Éditeur(s) : GFP : Groupe Français des Pesticides
Extrait de : "Protection des cultures et santé environnementale : héritages et conceptions nouvelles" : congrès, le 26 mai 2014. Université des Antilles et de la Guyane
Description : L'étude conduite sur une année hydrologique met en évidence les différents processus expliquant la réponse hydrologique à l'échelle du bassin versant de la rivière Pérou et caractérise les voies de circulation de la CLD depuis les sols jusqu'aux eaux de rivières. Elle souligne la nécessité de considérer l'écoulement de surface, sub-surfacique et de profondeur dont l'importance varie selon les zones du bassin. Finalement, cette représentation du fonctionnement hydrologique du bassin ouvre des perspectives quant à la modélisation de la dynamique de contamination des eaux à la CLD.
Siècle(s) traité(s) : 21
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Permalien : http://www.manioc.org/fichiers/V14171
V14171

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : East African Rift (EAR) is the divergent plate boundary. EAR exposes different stages of extension, from early stage rifting in Tanzania to oceanic accretion in Afar (Ethiopia). Manyara basin is the southernmost rift system of the east branch of EAR with recent volcanism (< 1.5 Ma) and a seismic swarm in the lower crust (20 – 40 km). Due to its location and tectonic setting, the Manyara basin offers the opportunity to study the earliest stage of rift initiation. Manyara volcanism is composed of several types of hyper-alkaline lavas as Mg-nephelinites (Mg# > 55) (Labait, Kwaraha), calciocarbonatite (Kwaraha) and evolved nephelinites (Mg# < 35) (Hanang).Mg-nephelinites (Labait and Kwaraha) are primary lavas mainly composed of olivine and clinopyroxene (cpx). Geochemical modelling from trace elements suggests that these primary magmas result from a degree of partial melting < 1 % from a CO2-garnet-phlogopite-bearing peridotite. These magmas have an asthenospheric source at depth > 120 km (lava carries xenoliths with equilibrium conditions > 4 GPa). The minerals were crystallized from a magma with a low H2O content (0.1 and 0.5 wt% H2O). The calciocarbonatite and evolved nephelinites are derived from Mg-nephelinites by fractional crystallization and immiscibility processes. Hanang nephelinites are silica- and alkaline-rich lavas (44.2 – 46.7 wt % SiO2, 9.5 –12.1 wt % Na2O+K2O, respectively) composed by cpx, Ti-garnet, nepheline, apatite and titanite. Complex zonation of cpx (e.g. abrupt change of Mg#, Nb/Ta, and H2O) and trace element patterns of nephelinites record magmatic differentiation involving open system with carbonate-silicate immiscibility and primary melt replenishment. The low H2O content of cpx (3 – 25 ppm wt. H2O) indicates that at least 0.3 wt % H2O was present at depth during carbonate-rich nephelinite crystallization at 340 – 640 MPa and 1050 – 1100 °C. The study of hosted-nepheline melt inclusions from Hanang allows constraining the late magmatic evolution of nephelinites during storage and magma ascent. Melt inclusions are composed by a silicate trachytic glass, a carbonate phase and a shrinkage bubble. Trachytic glass contains high content in CO2 (0.43 wt %, SIMS analyses), sulfur (0.21 – 0.92 wt % S), chlorine (0.28 –0.84 wt % Cl) and H2O low content (< 0.1 wt %, Raman analyses). Immiscibility process leading to the formation of carbonate occurs in a closed system during rapid magma ascent between 200 – 500 MPa. The carbonate phase is a Ca-Na-K-S-rich and anhydrous carbonate (33 wt % CaO, 20 wt % Na2O, 3 wt % K2O, and 3 wt % S). The pre-immiscible liquid has a phonolitic composition with 6 ± 1.5 wt % CO2 at 700 MPa. A preliminary study of melt inclusions by XANES spectroscopy and whole rocks by Mössbauer spectroscopy was used to determine these Manyara lavas were formed at oxidizing conditions (~ ΔFMQ +1.5).The early stage rifting volcanism (Manyara Basin) is characterized by CO2-rich and H2O-poor magmas from at least 120 km below the rift escarpment. The presence of CO2-rich magmas and the small amount of volcanic rocks erupted at the surface may indicate that the storage and percolation of these magmas at depth is a potential trigger for deep seismic swarms.
Le rift Est africain (REA) est une frontière de plaque en extension. Ce rift présente plusieurs stades d’extension, de l’initiation du rift en Tanzanie jusqu’à l’accrétion océanique en Afar. Le bassin de Manyara se situe le plus au sud de branche Est du REA. Il est caractérisé par la présence de volcanisme récent (< 1,5 Ma) et d’un essaim sismique dans la croûte inférieure (20 – 40 km). De par sa localisation et son contexte tectonique, le bassin de Manyara offre l’opportunité d’étudier le stade le plus précoce de l’initiation du rift. Le bassin de Manyara est composé de plusieurs types de laves hyperalcalines, les néphélinites magnésiennes (Mg# > 55) (Labait, Kwaraha), de calciocarbonatite (Kwaraha) et des néphélinites différenciées (Mg# < 35) (Hanang).Les néphélinites magnésiennes (Labait et Kwaraha) sont des laves primaires composées d’olivines et de clinopyroxènes (cpx). La modélisation géochimique des éléments en trace suggère que ces magmas primaires résultent d'un degré de fusion partielle ≤ 1 % à partir d'une péridotite à grenat et phlogopite. Ces magmas proviennent d’une profondeur > 120 km (présence de xénolites avec des conditions d’équilibre > 4 GPa). Les minéraux ont cristallisés à partir d’un magma pauvre en eau (0,1 et 0,5 pds % H2O). La calciocarbonatite et les néphélinites différenciés sont issues des néphélinites magnésiennes par cristallisation fractionnée et processus d’immiscibilité. Les néphélinites du Hanang sont riches en éléments alcalins (9,5 – 12,1 pds % Na2O+K2O) et en silice (44,2 – 46,7 pds% SiO2) et sont composés de cpx, grenat, néphéline, titanite et apatite. La zonation complexe dans les cpx (par exemple, changement brusque de Mg#, Nb/Ta, et H2O) implique une différenciation magmatique en système ouvert avec immiscibilité de liquide carbonaté et silicaté ainsi qu’un remplissage de la chambre magmatique avec des liquides primaires. La faible teneur en eau des cpx (3 – 25 ppm H2O) indique la présence d’un magma pauvre en eau (0,3 pds % H2O) lors de la cristallisation des cpx à des conditions crustales (340 – 640 MPa et 1050 – 1100 °C). L’étude des inclusions vitreuses dans les néphélines de Hanang permet de contraindre l'évolution magmatique tardive des néphélinites et le comportement des éléments volatils (CO2, H2O, S, F, Cl) lors du stockage et de la remontée du magma. Les inclusions vitreuses sont composées d’un verre trachytique, d’une phase carbonatée et d’une bulle de rétraction. Le verre trachytique contient du CO2 (0,43 pds % CO2, analyses SIMS), du soufre (0,21 à 0,92 pds% S), du chlore (0,28 – 0,84 pds % Cl) et très peu d’H2O (< 0,1 pds % H2O, analyses Raman). Le processus d’immiscibilité conduisant à la formation du carbonate se produit dans un système fermé pendant l'ascension rapide du magma, entre 200 – 500 MPa. La phase carbonatée est un carbonate anhydre et riche en Ca-Na-K-S (33 pds % CaO, 20 pds % Na2O, 3 pds % K2O, et 3 pds % S). Le liquide pré-immiscible a une composition phonolitique avec 6 ± 1,5 pds % CO2 à une pression de 700 MPa. Une étude préliminaire des inclusions par spectroscopie XANES et des roches par spectroscopie Mössbauer a permis de déterminer que les laves de Manyara se sont formées à conditions oxydantes (~ ∆FMQ +1,5).À l’initiation du rift, le volcanisme dans le bassin de Manyara est caractérisé par des magmas riches en CO2 et pauvres en H2O issus d’au moins 120 km de profondeur sous l'escarpement du rift. La présence de ces magmas riches en CO2 et la faible quantité de roches volcaniques émises à la surface peuvent indiquer que le piégeage et la percolation de ces magmas en profondeur est un déclencheur potentiel des essaims sismiques profonds.
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NNT : 2016MONTT114
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Éditeur(s) : Université Bordeaux 1
Résumé : The mercury cycle was explored in the Petit-Saut reservoir / Sinnamary Estuary continuum in French Guiana. Main processes involve (i) photo-induced reduction, (ii) adsorption and desorption at the particle surfaces, (iii) methylating bacterial activity, (iv) precipitation and dissolution of iron oxyhydroxides and sulfides. Sources of mercury to the Petit-Saut reservoir consist of the partly impacted river-tributaries, the atmospheric deposition and the flooded soils or vegetation. Once into the reservoir, divalent mercury undergoes a large spectrum of transformations including speciation and phase changes. We, here, probe these processes and demonstrate that the Petit-Saut reservoir behaves as a privileged site for atmospheric recycling and in situ methylation. At the air / water interface, the mercury evasion exceeds by 50 % the direct atmospheric deposition. The in situ monomethylmercury (MMHg) production mostly occurs at the water-column chemocline and near the benthic interface. It reaches, for the whole reservoir, 8.1 moles yr-1 which corresponds to a 0.06 % d-1 methylation rate. We calculated that the 2003/04 period MMHg outputs from the reservoir to the Sinnamary Estuary averaged 13.5 moles yr-1 while the inputs were 5.4 moles yr-1. The dynamic Sinnamary Estuary is the genuine geochemical reactor of the continuum. There, the divalent mercury undergoes rapid yet profound partitioning among phases, recycling to the atmosphere and methylation processes. Those mostly originate from the long-scale oxygen paucity of the dam discharged waters. The expression of marked redox gradients and the intense organic matter turnover enhance the production of methylable inorganic mercurial species and tend to favor the sulfate reducing bacteria (methylating agents) activity. As a result, the dynamic Sinnamary Estuary exports 60 % more MMHg than it does import: 27 versus 17 moles yr-1. Further at large, in the saline estuary, we determined: (i) a non conservative behavior of dissolved (< 0.2 µm) mercury, (ii) a lowering of the mercury level of particles during mixing with the Amazon plume and (iii) a gradual dilution of the estuarine mercury concentrations by oceanic waters.
La retenue de Petit-Saut et, à l'aval, l'estuaire du Sinnamary sont deux centres d'altération du cycle naturel du mercure. Les processus sont, entre autres, (i) la photoréduction, (ii) la sorption / désorption en surface des particules, (iii) l'activité méthylante des bactéries, (iv) la dissolution / précipitation des oxyhydroxydes et des sulfures de fer. Les sources de mercure vers la retenue sont variées. Elles regroupent, en premier lieu, les affluents (partiellement orpaillés), l'atmosphère, les sols et la végétation ennoyés. Dans la colonne d'eau, les formes divalentes du mercure subissent un train complet de transformations couplant changements de phase et de spéciation. Nos résultats illustrent ces processus et démontrent que la retenue constitue un site privilégié de recyclage vers l'atmosphère et de méthylation. A l'interface air / eau, les exports en mercure de la retenue excèdent de 50 % le dépôt atmosphérique. La production endogène de monométhylmercure (MMHg) a lieu dans des sites particuliers : la chemocline et l'interface benthique. Elle atteint pour l'ensemble de la retenue 8,1 moles a-1 soit un taux de méthylation de 0,06 % j-1. On estime que la retenue exporte vers l'estuaire du Sinnamary 13,5 moles a-1 de MMHg alors qu'elle n'importe que 5,4 moles a-1. L'estuaire dynamique du Sinnamary constitue le véritable réacteur chimique du système fonctionnant en liaison avec celui de la retenue. Le mercure y décrit un cycle rapide aux processus de partition, de recyclage et de méthylation marqués. Ces processus résultent de l'oxygénation incomplète et durable des masses d'eau anoxiques exportées par la retenue de Petit-Saut. L'expression de gradients rédox prononcés conjuguée à un intense recyclage de la matière organique y favorise la production de formes méthylables de mercure ainsi que l'activité des bactéries sulfatoréductrices (agents de la méthylation). C'est pourquoi, l'estuaire dynamique du Sinnamary exporte 60 % plus de MMHg qu'il n'importe : 27 contre 17 moles a-1. Plus en aval, dans l'estuaire salin, nous avons mis en évidence : (i) un comportement non conservatif du mercure dissous, (ii) un appauvrissement du mercure des particules suite au mélange avec le panache de l'Amazone et (iii) une dilution des concentrations par les masses d'eau océaniques.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/these-1508.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/1508/

