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Self-potential signals can be generated by different sources and can be decomposed in various contributions. Streming potential is the contribution due to the water flux in the subsurface and is of particular interest in hydrogeophysics and reservoir characterization. Being able to estimate water fluxes in porous and fractured media using streaming potential data relies on our understanding of the electrokinetic coupling at the mineral-solution interface and our capacity to understand, model, and upscale this phenomenon. Two main approaches have been proposed to predict streaming potential generation in geological media. One of these approaches is based on determining the excess charge which is effectively dragged in the medium by water flow. In this chapter, we describe how to model the streaming potential by considering this effective excess charge density, how it can be defined, calculated and upscaled. We provide a short overview of the theoretical basis of this approach and we describe different applications to both water saturated and partially saturated soils and fractured media., 36 pages, 14 figures, book chapter

National audience; La Corse alpine est généralement considérée comme une partie du système de subduction continentale Alpes-Apennins, qui a évolué au cours du Tertiaire depuis des conditions aux limites de plaques en convergence (rapprochement Afrique-Europe), à des conditions en extension (ouverture de bassins arrière-arc). Dans ce contexte, l’ouverture du golfe du Lion, la rotation anti-horaire du bloc corso-sarde et l’ouverture plus tardive de la mer Tyrrhénienne seraient la conséquence d’un retrait du slab adriatique après la formation de la Chaîne alpine de Corse.

International audience; Chromitite genesis in ophiolites is indirectly related to spreading rate, controlling mantle fertility and depth of melt crystallization. The most favourable conditions for chromitite concentrations are found in ophiolites generated at moderate spreading rates, where the world's largest chromitite deposits reside. A huge extension of the Oman Ophiolite permits an overview of chromitite distribution in relation to ridge tectonics, yielding constraints on ophiolitic chromitite genesis. Chromite genesis requires large instantaneous melt delivery, coupled with increasing oxygen fugacity produced by hydrous fluids. Chromitites in the Oman Ophiolite reside either in the Moho Transition Zone or at depth in the mantle, along wide shear zones. Both locations are domains of large melt transfer. Thinner crust on top of mantle diapirs and large shear zones limiting propagating segments represent particular domains where seawater circulation at depth is favoured. The thermal structure of these domains may explain the preferential formation of Al-rich versus Cr-rich chromites. A frozen equilibrium with parent mid-ocean ridge basalt (MORB) in the Al-rich chromites could result from rapid cooling of chromitites formed close to the ridge axis. Alternatively, equilibrium with primitive melt and a variable oxidation state is explained here by fluid circulation along the shear zones, active during transition from spreading to detachment.

Fine grained rims (FGR) are commonly encountered around chondrules and CAI’s in CV carbonaceouschondrites. They are mostly composed by very fine grained (mi- cron to submicron) iron rich olivine.Whether the iron rich olivines are of nebular or parent body origin stays a matter of debate ([1],[2], [3]).While chemical and petrographic characterizations are abundant in the literature, only few studies concerningmicrotextures and fabrics of these fine grained olivines are available [4], [5], [6]. Recent EBSD study in Allende has stirred up the debate, since a spherical fabricaround chondrules has been discovered, supporting a nebular origin [5]. In order to further investigate the relationship between chondrules and fine grained rims,we present here EBSD and AFM analyses in Vigarano CV3 chondrite.

Sand intrusions (or injectites) are most often the product of post-depositional remobilization of sand leading to its injection into the surrounding rocks. While injectites were recognized for the first time nearly 200 years ago, their emplacement process has been studied for a couple of decades only, since the concepts of deep sea depositional environments have allowed us to better understand their emplacement processes. However, these processes are still relatively poorly understood. Our approach is based on the study of injectites in the Lower Congo Basin from seismic and well data, which we compare to a fossil system in the SE France basin. We have shown that: (1) In buried turbidite channel systems draping deposits on the channel flanks and terraces of channels have the same geophysical signature as 'wing-like' injectites. Finally, the only criterion for identifying seismic injectites is the presence of bedding-discordant seismic reflections, and in the best case the associated uplift of the overlying seismic reflectors. (2) Seismic-scale conical and saucer-shaped sand injectites have been identified in the Lower Congo Basin. The remobilization is likely due to overpressuring induced by the buoyancy effect of hydrocarbons trapped in the margins of a lobe buried underneath 160 m of sediment, followed by the sudden injection of fluidized sand associated with fault reactivation of faults (with a possible role of nearby salt diapirs). (3) A network of injectites (dykes, sills/wings and laccoliths) was formed in the Vocontian basin during the late Albian and/or early Cenomanian, from a lower-middle Albian turbidite channel. The emplacement is probably due to the early compartmentalization of the channel during its burial and the increase of the sedimentation rate generating overpressure; and the subsequent large influx of deep fluids triggering injection. The injection of sand was polyphased: a first episode formed the sills and another emplaced the dykes. Sills/wings and dykes propagated about 2 km laterally away from the parent sand body and about 200 m up to the surface, revealing a much more extended lateral than vertical reach, contrary to the classically accepted idea from the interpretation of seismic data. (4) The emplacement of this large network of injectites was governed by hydrofracturing. Therefore, its morphology is dependent on the host rock heterogeneity (isotropy, fractures), the paleo-stress orientation (ó3 = NW-SE) and the burial depth of the source (300-600 m) at the time of injection. The study of this fossil network allows us to define the relationship between morphology of the injected network and stress state at the time of injection. This relationship can be extrapolated to constrain the morphology of subsurface networks beyond seismicvisibility. (5) Sands injected into low permeability lithologies bear evidence to a major event of fluid escape in the studied basin, but also channeled fluids long after their formation. In this way, injectites both attest to specific episodes of fluid migration in sedimentary basins and contribute to long-lived re-routing of migrating fluids once emplaced. The injection of sand is associated with the sudden escape of fluids, probably resulting from a significant tectonic and/or sedimentary event; in addition, the architecture of injectite networks is governed by the local paleo-stress and heterogeneity in the host rock. Consequently, characterizing injectite networks is an important step in understanding the plumbing systems of continental margins, i.e. the post-depositional evolution of sedimentary basins., Les intrusions sableuses (ou injectites) sont le plus souvent le produit de la remobilisation post-dépositionnelle des sédiments et de l'injection du sable dans les roches environnantes. Bien que reconnues pour la première fois il y a près de 200 ans, elles ne sont réellement étudiées que depuis quelques dizaines d'années, depuis que les concepts sur les environnements de dépôt dans les domaines marins profonds nous permettent de mieux comprendre les processus de mise en place. Cependant, ces processus restent encore aujourd'hui relativement mal compris. Notre approche repose sur l'étude d'injectites dans le bassin du Bas-Congo a partir de données de sismique et de puits que nous comparerons a un système fossile dans le bassin du SE de la France. Nous avons montre que : (1) Dans des systèmes de chenaux turbiditiques enfouis, les dépôts de drapage sur les marges et terrasses de chenaux présentent la même signature géophysique que les injectites de type "wing". Finalement, le seul critère sismique d'identification des injectites est la présence de réflexions sismiques sécantes vis-a-vis de la stratigraphie associée dans le meilleur des cas au soulèvement des réflecteurs sismiques sus-jacents. (2) Des injectites d'échelle sismique en forme de cône et d'assiette ont été identifiées dans le bassin du Bas-Congo. La remobilisation résulte probablement des pressions anormales induites par l'effet de flottabilité des hydrocarbures piégés dans les marges d'un lobe enfoui sous 160 m de sédiment, puis de l'injection soudaine du sable fluidise associée a la réactivation de failles (possible rôle des diapirs de sel a proximité). (3) Un réseau d'injectites (dykes, sills/wings et laccolites) s'est formé dans le bassin Vocontien entre la fin de l'Albien supérieur et/ou le début du Cénomanien, depuis un chenal turbiditique de l'Albien inférieur-moyen. La mise en place résulte probablement de la compartimentalisation précoce du chenal au cours de son enfouissement et de l'augmentation du taux de sédimentation générant la surpression et de l'apport ulterieur d'importante quantité de fluides profonds déclenchant l'injection. L'injection du sable a été polyphasée : une première injection a formé des sills et une suivante des dykes. Les sills/wings et les dykes se sont propagés latéralement au chenal source sur environ 2 km et vers la surface sur environ 200 m, mettant en évidence une forte remobilisation latérale plutôt que verticale, contrairement a l'idée classiquement admise a partir de l'interprétation des données sismiques. (4) La formation de ce large réseau d'injectites a été gouvernée par des mécanismes d'hydrofracturation. Par conséquent, sa morphologie a été dépendante des hétérogenéités de la roche hôte (milieu isotrope, fracture), des directions de paléo-contraintes (ƒÐ3 = NWSE) et de la profondeur d'enfouissement de la source (300-600 m) au moment de l'injection. L'étude de ce réseau fossile permet de définir les relations entre morphologie du réseau injecté et état de contraintes au moment de l'injection. Cette relation peut être extrapolée de façon à contraindre la morphologie des réseaux de subsurface au-delà de la visibilité sismique. (5) Les sables injectés dans des lithologies de faible perméabilité témoignent d'un épisode d'échappement de fluide important dans les bassins étudiés mais ont aussi guide les fluides longtemps après leur formation. Les injectites contribuent ainsi a l'initiation épisodique et la pérennisation de migrations de fluides dans les bassins sedimentaires. Le processus d'injection est associé a l'échappement brutal de fluides, résultant vraisemblablement d'un évènement tectonique et/ou sédimentaire important, et l'architecture des réseaux d'injectites est gouverné par les paléo-contraintes locales et les hétérogénéités de la roche hôte. Par conséquent, la caractérisation des réseaux d'injectites est une étape importante dans la compréhension de la plomberie des marges, c'est-a-dire l'évolution post-dépôt des bassins sédimentaires.

