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International audience; This study discusses the hydrothermal formation of romanechite (Ba0.7Mn4.5O10.1.1H2O) in the Romanèche Mn deposit and the significance of its age by combining ore petrogenesis and 40Ar/39Ar ages. Romanechite occurs as a minor phase in various manganese deposit types and remains poorly studied in comparison with other K-bearing Mn oxides (i.e., coronadite group) because of its scarcity, small grain size, intermixing and poor crystallinity. The fault-controlled Romanèche Mn deposit (Massif Central, Eastern France) investigated herein exhibits a well-crystallized and late stage massive romanechite ore occurring in a quartz-barite-fluorite gangue. Petrographical and geochemical data support manganese ore formation under sub-aerial conditions with temperatures close to fluorite precipitation (100–200 °C) and characterized by a Mn-Ba-W-As association. Five out of the eight studied samples have produced 40Ar/39Ar plateau ages ranging from 25.2 ± 0.3 to 18.2 ± 0.5 Ma. Despite a low K content (0.1–0.6 wt% K), the good crystallinity of romanechite due to its epithermal formation likely favours a better production and/or retention of the radiogenic argon than poorly crystallized phases of supergene origin. Therefore, the dataset identifies a period of at least c. 7.6 My of discontinuous hydrothermal activity, which is consistent with graben-related fault reactivation and likely volcanic activity in the Massif Central. Ultimately, this study confirms the feasibility of romanechite 40Ar/39Ar dating.

International audience; L’ensemble des données et connaissances acquises sur la chaine Pyrénéenne et l’évolution de ces bassins d’avant-pays permettent à présent d’appréhender ce système orogénique et l’évolution des bassins dans une perspective source to sink intégrée. Cette approche met en relation l’ensemble du routage sédimentaire depuis la Source (relief orogénique, craton, recyclage de bassin) en passant par la zone de transfert (périphériques ou internes au bassin) jusqu’au réservoir final (bassin flexural, bassin turbiditique profond). Nous proposons d’intégrer l’ensemble de ces données sous la forme d’une nouvelle cartographie, sur l’ensemble du domaine péri-pyrénéen du Golfe du Lion à l’Est jusqu’au Golfe de Gascogne à l’Ouest en incluant le Massif Armoricain au Nord jusqu’au bassin de Madrid au Sud. Cette représentation en cartes est complétée par des diagrammes de Wheeler « augmentés » intégrant l’évolution des reliefs. La réalisation de ces cartes s’appuie sur l’utilisation de nombreuses méthodes et outils, tels que les reconstructions cinématiques du système Ibérie-Europe-Méditerranée, les coupes restaurées, l’histoire d’exhumation par thermochronologie, le traçage des sources, la caractérisation des surfaces d’altération et d’érosion, la synthèse de l’activité des accidents structuraux majeurs, les reconstructions paléogéographiques, l’analyse des géométries sédimentaires et des directions de transport ainsi que la quantification des volumes préservés dans les bassins. Nous présenterons ici des cartes représentatives de l’évolution du routage sédimentaire au cours des premières phases de l’orogenèse du Danien au début du Bartonien. Les pas de temps choisis pour ces cartes permettent de rendre compte de différents stades d’évolution tectono-sédimentaire du système péri-pyrénéen au stade de quiescence de l’orogenèse (1) à 65 Ma, Danien, et aux stades précoces de l’orogenèse (2) Thanétien terminal (56Ma) et (3) Yprésien (52 Ma), jusqu’au début de la collision Bartonien (40 Ma). Les compilations effectuées mettent en regard domaines exhumés et zone de sédimentation en termes de flux et de volumes, et permettent de cartographier les systèmes de routage et leur évolution au cours d’un cycle de construction d’un orogène. Elles mettent en évidence l’influence du diachronisme Est Ouest de la compression pyrénéenne et de la déformation de l’avant pays sur le routage sédimentaire, l’importance de la contribution des reliefs périphériques aux budget sédimentaires au cours de l’évolution du système source to sink et de discuter de l’influence des variations climatiques sur ce système. Travaux de recherche financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTAL Source-to-Sink