Éditeur(s) : Actes de colloques. Ifremer Brest [ACTES COLLOQ. IFREMER.]. 1986
Résumé : Seawater samples taken from shallow suspended particle maxima (20-57m) at or near the base of the surface mixed layer in various oceanic areas were tested for their potential to produce hydrogen (H sub(2)) gas. Results suggest that hydrogen can be bacterially produced through a fermentative process in microanaerobic niches within particulate matter. The organisms responsible for this process are ubiquitous within the temperate and tropical waters sampled. Enumeration of potential H sub(2)-producing bacteria using fluorescent antibody techniques yielded a maximum at the base of the surface mixed layer, the same depth where the greatest H sub(2) gas production potential was observed. Hydrogen-producing bacteria comprised up to 15% of the total bacterial direct count (AODC). Findings indicate that bacteria associated with shallow nepheloid layers are capable of producing gas and thus contributing to the observed supersaturated gas concentration in the marine environment.
Des échantillons d'eau de mer contenant des particules en suspension ont été prélevés en zone peu profonde (20 à 57 m) sur ou près de la couche brassée de surface en différents points de l'océan et ont été testés pour leur potentiel de production d'H2. Les résultats suggèrent que l'hydrogène peut être produit, par les bactéries, lors d'un processus fermentatif dans des microniches anaérobies de la matière particulaire. Les organismes responsables de ce processus sont ubiquistes dans les échantillons provenant des eaux tempérées el tropicales. Les numérations maximales de bactéries potentiellement productrices d'hydrocele, faites par des techniques d'anticorps fluorescents, sont obtenues à la base de la couche brassée de surface ; à cette même profondeur est observé le potentiel de production d'hydrogène le plus important. Les bactéries productrices d'hydrogène constituent jusqu'à 15 % des numérations bactériennes totales, effectuées par comptage direct (AODC). Ces observations indiquent que les bactéries associées aux couches nephéloïdes peu profondes sont capables de produire de l'hydrogène et contribuent ainsi à la sursaturation en gaz observée dans le milieu marin.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/1984/acte-962.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/962/

Éditeur(s) : Université de Bretagne Occidentale
Résumé : Study of mineral suspended particulate matter (SPM) is essential to understand ecosystem dynamics. SPM influences light penetration which is closely related to primary production and carries pollutants and nutrients within the water masses. This work aims to study near-surface mineral SPM dynamics in the English Channel using two complementary methods: remote-sensing by satellites and numerical modelling. Firstly, MODIS and MERIS satellite images processed by the IFREMER semi-analytical algorithm and describing non-algal SPM, are analysed to build three statistical models which are able to estimate near-surface SPM using simple variables, e.g., tidal coefficient, significant wave height and mean chlorophyll-a concentration. Secondly, the three-dimensional hydrosedimentary model ROMS (Regional Ocean Modeling System) is applied in the English Channel. It considers tidal forcing along open boundaries, wind stress at the sea-surface, wave-current interactions in the bottom boundary layer and realistic heterogeneous bottom sediments. Results of the more sophisticated statistical model is also used to impose SPM concentrations at open boundaries. Sensitivity tests on SPM boundary conditions show the importance of prescribing realistic sediment concentrations to improve the model predictions. Biological influences on mineral SPM are also tested using settling velocity and critical shear stress for erosion which vary with seasons. Both statistical and numerical models highlight and locate respective influences of tide, waves and biology on mineral SPM. Numerical predictions indicate that near-surface SPM is mainly composed of silts (>70%). Near-surface suspended silts come largely from seabed resuspension alongshore in the Eastern Channel and from the open boundaries of our limited-area coastal model at the West of Cotentin Peninsula and offshore. Near-surface SPM variations are investigated at semi-diurnal, neap-spring tidal cycle time scales and during a wave event. Finally, dynamics of sediments in the turbidity maximum zone around the Isle of Wight is examined depending on hydrodynamical conditions in order to distinguish the role played by advection and local erosion/settling processes in this area. Keywords: Suspended particulate matter, satellite, remote-sensing, modelling, English Channel, sediments, turbidity, tide, wave
L'étude des matières en suspension (MES) minérales est essentielle pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes en Manche : les MES influencent la pénétration de la lumière dans la colonne d'eau, paramètre clé pour la production biologique, et sont susceptibles de transporter des polluants et nutriments. Lors de ce travail, la dynamique des MES minérales de surface en Manche est étudiée à l'aide de deux méthodes complémentaires : l'observation par satellite et la modélisation numérique tridimensionnelle. Dans un premier temps, les images satellite MODIS et MERIS, traitées par l'algorithme semi-analytique développé par l'IFREMER et représentant les MES non-algales de surface, sont analysées afin d'élaborer trois modèles statistiques permettant d'estimer la MES de surface en fonction de variables basiques telles que le coefficient de marée, la hauteur significative des vagues et la concentration moyenne en chlorophylle-a. Dans un deuxième temps, le modèle hydrosédimentaire multiclasse tridimensionnel ROMS (Regional Ocean Modeling System) est implémenté en Manche. Il prend en considération le forçage par la marée aux frontières ouvertes, la contrainte exercée par le vent à la surface de la mer, l'interaction houle-courant en couche limite de fond et l’hétérogénéité spatiale réaliste du lit sédimentaire. Les résultats du modèle statistique le plus sophistiqué sont également utilisés pour forcer la concentration en MES aux frontières ouvertes du domaine de calcul. Des tests de sensibilité sur les conditions limites montrent l'importance de considérer de manière réaliste les sédiments entrant en Manche par les frontières ouvertes lors de la modélisation numérique. L'influence de la biologie sur les MES minérales est testée en utilisant une formulation de la vitesse de chute et de la contrainte critique d'érosion variant saisonnièrement. Grâce à ces deux outils associés, les influences respectives de la marée, de la houle et de la biologie sur les MES minérales sont mises en avant et localisées en Manche. Le modèle numérique prédit que les MES de surface sont composées principalement de silts (>70%). Les silts en suspension en surface proviennent majoritairement du lit sédimentaire près des côtes en Manche orientale et des frontières ouvertes du domaine de calcul à l'ouest de la presqu'île du Cotentin et au large en Manche centrale et orientale. Les variations des MES de surface sont ensuite étudiées aux échelles des cycles de marée semi-diurnes, vive-eau/morte-eau et autour d'un épisode de houles. Enfin, l'évolution de la concentration de sédiments dans la zone de forte turbidité autour de l'île de Wight peut être analysée suivant les conditions hydrodynamiques afin d'évaluer les rôles respectifs des processus locaux d'érosion/dépot et d'advection dans la génération de ces turbidités remarquables. Mots-clés : Matière en suspension, télédétection, satellite, modélisation, Manche, sédiments, turbidité, marée, houle

