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This research aims at the contribution of geophysical methods in detecting and mapping underground cavities of the Medina of Beni-Mellal. It is considered as a part of the rehabilitation project of this Medina, It is comes to complete the initiative of the Urban Agency of Beni-Mellal and the local as well as the national authorities. The methodology implemented is the one proposed in the technical guide proposed by Le Laboratoire Central Des Ponts et Chaussées De Nantes (2004). The first chapter raises the problems of cavities, called "Khefs" in relation with the history and geography of the Medina. The second chapter deals with the preliminary stages of study that concern the application of the geophysics. A critical approach of the previous reports and the visits of the geological outcrops and caves have changed the claimed assumptions about the origin and the nature of the cavities. In contrast to what has often been assumed, there can't be any cavity naturally formed and linked to Karstification. In fact these cavities are the result of men digging detritic materials to extract soil needed for building the medina itself. As a result of this wrong exploitation they left behind cavities in forms of rooms and pillars. Besides, these cavities were subject to degradation due to the human activities. The third chapter states the choice of the geophysical methods implemented, and presents the result of three of them. The seismic refraction is not recommended, while the electrical tomography and near-field electromagnetism are. Seven examples of 2D tomography profiles were presented and which clearly showed the presence of expected and resistant anomalies: Their roof is located between 0.50 m and 1.50 m deep and their lateral extension is less than 5 m. Five profiles and two electromagnetic maps demonstrate the ability to map geological variations of the surface and the sensitivity to the vertical contact located between the emptiness and the detritic material. The fourth chapter presents the results obtained with the use of geological radar covering an experimental zone of the Medina. Some specific examples were taken out of 270 profiles that had been recorded with a 400 MHz antenna for all the profiles but 200 MHz antenna is used only for a few ones. To check the outcome, 17 holes were drilled and the result was satisfactory. Seven drillings reached emptiness as it was expected; other two got the hollow at a depth greater than that of the investigation. As it was expected, five holes highlighted geological reflectors whereas two encountered no reflectors. Finally, in only one case the destructive drilling didn't allow the identification of the awaited reflectors. The onset of a study covering the traces and the spectra specially the slippery spectra seems to open promising avenues for the interpretation of radar images with limited subsequent drillings. The fifth chapter is a summary of results and also a response to questions raised by the project managers. A map of all the 200 holes detected in the whole area of Medina by all the techniques was presented. However the presence of such cavities shouldn't hinder any reconstruction or urban renewal of Medina. For each site a specific treatment is proposed and its cost remains lower than that of the construction itself. Proposals were also made for the networks in agreement with the basic principles proposed by competent professionals. Hence, the cavities in Medina move from a status of being an unpredictable threat to an element that could be tamed.; Ce mémoire traite de la contribution des méthodes géophysiques à la détection et à la cartographie des cavités souterraines de la Médina de Béni-Mellal. Il s'inscrit dans un projet de réhabilitation de la Médina, à l'initiative de l'Agence Urbaine de Béni-Mellal et des autorités municipale, régionale et nationale. La méthodologie mise en œuvre est celle proposée dans le Guide technique élaboré par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées de Nantes (2004). Le premier chapitre pose le problème des cavités, dites "Khefs", en relation avec l'histoire et la géographie de la médina. Le second chapitre traite des phases d'étude préliminaires à l'application de la géophysique. Une étude critique des documents et rapports antérieurs et des visites d'affleurements géologiques et de cavités, ont modifié profondément les hypothèses sur l'origine et la nature des cavités. Contrairement à ce qui a souvent été dit et écrit, il n'y a aucune cavité d'origine naturelle liée à la karstification. Il s'agit de cavités creusées par l'homme dans des matériaux détritiques et lacustres pour en extraire les matériaux de construction de la médina elle-même, sous la forme d'exploitation classique de type "chambres et piliers". La dégradation des cavités est également liée à l'activité anthropique. Le troisième chapitre traite du choix des méthodes géophysiques mises en œuvre et présente les résultats de trois d'entre elles. La sismique réfraction n'est pas recommandée. La tomographie électrique et l'électromagnétisme en champ proche sont en revanche recommandés. Sept exemples de profils de tomographie 2D sont présentés, qui montrent clairement la présence d'anomalies résistantes attendues : leur toit est situé entre 0,50 m et 1, 50 m de profondeur ; leur extension latérale est inférieure à 5m. Cinq profils et 2 cartes électromagnétiques démontrent la capacité à cartographier les variations de la géologie superficielle et la sensibilité aux contacts verticaux entre les vides et les matériaux détritiques en place. Le quatrième chapitre présente les résultats obtenus avec le radar géologique sur une zone expérimentale de la médina. Des exemples spécifiques sont extraits des 270 profiles qui ont été enregistrés, avec une antenne de 400 MHz pour la totalité et une antenne de 200 MHz pour quelques uns. Les résultats ont été contrôlés par 17 forages. La confirmation est satisfaisante : 7 forages ont rencontré les vides tel que prévu, 2 les ont rencontrés à une profondeur supérieure à la profondeur d'investigation, 5 ont mis en évidence un réflecteur géologique comme prévu, 2 n'ont rencontré aucun réflecteur comme prévu et enfin pour 1 seul d'entre eux, le forage destructif n'a pas permis d'identifier le réflecteur attendu. Un début d'étude sur les traces et sur les spectres, en particulier les spectres glissants, semble ouvrir des voies prometteuses pour une interprétation des radargrammes, avec un nombre limité de forages ultérieurs. Le cinquième chapitre présente une synthèse des résultats et répond notamment aux questions posées par les directeurs du projet. Une carte de toutes les cavités détectées par l'ensemble des techniques est présentée. Il y en a près de 200. Aucune zone de la Médina n'est épargnée. En revanche, cette présence n'interdit pratiquement aucun projet d'aménagement ou d'urbanisme. A chaque usage d'un lieu, un traitement spécifique est proposé, dont le coût devrait rester faible par comparaison avec celui de la construction elle-même. Des propositions sont également faites concernant les réseaux, en bon accord avec des solutions de principe proposées précédemment par des bureaux d'étude compétents. En bref, les cavités passent du statut de danger inéluctable et imprévisible, à celui d'éléments apprivoisés de la vie de la médina.

This thesis proposes new tools for visualization and computation on strongly unstructured grids. Visualization of such grids that have variable geometry and topology, poses the problem of how to store data and how algorithms could handle such variability. Doing computations on such grids poses the problem of solving large sparse unstructured linear systems. The ever-growing parallel power of GPUs makes them more and more valuable for handling theses tasks. However, using GPUs calls for defining new algorithms highly adapted to their specific programming model. Most recent algorithms for Geometry Processing or Computational Fluid Dynamics (CFD) are using new types of grids made of arbitrary polyhedra, in other words strongly unstructured grids. In case of CFD simulations, these grids can be mapped with scalar or vector fields representing physical properties (for example : density, porosity, permeability). Our contributions are: (1) An efficient generic visualization method that uses GPU's power to accelerate isosurface extraction for large unstructured grids. (2) An adaptative cell classification method that accelerates isosurface extraction by pre-selecting only intersected cells. (3) An efficient algorithm for temporal interpolation of isosurfaces. This algrithm helps to visualize in a continuous maner the evolution of isosurfaces through time. (4) A massively parallel algorithm for solving large sparse unstructured linear systems on the GPU. Its originality comes from its adaptation to sparse matrices with random pattern, which enables to solve any sparse linear system, thus the ones that come from strongly unstructured grids; De nombreux domaines utilisent à présent de nouveaux types de grilles composées de polyèdres arbitraires, autrement dit des grilles fortement non-structurées. La problématique de cette thèse concerne la définition de nouveaux outils de visualisation et de calcul sur de telles grilles. Pour la visualisation, cela pose à la fois le problème du stockage et de l'adaptativité des algorithmes à une géométrie et une topologie variables. Pour le calcul, cela pose le problème de la résolution de grands systèmes linéaires creux non-structurés. Pour aborder ces problèmes, l'augmentation incessante de la puissance de calcul parallèle des processeurs graphiques nous fournit de nouveaux outils. Toutefois, l'utilisation de ces GPU nécessite de définir de nouveaux algorithmes adaptés aux modèles de programmation parallèle qui leur sont spécifiques. Nos contributions sont les suivantes : (1) Une méthode générique de visualisation tirant partie de la puissance de calcul des GPU pour extraire des isosurfaces à partir de grandes grilles fortement non-structurées. (2) Une méthode de classification de cellules qui permet d'accélérer l'extraction d'isosurfaces grâce à une pré-sélection des seules cellules intersectées. (3) Un algorithme d'interpolation temporelle d'isosurfaces. Celui-ci permet de visualiser de manière continue dans le temps l'évolution d'isosurfaces. (4) Un algorithme massivement parallèle de résolution de grands systèmes linéaires non-structurés creux sur le GPU. L'originalité de celui-ci concerne son adaptation à des matrices de motif arbitraire, ce qui le rend applicable à n'importe quel système creux, dont ceux issus de maillages fortement non-structurés