National audience; Thermites, composite energetic materials based on metals and oxides, are promising candidates to replace conventional materials (CHNO) used in current pyrotechnic systems. Indeed, they are able to generate a large amount of chemical energy in a very short time (μs) following an electrical, mechanical or thermal stimulus, while being safer. Among the newly explored thermite couples, aluminium (Al) andcopper oxide (CuO) based nanothermites, both in nanometric dimensions, present a real applicative interest because they can be integrated in thin fillm technology to be compatible with the ultimate integration and replace the primary compositions of the initiators. Moreover, this couple is characterized by an enthalpy of reaction among the highest (∼4 kJ.g-1) while being stable at room temperature and not very sensitive to electrostatic discharges. At LAAS, a thin lm Al/CuO nanothermite deposition process is available by sputtering, developed during previous thesis works, and now used to fabricate igni- tion microdevices for various applications. The industrial requirements require not only to control the energetic properties (ignition energy and flame temperature) of these materials, but also to modulate them precisely in order to t the variety ofapplication specifications. In this context, the objective of this thesis was to consolidate the understandingof ignition and combustion mechanisms in Al/CuO thin lms and to study the role of the constraints inherent to the deposition processes of the material. In particular, we have worked on Al/CuO multilayers typically used in devices, being stacks of10-15 thin layers of Al and CuO (∼100-200 nm thick). We have proposed interesting and new technological ways to modulate the energetic properties of these materials, by adding additives such as gold nanoparticles or micro-pores. We then studied the inuence of the addition of these additives on the ignition and combustion mechanisms. This work required to correlate macroscopic characterizations (burning rate, ignition time) and observations at microscopic and even atomic scales using highly resolved electron microscopy techniques to unders-tand the relationship between microstructure modication and energetic properties (ignition and combustion). We also developed simple physical models as soon as necessary to support the experimental observations.; Les thermites, matériaux énergétiques composites à base de métaux et d'oxydes, sont des candidats prometteurs pour remplacer les matériaux conventionnels (CHNO) utilisés dans les systèmes pyrotechniques actuels. En eet, ils sont capables de générer une grande quantité d'énergie chimique en un temps très court (∼μs) suite à un stimulus électrique, mécanique ou thermique, tout en étant plus surs. Parmi les couples thermites nouvellement explorés, les nanothermites à base d'aluminium (Al) et d'oxyde de cuivre (CuO), tous deux dans des dimensions nanométriques, présentent un réel intérêt applicatif car ils sont intégrables en technologie couche mince pour être compatibles avec l'intégration ultime et remplacer les compositions primaires des initiateurs. De plus, ce couple est caractérisé par une enthalpie de réaction parmi les plus élevée (∼4 kJ.g-1) tout en étant stable à température ambiante et peu sensible aux décharges électrostatiques. Au LAAS, un procédé de dépôt de nanothermites Al/CuO couche mince est disponible par pulvérisation cathodique, développé lors de thèses précédentes et aujourd'hui exploité pour fabriquer des micro-dispositifs d'initiation pour des applications diverses. Les exigences industrielles nécessitent de, non seulement contrôler les propriétés énergétiques (énergie initiation et température amme) de ces matériaux, mais aussi de les moduler précisément pour répondre à la variété des cahiers de charges applicatifs.Dans ce contexte, cette thèse a eu pour objectif de consolider la compréhen sion des mécanismes d'initiation et de combustion dans les couches minces Al/CuO et d'étudier le rôle des contraintes qui sont inhérentes aux procédés de dépôt dumatériau. Particulièrement, nous avons travaillé sur les multicouches Al/CuO classiquement utilisées dans les dispositifs, s'agissant d'empilement de 10-15 couches minces d'Al et de CuO (∼100-200 nm d'épaisseur).Nous avons, d'une part, proposés des voies technologiques intéressantes et nouvelles pour moduler les propriétés énergétiques de ces matériaux, par l'ajout d'additifs comme des nanoparticules d'or ou micro-pores. Nous avons ensuite étudié l'influence de l'ajout de ces additifs sur les mécanismes d'initiation et de combustion. Ce travail a nécessité de corréler caractérisations macroscopiques (vitesse decombustion, temps d'initiation) et observations aux échelles microscopiques et même atomique en faisant appel à des techniques microscopie électronique hautement résolue pour comprendre la relation entre modication de la microstructure et propriétés énergétiques (initiation et combustion). Nous avons aussi élaboré des modèles physiques simples dès que nécessaire pour supporter les observations expérimentales.

Thermites, composite energetic materials based on metals and oxides, are promising candidates to replace conventional materials (CHNO) used in current pyrotechnic systems. Indeed, they are able to generate a large amount of chemical energy in a very short time (µs) following an electrical, mechanical or thermal stimulus, while being safer. Among the newly explored thermite couples, aluminium (Al) and copper oxide (CuO) based nanothermites, both in nanometric dimensions, present a real applicative interest because they can be integrated in thin film technology to be compatible with the ultimate integration and replace the primary compositions of the initiators. Moreover, this couple is characterized by an enthalpy of reaction among the highest (~4 kJ/g) while being stable at room temperature and not very sensitive to electrostatic discharges. At LAAS, a thin film Al/CuO nanothermite deposition process is available by sputtering, developed during previous thesis works, and now used to fabricate ignition microdevices for various applications. The industrial requirements require not only to control the energetic properties (ignition energy and flame temperature) of these materials, but also to modulate them precisely in order to fit the variety of application specifications. In this context, the objective of this thesis was to consolidate the understanding of ignition and combustion mechanisms in Al/CuO thin films and to study the role of the constraints inherent to the deposition processes of the material. In particular, we have worked on Al/CuO multilayers typically used in devices, being stacks of 10-15 thin layers of Al and CuO (~100-200 nm thick). We have proposed interesting and new technological ways to modulate the energetic properties of these materials, by adding additives such as gold nanoparticles or micro-pores. We then studied the influence of the addition of these additives on the ignition and combustion mechanisms. This work required to correlate macroscopic characterizations (burning rate, ignition time) and observations at microscopic and even atomic scales using highly resolved electron microscopy techniques to understand the relationship between microstructure modification and energetic properties (ignition and combustion). We also developed simple physical models as soon as necessary to support the experimental observations., Les thermites, matériaux énergétiques composites à base de métaux et d'oxydes, sont des candidats prometteurs pour remplacer les matériaux conventionnels (CHNO) utilisés dans les systèmes pyrotechniques actuels. En effet, ils sont capables de générer une grande quantité d'énergie chimique en un temps très court (µs) suite à un stimulus électrique, mécanique ou thermique, tout en étant plus surs. Parmi les couples thermites nouvellement explorés, les nanothermites à base d'aluminium (Al) et d'oxyde de cuivre (CuO), tous deux dans des dimensions nanométriques, présentent un réel intérêt applicatif car ils sont intégrables en technologie couche mince pour être compatibles avec l'intégration ultime et remplacer les compositions primaires des initiateurs. De plus, ce couple est caractérisé par une enthalpie de réaction parmi les plus élevée (~4 kJ.g-1) tout en étant stable à température ambiante et peu sensible aux décharges électrostatiques. Au LAAS, un procédé de dépôt de nanothermites Al/CuO couche mince est disponible par pulvérisation cathodique, développé lors de thèses précédentes et aujourd'hui exploité pour fabriquer des microdispositifs d'initiation pour des applications diverses. Les exigences industrielles nécessitent de, non seulement contrôler les propriétés énergétiques (énergie initiation et température flamme) de ces matériaux, mais aussi de les moduler précisément pour répondre à la variété des cahiers de charges applicatifs. Dans ce contexte, cette thèse a eu pour objectif de consolider la compréhension des mécanismes d'initiation et de combustion dans les couches minces Al/CuO et d'étudier le rôle des contraintes qui sont inhérentes aux procédés de dépôt du matériau. Particulièrement, nous avons travaillé sur les multicouches Al/CuO classiquement utilisées dans les dispositifs, s'agissant d'empilement de 10-15 couches minces d'Al et de CuO (~100-200 nm d'épaisseur). Nous avons, d'une part, proposés des voies technologiques intéressantes et nouvelles pour moduler les propriétés énergétiques de ces matériaux, par l'ajout d'additifs comme des nanoparticules d'or ou micro-pores. Nous avons ensuite étudié l'influence de l'ajout de ces additifs sur les mécanismes d'initiation et de combustion. Ce travail a nécessité de corréler caractérisations macroscopiques (vitesse de combustion, temps d'initiation) et observations aux échelles microscopiques et même atomique en faisant appel à des techniques microscopie électronique hautement résolue pour comprendre la relation entre modification de la microstructure et propriétés énergétiques (initiation et combustion). Nous avons aussi élaboré des modèles physiques simples dès que nécessaire pour supporter les observations expérimentales.

