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Plusieurs fois rené de ses cendres, le thermalisme suscite encore bien des questions. Cet ouvrage étudie le développement du thermalisme de santé dans la première modernité française et considère les usages, les connaissances scientifiques ainsi que les dimensions sociales et esthétiques de la prise des eaux., Cropping up at various periods throughout history, balneology still leaves us with many questions. This work studies the development of medicinal balneology in early modern France and considers the uses, scientific underpinning, as well as the social and aesthetic implications of “taking the waters.”

L'éruption explosive du volcan Hunga Tonga - Hunga Ha’apai (HTHH), le 15 janvier 2022, a produit la plus puissante explosion enregistrée depuis les explosions du Krakatau et du Tambora dans les années 1800, libérant une énergie équivalente à 110 mégatonnes de TNT. Les ondes générées se sont propagées dans le sol, et dans l’atmosphère jusqu’à l’ionosphère. L'onde atmosphérique la plus énergétique observée sur les baromètres correspond au mode de Lamb. De période supérieure à 2000 s, son amplitude est comparable à celle observée lors de l’éruption du Krakatau en 1883. L’empreinte des perturbations atmosphériques a été caractérisée à l’échelle planétaire par des réseaux de mesures au sol, à bord de satellites ou de plateformes aéroportées. L’analyse combinée de ces observations a permis d’évaluer les conséquences à court terme de l'éruption du HTHH. Les méthodes d'investigation géophysiques présentées dans cette note montrent l’apport d’analyses interdisciplinaires pour caractériser la réponse impulsionnelle des enveloppes fluides planétaires (atmosphère, océans et mers) à une éruption d’une intensité exceptionnelle.

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

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

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

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

National audience; La Mésopotamie a été un grand foyer de civilisation. Dès le début du 4e millénaire av. J.-C. l'Iraq du sud se couvre de villes dont certaines atteignent plusieurs centaines d'hectares de superficie. Larsa est l'une d'entre elles, capitale du pays au début du 2e millénaire jusqu'à sa prise par Hammourabi de Babylone en 1763 av. J.-C. Larsa s'étend sur 200ha. Comme toute grande cité de l'époque, elle était protégée par un mur d'enceinte, principalement réalisé en brique crue. Les données historiques (tablettes cunéiformes), nous apprennent qu'il a été construit par le roi Gungunum (1932-1906 av. J.-C.) et démantelé un siècle et demi plus tard par Hammourabi. Depuis 1933 et le début des fouilles programmées, la recherche des remparts est l'une des grandes questions en suspens, au point que l'on a pu parler du " mystère " des remparts de Larsa, considérables selon les sources textuelles mais insaisissables sur le terrain.

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

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

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

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

L’objectif de ce travail est d’évaluer les stocks de sédiments déposés dans la retenue de Génissiat et de Chautagne, suite à l’Abaissement PArtiel du barrage de VERbois (APAVER) du mois de mai 2021. La comparaison de profils géophysiques acquis par un sondeur de sédiment embarqué (Sub Bottom Profiler -SBP) avant et quelques semaines après l’événement, permet de montrer un dépôt non négligeable de sédiments. De plus, la méthode a permis de souligner des phases érosives plus anciennes (dragages, crues), des différentiels de sédimentation, des structures internes au dépôt, permettant, à terme, une interprétation efficace des phénomènes sédimentaires dans les retenues de barrage.

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

International audience

International audience; Chalk aquifer systems in Normandy show characteristics which include darcian, fractured and karst subsurface environment whenever groundwater flow or contaminant transport are being addressed. This triple porosity leads to complex flowfields, which may in turn bring about peculiar contaminants transport. These complex flowfields are not easely detected through classical hydrogeological approaches such as 2D piezometric maps based on available unevenly distributed wells, with variable open sections located at different depths and groundwater models focusing on darcian flow. On the contrary, these can sometimes lead to biased groundwater flow interpretation, and subsequently, when protecting drinking water wells against pollution plumes is at stake, to partially ineffient solutions. The Bolbec area laying in this complex chalk setting suffered in 2012 from a severe groundwater and surface water pollution event. Indeed, an emerging pollutant - N-nitrosomopholine – stemming from a single pollution source in the upper Bolbec valley was found migrating in two opposite directions. Indeed, this pollutant was both found (1) south of the pollution source, downstream according to available groundwater level maps, in the Commerce valley in wellfields used for drinking water purposes and industrial processes, but also (2) way up north, across a « groundwater divide », in a karst channel system at Yport, pumped to provide drinking water for the « Le Havre » urban area, in what was previously believed to be a completely different watershed. This led to a several weeks long rupture or partial rupture the drinking water services, until costly emergency solutions were set in place. To restore all the polluted water resources, a multi-criteria approach based on innovative combinations of targeted field investigations was implemented in the framework of large scale study, carried out along a major fault system passing through the Bolbec area and extending from the Seine river to the English chanel. This paper intends to present and discuss the general innovative methodology used to (1) understand and set up the geological and structural framework and characteristics of the aquifer system, (2) assess the evolving interactions between surface water, 3D groundwater matrix flow and karst flow, (3) determine precise 3D pollutant pathways axes and (4) establish strategic nodal points on which to act upon to design an optimal technico-economical solution aiming at rehabilitating the water resources in the Commerce Valley and in the Yport karst system, in order to secure clean groundwater production for drinking water purpose in the area.