In the Lorraine region of Eastern France, decades of iron ore mining have left extensive underground cavities beneath or in the vicinity of urban areas. As a consequence of major post-mining collapses that occurred in the 1990s, a strategy of post-mining risk management, supervised by national and local administrations, was set up. For the most hazardous areas, it relies on real-time monitoring systems to ensure public safety whenever appropriate risk treatment is precluded. For this purpose, INERIS tested and validated the microseismic monitoring technique as a volumetric method capable of detecting acoustic activity of underground ruptures before general collapse of the geologic overburden. Although no major collapse has occurred in any of those monitored areas yet, and most of these have proved to be rather quiet, small microseismic events are however recorded as underground noise level. Usually recorded by single 3D probes, associated seismograms show very low amplitude, corresponding roughly to negative magnitudes at mine level. This raises some issues for reliable automatic analysis, especially source location, a fundamental parameter for any appropriate analysis and understanding of stability analysis. In this context a specific field experiment was launched in 2005 for six instrumented zones. It consisted of sequences of numerous small blasts in underground mine pillars accurately controlled in terms of location, orientation and energy of the explosive source. An exceptional database composed of more than 1200 seismograms was recorded during this experiment. This unique database of underground artificial microseismic events was then used as a reference data set to test, reset or calibrate different parameters. It contributes to quantifying the sensitivity of the monitoring systems as well as to improving and validating the processing tools. The results benefit from the referenced database composed of the 1200 'induced-blast' seismograms. The data processing allowed to : validate the polarization analysis tool ; calculate P-waves velocity models of each site and characterize some geophysical properties of the main geological strata ; optimize and validate the 3D localization tool ; construct an empirical but accurate source energy and wave propagation laws for the different but geologically similar experimental sites including comparison tests. Beyond the aim of determining geophysical properties for correct estimates of microseismic sources, the final objective of this experiment is to improve the quality and reliability of the operational real-time monitoring and thus make more reliable expertise during microseismic crisis at the French National Monitoring Centre for Ground and Underground Risks (CENARIS) of INERIS. The developed tools improve and generalize the operational procedures for the characterisation of post-mining instabilities microseismic swarms. Furthermore, the developments will improve decision-making aid for crisis management.

A multi approach study, using geophysics, tracing tests, water balance, geology, hydrogeology and statistics analyses on physico-chemicals data, shows (1) leachate's infiltrations between 31 and 43% accross a shaly natural interface and superior to 45% accross an artificial geomembrane interface and (2) a localized physico-chemical impact on the existing piezometer network. Collected leachates are treated by a natural lagooning system. After the suspension of waste deposits, biodegradation activity reduces and generates a decrease in leachates noxiousness, thus changing the lagoons hydrobiologic mechanisms. We note a diversification of all the microbial loop components allowing the re-use of the organic material. The new trophic pyramid organization allowed to attain a viable ecosystem for fish fauna, in the last lagoon. Treated leachates undergo a second purification by natural attenuation in the receiving stream. A bacteriological approach on leachates, lagoons and groundwater quality allowed to assess presence and survival of faecal bacteria in these various environments. This landfill doesn't represent an important source of faecal bacteria. This studied site, where landfill's leachates and septic tank sewage are mixed together, confirms the use of Escherichia coli and Entoroccocus as markers of recent faecal contaminations. The shaly aquifer resembles more in a fractured area than in an impervious zone, with a preferential circulation along cracks and fractures which doesn't assure the natural filtration and lead to a vulnerable aquifer to bacterial contaminations.; L'utilisation couplée de la géophysique, de traçages d'essais, de bilan hydrique, de la géologie, de l'hydrogéologie, et d'analyse statistique sur les données physico-chimiques a permis de mettre en évidence -des infiltrations de lixiviats comprises entre 31 et 43% à travers une interface naturelle shisteuse, et > à 45% à travers une barrière artificielle géomembranaire, -et un impact localisé sur le réseau piézométrique existant. Les lixiviats récoltés sont traités par lagunage naturel. Suite à l'arrêt des dépôts, l'activité de biodégradation diminue et engendre une baisse de la nocivité des lixiviats bruts, modifiant ainsi le fonctionnement hydrobiologique des lagunes. On note une diversification de l'ensemble des composants de la boucle microbienne assurant le recyclage de la matière. La structuration de la pyramide trophique a permis d'atteindre en dernière lagune, un écosystème viable pour la faune piscicole. Les lixiviats traités subissent une seconde épuration naturelle dans le ruisseau récepteur. Une approche bactériologique des lixiviats, des lagunes et des eaux souterraines a permis d'évaluer la survie des bactéries fécales dans ces différents milieux. Cette décharge ne constitue pas une source importante de bactéries fécales. L'étude de ce site où lixiviats de décharge et apports de fosse septique se mélangent confirme le rôle d'Escherichia coli et des Entérocoques comme marqueurs de contamination fécale assez récente. L'aquifère schisteux s'apparente plus à un aquifère fracturé qu'à une zone imperméable, avec une circulation préférentielle le long de fractures qui n'assure pas une filtration et en font un aquifère vulnérable aux contaminations bactériennes.

International audience; Hydraulic resistance of riparian forests is an unknown but important term in flood conveyance modeling. Lidar has proven to be a very important new data source to physically characterize floodplain vegetation. This research outlines a recent campaign that aims to retrieve vegetation fluid resistance terms from airborne laser scanning to parameterize trunk roughness. Information on crown characteristics and vegetation spacing can be extracted for individual trees to aid in the determining of trunk stem morphology. Airborne lidar data were used to explore the potential to characterize some of the prominent tree morphometric properties from natural and planted riparian poplar zones such as tree position, tree height, trunk location, and tree spacing. Allometric equations of tree characteristics extrapolated from ground measurements were used to infer below-canopy morphometric variables. Results are presented from six riparian-forested zones on the Garonne and Allier rivers in southern and central France. The tree detection and crown segmentation (TDCS) method identified individual trees with 85% accuracy, and the TreeVaW method detected trees with 83% accuracy. Tree heights were overall estimated at both river locations with an RMSE error of around 19% for both methods, but crown diameter at the six sites produced large deviations from ground-measured values of above 40% for both methods. Total height-derived trunk diameters using the TDCS method produced the closest roughness coefficient values to the ground-derived roughness coefficients. The stem roughness values produced from this method fell within guideline values.

International audience; Water transport in the vadose zone greatly depends on the hydric properties of soils which exhibit high variability whatever the spatial scale analysed. The determination of those properties in the field or in the laboratory involves considerable uncertainty. Recently, inverse modelling has been introduced to obtain hydric properties in situ by deducing from a measured time series of soil water content. Anyhow, the soil water content is commonly obtained by gravimetric measurements on soil samples, TDR measurements or neutron probes measurements. At the field scale, these methods give only punctual information on soil water content, with a low spatial resolution. Financial and time constraints limit the numbers of measurements locations and thus the description of the soil water content. Since recently, geophysical methods enable the monitoring of some soil characteristics on a continuous space with a high resolution. One of them, the electrical resistivity (ohm.m) -or DC method- is well adapted to characterise the soil subsurface and to describe soil properties, even if they are time-dependent. However the electrical resistivity depends on several chemical and physical soil variables that can interact. The influence of one soil parameter like the soil water content on the electrical resistivity is then hard to estimate. Our objective was then to use spatial measurements of electrical resistivity, to define zones of homogeneous electrical resistivity with time, to interpret them in terms of evolution of water content, and to compare them with a soil map. Our assumption was then that the time variation of electrical resistivity at the field scale was only due to the evolution of the soil moisture in our studied field. A time monitoring of the soil electrical resistivity and the soil moisture was realized during the year 2006, at four dates, both by the MUCEP device (MultiContinous Electrical Profiling), that gives measurements on a whole field area, and by local gravimetric measurements of the soil water content. Homogeneous zones were defined directly from measurements for the electrical resistivity, and after ordinary kriging for the water content. Our analysis of the spatial and temporal variability has permitted to discriminate three temporal homogeneous zones, both for electrical resistivity and the water content, that were mainly related to the soil map. We show that the use of electrical measurements enables (1) to directly describe the spatial and temporal evolution of soil water content at the field scale and (2) to extrapolate the temporal evolution of the water content in unknown zones. We could then describe some hydric processes, like lateral flows or upward capillary flows that would be difficult to derive from soil maps.

