures and slow diffusively-dominated transport in poorly-connected or low-permeability ones. Among them, the Multi-Rate Mass Transfer approach (MRMT) represents the anomalous dispersion along the main flow paths (mobile zone) induced by a large distribution of first-order exchanges with immobile zones. Even though MRMTs have been developed for conservative transport processes in the mobile zone, we demonstrate that they also conserve the variance of the concentration distribution in the immobile zones, and, hence, pertain to mixing induced reactivity. This property is established whatever the organization of the immobile zones and whatever the injection and sampling conditions in the mobile zone. It inherently derives from the symmetry properties of the diffusion operator in the immobile zones, but cannot be directly extended to heterogeneous dispersive processes in the mobile zone.

International audience; The study presents geophysical surveys and archaeological excavations that complete each other to fulfil two objectives: 1- to understand the evolution of the human occupation from Roman to Medieval times on an archaeological site in Horbourg-Wihr (Haut-Rhin, France); 2- to test the efficiency of an approach using a combination of different geophysical methods and targeted excavations for the assessment of archaeological remains. The use of different geophysical methods is shown to be particularly adapted to the context of the archaeological site. The results allow to conduct targeted excavations and to better understand the spatial distribution of the identified remains. Thus, the study gives new results on the succession and overlap of the archaeological remains of a medieval castle built on the remnant of a GalloRoman theater.; L’étude présente des campagnes de prospections géophysiques et de sondages archéologiques qui se complètent pour répondre à un double objectif : 1- comprendre l’enchaînement de l’occupation anthropique du territoire entre l’époque romaine et l’époque médiévale d’un secteur archéologique inédit à Horbourg-Wihr (Haut-Rhin, France) ; 2- tester l’efficacité de l’utilisation combinée de méthodes de prospections géophysiques et de la fouille archéologique pour identifier et caractériser les vestiges. L’utilisation de différentes méthodes géophysiques complémentaires se révèle particulièrement adaptée au contexte du site et les résultats ont permis d’implanter des sondages ciblés et de mieux comprendre la distribution spatiale des vestiges identifiés lors de la fouille. Ainsi, cette étude apporte de nouvelles informations sur la succession et superposition de vestiges d’un château médiéval sur la base d’un théâtre gallo-romain.

International audience; The archaeological excavations carried out since 2006 on the site of “Bois-l’Abbé”, located in the town of Eu (Seine-Maritime), have made it possible to demonstrate that the site does not consist of an isolated sanctuary, as mentioned by previous researchers, but of an antique urban area called Briga, of which the extent at its peak in the early third century reached at least 65 ha. Following these discoveries, the collective research program (PCR) “Topographie générale et insertion territoriale de l’agglomération antique que Briga”, coordonated by Etienne Mantel (DRAC – SRA de Normandie) was initiated in 2018. This interdisciplinary programm aims to bring together specialist from different institutions (DRAC, Universities, INRAP and volonteers) in order to improve the knowledge about urban planing, origins, development and decline of this urban area which was unknown until 2006.; Les fouilles conduites depuis 2006 sur le site du « Bois-l’Abbé », situé sur la commune d’Eu (Seine-Maritime), ont permis de mettre en évidence que ce dernier ne consistait non pas en un sanctuaire isolé, comme l’évoquaient les précédents chercheurs, mais comme une agglomération nommée Briga, dont la superficie atteignait au moins 65 hectares à son apogée au début du iiie siècle. À la suite de ces découvertes, le Programme Collectif de Recherche « Topographie générale et insertion territoriale de l’agglomération antique de Briga », coordonné par Étienne Mantel (DRAC – SRA de Normandie), a été initié en 2018. Interdisciplinaire par nature, ce programme a pour objectif de fédérer des intervenants venant de différentes institutions (DRAC, Universités, INRAP et bénévoles) afin d’accroître les connaissances sur l’urbanisme, les origines, le développement et le déclin de cette agglomération encore inconnue jusqu’en 2006.

Although complex interactions between humans and rivers have existed for several millennia, anthropogenic pressures on hydrosystems have increased sharply over the last two centuries. It is therefore essential to gain a better understanding of the recent evolution of river corridors in relation to the human activities that have developed there. The investigation of the sedimentary compartment is especially relevant for this type of retrospective approach. This thesis is based on the study of the Rhône River, a major European river subject to strong anthropogenic pressures, and is particularly focused on two of these pressures: contamination and river engineering. More specifically, its aims are to 1) prove the existence of legacy sediments caused by the river infrastructures implemented on the Rhône River and characterise those sediments, 2) develop a methodology for the interpretation of sedimentary archives sampled in a highly anthropised river environment subject to historical and emerging contamination, and 3) demonstrate the relevance of the concept of legacy sediments in a European context and in relation to river engineering. The methodology developed in this work combines a diachronic analysis of the study sites, their investigation using geophysical methods and the sampling of sediment cores that allows the quantification of many sedimentary parameters (e.g., grain-size, total organic carbon, contaminants and radionuclides content). Its implementation allowed to prove the existence of two types of legacy sediments on the Rhône River, that are related to the two engineering phases to which the river has been subjected (river training and bypassing for hydroelectricity production). In both cases, the legacy sediments result from a loss of connectivity between the main channel and the depositional environments investigated, and grain-size is the main parameter allowing to distinguish the legacy sediments from the underlying deposits. This leads us to propose an evolution in the definition of legacy sediments to take these observations into account. This study also proves that the recording capacity of river sediments is strongly influenced by the depositional environments studied and by the modifications of their hydrodynamic conditions induced by river engineering. Nevertheless, the proposed methodology makes it possible to interpret these archives in a robust manner and to reconstruct the recent trajectory of the Rhône River, as well as the temporal contamination trends of historical (metallic elements, polychlorinated biphenyls) or emerging (brominated flame retardants) pollutants, using cores from various environments. Such a retrospective approach is essential to better understand the many anthropogenic impacts on fluvial systems, to relate those impacts with present river management issues, and to suggest policies and monitoring and/or restoration measures consistent with the evolution of the river over time., Si des interactions complexes entre les hommes et les rivières existent depuis plusieurs millénaires, les pressions anthropiques exercées sur les hydrosystèmes ont fortement augmenté au cours