Illustration © SGF – Anne Delplanque Géosciences Montpellier
Les réservoirs karstiques résultent de la dissolution d’un volume de roche carbonatée sous l’effet de circulations de fluides acides et constituent des espaces de stockage considérables pour les ressources souterraines. Les hétérogénéités des systèmes karstiques et de leur structure interne constituent un obstacle à l’élaboration de modèles hydrologiques fiables.
L’objectif de cette thèse CIFRE est double :
1 – Créer un outil d’analyse des réservoirs karstiques. L’outil numérique développé permet l’acquisition, la centralisation, la visualisation et l’archivage de données pertinentes pour l’analyse des karsts. Ce véritable SIG en 3D constitue une solution d’analyse, d’interprétation et de communication sur les réservoirs karstiques.
2 – Contribuer à la compréhension de la nature, la géométrie et l’organisation des réservoirs karstiques dans un massif carbonaté, à partir de l’exemple du Larzac sud. La construction d’un modèle géologique 3D de l’intervalle du Jurassique permet de définir l’enveloppe dans laquelle se développe le réservoir karstique. Le squelette du réservoir karstique est constitué par des couloirs d’altération qui résultent d’un processus de « fantômisation ». Leur identification et cartographie, en surface et en profondeur permet de caractériser la structure et la texture du réservoir géologique. Trois étapes successives de débourrage des couloirs d’altération sont mises en évidence, en lien avec les modifications connues des conditions hydrodynamiques, contrôlées par l’évolution tectonique et morphologique du Larzac sud. La compréhension de ces étapes d’organisation des réseaux de couloirs d’altération permet d’apporter des éléments de réponses à l’organisation des chemins de drainages d’eaux souterraines actuels.
Cette thèse apporte i) une nouvelle compréhension de la structure et de la texture d’un réservoir karstique, et ii) un outil, adapté à l’étude du karst, qui permettent de répondre de manière pratique et cohérente aux questions posées par les collectivités, les décideurs et les industriels, quant à la nature du sous-sol en domaine karstique.
Jury :
Laurent BRUXELLES, Directeur de recherche, CNRS – TRACES, Toulouse. Rapporteur
Pauline COLLON, Professeure des universités, Université de Lorraine. Rapportrice
Philippe AUDRA, Professeur des universités, Université Côte d’Azur. Examinateur
Églantine HUSSON, Ingénieure chercheuse, BRGM, Orléans. Examinatrice
Hubert CAMUS, Docteur, Responsable scientifique Cenote. Co-encadrant
Michel SÉRANNE, Directeur de recherche, CNRS – Géosciences Montpellier. Directeur (invité)
Séverin PISTRE, Professeur des universités, Université de Montpellier. Invité
En novembre 2019, le séisme du Teil (Ardèche) a été l’un des plus destructeurs en France métropolitaine depuis plusieurs décennies. Soulevant bon nombre d’interrogations, cet évènement a entre autres remis en question notre connaissance des failles actives dans une région où les infrastructures à risque sont nombreuses.
Ce travail de thèse s’articule autour d’une question principale : Les failles du système Nord-Cévenol étaient-elles actives au Quaternaire ?
Pour répondre à cette question, deux approches complémentaires sont mises en œuvre. D’une part, des terrasses alluviales de la vallée de l’Escoutay (un tributaire du Rhône sécant au système de failles) ont été datées à l’aide des méthodes 14C et 3He cosmogénique. Ces premières datations ont permis d’estimer des taux d’incision et de soulèvement à l’échelle du système du failles sur les derniers ~100 ka. D’autre part, une étude paléosismologique a été menée sur deux failles du système. Sur la faille de Saint-Montan (investigations les plus abouties), cette approche a permis de mettre en lumière au moins deux paléoséismes au cours des derniers 30 000 ans.
Bien que des incertitudes demeurent, notamment concernant la géochronologie, ces données contribuent à une meilleure compréhension de l’activité du système Nord- Cévenol au quaternaire. Ces premiers résultats constituent également un apport important à la question de l’évaluation de l’aléa sismique en moyenne vallée du Rhône.
Jury :
Laurence AUDIN, Directrice de Recherche à l’IRD, Université Grenoble Alpes. Rapportrice.
Jérôme VAN DER WOERD, Directeur de Recherche, Institut Terre et Environnement Strasbourg. Rapporteur.
Maria ORTUÑO, Professeure, Université de Barcelone. Examinatrice.