Fault zones are major discontinuities in sedimentary basins. Understanding their role on fluid migrations is an essential issue to (i) characterize the mechanisms and kinematics of deformation and (ii) to determine the parameters which control the distribution of energetic or mineral resources. This work applies to faulting under a temperature range of 200-250°C, corresponding to that of deeply buried reservoirs as well as potentially seismogenic fault zones. The studied faults are normal faults affecting the “Grès d’Annot” Formation, a Priabonian-Rupelian siliclastic turbidite succession of the Alpine foreland basin. They are located in two distinct areas: the Moutière-Restefond area in the eastern part of the basin and the Estrop area in the western part. Vitrinite reflectance outside fault zones indicates maximal temperatures of 240-260°C at Moutière-Restefond and 170-200°C at Estrop, i.e. burial depths around 8 km and 6 km, respectively, assuming a mean geothermal gradient of 30°C/km. Burial was due to underthrusting below the Embrunais-Ubaye Alpine nappes, the difference in burial between the two areas traducing the westward taper of the nappe front.The studied faults affect alternating arkosic sandstone beds and pelite layers with offsets from centimeters to decameters. Two types of core zones are recognized: (1) the foliated core zones of the Moutière-Restefond area, where deformation dominated by pressure solution and synkinematic phyllosilicate neoformation resulted in a foliated fabric, and (2) the core zones of the Estrop area, characterized by dilatant quartz-mineralized veins and breccia. Fault and host rock petrophysical properties were measured on drill plugs, using the water porosity technique and nitrogen permeability technique under 2 Mpa of confining pressure. In the Moutière-Restefond fault zones, plug axes were oriented in three orthogonal directions corresponding to the main deformation axes (X, Y, Z) of the foliated arkose to characterize the effect of structural anisotropy. In the Estrop fault zones, where deformation does not show equivalent anisotropy, the plug axes were oriented according to the main fault plane orientation (i.e., parallel to azimuth, parallel to dip and normal). In each fault zone, the porosity of fault rocks is equivalent to that of host rocks. In the Moutière-Restefond fault zones, the plugs parallel to the X and Z axes of deformation have a permeability similar to that of the host rocks, whereas permeability parallel to the Y axis (i.e. parallel to the foliation and the main fault plane) is one order of magnitude higher. By contrast, the permeability values in the Estrop fault zones are isotropic and equivalent to the host rock values. This study highlights the importance of various types of deformation mechanisms and related fluid-rock interactions in determining different fault rock types within a similar protolith, ultimately controlling distinct petrophysical properties of fault zones., Les zones de failles constituent des discontinuités majeures dans la croûte supérieure. Ce mémoire s’intéresse aux failles actives à des profondeurs de 5-8 km, i.e. dans des conditions pouvant jouer un rôle important (i) sur le comportement mécanique de de la croûte, en particulier sur son potentiel sismogénique et (ii) sur la compartimentation des réservoirs géologiques profondément enfouis.Les failles étudiées sont des failles normales (rejet jusqu’à 50 mètres) affectant des alternances de bancs de grès arkosiques et de pélites dans les Grès d’Annot, une formation turbiditique d’âge priabonien-rupélien du bassin d’avant-chaine alpin. Les Grès d’Annot ont été enfouis sous les nappes de l’Embrunais-Ubaye peu de temps après leur dépôt et exhumés au Miocène moyen-supérieur. L’étude a été réalisée dans deux secteurs des Alpes de Haute-Provence, (1) le secteur de l’Estrop (chaine des Trois Evéchés, dans la partie occidentale du bassin) et (2) le secteur de Point Vert-Restefond (alentours du col de la Bonette, dans la partie orientale du bassin). La réflectance de la vitrinite dans les Grès d’Annot indique des températures maximales de 160-190°C dans le secteur (1) et de 240-260 °C dans le secteur (2) , soit des profondeurs d’enfouissement de 5-6 km et 8-10 km, respectivement, dans l’hypothèse d’un gradient géothermique moyen de 25-30°C/km. A partir des observations microstructurales, de données d’inclusions de fluides, de modélisations thermodynamiques sur chlorites syncinématiques et des indices de cristallinité de l’illite, on a établi que les failles du secteur (1) ont fonctionné à une température d’environ 200°C pour une pression de 0.6Kbar et celles du secteur (2) dans une gamme de température de 200-220°C et de pression comprise entre 0.6 et 1.1 Kba. L’activité de la faille de Point-Vert a été datée par la méthode 40Ar/39Ar au Miocène inférieur (21 Ma). Ces failles sont interprétées comme associées aux premiers stades du soulèvement résultant de l’activité des chevauchements dans le socle sous-jacent.Deux types principaux de roches de failles caractérisent les failles étudiées. Les brèches dilatantes sont majoritaires dans les zones de failles du secteur (1) alors que les arkoses foliées sont majoritaires dans les zones de failles du secteur (2). Les brèches dilatantes témoignent de mécanismes de déformation dominés par la fracturation transgranulaire et la pression-solution des silicates. Ce dernier mécanisme se manifeste principalement par d’abondantes précipitations cycliques de quartz, les stylolites restant peu développés. Les géométries structurales sont associées à l’activation de plans T de Riedel déterminant l’ouverture de relais extensifs et un régime localement dilatant. Nous associons ce type de roche de faille à une faible pression effective au cours de la déformation.La déformation cisaillante exprimée dans les arkoses foliées témoigne de mécanismes de déformation dominés par (i) la fracturation intragranulaire et transgranulaire, (ii) la pressionsolution/ précipitation des silicates, principalement le quartz, (iii) la néoformation de micas blancs liée à l’altération des feldspaths et (iv) la précipitation de chlorite. Ce travail montre également que les transformations minéralogiques liées aux interactions fluide-roche dans la zone de faille (forte augmentation de la proportion des phyllosilicates au dépend des feldspaths) changent radicalementla composition minéralogique de la roche. Nous associons ce type de roche de faille à une forte pression effective au cours de la déformation.La pétrophysique montre que les brèches de failles (secteur 1) ont une perméabilité isotrope et équivalente à celle du protolithe (10-3mD sous 2 MPa de confinement) tandis que les roches foliées (secteur 2) montrent une augmentation de perméabilité (10-2mD) selon l’axe Y de la déformation, d’un ordre de grandeur supérieure aux perméabilités suivant les axes X et Z et dans la roche hôte (10-3mD). Ce drain préférentiel potentiel est associé à l’orientation des phyllosilicates dans la foliation.