des deux derniers siècles. Il est donc essentiel de mieux appréhender l’évolution récente des corridors fluviaux en lien avec les activités humaines qui s’y sont développées, et l’investigation du compartiment sédimentaire est particulièrement appropriée pour ce type d’approche rétrospective. Cette thèse s’appuie sur l’étude du Rhône, un fleuve européen majeur soumis à de fortes pressions anthropiques, et s’intéresse particulièrement à deux de ces pressions : la contamination et l’aménagement du cours d’eau. Plus précisément, elle vise à 1) prouver l’existence de sédiments hérités des aménagements mis en place sur le Rhône, et les caractériser ; 2) développer une méthodologie pour l’interprétation d’archives sédimentaires issues d’un milieu fluvial fortement anthropisé, dans le cadre des contaminations historiques et émergentes ; 3) démontrer l’intérêt du concept de sédiments hérités dans un contexte européen et en lien avec la mise en place d’infrastructures fluviales. La méthodologie développée dans ce travail combine une analyse diachronique des sites d’étude, leur investigation à l’aide de sondages géophysiques et le prélèvement de carottes sédimentaires permettant la quantification de nombreux paramètres sédimentaires (e.g., granulométrie, carbone organique total, teneur en contaminants et radionucléides). Son implémentation a permis de démontrer l’existence de deux types de sédiments hérités sur le Rhône, en lien avec les deux phases d’aménagement auxquelles le fleuve a été soumis (correction du tracé et aménagements hydroélectriques). Dans les deux cas, les sédiments hérités résultent d’un processus de déconnexion entre le chenal principal et les environnements de dépôt concernés, et la granulométrie est le paramètre principal permettant de les distinguer des dépôts sous-jacents. Une évolution de la définition de sédiments hérités est donc proposée afin d’y inclure ces nouvelles caractéristiques. Il est également prouvé que la capacité d’enregistrement des sédiments fluviaux est fortement influencée par l’environnement de dépôt étudié et par les modifications de leurs conditions hydrodynamiques induites par les différents aménagements. La méthodologie proposée permet néanmoins d’interpréter de façon robuste ces archives et de reconstruire la trajectoire récente du Rhône et les tendances temporelles de contamination de polluants historiques (éléments métalliques, polychlorobiphényles) ou émergents (retardateurs de flammes bromés) à partir de carottes issues de divers environnements. Une telle approche rétrospective est essentielle afin de mieux appréhender l’ensemble des impacts anthropiques en lien avec les enjeux actuels de gestion des cours d’eau, et de proposer des politiques publiques et des mesures de suivi et/ou de restauration cohérentes avec l’évolution à long terme du fleuve.

The reawakening of volcanoes asleep since hundreds or thousands years (ex. Komagatake, 1640; Pinatubo, 1991) is a mysterious phenomenon. Volcanic eruptions are the surface expressions of processes occurring in the underlying magmatic systems. Long-lived magmatic reservoirs located in the upper crust have been shown to result from the accumulation of intrusions of new magmas, and spend most of their dwelling time as mush. A mush is a magma that is cooled and crystallized, in which the crystals are touching each other to form a rigid framework, that inhibit its ability to flow. The generation of eruptible conditions requires destabilizing the force chains link crystals in contact. Such destabilization is often thought to be triggered by the recharge of the mush with new magma. A better understanding of the physical processes occurring in magmatic reservoirs by the emplacement of new magma is required to identify the conditions that primer in volcanic eruptions. The characterization of the effects of the intrusion on the physical conditions of the magmatic reservoir and on the associated geophysical signals is necessary to best mitigate volcanic hazards.This thesis explores first the physical processes controlling the motions of the crystals in magmas and mush. Previous studies have not considered the presence of lubrication forces. These hydrodynamic forces are opposed to the relative motions between neighboring crystals. By developing scaling relationships of the importance of the forces controlling the motion of the solids, and numerical simulations using a Discrete Element Method coupled with a Computational Fluid Dynamic approach (CFD-DEM), we constrained the effects of lubrication on magmas and defined a dimensionless number able to predict lubrication importance. Results show that lubrication is opposed to the onset or the arrest of motions within the mush. Neglecting lubrication results in underestimating the duration of transient dynamics, but does not affect the quantification of steady-state dynamics.We then used CFD-DEM simulations to explore the emplacement mechanisms of mobile magmas within mush and their effects on the magmatic reservoir. Results show that the behavior of the intrusion is controlled by the injection velocity and by the density contrast between the two melt phases of the resident mush and the intruded material. Under most natural conditions, simulations suggest that the intruded magma is expected to pond at the base of the mush and to be emplaced as a horizontal layer. This scenario does not lead to a high degree of mixing nor to conditions for which an eruption may be triggered rapidly. The recharge in new magmas, however, generates conditions propitious for the extraction of eruptible magmas from the mush. It appears that the unfolding of a recharge event depends on the evolution of the density contrast between the mush interstitial melt and the intruded melt and on the thermal exchanges following the intrusion.The detection of volumes composed by eruptible magmas from seismic signals requires knowledge of their seismic properties, which are yet poorly constrained. We used the coupled phase approach to compute the propagation velocities and attenuation coefficients of seismic waves in magmas. This approach is based on the linearization of the continuum conservation equations that control the motions of the fluid and the solids. Results show that, in crystal-bearing magmas, the propagation velocity of compressional waves is mainly controlled by the crystal volume faction. The measure of the intrinsic attenuation coefficient is required to distinguish the chemical composition of the magmas. The joint monitoring in time of seismic waves velocities and intrinsic attenuation coefficients seems the most suitable method to detect the initiation of an eruption from a magmatic reservoir.; Le réveil de volcans endormis depuis de nombreuses années (ex. Komagatake, 1640; Pinatubo, 1991) est un phénomène qui reste mystérieux. Les éruptions volcaniques sont les expressions de surface de processus prenant place dans le système magmatique sous-jacent. Les réservoirs magmatiques situés dans la croûte supérieure sont formés par des injections répétées de magmas mobiles, et résident la plupart du temps à l’état de mush. Un mush est un magma refroidi et cristallisé, où les cristaux se touchent et forment un squelette rigide qui inhibe sa capacité à s’écouler. Les chaines de forces liant ces cristaux en contact doivent être déstabilisées afin de générer des conditions pouvant mener à une éruption. Une telle déstabilisation est souvent considérée comme le résultat de la recharge du réservoir. Une meilleure compréhension des processus physiques liés à la recharge d’un mush est donc nécessaire afin d’identifier les conditions qui favorisent le déclenchement d’une éruption