Kris VANNESTE, Professeur, Observatoire Royal de Belgique. Examinateur.
Pierre ANTOINE, Directeur de Recherche, Laboratoire de Géographie Physique. Examinateur.
Jean-François RITZ, Directeur de Recherche, Géosciences Montpellier. Directeur de thèse.
Stéphane BAIZE, Directeur de Recherche, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire. Co-directeur de thèse.
Romain LE ROUX-MALLOUF, Sismotectonicien, Électricité de France (EDF). Invité.
La compréhension de l’hydrodynamique des récifs coralliens d’eau chaude et de leurs lagons est cruciale pour les écosystèmes et les populations côtières dans le contexte du changement global. Cependant, établir les trajectoires long terme de l’hydrodynamique de ces systèmes (courants, vagues, niveaux moyens, etc.) reste difficile.
En outre, l’existence de perturbations brutales des trajectoires hydrodynamiques (cyclones, épisodes de blanchiment des coraux) remet en question la légitimité des études basées sur des scénarios excluant tout accident. Alternativement, depuis les années 1970, la résilience est définie par Holling (1973) comme la capacité d’un système à absorber les perturbations sans changer définitivement de régime de fonctionnement. Si ce concept est devenu une clé de lecture importante pour représenter les futurs possibles de systèmes naturels perturbés, il n’a jamais été mis en œuvre en hydrodynamique côtière, en particulier pour traiter la question des trajectoires hydrodynamiques des systèmes récifs-lagon (dont les atolls).
Cette thèse se pose donc la question suivante : « Dans quelle mesure la notion de résilience est-elle exploitable en hydrodynamique pour discuter l’avenir des atolls ? »
Pour répondre, ce travail se concentre sur un type de système récifal encore peu étudié, représentatif de petits systèmes récifs-lagon quasi-circulaires et microtidaux, observables aux Fidji, à l’intérieur de la Grande Barrière de Corail ou dans l’archipel des Tuamotu.
Un atoll simplifié type est défini à la manière d’un banc de test en canal en utilisant une quinzaine de paramètres descriptifs. Le comportement hydrodynamique de ce système simplifié est ensuite étudié via un grand nombre de simulations réalisées avec un modèle couplé vagues-courants. L’analyse des simulations hydrodynamiques permet de discuter les comportements hydrodynamiques de ces atolls, notamment des régimes d’ouverture aux échanges avec les eaux océaniques. Une liste de paramètres responsables des changements hydrodynamiques majeurs est ensuite isolée.
L’utilisation de ces paramètres dans la définition de trajectoires long terme d’atolls existants met en évidence des changements hydrodynamiques importants qui peuvent perturber les écosystèmes ou les populations locales.
Enfin, l’exploration massive de cet espace de paramètres met en évidence un premier lien entre l’hydrodynamique récifale et la notion de « paysage de la résilience », au cœur de la définition originale du concept.
Jury :
Xavier CAPET, Directeur de recherche, CNRS, Sorbonne Université, LOCEAN-IPSL – Rapporteur
Christophe MENKES, Directeur de recherche, IRD, UMR ENTROPIE – Rapporteur
Swen JULLIEN, Chargée de recherche, IFREMER, LOPS – Examinatrice
Héloïse MICHAUD, Chargée de recherche, SHOM – Examinatrice
Frédéric BOUCHETTE, Professeur, Université de Montpellier, GM – Directeur de thèse
Damien SOUS, Maître de conférence, HDR, UPPA, SIAME – Directeur de thèse
Les solutions traditionnelles de protection du littoral, comme les digues, sont aujourd’hui reconnues pour avoir un impact globalement négatif sur l’environnement et une faible longévité face au changement global.
Face à cette constatation, les solutions douces ont émergé.
Les solutions douces désignent entre autres les solutions hybrides (qui allient structures traditionnelles et naturelles), les habitats naturels (coraux, herbiers, mangroves) ou encore les solutions dites biomimétiques. Les solutions douces ont pour ambition d’intégrer l’aspect écologique dès leur développement, mais ont aussi pour ambition de s’adapter dans le temps. La conception et le déploiement de ces nouvelles solutions reposent sur la compréhension fine de leur contrôle sur l’hydrodynamisme local.
L’objectif de cette thèse est d’étudier l’impact de différentes solutions douces sur la dissipation de l’énergie de la houle et de proposer un nouveau formalisme qui améliore la représentation de ces solutions dans les modèles traditionnels.