Droits : 2013 UBO
http://archimer.ifremer.fr/doc/00157/26783/24884.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00157/26783/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : L’agriculture aux Antilles, depuis la période coloniale, est orientée vers quelques monocultures, de la canne à sucre à la banane en passant par le coton et le café (Lasserre, 1961). Aux côtés de cette agriculture exportatrice, les agrosystèmes multi-espèces sont aussi très anciens mais ont longtemps fonctionné de façon isolée et sur une base empirique notamment à travers les jardins familiaux ou "jardin créole" (Degras, 2005). De plus en plus, l'intérêt, voire la nécessité d'une diversification professionnelle de l'activité agricole aux Antilles est admise, reconnue voire soutenue compte tenu des impasses agronomiques, environnementales ou économiques L’insularité d’un territoire entraine de nombreux conflits d’usage dans la gestion du capital foncier. La nécessité de terres à bâtir dans un contexte d’augmentation de la population, la nécessité de protection de la forêt tropicale, des forêts marécageuses de mangroves et des zones à proximité des rivières amènent de nombreuses questions en matière d’aménagement et de gestion des territoires surtout lorsqu’ils sont exigus. L’agriculture est un secteur consommateur d’espace et ce pour l’ensemble des productions agricoles Aux Antilles, l’agriculture connaît de lourds héritages avec la prépondérance des cultures destinées à l’exportation et gourmandes en surfaces, la canne à sucre et la banane. La gestion des territoires mais aussi des pratiques agricoles sont très clairement remises en cause depuis la crise médiatique de la chlordécone en 2002 et les années suivantes par les successives interdictions prononcées par arrêtés préfectoraux depuis la crise sociale de 2009 décriant les cultures d’exportation pour leur caractère polluant et intensif et appelant à un retour aux productions locales plus respectueuses de l’environnement. Les systèmes productifs sont sans cesse en évolution. Ces changements sont le reflet des choix productifs effectués par les exploitants et par des pratiques agricoles mises en œuvre. L’analyse du système se fera de manière à identifier les spéculations initiales et leurs évolutions au cours de la dernière décennie. La diffusion spatiale de ces pratiques agricoles ne s’effectue pas linéairement car, dans les systèmes productifs, le phénomène est bien plus complexe dont la compréhension nécessite la prise en compte (i) des interactions entre les acteurs et (ii) de l’aspect temporel. L’émission d’un message informatif évolue dans le temps ainsi que les acteurs et leurs interactions sur le territoire. Même si les agriculteurs sont soumis à des facteurs exogènes communs à l’ensemble de leur exploitation, ils sont tout de même concernés par des influences provenant des réseaux au sein desquels ils sont insérés. Le processus classique de diffusion des pratiques agricoles est résumé par la courbe logistique (Hägerstrand, 1967). Sur le territoire, la situation d’adoption de pratiques n’est pas homogène. Pour une compréhension et une anticipation quant à l’évolution du territoire, l’ensemble des DOM antillais sera sujet à étude. Dans un premier temps, l’analyse des spéculations des systèmes multi-espèces à travers une analyse exploratoire des données permettra de mieux appréhender les dynamiques spatiales perceptibles sur le territoire et ce en fonction du type de production agricole. Pour modéliser la dynamique spatiale de diffusion des choix, il faudra envisager une combinaison de plusieurs approches géographiques pour une meilleure compréhension de la situation et ce en fonction de la complexité du système multi-espèces proposé au sein d’une même exploitation. Il s’agit par la géographie historique de s’intéresser aux changements survenus dans les modèles agricoles au cours du temps en d’étudier l'utilisation des terres agricoles au cours de la dernière décennie (approche diachronique) et la photographie du paysage agricole aux Antilles Françaises (approche synchronique). Ces deux approches synchroniques et diachroniques, révèlent respectivement les corrélations entre plusieurs éléments qui se trouvent dans un même lieu à une période donnée et met l'accent sur les processus de l'activité agricole qui sous-tendent les changements dans les modèles géographiques. La diffusion d’une pratique peut être analysée tout d’abord temporellement (Rogers, 1983) en estimant qu’il n’existe pas de différenciation spatiale dans le phénomène. Dans un deuxième temps, la considération de la dimension spatiale (Hägerstrand, 1967) dans l’étude de la diffusion devient primordiale pour l’étude de diffusion d’une pratique agricole dans des territoires diversifiés même s’ils sont insulaires et exigus. Les processus de diffusion spatiale sont perceptibles à différentes échelles spatiales (Aber, 1972) et il s’agit de déterminer les échelles d’études les plus pertinentes pour clarifier le phénomène : de l’échelle régionale à l’échelle locale (Morrill, 1970). La difficulté est de sélectionner la meilleure échelle pour établir un modèle de diffusion spatio-temporelle (Morrill, 1970). Il s’agira, dans la présente étude, d’opter pour une analyse en « time-geography » (Chardonnel, 2001) à savoir une analyse des réactions des individus dans le temps et l’espace : le comportement des agriculteurs face à leur pratique de 2000 à aujourd’hui et la diffusion spatio-temporelle de ces pratiques agricoles sur le territoire. L’objectif principal de la thèse est de comprendre et de modéliser les processus de diffusion spatiale des pratiques agricoles dans les systèmes productifs multi-espèces aux Antilles françaises. Il s’agira de retracer l’apparition des pratiques agricoles de la dernière décennie des agriculteurs n’ayant pas de mono-spéculation mais développant des systèmes productifs multi-espèces et touchant par conséquent différents secteurs agricoles (banane, canne, élevage, maraîchage…) et tout cela dans une même exploitation agricole. L’enjeu sera d'identifier les différents évènements significatifs survenus et subis par les différentes filières agricoles concernées et les producteurs, évènements marquants intervenus au cours de la période, tant climatiques, parasitaires, qu'organisationnels, structurels, réglementaires, marchands ou sociaux. Chaque agriculteur souhaite faire converger son système de production vers ses objectifs productifs en tenant compte des évolutions contextuelles d’exercice de son activité et ce, en fonction de l’offre technologique disponible dans la période correspondante. Il s’agira d’établir un modèle spatio-temporel de diffusion d’pratiques agricoles en tenant compte des facteurs moteurs et facteurs barrières à l’adoption et en donnant des poids différents aux différents facteurs d’influence. L’adoption de pratiques agricoles dépend de la situation géographique de l’exploitation, de la distance par rapport à l’innovateur : le principal déterminant spatial de l’adoption dans les filières de diversification, moins sujettes à un message technique unilatéral prodigué pour des filières très structurées, est l’effet de « mimétisme » (Girard, 1961). Cette adoption dépend également de l’interconnexion entre les différents acteurs de filière. Ce lien n’est peut-être pas nécessairement lié à la proximité géographique des individus mais à une proximité sociale résultant de l’appartenance à un ou plusieurs réseaux sociaux (Granovetter, 1983). L’accessibilité à l’information et la réaction de l’agriculteur face aux changements de pratiques dépend de son appartenance à un groupe social. Dans des filières très bien structurées (canne à sucre et banane), le message technique diffusé est homogène à toute la population et est influencé grandement par des facteurs exogènes à l’exploitant. La dimension spatiale et les réseaux sociaux sont des facteurs influençant les choix des exploitants et ce selon le type d’exploitations (monoculture ou multi-espèces). Actuellement, il semblerait que ce soit le type d’exploitation (taille et localisation) qui influence le choix de l’exploitation dans l’adoption d’innovation en milieu bananier (Mantran, 2011). A partir des techniques d’exploration des données, on pourra aboutir à la mise au point d’un modèle explicatif de la diffusion d’informations et ce probablement par type de production. Cette étude permettra une meilleure connaissance du territoire et de ses dynamiques spatiales agricoles.
Doctoriales du CEREGMIA
Cayenne, Guyane, France

hal-01458425
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01458425
PRODINRA : 384817