volcanique. La caractérisation de l’effet d’une intrusion sur les conditions physiques du réservoir et sur les signaux géophysiques associés, est nécessaire pour permettre la détection des dynamiques menant à une éruption, et de gérer au mieux les risques associés.Cette thèse explore dans un premier temps les processus physiques qui contrôlent le mouvement des cristaux dans les magmas et les mush. Les études précédentes ne considéraient pas les forces de lubrification. Ces forces hydrodynamiques sont opposées au mouvement relatif entre deux cristaux voisins. A l’aide de lois d’échelle quantifiant l’importance des différentes forces contrôlant le mouvement des cristaux et de simulations numériques utilisant la méthode des éléments discrets, couplée à la modélisation dynamique de la phase fluide (CFD-DEM), nous avons contraint l’effet de la lubrification et défini un nombre sans dimension indiquant son importance. Les résultats montrent que la lubrification s’oppose à l’initiation ou l’arrêt de mouvements dans le mush. La négliger sous-estime la durée des phases transitoires mais n’affecte pas la quantification de l’état stationnaire de l’écoulement.Nous avons utilisé des simulations CFD-DEM afin d’explorer les mécanismes d’emplacement de magmas mobiles dans un mush. Les résultats montrent que le comportement de l’intrusion est contrôlé par la vitesse d’injection et le contraste de densité entre la phase fondue du mush et celle du magma mis en place. Dans la plupart des conditions naturelles, les simulations montrent que le magma injecté se met en place sous forme d’une couche horizontale à la base du mush. Cette situation ne résulte ni en un mélange efficace entre mush et intrusion, ni en des dynamiques permettant de générer immédiatement une éruption. En revanche, la recharge du mush génère des conditions qui peuvent mener à la génération et à l’extraction de volumes de magmas possédant une éruptivité. Il apparait que le déroulement d’un événement de recharge dépend de l’évolution de la densité relative entre la phase fondue du mush et celle du magma mis en place et de l’évolution thermique qui suit l’intrusion.La détection de volumes de magmas possédant une éruptivité à partir de données sismiques requiert une connaissance de leurs propriétés sismiques. Ces propriétés sont à ce jour mal contraintes. En utilisant une approche de phases couplées basée sur la linéarisation des équations conservatives contrôlant le mouvement des phases fluide et solide, nous avons calculé les vitesses de propagation et facteurs d’atténuation des ondes sismiques dans les magmas. Les résultats montrent que, dans les magmas chargés en cristaux, la vitesse des ondes dépend principalement du contenu en cristaux. Distinguer des magmas de différentes compositions chimiques nécessite de mesurer l’atténuation intrinsèque. Le suivi des évolutions conjointes de ces deux observables semble être l’approche la plus à même de détecter des dynamiques magmatiques menant à une éruption.

This work was funded by a state scholarship from the SISEO doctoral college (Sciences et Ingénierie des Systèmes de l’Environnement et des Organisations).A methodology involving geomorphological analysis and 3D mapping tools was developped to reconstruct the physical context and the paleogeographic morphologies of archaeological sites before, during and after their human occupation.This work was conducted on three sites: the Roc-aux-Sorciers (Vienne, France), Borologa Rockshelters (Kimberley, Australia), and the physical context of the Chauvet cave: the Combe d’Arc cutoff meander and its monumental Pont d’Arc natural bridge (Ardèche, France).The Combe d’Arc meander, the rich environment and the morphological evolution of the Ardèche canyon support an interdisciplinary study based on a multi-method approach which circles around high- fidelity 3D mapping and modelling.The 3D geomorphological approach is described in the first part of this work (i). Topographical constraints allow the construction of a detailed and robust relative chronology based on stratigraphical relationships between the different morphologies (ii). Absolute datings can thus be added to such a model and be discussed regarding the 3D mapping and its stratigraphical organisation (iii).In the first part, the methodological workflow for 3D mapping is applied to archaeological environments -First to the Roc-aux-Sorciers site (chapter 1), then to Borologa Rockshelters (chapter 2). On both sites, geomorphological questionnings are related to archaeological research programs.The remaining parts of the work (parts II and III) focus on the paleo-landscape reconstruction of the Combe d’Arc cutoff meander. The second part (chapters 3, 4 and 5) aims at building a robust relative chronological framework of the Combe d’Arc meander evolution based on large scale geomorphological investigations on the River Ardèche alluvial banks and inside the karstic drains of the Ardèche canyon. The underground investigation of the abandoned meander is supplied by geophysical prospection.Finally, the third part of our study (chapters 6, 7 and 8) accounts for the absolute datings of the Châtaigniers cave speleothems (inside the Combe d’Arc meander) and of the ancient alluvial banks of the River Ardèche. Hence the suggestion of a chronological timeline of the meander cutoff and the natural bridge genesis which is then discussed regarding human occupations and Late Quaternary dynamics on a regional scale, Ce travail de thèse a été financé par allocation de recherche de l’école doctorale SISEO (Sciences et Ingénierie des Systèmes de l’Environnement et des Organisations) de l’Université Savoie Mont Blanc.Il a pour objet de présenter le cadre physique des sites archéologiques ornés par l’approche de la géomorphologie associée aux outils de topographie et d’imagerie 3D, dans l’objectif de reconstituer les formes et l’évolution de l’environnement physique des sites ornés avant, pendant et après les occupations humaines.Ce travail a pour support l’étude de trois sites : le Roc-aux-sorciers (Vienne, France), les monolithes du site Borologa (Kimberley, Australie), et l’environnement paysager de la grotte Chauvet : le complexe du cirque d’Estre et de l’arche du Pont d’Arc (Ardèche, France). C’est notamment dans le cadre très riche des gorges de l’Ardèche et du Pont d’Arc qu’une méthodologie spécifique a été développée, qui se fonde sur la 3D comme outil de croisement des données issues de différents champs disciplinaires. Une approche multi méthodes a été construite sur ce site, dans l’objectif de reconstituer son histoire, celle du temps des formes et du temps des hommes.La méthodologie mise en place sur les sites d’étude se fonde sur la topographie haute-résolution et son caractère non invasif (i). L’approche topographique offre la possibilité de construire une chronologie robuste et détaillée des évènements, fondée sur l’emboitement relatif des formes (ii). La chronologie relative sert alors de contrainte stratigraphique à l’élaboration d’une chronologie absolue, alimentée par des datations radiométriques (iii).La première partie (chapitres 1 et 2) se veut méthodologique et développe les étapes de construction d’une cartographie 3D en contexte archéologique sur les sites du Roc-aux-Sorciers et des monolithes Borologa. Les questionnements géomorphologiques développés sur ces sites s’inscrivent dans des programmes de recherche archéologiques et des investigations déjà en place. Le reste de ce travail (parties 2 et 3) porte sur la reconstitution des paléogéographies de l’environnement de la grotte Chauvet : le complexe du Cirque d’Estre – Pont d’Arc. La seconde partie (chapitres 3, 4 et 5), vise à construire une chronologie relative de l’évolution du méandre de la Combe d’Arc. La topographie 3D permet alors de mettre en relation des objets et des observations ponctuelles: des anciens niveaux de terrasses alluviales, des formations souterraines, et des informations tirées de la prospection du sous-sol.La dernière partie (chapitres 6, 7 et 8) regroupe les résultats de deux campagnes de datation absolue, sur les concrétions de la grotte des Châtaigniers ainsi que sur les basses terrasses alluviales de l’Ardèche. Le recoupement de la Combe d’Arc fait l’objet d’une étude détaillée permettant de répondre à des questionnements interdisciplinaires (géomorphologie, archéologie), en lien avec l’évolution de l’environnement physique et des occupations humaines. L’élaboration d’une chronologie absolue permet enfin de réinterroger les reconstitutions 3D dans une perspective régionale et d’évaluer les dynamiques d’évolution du relief à l’échelle d’un bassin versant