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

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

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

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

The archaeological investigations at the site of ancient Meninx (Jerba) in 2017 and 2018 revealed further details of the urban layout of this important seaport. The work also provided new insights into all periods of the city’s history, from the 4th c. B.C. to the late 7th c. A.D. It also answered the question of where the harbor facilities of Meninx were situated. Les recherches archéologiques menées sur le site antique de Meninx (Jerba) en 2017 et 2018 nous ont permis de mieux comprendre l’organisation urbaine de cette importante ville maritime. Outre l’identification des principales phases qu’a connues ce site, allant du ive s. av. J.-C. jusqu’à la fin du viie s. ap. J.-C., ces investigations nous ont révélé l’emplacement du port, resté inconnu pendant longtemps. لقد مكنتنا الحفريات المنجزة بموقع ميننكس الأثري (جربة) خلال سنتي 2017 و 2018 من مزيد فهم التنظيم الحضري لهذه المدينة الساحلية الهامة فبالإضافة إلى تحديد أهم المراحل و السياقات التاريخية التي عرفها هذا الموقع والتي تمتد من القرن الرابع قبل الميلاد إلى القرن السابع ميلادي. أفضت هذه الأبحاث إلى اكتشاف مكان الميناء القديم الذي ظل مجهولا طيلة فترة طويلة من الزمن.

Le PCR : La confluence Saône-Doubs à l’âge du Fer (VIe s. av. J.-C. au Ier siècle de notre ère), coordonné par Matthieu Thivet et Émilie Dubreucq, vise à relancer une dynamique de recherche sur un secteur géographique clé : la confluence de la Saône et du Doubs, située en plein coeur de la Bourgogne, à une vingtaine de kilomètres au nord de Chalon-sur-Saône. Nous souhaitons travailler d’une part, sur les interactions hommes/environnement dans la longue durée (VIe-Ier siècle), afin de mieux percevoir le rôle joué par la zone de confluence dans l’émergence d’un important pôle de peuplement à l’âge du fer. D’autre part nous aborderons la question de la proto-urbanisation et des modalités de développement des agglomérations ouvertes à spécialisation artisanale et commerciale au cours de l'âge du Fer, dont le Verdunois peut s'enorgueillir de posséder deux cas emblématiques : Bragny-sur-Saône « Sous Moussière » et Verdun-sur-le-Doubs « Petit chauvort ». Pour répondre aux multiples problématiques soulevées, la force du programme repose sur son interdisciplinarité, en compilant des approches à la fois documentaires, archéologiques, géophysiques et spatiales.

National audience

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

International audience; Généralement considéré comme la seule forme de monumentalité en Europe atlantique, le phénomène mégalithique, aux expressions multiples (tumulus, dolmens, stèles parfois gravés), doit aujourd’hui être revisité par sa mise en perspective avec d’autres formes de monumentalité, qu’elles soient réservées au monde des morts ou au monde des vivants : enclos funéraires type Passy, enceintes fossoyées ou grands bâtiments type Antran. Toutes ces architectures sont le reflet de profonds changements sociétaux, de capacités d’innovation technique remarquables et d’une adaptation sans cesse renouvelée au milieu minéral et végétal. L’ambition du projet MONUMEN est de confronter pour la première fois en France ces architectures monumentales pour en comprendre les conditions d’émergence et de développement entre le milieu du 5e et la fin du 3e millénaire avant notre ère. L’aire d’étude choisie – comprise entre Loire, Massif Central et Pyrénées – constitue un laboratoire d’étude exceptionnel et unique à l’échelle européenne, par son foisonnement et sa diversité de sites monumentaux, qui reste paradoxalement méconnu et sous investie par la recherche récente.Par l’analyse comparée de ces sites, MONUMEN souhaite aborder l’organisation socio-économique et l’univers mental et symbolique de ces sociétés néolithiques à travers quatre objectifs principaux : 1) inscrire ces architectures dans des traditions techniques et culturelles caractérisées dans le temps et l’espace ; 2) évaluer l’impact de ces sites dans la construction des territoires et dans les bouleversements environnementaux ; 3) aborder la question de la montée des compétitions sociales par l’ampleur des projets architecturaux et l’étude des objets socialement valorisés ; 4) proposer des modèles interprétatifs sur les conditions d’émergence de ces sites et sur le statut des commanditaires et des occupants. Pour se mettre en capacité d’observer ces sites comme les Néolithiques ont pu les percevoir, le projet MONUMEN propose un changement de paradigme dans l’échelle d’observation des sites monumentaux en les analysant dans leurs trois dimensions, puis en les intégrant dans une approche territoriale s’appuyant sur une maîtrise des contextes géomorphologiques et environnementaux. Pour ce faire, de multiples outils (3D, SIG, géophysique, LIDAR, images satellitaires et aériennes multispectrales, carottages…) sont mis au service d’un renouvellement des connaissances et des méthodes d’investigation, inédit pour cette période en France. L’exemple des recherches menées sur la nécropole de Tusson, dans le nord de la Charente, qui croise prospections géophysiques sur les tumulus et sur leur environnement à large échelle, relevés LiDAR par drone, fouilles archéologiques et relevés 3D, permet d’illustrer le potentiel d’une telle approche.Grâce à un consortium pluridisciplinaire réunissant une équipe d’archéologues et de géomaticiens (TRACES) et une équipe de géophysiciens et de géomorphologues (LIENSs), cette approche systémique se concentre sur 9 fenêtres d’étude ciblées, complémentaires par la documentation disponible et déjà investies dans le cadre de projets collectifs de recherche et de fouilles récents qui ont d’ores et déjà validé la capacité des partenaires du consortium à collaborer et à obtenir des résultats innovants. Par un programme ambitieux de datations radiocarbones (plus de 150), s’appuyant sur une réflexion sur les protocoles de prélèvement, MONUMEN cherche également à revisiter en profondeur le cadre chronologique. Enfin, MONUMEN a pour objectif de jouer un rôle dans la conservation du patrimoine néolithique par l’archivage 3D des vestiges, la conservation et la valorisation des plus anciennes constructions monumentales d’Europe.