This thesis is devoted to the study of the geodynamic evolution of the panafrican belt in NW Angola, lying on the western margin of the Congo craton. This orogenic belt, resulting from the late neoproterozoic - early paleozoic convergence of the São Francisco and Congo cratons, can be subdivided into two main domains: 1) an eastern foreland made of folded neoproterozoic sediments and 2) a western hinterland made of magmatic and metamorphic rocks. Our structural, petrological, geochemical and geochronological studies lead to the recognition of two main units within this hinterland : 1) an upper eastern unit made of gneiss and micaschists (PTmax : 8-12 kbar, 650-680°C) that preserves D1 deformation structures related to the ENE transport of nappes and 2) a western lower unit made of gneiss and migmatites (P-Tmax : 7-9 kbar, 700-750°C) that were affected by a polyphased deformation. Our geochronological study shows that this belt contains ~2Ga old granites that were involved in a polyphased panafrican evolution between 540 Ma for syn-D1 peak metamorphic conditions and 480 Ma for the last stages of recrystallization and exhumation of high grade rocks. The synthesis of all data leads to a precise reconstruction of P-T-D-t paths in both tectonometamorphic units and to comparison of this panafrican belt with similar belts distributed on both sides of the Atlantic ocean. This work attests of the complexity of the geodynamic processes resulting in the Gondwana assembly and implying both large cratonic landmasses and intercalated microplates., Cette thèse est consacrée à l'étude de l'évolution géodynamique de la chaîne panafricaine au NW de l'Angola, sur la marge occidentale du craton du Congo. Ce segment orogénique, conséquence de la convergence des cratons du São Francisco et du Congo à la fin du Néoprotérozoïque et début du Paléozoïque, peut être subdivisé en un domaine externe plissé et peu métamorphique et un domaine interne formé de roches magmatiques et métamorphiques. Les études structurales, pétrologiques, géochimiques et géochronologiques conduisent à distinguer deux unités principales dans le domaine interne : - l'unité supérieure de gneiss et micaschistes (P-Tmax : 8-12 kbar, 650-680°C) dont la déformation D1 est synchrone de la mise en place des nappes vers l'ENE; - l'unité inférieure dans la partie occidentale constituée de gneiss et migmatites (P-Tmax : 7-9 kbar, 700-750°C) affectés par une déformation polyphasée. L'étude géochronologique démontre l'existence de protolithes granitiques datés à ~2 Ga impliqués dans l'orogénèse pan africaine caractérisée par une histoire polyphasée entre 540 Ma pour le pic du métamorphisme syn-D1 et 480 Ma pour les dernières phases de recristallisation et d'exhumation des roches métamorphiques de haut grade. La synthèse des données permet ainsi de reconstruire précisément les deux chemins P-T-D-t de ces deux unités tectono-métamorphiques et de comparer ce segment panafricain à ceux présents de part et d'autre de l'Atlantique Sud. Ce travail témoigne de la complexité des processus géodynamiques de convergence amenant à l'assemblage du Gondwana impliquant à la fois de larges masses cratoniques et des microplaques intercalées entre ces masses.

The mantle deformation processes that control the thinning and break-up of continental lithosphere remain poorly understood. Our knowledge is restricted to either lithospheric scale thermo-mechanical models --that use experimentally derived flow laws--, geophysical imaging and/or rare xenoliths from active continental rifts, such as the East African Rift System. The originality of this work relies on the study of the two largest outcrops of diamond facies subcontinental lithospheric mantle in the world: the Beni Bousera and Ronda peridotite massifs in N Morocco and S Spain, respectively. The structures and petrologic and metamorphic zoning preserved in these massifs --implying a polybaric and polythermal evolution-- provides a unique opportunity to investigate the thermo-mechanical evolution of thick subcontinental lithospheric mantle in extensional settings. In this thesis we studied the deformation mechanisms in both peridotites and pyroxenites to constrain the modes of exhumation of subcontinental lithospheric mantle from garnet-, to spinel-, and finally, to plagioclase lherzolite facies conditions. We combined field mapping of tectonometamorphic domains and structural mapping of ductile structures, microstructural analysis, crystal preferred orientations (CPO) measurements and conventional thermobarometric calculations and thermodynamic modeling (Perple_X) to unravel the pressure and temperature conditions of deformation. We showed that exhumation from garnet- to spinel lherzolite facies conditions was accommodated by fast shearing --in thermal disequilibrium--along a lithospheric scale transtensional shear zone. In this context, the petrological zoning and the large temperature gradient (ca. 100ºC/km) preserved in the Beni Bousera massif represent the mechanical juxtaposition of progressively deeper and hotter lithospheric levels at depths of ca. 60 km in the latest Oligocene (ca. 25 Ma). Final exhumation from spinel- to plagioclase facies lherzolite and emplacement into the crust is best recorded in the Ronda massif where it occurred by inversion and lithospheric scale folding of the highly attenuated continental lithosphere in a back-arc region, probably in relation with southward slab rollback and subsequent collision with the palaeo-Maghrebien passive margin in the early Miocene (21-23 Ma)., Les processus de déformation contrôlant l'amincissement de la lithosphère continentale sont encore mal contraints. Nos connaissances sont principalement basées sur la modélisation thermomécanique d'extension à l'échelle de la lithosphère--utilisant des lois rhéologiques derivées expérimentalement, l'imagerie géophysique et l'analyse de xénolithes provenant de rift continentaux actifs à ce jour, tels que le Rift Est-Africain. L'originalité de ce travail reside dans l'étude des deux plus grands massifs de péridotites sous-continentales ayant enregistrées des conditions primaires du facies à diamant: les massifs de Beni Bousera au nord du Maroc et de Ronda au sud de l'Espagne, respectivement. Les structures et la zonation petrologique et métamorphique --impliquant une évolution polybarique et polythermique-- préservéees dans ces massifs offrent une opportunité unique pour étudier l'évolution thermo-mécanique du manteau sous-continental dans un contexte extensif. Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes de déformation des péridotites et des pyroxénites afin de contraindre les modes d'exhumation du manteau lithosphérique sous-continental, depuis des conditions du facies des lherzolites à grenat, jusqu'au facies à spinelle et enfin à plagioclase. Nous avons combiné la cartographie des faciès tectono-métamorphiques et des structures ductiles de déformation, l'analyse des microstructures, la mesure d'orientations préférentielles de réseau (OPR), et la géothermobarométrie conventionelle couplée à la modélisation thermodynamique (PerpleX) afin de contraindre les conditions de pression et température de la déformation. Nous avons montré que l'exhumation précoce du facies à grenat au facies à spinelle était accomodée par une faille transtensive affectant le manteau lithosphérique. Dans ce contexte, la zonation tectono-métamorphique et le gradient thermique important (ca. 100ºC/km) préservés à Beni Bousera résultent de la juxtaposition mécanique de domaines lithosphériques initialement équilibrés à différentes pressions et températures, fossilisée à une profondeur de ca. 60 km durant l'Oligocène supérieur (ca. 25 Ma). L'exhumation finale du facies de lherzolite à spinelle au facies à plagioclase et l'emplacement final dans la croûte, mieux enregistrés dans Ronda, se sont produits par inversion et plissement de la section lithosphérique fortement amincie dans un contexte arrière-arc, probablement lors du retrait vers le sud de la lithosphère subduite et la collision de l'arc avec les paléo-marges maghrébines au Miocène inférieur (21-23 Ma).

The primary research question being addressed is: What is the variability in water storage (seasonal, inter-annual) and what are the long-term trends in water storage for the Nelson River drainage basin of mid-continental North America? The answer to this question certainly varies over the Nelson River drainage basin, which includes the North and South Saskatchewan Rivers (which flow through an agriculturally productive but drought-vulnerable region) as well as the lower reaches of the Nelson River itself (which provide significant hydro-electricity).