International audience; Agroenvironmental models usually describe the water transfer in soils. Their accuracy depends on our ability to propose correct soil hydrodynamic properties and to describe properly the 3D soil structure. The latter evolves rapidly in the field under the effects of climate, biology, and anthropic actions like traffic and tillage. We then need non-destructive tools that enable the description of the 3D soil structure in the field at a centimetric or decimetric resolution. Former works have demonstrated the feasibility of the electrical resistivity to see cracks in the cultivated layer and to identify 2D zones that have been compacted by the traffic. The aim of this work is to discuss the feasability of the electrical resistivity to describe a complex 3D structure in the field. The studied zone - a 2.4 m x 2.4 m field plot - consists in a compacted band, first created by a heavy tractor, that has then been fragmented by ploughing. The structure is composed by dense aggregates, loose material and large voids. The electrical structure of the studied zone has been characterised thanks to Wenner arrays of 24 electrodes separated 10 cm apart, the arrays being parallel or perpendicular to the main compaction axis. Several 3D arrays of 48 electrodes have been added to the database. The analysis of apparent resistivity data has shown that we can localise zones with large voids, and zones with compacted aggregates. The inversion of the apparent resistivity data by the Res3DInv software has evidenced the position and orientation of the compacted aggregates. This has been confirmed by direct observations on soil profiles. Our method then enables the description of the 3D heterogeneity of the tilled layer at a decimetric resolution and constitutes then an alternative tool to the X-ray tomography for studies in the field and at larger scales.

International audience; Since recently, geophysical methods enable the monitoring of some soil characteristics on a continuous space with a high resolution. However the interpretation of electrical measurements is difficult because the geophysical data are influenced by many soil variables, that vary, or not, with time. Our objective was then to use spatial measurements of electrical resistivity, to define zones of homogeneous electrical resistivity, to interpret them in terms of evolution of water content, and to compare them with a soil map. Our assumption was then that the time variation of electrical resistivity at the field scale was only due to the evolution of the soil moisture in our studied field. A time monitoring of the soil electrical resistivity and the soil moisture was realized during the year 2006, at four dates, both by the MUCEP device (MultiContinous Electrical Profiling), that gives measurements on a whole field area, and by local gravimetric measurements of the soil water content. Homogeneous zones were defined directly from measurements for the electrical resistivity, and after ordinary kriging for the water content. Our analysis of the spatial and temporal variability has permitted to discriminate three temporal homogeneous zones, both for electrical resistivity and the water content, that were mainly related to the soil map. The use of electrical measurements enables to directly describe the spatial and temporal evolution of soil water content at the field scale, and to describe some hydric processes, like lateral flows or upward capillary flows that would be difficult to derive from soil maps.

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In a first part, we consider Cauchy problems for first-order hyperbolic equations and systems. A representation of the solution operator of these equations is given as an infinite product of Fourier integral operators with complex phase. The convergence in Sobolev spaces of this representation is proven as well as the convergence of the wavefront set. In the case of systems, symmetric and symmetrizable systems are considered. The proposed representation naturally yields numerical schemes for the resolution of the Cauchy problems. We present applications of this method to the field of seismic imaging. There, approximations are performed to obtain efficient schemes. Other applications of microlocal analysis to seismology are presented.In a second part, we study the controllability to the trajectories for linear and semilinear parabolic equations. We focus on the case of operators in divergence form where the coefficient in the principal part is non continuous. We first derive a Carleman estimate, in one space dimension, for a piecewise-$C^1$ coefficient. This result is extended to a $BV$ coefficient by passing to the limit in the Carleman estimate. With these results, we prove that the controllability for parabolic equations is achievable in one space dimension without assuming any compatibility between the control region and the signs of the jumps of the discontinuous coefficient. We further exhibit a case in higher dimension for which the same conclusion holds. Finally, we make use of a Carleman estimate to identify the discontinuous coefficient from measurements of the solution.; Dans une première partie, nous considérons des problèmes de Cauchy pour des équations et systèmes hyperboliques du premier ordre. Nous donnons une représentation de l'opérateur solution comme produit infini d'opérateurs intégraux de Fourier à phase complexe. Nous démontrons la convergence de cette représentation dans les espaces de Sobolev, ainsi que celle du front d'onde. Pour les systèmes, nous traitons les cas symétriques et symétrisables. La représentation proposée conduit naturellement à des schémas numériques pour la résolution des problèmes de Cauchy. Nous présentons des applications de cette méthode dans le domaine de l'imagerie sismique. Dans ce cadre, grâce à des approximations microlocales nous obtenons des schémas efficaces. D'autres applications de l'analyse microlocale à la sismologie sont présentées.Dans une seconde partie, nous étudions la contrôlabilité aux trajectoires pour des équations paraboliques linéaires et semi-linéaires. Nous nous intéressons plus particulièrement au cas d'opérateurs sous forme divergentielle où le coefficient de la partie principale est non continu. Nous prouvons tout d'abord une inégalité de Carleman, en dimension un d'espace, pour un coefficient $C^1$ par morceaux. Par un passage à la limite dans l'inégalité de Carleman, ce résultat est étendu au cas d'un coefficient $BV$. Avec ces résultats, nous prouvons la contrôlabilité de ces équations paraboliques en dimension un d'espace sans faire d'hypothèse de compatibilité entre la région de contrôle et les signes des sauts du coefficient discontinu. De plus, nous exhibons un cas en dimension supérieure pour lequel la même conclusion est obtenue. Finalement, nous utilisons une inégalité de Carleman afin d'identifier le coefficient discontinu à partir de mesures faites sur la solution.

Traditional tomographic methods are based on seismic waves emitted by earthquakes. This limits the resolution of the images of the Earth's interior since large areas are free from earthquakes. In this manuscript we test a new approach that requires only noiserecords. Indeed, it has been shown that the cross-correlation of white noise recorded at two stations A and B is the Green's function between A and B, provided the noise is generated everywhere in the medium. This allows us to measure the velocity of seismic waves between any pair of stations. To test this new idea, we first explain why noise correlations yields the Green's function of the medium. Then we study the origin of the noise in 5-40s period band. In the third part, we assess the precision of surface wave velocity measurements from the noise correlations. Chapter 7 and 8 are devoted to the tomography of California and the Alps. In the last chapter, we show that our results can be improved by correlating the coda of the noise correlations., Les méthodes tomographiques habituellement employées en sismologie nécessitent des enregistrements de séisme. Or de larges zones sur Terre sont asismiques : faute de séisme nous ne pouvons les étudier avec une bonne résolution. Nous testons ici une approche radicalement différente : il s'agit d'imager la croute terrestre à partir d'enregistrements de bruit de fond sismique. En effet, la corrélation entre deux points A et B d'un bruit blanc généré en tout point du milieu est la fonction de Green complète du milieu entre A et B. On pourrait ainsi mesurer la vitesse des ondes sismiques entre n'importe quel couple de points de la surface. Nous présentons tout d'abord la théorie formalisant le lien entre corrélation de bruit et fonction de Green. Nous étudions ensuite l'origine du bruit de fond sismique sur la bande de période 5-40s afin de voir si il respecte ou non les exigences de la théorie. Après avoir évalué la précision des mesures de la vitesse des ondes de surface réalisées grace aux corrélations de bruit, nous étudions les Alpes. Enfin nous montrons que nos résultats peuvent etre amélioré enrecorrélant les corrélations.

