Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Sédiments des estuaires – Flandre“

RÉSUMÉLes marées, les vagues et la formation de la glace en hiver sont les principaux agents physiques de la dynamique sédimentaire des littoraux de l'estuaire du Saint-Laurent. La végétation joue un rôle déterminant dans la formation des schorres. L'estuaire du Saint-Laurent mesure 400 km de longueur, 70 km de largeur en aval et 15 km à la hauteur de l'île d'Orléans. Les dimensions de l'estuaire sont telles que les conditions hydrodynamiques qui prévalent en aval sont essentiellement marines, tandis que celles qui prévalent en amont sont typiquement estuariennes. La marée est de prédominance semi-diurne; le marnage est de 4,2 m à l'embouchure et atteint 7,5 m à l'autre extrémité. Les vagues peuvent atteindre une hauteur maximale de 4 m dans la région adjacente au golfe du Saint-Laurent et diminuent progressivement de hauteur vers l'amont selon la longueur des fetchs. La glace se forme en décembre dans l'estuaire et persiste jusqu'en avril. La glace joue un rôle très important dans l'estuaire du Saint-Laurent; elle transporte des sédiments de toutes tailles, des argiles jusqu'aux blocs, elle erode Ie schorre et la slikke, mais elle protège aussi le littoral de l'action des vagues. L'échange de sédiments entre le littoral et le large est un processus important, particulièrement dans la partie amont de l'estuaire où il est relié à des cycles saisonniers d'érosion et de sédimentation. Le taux élevé de sédimentation dans les ports révèle l'importance du transport de sédiments en suspension dans la zone côtière. L'aménagement hydro-électrique de plusieurs tributaires entrave l'apport naturel de sédiments alluviaux et provoque ainsi l'érosion des littoraux adjacents. La croissance des schorres est sous la dépendance de la végétation, ce qui rend ces derniers plus vulnérables à l'érosion à mesure qu'ils progressent en deçà du profil d'équilibre hydrodynamique. Excepté pour la présence de la glace, qui est particulière aux estuaires des régions froides, la dynamique sédimentaire des littoraux de l'estuaire du Saint-Laurent est comparable à celle des autres estuaires dans la mesure où l'on tient compte des grandes dimensions de l'estuaire du Saint-Laurent.

La source de la Poix est une particularité géologique du Massif central français car elle est connue pour être bitumineuse associée à de l’eau salée, du méthane et des traces d’hydrogène sulfuré. Entre mars 2017 et juin 2020, trois prélèvements ont été effectués en raclant les diatomées sur la couche de bitume. De plus, les conditions physiques et chimiques ont été examinées. Il apparaît que la conductivité de l’eau salée est supérieure à celle de l’océan, entraînant le développement de certaines espèces de diatomées saumâtres, observées pour certaines d’entre elles sur les sédiments intertidaux ou dans les estuaires. Même si les conditions abiotiques étaient extrêmes pour ces algues, la biodiversité était élevée et révèle des espèces ayant une grande capacité à supporter des concentrations et des fluctuations de salinité élevées.

Résumé Les organismes aquatiques de l’estuaire du Saint-Laurent (ESL) et du fjord du Saguenay (FS) sont exposés à des mélanges complexes de composés toxiques pouvant avoir un impact sur les populations, seuls ou en interaction avec d’autres facteurs environnementaux. L’objectif de cet article est de résumer l’information sur les effets biologiques des contaminants dans l’ESL et le FS obtenue à l’aide de poissons sentinelles. Trois études de cas démontrent la complémentarité de l’information obtenue avec différentes espèces. Les études sur l’anguille d’Amérique (Anguilla rostrata) montrent comment des poissons migrateurs peuvent être un vecteur important de contamination pour les prédateurs de haut niveau trophique de l’ESL. Des lésions prénéoplasiques au foie chez les anguilles en migration, probablement liées à une exposition aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sur leurs aires de croissance, sont un exemple d’effet à long terme de contaminants qui ne persistent pas dans les tissus des poissons. La présence d’adduits à l’ADN a été démontrée chez les poulamons atlantiques (Microgadus tomcod) résidents dans l’ESL et permet de comparer les niveaux d’exposition aux HAP génotoxiques entre l’ESL et d’autres estuaires de la côte Atlantique. Les études sur le poulamon ont aussi révélé une interaction entre leur période de jeûne hivernal et les produits organiques persistants (POP) menant à une augmentation transitoire des concentrations de POP dans le foie et à une dysfonction hépatique. Des échantillonnages sur le terrain, couplés à des expositions en cages in situ et à des expériences en laboratoire, ont permis de mettre évidence chez des plies canadiennes (Hipoglossoides platessoides) exposées à des sédiments contaminés de la baie des Anglais, des altérations immunitaires causant une augmentation de la susceptibilité aux maladies infectieuses. Les futures études devraient poursuivre le développement de biomarqueurs pour différents groupes de contaminants et les utiliser chez des espèces de poissons clés, à des stades sensibles de leur cycle de vie, en combinant différentes approches expérimentales multistresseurs à des études de surveillance sur le terrain.