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This work provides new constraints on the development and on the distribution of the deformation in the upper mantle and particularly beneath transform plate boundaries. USArray experiment and the remarkable increase of the dataset in California for the past ten years allowed us to scrutinize the lateral variations of the anisotropy in the vicinity of the San Andreas Fault zone. We have confirmed and increased the detection of two layers of anisotropy beneath this plate boundary. The first layer, located in the lithosphere, is related to the deformation induced at the fault, and the other one, located in the asthenosphere, is coherent with the anisotropy observed far from it, its origin is however less clear. We show that the deformation zone associated both to the San Andreas, Calaveras and Hayward Faults, is likely 40 km wide at 70 km depth. We then performed numerical thermomechanical modeling (ADELI) of the displacement of a transform plate boundary associated with the computation of the development of crystallographic fabrics using a viscoplastic selfconsistent approach (VPSC). We analyzed the distribution of the deformation in the model ant looked after the possible interactions at depth between deformation caused at surface by the strike-slip dynamic of the fault and the shearing at the base of the lithosphere caused by the horizontal displacement of the plates. Elastic properties derived from the crystallographic fabrics modeled, show that such interactions exist and induce, beneath the fault zone, a progressive rotation of the crystallographic fabrics with depth. Seismological signature of these smooth rotations is however not relevant with the presence of two anisotropic layers as proposed beneath California. We thus consider that a decoupling zone exists between the lithosphere and the asthenosphere beneath the California to account for the sharp separation between a lithospheric and an asthenospheric deformation. We furthermore estimate that anisotropy observed far form the San Andreas Fault in California cannot be explained only by the drag of the asthenosphere by the North America lithosphere as proposed in our article. Indeed, we can only expect few tenths of second of splitting delay from the anisotropic properties derived from the numerical modeling of a plate moving in the same direction and in the same velocity than the North American lithosphere only for 10 Ma of displacement. As delays observed in California rather reach 1.5 s, anisotropy in this region thus requires the existence of an active asthenospheric flow to be explained., Le travail réalisé pendant cette thèse a permis d'apporter de nouvelles contraintes sur le développement et la distribution de la déformation dans le manteau supérieur et plus particulièrement au niveau des grandes limites de plaques décrochantes. Grâce à l'apport de l'expérience USArray et d'une dizaine d'années d'enregistrements sismologiques supplémentaires, nous avons pu étudier, de manière précise, les variations d'anisotropie dans le voisinage de la Faille de San Andreas. Nous avons confirmé et étendu l'observation de deux couches anisotropes sous cette limite de plaque. On y observe une première couche localisée dans la lithosphère marquant la déformation induite à la limite de plaque, et une autre, asthénosphérique, cohérente avec l'anisotropie observée loin de la faille et d'origine plus discutée. Nous avons montré que la zone de déformation associée aux failles de San Andreas, Calaveras et d'Hayward a, vraisemblablement, une largeur d'au moins 40 kilomètres en base de lithosphère, sous chacune de ces failles. Nous avons ensuite procédé à la modélisation thermomécanique (ADELI) de la migration d'une limite de plaques décrochante couplée à une modélisation du développement de fabriques cristallographiques par une approche viscoplastique auto-cohérente (VPSC). Ceci nous a permis d'y observer le développement de la déformation et les conséquences des possibles interactions entre la déformation décrochante en surface et le cisaillement en base de lithosphère dû au déplacement horizontal des plaques. Les propriétés élastiques déduites des fabriques cristallographiques modélisées montrent que de telles interactions existent et provoquent, sous la limite de plaques, une rotation des orientations cristallographiques avec la profondeur. Le signal associé à ces rotations progressives n'est toutefois pas cohérent avec la présence de deux couches d'anisotropie comme proposée sous la faille de San Andreas. Nous pensons par conséquent qu'il existe, sous la Californie, une zone de découplage entre la lithosphère et l'asthénosphère, permettant d'individualiser une déformation lithosphérique d'une déformation asthénosphérique. Nous estimons, en outre, que l'anisotropie observée dans l'asthénosphère sous la Californie ne peut être expliquée seulement par le cisaillement induit par le déplacement de la lithosphère Nord Amérique. En effet, les propriétés anisotropes obtenues par modélisation à partir d'une plaque se déplaçant dans une direction et une vitesse proche de celle de la plaque Amérique du Nord montrent qu'on ne peut espérer guère plus que quelques dixièmes de seconde de délai au bout de 10 Ma de déplacement. Les déphasages mesurés en Californie étant de l'ordre de 1,5 s, il est donc nécessaire d'invoquer la présence d'écoulements mantelliques actifs sous cette région.

The North Tehran Fault is located at the southernmost piedmont of Central Alborz, north of Iran. It stands out as a major active fault menacing directly the city of Tehran, a 12 million people metropolis, and would have been the source of several major historical earthquakes in the past. The fault zone extends up to 110km and corresponds mainly to a reverse fault mostly crossing the northern suburbs of the Tehran metropolis, although NTF in its eastern part is characterized more as a left lateral strike slip active fault. We carried out a paleoseismological study of the fault zone in order to determine whether the fault was activated during the Holocene, and to define the characteristics of its activity in terms of kinematics and magnitude. Here in this paper we present only a part of our paleoseismological investigations trench TE2. Observations fromtwo trenches dug across the North Tehran fault scarp reveal evidence for a maximum of six surface-rupturing events within the late quaternary. According to the empirical relationships among average displacement per event and Moment magnitude [25], we can estimate six events Mw~ 6.5 associated with these ruptures in TE2 trench.

The heterogeneous nature and sometimes karstified carbonate environments has a direct impact on many environmental issues, such as coastal aquifers affected by saltwater intrusion. At the south of the island of Mallorca (Spain), the Llucmajor carbonate platform offers a privileged site for the study of such intrusions including the experimental site of Campos who meets the intrusion at shallow depth. The characterization of heterogeneous properties passes through a preliminary description of the properties of carbonate reservoirs, including those of the porosity. According to the wide range of sizes of heterogeneities from micrometer to hundreds of meters, the use of multiscale methods is required. This thesis focused on the determination of multiscale porosities from the microporosity to karstic porosity, and of relationships between observation scale changes of these properties. At the micron scale, high-resolution X-ray microtomography allows to extract the microporosity and the microporous network connectivity. At lower resolution (mm), X-ray tomography is also used to study the micro- and macro-porous network at the core scale which is already allocated to number of observations and measurements, including petrophysical. At the borehole scale, the wall images are used to identify the dissolved zones from centimeter macropores to plurimetric karstic cavities. At the larger scale, surface geophysics study the lateral extension of the karsts and heterogeneities. Finally, the porous structure of the studied site is integrated with its wide range of scales into the regional geology of the Llucmajor platform. Thus, the hydrogeophysical observatory set up on the site of Campos to monitor the spreading of salt water in the aquifer is integrated in its geological and petrophysical context, in order to refine the interpretation of its variations of salinity measurements during the time., La nature hétérogène et parfois karstifiée des milieux carbonatés a un impact direct sur nombre de problématiques environnementales, comme celle des aquifères côtiers affectés par une intrusion d'eau salée. Au sud de l'ile de Majorque (Baléares, Espagne), la plate-forme carbonatée de Llucmajor offre un site privilégié pour l'étude de telles intrusions notamment avec le site expérimental de Campos, qui rencontre l'intrusion à faible profondeur. La caractérisation des propriétés hétérogènes du réservoir passe par une description préalable des propriétés des réservoirs carbonatés et notamment celle de la porosité. Au regard de la large gamme d'échelles d'hétérogénéités allant du micromètre à la centaine de mètre, l'utilisation de méthodes multi-échelles est nécessaire. Ce travail de thèse a porté sur la caractérisation multi-échelle de la porosité, allant de la microporosité à la porosité karstique, et l'établissement de relations entre les changements d'échelles d'observation de ces propriétés. A très petite échelle, la microtomographie haute-résolution à rayons X extrait à l'échelle du micron la microporosité et la connectivité des réseaux microporeux. A plus basse fréquence (celle du mm), la tomographie est également utilisée afin d'étudier le réseau micro- et macroporeux à l'échelle des carottes, à laquelle sont réalisées nombre d'observations et de mesures, notamment pétrophysiques. A l'échelle du puits, les images de paroi permettent d'identifier les zones de dissolution allant des macropores centimétriques aux cavités karstiques plurimétriques. A plus grande échelle, la géophysique de surface permet d'étudier l'extension latérale de ces karsts et hétérogénéités. Enfin, la structure poreuse du site étudié sur cette vaste gamme d'échelles est intégrée à la géologie régionale de la plate-forme de Llucmajor. Ainsi, l'observatoire installé sur le site pour surveiller la propagation de l'eau salée dans l'aquifère a pu être replacé dans son contexte géologique et pétrophysique, afin d'affiner l'interprétation de ses mesures de variations de salinité au cours du temps.

We present here the results of CRS reprocessing of a 3D real dataset acquired in 2001 on the Tournemire site in France, which is an experimental site for the Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) to test geophysical imaging process in the context of geological nuclear waste storage. The main objective was to evaluate the ability of the methodology to recognize, in the carbonate cover of the experimental site clay layer, the prolongation of weak vertical-displacement faults seen in a tunnel within that clay layer. Previous seismic processing using the conventional common midpoint (CMP) approach did not provide satisfactory results in this cover, although the fault has beenrecognized in the carbonates underlying the clay layer. An original strategy was elaborated to define the best-possible parameters of the 3D Common-Reflection-Surface (CRS) stack. The procedure in- cluded refining the velocity search along a velocity guide, using a first CRS stack as the base of a subsequent curvature-parameter search, or a parameter smoothing before stacking. An optimal ap- proach was elaborated on a subset of the data, and furthermore applied to the whole dataset. The resulting image shows improved event continuity in the carbonate cover, which allowed for horizon picking after depth migration, as well as the estimation of post-stack geometrical attributes, such as coherency. The processing indicates a zone of degraded quality of reflection events lying in the N-S direction, above the known fault zone within the underlying formations. Such feature corresponds to an alteration zone at the earth surface. Further investigation at a higher resolution scale is planned to confirm whether this zone could be a spot of possible leakage