The river protection levees represent more than 8 600 km of works on the national territory and are very heterogeneous, because of a construction made from mate- rials encountered nearby as well as their history (breaks and repairs, extensions...). In order to prevent the risk of structural failure, which can lead to catastrophic consequences such as loss of lives and economic disasters, protection levees require special supervision. This surveillance _rst requires visual recognition, in addition to historical and bibliographical research. Recognized methodologies for levee assess- ment also include geophysical and geotechnical survey methods. These two families of methods are complementary but rarely considered jointly. At best, the results obtained by each method are simply overlaid. Geophysical me- thods are non-intrusive and provide physical information on large volumes of soils with high output but with signi_cant potential uncertainties. These uncertainties are due in particular to the integrating and indirect aspects of the methods as well as to the resolution of the intrinsically ill-posed inverse problems. Moreover, the measured physical quantity does not _t into the models of justi_cation of the struc- tures with respect to the modes of rupture. Geotechnical reconnaissance methods, on the other hand, are intrusive and provide more intermittent information but also more accurate and more adapted to the analysis of failure modes. An important issue for the evaluation of _uvial protection levees is to be able to combine acquired geophysical and geotechnical data, while taking into consideration their respective imperfections and spatial distributions. This particular context of natural risk is therefore associated with our ability to characterize an earthen hydraulic structure from at least two survey methods : a geophysical and a geotechnical one. In this thesis work, we propose the use of information fusion models, and we use the theory of belief masses to combine the data from these two families of recognition methods to present a characterization of the levee. We propose here a methodology of combinations of information, resulting from geophysical and geotechnical survey methods, taking into account the speci_cities of each method concerning the associated data imperfection as well as the spatial distribution of the information. This new methodology makes it possible to improve the characterization of geological sets within hydraulic structures and indicate the con_ict level between information sources while associating a con_dence index with the proposed results. These results could have an impact on the optimization of the following survey campaigns (number and positions of the tests to be carried out, according to the location of low con_dence or con_ictual areas). The methodology developed is detailed throughout this manuscript and imple- mented through examples of subsoil sections characterized by synthetic and experi- mental data as well as by a real earthen hydraulic structure.; En France, les digues de protection fluviales s'étendent sur plus de 8 600 km. Ces ouvrages sont très hétérogènes, de par leur mode de construction et leur historique (ruptures et réparations, rehausses. . . ). Les ruptures d'ouvrages sont susceptibles de mener à des conséquences désastreuses telles que des pertes humaines, économiques, environnementales et patrimoniales. Afin de prévenir les risques de rupture, une bonne gestion des digues de protection est requise. Celle-ci doit comprendre des surveillances, diagnostics et entretiens réguliers. Le diagnostic débute par une reconnaissance visuelle de l'objet d'étude ainsi que par des recherches historiques et bibliographiques, il se poursuit ensuite avec des surveillances régulières. Des méthodologies reconnues pour l'évaluation des ouvrages hydrauliques s'appuyant sur des méthodes de reconnaissance géotechniques et géophysiques peuvent aussi être employées. Ces deux ensembles de méthodes de reconnaissance sont complémentaires mais rarement considérés conjointement. Au mieux, les résultats de chacune des méthodes sont simplement superposés. Les méthodes géophysiques apportent une information physique sur de larges volumes de sols mais avec de potentielles incertitudes significatives. Il s'agit principalement de méthodes à grand rendement et non intrusives. Les incertitudes associées aux résultats sont notamment dues aux aspects intégrant et indirect des méthodes mais également à la résolution de problèmes inverses intrinsèquement mal posés. Enfin, la ou les grandeurs physiques mesurées par les méthodes géophysiques ne rentrent pas directement dans les modèles de justification des ouvrages vis-à-vis des modes de rupture. Concernant les méthodes de reconnaissance géotechnique, elles sont intrusives et apportent une information plus ponctuelle spatialement, mais également plus précise et plus adaptée à l'analyse des modes de rupture. Etre capable de combiner les données acquises par les méthodes géophysiques et géotechniques, en tenant compte de leurs imperfections et distributions spatiales associées, est un enjeu essentiel pour l'évaluation des digues de protection. Il s'agit donc d'un contexte de risque naturel associé à notre capacité à caractériser une digue de protection fluviale à partir d'au moins deux méthodes de reconnaissance, respectivement géotechnique et géophysique. Nous proposons, dans ce travail de thèse, l'utilisation de modèles de fusion d'informations pour la combinaison de données issues de ces deux familles de méthodes de reconnaissance. Nous retenons la théorie des masses de croyance, dans l'objectif de proposer une caractérisation de l'ouvrage plus proche de la réalité. Ce travail présente une méthodologie de combinaisons d'informations, issues de méthodes de reconnaissance géotechniques et géophysiques, tenant compte des particularités de chaque méthode (niveau d'imperfection associé aux données, répartition spatiale de l'information). Cette nouvelle méthodologie améliore la caractérisation des ensembles lithologiques au sein des digues et renseigne sur le niveau de conflit entre les sources d'information tout en proposant un indice de confiance associé aux résultats. De tels résultats pourraient avoir un impact positif sur l'optimisation des campagnes de reconnaissance à réaliser (nombre et positions des essais à réaliser selon la localisation des zones de faible confiance ou de conflit). La méthodologie développée est détaillée au long de ce manuscrit et mise en oeuvre à travers des exemples de sections de sous-sols caractérisées à travers de données synthétiques et expérimentales ainsi qu'issues d'un véritable ouvrage hydraulique en terre.