The knowledge acquired on the exhumation of the Pyrenean mountain belt and the evolution of the adjacent foreland basins makes this Alpine-type domain a good laboratory to better constrain a full sediment routing system in a compressive context and to apprehend the driving processes controlling the sediment routing in space and time. This integrated approach aims at enhancing our basin mastering approach as well as improving our predictions of reservoir properties.This Source-to-Sink study seeks to understand the evolution of sedimentary routing from the Source (orogenic relief, craton, basin recycling) through the transfer zone (peripheral or internal to the basin) to the final sink (flexural basin, deep turbiditic margin). Within this new cartography, we propose to compile the data over the entire peri-Pyrenean domain. We produced large scale quantitative and qualitative maps to better observe and interpret the tectonic, climatic and surface processes impacts of the SRS behavior.These maps include kinematic reconstructions of the Iberian-European-Mediterranean system, restored sequential cross-sections, history/magnitude of exhumation by thermochronology, source tracking, characterization of weathering and erosion surfaces, synthesis of the major structures activity, paleogeographic reconstructions, analysis of sedimentary geometries and transport directions as well as the quantification of volumes preserved in the basins. Their interpretation is combined with a time representation along the routing system, linking classical basin wheeler diagram representation to source erosion and lithologies to obtain a continuous view on the sediment journey.The time steps chosen for these 5 maps account for the different stages of tectono-sedimentary evolution of the peri-Pyrenean system at the early-, syn- and post-orogenic stages. The compilations carried out compare exhumed domains and sedimentation zones in terms of fluxes and volumes and make it possible to map the routing systems and point out the main drivers for the surface evolution during the construction/destruction cycle of an orogen. This research work was financed and carried out as part of the BRGM-TOTAL Source-to-Sink program

National audience; In this work, gold and silica nanoparticles were added into reactive Al/CuO multilayers systems. Their effects on the flame front dynamics were investigated experimentally using microscopic high-speed imaging technique and theoretically via a reaction model coupling mass and heat diffusion processes. Theoretical findings contradict the experimental observations in which a net increase of the flame front velocity was observed when Au and SiO2 particles are added in the multilayers. This leads to the conclusion that the faster burn rate observed cannot be fully associated with thermal effects only.

International audience; Les connaissances acquises sur l’exhumation de la chaîne pyrénéenne et l’évolution des bassins d’avant-pays adjacents permettent à présent d’appréhender ce système orogénique complexe dans une démarche intégrative dans l’espace et le temps. Cette approche, dite « source-to-sink » s’attache à comprendre l’évolution du routage sédimentaire depuis la Source (relief orogénique, craton, recyclage de bassin) en passant par la zone de transfert (périphériques ou internes au bassin) jusqu’au réservoir final (bassin flexural, bassin turbiditique profond). Nous proposons, dans le cadre de cette nouvelle cartographie, de compiler les données disponibles et nouvellement acquises dans le projet S2S, sur l’ensemble du domaine péri-pyrénéen du Golfe du Lion à l’Est jusqu’au Golfe de Gascogne à l’Ouest en incluant le Massif armoricain au Nord jusqu’au bassin de Madrid au Sud. La réalisation de ces cartes s’appuie sur l’utilisation de nombreuses méthodes et outils, tels que les reconstructions cinématiques du système Ibérie-Europe-Méditerranée, les coupes restaurées, l’histoire d’exhumation par thermochronologie, le traçage des sources, la caractérisation des surfaces d’altération et d’érosion, la synthèse de l’activité des accidents structuraux majeurs, les reconstructions paléogéographiques, l’analyse des géométries sédimentaires et des directions de transport ainsi que la quantification des volumes préservés dans les bassins. Les pas de temps choisis pour ces cartes permettent de rendre compte de différents stades d’évolution tectono-sédimentaire du système péri-pyrénéen au stade précoce de l’orogénèse - (1) à 52 Ma, Yprésien, aux stades d’orogenèse mature - (2) à 40 Ma, Bartonien et (3) à 34 Ma, Priabonien ainsi qu’aux périodes post-orogénique - (4) à 24 Ma, Chattien et (5) à 11 Ma, Tortonien. Les compilations effectuées mettent en regard domaines exhumés et zone de sédimentation en termes de flux et de volumes, et permettent de cartographier les systèmes de routage et leur évolution au cours d’un cycle de construction/destruction d’un orogène.Travaux de recherche financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTAL Sourceto- Sink