In coastal carbonate aquifers submitted to a saline intrusion, water - rock interactions processes at the interface between freshwater and saltwater are a cause for heterogeneities development within the porous media. The dissolutions and precipitations induced by the mixing zone play a major role in the transport properties of the reservoir and so in the long term evolution of the saltwater intrusion. The characterization and the in situ observation of a current saline intrusion in the Llucmajor carbonate platform at the experimental site of Ses Sitjoles (South-Easth of Mallorca Island, Spain), allowed to study the temporal evolution of the saltwater intrusion and the biogeochemical processes active in the mixing zone. The influence of microstructure, characterized using X-Ray microtomography, on the petrophysical and flow properties was investigated in laboratory and flow-through experiments were also conducted to study the modifications of the microstructures when submitted to water - rock interactions processes. The mixing zone at the Ses Sitjoles site appears as quite thick and not very sensitive to climate and anthropic stress and is proved to be the locus of active microbiological activity. Laboratory studies highlight a strong control of the microporosity on transport processes and of pCO2 on water - rock interactions. The percolation experiments of slightly reactive waters reveal calcite dissolution together with a decrease in permeability due to a rearrangement of micro-grains within the microporous network., Les processus d'interactions fluide-roche à l'interface eau douce-eau salée, dans les aquifères carbonatés côtiers soumis à une intrusion saline, sont une des causes du développement d'hétérogénéités dans la structure du milieu poreux. Les dissolutions et/ou précipitations engendrées par la présence de cette zone de mélange jouent un rôle déterminant pour les propriétés de transport du réservoir et donc l'évolution à long terme de l'intrusion d'eau salée. En prenant l'exemple de la plateforme carbonatée de Llucmajor au niveau du site expérimental de Ses Sitjoles (Sud-Est de Majorque, Espagne), un travail de caractérisation et d'observation in situ à moyen terme de l'intrusion saline actuelle de ce réservoir permet de décrire son évolution temporelle et les processus biogéochimiques actifs dans la zone de mélange. L'influence de la microstructure du milieu poreux, caractérisée par microtomographie RX, sur les propriétés pétrophysiques et hydrodynamiques est étudiée en laboratoire et des expériences de percolations d'eaux réactives (mélanges eau douce - eau salée et eau pure chargée en CO2) sont réalisées afin d'étudier les modifications de ces microstructures lorsqu'elles sont soumises à des interactions eau - roche. La zone de mélange eau douce - eau salée rencontrée au niveau du site de Ses Sitjoles est large et peu sensible aux contraintes extérieures (climatologiques et anthropiques) et constitue un lieu d'activité microbiologique particulièrement actif. En laboratoire, on observe un fort contrôle des phénomènes de transport par la microporosité et des processus d'interactions eau - roche par la pCO2. Dans le cas d'une percolation de fluides moyennement réactifs, les expériences mettent en évidence une dissolution de calcite accompagnée par une diminution de la perméabilité, liée à un réarrangement des micro-grains à l'intérieur du réseau microporeux.

The south part nearshore zone of the Gulf of Lions coast (Mediterranean Sea) is characterized by a double crescentic sandbar system. During the winter 2007, a campaign of intensive hydrodynamical measurements (current profiles) was realized. During this campaign, based mainly on ADCPs, the maximal recorded wave height was 1.5 m. Four events were observed; two of those had northern incidence, one with southern incidence and a last one with frontal incidence. This paper proposes 3D hydrodynamical circulation maps over this microtidal bar system. The currents described reveals rip, bed-return and longshore currents strongly influenced by the wind-waves forcing and the bathymetry. At the apex of the oblique incidence events, the longshore component is the most important. The breaker zone is only located over the inner bar. During storm waning conditions, the cross-shore currents appear over the trough of the outer bar. The hydrodynamic circulation is then compared with other observations made in the literature.

International audience; This contribution is an attempt to present a self-contained and comprehensive survey of the mathematics and physics of material behavior of rocks in terms of texture and anisotropy. Being generally multi-phase and poly-crystalline, where each single crystallite is anisotropic with respect to its physical properties, texture, i.e., the statistical and spatial distribution of crystallographic orientations becomes a constitutive characteristic and determines the material behavior except for grain boundary effects, i.e., in first order approximation. This chapter is in particular an account of modern mathematical texture analysis, explicitly clarifying terms, providing definitions and justifying their application, and emphasizing its major insights. Thus, mathematical texture analysis is brought back to the realm of spherical Radon and Fourier transforms, spherical approximation, spherical probability, i.e., to themathematics of spherical tomography

The Himalaya-Tibet system is considered as the classical case of continental collision. Nonetheless, some fundamental questions concerning its structure, as well as physical processes influencing its evolution are still pending. This book presents several advances in the subject matter. Based on new high-resolution geophysical data from the field, combined with robust imaging techniques, the structure of the collision is revealed in detail: the underplating of India beneath half of Tibet, as well as the geometry of the surface along which this happens. Various numerical modelling techniques allow to discuss physical processes at work in the collision zone, such as the rheology of the India plate whose strong mantle supports the Himalayas, or the metamorphic reactions at depth emphasizing the role of water. We recommend this book to Earth Scientists in a broader sense. While specialists in seismology or modelling can thumb technical details, all Readers can get an interdisciplinary overview of mountain building in the Himalayas, with a retrospective outlook on early day explorers and the dawn of some classical geological principles.

International audience; Since the early descriptions published by Callaway in 1884, the gently dipping mylonites exposed along the Moine Thrust at the Stack of Glencoul have drawn generations of geologists to the northern part of the Assynt district. These mylonites, derived from Cambrian quartzites (footwall) and Moine pelites and psammites (hanging wall), have figured prominently in: a) early research into the influence of crystal plastic deformation and recrystallization on microstructural and crystal fabric evolution; b) debates on the kinematic interpretation of macro- and micro-structures and crystal fabrics; and c) debates on the tectonic significance of such kinematic data. In this paper first we briefly review the historical aspects of this research and then, using both previously published and unpublished data, document the finite strain and quartz fabric development at this classic mylonite locality. A tectonic interpretation of these data, together with quantitative estimates of flow vorticities associated with mylonite formation at the Stack of Glencoul, are presented in a companion paper by Law (2010).

Iran covers a large area limited in longitude by the meridians 44°E and 64°E and in latitude by the parallels 25°N and 40°N. Mapping a new gravity field over Iran is the first important data for geodetic, geophysicaland geodynamical considerations. In this thesis, the gravity measurements are used to determine the gravimetric geoid over Iran. This geoid is coupled with the GPS height and altitude (levelling) to realize an operational vertical surface at the territory of Iran. The contribution of the principal geodetic and gravimetric works realized in recent years are the establishment of: 1) the national absolute gravity network of Iran (NAGNI09), 2) the national gravity calibration line of Iran (NGCLI10) and 3) the multi-observations geodetic and gravimetric network of Iran (MPGGNI10). The absolute gravity network consists in 24 stations where the gravity measurement has been realized with the help of gravimeters FG5, with a precision better than 5μ Gal. The repetition of the observations at two stations between 2000 and 2007 makes obvious the inter-annual variations of gravity in relation of the amount of underground water changes and (or) tectonic deformation. The absolute gravity network has served the base stations for the realization of the MPGGNI10 geodetic and gravimetric network with a mesh of 55 km, at which the gravity is measured with the help of relative gravimeters CG-5 and CG-3/M, the GPS height and the altitude with a precision of 0.010 mGal, 0.03 m, and 3mm km respectively. The remove-restore technique coupled with the Helmert's condensation method is chousen to compute a new gravimetric geoid model, IRGeoid10, with a absolute and relative precision of the order of 0.26 m and 2.8 ppm respectively. The gravimetric geoid is adjusted at the GPS/levelling points to define new vertical reference surface over Iran, L'Iran couvre une grande superficie en longitude entre les méridiens 44°E et 64°E et en latitude entre les parallèles 25°N et 40°N. la cartographie de champ de pesanteur sur l'Iran est de premiére importance pour des considérations d'ordre géodésique, géophysique et geodynamique. Dans cette thèse, les mesures de pesanteur sont utilisées pour déterminer le géoïde gravimétrique sur l'Iran. Ce géoïde est couplé à la mesure de hauteur GPS et d'altitude (nivellement) pour réaliser une surface verticale opérationnelle sur le territoire Iranien. La contribution aux principaux travaux géodésiques et gravimétriques réalisés ces dernières années porte sur l'établissement: 1) du réseau national de gravimétrique absolu de l'Iran (NAGNI09), 2) de la ligne nationale d'étalonnage de gravimétrique de l'Iran (NGCLI10), 3) du réseau multi- observations géodésiques et gravimétriques de l'Iran (MPGGNI10). Le réseau gravimétrique absolu, comporte 24 stations où la mesure de la pesanteur a été réalisée à l'aide de gravimètres FG5, avec une précision meilleure que 5μ Gal. La répétition des observations sur deux sites entre 2000 et 2007 met en évidence des variations inter-annuelles de la pesanteur en relation avec l'évolution du contenu en eau du sous-sol et (ou) la déformation tectonique. Le réseau a servi de point d'appui pour la réalisation du réseau géodésique et gravimétrique MPGGNI10 de maille 55 km sur lequel a été mesuré la pesanteur à l'aide des gravimètres relatifs CG5 et CG-3/M, la hauteur de GPS et l'altitude avec une précision respectivement de 0.010 mGal, 0.03 m et 3mm km . La technique de retrait- restoration couplée à la méthode de condensation de Helmert a permis de calculer un nouveau modèle de géoïde gravimétrique, IRGeoid10, avec une précision absolue et relatif respectivement de l'ordre de 0.26m et 2.8 ppm. Ce géoïde est ajusté aux points GPS nivelés pour définir un nouveau référentiel des altitudes sur l'Iran.