National audience; BRGM is currently developing a multi-frequency electromagnetic sounding system operating in the intermediate frequency range (100 kHz – 10 MHz). This development is carried out in collaboration with UMR Sisyphe, LPCE and INRA, in the framework of the “EMFI” PNRH project. The aim of the project is a) to show the technical viability of a slingram-type geophysical instrument in this new frequency range, b) to prove the capability of such an instrument for the simultaneous and high-resolution determination of the subsurface permittivity and resistivity ! , and c) to validate the interest of such measurements in hydrogeology for the estimation of the water content and water salinity of the near-surface layers.

Rock falls pose critical problems to risk management, due to the suddenness of the phenomena and the lack of precursors. Detection of unstable rock mass, evaluation of stability and comprehension of dynamic phenomenon are major elements in order to evaluate the rock falls potential hazard. In first step, the Ground Penetrating Radar allowed the 3D fractures network to be determined. An inversion strategy for fractures characterization (aperture and filling) is proposed by using the frequencial and angular sensitivity of the reflectivity of the electromagnetic waves with a thin bed approach. This methodology was applied successfully on two different study sites. In second part, a new seismic magnitude scale was defined, which allowed us to compare and classify ground-motion vibrations. No relation was found between rock-fall parameters (fall height, runout distance, volume, potential energy) and rock-fall seismic magnitudes. On the other hand, the signal duration shows a rough correlation with the potential energy and the runout distance, highlighting the control of the propagation phase on the signal length. The signal analysis suggests the existence of at least two distinct seismic sources: one corresponding to the initial rupture associated with an elastic rebound during the detachment and the other one generated by the rock impact on the slope, whose frequency shape was confirmed by a 2D finite-element simulation., Les éboulements de terrain posent des problèmes importants pour la gestion des risques, à cause de leur soudaineté et de l'absence de signe précurseur. La détection d'un compartiment instable, l'évaluation de sa stabilité ainsi que la compréhension de la dynamique de sa propagation sont des éléments majeurs dans l'évaluation de l'aléa d'éboulement. En premier lieu, le géoradar a permis de mieux contraindre la géométrie 3D du réseau de fracture. Une stratégie d'inversion des caractéristiques des fractures (épaisseur et remplissage), basée sur la sensibilité fréquentielle et angulaire des réflexions des ondes électromagnétiques avec une approche de couche mince a été développé et appliqué de façon convaincante sur des données réelles acquises sur deux sites différents.La seconde partie est consacrée à l'exploitation des signaux sismiques enregistrés lors de douze éboulements différents. Une nouvelle échelle de magnitude a été définie, qui a permis de classer les différents événements. Aucune relation n'a été trouvée entre les paramètres géométriques (et l'énergie potentielle dérivée) et la magnitude. Par contre la durée du signal montre une bonne corrélation avec l'énergie potentielle. L'analyse détaillée des signaux suggère l'existence d'au moins deux sources sismiques, une correspondant à la rupture associée au rebond élastique induit par le détachement de la masse rocheuse et une autre générée par l'impact de la masse sur la pente, dont l'aspect fréquentiel a été confirmé par une analyse numérique 2D par la méthode des éléments finis.

One of the main goal of geosciences in the petroleum industry is to build accurate and predictive reservoir models, expressed in terms of properties such as geological facies, porosity or acoustic impedance. The seismic reflection technique, at the base of geophysical prospecting, provides the reflection coefficients associated to the geological interfaces. These coefficients give information about the subsurface structures and allow us to estimate the layers petroacoustic properties. We use a preserved amplitude prestack depth migration which gives the depth migrated seismic data, where reflectivity variations versus angle are conserved. The variation analysis is done with the common image gathers sections along trajectories defined by the reflectivity variations with the angle. These trajectories provide a geology depth structural interpretation (the skeleton) with two major AVA attributes: intercept and gradient. A horizon picking phase using both skeletons defines the intervals where the simulation will be achieved. Then, after the interpretation of the hydrocarbons anomalies over the seismic and AVA attributes sections, we propose to locally constrain the geostatistical simulation in order to reproduce these anomalies. To handle it, we use the relationship between the acoustic impedance and the intercept. This method finally provides a depth acoustic impedance section, valid over the whole studied area, which contains the hydrocarbon anomalies for a possible oil and gas exploration & production.; Le but de cette thèse est d'exploiter au mieux les résultats du traitement des données sismiques en profondeur pour réaliser une simulation géostatistique de l'impédance acoustique. La base de la prospection géophysique est la sismique réflexion, une méthode qui fournit les coefficients de réflexion des interfaces géologiques. Ces coefficients fournissent des informations sur la structure du sous-sol et permettent d'estimer les propriétés pétro-acoustiques de chacune des couches géologiques. Nous utilisons une méthode d'imagerie (la migration) qui permet d'obtenir des données sismiques migrées en profondeur, dont les variations de réflectivité selon l'angle sont conservées. L'analyse de ces variations est alors effectuée sur les panneaux Iso-X le long de trajectoires définies par la variation de la réflectivité avec l'angle d'incidence. Ces trajectoires permettent d'obtenir une première interprétation structurale (le squelette) à laquelle sont associés des attributs tels l'intercept et le gradient. Un pointé sur ces deux squelettes complémentaires permet de délimiter des couches dans lesquelles la simulation sera effectuée. Après avoir interprété sur les sections sismiques et d'autres attributs des éventuelles anomalies en hydrocarbures, nous proposons de contraindre localement la simulation géostatistique pour reproduire ces anomalies. Pour cela, nous nous servons du lien qui existe entre l'impédance acoustique et l'intercept. Nous obtenons finalement une section en impédance acoustique en profondeur, valable sur la globalité de la section étudiée, et qui tient compte des anomalies d'hydrocarbures importantes pour l'éventuelle exploration et production du réservoir.

The Magnetic Resonance Sounding (MRS) is non invasive geophysical method which allows estimating the quantity of groundwater and the permeability of porous media. The thesis aims to better understand the factors which control the precision of MRS results and to improve this precision.Experimental studies including geophysical measurements, pumping tests and measurements on samples were carried out on four sites with various hydrogeological conditions. Concurrently, numerical modelling made it possible to test the sensitivity of MRS to different parameters.Thus, the precision to estimate the top of aquifers depends on its depth and on the properties of the unsaturated zone. For the case of heterogeneous media, a new 2D/3D methodology of MRS acquisition and interpretation was developed and validated on a karst conduit.The measurements on samples show that the MRS water content is often underestimated comparing with the water content measured by NMR or classical methods. The quantity of missed water is linked to the magnetic susceptibility of rocks. The MRS water content is generally a good approximation of the effective porosity, but a quantitative relation between these two parameters has still to be found. When additional geological and geophysical data are taken into account to interpret MRS, the precision on the water content is improved.The MRS transmissivities have values and uncertainties close to those obtained from pumping tests and can be quantitatively used for hydrodynamic modelling.; Les sondages par Résonance Magnétique des Protons (RMP) est une méthode géophysique non invasive qui permet d'estimer la quantité d'eau dans le sous-sol et la perméabilité du milieu poreux. L'objectif de la thèse est de mieux comprendre les facteurs qui conditionnent la précision des résultats RMP et d'améliorer cette précision. Des études expérimentales incluant des mesures géophysiques, des mesures sur échantillon et des essais de pompage ont été menées sur quatre sites représentant un panel varié de contextes hydrogéologiques. Parallèlement, des modélisations numériques ont permis de tester la sensibilité de la méthode RMP à différents paramètres.Ainsi, la précision d'estimation du toit de nappe dépend de sa profondeur et des propriétés de la zone non saturée. Pour les milieux hétérogènes, une nouvelle méthodologie d'acquisition et d'interprétation 2D/3D des sondages RMP a été développée et validée sur un conduit karstique.Les mesures sur échantillon montrent que la teneur en eau mesurée par RMP a tendance à être sous-estimée par rapport à celle mesurée par RMN ou par des méthodes classiques. La quantité d'eau manquée dépend de la susceptibilité magnétique de la roche. Souvent, la teneur en eau RMP correspond approximativement à la porosité cinématique, mais une relation quantitative entre ces deux paramètres reste à trouver. La précision sur la teneur en eau RMP peut être améliorée par la prise en compte dans l'interprétation de données géologiques et géophysiques.Les transmissivités estimées par RMP donnent des valeurs et des incertitudes similaires à celles obtenues par essai de pompage, et sont utilisables quantitativement dans une modélisation hydrodynamique.

