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International audience; Bone breakage for marrow extraction is a common strategy in human groups and societies belonging to different chronological cultures. To understand long bone breakage, especially in Palaeolithic contexts, many studies use experimental archaeology as a mean to document these subsistence strategies. We have initiated new experiments on this topic, both to consider the morphological variability of marks and fractures, but also to document the interface between bone material and hammerstone types. The purpose of our study was to create a referential of fractured bovid long bones (humerus, radius-ulna, femur, tibia; n=80) according to a controlled protocol (Viallet et al., this conference) and to analyze the first sample of this corpus.The quantification of bone remains distinguishes large-size to small-size fragments (potentially non-determinable) on the 22 bones studied to evaluate the number of remains (NR) produced according to the element and percussion technique, their size distribution, but also to qualify the fractures types (spiral, longitudinal, oblique, transverse) and other characteristics (e.g. inner adhering flake). A precise morphological description and variations of the impact marks (completed: notch, or not) is given to demonstrate a potential correlation between the number of percussion marks, NR, hammerstone types, and bone structure. The first results show that the femur is the easiest bone to break (elongated and cylindrical diaphysis) with an optimization of the number of blows, and the production of a limited number of splinters of large dimensions. Conversely, the structure of the radio-ulna seems to influence its fracturing, involving the greatest number of percussion marks and production of more small-sized remains. Between these two extremes, the tibia and humerus show a differentiated spectrum (NR and size, percussion marks). Detailed plates, accompanied by photographs and a precise analysis are proposed in our contribution.

SUMMARYWe examine the strain accumulation and localization process throughout 12 triaxial compression experiments on six rock types deformed in an X-ray transparent apparatus. In each experiment, we acquire 50–100 tomograms of rock samples at differential stress steps during loading, revealing the evolving 3-D distribution of X-ray absorption contrasts, indicative of density. Using digital volume correlation (DVC) of pairs of tomograms, we build time-series of 3-D incremental strain tensor fields as the rocks are deformed towards failure. The Pearson correlation coefficients between components of the local incremental strain tensor at each stress step indicate that the correlation strength between pairs of local strain components, including dilation, contraction and shear strain, are moderate-strong in 11 of 12 experiments. In addition, changes in the local strain components from one DVC calculation to the next show differences in the correlations between pairs of strain components. In particular, the correlation of the local changes in dilation and shear strain tends to be stronger than the correlation of changes in dilation-contraction and contraction-shear strain. In 11 of 12 experiments, the most volumetrically frequent mode of strain accommodation includes a synchronized increase in multiple strain components. Early in loading, under lower differential stress, the most frequent strain accumulation mode involves the paired increase in dilation and contraction at neighbouring locations. Under higher differential stress, the most frequent mode is the paired increase in dilation and shear strain. This mode is also the first or second most frequent throughout each complete experiment. Tracking the mean values of the strain components in the sample and the volume of rock that each component occupies reveals fundamental differences in the nature of strain accumulation and localization between the volumetric and shear strain modes. As the dilative strain increases in magnitude throughout loading, it tends to occupy larger volumes within the rock sample and thus delocalizes. In contrast, the increasing shear strain components (left- or right-lateral) do not necessarily occupy larger volumes and so involve localization. Consistent with these evolutions, the correlation length of the dilatational strains tends to increase by the largest amounts of the strain components from lower to higher differential stress. In contrast, the correlation length of the shear strains does not consistently increase or decrease with increasing differential stress.