The Yadana carbonate buildup is a mature gas field, located in the Andaman Sea, offshore Myanmar and producing since 1998. The reservoir is an isolated carbonate platform, Oligocene to Miocene in age, sealed below 1200 m of siliciclastic sediments. Predicting hydrocarbon resources and water flows during the production has become a major challenge for such mature carbonate gas fields. The present PhD work involves the implementation of a methodology that allows the construction of a detailed reservoir architecture that accounts for significant heterogeneity. The work is multiscale and multidisciplinary, covering discipline such as sedimentology, diagenesis, geochemistry, rock physics, geophysics and based on a large and comprehensive dataset including, cores, well logs, petrophysical measurements, production data and seismic data. First, three types of carbonate factory produced sediment on top of the platform under prevailing oligophotic to mesophotic conditions and periods of varying particulate organic matter supplies. The limited lateral changes in facies and the layer-cake depositional architecture inferred from well correlations, and the seismic expression suggest a deposition on a flat shelf. Carbonate production and accumulation were mainly controlled by light penetration, nutrient content and hydrodynamic conditions which are related to changes in monsoonal intensity, terrestrial runoff during the early Miocene in the Andaman Sea. Secondly, with an average porosity of 28%, the diagenesis is an important controlling factor of the reservoir properties. Mud-supported, coral-rich sediments record significant early marine dissolution of aragonite and early lithification of the matrix and a major decrease in porosity (up to10%) below the gas-water contact suggests a major phase of porosity evolution during and/or after the hydrocarbon emplacement. By modifying drastically porosity and pore networks, the diagenesis largely controls the acoustic architecture and seismic expression of the reservoir. The well-to-seismic tie allowed to precisely evidencing the origin of the main seismic reflectors. They may form, within the gas zone, at the boundary between two diagenetic/acoustic units or result from the interference between reflection at the base and top of such intervals. Early marine lithification of coral-rich intervals generates high amplitude and continuous reflectors and a stratigraphy-cross-cutting reflector forming at a major and laterally continuous shift in porosity relates differential diagenetic evolution between the gas and the water zones. Finally, because the scattering of the elastic properties at a given porosity in carbonate is mainly relative to pore type variations, a rock physics inversion scheme based on DEM approaches (Differential Effective Medium modeling; Xu and Payne 2009) has been developed to quantify the pore type effect from the well log and the seismic elastic properties. After the calibration of the method to the real pore type geometry from rock data, the inversion is performed (upscaling) on the 3D seismic data to map the geobodies relative to pore type variations. This approach allows a relevant prediction of geological seismic scale heterogeneity impacting for example the fluid flows and the water rises in the reservoir during the production.Providing a robust framework for the characterization of the Yadana gas reservoir, the thesis gives further insights into the understanding of geological and environmental factors controlling Cenozoic isolated carbonate systems in South East Asia. This work highlights the interdependence existing between geology and seismic imaging and demonstrates that an integrated geological/geophysical characterization of carbonate reservoirs are essential for both the exploration and the production of hydrocarbon resources., La plateforme carbonatée de Yadana est le réservoir principal d’un champ de gaz en Mer d’Andaman, au large des côtes Birmanes produisant depuis 1998. Le réservoir est d’âge Oligocène-Miocène et est scellé par 1200 m de sédiments silicoclastiques. Prédire les ressources en hydrocarbure et les mouvements des fluides durant la production est un challenge majeur pour ce champ devenu mature. Le présent travail de thèse met en place une méthodologie aboutissant à la construction détaillée de l’architecture du réservoir. Ce travail est multi-échelle, intégratif, multidisciplinaire couvrant des domaines tels que la sédimentologie, la diagenèse, la géochimie, la physique des roches, la géophysique et se base sur un large et complet jeu de données incluant des carottes, des diagraphies, des mesures petrophysiques, des données de production ainsi que des données de sismique 3D. D’un point de vue sédimentologique, trois types d’usines à carbonates ont été identifiés, produisant les sédiments au sommet de la plateforme dans des conditions oligophotiques à mésophotiques. Les faibles modifications latérales de facies et l’architecture de dépôt en couches stratifiées déduite des corrélations de puits et de l’imagerie sismique suggèrent un dépôt sur un haut-fond à faible relief. La production et l’accumulation des carbonates étaient, au début du Miocène principalement contrôlé par la pénétration de la lumière, la teneur en éléments nutritifs et les conditions hydrodynamiques elles-mêmes liées aux variations d’intensité de la mousson, aux apports terrigènes et à l’activité des courants d’upwelling en mer d’Andaman.Avec une porosité moyenne de 28%, la diagenèse est un facteur de contrôle important des propriétés réservoir. Les sédiments riches en coraux enregistrent une dissolution marine de l’aragonite ainsi qu’une lithification précoce de la matrice. L’analyse géochimique suggère que le hiatus de dépôt au sommet de la plateforme est lié à un ennoiement de la plate-forme. La diminution importante de la porosité (jusqu’à 10%) en dessous du contact gaz-eau suggère une phase majeure d’évolution de la porosité pendant et/ou après la mise en place des hydrocarbures. En modifiant considérablement la porosité et le réseau poreux, la diagenèse contrôle en grande partie l’architecture acoustique et sismique du réservoir. La calibration puits sismique a permis de mettre en évidence l’origine des réflecteurs sismiques. Ils se forment ainsi, dans la zone à gaz, à la limite entre deux unités diagénétiques ou résultent d’interférences entre les réflexions de la base et du sommet de ces intervalles. La lithification marine précoce des intervalles à coraux génère des réflecteurs de fortes amplitudes, continus, et assimilables à des lignes-temps chronostratigraphiques. En revanche, un réflecteur diachrone, recoupant la stratigraphie, est généré au niveau d’un contraste de porosité au voisinage du contact eau-hydrocarbure. Enfin, une méthode d’inversion pétrophysique basée sur une approche DEM (Differential Effective Medium theory) a été développée et appliquée sur les données de sismique 3D. Cette approche a permis de prédire de manière pertinente les hétérogénéités géologiques ayant une incidence sur les écoulements de fluide et la montée du niveau d’eau dans le réservoir. Fournissant un cadre géologique robuste à la caractérisation du réservoir de Yadana, la présente thèse apporte également des informations supplémentaires sur la compréhension des facteurs géologiques et environnementaux contrôlant les systèmes de carbonates isolés cénozoïques en Asie du Sud-Est. Ce travail met en évidence l’interdépendance existante entre la géologie et l’imagerie sismique et démontre que les caractérisations paléoenvironnementale et diagénétique sont essentielles à la fois en phase d’exploration, mais aussi en phase d’évaluation et de production d’hydrocarbures.