Le géoradar est un outil de prospection géophysique non destructive basé sur les principes de propagation des ondes électromagnétiques (réfraction, réflexion et diffraction) dans le sous-sol. Cette méthode permet d'imager les discontinuités stratigraphiques les plus fines et de retracer ainsi la structure des premiers mètres du sous-sol, quand le substrat n'est pas trop conducteur. Un équipement géoradar a été acquis en 2020 par le Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG) dans le cadre du contrat de plan état-région (CPER) MARCO, ce qui a donné lieu à des travaux d'étudiants en licence et master réalisés dans le cadre de cette thèse, ainsi qu'à des collaborations académiques et industrielles. L'architecture géoradar des dunes côtières permet de reconstituer les mécanismes d'érosion et de dépôt du sable, depuis l'échelle d'événements saisonniers jusqu'à celle de l'édification dunaire à l'échelle millénale, comme cela est montré à partir de l'exemple la dune du Pilat (Gironde). L'espace à l'arrière du trait de côte est également prospecté. La plaine maritime flamande contient des corps sableux d'extension kilométrique, en partie enfouis sous les limons des polders, et qui sont stratégiques autant pour les ressources en eau que pour la diversité des milieux naturels. Un des plus connus est la dune fossile de Ghyvelde, un espace géré par le Conservatoire du littoral. Les profils géoradar réalisés sur la dune de Ghyvelde permettent d'imager à quelques mètres sous la dune sa racine estuarienne. Les polders eux-mêmes constituent une cible, contre toute attente étant donné la composante argileuse et conductive de ces terrains. Moyennant un décapage préalable de la couche de terre arable, le signal géoradar pénètre suffisamment dans les polders pour imager les derniers chenaux qui ont drainé la plaine avant son assèchement. Enfin, deux exemples montrent le potentiel du géoradar dans des études géologiques de couches sédimentaires plus profondes ou rocheuses. Dans les sables éocènes de la région de Leuven (Belgique), une profondeur de pénétration de plus de 30 mètres a été obtenue, permettant d'extrapoler en profondeur le gisement des sablières de la région. Dans les faluns d'Anjou, sur le géosite patrimonial et touristique des Perrières, des profils géoradar imagent parfaitement l'architecture des couches rocheuses exposées dans les carrières souterraines, même à travers la route, ce qui laisse apercevoir un potentiel de cartographie extensive en installant l'outil sur un véhicule. Les résultats obtenus sur ces chantiers montrent que le géoradar est un outil versatile pour les géoressources, le géopatrimoine, les géorisques et l'environnement. Le mémoire de thèse présente ces différents résultats d'ordre méthodologique à travers un chapitre soumis pour publication dans un ouvrage faisant état des travaux scientifiques financés par le CPER MARCO. Un autre chapitre de la thèse, correspondant au chantier principal et justifiant le titre du mémoire, fait l'objet d'un manuscrit soumis pour publication dans un journal international à comité de lecture (The Depositional Record). Il concerne l'évolution depuis le Moyen-Âge de la rive orientale de la paléo-Denna (un des bras de l'ancien delta du fleuve Aa) dans le secteur de Loon-Plage entre Gravelines et Dunkerque. Près de 30km de profils géoradar acquis dans le cadre du diagnostic archéologique préalable à l'extension du Grand Port Maritime de Dunkerque ont permis de cartographier les derniers chenaux estuariens et leur évolution au cours du Moyen-Âge. Les étapes de la poldérisation correspondant à la migration progressive des digues vers l'ouest se marquent dans la stratigraphie géoradar, et se traduisent par un remplacement des systèmes de chenaux par une nappe plus sableuse que les sédiments estuariens sous-jacents et formant le substrat agricole de la plaine
Ground-penetrating radar (GPR) is a non-destructive geophysical prospecting tool used to image the finest discontinuities of the underground where the soil is not too conductive. GPR equipment was acquired in 2020 by the Oceanology and Geosciences Laboratory (LOG), which gave rise to bachelor's and master's internships supervised as part of this thesis, as well as academic and industrial collaborations. The first part of the results presented in this memoir is a summary of the surveys carried out on a variety of targets to test the method. GPR gives excellent results on wind-blown sands, and makes it possible to reconstruct the evolution of the coastal dunes affected by climate change. Examples of very-high resolution architectures are provided on the Slack and Pilat dunes. The combined use of different GPR antennas allows describing the mechanisms of sand erosion and deposition, from the scale of seasonal events to that of dune construction on a millennial scale. The backshore area is also explored. The Flemish coastal plain contains sandbodies of kilometer extension, partly buried under the silt of the polders, and which are strategic both for water resources and for the diversity of natural environments. One of the best known is the Ghyvelde fossil dune, an area managed by the Coastal Conservatory. The GPR profiles carried out on the Ghyvelde dune make it possible to image a few meters below the dune a sandy unit of marine or estuarine origin. The polders themselves constitute a target, against all expectations given the clayey and conductive component of these lands. By previously stripping the topsoil, the GPR signal penetrates sufficiently (4m) to image the last channels that drained the plain before it dried up. Finally, two examples show the potential of GPR in geological studies of deeper sedimentary or rocky layers. In the Brussels sands of the Leuven region (Belgium), a penetration depth of more than 30 meters was obtained with a low frequency antenna, making it possible to reconstruct the geometry of tidal sand bar cropping in a sand pit and thereby to guide the sand mining. In the faluns of Anjou, on the heritage and tourist geosite of Perrières, the profiles obtained show the possibility of perfectly imaging the architecture of the rock layers exposed in the subterraneous quarries. Profiles realized on the roads show the feasability of potential extensive mapping by installing the tool on a vehicle. The results obtained on these targets opened up possibilities for developing other areas of research in applied geosciences, particularly with regard to georesources, geoheritage, geohazards and geoenvironment. The memoir presents these different aspects through an article manuscript submitted for publication in a co-edited book produced for decision makers. The second part of the thesis results presented in this memoir is focused on the work done in collaboration with INRAP (the National Institute of Research in Preventive Archaeology) on the Flemish coastal plain. It justifies the title of the dissertation, and is the subject of a manuscript submitted for publication in an international peer-reviewed journal (The Depositional Record). This concerns the evolution since the Middle Age of the eastern bank of the paleo-Denna, a banch of the paleo-delta of the Aa river that had its mouth between Gravelines and Dunkirk. About 30km of GPR profiles acquired as part of the archaeological diagnosis prior to the extension of the Grand Maritime Port of Dunkirk were used to map the last estuarine channels and their evolution during land reclamation. They show progressive shift of the front dikes towards the west which resulted in replacement of the channel system by a continuous layer sandier than the underlying estuarine sediments. This ultimate deposit forms the substrate of the modern agricultural soil of the coastal plain