The variety of forecasting methods for geophysical variables is increasing. Therefore, understanding the properties, advantages and limitations of each method is crucial. We focus on “analogs” which have been used in meteorology for more than 60 years. The probability to find good analogs is expressed through closed-form probability distributions of analog-to-target distances, derived for ergodic dynamical systems. Application to 10 m-wind data shows that the first analog-to-target distances are very similar, which is not the case for low-dimensional systems. Then, we compare the efficiency of several analog forecasting methods, by linking analog forecasting errors to the flow map of the system. The influence of observational noise on analog forecasts is studied theoretically and numerically, justifying the use of a large number of analogs to mitigate the effect of noise. The applicability of analog forecasts to heavy-tailed random variables is tested numerically on a state-space model, witnessing the need for a larger amount of data to forecast extreme events. Finally, a physics-based methodology is proposed to forecast extreme ocean waves, using only crest velocity measurementsin order to simplify the forecasting process.; La variété des méthodes de prévision des variables géophysiques va croissante. Il est donc essentiel de comprendre les propriétés, les avantages et les limites de chaque méthode. Nous étudions les “analogues”, utilisés en météorologie depuis plus de 60 ans. La probabilité de trouver de bons analogues est exprimée via des distributions de probabilité de distances d’analogues, dont la forme analytique est obtenue pour les systèmes dynamiques ergodiques. L’application aux données de vent à dix mètres montre que les premières distances d’analogues sont très similaires, ce qui n’est pas le cas pour les systèmes de faible dimension. Ensuite, nous comparons l’efficacité de plusieurs méthodes de prévision par analogues, en reliant les erreurs de prévision au flot du système. L’influence du bruit d’observation sur les prévisions par analogues est étudiée théoriquement et numériquement, justifiant l’utilisation d’un grand nombre d’analogues pour atténuer l’effet du bruit. L’applicabilité des prévisions par analogues aux variables aléatoires à queue lourde est testée numériquement sur un modèle espace-état, montrant la nécessité de disposer d’un plus grand nombre de données pour prévoir les événements extrêmes. Enfin, un modèle physique de prévision des vagues océaniques extrêmes est proposé. Celui-ci est basé uniquement sur des mesures de vitesse de crête, afin de simplifier la prévision.

International audience; The flow of segregated bidisperse assemblies of particles is of major importance for geophysical flows and bedload transport in particular. In the present paper, the mobility of strictly bidisperse segregated particle beds is studied with a coupled fluid discrete element method (DEM). Large particles are initially placed above small ones in a three-dimensional domain inclined at a slope of 10%. A gravity-driven water free surface flow induces a downslope shear-driven granular flow of the erodible bed. It is observed that, for the same water flow conditions, the bedload transport rate is higher in the bidisperse configuration than in the monodisperse one. Depending on the Shields number and on the depth of the interface between small and large particles, different transport phenomenologies are observed, ranging from no influence of the small particles to small particles reaching the bed surface due to diffusive remixing. In cases where the small particles hardly mix with the overlying large particles and for the range of studied size ratios (r < 4), it is shown that the increased mobility is not a bottom roughness effect, that would be due to the reduction of roughness of the underlying small particles, but a granular flow effect. This effect is analyzed within the framework of the mu(I) rheology, modeling the stress to strain rate relation for dense granular flows. It is demonstrated that the buried small particles are more mobile than larger particles and play the role of a "conveyor belt" for the large particles at the surface. Based on rheological arguments, a simple predictive model is proposed for the additional transport in the bidisperse case. It reproduces quantitatively the DEM results for a large range of Shields numbers and for size ratios smaller than 4. The results of the model are used to identify four different transport regimes of bidisperse mixtures, depending on the mechanism responsible for the mobility of the small particles. A phenomenological map is proposed for bidisperse bedload transport and, more generally, for any granular flow on an erodible bed.

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

National audience

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

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

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