La dynamique des fluides superficiels (atmosphère, océans, etc.) engendre des redistributions de masse en surface de la Terre, et donc, des déformations globales et des variations du champ de gravité terrestre. La précision désormais atteinte par les différents observables géodésiques permet l'étude de ces phénomènes sur un large spectre tant fréquentiel (périodes comprises entre quelques heures et les cycles saisonniers, voire des variations séculaires) que spatial (longueurs d'onde de quelques kilomètres aux phénomènes globaux).Nous présentons ici notre effort de modélisation de ces différentes contributions et leur comparaison aux observables géodésiques, principalement aux variations temporelles de la gravité mesurées par les gravimètres supraconducteurs. Celles-ci sont déterminées par convolution des sorties de modèles de circulation atmosphérique, océanique ou hydrologique avec une fonction de Green, exprimant la réponse de la Terre solide.Nous présentons tout d'abord l'apport d'une modélisation précise des surcharges atmosphériques sur différents observables géodésiques, i.e. les variations de gravité mesurées en surface, du champ de pesanteur terrestre mesuré par satellite et les déformations de surface. Leur calcul précis nécessite la prise en compte de la réponse des océans à la pression ; nous montrons l'apport de modèles dynamiques de circulation océanique par rapport à l'approximation statique (baromètre inversé) pour l'interprétation des mesures de gravité.Les marées océaniques constituent la source la plus importante de redistribution de masses à la surface de la Terre. La précision et la stabilité des gravimètres supraconducteurs permettent l'étude des surcharges induites sur l'ensemble de leur spectre, c'est-à-dire des ondes longues périodes aux ondes non-linéaires générées sur les différents plateaux continentaux. Nous présentons ici notre apport à leur compréhension et à leur modélisation.Une dernière source importante de variations de gravité et de déformations est l'hydrologie continentale ; même si sa modélisation n'a pas encore atteint la maturité et la précision des modèles de circulation atmosphérique et océanique, elle permet une estimation satisfaisante des variations de gravité aux basses fréquences (cycles saisonniers). Nous présentons également le cas particulier du remplissage du barrage des Trois Gorges, sur le fleuve Yangtze (Chine), comme outil de validation des missions de gravité spatiale.

International audience; La forte variabilité spatiale des sols est l'une des raisons avancées pour l'utilisation des techniques d'agriculture de précision. Toutefois, un obstacle majeur à l'adoption par les agriculteurs de ces techniques est le manque de données détaillées sur les sols et sur les cultures (Robert, 1999). l'analyse des cartes de rendement et l'initialisation de modèles de culture d'aide à la décision pour une optimisation locale des interventions, impliquent la connaissance précise et exhaustive du milieu. Une cartographie à grande échelle s'impose afin de mieux apprécier la variabilité spatiale des sols et de leurs propriétés intrinsèques à l'échelle intraparcellaire. Le suivi des variations temporelles et spatiales des caractéristiques d’état du sol comme la teneur en eau serait souhaitable pour une meilleure gestion de l’irrigation.L'acquisition de la variabilité spatiale intraparcellaire des sols peut être réalisée par une cartographie détaillée avec une prospection conventionnelle à la tarière (Nicoullaud et al., cet ouvrage). Cette méthode implique des moyens proportionnels au nombre d’observations jugées nécessaires en fonction de la variabilité même du milieu, de l'efficience du pédologue cartographe et de la précision souhaitée. Elle se heurte aux difficultés d'interpolation entre les points d'observation, surtout dans le cas où l'on ne dispose pas d'indicateurs aisément accessibles à la surface du sol (couleurs, pierrosité, morphologie du relief ...). Les méthodes de cartographie par expertise montrent ici leur limite face à une cartographie qui se veut elle aussi de «précision». De plus, cette méthode privilégie la cartographie de caractéristiques pérennes et ne peut pas aborder l'analyse de la variabilité de caractéristiques conjoncturelles des sols. En effet, ces mesures et observations nécessitent un temps d'acquisition trop long incompatible avec une étude de l’évolution temporelle de variables d'état sur de grandes surfaces. Sa principale limite réside aussi dans son coût élevé.Face à ces nouveaux besoins, on cherche donc à accélérer la réalisation des mesures à l’aide d’appareils automatiques. L’un des moyens utilisés est celui de la réception d’un signal physique quelconque émis de façon naturelle ou par un émetteur. Dans ce domaine, les nouvelles méthodes spatiales (télédétection) ou de géophysique au sol permettent une acquisition rapide et exhaustive d'informations sur le sol, de façon non intrusive. I l est en effet souhaitable de pouvoir réaliser une investigation non destructive car toute excavation modifie le milieu, sa structure à l’emplacement du sondage et son fonctionnement sur un volume qui peut être beaucoup plus important.L'objectif des travaux réalisés dans le cadre de l’action «agriculture de précision » était d’expérimenter les méthodes de télédétection et de géophysique comme moyen d'aide à la cartographie et à la reconnaissance de la variabilité spatiale des sols et de leurs propriétés prennes au sein d’une parcelle. Il s'agissait également d’acquérir des données fiables sur l'état hydrique instantané de la couvert ure pédologique, et ainsi établir des suivis dans le temps permettant de rendre compte du fonctionnement hydrique des sols. Enfin, une comparaison des méthodes géophysiques au sol et de télédétection a été réalisée en termes de con vergence ct de complémentarité des résultats sur un même site expérimental.

In a first part, we consider Cauchy problems for first-order hyperbolic equations and systems. A representation of the solution operator of these equations is given as an infinite product of Fourier integral operators with complex phase. The convergence in Sobolev spaces of this representation is proven as well as the convergence of the wavefront set. In the case of systems, symmetric and symmetrizable systems are considered. The proposed representation naturally yields numerical schemes for the resolution of the Cauchy problems. We present applications of this method to the field of seismic imaging. There, approximations are performed to obtain efficient schemes. Other applications of microlocal analysis to seismology are presented.In a second part, we study the controllability to the trajectories for linear and semilinear parabolic equations. We focus on the case of operators in divergence form where the coefficient in the principal part is non continuous. We first derive a Carleman estimate, in one space dimension, for a piecewise-$C^1$ coefficient. This result is extended to a $BV$ coefficient by passing to the limit in the Carleman estimate. With these results, we prove that the controllability for parabolic equations is achievable in one space dimension without assuming any compatibility between the control region and the signs of the jumps of the discontinuous coefficient. We further exhibit a case in higher dimension for which the same conclusion holds. Finally, we make use of a Carleman estimate to identify the discontinuous coefficient from measurements of the solution., Dans une première partie, nous considérons des problèmes de Cauchy pour des équations et systèmes hyperboliques du premier ordre. Nous donnons une représentation de l'opérateur solution comme produit infini d'opérateurs intégraux de Fourier à phase complexe. Nous démontrons la convergence de cette représentation dans les espaces de Sobolev, ainsi que celle du front d'onde. Pour les systèmes, nous traitons les cas symétriques et symétrisables. La représentation proposée conduit naturellement à des schémas numériques pour la résolution des problèmes de Cauchy. Nous présentons des applications de cette méthode dans le domaine de l'imagerie sismique. Dans ce cadre, grâce à des approximations microlocales nous obtenons des schémas efficaces. D'autres applications de l'analyse microlocale à la sismologie sont présentées.Dans une seconde partie, nous étudions la contrôlabilité aux trajectoires pour des équations paraboliques linéaires et semi-linéaires. Nous nous intéressons plus particulièrement au cas d'opérateurs sous forme divergentielle où le coefficient de la partie principale est non continu. Nous prouvons tout d'abord une inégalité de Carleman, en dimension un d'espace, pour un coefficient $C^1$ par morceaux. Par un passage à la limite dans l'inégalité de Carleman, ce résultat est étendu au cas d'un coefficient $BV$. Avec ces résultats, nous prouvons la contrôlabilité de ces équations paraboliques en dimension un d'espace sans faire d'hypothèse de compatibilité entre la région de contrôle et les signes des sauts du coefficient discontinu. De plus, nous exhibons un cas en dimension supérieure pour lequel la même conclusion est obtenue. Finalement, nous utilisons une inégalité de Carleman afin d'identifier le coefficient discontinu à partir de mesures faites sur la solution.