Historiquement, la théorie de la dissipation des vagues suppose que la structure peut être approximée par un cylindre rigide. L’application de cette théorie nécessite de connaître les valeurs du coefficient de traînée pour être appliquée, notamment pour paramétrer les solutions de protection dans les modèles traditionnels.
Trois déploiements en conditions réelles ont alors été réalisés sur trois solutions de protection douces différentes pour quantifier la dissipation. En conditions réelles, la diversité des forçages météo-marins augmentent l’étalement des valeurs du coefficient de traînée que les lois empiriques peinent à représenter. À l’issue de ces déploiements, une approche plus conceptuelle est appliquée afin de définir de nouvelles lois du coefficient de traînée.
Jury :
Frédéric MOULIN, Professeur, HDR, IMFT, Université de Toulouse – Rapporteur
Damien SOUS, Maître de conférence, HDR, Université de Toulon – Rapporteur
Cristele CHEVALIER, Maître de conférence, IRD, MIO, Université de Toulon – Examinatrice
Alexandre GANACHAUD, Directeur de recherche, IRD, LEGOS, Université de Toulouse – Examinateur
Christel TIBERI, Directrice de recherche, GM, CNRS Montpellier – Examinatrice
Frédéric BOUCHETTE, Professeur, GM, Université de Montpellier – Directeur de thèse
Raphaël CERTAIN, Maître de conférence, HDR, CEFREM, Université de Perpignan Via Domitia – Invité (Co-directeur)
Samuel MEULÉ, Maître de conférence, CEREGE, Université de Aix-Marseille – Invité (Encadrant)
Participer à la conférence en ligne (ID de réunion : 975 3830 3154)
Freshwater scarcity, a pressing consequence of climate change, threatens human populations and ecosystems. With glaciers melting at alarming rates, rainfall becoming erratic and water evaporating faster, the stress on water resources reaches critical levels. As water demand intensifies, it becomes crucial to harness multiple observations of the rapidly changing water resources and enable evidence-based decision making to ensure sustainable water management. Modern geodesy, the study of the evolving shape of our planet, emerges as a new tool to monitor dynamic hydrological processes from space, at unprecedented spatio-temporal scales, guiding the development of theories and models to predict their course. Recent developments in hydrogeodesy now reveal variations in the gravity field and surface deformation of the Earth caused by the redistribution of water masses over timescales ranging from seasons to several decades. These signals are key to exploring the complex mechanical interactions between hydrology and the solid Earth.
Kristel CHANARD received a PhD in Geophysics from ENS in 2015, followed by a postdoc at the University of Lausanne. She has been a research scientist at IPGP and IGN since 2017. She studies Earth’s deformation driven by climate processes using satellite geodesy and physics-based modeling.
Participer à la conférence en ligne (ID de réunion : 952 2338 4896)
La zone critique est intrinsèquement un objet qui englobe de multiples échelles. Que ce soit en termes d’espace (taille des pores, placette expérimentale, bassin versant) ou de temps (cycle diurne, saisons, temps géologiques), elle constitue un objet privilégié pour aborder les changements d’échelle. Pour l’imager, les méthodes géophysiques proposent une panoplie d’outils et de concepts pertinents.
Cette présentation abordera donc la zone critique par le biais des questions qu’elle pose à la géophysique appliquée. En utilisant le prisme des travaux et collaborations des géophysiciens de l’UMR METIS, elle tentera d’illustrer comment les différentes échelles sont abordables à l’aide de l’imagerie géophysique. Elle évoquera en particulier le questionnement sur les pratiques de la géophysique appliquée en exposant les problèmes rencontrés lors de la transposition des résultats du laboratoire au terrain et inversement.
Julien THIESSON est Maître de conférences des universités au sein de l’UMR METIS. Géophysicien, il a consacré sa thèse de doctorat au développement d’appareils de mesure des propriétés électromagnétique sur le terrain. L’objet d’application privilégié de ces méhtodes est celui des sols anthropisés allant des sites archéologique aux sols péri-urbains en passant par les sols agricoles.
À la suite du séisme du Teil (Mw 4,9) survenu le 11 novembre 2019 en Ardèche, de nombreuses questions demeurent sans réponse : le système de faille Nord-Cévenol, à l’origine de cet événement, a-t-il déjà généré des séismes par le passé ? Quelle est sa géométrie et quelle est sa cinématique actuelle ?