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : When the upper crust below the mountain ranges shows crustal extension with a direction collinear to the convergence direction, it is generally accepted that it is the result of gravitational collapse. However, recent studies challenge this paradigm by showing that erosion induces uplift and extension in the central part of the low convergent mountain ranges. In this study, we investigate the impact of denudation on the seismotectonic regime of mountain ranges.In order to identify a relationship between seismotectonic regime and erosion, the first part of this work presents a compilation of data in the mountain ranges. Based on these observations, a simple kinematic model is proposed to predict the seismotectonic regime of the study ranges.For low convergence rate and moderate mean elevation ranges, this model predicts an extension regime when the denudation rate is 15% higher than the convergence rate.The second part is devoted to the development of thermomechanical 2D finite element models to study the impact of surface processes on the deformation of the Pyrenees. The results show that the isostatic response to erosion reactivates pre-existing structures. The kinematics of an inherited fault plane can be predicted due to the gradient of the horizontal surface velocity profile. Thus, a plane located in the eroded zone is reactivated in normal fault when near the border of the erosion area, this same plane is reactivated in reverse fault. These results suggest that the current deformation in the North Pyrenean Zone could be the result of surface processes.Given the small number of studies quantifying erosion rates in the Pyrenees, the models developed in the second part suffer from high uncertainty. To remedy this, we study the central Pyrenees through a study that combines two types of data : watershed denudation rates from cosmogenic isotopes concentration, and incision rates from sediments buried in the karst. These results are presented in chapter 3. Denudation profiles obtained are consistent with reactivation of a normal fault plane located in the North Zone of the Central Pyrenees.From our study in the Pyrenees, a good correlation appears between the value of the rate of erosion and the glacier occupation. Given that the glaciers where more developed in the Alps, it raises the question of the impact of the late-würmian deglaciation on the present deformation of this range. A numerical model detailing this relationship is presented in the fourth chapter. Theresults show that deglaciation of the western Alps is controlled by the rheological heterogeneity of the crust. Some of our models predict uplift rates consistent with those highlighted by geodesy.
Lorsque l’extension de la croûte sous les parties hautes des chaînes de montagnes est colinéaire à la direction de convergence, il est traditionnellement admis que le moteur est l’effondrement gravitaire. Pourtant, des études récentes remettent en cause ce paradigme en montrant que l’érosion induit un soulèvement et de l’extension dans la partie centrale des chaînes de montagne à faible taux de convergence. L’objectif de notre étude est d’étudier l’impact de la dénudation de la topographie sur le régime sismo-tectonique des chaînes de montagnes.La première partie de ce travail présente une compilation de données dans les chaînes de montagnes afin de dégager des relations entre régime sismo-tectonique et érosion. Sur la base de ces observations, un modèle cinématique simple permettant de prévoir le régime de la chaîne est proposé. Ainsi, pour les chaînes à faible taux de convergence et d’élévation moyenne, ce modèleprédit de l’extension lorsque le taux de dénudation est 15% plus élevé que le taux de convergence.La deuxième partie est consacrée au développement d’un modèle thermo-mécanique 2D en éléments finis pour étudier l’impact des processus de surface sur la déformation des Pyrénées.Les résultats montrent que la réponse isostatique à l’érosion permet de réactiver des structurespré-existantes. La cinématique d’un plan de faille hérité peut être prédite grâce au gradient du profil des vitesses de surface horizontales. Ainsi, un plan situé dans la zone d’érosion est réactivé en faille normale alors qu’en bordure de cette zone une faille est réactivée en régime inverse. Ces résultats suggèrent que la déformation actuelle des Pyrénées pourrait être la conséquence d’unprocessus d’érosion.Compte tenu du faible nombre d’études quantifiant les taux d’érosion dans les Pyrénées, les modèles développés dans la deuxième partie souffrent d’une forte incertitude. Pour y remédier, nous avons cherché à les quantifier dans les Pyrénées Centrales grâce à une étude qui combine deux types de données : taux de dénudation des bassins versants à partir des isotopes cosmogéniques, et vitesses d’incision à partir des sédiments piégés dans les karsts. Ces résultats sontprésentés dans la troisième partie. Les profils de dénudation obtenus sont compatibles avec unrejeu en faille normale d’un plan situé dans la Zone Nord Pyrénéenne des Pyrénées Centrales.Notre étude dans les Pyrénées, montre une bonne corrélation entre la valeur du taux d’érosion et la cartographie de l’occupation glaciaire. Les glaciers ayant été plus développés dans les Alpes, cela pose la question de l’impact de la déglaciation tardi-Wurmienne sur la déformation actuelle de cette chaîne. Un modèle numérique détaillant cette relation est présenté dans le quatrième chapitre. Les résultats montrent que la déglaciation des Alpes occidentales est contrôléepar l’hétérogénéité rhéologique de la croute. Certains de nos modèles prédisent des vitesses de surrection compatibles avec celles mises en évidence par la géodésie.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The presence of biological matter (biofilms) in deep geological sites for storage of, for instance, toxic elements or groundwater in aquifers was clearly proved. That biomass triggers physical and chemical processes which greatly modify the durability and the sustainability of the sites. These processes, mainly from oxidative/reductive reactions, are poorly understood. This is mainly due to the fact that former studies were done at the macroscopic level far away from the micrometric scale where relevant processes induced by bacteria take place. Investigations at microscopic level are needed. Thus, we developed an experimental set-up based on the combined use of optical microscopy (transmission), atomic force microscopy (AFM) and electrical and electro-chemical AFM microscopy (EC_AFM) in order to get simultaneous information on topographic and electro-chemical processes. The first highly sensitive step was to use AFM with biological samples in liquid environment: wepresent here a study about AFM imaging of living, moving or self-immobilized bacteria, in their genuine physiological liquid medium and in true in vivo conditions. No external immobilization protocol, neither chemical nor mechanical was needed. For the first time, the native gliding movements of Gram negative Nostoc cyanobacteria upon the surface were studied by AFM. AFM height and mechanical stiffness data were simultaneously acquired. From these, mechanical parameters, inner turgor pressure and Young modulus, were derived for different bacterial species (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Our study revealed that AFM imaging is thus possible on moving living species. These results open a large window on new studies of both dynamical phenomena of practical and fundamental interests such as the formation of biofilms and dynamic properties of bacteria in real physiological conditions. The second delicate step was to combine AFM and optical measurements with electrical ones. We mounted a new experimental set-up coupling real-time (i) monitoring of optical properties as the optical density (OD) evolution related to bulk bacterial growth in liquid or as the counting of number of bacteria adhering on the surface of the sample as well and (ii) electrical and electrochemical measurements. Furthermore, these results will shortly be applied to the optimized monitoring of the in-situ activity of bacteria consuming oil pollutants, following this way, in real-time, the bioremediation of an oilcontaminated soil (ANR ECOTECH_BIOPHY program).
La présence de matière biologique (biofilms) dans les sites de stockage géologique profond, d'éléments toxiques ou encore de l'eau potable des aquifères est maintenant clairement démontrée. Cette biomasse est à l'origine de processus physiques et chimiques qui modifient considérablement la durabilité et la pérennité des sites concernés. Ces processus, principalement de type oxydo-réductif, sont encore mal compris. Ceci est principalement dû aux méthodes d'investigation, principalement macroscopiques, loin de l'échelle micrométrique caractéristique des bactéries. Seules des études, basées sur des méthodes d'investigation locale, peuvent apporter les informations requises. Ainsi, nous avons développé un dispositif expérimental basé sur l'utilisation combinée de la microscopie optique (en transmission), la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie AFM en mode électrique et électrochimique (EC_AFM) afin d'obtenir des informations simultanées sur la topographie de l'échantillon et sur les processus électrochimiques à l'échelle des bactéries. La première étape sensible consistait à utiliser l'AFM sur des échantillons biologiques en milieu liquide: nous présentons ici les résultats de l'imagerie AFM en milieu liquide de plusieurs types de bactéries dans leurs conditions physiologiques naturelles (conditions in vivo). Aucun protocole d'immobilisation, ni chimique ni mécanique, n'a été nécessaire; et pour la première fois, les mouvements de reptation de cyanobactéries Nostoc ont été étudiés par l'AFM. Les études AFM ont permis d'acquérir des données topographiques mais aussi mécaniques : nous avons pu ainsi mesurer le module d'Young, la pression de turgescence de différentes souches bactériennes (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Cette étude complète, a révélé que l'imagerie AFM est donc possible sur des espèces vivantes en mouvement. Ces résultats ouvrent une grande fenêtre sur de nouvelles études d'intérêts tels que la formation de biofilms et les propriétés dynamiques de bactéries dans des conditions physiologiques réelles. La deuxième étape délicate était de combiner l'AFM aux mesures optiques et électriques. Nous avons développé un nouveau dispositif expérimental permettant (i) le suivi de l'évolution de la croissance bactérienne par la mesure des propriétés optiques comme la densité optique DO (pour le développement bactérien en volume - milieu planctonique) , ou l'analyse de l'image du substrat par comptage du nombre de bactéries sur la surface de l'échantillon (biofilm), et (ii) les mesures électriques et électrochimiques. L'ensemble de ces résultats sera prochainement appliqué au développement de nouveaux outils de surveillance d'une biodépollution de terrain contaminé par les hydrocarbures, par le suivi in situ et en temps réel de l'activité de bactéries dépolluantes (ECOTECH_BIOPHY ANR).
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Éditeur(s) : Universite Montpellier II
Résumé : Since 1980, the expansion of a green macro-alga: Valonia aegagropila (C Agardh) is observed in Salses-Leucate lagoon (France). It is currently distributed in the north of the lagoon with important biomasses (40 gDW/m²) eroding the cover of Zostera noltii. The free form of the alga can be transported with the surface or bottom currents depending on seasons. It multiplies mainly by vegetative reproduction. There are few studies on the ecophysiological capacities of V. aegagropila. This work tries to answer why (physiological adaptation) and how (mechanical process of transport) the alga invaded the lagoon, with an approach including observations, experiments in controlled environment and biological and hydrodynamic models. The growth capacities depend on temperature and light intensities, the nutrients absorption rates and internal nitrogen and phosphorus internal quotas were measured and modelled using a Droop model based on internal quota. Vertically transport was studied with laboratory experiments and measurements of biomass transport were made into the lagoon. The biological model (growth, vertical transport, mortality) was coupled to the MARS 3D hydrodynamic model with a meshgrid of 160m. The results show an adaptation of the alga to low availability of phosphorus and an annual growth of biomass controlled by the availability of nutrient during winter. The alga seems to occupy the whole zones where growth is optimal and the risk of invasion of the southern part of the lagoon is limited. This work opens on research prospects on an ecological model (confronting physiological capacities and competition of V. aegagropila, Zostera noltii, green algae and primary production), new physiological experiments, ecological observations and potential valorisation of V. aegagropila.
Depuis 1980, est observée dans l'étang de Salses-Leucate l'expansion d'une macro-algue verte : Valonia aegagropila (C. Agardh). En 2004, elle était présente sur la presque totalité de la moitié nord de la lagune avec des biomasses importantes (jusqu'à 600 gPS/m²). L'algue envahit et érode également la couverture d'herbiers garant de la biodiversité, de la productivité et de la stabilité de l'écosystème. V. aegagropila se reproduit essentiellement de manière végétative (fragmentation des thalles) et possède la particularité de retenir de l'oxygène de la photosynthèse dans sa structure sphérique. Cet oxygène piégé lui donne la possibilité de mouvement sur la verticale et d'être transportée dans le domaine par les courants. Les conditions physico-chimiques de l'étang présentent de fortes variations saisonnières en salinité, en température et en turbidité, ainsi que des apports nutritifs faibles : la production primaire est principalement limitée par le phosphore. Il existe malheureusement peu d'informations sur V. aegagropila ainsi que trop peu de connaissances sur son écophysiologie. Elle semble vivre dans des milieux plutôt oligotrophe dans des régions tropicales à sub-tropicales. Ce travail basé sur une approche d'observations de terrain, d'expérimentations en milieu contrôlé (en laboratoire) et de modélisation des processus, a permis d'une part d'explorer les capacités adaptatives physiologiques de V. aegagropila aux conditions environnementales de l'étang et d'autre part de mettre à jour les modes de fonctionnement de la dynamique spatio-temporelle de la population. Les capacités de croissance ont été mesurées sur un large spectre de température et de lumière. Les capacités d'absorption des sels nutritifs dans l'eau et les facultés de l'algue à stocker l'azote et le phosphore dans ses tissus ont également été étudiées. D'autre part, un modèle de dynamique des populations a été conceptualisé puis développé. Les processus pris en compte dans ce modèle sont la croissance de l'algue (modèle à quota interne), la flottabilité de l'algue et la mortalité par surdensité. Ces processus ont été paramétrés en majeure partie par des expérimentations réalisées en laboratoire. Ce modèle 0D a par la suite était couplé au modèle hydrodynamique MARS3D (modèle Ifremer) mis en place sur la lagune de Salses-Leucate, utilisant deux grilles de calcul (160m ou de 80m de résolution). Les simulations réalisées permettent d'appréhender les capacités spatio-temporelles de la croissance de l'algue dans l'étang, le turnover annuel de la biomasse totale et les attracteurs de biomasse du système sous différents évènements météorologiques. Ces résultats sont comparés avec les répartitions cartographiques de la population observées in situ en 1999 et 2004 et des flux de biomasses mesurés au cours d'observations de terrain entre juin 2003 et septembre 2004. L'ensemble des résultats montre d'une part une adaptation de l'algue à évoluer dans un milieu pauvre en phosphore et d'autre part une croissance annuelle de la biomasse totale qui est principalement contrôlée par les apports hivernaux en sels nutritifs dans la lagune. Les résultats des simulations montrent également que V. aegagropila semble occuper à présent la majeure partie des zones favorables à sa croissance. Il est également montré que si sa capacité de mouvement peut favoriser la dispersion d'individus dans la lagune et accélérer la croissance de la population pour de faibles biomasses initiales, cette même capacité de mouvement joue plutôt un rôle de régulation de la population lorsque la biomasse totale devient importante. On peut penser que le risque de colonisation de l'herbier à zostère de la partie sud de la lagune (bassin de Salses) est limité. Ce travail ouvre enfin des perspectives de recherche sur l'amélioration du modèle de dynamique des populations de l'espèce, sur de nouvelles expérimentations à réaliser ou encore sur la surveillance écologique du milieu. Des propositions sont faites pour concevoir un modèle écologique confrontant les capacités physiologiques des macrophytes (algues vertes, Valonia et zostères) afin d'apréhender les phénomènes de compétitions et les modes de fonctionnement du réseau trophique de la lagune de Salses- Leucate. Des pistes sur la valorisation de la matière algale de V. aegagropila sont enfin proposées.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/these-2453.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/2453/