National audience; At the field scale the spatial variability of the soil hydric behaviour could be described with a high resolution by data fusion between the electrical resistivity and the soil water content measurements. However, whereas many authors underline significant correlations between these two variables, the electrical measurements are also influenced by other soil variables (clay content, temperature, salinity…) through complex interactions. The electrical data interpretation is delicate and depends on soil types. In a calcareous context, we aim at showing the usefulness of the electrical method to discriminate the spatial variability of the soil water content at the field scale. A time- monitoring of the soil water content and the electrical resistivity was realised . The spatial variability is analysed and the soil hydric units are defined. They are finally compared to the soil units.

International audience

The investigation methods currently suggested concerning the recognition and the protection of the karstic aquifers call only seldom upon geophysical measurements. The goal of these research tasks is to show that the combination of various geophysical methods (TDEM, FDEM, RMP) makes it possible to draw from the sub surface, the necessary information to characterize, partly and on various space scales, the geometry of the tanks and the distribution of the zones of high permeability in the karstic mediums. Three experimental sites, characteristic of karstic areas observed around the Mediterranean basin, were selected: the site of Loussoi (north-eastern of the Peloponnese - Greece), the site of Poumeyssen (Lot - France) and the site of Paralia Andreas Agios (eastern Peloponnese - Greece). Geophysical techniques adapted to the geological context and the hydrogeological questions were selected and used. New results were obtained in three fields: (1) the geological knowledge of the studied sites, (2) the specific developments of the geophysical techniques and (3) the definition of a methodological approach using geophysics to the study of the karsts.; Les méthodes d'investigation actuellement proposées concernant la reconnaissance et la protection des aquifères en milieu karstique ne font que rarement appel aux mesures géophysiques. Le but des présents travaux de recherche est de démontrer que la combinaison de diverses méthodes géophysiques (TDEM, FDEM, RMP) permet de tirer du sous-sol l'information nécessaire à caractériser, en partie et à différentes échelles spatiales, la géométrie des réservoirs et la distribution des zones de haute perméabilité dans les milieux karstiques.Trois sites expérimentaux, caractéristiques de régions karstiques observées autour du bassin Méditerranéen, ont été choisis. Le site de Loussoi (nord-est du Péloponnèse – Grèce), le site de Poumeyssen (Lot - France) et le site de Paralia Agios Andreas (est du Péloponnèse – Grèce). Des techniques géophysiques adaptées au contexte géologique et aux questions hydrogéologiques ont été sélectionnées et utilisées.Des résultats nouveaux ont été obtenus dans trois domaines : (1) la connaissance géologique des sites étudiés, (2) des développements spécifiques des techniques géophysiques et (3) la définition d'une approche méthodologique d'application des méthodes géophysiques à l'étude des karsts.

The investigation methods currently suggested concerning the recognition and the protection of the karstic aquifers call only seldom upon geophysical measurements. The goal of these research tasks is to show that the combination of various geophysical methods (TDEM, FDEM, RMP) makes it possible to draw from the sub surface, the necessary information to characterize, partly and on various space scales, the geometry of the tanks and the distribution of the zones of high permeability in the karstic mediums. Three experimental sites, characteristic of karstic areas observed around the Mediterranean basin, were selected: the site of Loussoi (north-eastern of the Peloponnese - Greece), the site of Poumeyssen (Lot - France) and the site of Paralia Andreas Agios (eastern Peloponnese - Greece). Geophysical techniques adapted to the geological context and the hydrogeological questions were selected and used. New results were obtained in three fields: (1) the geological knowledge of the studied sites, (2) the specific developments of the geophysical techniques and (3) the definition of a methodological approach using geophysics to the study of the karsts.; Les méthodes d'investigation actuellement proposées concernant la reconnaissance et la protection des aquifères en milieu karstique ne font que rarement appel aux mesures géophysiques. Le but des présents travaux de recherche est de démontrer que la combinaison de diverses méthodes géophysiques (TDEM, FDEM, RMP) permet de tirer du sous-sol l'information nécessaire à caractériser, en partie et à différentes échelles spatiales, la géométrie des réservoirs et la distribution des zones de haute perméabilité dans les milieux karstiques.Trois sites expérimentaux, caractéristiques de régions karstiques observées autour du bassin Méditerranéen, ont été choisis. Le site de Loussoi (nord-est du Péloponnèse – Grèce), le site de Poumeyssen (Lot - France) et le site de Paralia Agios Andreas (est du Péloponnèse – Grèce). Des techniques géophysiques adaptées au contexte géologique et aux questions hydrogéologiques ont été sélectionnées et utilisées.Des résultats nouveaux ont été obtenus dans trois domaines : (1) la connaissance géologique des sites étudiés, (2) des développements spécifiques des techniques géophysiques et (3) la définition d'une approche méthodologique d'application des méthodes géophysiques à l'étude des karsts.

International audience; We report on measurements that were specifically designed to determine iron oxides in mineral dust aerosols needed for improved optical modeling. Atmospheric dust samples as well as samples generated in a wind tunnel from soils were analyzed by a number of analytical techniques for their total and free iron content (bulk and size resolved), hematite and goethite, mineralogy, and size distribution. These samples are representative of several important dust sources in East Asia and northern Africa. A novel data set generated from these measurements enables us to perform an in-depth modeling study of dust optical properties in the solar spectrum. We modeled the iron oxide-clay aggregates, which are the key light-absorbing species, as well as their mixtures with nonabsorbing minerals. A volume fraction of iron oxide in aggregates was determined from measurements. Significant differences in the single-scattering albedo, ω0, were found between hematite- and goethite-clay aggregates, although these calculations involved several important assumptions about the partition of hematite and goethite in size-resolved aggregates. Furthermore, we found that variability of the free iron content is large enough to cause important differences in ω0 of mineral dust originating from different sources. In contrast, this variability has little effect on the extinction coefficient and optical depth. We demonstrate that for the same size distribution, ω0 calculated from data obtained for Chinese and Tunisian samples show higher values and more distinct wavelength dependence than those of Niger dust. All the above ω0 differ from ones calculated using the refractive indices of Patterson et al. (1977) or the OPAC model (Hess et al., 1998), which are often used in radiative transfer studies. We conclude that information on a size-resolved content of free iron and a fraction of hematite and goethite in aggregates will need to be known on a regional basis to improve the prediction of the single-scattering albedo at solar wavelengths and hence the radiative impact of atmospheric mineral dust.