Different applications of linear elasticity in structural geology are presented in this thesis through the development of three types of numerical computer codes. The first one uses forward modeling to study displacement and perturbed stress fields around complexly faulted regions. We show that incorporating inequality constraints, such as static Coulomb friction, enables one to explain the angle of initiation of jogs in extensional relays. Adding heterogeneous material properties and optimizations, such as parallelization on multicore architectures and complexity reduction, admits more complex models. The second type deals with inverse modeling, also called parameter estimation. Linear slip inversion on faults with complex geometry, as well as paleo-stress inversion using a geomechanical approach, are developed. The last type of numerical computer code is dedicated to restoration of complexly folded and faulted structures. It is shown that this technique enables one to check balanced cross-sections, and also to retrieve fault chronology. Finally, we show that this code allows one to smooth noisy 3D interpreted faulted and folded horizons using geomechanics., Différentes applications de l'élasticité linéaire en géologie structurale sont présentées dans cette thèse à travers le développement de trois types de codes numériques. Le premier utilise la modélisation directe pour étudier les déplacements et champs de contraintes autour de zones faillées complexes. On montre que l'ajout de contraintes inégalitaires, telles que la friction de Coulomb, permet d'expliquer l'angle d'initiation des dominos dans les relais extensifs. L'ajout de matériaux hétérogènes et d'optimisations, telles la parallélisation sur processeurs multi-coeurs ainsi que la réduction de complexité des modèles, permettent l'étude de modèles beaucoup plus complexes. Le second type de code numérique utilise la modélisation inverse, aussi appelée estimation de paramètres. L'inversion linéaire de déplacements sur les failles ainsi que la détermination de paléo-contraintes utilisant une approche géomécanique sont développées. Le dernier type de code numérique concerne la restauration de structures complexes plissées et faillées. Il est notamment montré qu'une telle méthode permet de vérifier l'équilibre de coupes géologiques, ainsi que de retrouver la chronologie des failles. Finalement, nous montrons que ce même code permet de lisser des horizons 3D faillés, plissés et bruités en utilisant la géomécanique.

Among erosion processes, river incision is classicaly described as a key process controlling erosion of landscapes. Incision efficiency is mainly influenced by climate and erodibility. This latter is not only dependent on the nature of the bedrock, but also on its past deformation, which affects its rheological effective properties, such as fracture density. The main objectives of this thesis are: (1) to better constrain the relationship between effective properties and erodibility, and (2) to quantify the influence of erodibility and erosion on both the temporal and spatial building or decay of the topography. Several numerical tools are developed. A 1D formalism of landscape evolution is introduced, including river incision with stochastic distribution of water discharge and hillslope landsliding. A new remeshing algorithm called Surface Lagrangian Remeshing (SLR) is developed as a complement to remeshing algorithms dealing with internal elements. It allows one to take into account long-term erosion into 2D Lagrangian numerical codes based on triangular finite elements. Then the potentiality of measuring erodibility in-situ using a Schmidt hammer (R) is assessed for the active orogen of Taiwan, the diagenetic Annot sandstones and St Clement fault zone. Results suggest a strong control of R by effective properties. A linear model based on effective medium theory is applied to a fault zone with an unmacthed resolution (750 measures, 25 measures per square meter). The model successfully correlates R to fracture density. These results demonstrate that effective elasticity as well as erodibility are sensitive to the density and type of fractures. Finally I focus on the erosional and rheological conditions that allows reproducing post-orogenic evolution of mountain belts. A model coupling surface erosion and regional isostatic uplift is consistent with observations. The topographic decay and decrease of the ratio of surface elevation over crustal root thickness is at first order controlled by the initial geometry of the mountain belt and erosion efficiency. This new model highlights the control ofclimate and erodibility on the topographic decay and of lithospheric rheology on the perseverance of crustal roots., Parmi les processus d'érosion, l'incision des rivières est classiquement décrit comme un processus clé contrôlant l'érosion des paysages. L'efficacité de l'incision est principalement influencée par le climat et par l'érodabilité. Ce dernier paramètre ne dépend pas seulement de la nature du substratum rocheux, mais aussi de sa déformation passée qui affecte ses propriétés rhéologiques équivalentes. Les principaux objectifs de cette thèse sont: (1) de mieux contraindre les relations entre propriétés équivalentes et érodabilité, et (2) de quantifier l'influence de l'érosion et de l'érodabilité sur la formation ou la décadence, spatiale et temporelle, de la topographie. Plusieurs outils numériques sont développés. Un formalisme 1D d'évolution des paysages est proposé, prenant en compte simultanément l'incision des rivières avec une distribution stochastique des débits en eau et l'érosion des versants par glissements de terrain. Un nouvel algorithme de remaillage appelé Surface Lagrangian Remeshing (SLR) est développé. Il permet de prendre en compte l'érosion à long terme dans les codes numériques 2D Lagrangiens basés sur des éléments finis triangulaires. Ensuite, la possibilité de mesurer in-situ l'érodabilité avec un marteau de Schmidt (R) est évaluée pour: l'orogène actif de Taiwan, les grès diagénétiques d'Annot et la zone de faille de St Clément. Les résultats suggèrent un fort contrôle de R par les propriétés équivalentes des roches testées. Un modèle linéaire, basé sur la théorie des milieux équivalents, est appliqué à une zone de faille avec une résolution inégalée (750 mesures, 25 mesures par mètre carré). Le modèle permet de corréler avec succès la densité de fracture et R. Ces résultats démontrent empiriquement que l'élasticité équivalente ainsi que l'érodabilité sont sensibles à la densité et à la nature des fractures. Enfin j'étudie les conditions d'érosion et de rhéologie qui permettent de reproduire l'évolution des chaînes de montagnes post-orogéniques. Un modèle couplant érosion en surface et soulèvement isostatique régional est compatible avec les observations. Les taux de décroissance topographique et de diminution du rapport de l'élévation de surface sur l'épaisseur de racine crustale sont contrôlés au premier ordre par la géométrie initiale de la chaîne de montagne et par l'efficacité de l'érosion. Ce nouveau modèle met en évidence le contrôle du climat et de l'érodabilité sur la décroissance topographique et de la rhéologie lithosphérique sur la persévérance des racines crustales.

Pour calculer la probabilité d'un futur séisme partiellement destructeur...

Les variations de la ligne de rivage à toutes les échelles comportent des informations fondamentales sur la dynamique du système côtier et son évolution morphologique. Nous avons étudié l'évolution de la ligne de rivage de la côte algéroise sur une longueur de 60 km, allant de l'embouchure de l'oued Réghaïa à l'est, à l'embouchure de l'oued Mazafran à l'ouest. Les variations de la ligne de rivage le long de cette portion côtière ont été obtenues à partir de photographies aériennes orthorectifiées et géo-référencées prises entre 1959 à 2003. Les fluctuations du taux net de variation sont évaluées durant les périodes 1959 -1999 pour les lignes de la côte ouest et de la Baie d'Alger, et 1959- 2003 pour la côte est. L'analyse spectrale par Transformée de Fourier des fluctuations du taux net de variation pour les trois lignes de rivage, montre un comportement en loi d'échelle, caractéristique des signaux stochastiques non stationnaires auto affines. Cette observation nous a conduit à utiliser une Transformée en Ondelettes Continue comme outil d'analyse des fluctuations des lignes de côte le mieux adapté pour quantifier l'existence de corrélations à longue portée associées aux propriétés d'invariance d'échelle que présentent ces signaux. En effet, les exposants de la loi d'échelle estimés par Transformée en Ondelettes Continue pour chacune des trois lignes de rivage qui font l'objet de l'étude varient localement dans l'intervalle [1,23, 1,80], confirmant ainsi les propriétés d'autoaffinité associées aux corrélations à longue portée de ces fluctuations. L'observation des propriétés d'auto-affinité suggère fortement que ces corrélations sont liées aux phénomènes d'érosion- accrétion de l'évolution du trait de côte, en relation avec le processus de réplication du transport des sédiments par un modèle stochastique de diffusion. Dans ce contexte, le point d'intérêt de notre démarche est d'apporter des éléments prédictifs de l'évolution morphologique de cette côte à l'échelle décennale pour une meilleure gestion et prévision des risques littoraux.