Many European uplands have remained topographic highs for protracted periods of weathering during the Mesozoic and Cenozoic. The long-term elevation position as low relief of these massifs acted as a source for adjacent sedimentary basins, their weathering playing a major role in the production of sediments available for erosion. Weathering profiles on these uplands are mostly incomplete/truncated since weathering products have often been washed away during repeated periods of erosions, leading to patchworks of remaining weathered rocks. In order to better address the events that have shaped these source areas, a complementary approach of both the source (upland) and sink (sedimentary basin) areas is crucial, but the record in the hinterland often remains partial due to lack of dating material and incomplete sequence. The study presented here after is part of the BRGM-TOTAL Source-to-Sink project and aims at identifying key periods of exposure of the Massif Central (France). We used the combination of a careful petrogenesis and 40Ar/39Ar dating of K-bearing Mn oxides (coronadite group and romanechite). The French Massif Central hosts several Mn occurrences sporadically mined until the first half of the 20th Century. We have targeted five of these sites that contain dating minerals: (1) “Nontronais” (Haute-Dordogne; Mn-Fe; south-west), (2) Villerembert (Montagne Noire; Mn; south), (3) Vieussan (Montagne Noire; Mn; south), (4) Auxilhac (Lozère; Mn-Fe; south), and (5) Romanèche (Mn-F-Ba; east). The combined petrography, mineralogy and geochemistry of these Mn ores show that Mn deposits 1, 2 and 3 belong to a weathering crust model (“laterite”), sampling site 4 follows a karst-hosted model whereas sampling site 5 follows an epithermal model. In any of these cases, the dated K-Mn oxides were formed at the end of the weathering paragenetic sequence, except maybe for Romanèche which encompasses epithermal formation. This and their oxidizing precipitation environment support a formation under surface or sub-surface conditions. Therefore, their ages are instructive of periods of meteoric waters circulation under near-surface conditions. For the first time in these areas, the 40Ar/39Ar ages define at least four weathering periods: (i) Albian and older, (ii) Campanian, (iii) Oligocene-Early Miocene and (iv) Late Miocene to Quaternary. The French Massif Central is a key place in the West European landscape that better constrain the long-term evolution of weathering that has affected basement rocks and their cover. The Early Cretaceous period is well known in Western Europe for having provided various and thick weathering products (bauxite, kaolin, siderolithic). The Campanian age fits well with the first slow Pyrenean compression that exposed the Montagne Noire (south Massif Central), whereas Oligocene-Quaternary weathering events correspond to widespread weathering phases and compressional phases of the Alpine and Pyrenees. The lack of any Eocene period in the age record might be due to erosional conditions that overcome weathering, as it corresponds to the paroxysmal phase of the Pyrenean compression and strong siliciclastic discharge from the Massif Central to the Aquitaine and Paris basins.This work is funded and carried out in the framework of the BRGM-TOTAL project Source-to-Sink.

The knowledge acquired on the exhumation of the Pyrenean chain and the evolution of the adjacent foreland basins makes this Alpine-type domain a good laboratory to better constrain a full sediment routing system in a compressive context and to apprehend the driving processes controlling the sediment routing in space and time. This integrated approach aims at enhancing our basin mastering approach as well as improving our predictions of reservoir properties for oil and gas exploration and storage.This Source-to-Sink study seeks to understand the evolution of sedimentary routing from the Source (orogenic relief, craton, basin recycling) through the transfer zone (peripheral or internal to the basin) to the final sink (flexural basin, deep turbiditic margin). Within the framework of this new cartography, we propose to compile the available and newly acquired data from the S2S project (TOTAL, BRGM), over the entire peri-Pyrenean domain. We produced large scale quantitative and qualitative maps and wheeler diagrams to better observe and interpret the tectonic, climatic and surface processes impacts of the SRS behavior.The maps include kinematic reconstructions of the Iberian-European-Mediterranean system, restored sequential cross-sections, history/magnitude of exhumation by thermochronology, source tracking, characterization of weathering and erosion surfaces, synthesis of the major structural accidents activity, paleogeographic reconstructions, analysis of sedimentary geometries and transport directions as well as the quantification of volumes preserved in the basins. Their interpretation is combined with a time representation along the routing system, linking classical basin wheeler diagram representation to source erosion and lithologies to obtain a continuous view on the sediment journey.The time steps chosen for these 5 maps account for the different stages of tectono-sedimentary evolution of the peri-Pyrenean system at the early-orogenic, syn-orogenic and post-orogenic stages. The compilations carried out compare exhumed domains and sedimentation zones in terms of fluxes and volumes and make it possible to map the routing systems and discuss the drivers for the surface evolution during the construction/destruction cycle of an orogen. Research work financed and carried out as part of the BRGM-TOTAL Source-to-Sink program

International audience

International audience; Thermite multilayered films composed of alternating thin layers of metal/oxidizers have various uses in microelectromechanical systems (MEMS), microelectronics, and materials bonding applications. Recently, applied research especially on the microinitiator applications has engendered an urgent need to improve ignitability without changing the layering and reactant spacing that both affect the combustion characteristics. This work describes an innovative nanoengineering solution to reduce the energy barriers for mass transport, making it possible to substantially lower ignition energy of CuO/Al reactive multilayers without manipulating the fuel and oxide layers thickness. To that end, gold nanoparticles exhibiting high thermal diffusivity properties are in situ grown uniformly inside the first CuO layer to produce localized hot-spots and promote the Al + CuO reaction. The CuO/Al reactive films with embedded gold nanoparticles exhibit earlier and optimized reaction than standard ones. The effect of gold nanoparticles on the thermite ignition mechanisms and the detailed reaction pathways were characterized by a host of characterization techniques including microscopy, thermal analysis, spectroscopy, and X-ray diffractometry. Altogether, results show that the gold nanoparticles are seeding nodular defects with conical shapes provoking (under thermal stimulation) high stressed zones in the multilayer where the Al + CuO reaction is quickly triggered. The analysis of reaction products showed that the multilayers break the unreacted Al droplets early allowing them to burn into the environment. The results provide a behavioral baseline for future studies of interface engineering to tune internal stress-induced reaction in reactive thin films at large.

International audience; The function solution to the functional scheme derived from the Binomial tree financial model with local volatility converges to thesolution of a diffusion equation of type ht(t, x)+ x2σ2(t,x) hxx(t, x) = 0 as the number of discrete dates n → ∞. Contrarily to classical numerical methods, in particular finite difference methods, the principle is only based on a discretization in time. We establish the uniform convergence in time of the scheme and provide the rate of convergence when the payoff function is not necessarily smooth as in finance. We illustrate the convergence result and compare its performance to the finite difference and finite element methods by numerical examples.