This thesis investigates new imaging approaches to perform seismic exploration in complex geological environments. The standard way of exploring the Earth is to shake the ground and apply time delays to the backscattered seismic wavefield to retrieve a reflectivity map of the crust. For this strategy to yield efficient results, the time delays corresponding to each depth need to be accurately computed, hence paradoxicallyrequiring prior knowledge on the smoothly varying part of the velocity distribution in the underground. Unexpected velocity variations lead to aberrations: wavefronts distortions that modify the time to depth relationship. When studying unknown media, this happens in a way that is hardly predictable and constitute a first limitation of this traditional imaging approach. Another limitation stems from the successive interactions of the seismic wavefield with the medium heterogeneities, which lead to multiple reflections and multiple scattering events in the recorded echoes where the time to depth relationship not even holds any more. These phenomena usually coexist with the single scattering component that conveys information on the reflectors positions, but overtake it for extreme heterogeneities densities and impair the subsequent images. Such challenging issues prevent efficient investigations of the subsoil.Ultrasound imaging relies on similar physical principles than seismic imaging, and hence encounters analogous hurdles when probing heterogeneous media. Matrix methods have been proposed to overcome them for non-destructive testing and medical imaging purposes, and are adapted to geophysics in the present thesis. The approach takes advantage of impulse responses between geophones measured by diffuse seismic field cross correlation. These have already been used in previous works for surface wave tomography. Here, their body wave component is leveraged for depth imaging purposes. To that aim, they are interpreted as a reflection matrix, which gathers all the available information on the medium and can thus undergo a series of mathematical operations to get rid of the wavefield distortions and incoherent noise that impede the imaging process.In a first part, the case of the Erebus volcano in Antarctica is studied, where the seismic wavefield suffers from a significantly high level of multiple scattering that makes conventional imaging methods fail. The reflection matrix measured at the surface is projected down to depth by applying time delays both at emission and reception. This process emulates virtual emitters and receivers inside the volcano and leads to a new matrix gathering the pairwise impulse responses between them. A confocal filter followed by an iterative time reversal analysis of this matrix makes it possible to selectively extract the single scattering contribution and use it for imaging purposes, unveiling the structure of the volcano’s chimney.In a second part, the aberrations issues are tackled by studying the San Jacinto Fault Zone, California. Because of the wavefront distortions induced by the sedimentary layers, the subsoil images suffer from a loss in contrast and resolution. The surface reflection matrix is again projected down to depth at both emission and reception, then a space-Fourier transform is performed at the output and the ballistic phase is subtracted. This leads to a new mathematical object, the distortion matrix, which allows to gain insight into the aberration contribution undergone by the wavefronts as travelling through the crust. A singular value analysis of this distortion matrix makes it possible to extract the phase law that, when conjugated and applied to the Earth’s reflection response both at emission and reception, cancels the aberrations effects in the seismic wavefield on its way down and back respectively. This enables to map the fault depth structure with near to diffraction resolution.; Cette thèse étudie de nouvelles méthodes d’analyse de données sismiques pour l’imagerie sismique en milieux géologiques complexes. Lesméthodes classiquement employées pour explorer le sous-sol consistent à émettre des impulsions sismiques depuis la surface terrestre puis à appliquer des délais temporels aux échos rétrodiffusées afin de localiser les réflecteurs en profondeurs. Pour que cette stratégie soit efficace, les délais temporels correspondant à chaque position en profondeur doivent être précisément calculés. Des variations de vitesse conduisent à des aberrations : des distorsions dans les fronts d’onde sismiques qui modifient la relation entre temps d’écho et profondeur et constituent une première limitation de ces méthodes d’imagerie traditionnelles. Une autre limitation provient des interactions successives du champ sismiques avec les hétérogénéités du milieu, à l’origine d’événements de réflexions multiples et de diffusion multiple dans les échos mesurés pour lesquels l’équivalence même entre temps d’écho et position des réflecteurs n’est plus valable. Ces effets rendent particulièrement difficile l’exploration des environnements géologiques, très hétérogènes.L’imagerie ultrasonore est basée sur des principes physiques similaires à ceux utilisés pour l’imagerie sismique, et est donc confrontée auxmêmes types de difficultés en milieux complexes. Des méthodes matricielles ont été proposées pour les résoudre à des fins de contrôle nondestructif ou d’imagerie médicale, et sont adaptées à la géophysique dans cette thèse. L’approche mise en oeuvre exploite un ensemble deréponses impulsionnelles entre géophones, mesurées par corrélation croisée du champ sismique diffus enregistré par chacun d’entre eux, etdont la composante d’ondes de volume est mise à profit pour l’exploration en profondeur. A cette fin, l’ensemble des réponses impulsionnellesest traité comme une matrice, qui rassemble toute l’information disponible sur le milieu et peut par conséquent subir une série d’opérationsmathématiques pour éliminer des données sismiques les distorsions et le bruit incohérent qui entravent le processus d’imagerie.La première partie s’intéresse au volcan Erebus en Antarctique, où les ondes sismiques mesurées souffrent d’une contribution prédominantede diffusion multiple qui met en échec les méthodes d’imagerie traditionnelles. La matrice de réflexion mesurée en surface est focalisée enprofondeur par application de délais temporels à l’émission et à la réception. Ce processus simule des sources et des récepteurs virtuelslocalisés dans le sous-sol, et conduit à une nouvelle matrice contenant les réponses impulsionnelles entre chacun d’entre eux. Un filtre confocal appliqué à cette matrice suivi d’une analyse par retournement temporel itératif permet d’extraire sélectivement la contribution de diffusion simple et de l’utiliser à des fins d’imagerie, révélant la structure de la cheminée du volcan.La seconde partie traite du problème des aberrations rencontré lors de l’exploration de la faille de San Jacinto en California, où les couchessédimentaires distordent les fronts d’onde sismiques et dégradent le contraste et la résolution des images du sous-sol. La matrice de réflexion mesurée en surface est à nouveau focalisée en profondeur à l’émission et à la réception, puis une transformée de Fourier spatiale est réalisée en sortie de la matrice et la composante balistique est retranchée. Ce processus conduit à un nouvel objet mathématique, la matrice de distorsion, qui renseigne sur les aberrations subies par les fronts d’onde au cours de leur trajet à travers la croûte terrestre. Une analyse en valeurs singulières de cette matrice de distorsion permet d’extraire la loi de phase qui, conjuguée et appliquée à la matrice de réflexion mesurée en surface, annule l’effet des aberrations. Cette stratégie permet de cartographier la structure de la faille en profondeur avec une résolution proche de la diffraction.