The spreading ridge subduction is an unavoidable process during the subduction-related belt elovution. The aim of this thesis concerns the evolution of the Central Patagonian Cordillera, at the latitude of the Chile triple junction, in relation with the Chile spreading ridge subduction inducing the opening of a slab-window beneath the South American plate. By a morphologic, and a structural analysis, coupled with the analysis of satelittes and topographic images, we show the influence of the slab-window development at 3 Ma on the morphostructural evolution of the Central Patagonia. During the Pliocene, the Central Patagonian Cordillera experiences a major extensional phase inducing the formation of transverse and internal depressions. Negative tectonic inversion, responsible to the rift-type topography, induces the inversion of the morphotectonic front and the disruption of the volcano-sedimentary piedmont with the rest of the Cordillera at 3 Ma. Radial extensional regime is characterized by a magnitude comprises between 800 m and 3500 meters and vertical movements are localized along polyphazed faults. We suggest that the Plio-Quaternary morphostructural evolution is related to the opening of the slab-window at 3 Ma beneath the Central Patagonia. The upwelling of asthenospheric hot mantle through the slab window induces the regional collapse of the Central Patagonian Cordillera., La subduction d'une dorsale active sous un continent est un processus inévitable dans l'évolution des chaînes de subduction. Le travail de cette thèse concerne l'évolution de la Cordillère de Patagonie Centrale, à la latitude du point triple du Chili, en relation avec la subduction de la dorsale active du Chili induisant le développement d'une fenêtre asthénosphérique sous la plaque sudaméricaine. A l'aide d'une approche morphologique, structurale, couplée à l'analyse d'images satellites et topographiques, nous montrons l'influence de la fenêtre asthénosphérique depuis 3 Ma sur l'évolution morphostructurale de la Patagonie Centrale. Au cours du Pliocène, la Cordillère de Patagonie Centrale est marquée par une phase d'extension majeure induisant la formation de dépressions transverses et internes à la chaîne. L'inversion négative du relief responsable de la topographie générale de type rift induit l'inversion du front morphotectonique et la déconnexion du piedmont volcano-sédimentaire du reste de la Cordillère à partir de 3 Ma. L'extension radiale dont l'amplitude est comprise entre 800 mètres et 3500 mètres, se localise dans la plupart des cas au niveau de failles polyphasées. L'évolution morphostructurale plioquaternaire proposée est directement reliée à l'ouverture de la fenêtre asthénosphérique à 3 Ma sous la Patagonie et à la remontée de matériel asthénosphérique chaud induisant la collapse régionale de la Cordillère de Patagonie Centrale.

International audience

The Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) extends over eastern Mexico, the southeastern part of the United States, west of the Atlantic Ocean. This study, based on the interpretation and integration of seismic profiles, exploration wells and outcrop studies, focus on the deep part of the Gulf of Mexico, where bathymetry varies from 200 to 3750 m, thus comprising both the continental slope and the abyssal plain. The first part of this thesis focus on the description of the sedimentary infill of the western part of the Gulf of Mexico, in the Veracruz State, and to its geodynamic controls. The geodynamic evolution of the Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) begins during the Triassic-Jurassic with the break-up and the opening of a continental rift, in the southern part of the North American lithospheric plate. This opening induced a relative movement of the Yucatan Block towards the southeast. This intra-continental rifting episode was followed by a stage of post-rift thermal subsidence in the basins of the continental margin in the west, coeval with oceanic accretion in the DBGM. The thermal subsidence of the margin was subsequently modified by the Laramian orogeny, which impacted strongly the overall architecture of the margin as well as its litho-stratigraphic evolution, inducing the deposition of siliciclastic deposits in various morphotectonic provinces: i.e., near the tectonic front of the Sierra Madre Oriental (SMO), within the adjacent Chicontepec foreland basin, over the Tuxpan Platform (Golden Lane), across the continental slope and up to the deep abyssal plain, these two last morphotectonic provinces belonging to the DBGM. During the Early Paleogene, the effects of the thermal subsidence of the passive margin were stressed by the tectonic load of the Laramian orogen (i.e., the Sierra Madre Oriental, SMO), thus allowing the development of a foreland basin flexural. In this geodynamic framework, the main sedimentary transfers developed from the tectonic front "SMO" in the west, towards the DBGM in the east, the main source for clastic sediments being linked to the erosion of the "SMO" mountains. During the Paleocene and the Early Eocene, the architecture of the silici-clastic syn-tectonic sediments deposited in submarine fans was characterized by sliding, turbidites with A and B Bouma facies, as well as levees and channels. After the stop of the flexural subsidence, the thermal subsidence of the passive margin resumed during the Late Eocene, the Oligocene and the Neogene, allowing the development of a new sedimentary prism, prograding eastwards toward the DBGM. This sedimentary infill was again made up of levees-channels, sand bars and delta systems. During the Neogene, an extensional system with listric faults and roll-over features developed across the slope of the DBGM, due to an active detachment developing within overpressured Eocene-Oligocene clays. This gravitational gliding of Neogene series accounted also for the development of compressional features at the toe of the slope. Approximately 60% of the Miocene siliciclastic sediments have been trapped in growth strata and slope basins associated with this complex gravitational system, ranging from river-delta features towards gravity slides associated with slump facies. The second part of this thesis aims at a quantification of these various processes, including the construction of balanced cross sections, forward Thrustpack kinematic modelling coupling the development of a basal detachment, lithospheric flexure, erosion and sedimentation, as well as subsequent stratigraphic modelling with the Dionisos software, the later aiming at predicting the sand versus clay ratios in Neogene siliciclastic deposits of the DBGM and its surroundings., Le bassin profond du Golfe du Mexique (BPMG) est localisé à l'est du Mexique, au sud-est des États-Unis et à l'ouest de l'Océan Atlantique. Cette étude de la partie profonde du Golfe du Mexique est basée sur l'intégration de données de sismique, de forages pétroliers et d'études de terrain; elle comprend toute la pente continentale et la plaine abyssale, avec une bathymétrie qui varie de 200 à 3750 m. La première partie de cette thèse est consacrée à la description du remplissage sédimentaire de la bordure occidentale du Golfe du Mexique, dans le secteur de Veracruz, en liaison avec son évolution géodynamique. L'évolution géodynamique du BPMG commence au Trias-Jurassique avec la rupture et la propagation d'un rift continental, dans le secteur sud de la plaque nord américaine. Cette ouverture et le déplacement relatif vers le sud-est du bloc crustal du Yucatan sont à l'origine du BPGM. Cette géodynamique de rift continental est suivie d'une étape post-rift accompagnée de l'océanisation du bassin. Les bassins de la marge passive ont poursuivi leur évolution sous l'effet de la subsidence thermique à l'ouest du Golfe du Mexique, tandis que de la croûte océanique se formait dans le BPGM. Cette subsidence thermique de la marge a ensuite été perturbée par l'orogénèse Laramienne, qui a remodelé l'architecture stratigraphique silico-clastique des dépôts du Tertiaire entre les éléments morphotectoniques suivants: lefront tectonique de la Sierra Madre Orientale (SMO), le bassin d'avant-pays Chicontepec, la Plateforme de Tuxpan-Faja de Oro, la pente continentale et la plaine abyssale, ces deux dernières provinces morphotectoniques appartenant au BPGM. Pendant le Paléogèneinférieur, les effets de la subsidence thermique de la marge passive ont été accentués par la charge tectonique de l'orogénèse laramienne (SMO), permettant ainsi le développement d'un bassin flexural d'avant-pays. Au cours de cette étape, les principaux transferts sédimentaires se sont effectués du front tectonique "SMO" vers le BPGM. La source principale de sédiments clastiques est liée à l'érosion de la chaîne de montagnes "SMO". Pendant le Paléocène et l'Éocène inférieur, l'architecture des premiers sédiments silico-clastiques syn-tectoniques déposés dans des éventails sous-marins sont caractérisés par des figures de glissement, des faciès turbiditiques A et B de Bouma, des chenaux-levées. Après l'arrêt de la subsidence flexurale, la subsidence thermique de la marge passive s'est poursuivie pendant l'Éocène supérieur, l'Oligocène et le Néogène, permettant le développement d'un nouveau prisme sédimentaire progradant. Les remplissages sédimentaires sont encore constitués de chenaux et de levées, avec des barres de sable associées à des systèmes deltaïques sur la plateforme. Pendant le Néogène, un système de failles listriques s'est développé sur la pente du BPGM, au-dessus d'une surface de décollement située, dans la région d'étude, dans les argiles de l'Éocène-Oligocène. Ce système de failles de croissance a piégé plus de 60% des sédiments silico-clastiques du Miocène. Ce remplissage sédimentaire évolue latéralement de faciès fluviaux deltaïques vers des faciès de pente affectés de glissements gravitaires et associés à des turbidites. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une approche quantitative basée sur des modélisations structurales (coupes équilibrées et modélisations cinématiques directes avec Thrustpack, couplant décollement gravitaire, flexure lithosphérique, érosion et sédimentation), puis sédimentaires (prise en compte des transferts de matériel clastique depuis la partie émergée de la chaîne jusqu'au bassin profond, à l'aide du logiciel Dionisos, afin de mieux comprendre les processus de piégeage des sédiments grossiers dans les structures de croissance et les bassins perchés de la marge.