This thesis focuses on the study of vertical movements and the characterization of the main processes controlling them in an intraplate mountain belt. The mechanisms at the origin of the relief evolution are numerous and still poorly known. The High Atlas belt of Morocco is situated at more than 600 km of the Africa-Europe plate boundary, and supports the second highest peak of Africa (Jebel Toubkal, 4165 m). The lack of a significant crustal root under the belt, a consequence of limited shortening (~20 km), implies that another process takes place to explain such elevations. Lithospheric cross-sections allow us to show that a lithospheric thinning explain 1000 m of topography in the Anti-Atlas, the Central High Atlas, the Middle Atlas. Some of the foreland basins are also affected, like the Souss, Ouarzazate and Missour basins. The thinned area is an elongated stripe running North East / South West and crossing over the main structural domains of Morocco and probably the Africa-Europe plate boundary.The second mechanism explaining the High Atlas topography is the crustal shortening. We present a structural analysis on the basis of field data in the Marrakech High Atlas. The constrated mechanical stratigraphy is described, and numerous potential décollement levels are identified. They are mostly developed in the Visean, Cambrian, Triassic and Senonian units. The complex heritage of this area, situated between the Triassico-Liassic Atlantic and Tethyan rifts, controls their activation on the belt borders. They trigger the formation of various structures, such as tectonic wedges, rabbit ears folds, imbricate fans... A basal rigid group is distinguished, including the Precambrian rocks and locally the Paleozoic and Triasic series. A complete cross section of the belt is presented. The chronology of the deformation and the age of the lithospheric thinning are finally discussed. We propose a scenario of the foreland evolution in the light of the available geological data combined with new results of fission track thermochronology. A first shortening phase occurred during Upper Eocene to Oligocene. The lithosphere is thinned between the Lower and the Middle Miocene, and a main erosionnal event affects the belt and its foreland. Finally, the crustal shortening starts again during Plio-Quaternary., L'objectif de cette thèse est l'étude des mouvements verticaux et la caractérisation des processus à l'origine de ces mouvements au sein d'une chaîne de montagnes intracontinentale. Les mécanismes contrôlant l'évolution de la topographie sont nombreux et encore mal connus. La chaîne du Haut Atlas marocain est située à plus de 600 km de la limite de plaque Afrique-Europe et supporte pourtant le deuxième sommet d'Afrique (Jbel Toubkal, 4165 m). L'absence de racine crustale développée sous la chaîne, conséquence d'un taux de raccourcissement assez faible (~20 km), implique donc l'existence d'un autre processus permettant de maintenir une telle topographie. La réalisation de profils géophysiques nous permet de montrer qu'un amincissement lithosphérique provoque un soulèvement d'environ 1000 m dans l'Anti-Atlas, le Haut Atlas Central, et le Moyen Atlas. Certains bassins d'avant-pays sont aussi affectés, comme les bassins du Souss, de Ouarzazate ou de Missour. La zone amincie est une bande d'orientation Nord-Est / Sud-Ouest recoupant les principaux domaines structuraux marocains et probablement lalimite de plaque Afrique-Europe.Le raccourcissement crustal est le deuxième mécanisme à l'origine du relief de cette chaîne. Une analyse structurale sur la base des données de terrain dans le Haut Atlas de Marrakech nous a permis de montrer l'existence d'une stratigraphie mécanique contrastée. Plusieurs niveaux de décollements potentiels y sont identifiés en particulier dans le Viséen, le Cambrien, le Trias et le Sénonien. L'héritage complexe de cette région, située à la limite entre les rifts Triasico-Liasiques Atlantique et Téthysien, contrôle leur activation sur les bordures de la chaîne. Celle-ci entraîne la formation de structures variées : zones triangulaires, plis secondaires (« rabbit ears »), imbrications. Un groupe basal rigide est distingué. Il inclut le Précambrien, et localement le Paléozoique et le Trias. Une coupe complète de lachaîne est présentée. La chronologie de la déformation et l'âge de l'amincissement de la lithosphère sous la chaîne sont finalement discutés. Une analyse détaillée de la géologie de l'avant-pays sud du Haut Atlas de Marrakech est combinée aux résultats obtenus par comptage de traces de fissions pour proposer un scénario d'évolution. Une première phase de raccourcissement est identifiée à l'Eocène Supérieur – Oligocène. Au Miocène Inférieur – Moyen, la lithosphère est amincie et une phase de dénudation affecte l'ensemble de la chaîne et son avant-pays. Enfin, une dernière phase de raccourcissement a lieu au Plio-Quaternaire.

International audience; Geophysical methods such as seismic surveying and electrical resistivity imaging appear to be well-adapted to investigate and understand landslide mechanisms. They allow direct and non-intrusive measurement of acoustic velocity and electrical resistivity, two fundamental parameters used to define the physical properties of the reworked moving materials. Both methods were applied at the Super-Sauze site in the French South Alps, where a typical example of an intra-material earthflow-mudslide can be observed. Measurements were taken simultaneously along two orthogonal profiles: one 325 m in length is perpendicular to the axis of the earthflow; the other 235 m in length is located along the axis of the earthflow. The results show a correlation between the seismic and electrical resistivity data, confirming that the simultaneous use of both methods gives complementary information about landslide mechanisms. The seismic data provide information on fracture density variations, whereas the electrical resistivity data provide information on water content variations. To cite this article: G. Grandjean et al., C. R. Geoscience 338 (2006). Résumé Les méthodes géophysiques telles que la sismique et l'imagerie électrique apparaissent adaptées à l'étude des mécanismes de glissements de terrain. En effet, ces méthodes permettent de réaliser des mesures directes et non intrusives de la vitesse acoustique et de la résistivité électrique, paramètres essentiels décrivant les propriétés physiques des sols en mouvement. Ces deux méthodes ont été appliquées sur le site de Super-Sauze (Alpes du Sud, France), représentatif des phénomènes gravitaires de type glissement-coulée intramatériaux. Les investigations ont été effectuées simultanément sur deux profils orthogonaux : l'un, de 325 m de longueur, transverse à l'axe du glissement-coulée, l'autre, de 235 m, dans la direction de la pente en long du glissement-coulée. Les premiers résultats, présentant une corrélation entre les données sismique et électrique, confirment que l'utilisation conjointe de ces deux méthodes permet d'obtenir des informations complémentaires sur le comportement mécanique de ce type de glissements de terrain à savoir les variations de la densité de fracturation avec la sismique et les variations de l'état hydrique avec l'électrique. Pour citer cet article : G. Grandjean et al., C. R. Geoscience 338 (2006).

4 annexes, 7 p. Diplôme : IUT

International audience; This paper presents the results of a geophysical survey which was performed in the Sarliève marsh, located in the north of the Massif Central (France). The studied area corresponds to an ancient lake filled with 6 m of Lategla-cial to historic sediments. The numerous cores and excavations previously performed in basin areas show the presence of thick fine grained and carbonated lake deposits. The mineralogical study of these deposits allows us to distinguish two main types of formations, which differ in their composition and origin. In the lower part of the sedimentary filling, the SDLF formation is generally characterized by abundant chalky and dolomitic layers, probably formed by chemical precipitation in an endoreic environment. It was found only in the distal (or depocenter) parts of the ancient lake. The upper part of the filling corresponds to calcitic clayey silty sediments (CF), mainly of detrital origin. They can be found both in the distal and proximal parts of the ancient lake. In order to precise the geometry of the marsh sedimentary filling and to discriminate between these two fine grained sediment types (SDLF and CF), an electromagnetic survey was carried out using an EM31 conductivity meter. It was completed by 16 electrical soundings performed within the marsh. The electromagnetic survey enables us to draw a large-scale conductivity map, which highlights the presence of a highly conductive zone (HCZ) in the central part of the marsh, more pronounced in the south. The HCZ is bordered by more resistive and heterogeneous fields, where conductive structures are visible. We show that there is no clear correlation between the measured conductivity and the total lacustrine sediment thickness. However, the HCZ is related to the distal parts of the ancient lake, locally identified from borehole data. In the corresponding sedimentary filling, the SDLF formation appears as a very low resistive layer (about 1.2 ⍀.m) on the electrical soundings. It explains the high conductivity of the distal lacustrine sediments. We finally combine the cores and the geophysical data to estimate the spatial extent and the volume of the SDLF formation of the whole marsh. This study shows that geophysics can contribute to distinguish, in a globally homogeneous fine grained sedimentary filling (carbonated clayey silts), lacustrine sediments formed in very different contexts, one as chemical precipitation, the other of detrital origin; Dans cette note, nous présentons les résultats d'une prospection géophysique réalisée dans le marais de Sar-liève, situé au sud de Clermont-Ferrand, dans le Massif central. La zone étudiée correspond à un ancien lac d'une super-ficie d'environ 5 km 2 , qui a été drainé et asséché au cours du XVII e siècle. Les nombreux forages carottés réalisés dans le marais ont montré la présence d'un remplissage sédimentaire épais (maximum 6 m) allant du Tardiglaciaire à l'époque historique. Des zones de deltas et de bassins lacustres ont été identifiées. Dans les zones de bassins lacustres, les sédiments sont argilo-silteux et carbonatés, et d'apparence assez homogène. Deux grands types de formations sédi-mentaires y ont été distingués d'après leur composition minéralogique et leur origine. Dans la partie inférieure du rem-plissage, la formation SDLF est caractérisée par des sédiments dolomitiques surmontés d'une épaisse couche constituée de séquences de lamines carbonatées. Ces dépôts se seraient formés par précipitation chimique en milieu lacustre peu profond et confiné (milieu endoréique). Cette formation n'a été repérée que dans la partie centrale du marais, correspon-dant aux zones de bassins les plus profondes de l'ancien lac (faciès distaux). Les dépôts plus superficiels (formation CF) sont principalement de nature détritique argilo-silteuse et sont riches en calcite. Ils traduisent un milieu exoréique. Ils se retrouvent dans presque toute l'ancienne zone lacustre, aussi bien en position distale que proximale (deltas et bassins). Afin de connaître la géométrie des dépôts dans le marais et de distinguer SDLF de CF dans les zones de bassin, une prospection géophysique électromagnétique a été effectuée au moyen d'un conductivimètre EM31 (méthode slingram). Seize sondages électriques ont aussi été réalisés sur différents secteurs du marais. Les mesures électromagnétiques permettent d'établir une carte de conductivité apparente du site dans ses parties nord et sud. Nous mettons ainsi en évidence la présence d'une zone fortement conductrice dans l'axe central N-S du ma-rais, plus prononcée au sud. Cette zone est entourée de terrains plus résistants et hétérogènes, où des poches conductri-ces sont repérées. Aucun paléochenal surcreusé dans le substrat n'est mis en évidence. Nous montrons qu'il n'existe pas de corrélation nette entre la conductivité apparente et l'épaisseur totale de sédiments lacustres. Par contre, l'axe central o 6 1. UPRES EA 2100, Lab. GéEAC, Univ. François Rabelais, Parc de Grandmont, 37200 Tours, France. Florent.hinschberger@univ-tours.fr 2. UMR 7619 Sisyphe, Univ. Pierre et Marie Curie (Paris 6), case 105, 4 place Jussieu, 75252 Paris cedex 05, France. Guerin@ccr.jussieu.fr Manuscrit déposé le 19 décembre 2005 ; accepté après révision le 29 mai 2006. très conducteur du marais correspond aux zones distales de l'ancien lac, reconnues ponctuellement grâce aux carottages. Dans le remplissage des zones distales, la formation SDLF se signale sur les sondages électriques par une très faible ré-sistivité (environ 1,2 ⍀.m), expliquant la forte conductivité apparente des faciès distaux. Nous utilisons enfin les don-nées géophysiques, en complément des informations fournies par les carottages, pour évaluer l'étendue et le volume de la formation SDLF sur l'ensemble du marais. Cette étude montre finalement qu'il est possible d'utiliser la géophysique pour différencier entre eux, au sein d'un remplissage sédimentaire à faciès peu différenciés (silts argileux carbonatés), des dépôts lacustres formés dans des conditions très différentes, par précipitation chimique dominante d'une part, et par sédimentation détritique dominante d'autre part.