3D seismic reflection is widely used in the oil industry. This standard subsoil auscultation method provides information on geological structures and can be used to build reservoir models. However, the properties derived from3D (and 2D) seismic data are only static: 3D does not allow to evaluate the changes with calendar time. The addition of a temporal dimension to 3D data is obtained by repeating the measurements at several dates separated by several months or even several years. Thus, 4D seismic (time-lapse) makes it possible to measure and to analyze the changes of the subsoil in the long term. Since the 90s, this method is used worldwide at sea and on land. To carry out a much more frequent monitoring (daily), even continuous (a few hours) of the subsoil, CGG developed, in collaboration with Gazde France (now ENGIE) and Institut Français du Pétrole (now IFPEN), a solution based on buried sources and receptors: SeisMovie. SeisMovie was originally designed to monitor and map the gas front in real time during geological disposal operations. It is also used to observe the steam injection required for heavy oil production. In this thesis, we bring contributions to three challenges arising in the processing of seismic data from this system. The first one concerns the attenuation of near-surface variations caused by "ghost" waves that interfere with primary waves. The second one concerns the quantification of subsurface changes in terms of propagation velocity variation and acoustic impedance.The third one concerns real-time: the data processing must be at least as fast as the acquisition cycle (a few hours). Infact, the analysis of the data must enable the reservoir engineers to make quick decisions (stop of the injection, decreaseof the production). In a more general context, there are conceptual similarities between 3D and 4D. In 4D, the repeated acquisitions are compared with each other (or with a reference). In 3D, during acquisition, field geophysicists compare unitary shot points with each other to assess the quality of the data for decision-making (reshooting, skipping orcontinuing). Therefore, some 4D real-time tools developed during this thesis can be applied. A new approach called TeraMig for automated quality control in the field will also be presented.; La sismique réflexion 3D est largement utilisée dans l'industrie pétrolière. Cette méthode d’auscultation du sous-sol fournit des informations sur les structures géologiques et peut être utilisée pour construire des modèles de réservoir. Cependant, les propriétés dérivées des données sismiques 3D (et 2D) ne sont que statiques: elles ne permettent pas d’évaluer ce qui change avec le temps. L'ajout d'une dimension temporelle aux données 3D est obtenue par la répétition des mesures à plusieurs dates séparées de plusieurs mois voire même de plusieurs années. Ainsi, la sismique4D (time-lapse) permet d’appréhender les modifications du sous-sol sur le long terme. Depuis les années 90, cette méthode est utilisée dans le monde entier en mer et à terre. Pour réaliser une surveillance beaucoup plus fréquente (quotidienne), voire continue (quelques heures) du sous-sol, CGG a développé, en collaboration avec Gaz de France (désormais ENGIE) et l’Institut Français du Pétrole (maintenant IFPEN), une solution basée sur des sources et des récepteurs enterrés: SeisMovie. SeisMovie a été initialement conçu pour suivre et cartographier en temps-réel le front de gaz lors des opérations de stockage en couche géologique. Il est aussi utilisé pour observer l’injection de vapeur nécessaire à la production d’huile lourde. Dans cette thèse, nous apportons des contributions à trois défis qui apparaissent lors du traitement des données sismiques issues de ce système. Le premier concerne l'atténuation des variations de proche surface causées par les ondes « fantômes » qui interfèrent avec les ondes primaires. Le second concerne la quantification des modifications du sous-sol en termes de variation de vitesse de propagation et d’impédance acoustique.Le troisième concerne le temps-réel : le traitement doit être au moins aussi rapide que le cycle d’acquisition (quelques heures). En effet l’analyse des données doit permettre aux ingénieurs réservoirs de prendre rapidement des décisions (arrêt de l’injection, diminution de la production). Dans un cadre plus général, il existe des similitudes conceptuelles entre la 3D et la 4D. En 4D, ce sont les acquisitions répétées qui sont comparées entre elles (ou avec une référence). En3D, pendant l’acquisition, les géophysiciens de terrain comparent les points de tir unitaires entre eux afin d’évaluer la qualité des données pour prendre des décisions (reprendre le point de tir, continuer). Dès lors, certains outils 4D temps réel développés pendant cette thèse peuvent être appliqués. Ainsi une toute nouvelle approche appelée TeraMig pour le contrôle qualité automatisé sur le terrain sera également présentée.

This thesis focuses on the application of the magnetic method to the geophysical exploration of a geothermal area. The study area is located in the volcanic field of Basse-Terre, the westernmost island of Guadeloupe, where fractures, fluids and heat flows generate a high geothermal potential. Thus, this manuscript organization follows the course of an exhaustive magnetic study, which begins with the understanding of the considered context and objects, from the economic, geological and geophysical point of views. Then existing magnetic data are collected, leading to the design of new magnetic acquisition and processing methods to meet the specific constraints of the study area. The proposed acquisition techniques, carried by drone (for onshore data) or by boat (for offshore data), allow for high-resolution and multi-altitude surveys. Once the datasets are obtained and processed, they are interpreted at different scales alongside existing geological input. A spectral inverse problem resolution is also proposed. Finally, a comparison is carried out with all the other geophysical data that can be obtained: magnetotelluric method, transient electromagnetism and gravimetry.; Cette thèse porte sur la méthode magnétique appliquée à l'exploration géophysique d'une zone à caractère géothermique. L'étude se concentre sur la zone volcanique de Basse-Terre, à l'Ouest de la Guadeloupe, dont les fractures, les fluides et les flux de chaleur engendrent un fort potentiel géothermique. Ainsi, le plan de la thèse suit le cours d'une étude magnétique complète, ce qui commence par la compréhension du contexte et des objets à considérer, autant d'un point de vue économique que géologique puis géophysique. S'ensuit un travail de collecte et de traitement des données magnétiques existantes, menant à la conception de nouvelles techniques d'acquisition ou de traitement pour répondre aux besoins spécifiques de la zone d’étude. Les techniques d’acquisition magnétique proposées, par drone (données onshore) ou par bateau (données offshore), permettent d’obtenir des données multi-altitudes haute résolution. Une fois les données obtenues et traitées, elles sont interprétées à différentes échelles en parallèle des connaissances géologiques existantes. Une méthodologie d'inversion spectrale est également proposée. Enfin, un rapprochement est opéré à partir de toutes les données géophysiques pouvant être obtenues : méthode magnétotellurique, électromagnétisme en domaine transitoire et gravimétrie.

Material under review by journal Geophysics.