Documenting surface uplift of basement areas is challenging, usually due to large gaps in the sedimentary record. In order to address this issue for the French Massif Central, we here investigate its denudation history through an integrated study that involves planation surface mapping, Apatite Fission-Track (AFT) Analysis and basement to basin cross-sections.First, Planation surfaces were identified using a semi-automated fuzzy classification of pixels based on relationships between DEM derivatives (slope, curvature, ruggedness and incision) and field-recognized training samples. Then, their different generations and age ranges were discriminated from hypsometry, fault partitioning and relationships with dated sedimentary and/or volcanic remnants, providing constraints on basement exhumation. Afterwards, integrating the previous planation surface analysis, geological cross-sections were produced from the Massif Central basement to the surrounding basins (Aquitaine Basin and Paris Basin). These sections provide local thicknesses estimates of the missing sedimentary cover over basement domains. Theses local thicknesses and exhumation phases were finally used as constraints to produce a thermal history modelling and a denudation map of different areas of the French Massif Central estimated from AFT inversion.Our results show different burial and exhumation patterns with i) a main burial of its western parts (Limousin, Rouergue) during Jurassic times followed by an important regional denudation (1 to 2 km of missing cover and crystallized basement) during the early Cretaceous and ii) an Upper Cretaceous burial of its northeastern parts (Morvan, Forez) followed by an uppermost Cretaceous to Paleogene exhumation ( (This work is founded and carried out in the framework of the BRGM-TOTAL project Source-to-Sink)

International audience; A partir du milieu du 20ème siècle, l’interface substratum pré-mésozoïque/remplissage méso- cénozoïque du Bassin parisien a fait l’objet de nombreuses investigations, notamment par le biais de forages profonds pour la recherche d’hydrocarbures. Parmi ces forages, certains ont atteints les lithologies du substratum et ont été carottés, donnant accès à une information directe sur sa nature. Ainsi plusieurs plutons de granitoïdes, aussi mis en évidence par l’interprétation des données géophysiques ont été intersectés. Or la nature pétrologique et l’âge de ces granites n’ont jamais été caractérisés jusqu’à présent.Dans l’objectif de combler cette lacune, certains de ces granitoïdes ont été échantillonnés (prélèvement sur carottes) pour leur analyse pétrographique et leur datation; il s’agit de granites gneissiques issus des forages de Sennely-1 et de Blancafort-1, et d’une granodiorite issue du forage de Moulins-102. Les échantillons ont été datés par LA-ICP-MS sur zircon et monazite. Les analyses isotopiques menées sur les zircons donnent des âges à 501 ± 3 Ma et 477 ± 4 Ma respectivement pour les granites de Sennely et de Blancafort, et des âges à 344 ± 2 Ma pour la granodiorite de Moulins. Les analyses isotopiques effectuées sur monazite donnent des âges à 334 ± 4 Ma pour le granite de Sennely et 324 ± 6 Ma pour le granite de Blancafort, ainsi que des âges à environ 293 Ma pour les deux granites.Ces roches plutoniques enfouies sous la couverture méso-cénozoïque du Bassin parisien sont datées ici pour la première fois. Ces nouvelles données géochronologiques suggèrent des âges cambro-ordoviciens pour la mise en place des granites de Sennely et Blancafort. Le scénario suivant, prenant en compte l’évolution géologique régionale, peut être avancé: les granites de Sennely et de Blancafort se sont mis en place lors des épisodes de rifting continental du Paléozoïque inférieur. Ils ont ensuite été affectés par des évènements thermiques et tectoniques importants qui pourraient être rattachés à une phase de déformation d’âge viséen comme cela est établi pour des plutons du Morvan ou de la Montagne Bourbonnaise. La granodiorite de Moulins se serait mise en place au Viséen inférieur. Enfin une probable phase d’hydrothermalisme tardive aurait affecté les granites de Sennely et de Blancafort au cours du Permien.

For several decades, the no-arbitrage (NA) condition and the martingale measures have played a major role in the financial asset's pricing theory. We propose a new approach for estimating the super-replication cost based on convex duality instead of martingale measures duality: Our prices will be expressed using Fenchel conjugate and bi-conjugate. The super-hedging problem leads endogenously to a weak condition of NA called Absence of Immediate Profit (AIP). We propose several characterizations of AIP and study the relation with the classical notions of no-arbitrage. We also give some promising numerical illustrations., 33 pages 6 figures

International audience; In this paper, we propose an approximation method based on Picard iterations deduced from the Doléans–Dade exponential formula. Our method allows to approximate trajectories of Markov processes in a large class, e.g. solutions to non-Lipchitz SDEs. An application to the pricing of Asian-style contingent claims in the CEV model is presented and compared to other methods of the literature.

Mapping the cadomian/variscan basement buried beneath the Paris basin is a key objective to improve the geological knowledge of the Variscan belt in West Europe. We address this objective using a combination of new and updated potential field data (aeromagnetic and gravity), as well as information provided by field studies and drill cores, and a library of petrophysical characteristics measured on field samples. On a large southern half of the Paris basin, from the Armorican Massif to the Vosges: i) we made a new interpretative structural sketch map under the sedimentary cover, ii) we proposed a detailed geological map of the Paris basin substratum, iii) we updated the tectonic sketch of the Variscan belt in France, supported by new geochronological determinations on deep drill cores. Altogether, these results show that the eo-Variscan suture is extended from the southern part of the Armorican Massif to the northern Vosges. Eastwards, the North-Armorican domain reaches the Bray fault; and the Saxothuringian zone is extended from the Vosges to the English Channel. In addition, based on combined aeromagnetic and gravity 2D modelling constrained by Couy deep borehole data, the PBMA source is interpreted as a deep intermediate-alkaline plutonic body. Finally, compiling bibliographic information together with our new results, we hypothesize that this magmatic body could have been emplaced in the early to late Visean period, during a NNE-SSW opening under a NNW-SSE shortening.; Nous avons mené cet exercice au travers d’une étude pluridisciplinaire combinant des couvertures géophysiques (gravimétrie et aéromagnétisme) réactualisées ou nouvelles, des informations géologiques acquises sur le terrain ou sur carottes de forages pétroliers et un catalogage de propriétés pétrophysiques des roches. Sur une large moitié sud du Bassin parisien, du Massif armoricain aux Vosges, nous avons : i) réalisé un schéma structural du substratum du Bassin parisien, ii) proposé une carte géologique détaillée, sous couverture, iii) réactualisé la carte de zonation de la chaîne varisque en France, intégrant de nouvelles datations sur carottes de forages ayant atteint le substratum. D’après ces résultats, la suture éo-varisque se poursuit d’ouest en est, de la partie sud-armoricaine jusqu’au nord des Vosges, le domaine nord-armoricain se prolonge jusqu’à la faille de Bray et la zone saxothuringienne est continue d’est (Vosges) en ouest (Manche). Egalement, à l’aide de modélisations conjointes de gravimétrie et magnétisme, intégrant l’information recueillie dans le forage de Couy, la nature du substratum environnant désormais mieux connu, ainsi que les contraintes pétrophysiques nouvelles, nous proposons que la source de l’AMBP soit un corps plutonique intermédiaire à acide. Pour finir, en compilant la bibliographie et nos résultats, nous proposons que ce corps se soit mis en place entre le Viséen inférieur et le Viséen supérieur, dans une ouverture NNE-SSW selon un raccourcissement maximal NNW-SSE.