Éditeur(s) : Université Paris 7 – Denis Diderot
Résumé : Sea surface salinity (SSS) influences numerous oceanic phenomena, for instance surface water ventilation, deep water formation and thermohaline circulation. SSS also controls some ocean-atmosphere coupled processes, such as the intensity of freshwater flux and the penetration of heat flux and turbulence. Salinity is more difficult to measure than temperature from in situ surveys, which results in 20 times less data being currently available. Moreover, sea surface temperature (SST) is routinely estimated from satellites, which is not possible yet for SSS. Two space missions will fill this gap soon: SMOS from the European Space Agency and Aquarius/SAC-D from NASA and CONAE. To contribute to the SMOS project, we propose a method for estimating SSS from current satellite observations and for studying the mechanisms governing its variability. We developed a simplified model of the ocean mixed layer, based on the "slab mixed layer" formulation (Frankignoul et Hasselmann, 1977). This 2D horizontal model is implemented over the global ocean, using a near 100 km resolution, and integrated during a climatological year. Air-sea fluxes are taken from the ECMWF meteorological model (ERA40 reanalysis) and the surface currents are provided by altimeter data (SSALTO-DUACS analysis). The mixed layer depth (MLD) is derived from SST observations, using an original inversion technique. The MLD fields obtained from this inversion are well correlated to in situ estimates. This effective depth represents the air-sea fluxes penetration and ensures consistency between fluxes, les currents and SST. We first validate the simulation through examination of the heat balance in north-eastern Atlantic, by comparing to measurements and models from the POMME experiment. Then we study the salinity balance in the global domain, in terms of its geographical distribution and seasonal evolution. Equilibrium between the various processes appears generally more complex than for temperature. Noteworthy, the role of atmospheric flux is less predominant (22%), while geostrophic advection (33%) and diapycnal mixing (22%) contribute more strongly. Our results indicate this model succeeds in reconstructing SSS variability over most of the oceans. Daily SSS variations are also simulated, whereas they are not represented in current observed data at a global scale. Owing to its simplicity and fast computation, the model will be useful to the SMOS mission. It can help for the measurement calibration/validation and provide a first guess estimate to the sophisticated algorithm required for SSS restitution.
La salinité de surface des océans (SSS) influence de nombreux phénomènes océaniques, parmi lesquels la ventilation des eaux de surface, la formation d'eaux profondes et la circulation thermohaline. Elle détermine aussi certains processus couplés océan-atmosphère, notamment l'intensité du flux d'eau douce, la pénétration du flux de chaleur et de la turbulence. La mesure in situ de salinité est plus compliquée que celle de température, si bien qu'on dispose actuellement de 20 fois moins de données pour cette propriété. De plus, la température de surface (SST) est couramment estimée par satellite, ce qui n'est pas encore le cas de la SSS. Deux missions spatiales vont prochainement combler cette lacune : le satellite SMOS de l'Agence Spatiale Européenne et le satellite Aquarius/SAC-D de la NASA et de la CONAE. En préparation du projet SMOS, nous proposons une méthode pour estimer la SSS à partir des observations satellitaires actuelles et étudier les mécanismes de sa variabilité. Nous avons développé un modèle simplifié de couche mélangée océanique, basé sur la formulation "slab mixed layer" (Frankignoul et Hasselmann, 1977). Ce modèle 2D horizontal est implémenté sur l'océan global, avec une résolution proche de 100 km, et intégré au cours d'une année climatologique. Les flux air-mer proviennent du modèle météorologique ECMWF (réanalyse ERA40) et les courants de surface sont issus de l'altimétrie (analyse SSALTO-DUACS). La profondeur de la couche mélangée (MLD) est dérivée des observations de SST, grâce à une technique d'inversion originale. La MLD obtenue par inversion est bien corrélée aux estimations basées sur des données in situ. Cette profondeur effective représente la pénétration des flux air-mer et assure la cohérence entre les flux, les courants et la SST. La simulation est d'abord validée en examinant le bilan de chaleur dans l'Atlantique Nord-Est, par comparaison aux mesures et aux modèles de l'expérience POMME. Puis le bilan de salinité est étudié dans le domaine global, en termes de distribution géographique et d'évolution saisonnière. L'équilibre entre les différents processus est généralement plus complexe que pour la température. Notamment, le rôle du flux atmosphérique est moins prépondérant (22%), tandis que l'advection géostrophique (33%) et le mélange diapycnal (22%) contribuent fortement. Nos résultats montrent que ce modèle parvient à restituer la variabilité de la SSS sur la majeure partie des océans. Le modèle simule aussi les variations journalières de SSS, qui ne sont pas représentées à l'échelle globale dans les observations actuelles. Grâce à sa simplicité et à sa rapidité, le modèle pourra être utile dans le cadre de SMOS. Il pourra aider à la calibration/validation de la mesure et fournir une estimation a priori pour l'algorithme complexe nécessaire à la restitution de la SSS.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/these-2302.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/2302/