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

https://jpgu-agu2020.ipostersessions.com/Default.aspx?s=46-F9-44-B9-C0-E4-E9-65-2C-F8-22-15-E8-B4-82-19&pdfprint=true&guestview=true; International audience; Stones are submitted to thermal cyclic variations due to diary, monthly and seasonal changes. In addition, summer storms may drop the temperature of the insulated stone very fast, producing a contraction of the minerals. These processes, if repeated during years, may produce a crack development and irreversible damage to the stone. When a stone is used in buildings, its resistance to external phenomena must be tested in order to avoid great structural damages at long term. For this reason, two parameters are important: i) the crack threshold or the temperature from which the stone starts to crack and ii) the thermal fatigue, that is the following cycles that make the crack to growth irreversibly. The thermal properties of a stone and its heat equilibrium kinetics with the environment vary in relation to its fracturation state. When fractured, a stone has faster cooling and water absorption kinetics as well.Infrared thermography is a non-destructive technique that measures temperature and emissivity changes. To probe the effectiveness of IRT to evaluate the evolution of fracturation, three stones (chalk, sandstone and granite) were submitted to two tests consisting in different heating cycles. The first test consisted in five progressive heating cycles from 90°C to 130°C with 10°C of increasing interval. The aim was to determinate the crack threshold by an increase in cooling velocity or capillary coefficient. The second test consisted in five cycles of repeated heating at 200°C in order to assess the evolution of a cracked stone in time. For both cycles, the heating rate was of 6°C/min to assure the fracturation at least of the two quartz-rich stones and the temperature was maintained for 4 hours in order to reach the stone core.Once the heating finished, the stones cooled down freely up to 40°C. This temperature was selected to avoid wrong measurements from the balance but to keep enough contrast to be observed with the IRT camera. The samples were placed on a water film and suspended from a balance that recorded automatically the weight every 10 seconds. At the same time, a IRT FLIR A-655 camera measured the thermosignal of the process every second.The analysis of the samples allowed to follow the capillary fringe of the sandstone and the granite, and the time to fill the chalk by water uptake. Capillary coefficient evolved during the cycles indicating a fracture distribution and development for the sandstone and the granite while the chalk did not show a great variation with heating.The cooling rate index (CRI), that is the temperature difference for the 10 first minutes of cooling, was calculated from the IRT data in two areas: the bottom part of the sample that cooled down by the water that rise by capillarity, and the upper part, not reached by the capillary water and cooled down by the room temperature (the latter only for the granite and the sandstone). The chalk experimented few variations during the first test of progressive heating, while a faster cooling (higher CRI) during the fatigue test, that implies an increase in porosity. Sandstone developed cracking during the first cycles for both heating tests probed by a higher CRI, followed by a stabilization. The fracturing was slightly higher for the progressive tests, due possibly to a higher quartz irreversible expansion at 200°C. Granite showed a redistribution of cracks, with higher and lower values through the cycles. This test showed that IRT data treatment give reliable results to evaluate evident fracturation, although the IRT images were blurred by evaporation process.

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

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

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

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

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

This study analyzes the fracture network at different scales in the Lower Jurassic limestones outcropping in the Agourai plateau, Middle Atlas, and their relationship with karst structures. This zone belongs to the Sub-Tabular Middle Atlas belt, called "Causses Moyen-Atlasiques ". This area underwent a polyphased tectonic evolution, involving karst depressions aligned NE-SWparallel to the main faults. The approach is based on the fracturing analysis and the determination of relationships between tectonic events and the main karstic structures development, corresponding to aligned dolines forming important uvala systems. We analyze the karst distribution along the main faults affecting Liassic carbonates and we describe some karst sedimentary fill, Este trabajo muestra un análisis de la fracturación a diferentes escalas que afecta a las calizas del Jurásico Inferior del plateau de Agourai, Atlas Medio Esta zona pertenece al cinturón subhorizontal medio del Atlas y ha sufrido una evolución tectónica polifásica, con depresiones kársticas alineadas NE-SO paralelas a las fallas principales. Este estudio está basado en el análisis de la fracturación y la determinación de relaciones entre los eventos tectónicos y el desarrollo de las principales estructuras kársticas, que corresponden con dolinas alineadas formando sistemas de uvalas. Analizamos la distribución kárstica a lo largo de las fallas principales que afectan a las calizas del Lias y describimos los rellenos kársticos de algunas de ellas