palaeomagnetism applied to tectonics

National audience; La prospective énergétique est un exercice délicat et controversé. Le passé trace la tendance, l'avenir pose la question des ressources et des choix technologiques, économiques et environnementaux.

Depuis l'origine des temps géologiques, la surface de la Terre est en perpétuel bouleversement. Après les avoir fait apparaître, la tectonique des plaques promène les continents d'un bout à l'autre de la Terre dans une danse qui ne doit rien au hasard. Tremblements de Terre, éruptions volcaniques, tsunamis... les manifestations les plus visibles des colères actuelles de la Terre font peur. Toutes sont dues à la dynamique du manteau de la Terre dont les couches les plus profondes sont continuellement brassées avec les plus superficielles. Dans l'histoire de la Terre, les lents mouvements du manteau terrestre ont quelquefois été pris dans des événements d'avalanches catastrophiques qui ont successivement créé et détruit les supercontinents. Les conséquences de ces événements se mesurent à l'échelle de la planète entière qu'ils ont modelée de manière irréversible par des phénomènes volcaniques et tectoniques dont l'ampleur n'a rien a voir avec ceux que nous connaissons aujourd'hui.

The Karakorum Fault zone (KFZ), lying in the west of the Tibetan plateau, is an important dextral strike-slip fault and the important northern geological boundary of the west Himalaya. In the AyilaRi' gyu Range-Gai Basin area lying in the southeast of the KFZ, Ar-40/Ar-39 thermochronologic analysis was performed on the syn-tectonic minerals in the, metamorphic rocks in the Karakorum ductile shear zone, with the base of petrology and deformation structure researches. According to the microstructure features, the minerals in the shear zone recorded the continuous deformation from high ( > 600 degrees C) to low temperature ( < 250 degrees C) appeared as that the nearly horizontal dextral shearing has transformed into the oblique dextral normal slip, made the greenschist facies of deformation stack oil the early medium-high temperature deformation, indicated the uplift during the slip. The thermochronologic revealed the continuous shear process from the early Miocene to 4Ma at least, which containing three rapid cooling stage: from 25 similar to 22Ma to 21 similar to 18Ma, the deformation locally stopped or slower in the, shallow high temperature shear process; from 15Ma to 12Ma, the rapid uplift of the AyilaRi' gyu Range, the initial formation of the Gar Basin together with the main deep incision of river during the strip-slip of the KFZ; since 9Ma, the AyilaRi' gyu Range has increased the rapid uplift and the Gar Basin has formed finally. According to the different levels of deformation and the dextral displacement of the surface landform with different ages, the long term slip rate and the uplift rate indicated the intense dextral strike slip and uplift associated since the late Quarternary Period.

28 pages; International audience; The Lodève Permian synrift sequence is represented by thick stacked climate-controled playa cycles which have been constrained by structural, sedimentological, geochemical and paleontological processes. The present paper merges the different results in order to better constrain the dynamics and palaeoecologycal evolution of the playa system from Late Cisuralian to Early Lopingian time. In this depositional environment, thining upwards sheet-flood sequences represent flooding events; they are relayed by ephemeral ponding, suspension settling and limited carbonate precipitation accompanied by large amounts of shallow to subaerial sedimentary structures (current and wind ripples, desiccation cracks, rain drops, etc.). The aridity of the climate contrasts with the surprising abundance of the fauna encountered into carbonate-rich silty-clay playa-lake deposits. Ephemeral pools are colonized by numerous shellfish: Choncostraca, Triopsids, and Insects, which led to intense burrowing of the overbank deposits (Scoyenia facies). Tetrapods are common and dominated by several types of reptiles after footprints: Pelycosauria, Parareptilia and Lepidosauria in the Rabejac Fm, and Mammalian reptiles (Therapsida) on the top of the fluvial deposits of the Salagou Fm near La Lieude farm. In addition, elements of a weighty herbivorous Pelycosaurian and a small amphibian Tupilakosaurid, only described in the Triassic before, have been also found in the Upper part of the Permian series of this sector.

Cet ouvrage présente les différents séismes et les origines des soubresauts de la Terre. La sismotectonique est également étudiée : pourquoi, quand et comment se produit la rupture. Chaque faille révèle une histoire (archéosismicité, palésoisismicité, néotectonique) que le géologue, l'architecte et l'urbaniste doivent connaître pour mieux appréhender le risque sismique. Ainsi, les méthodes et les techniques utilisées pour mesurer un risque sismique et le prévenir sont largement étudiées. Le cours fait référence à de nombreux exemples sous la forme d'encarts. Des exercices corrigés permettent à l'étudiant de mettre en oeuvre ses connaissances

The method of shear-wave splitting provides a unique possibility to identify seismic anisotropy, which is a result of the preferred orientations of the anisotropic minerals by deformation. The novel software SplitLab, presented in this thesis, simplifies the data processing. The comparison of three independent techniques makes it possible to associate an objective quality to the results and also to define a criterion to automatically detect events without splitting (“Nulls”). This criterion is applied to shear-wave splitting measurements at 16 stations located on the East European Craton. The results indicate that the fast directions reflect the ancient blocks, which constitute the East European Craton. The fast directions in south-west are aligned with the margin of the craton and continue the general tendency of offcraton stations. The stations in the Ural foredeep show fast directions perpendicular to the general tendency of the mountain chain. Various indicators give reason to assume lithospheric origins of anisotropy, La mesure du déphasage des ondes de cisaillement offre la possibilité de caractériser l'anisotropie sismique présente dans les différentes couches de la Terre, qui résulte généralement des orientations préférentielles des minéraux anisotropes induites par la déformation. Le nouveau logiciel SplitLab présenté dans cette thèse, simplifie le traitement des données depuis la requête des données jusqu'à la masure de déphasage et l'interprétation des résultats. La comparaison de trois techniques indépendantes pour mesurer ce déphasage permet de quantifier la qualité des résultats et de détecter automatiquement les mesures sans déphasage apparent. Ce critère est appliqué aux mesures de déphasages des ondes SKS enregistrées en 16 stations situées sur le Craton Est Européen. Les résultats indiquent que les directions rapides reflètent les structures anciennes, qui constituent le Craton Est Européen. En outre, les directions rapides dans le Sud-ouest s'alignent avec la bordure du craton et sont en continuité avec la tendance générale définie par les stations éloignées du Craton. Les stations dans les unités externes de l'Oural montrent des directions rapides perpendiculaires à la tendance générale de la chaîne de montagne.

The sinking of the Prestige tanker (November, 2002) spilled over 64000 tons of heavy fuel oil. The Prestige oil spill (POS) affected approximately 1000 km of coast belonging to Portugal, France and Spain and more than 600 sandy beaches were polluted along the Atlantic coast of Spain. Since POS, yearly surveys of two oiled sandy beaches (Galicia, NW Spain) have provided evidences regarding the oil pollution behavior and the influence of beach morphodynamics on the dynamics of the contamination. The analysis of wave climate, the extracted suction cores and the detected oil from 2004 and 2009 fieldworks have allowed to promote a conceptual model of the influence of beach morphodynamics on the first steps of an oil spill and to establish the effects on the long-term oil pollution