The prehispanic site of Tiwanaku, located in northeastern Bolivia, was the focus of many studies during the past few decades. However, much of the site remains unexplored, leaving many questions unanswered about the location of dense archaeological deposits, the nature of urban organization, and water management strategies—specifically those located in the eastern sector of the Akapana Pyramid. Orthophoto mosaics and Digital Elevation Models derived from drone imagery helped identify archaeological features and anthropogenic mounds. New magnetic survey produced with a cesium gradiometer was merged with previous surveys (fluxgate and cesium gradiometer). The integration of maps and plans from six areas of a previous archaeological investigation within a common Geographical Information System helped relate geophysical anomalies to archaeological features. Our results demonstrate a high level of urban organization associating monumental buildings to open ritual spaces and to densely populated areas during Tiwanaku IV (500–800 CE) and V (800–1100 CE). The complexity of the urban organization is also demonstrated by landscape modifications such as a complex water management system and at least three terraces that augmented the monumentality of the Akapana Pyramid This interdisciplinary approach, innovative in Bolivia, provides new insight into one of the most significant archaeological sites in the Andes.

The river protection levees represent more than 8 600 km of works on the national territory and are very heterogeneous, because of a construction made from mate- rials encountered nearby as well as their history (breaks and repairs, extensions...). In order to prevent the risk of structural failure, which can lead to catastrophic consequences such as loss of lives and economic disasters, protection levees require special supervision. This surveillance _rst requires visual recognition, in addition to historical and bibliographical research. Recognized methodologies for levee assess- ment also include geophysical and geotechnical survey methods. These two families of methods are complementary but rarely considered jointly. At best, the results obtained by each method are simply overlaid. Geophysical me- thods are non-intrusive and provide physical information on large volumes of soils with high output but with signi_cant potential uncertainties. These uncertainties are due in particular to the integrating and indirect aspects of the methods as well as to the resolution of the intrinsically ill-posed inverse problems. Moreover, the measured physical quantity does not _t into the models of justi_cation of the struc- tures with respect to the modes of rupture. Geotechnical reconnaissance methods, on the other hand, are intrusive and provide more intermittent information but also more accurate and more adapted to the analysis of failure modes. An important issue for the evaluation of _uvial protection levees is to be able to combine acquired geophysical and geotechnical data, while taking into consideration their respective imperfections and spatial distributions. This particular context of natural risk is therefore associated with our ability to characterize an earthen hydraulic structure from at least two survey methods : a geophysical and a geotechnical one. In this thesis work, we propose the use of information fusion models, and we use the theory of belief masses to combine the data from these two families of recognition methods to present a characterization of the levee. We propose here a methodology of combinations of information, resulting from geophysical and geotechnical survey methods, taking into account the speci_cities of each method concerning the associated data imperfection as well as the spatial distribution of the information. This new methodology makes it possible to improve the characterization of geological sets within hydraulic structures and indicate the con_ict level between information sources while associating a con_dence index with the proposed results. These results could have an impact on the optimization of the following survey campaigns (number and positions of the tests to be carried out, according to the location of low con_dence or con_ictual areas). The methodology developed is detailed throughout this manuscript and imple- mented through examples of subsoil sections characterized by synthetic and experi- mental data as well as by a real earthen hydraulic structure., En France, les digues de protection fluviales s'étendent sur plus de 8 600 km. Ces ouvrages sont très hétérogènes, de par leur mode de construction et leur historique (ruptures et réparations, rehausses. . . ). Les ruptures d'ouvrages sont susceptibles de mener à des conséquences désastreuses telles que des pertes humaines, économiques, environnementales et patrimoniales. Afin de prévenir les risques de rupture, une bonne gestion des digues de protection est requise. Celle-ci doit comprendre des surveillances, diagnostics et entretiens réguliers. Le diagnostic débute par une reconnaissance visuelle de l'objet d'étude ainsi que par des recherches historiques et bibliographiques, il se poursuit ensuite avec des surveillances régulières. Des méthodologies reconnues pour l'évaluation des ouvrages hydrauliques s'appuyant sur des méthodes de reconnaissance géotechniques et géophysiques peuvent aussi être employées. Ces deux ensembles de méthodes de reconnaissance sont complémentaires mais rarement considérés conjointement. Au mieux, les résultats de chacune des méthodes sont simplement superposés. Les méthodes géophysiques apportent une information physique sur de larges volumes de sols mais avec de potentielles incertitudes significatives. Il s'agit principalement de méthodes à grand rendement et non intrusives. Les incertitudes associées aux résultats sont notamment dues aux aspects intégrant et indirect des méthodes mais également à la résolution de problèmes inverses intrinsèquement mal posés. Enfin, la ou les grandeurs physiques mesurées par les méthodes géophysiques ne rentrent pas directement dans les modèles de justification des ouvrages vis-à-vis des modes de rupture. Concernant les méthodes de reconnaissance géotechnique, elles sont intrusives et apportent une information plus ponctuelle spatialement, mais également plus précise et plus adaptée à l'analyse des modes de rupture. Etre capable de combiner les données acquises par les méthodes géophysiques et géotechniques, en tenant compte de leurs imperfections et distributions spatiales associées, est un enjeu essentiel pour l'évaluation des digues de protection. Il s'agit donc d'un contexte de risque naturel associé à notre capacité à caractériser une digue de protection fluviale à partir d'au moins deux méthodes de reconnaissance, respectivement géotechnique et géophysique. Nous proposons, dans ce travail de thèse, l'utilisation de modèles de fusion d'informations pour la combinaison de données issues de ces deux familles de méthodes de reconnaissance. Nous retenons la théorie des masses de croyance, dans l'objectif de proposer une caractérisation de l'ouvrage plus proche de la réalité. Ce travail présente une méthodologie de combinaisons d'informations, issues de méthodes de reconnaissance géotechniques et géophysiques, tenant compte des particularités de chaque méthode (niveau d'imperfection associé aux données, répartition spatiale de l'information). Cette nouvelle méthodologie améliore la caractérisation des ensembles lithologiques au sein des digues et renseigne sur le niveau de conflit entre les sources d'information tout en proposant un indice de confiance associé aux résultats. De tels résultats pourraient avoir un impact positif sur l'optimisation des campagnes de reconnaissance à réaliser (nombre et positions des essais à réaliser selon la localisation des zones de faible confiance ou de conflit). La méthodologie développée est détaillée au long de ce manuscrit et mise en oeuvre à travers des exemples de sections de sous-sols caractérisées à travers de données synthétiques et expérimentales ainsi qu'issues d'un véritable ouvrage hydraulique en terre.