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fluid induced brittle deformation of porous medium is a phenomenon commonly present in everyday life. From an espresso machine to volcanoes it is possible to see traces of this phenomenon. In a rectangular Hele‐Shaw cell we inject air into a loose porous medium. Then, we monitor this system using optical imaging using a high speed camera (1000 fps) and 4 high frequency resolution accelerometers. Using the numerical and experimental acoustic emissions, different sources of the recorded signal (vibrations due to air, changes in the effective stress due to fluid‐solid interactions) are analyzed. We found that, the peaks in the low frequency range (f < 20 kHz) diminishes while the medium fractures. Furthermore, we propose a new signal localization method based on energy amplitude attenuation and inversed source amplitude comparison. Furthermore, using optical and acoustic datasets and numerical simulations, the mechanics leading Type‐A and Type‐B earthquakes are explained.; Depuis de nombreuses années, la compréhension de l'influence des fluides dans la déformation des roches est un enjeu majeur pour de nombreux scientifiques. Dans le cadre de ce projet de recherche, notre attention s’est focalisée sur l’observation et la modélisation des mécanismes d’interaction entre les parties fluide et solide lors de l’aérofracturation d’un milieu poreux. Notre dispositif expérimental reproduit le phénomène à basse pression et dans un système pertinent pour l’analyse optique, grâce à une cellule de Hele‐Shaw rectangulaire dans laquelle se trouve un milieu granulaire soumis à des écoulements de fluide interstitiel. Dans les expériences et les simulations nous avons observé ce que l’amplitude de la partie de fréquence basse du spectre puissance diminue avec la fracturation en progrès. Aussi, nous avons développé une méthode pour focaliser les ondes ce qui peut être utiliser pour estimer la position de la source.

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

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

The aim of this paper is focused on the study of natural fractures and deformation bands in El Kohol structure, located in the Djebel Amour in the Central Saharan Atlas, Algeria. The field observations and measurements were performed through two localities on the forelimb and two others on the backlimb of the structure. The outcrop study has shown the existence of five fracture sets and three deformation bands sets. The spacing and length distribution models of the different fractures sets obey to a power law. The mechanical layer thickness analysis for the whole formations shows the existence of twelve mechanical units with a stratabound control. The deformation bands show an increasing in their numbers, and a decreasing in their spacing when they approach the major faults. The fractal analysis of faults and fractures, as well as the deformation bands show a fractal character of 2D dimension. A good correlation coefficients is obtained from the comparison between the density and the intensity parameters (Pxy) calculated from the discrete fracture network (DFN) modelling, and those from the outcrops. The model developed is discussed related to deformation events recognized in the area. [fr] Ce travail porte sur l’étude de la fracturation naturelle et les bandes de déformation dans la structure plicative d’El Kohol, du le Djebel Amour, dans l’Atlas saharien central. Les observations et les mesures ont été effectuées à travers deux stations sur le flanc court ou avant de la structure, et deux stations sur le flanc long ou arrière. L’étude a montré l’existence de cinq familles de fractures et de trois familles de bandes de déformation. Les modèles de distribution des espacements et des longueurs des différentes familles de fractures obéit à une loi de type puissance. L’analyse mécanostratigraphique montre une subdivision des formations étudiées en douze unités mécaniques. Les bandes de déformation montrent une augmentation de leurs nombres, ainsi qu’une réduction de leurs espacements à l’approche des accidents majeurs. Les analyses fractales effectuées sur les failles, les fractures et sur les bandes de déformation montrent un caractère fractal de dimension 2. La comparaison des paramètres de densité et d’intensité (Pxy) obtenus à partir de la modélisation du réseau de fractures discrètes (DFN) avec ceux calculés sur le terrain montrent de bons coefficients de corrélation. Le modèle établi est discuté à la lumière des phases de déformation reconnues dans la région.