National audience

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La tomographie électrique est une méthode d'imagerie non destructive qui permet de définir un milieu en terme de résistivité électrique à partir de mesures du potentiel. La caractérisation de l'endommagement de paroi par cette technique géophysique s'inscrit dans une étude pluridisciplinaire de faisabilité d'un stockage de déchets radioactifs à vie longue en formation argileuse profonde, projet mené en partenariat par l'Agence Nationale de gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA) et le CNRS dans le cadre du GdR ForPro (dir. J. Lancelot). Lors de l'excavation d'une galerie, plusieurs phénomènes physico-chimiques se produisent dans les premières dizaines de centimètres, voire quelques mètres, de la paroi induisant une fissuration et/ou une fracturation des argiles. Une grande partie du réseau de failles superficielles est connecté avec la surface et est donc remplie d'air ce qui a pour effet d'augmenter notablement la résistivité moyenne du milieu (l'air étant un isolant électrique) permettant ainsi à la tomographie électrique de caractériser cette zone endommagée. Ce projet a nécessité le développement d'un programme informatique de modélisation en coordonnées cylindriques 2.5D, géométrie la mieux adaptée au cas d'une galerie souterraine. Cette modélisation ou résolution du problème direct cylindrique par méthode multigrille présente dans des cas simples des pourcentages de différence de l'ordre de 2 à 4% par comparaison avec la solution analytique. Les différentes étapes de développement et de validation sont largement abordées dans la première partie de cette thèse. A partir du mois de Juillet 2004, nous avons pu suivre de manière spatio-temporelle le creusement d'une galerie dans le laboratoire souterrain du Mont Terri, analogue géologique suisse du site de Bure (laboratoire expérimental français en phase de creusement). Plusieurs acquisitions de mesures électriques ont ainsi été menées sur quelques mois, fournissant un grand nombre de données dont les premiers résultats présentés sous forme de pseudo-sections dans la deuxième partie de ce mémoire ont pu être corrélés avec les observations géologiques et les connaissances concernant le champ de contrainte in situ. Afin de rendre les résultats obtenus au Mont Terri directement compréhensibles, les mesures de potentiel électrique devront être inversées de manière à remonter au modèle de résistivité électrique réelle de la formation argileuse. Au préalable, un programme informatique d'inversion par recuit simulé a pu être développé en s'appuyant sur la modélisation en coordonnées cylindriques et dont les paramètres ont été réglés pour un modèle de conductivité 1D concentrique. La dernière partie de cette thèse nous permet de tester les paramètres influants sur le recuit en inversant des données synthétiques auxquelles on a pu ajouter du bruit, toujours avec l'objectif d'optimiser le temps de calcul., No abstract

A l'époque de l'Internet, l'appropriation exclusive de la diffusion de la connaissance scientifique par les éditeurs traditionnels constitue un frein de plus en plus pesant aux échanges entre les chercheurs et, in fine, aux progrès de la science. Au cours de la dernière décennie, la communauté scientifique a mis au point et développé un nouveau modèle de diffusion de la connaissance, la publication en accès libre, qui est fondé sur l'appropriation publique du savoir via Internet. Cet article en présente les grandes lignes et fait le point sur les modalités concrètes de sa mise en œuvre par les chercheurs dans le domaine des sciences de la terre.

In order to assert in-situ the coupling between the fluid pressures and fault mechanics, a geodynamical laboratory was installed in the Corinth Rift. The prominent element of this European project is a borehole crossing the Aigio fault (which moved during a magnitude6.2 earthquake in 1995), and its permanent instrumentation whichenables the continuous recording of fluid pressure around the fault. We first characterized the hydrogeological environment with methods arising both from geothermics and hydrogeology. It then becomes possible to interpret the multiple hydraulic anomalies recorded by our high precision sensors. Their abundance is a testimony to the activity of the fault.; Afin d'appréhender in-situ le couplage entre les pressions de fluides et la mécanique des failles, un laboratoire géodynamique a été installé dans le Rift de Corinthe. L'élément majeur de ce projet européen est un forage recoupant la faille d'Aigion, qui a rejoué lors d'un séisme de magnitude 6.2 en 1995, et son instrumentation permanente qui permet le suivi en continu de la pression de fluide autour de la faille. Nous avons d'abord caractérisé l'environnement hydrogéologique par la conjonction de méthodes relevant de la thermique et de l'hydrogéologie. Il devient alors possible d'interpréter les multiples anomalies hydrauliques perçues par nos capteurs de haute précision. Leur abondance témoigne de l'activité de la faille.

In order to assert in-situ the coupling between the fluid pressures and fault mechanics, a geodynamical laboratory was installed in the Corinth Rift. The prominent element of this European project is a borehole crossing the Aigio fault (which moved during a magnitude6.2 earthquake in 1995), and its permanent instrumentation whichenables the continuous recording of fluid pressure around the fault. We first characterized the hydrogeological environment with methods arising both from geothermics and hydrogeology. It then becomes possible to interpret the multiple hydraulic anomalies recorded by our high precision sensors. Their abundance is a testimony to the activity of the fault.; Afin d'appréhender in-situ le couplage entre les pressions de fluides et la mécanique des failles, un laboratoire géodynamique a été installé dans le Rift de Corinthe. L'élément majeur de ce projet européen est un forage recoupant la faille d'Aigion, qui a rejoué lors d'un séisme de magnitude 6.2 en 1995, et son instrumentation permanente qui permet le suivi en continu de la pression de fluide autour de la faille. Nous avons d'abord caractérisé l'environnement hydrogéologique par la conjonction de méthodes relevant de la thermique et de l'hydrogéologie. Il devient alors possible d'interpréter les multiples anomalies hydrauliques perçues par nos capteurs de haute précision. Leur abondance témoigne de l'activité de la faille.