International audience; Cartographier les lithologies et structures d’un substratum profond est un élément clé pour l’exploration des ressources (minérales, géothermie, stockage…) et à la connaissance géologique à l’échelle régionale. Le bassin parisien est un bassin sédimentaire intra-cratonique Méso-Cénozoïque qui repose en discordance sur un substratum Varisque. Dans sa partie sud, les témoins de ce substratum affleurent au sein du Massif Armoricain et du Massif Central. Ces massifs sont composés d’unités géologiques distinctes, séparées par des cisaillements d’échelle crustale. Bien que de nombreuses études aient déjà démontré les relations structurales et lithologiques entre ces deux massifs, la continuité des grands accidents armoricains ainsi que les géométries sous la couverture sédimentaire du bassin parisien restent encore en débat. Les méthodes potentielles (aéromagnétisme et gravimétrie) constituent des outils efficaces pour la cartographie des interfaces bassin/substratum. Cependant, l’interprétation de ces données, pour être fiable, nécessite une bonne caractérisation pétrophysique des roches. C’est pourquoi nous proposons une méthodologie basée sur l’interprétation des données géophysiques couplées aux mesures pétrophysiques (densités et susceptibilités magnétiques) mesurées sur le terrain ou sur échantillons en laboratoire qui consiste en : i) l’élaboration d’une carte de signatures géophysiques du substratum basée sur la classification statistique des données aéromagnétiques et gravimétriques, ii) l’extension des unités géologiques sous couverture, iii) l’assignation d’une lithologie au sein de chaque unité géologique selon les caractéristiques pétrophysiques des roches et la signature géophysique du susbstratum. Nous la mettons en œuvre dans le sud-ouest du bassin parisien où nous proposons une cartographie structurale et lithologique détaillée de son substratum pré-Mésozoïque. Cette cartographie est étayée par une modélisation géophysique 2D, combinant les données magnétiques et gravimétriques, permettant d’enrichir encore la cartographie des géométries du substratum sous couverture.Ces interprétations révèlent : i) la limitation est du domaine Centre Armoricain, ii) l’extension à l’est, de la faille de Cholet qui délimite la partie sud de la nappe des Mauges, iii) le prolongement de la faille de Nort-sur-Erdre connue comme la trace de la suture éo-Varisque, bordée par des roches basiques et iv) l’omniprésence des failles de direction N150°E contrôlant entre autre, la géométrie des bassins Permo-Carbonifères sous couverture. La méthodologie présentée ici, pourra être appliquée à la cartographie de substratum enfouis d’autres bassins sédimentaires, comme par exemple, l’extension des structures pyrénéennes sous le Bassin d’Aquitaine.

International audience; Mapping the geometries (structure and lithology) of a buried basement is a key for targeting resources and for improving the regional geological knowledge. The Paris basin is a Mesozoic to Cenozoic intraplate basin set up on a Variscan substratum, which crops out in the surrounding massifs. We focus our study on the southwestern part of the Paris basin at its junction with the Aquitaine basin. This Mezo-Cenozoic cover separates the Armorican Massif and the Massif Central which compose of several litho-tectonic units bounded by crustal-scale shear zones. In spite of several lithological and structural correlations between various domains of the two massifs, their geological connection, hidden below the Paris basin sedimentary cover, is still largely debated. Potential field geophysics have proven effective for mapping buried basin/basement interfaces. In order to enhance the cartographic interpretation of these data, we have set up a detailed petrophysical library (field magnetic susceptibility data and density measurements on rock samples) of the Paleozoic rocks outcropping in the Variscan massifs. The combination of aeromagnetic and gravity data supported by the petrophysical signatures and field/borehole geological information, is carried out to propose a new map of the architecture of the Variscan substratum.The new synthetic map of geophysical signature of the Paris basin basement combines: i) the magnetic anomaly reduced to the pole, ii) the vertical gradient of the Bouguer anomaly and iii) the tilt derivative of the magnetic anomaly reduced to the pole. Based on this information, the Eastern extension of the major shear zones below the sedimentary cover is assessed. The petrophysical signatures were classified in three classes of magnetic susceptibility and density: low, intermediate and high. Basic rocks have high magnetization and density values whereas granite, migmatite and orthogneiss show low magnetization and density values, Proterozoic and Paleozoic sediments, micaschists and metagrauwackes have intermediate to low magnetization and density values. Detailed lithological attribution of geophysical anomalies was achieved separately for each geological sub-domain (in between 2 major structures).This methodology will be generalized at the scale of the entire Paris basin in order to propose a tectonic reconstruction of this segment of the Variscan belt, and provide guides for the exploration of hidden resources.

The northwestern basement of France experienced at least 3 orogenic cycles: the Paleoproterozoic Icartian cycle (2000 Ma) still poorly documented, the Cadomian orogeny (760-540 Ma), and the poly-orogenic Variscan one (500-300 Ma). It is now recognized that these cycles are punctuated by sequences of compressional and extensional tectonic episodes. However, the general geodynamic setting, the succession of stress fields as well as a detailed chronology of these episodes are still under debate. In the field, it is often difficult to distinguish between neoformed structures from inherited ones, as each cycle partly reactivated earlier structures. Moreover, the Cadomian and Variscan structures are partly hidden underneath the Mesozoic sedimentary cover of the Paris Basin, which is itself was structured during the Mesozoic and Cenozoic eras. Compilation, processing, and interpretation of new aeromagnetic surveys combined with up-to-date gravity data of a large western part of the Paris Basin offer an unprecedented insight into the Paris Basin pre-Mesozoic buried substratum. Running on from the geology of the Armorican Massif, our first observations reveal, for instance, the continuity of late Cadomian post-orogenic plutons, and Cambro-Ordovician magmatism on a large part of the eastern extension of the buried north Armorican domain. Another outstanding structural pattern is represented by a series of regional NW-SE striking faults which appear to have played a significant role in the opening of the late-Variscan Permian basins, and also probably during the Mesozoic, as a result of the opening of the North Atlantic Ocean. These preliminary observations complemented by structural and petrophysical analyzes, seismic data, as well as deep borehole information, provide new insights on the lithological and structural nature of the pre-Mesozoic rocks, and their structural history at the junction between the Armorican Massif, Massif Central, and eastern part of Paris Basin.