Cette thèse vise à répondre à certaines de ces interrogations en fournissant de nouvelles données sur ce système de faille, notamment sur les failles de Marsanne et de Grangette. Grâce à l’analyse de profils sismiques profonds et de subsurface, nous avons démontré que les principales structures correspondent à des failles normales listriques, actives principalement entre le Crétacé inférieur (135 Ma) et l’Oligocène (30 Ma), dans un contexte extensif et décrochant sénestre. Le modèle de faille, issu de l’interprétation de ces profils, a permis de mieux contraindre la morphologie des zones de failles étudiées ainsi que celle des dépôts quaternaires qui les jalonnent. En adoptant une approche de paléosismologie, nous avons identifié au moins un paléoséisme sur la faille de Marsanne, avec un mouvement inverse daté entre 320 ± 24 ka et 271 ± 39 ka, et une magnitude minimale estimée à Mw 5,9. Un second indice de rupture de surface a été relevé sur la faille de Grangette, sous la forme de fissures dans des alluvions situées dans la zone de faille. Les datations préliminaires situent cette déformation entre 2 Ma et 0,6 Ma.
Ainsi, la compilation des données recueillies au cours de cette thèse permet une mise à jour de la cartographie du système de failles des Cévennes, améliore la compréhension de la dynamique
tectonique actuelle du bassin du Sud-Est, et apporte des éléments importants sur
l’aléa de rupture de surface
dans la vallée du Rhône.
Jury :
Magali RIZZA, Professeur des universités, Université du Québec, Montréal – Rapportrice
Thibault CAVAILHES, Maître de Conférences, Université de Bordeaux – Rapporteur
Carole PETIT, Professeur des universités, Université Côte d’Azur, Nice – Examinatrice
Michel SÉRANNE, Chargé de Recherche, Géosciences Montpellier – Examinateur
Jean-François RITZ, Directeur de Recherche, Géosciences Montpellier – Directeur de thèse
Kévin MANCHUEL, Ingénieur scientifique, Électricité de France, Aix-en-Provence – Co-encadrant de thèse
Romain LE-ROUX-MALLOUF, Ingénieur scientifique, Électricité de France, Aix-en-Provence – Invité
Stéphane BAIZE, Directeur de recherche en Géosciences, IRSN, Fontenay-aux-Roses – Invité
La déformation terrestre, concentrée surtout aux limites des plaques tectoniques, résulte de processus physico-chimiques influencés par des facteurs locaux. Ces processus, qui se déroulent souvent plus rapidement que les mouvements des grandes structures géologiques, interagissent entre eux et avec les microstructures produites.
Les recherches menées dans les massifs de l’île de Zabargad, Turon de la Técouère et Sapat ont mis en évidence des mécanismes de déformation en lien avec des fluides et des magmas. Ces études ont révélé que les zones de cisaillement à Zabargad et à Turon de la Técouère, formées dans un contexte de rift continental, se caractérisent par un fluage de dislocation (déformation plastique) et une recristallisation dynamique de l’olivine. Ces processus sont marqués par une dissolution précipitation croissante et la formation de néoblastes, indiquant une réactivité accrue avec des fluides aqueux. À Zabargad, la déformation est facilitée par une chenalisation progressive des fluides et atteint localement un équilibre thermodynamique, contrairement à Turon de la Técouère, où les conditions de déformation sont plus sèches et moins graduelles.
Le massif de Sapat montre une déformation influencée par des fluides magmatiques, observée à travers une percolation de magma orientée E-W. Cette interaction crée des zones dunitiques évoluant en webstérite et gabbro, parallèles aux bandes d’olivine déformées à l’état solide. Le fluage de dislocation et la recristallisation sont marqués par des orientations cristallographiques parallèles aux structures. Une fois la cristallisation totale du magma achevée, la déformation s’arrête, laissant des grains sinueux qui témoignent de l’influence des fluides sur ces processus.
Jury :
M. Philippe GONCALVES, Université de Franche Comté – Rapporteur
Mme Sylvie DEMOUCHY, Université Clermont-Auvergne – Rapporteure
M. Benoît ILDEFONSE, Université de Montpellier – Examinateur
Mme Andréa TOMMASI, Université de Montpellier – Directrice de thèse
Géosciences Montpellier
Université de Montpellier
Campus triolet cc060
Place eugène bataillon
34095 montpellier cedex05
FRANCE