Éditeur(s) : Ecole Nationale Supérieure Agronomique de Rennes (ENSAR)
Résumé : Artificial Fish Aggregating Devices (FADs) are known to concentrate tropical tunas. This aggregative behaviour drastically increases the vulnerability of these species to fishing. Alternatively, FADs can be used as oceanic observatories to study the aggregative behaviour of large pelagic fish. We conducted sea surveys in Martinique (Lesser Antilles) to i) establish a typology of the pelagic fish aggregations found around moored FADs ii) study their relations with their biotic and abiotic environment and the local fishery. The mean biomass of large pelagic fish aggregations was also estimated to provide scientific inputs to achieve a sustainable management of the moored FAD fishery. The first part presents the background of the study. We introduce the regional pelagic ecosystem, the aggregative behaviour of pelagic fish around FADs and the Martinican moored FAD fishery. The second part begins with a presentation of the conceptual framework of the study: the hierarchy theory. Observation scales and survey methodology are therefore described. Repeated echosounder surveys run in a star pattern were conducted around 2 moored FADs, in combination with underwater video observations, classical fishing experiments and CTD profiles. In the third part, the elements of the [moored FAD ¿ pelagic fish - environment - fishing] system and their interactions are numerically characterised in the vertical plane. The main type of pelagic fish aggregation was a large aggregation distributed in sub-surface (40-100 m) within a radius of 400 m of the FAD. This aggregation was mostly made of 60 cm FL blackfin tunas (Thunnus atlanticus). It appeared at sunrise and mostly spread away in the late afternoon. It was observed during all daytime surveys. The average density and the vertical structure of the micronektonic sound scattering layers (SSLs) were assessed locally around a FAD for 48h cycles. These SSLs descriptors showed positive correlation with the size and the abundance of the sub-surface tuna aggregation. Whereas this aggregation accounted for about 95% of the total biomass aggregated around a moored FAD, it was nearly unexploited by the local commercial fishermen. The fourth part focuses on the sub-surface tuna aggregation. A high variability of the spatial distribution of the aggregation was evidenced in the horizontal plane at daily, day to day and monthly temporal scales. These variations were related to fluctuations of the global abundance of the aggregation. The daytime average density of sub-surface tuna was modelled as a function of the distance to FAD, within an advection-diffusion framework. Based on these results, a universal kriging model was designed to assess the mean maximum daily biomass of the sub-surface tuna aggregation. This mean biomass estimate yielded 11 tons with an estimation error of 26%. To conclude, we present a hierarchical organization in space and time of a sub-surface tuna population distributed within a network of moored FADs, from micro to meso-scale. We suggest that the spatial distribution of tunas can be explained from fine to coarse-scales by behavioural processes (self-organization, feeding, aggregative behaviour) whereas their spatial distribution is mainly forced by environmental processes at broader scales.
L'utilisation de Dispositifs de Concentration de Poissons permet de provoquer la formation de larges agrégations de thonidés autour de dispositifs artificiels, ce qui augmente considérablement la vulnérabilité de ces ressources vis-à-vis de l'exploitation halieutique. Les DCP peuvent également être utilisés en tant qu'observatoires océaniques, afin d'étudier le comportement agrégatif du macronecton pélagique. Nous avons ainsi réalisé des observations autour de DCP ancrés en Martinique, afin de définir une typologie des agrégations de macronecton et de étudier leurs relations avec leur environnement biotique, abiotique et l'exploitation halieutique locale. Nous avons ensuite estimé la biomasse moyenne de macronecton agrégé autour d'un DCP ancré, afin de fournir des éléments scientifiques nécessaires à une gestion durable de ces ressources. La première partie présente le contexte de l'étude i.e. l'écosystème pélagique régional, le phénomène d'agrégation du macronecton autour des DCP et la pêche associée aux DCP ancrés en Martinique. La deuxième partie introduit la théorie de la hiérarchie qui a fourni le cadre conceptuel de l'étude et présente les échelles et méthodes d'observation. Le principal outil d'observation est un échosondeur scientifique, mis en oeuvre le long de parcours en étoile autour du DCP. Les prospections acoustiques ont été combinées à des observations vidéo sous marines, des pêches expérimentales et un suivi in-situ de l'environnement abiotique. La troisième partie présente une typologie des éléments constituant le système [DCP ancré - macronecton - environnement - pêche] dans le plan vertical et précise leurs interactions. Le type d'agrégation de macronecton dominant est une grande agrégation composée d'une majorité de thons noirs (Thunnus atlanticus) de taille moyenne (60 cm) distribuée en sub-surface (40-100 m), dans un rayon de 300 m autour de la tête des DCP. Cette agrégation se forme au lever du soleil et se disperse presque totalement dans l'après midi. Elle a été observée de jour lors de toutes les campagnes. Une corrélation positive entre la densité et la structure moyenne des couches micronectoniques diurnes évaluée localement autour du DCP au cours de 48 h et les dimensions et l'énergie acoustique de l'agrégation de thons de subs-surface a été mise en évidence. Malgré le fait que cette agrégation représente en moyenne 95 % de l'énergie acoustique du macronecton autour des DCP, elle est presque inexploitée par les pêcheurs artisans locaux. La quatrième partie met en évidence les fortes variations conjointes de la distribution spatiale dans le plan horizontal de la densité de l'agrégation de thons de sub-surface et de son abondance globale. Ces variations ont été observées au cours du cycle nycthéméral et aux échelles inter-journalières et mensuelles. La distribution spatiale moyenne de la densité diurne de l'agrégation en fonction de la distance au centre de gravité de l'agrégation est cependant très stable et peut être modélisée au moyen d'une équation d'advection-diffusion. Un modèle de krigeage universel, utilisant les résultats du modèle d'advection-diffusion, a permis d'évaluer la biomasse maximale journalière moyenne de l'agrégation de thons de sub-surface à une dizaine de tonnes, avec un coefficient de variation d'estimation de 26%. Nous proposons une représentation hiérarchique synthétique de la distribution spatiale d'une sous-population de thons dans un réseau de DCP ancrés de la micro à la méso-échelle. Nous suggérons que la distribution spatiale des thons est déterminée principalement à l'échelle fine (100m-1km) et à l'échelle grossière (1-10 km) par des processus comportementaux (auto-organisation, agrégation, nutrition) et par des processus environnementaux à échelle plus large.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/these-1735.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/2006/sup-1735.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/1735/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
ABSTRACT :A satellite retrieval of surface solar irradiance (SSI) based on GOES satellite data is presented and validated for the French Guiana with three years of in situ measurements from six ground stations. We propose a particle filter approach combining GOES satellite observations and in situ data. We propose an original observation function based on a joint probability distribution and taking advantages of the characteristics of both the involved type of data. The statistical results are compared with those of existing estimation methods and they are found to be in accordance with them. The daily bias ranges from -12 W/m² (-6% of the mean of measurements) to 12 W/m² (6%), depending on the stations. The daily root mean square difference ranges between 23 W/m² (10%) and 27 W/m² (15%). The correlation coefficient is close to 0.92. There is no seasonal climatic effect on the method, the bias and RMSD remain similar for both the rainy and the dry season, but better correlation is observed in the rainy season than in the dry season. Uncertainties are mainly due to the presence of specific tropical atmospheric conditions during the dry season. The method has been tested through various tests: cross-validation scheme has highlighted the potential generalization of the model in a temporal dimension; the ability of the method to effectively duplicate anomalies in surface solar irradiance time series has also been tested. The robustness of the results shows the interest of the method compared to other existing estimation methods. Because of its simplicity of implementation this method opens new prospects in estimating surface solar irradiance. It is concluded that using a particle filter and original observation function method allow a high-quality surface solar irradiance estimation in French Guiana.RESUMEUne méthode d'estimation de l'irradiance solaire de surface (SSI) à partir de données satellites GOES est présentée et validée par comparaison avec trois années de mesures in situ provenant de six stations météorologiques de Guyane Française. Dans cet article, nous proposons une approche par filtre particulaire combinant observations du satellite GOES et données in situ. Nous proposons une fonction d'observation originale basée sur une distribution de probabilité conjointe des deux types de données. Les résultats statistiques sont conformes à ceux des méthodes existantes. Le biais journalier varie de -16 W / m² (-7% de la moyenne des mesures) à 12 W / m² (6%). L'erreur quadratique moyenne (RMSD) est comprise entre 23 W / m² (10%) et 27 W / m² (15%). Le coefficient de corrélation est de 0,92. La méthode est peu sensible aux variations climatiques saisonnières, le biais et RMSD restent similaires en saison des pluies comme en saison sèche, mais une meilleure corrélation est observée pendant la saison des pluies. Les incertitudes sont principalement dues à la présence de conditions atmosphériques tropicales spécifiques en saison sèche. La méthode a été soumise à différents tests : un processus de validation croisée a mis en évidence la possible généralisation du modèle dans une dimension temporelle, la capacité du modèle à reproduire efficacement des anomalies dans les séries temporelles d'irradiance solaire de surface a aussi été testée. La robustesse des résultats obtenus montrent l'intérêt du modèle par rapport aux autres méthodes d'estimation existantes. A cause de sa simplicité de mise en oeuvre cette méthode ouvre de nouvelles perspectives en matière d'estimation de l'irradiance solaire au sol. Nous concluons que l'utilisation d'un filtre particulaire combinée à une fonction d'observation originale permet une estimation de haute qualité de l'irradiance solaire au sol en Guyane Française.
Canadian Journal of Remote Sensing

meteo-01304574
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DOI : 10.1080/07038992.2015.1040150