Security is nowadays a real and major concern, especially when explosives are involved. To address this security issue, an accurate prediction of the behavior of shock waves caused by a detonation propagating inside or outside a building and interacting with the surrounding environment is required. Extensive knowledge regarding shock waves in free field can be found in the literature so that their behavior is now well known. However, there is very few information available in the open literature for confined configuration. This study focuses on the behavior of a shock wave within a confined multi-chamber system and on the impact of different parameters such as the size of the rooms and the width of the corridor on the pressure history inside the building. The shock wave propagation is analyzed through the evolution of some of the shock parameters (arrival time, maximum overpressure and positive impulse). Several small-scale experiments have been carried out using an adjustable model of a four-roomed single-story building. The rooms are connected to a single corridor and all on the same side. This model is representative of a pyrotechnic workshop., La sécurité des biens et des personnes est, de nos jours, une préoccupation première, en particulier lorsqu'elle concerne l'usage des explosifs. Afin de répondre à ces exigences de sécurité, il est nécessaire de pouvoir prédire le comportement des ondes de pression issues d'une explosion, que ce soit à l'intérieur ou à l'extérieur du bâtiment, et leur interaction avec leur environnement. Une importante quantité d'informations sur les ondes de choc se propageant en champ libre est disponible dans la littérature, de sorte que leur comportement est maintenant bien connu. Toutefois, il y a très peu de données disponibles en littérature ouverte sur les explosions en milieu confiné. Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s'inscrivent dans le cadre de l'étude du comportement des ondes de choc en milieu confiné multi-chambres et de l'effet de différents paramètres tels que le volume des cellules ou la largeur du couloir sur les profils de pression à l'intérieur d'un bâtiment. La propagation de l'onde de choc est analysée par l'évolution de certains paramètres du choc (temps d'arrivée, surpression maximale et impulsion positive).Plusieurs essais à échelle réduite ont été réalisés à l'aide d'une maquette modulable, représentative d'un bâtiment pyrotechnique de plein pied, composé de quatre pièces alignées et reliées entre elles par un couloir.

International audience

International audience; Under large basins, deciphering the geometries (structure and nature) of the buried basement is a key for targeting resources (such as fossil and geothermal energy) and, on a scientific perspective, for better understanding of the tectonic evolution of an ancient mountain belt. Potential field data (aeromagnetic and gravity) have proven to be among the most effective methods for mapping a deeply buried basin/basement interface. However, their interpretation generally suffers from ambiguities, due to the non-uniqueness of the gravity and magnetic signatures. Here, we tie the gravity/magnetic signatures on a detailed petrophysical characterization of the units outcropping around the basin. This methodology is demonstrated to investigate the lithology and structure of a hidden Variscan substratum in the southwestern part of the Paris Basin, at the junction between the Armorican Massif and Massif Central to the northwest and the southeast, respectively. We propose an approach based on the combination of potential field data, magnetic susceptibilities measured in the field with a hand-held susceptibility meter, density values of sample rocks, and information documented in boreholes, in order to propose a new interpretative geological map of the buried basement. Rock properties measured on sample picked up from the field are compiled and organized in order to highlight the variations of petrophysical signatures within geological sub-domains. This petrophysical description is combined with a first-order geophysical pattern of the substratum lithology mapped through statistical unsupervised classification of suitably selected gravity and magnetic maps (Figure 1). The first step of interpretation consists in extending the major structures outcropping in the Armorican massif and the Massif Central, below the Mesozoic sedimentary cover of the Paris Basin. The geological sub-domains in between these major structures are then interpreted separately. The second step, within each sub-domain, consists in assigning a lithology with respect to its density/magnetization (as derived from the petrophysical compilation), in order to propose an interpretative geological map of the Pre-Mesozoic infilling of Paris Basin, supported by punctual borehole information. Figure 1-Synthetic classified map of the geophysical signatures of the Paris Basin substratum (into 6 classes represented by the 6 colors)

International audience

International audience; Les connaissances acquises sur l’exhumation de la chaine Pyrénéenne et l’évolution des bassins d’avant-pays adjacents permettent à présent d’appréhender ce système orogénique complexe dans une démarche intégrative dans l’espace et le temps. Cette approche, dite « source-to-sink » s’attache à comprendre l’évolution du routage sédimentaire depuis la Source (relief orogénique, craton, recyclage de bassin) en passant parla zone de transfert (périphériques ou internes au bassin) jusqu’au réservoir final (bassin flexural, bassin turbiditique profond). Nous proposons, dans le cadre de cette nouvelle cartographie, de compiler les données disponibles et nouvellement acquises dans le projet, sur l’ensemble du domaine péri-pyrénéen du Golfe du Lion à l’Est jusqu’au Golfe de Gascogne à l’Ouest en incluant le Massif Armoricain au Nord jusqu’au bassin de Madrid au Sud. La réalisation de ces cartes s’appuie sur l’utilisation de nombreuses méthodes et outils, tels que les reconstructions cinématiques du système Ibérie-Europe-Méditerranée, les coupes restaurées, l’histoire d’exhumation par thermochronologie, le traçage des sources, lacaractérisation des surfaces d’altération et d’érosion, la synthèse de l’activité des accidents structuraux majeurs, les reconstructions paléogéographiques, l’analyse des géométries sédimentaires et des directions de transport ainsi que la quantification des volumes préservésdans les bassins. Les pas de temps choisis pour ces cartes permettent de rendre compte de différents stades d’évolution tectono-sédimentaire du système péri-pyrénéen au stade de quiescence de l’orogenèse (1) à 65 Ma, Danien, et aux stades précoces de l’orogenèse (2) Thanétien terminal(56Ma) et (3) Yprésien (52 Ma). Les compilations effectuées mettent en regard domaines exhumés et zone de sédimentation en termes de flux et de volumes, et permettent de cartographier les systèmes de routage et leur évolution au cours d’un cycle de construction d’un orogène.Travaux de recherche financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTAL Source-to-Sink