Structural and tectonic control on karstic hydrogeology of the plateau Mahafaly (semiarid coastal area, South-West of Madagascar). The southwestern coast of Madagascar is characterized by a semiarid climate and low fresh water resources, which slow down the economic development. The studied area, located south of Toliara, is separated into a western coast of aeolian dunes and sandstones, where most of the people live, and the eastern, almost unoccupied, calcareous Mahafaly plateau. The coastal aquifer is dominated by salty water. The conductivity, close to 6000pS/cm in the north, decreases to 3000pS !cm in the south. The coastal plain is bordered to the East by highly karstified Cenozoic limestone, separated by a north-south cliff corresponding to the Toliara fault scarp. Surveys in coastal wells and in karstic aquifers clearly point out tidal influence on piezometric level and conductivity. In the north, the limestone cliff is directly in contact with the sea, whose water contaminates the karstic aquifer according to tidal variations. In the south, fresh water flows out on the beach by resurgences in the Quaternary sandstones, probably connected to the Eocene limestones, 5 km to the east. Drillings and exploration of some shafts on the plateau permitted access to the ground water table. It displays various conductivities ranging between 1500µS/cm and 5000µS/ cm, unusually high for a karstic aquifer far away from the coast. The mapping of such conductivities suggests more complex phenomena than only marine intrusions into the different aquifer systems. Chemical and isotopic analyses show an obvious seawater intrusion and evaporation influence for the coastal aquifer, lin the karstic aquifer, however, trace element analyses evoke contamination by upwelling of deep mineralized water. Salty water is frequent eastward on the basement and in the Mesozic formations. Today, fracture zones in both the coastal sandstones and in the Cenozoic limestone units control ground water circulations. Such fractures result from extensional phases in the past. The surface joint directions N-S, NE-SW and NW-SE . reflect the deep-seated horst and graben structures. Microtectonic analyses give evidence of a post-Eocene WNW-ESE extension, and recent seismic data define an E-W extensional regime. The underground flowpaths are mostly on fractures oriented along the present stress field. The tectonic history in the area and the chemical composition of the waters suggest a connection of the karst aquifer with circulations from deep formations through deep-seated faults belonging to the Toliara fault system. This could explain abnormal salinities in the karstic system, far away from the coast., La côte sud-ouest de Madagascar est caractérisée par un climat semi-aride et une ressource en eau potable limitée qui affecte considérablement le développement humain et économique de la région. La zone étudiée, située au sud de Tuléar, est partagée entre la bande côtière la plus peuplée à l'ouest, constituée de sables dunaires et de grès alors qu'à l'est s'étend la zone déserte des calcaires du plateau Mahafaly. La limite entre ces deux domaines correspond à un escarpement de faille qui marque le passage de la faille de Tuléar. La conductivité des eaux souterraines de la bande côtière est élevée (6000 pS/cm au nord et 3000 pS/cm au sud) alors que les calcaires éocènes du plateau Mahafaly accueillent un aquifère karstique à l'eau relativement douce (2000 µS/cm). L'étude de la nappe côtière et de l'aquifère karstique met en évidence l'influence de la marée sur le niveau piézométrique et les conductivités. Au nord, la falaise calcaire met en contact les eaux du karst et l'eau de mer qui les contamine plus ou moins selon l'intensité des marées. Au sud, des sources d'eau douce sourdent sur la plage au travers des grès quaternaires, probablement connectés à la nappe des calcaires éocènes située 5 km plus à l'ouest. Les forages réalisés sur le plateau Mahafaly et certains avens ont permis d'accéder directement à l'eau de la nappe des calcaires éocènes à plusieurs dizaines de kilomètres de la côte. Les conductivités mesurées varient de 1500 µS/cm à 5000 µS/cm, ces valeurs étant fortes pour les eaux d'un aquifère karstique. La répartition des conductivités suggère d'autres mécanismes de contamination des eaux en plus des intrusions marines. Les analyses chimiques et isotopiques montrent l'influence d'intrusions marines mais aussi d'évaporation dans les eaux de la bande côtière, alors que dans les eaux du karst, les éléments traces évoquent une contamination par remontées profondes d'eaux minéralisées. Il existe de nombreuses sources d'eaux minéralisées plus à l'est dans les terrains du socle et du Mésozoïque. Aujourd'hui, les réseaux de fractures contrôlent les circulations souterraines dans les grès côtiers ou dans les calcaires cénozoïques. Cette fracturation est la conséquence d'une histoire tectonique marquée par des épisodes extensifs. L'organisation directionnelle des réseaux de diadases en familles N-S, NE-SW et NW-SE correspond à l'expression de surface des découpages profonds du socle en horsts et grabens. L'analyse microtectonique révèle une tectonique extensive post-Eocène WNW-ESE, et les données sur les séismes récents indiquent un contexte extensif E-W pour l'Actuel. Les écoulements souterrains sont favorisés par un réseau de fractures orienté favorablement par rapport à l'état des contraintes actuelles. L'histoire tectonique de la région et la composition chimique des eaux suggèrent une connexion entre l'aquifère karstique des calcaires éocènes du plateau Mahafaly et les eaux des formations profondes à la faveur d'accidents profonds., André Grégoire, Bergeron Gilles, Guyot Luc. Contrôle structural et tectonique sur l'hydrogéologie karstique du plateau Mahafaly (domaine littoral semi-aride, sud-ouest de Madagascar). In: Karstologia : revue de karstologie et de spéléologie physique, n°45-46, Année 2005 2005. Paléokarst des plateaux ardéchois et Ressources en eau dans le Sud de Madagascar. pp. 29-40.