Éditeur(s) : Université de Bucarest - Université de Bretagne occidentale
Résumé : This study is focusing on the architecture and recent sedimentary evolution of the Danube channel, the youngest channel-levee system in the Danube deep-sea fan. The study was conducted as part of the BlaSON French-Romanian Project, and combined high-resolution seismic-reflection profiles and chirp profiles with multibeam bathymetry and piston cores. This data set was acquired in 1998 during a joint survey IFREMER-GeoEcoMar of the north-western Black Sea. Previous seismic and acoustic data were also used. The Danube deep-sea fan is a large passive-margin mud-rich fan. Like the other systems of this type (Amazon fan, Mississippi fan or Indus fan) the Danube fan consists of stacked channel-levee systems intercalated with mass-transport deposits. Seismic and sedimentary facies in the Danube fan are similar to those identified in most of the mud-rich systems. Nevertheless, the Danube fan is distinguished by a specific feature: its development in a freshwater environment. This is due to the peculiar water-level history of the Black Sea controlled by the link to the Mediterranean through the Strait of Bosphorus and the Sea of Marmara. This connexion was successively interrupted (during sea level lowstands) and re-established (when the sea level was rising above the Bosphorus). Temporary absence of marine water influx during lowstands together with large freshwater inputs from the Danube and other major rivers changed the Black Sea into a freshwater lake during times of fan activity. This peculiarity possibly favourised the development of hyperpycnal flow at the Danube mouth and the initiation of turbidity currents in the deep-sea fan. The Danube channel is directly connected to the large shelf-indenting Danube canyon (also known as Viteaz canyon). The Danube canyon is deeply incised into the shelf margin for 26 km landward of the shelfbreak. During lowstands this canyon acted as the most important path for sediment supply to the deep sea in this part of the continental margin. It consists of a main trough with steep flanks, and a meandering thalweg cut into the flat canyon floor, attesting for the development of the canyon by erosion in the entrenched axial thalweg. Sections with specific morphology, orientation and gradient identified along the canyon, are interpreted as phases of landward expansion of the canyon. Internal structure of the canyon shows several erosional surfaces, which indicate that the present morphology of the canyon is the result of its polyphasic evolution. Instability in the zone of the canyon is related to the important sediment supply at the Danube mouth, to the presence of the gas in the surficial sediment, and possibly under a structural control. The upper part of the Danube channel (between the Danube canyon and ~1400 m depth) consists in a single leveed-channel that has undergone significant overbank deposition, as attested by the well-developed levees. The levees are strongly asymmetrical, being higher and wider on the right-hand side looking downstream. This type of asymmetry is rather common in deep-sea fans, and is generally attributed to the Coriolis effect (Menard, 1955). The channel is slightly sinuous, partially filled and incised by an entrenched thalweg, connected to the axial thalweg of the Danube canyon. Detailed seismic investigation inside the channel trough documented several depositional phases within the channel fill, separated by erosional surfaces. These surfaces are associated with distinct terraces identified on the multibeam bathymetry, that can be followed downward along the main trough axis. The valley fill deposits (where not removed by the subsequent erosional event) show an axial HAR (High Amplitude Reflections) seismic facies with lateral lower amplitude continuous reflections consisting in a levee facies, as proved by sampling. This indicates that filling up was associated with flow within the channel, and not with interruption of fan activity. On the middle slope below 1400 m, this single channel bifurcates through repeated avulsions. As a result, several highly meandering channels developed. The onlap relationships between these channels indicate that only one channel was active at a time. Each phase of avulsion resulted in a depositional unit consisting in a basal unchannelized lobe defined as High Amplitude Reflection Packets (HARP, Flood et al., 1991) that underlies a channel-levee system. The deposition of HARPs was associated with the readjustment of the longitudinal profile of the channel after the breaching of a levee, which resulted in remobilization of upslope channel deposits and eroded levees. When this adjustment was complete, erosion ceased and levees began to develop above the HARPs (Pirmez et al., 1997). All the identified phases of avulsion followed the same pattern: (1) breaching of the lower and narrower left levee; (2) building of a unit of High Amplitude Reflector Packets (HARP) basinward of the bifurcation point by the unchannelized flow, while the former channel was abandoned; and (3) initiation of a new meandering leveed channel. The northward migration of the resulting units through repeated bifurcations is influenced by the asymmetry between levees (hence by the Coriolis effect), and confined between the high levees of the initial phase of the Danube channel (to the south) and the steep relief of the Dniepr fan (to the north). Structure of the fan valley fill indicate that the erosional surfaces inside the upper channel could be formed in response of successive avulsions, by the adjustment of the longitudinal profile of the channel following the breaching of a levee wall. Sediments removed by erosion formed the HARP lobes basinward of the avulsion point. When this adjustment was complete, a channel-levee system developed downward of the bifurcation, overlying the HARPs, but also upward of this point, as a confined channel-levee system inside the erosional trough of the fan valley. Fluvial incisions identified on the continental shelf, together with the coastline location during the last active period of the Danube channel, indicated that the paleo-Danube was directed towards the head of the Danube canyon. Paleo-Danube mouth was fairly close (ca. 10 km) to the Danube canyon, supplying sediment to the Danube channel. Furthermore, hyperpycnal flow probably prevailed in the freshwater environment that characterized the Black Sea during times of fan activity. These conditions would have enabled the development of a quasi-continuous river-canyon-deep-sea fan system, ensuring the effective transfer of the sediment between the coastal zone and the deep sea.
Ce travail est consacré à l'étude de l'architecture et de l'évolution sédimentaire récente de l'éventail profond du Danube, en particulier de son dernier système chenal-levée: le chenal du Danube. L'étude a été réalisée dans le cadre du projet de coopération franco-roumaine BlaSON, à partir des données sismiques, bathymétriques-acoustiques et sédimentologiques acquises en 1998 lors d'une campagne en mer Noire réalisée par IFREMER et GeoEcoMar. Des données sismiques et acoustiques antérieures ont été également utilisées. L'éventail profond du Danube s'enserre dans la catégorie des grands éventails vaseux. Comme les autres systèmes de ce genre (tel que les éventails de l'Amazone, du Mississippi ou de l'Indus) il est constitué d'une succession de systèmes chenaux-levées intercalés avec des dépôts de transport en masse. Le fonctionnement de l'éventail était conditionné par la baisse du niveau marin lors des périodes glaciaires. Ses faciès sismiques et sédimentaires s'apparentent aux faciès qui caractérisent la plupart des éventails de ce type. L'éventail du Danube constitue néanmoins un cas particulier parmi les autres systèmes étudiés, du fait de son fonctionnement dans un bassin lacustre. Ceci est dû à la situation spécifique de la mer Noire dont la connexion avec la Méditerranée, par le détroit de Bosphore et la mer de Marmara, a été successivement interrompue (au cours de périodes de bas niveau) et reprise (quand le niveau marin remontait en dépassant le seuil du Bosphore). L'absence de l'apport d'eau salée pendant les périodes glaciaires, associée avec l'augmentation de l'apport fluvial, ont déterminé l'installation d'un milieu d'eau douce dans la mer Noire à chaque fois que la baisse du niveau permettait la reprise du fonctionnement de l'éventail profond. Cette situation particulière aurait favorisé la formation des courants hyperpycnaux à l'embouchure d'un fleuve du débit du Danube qui déversait ses eaux turbides dans un bassin lacustre, et aurait donc influencé l'apparition de courants de turbidité dans l'éventail profond. Le chenal du Danube s'est développé sur la pente continentale en prolongation du canyon du Danube (ou Viteaz) auquel il est directement connecté. Le canyon est incisé de manière significative (26 km) dans la plate-forme continentale. Au cours de bas-niveaux marins il constituait la principale voie de transfert des sédiments terrigènes vers le bassin profond dans cette partie de la marge. Le canyon est constitué par une entaille avec des flancs abrupts et un talweg axial incisé, qui montre l'importance du processus d'érosion du fond pour le développement du canyon. Les segments qui ont été identifiés le long du canyon, avec des morphologies, des orientations et des pentes spécifiques, sont interprétés comme des phases d'avancement du canyon vers la côte. Plusieurs incisions sont visibles dans la structure interne du canyon et témoignent que la morphologie actuelle du canyon est le résultat de son évolution polyphasée. L'instabilité de la zone du canyon est en relation avec les apports sédimentaires importants à l'embouchure du Danube, avec la présence du gaz dans les sédiments superficiels, et possiblement sous un contrôle structural. Sur la pente supérieure (entre le canyon du Danube et environ 1400 m de profondeur) le chenal du Danube présente des levées bien développées et fortement asymétriques, avec la levée droite plus haute et plus large que la levée gauche. Ce type d'asymétrie, fréquemment décrit dans les éventails profonds est généralement attribué à l'effet Coriolis (Menard, 1955). Le chenal est légèrement sinueux, partiellement comblé et incisé par un talweg axial qui représente la continuation sur la pente du talweg incisé dans le canyon du Danube. L'analyse sismique détaillée du remplissage de la vallée montre plusieurs phases de dépôt, séparées par des discontinuités érosives. Ces surfaces d'érosion correspondent à des terrasses emboîtées, relativement parallèles le long de la vallée, visibles dans la bathymétrie. Les dépôts qui constituent le remplissage du chenal présentent un faciès sismique de type HAR (High Amplitude Reflections) dans l'axe du chenal, partiellement (ou parfois totalement) enlevé par les phases d'érosion subséquentes, qui continue latéralement avec des réflexions litées correspondant à un faciès sédimentaire de levée. Le remplissage de la vallée a été donc associé avec des écoulements dans le chenal, et non pas avec l'interruption de son fonctionnement. Sur la pente inférieure, le chenal unique bifurque plusieurs fois par avulsion et forme de nouveaux systèmes chenaux-levées méandriformes. Ces systèmes se succèdent verticalement en onlap, ce qui montre qu'un seul chenal a été actif à la fois. Chaque phase d'avulsion a eu comme résultat la mise en place d'une unité constituée par un lobe défini comme "High Amplitude Reflection Packets" (HARP, Flood et al., 1991) à la base, et un système chenal-levée au sommet. Le dépôt d'un lobe HARP est associé avec de l'érosion dans le chenal en amont du point d'avulsion pour l'ajustement de son profil après la rupture de la levée. Quand le chenal a retrouvé son profil d'équilibre, l'érosion a cessé et des levées ont commencé à se développer au-dessus des HARPs (Pirmez et al., 1997). Toutes les phases d'avulsion se sont développées d'après le même modèle: (1) la rupture de la levée gauche, plus étroite; (2) le dépôt d'un lobe HARP par les écoulements non-chenalisés en aval du point d'avulsion, et l'abandon de l'ancien chenal; (3) l'initiation d'un nouveau système chenal-levée. La migration systématique du chenal vers le nord est influencée par l'assymétrie des levées (donc par la force de Coriolis), et confinée entre les grandes levées de la phase initiale du chenal du Danube, au sud, et le relief abrupt de l'éventail du Dniepr au nord. La structure sédimentaire du chenal du Danube indique que les surfaces érosives à l'intérieur du remplissage du chenal se seraient formées en réponse aux avulsions, du fait de l'ajustement du profil du chenal après la rupture d'une levée. Les sédiments du chenal érodés au cours de ce processus ont formé les lobes HARP. Quand le chenal a retrouvé son profil d'équilibre, un système chenal-levée s'est développé en aval du point d'avulsion au dessus du lobe HARP, mais aussi en amont de ce point, où il se trouve confiné dans la vallée érosive. Les incisions fluviatiles identifiés sur la plate-forme continentale et la position de la ligne de côte pendant la dernière période d'activité du chenal du Danube montrent que le paléo-Danube se dirigeait directement vers la tête du canyon du Danube. Son embouchure était située à proximité du canyon, qui alimentait le chenal du Danube. Cependant, les courants hyperpycnaux devaient prévaloir dans le milieu de salinité réduite qui caractérisait la mer Noire lors des périodes actives de l'éventail. Ces conditions auraient favorisé la mise en place d'un système quasi-continu fleuve-canyon-éventail profond, qui contrôlait le transfert des sédiments entre la côte et le bassin profond.