National audience; Le substratum pré-Mésozoïque du bassin de Paris (SMBP) constitue un élément majeur pour la compréhension de l’architecture du bassin de Paris telle que nous la connaissons à l’heure actuelle. Façonné par trois cycles orogéniques majeurs au minimum: l’Icartien qui reste encore mal caractérisé (2000 Ma), le Cadomien (760-540 Ma) et le Varisque (500-300 Ma), il est parfois difficile de faire la part entre les structures néoformées et les structures héritées des événements antérieurs. De plus, la majorité des structures cadomiennes et varisques masquées par les sédiments Mésozoïques ont été réactivées au cours du Mésozoïque et pour partie également au Cénozoïque.La compilation, le traitement et l'interprétation de nouvelles données géophysiques (magnétisme aéroporté et gravimétrie) sur une large part de l’ouest du bassin de Paris offre une nouvelle vision du substratum ante-Mésozoïque du bassin de Paris.Calées sur le socle armoricain nos premières interprétations révèlent la continuité des structures majeures. Par exemple les complexes plutoniques tardi-Cadomiens et une partie des formations sédimentaires d’âge paléozoïque des domaines Nord et Centre armoricain peuvent être suivis sous une grande part de la couverture sédimentaire. Le synclinal du Sud de Rennes peut également se suivre grâce aux niveaux ferrugineux caractéristiques de la formation du « Grès armoricain ordovicien ». En outre, les failles de direction NW-SE généralement considérées pour leur jeu tardif montrent une importante récurrence. Ces structures semblent jouer un rôle important dans l’ouverture des bassins Stéphano-Permiens et probablement pendant l’ouverture de l’Océan Nord-Atlantique au cours du Cénozoïque.Ces premières interprétations sont étayées par des données de terrain (caractérisation structurale et pétrophysique), des données de forages profonds et de sismique pétrolière, afin de cartographier la nature et l’histoire structurale du SAMBP, à la jonction avec le massif Armoricain. Cette étude permettra d’actualiser le modèle existant de structuration du substratum pré-Mésozoïque du Bassin de Paris (Debeglia, 1981). Elle fournira notamment un nouveau cadre structural à l’interprétation des bassins Stéphano-permiens tardi-varisques encore très mal connus sous couverture, et apportera de nouveaux éléments pour la compréhension de la dynamique sédimentaire Mésozoïque.

International audience; Au sein du Massif central, une majeure partie du relief est caractérisée par des géomorphologies en forme de plaines et plateaux. L'altitude des plateaux est hétérogène, elle peut varier de la centaine de mètres à plus de 1000m. Ces surfaces correspondent à des surfaces d'aplanissement portant des profils d'altération. Ces surfaces d'altération font échos aux mouvement verticaux affectant la lithosphère qui peuvent être raccrochés à différentes phases tectoniques (phase orogénique, épaulement de rift…) possédant des longueurs d'ondes différentes. Certaines de ces paléosurfaces ont été scellées par des sédiments puis exhumées lors des grandes phases d'érosion, la dernière ayant débuté après le Miocène moyen, en réponse au soulèvement du Massif central tel que nous le connaissons. Néanmoins, l'âge ainsi que les déformations des paléosurfaces du Massif central font encore débats. A l'aide d'une analyse multi-méthode à la fois numérique (analyse du MNT à 25m, des pentes, des courbures…), géologique (géomorphologie, indices lithologiques, attitude des profils d'altération…) et géométrique, une carte actualisée des paléosurfaces d'une large partie du Massif central, à savoir du sud du Limousin à la Montagne Noire en passant par la Margeride et l'ouest des Cévennes est proposée. Sur cette carte, quatre surfaces d'aplanissement peuvent être décrites : (i) une surface S0, supposée infra-triasique voire plus ancienne, dont les profils d'altération sont scellés par des sédiments triasiques, (ii) une surface S1 supposée infra-liasique, et dont le profil d'altération est scellé par les sédiments liasiques, (iii) une surface S2 probablement Crétacé inférieur, scellée par le Cénomanien transgressif dans le Poitou et dans les Causses du Quercy, et le Coniacien dans les Grands Causses. Cette surface S2 est marquée par la présence de bauxite, largement karstifiée, au sommet des formations sédimentaires jurassiques des Grands Causses et par des silicifications (meulières) des sédiments jurassiques, (iv) une surface S3 rattachée à une surface d'aplanissement éocène présente principalement sur le pourtour du Massif central, reprenant parfois la surface S2 comme le montre la présence de silcrètes au sommet des profils d'altération et enfin (v) une surface S4, plus récente scellée par des coulées volcaniques du Miocène et à partir de laquelle se sont incisées les vallées actuelles. Travaux de recherche financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTAL Source-to-Sink..

International audience

International audience; The Paris Basin is an intracratonic basin made of Meso-Cenozoic sediments unconformably overlying a Variscan substratum (Figure 1). Deciphering the geology beneath its sedimentary cover is important for at least two reasons: (1) the area is a "data gap" in the middle of an important segment of the Variscan belt in Western Europe, and (2) the role of the structural inheritance on the Meso-Cenozoic sedimentation is not fully understood yet. The basin basement is roughly made of two different geological units, namely (1) the Variscan substratum sensu stricto, made of heterogeneous deformed sedimentary, magmatic and meta-sedimentary rocks, with minor meta-magmatic rocks, and (2) the late Variscan (late orogenic) Permo-Carboniferous basins, made of thick siliciclastic sedimentary deposits. These two geological basement units have their own geological characteristics and geophysical properties, which are fairly different from each other. For that reason, they must be investigated using dedicated methods. Seismic methods were implemented for studying the Permo-Carboniferous basins. Based on the reprocessing and interpretation of several thousands of km of seismic lines, we propose a new location and thickness map of the Permo-Carboniferous basins. On the other side, potential field methods were used for mapping buried polygenic basement rocks. Based on the combination of aeromagnetic and gravity data, supported by petrophysical signatures and field/borehole geological information, we propose a new map of the architecture of the Variscan substratum.