Droits : info:eu-repo/semantics/openAccess
http://archimer.ifremer.fr/doc/2002/these-1206.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00000/1206/

Éditeur(s) : HAL CCSD Bureau de recherches géologiques et minières
Résumé : National audience
Les tremblements de Terre sont sans doute l’un des phénomènes les plus catastrophiques associés à la dynamique de notre planète. Leur occurrence peut être associée d’une part au chargement lent et progressif des failles dû au mouvement des plaques tectoniques, mais également à la proximité d’autres séismes qui peuvent localement provoquer une déstabilisation du milieu. Les séismes sont classiquement interprétés dans le cadre de la théorie du cycle sismique (Fig. 1). La période asismique, correspondant au chargement séculaire des contraintes sur le plan des failles, est appelée période inter-sismique. Sa durée, entre 50 et 1000 ans, dépend du contexte géodynamique et notamment de la vitesse de chargement. La phase co-sismique correspond au séisme, i.e. à la phase de nucléation et de propagation de la rupture sismique. La période de temps associée est extrêmement courte et varie suivant les séismes entre quelques secondes à plusieurs minutes pour les méga-tremblements de terre comme celui de Sumatra en 2004 ou plus récemment celui du Japon en 2011. Enfin, suite à la rupture sismique, on considère une phase post-sismique qui correspond à un réajustement mécanique rapide du milieu qui peut s’effectuer sur plusieurs semaines, mois ou même années. La courte échelle de temps des observations sismologiques ou géodésiques (<100 ans) par rapport à la durée d’un cycle sismique (plusieurs centaines d’années) est un facteur limitant. Ainsi, aucun cycle sismique complet n’a pour l’instant pu être documenté.
ISSN: 0292-8477

insu-00913121
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00913121
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00913121/document
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00913121/file/geochronique_cattinetal.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Karst systems are the most important groundwater reservoirs in Mediterranean area. Beyond saturated zone, unsaturated zone constitute an entity where water storage and transfer play a major role in a global behavior of spring water. This structure and functioning are complex and not well known because of the high heterogeneity created and organized by groundwater flow. In this study, we used gravimetric and hydrogeologic method to directly observe and quantify water storage and transfer processes in unsaturated zone of karst system. Surface to depth gravity measurements on several karst system allow quantifying seasonal water storage changes in unsaturated zone. We show that these variations occur in the first tens meters of unsaturated zone. Furthermore, water storage capacity of unsaturated zone seems to be influenced by lithology (limestone or dolomite). Finally, direct observations of water flow in unsaturated zone are done using caves access. We show that some characteristics of unsaturated water flow such as bipolar slow-fast flow can be widespread for whatever depth of measurement and recharge area. Model of this flow, using a simple modeling scheme, show the complexity of water transfer processes in unsaturated zone of karst system.
Les aquifères karstiques constituent l'essentiel des ressources en eau du pourtour Méditerranéen. Au-delà de la zone saturée de ces systèmes, la zone non saturée constitue une entité importante quant au transfert et au stockage temporaire de l'eau. La structure et le fonctionnement de cette entité du karst sont complexes et mal connus à cause du processus de karstification qui hiérarchise la circulation hydrodynamique en son sein. Dans cette étude nous utilisons des méthodes géodésiques et hydrogéologiques afin d'observer de façon directe et de quantifier les processus de transfert et de stockage de la zone non saturée. Les mesures gravimétriques en surface et profondeur sur différents systèmes karstiques ont permis de quantifier les variations du stockage en eau saisonnier dans la zone non saturée. La gravimétrie différentielle montre que ces variations sont réparties dans les quelques premiers mètres de la zone non saturée. Il semble, de plus, que la capacité de stockage de la zone non saturée soit fonction de la lithologie de l'encaissant (calcaire et dolomie). Enfin, des observations directes du flux d'eau en zone non saturée ont été effectuées par le biais de mesures dans différentes cavités. Nous montrons que certaines caractéristiques du flux d'eau en zone non saturée, comme la présence d'un flux bipolaire lent-rapide, peuvent être généralisées quelque soit la profondeur de mesure et la surface d'impluvium. La modélisation de ce flux, à partir d'un schéma simple, a montré la complexité des processus de transfert engendrés au sein de la zone non saturée.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00829346

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Éditeur(s) : HAL CCSD Springer Verlag
Résumé : International audience
The chemical and isotopic compositions of clay minerals such as illite and chlorite are commonly used to quantify diagenetic and low-grade metamorphic conditions, an approach that is also used in the present study of the Monte Perdido thrust fault from the South Pyrenean fold-and-thrust belt. The Monte Perdido thrust fault is a shallow thrust juxtaposing upper Cretaceous-Paleocene platform carbonates and Lower Eocene marls and turbidites from the Jaca basin. The core zone of the fault, about 6 m thick, consists of intensely deformed clay-bearing rocks bounded by major shear surfaces. Illite and chlorite are the main hydrous minerals in the fault zone. Illite is oriented along cleavage planes while chlorite formed along shear veins (<50 μm in thickness). Authigenic chlorite provides essential information about the origin of fluids and their temperature. δ18O and δD values of newly formed chlorite support equilibration with sedimentary interstitial water, directly derived from the local hanging wall and footwall during deformation. Given the absence of large-scale fluid flow, the mineralization observed in the thrust faults records the P-T conditions of thrust activity. Temperatures of chlorite formation of about 240°C are obtained via two independent methods: chlorite compositional thermometers and oxygen isotope fractionation between cogenetic chlorite and quartz. Burial depth conditions of 7 km are determined for the Monte Perdido thrust reactivation, coupling calculated temperature and fluid inclusion isochores. The present study demonstrates that both isotopic and thermodynamic methods applied to clay minerals formed in thrust fault are useful to help constrain diagenetic and low-grade metamorphic conditions.
ISSN: 0010-7999

hal-00757736
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00757736
DOI : 10.1007/s00410-011-0718-0

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : 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.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00602341

tel-00602341
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : 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.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01011486

tel-01011486
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01011486/file/These_Monnier_2013_banalisee.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : To study the dynamics of an orogen-foreland system and more particularly the impact of surface processes on its development, we base our work on two main axes. In a first part, using analogue tapered wedge models, we investigate the interplay between tectonics, erosion and sedimentation during the orogenic growth. The basis model mimics the evolution of a wedge section extending from the orogen to its foreland basin, with both the structural and the lithological heritages simulated. In a second part, the focus is on the recent tectonic and geomorphologic processes affecting the Swiss Prealpes klippen belt and surrounding structural units (Molasse basin and Jura fold-and-thrust belt). Remote sensing analyses allow to evaluate the impact of tectonics on the drainage pattern and landscape morphology. In addition, local field investigations in the Prealpes provide information on the nature and kinematic of brittle fractures and the paleostress fields.
Afin d'étudier la dynamique d'un système orogène/avant-pays et plus particulièrement l'impact des processus de surface sur son développement, notre travail se base sur deux axes principaux. Dans une première partie, à l'aide de modèles analogiques de prisme d'accrétion, nous analysons les interactions entre la tectonique, l'érosion et la sédimentation au cours de la croissance de l'orogène. Le modèle de base reproduit l'évolution d'une section de prisme, qui s'étend de l'orogène au bassin d'avant-pays, et où les héritages à la fois structural et lithologique sont simulés. Dans une seconde partie, l'accent est mis sur la tectonique récente et les processus géomorphologiques qui affectent la klippe des Préalpes suisses et les unités structurales environnantes (le bassin molassique et le Jura). Des analyses de télédétection permettent d'évaluer l'influence de la tectonique sur le réseau de drainage et la morphologie du paysage. De plus, des analyses de terrain menées localement dans les Préalpes fournissent des informations sur la nature et la cinématique des fractures cassantes et des champs de paléocontraintes.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
Les plages sableuses constituent une frontière mobile et poreuse entre l'océan ouvert et la terre. La compréhension de la circulation dans les nappes de plage est importante pour une variété de processus physiques, biologiques et chimiques. On cherche à caractériser in-situ la dynamique souterraine sous la zone de swash. Le site atelier est la plage microtidale de Rousty (Camargue, France). L'étude, réalisée sur 48h les 13 et 14 décembre 2014, fait partie d'une plus grande campagne de mesure visant à caractériser la réponse hydro-morphologique de la plage de Rousty à une saison hivernale. La période présentée ici correspond à la phase de déclin d'une tempête modérée. La stratégie retenue dans le cadre de ce projet a été de déployer un réseau de15 capteurs de pression enterrés sous la zone de swash. Les caractéristiques des vagues incidentes, à la fois au large et dans la zone de surf interne, ont été mesurées conjointement à l'utilisation d'un LiDAR terrestre haute fréquence permettant de suivre la surface libre et l'évolution du lit sableux à haute fréquence sur la zone de swash. L'analyse des données moyennées dans le temps a mis en évidence la présence d'un schéma de circulation relativement robuste sous la zone de swash, qui se décale vers le large en suivant la descente du niveau moyen et la diminution de l'activité des vagues. La tendancedominante est un écoulement vers le large, avec une intensité maximale de l'ordre de 0.1mm/s modulé par des infiltrations et exfiltrations dans les parties hautes et basses de la zone de swash, respectivement. L'analyse haute fréquence à des événements de swash sélectionnés ont mis en évidence uncycle souterrain caractéristique.
XIV èmes Journées Nationales Génie Côtier – Génie Civil
toulon, France

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