Cette thèse a pour objectif la reconstitution des étapes ayant conduit au remplissage sédimentaire de la plaine maritime flamande française au cours de l'Holocène. L'approche utilisée a consisté en l'utilisation conjointe de bases de données de forages, de sondages et d'observations réalisées au cours de cette étude et, pour la première fois de données issues d'une campagne de sismique à très haute résolution dans les voies navigables de la plaine côtière. La relecture des données lithologiques au regard de nos propres observations permet de définir précisément les faciès de remplissage de la plaine. Les données lithologiques, minéralogiques (argiles) et micropaléontologiques (foraminifères et pollens) sont à la base de la reconnaissance de 5 faciès sédimentaires représentatifs du remplissage. Ces faciès ont été interprétés en assemblages de faciès de dépôt. Ceux-ci ont été regroupés en 3 unités caractérisant l'évolution verticale des conditions de dépôt. A la base une plaine alluviale, puis une série estuarienne dominée par la marée et une série d'estran tidal. La première unité correspond à des dépôts tardi-pléistocènes, tandis que les deux autres représentent les dépôts holocènes remplissant la majorité de l'espace d'accommodation disponible. Une série de 10 profils au travers de la plaine maritime permet de comprendre la distribution et la géométrie de ces unités ainsi que l'organisation des faciès sédimentaires. L'arrangement stratigraphique met en évidence les interactions entre le taux de remontée du niveau marin et les conditions hydrodynamiques caractérisées par un régime macrotidal et influencées localement par la houle. Notre étude permet de mieux comprendre le fonctionnement de ce type de zone basse et ouvre des perspectives de modélisation de scénarios futurs d'évolution
The aim of this study is to reconstruct the evolution of the Holocene deposits along the French Flemish Coastal Plain. This approach is achieved combining available and newly dataset from boreholes, cores descriptions and, for the first time in this plain, the interpretation of VHR seismic profiles on the coastal plain waterways. The study of lithology, micropaleontological assemblages (foraminifera and pollen analyses) and clay mineralogy provides the basis to recognize five sedimentary facies as representative of the Holocene infill. These sedimentary facies were interpreted as depositional facies assemblages in accordance to their depositional features. Depositional facies were grouped in three sedimentary units that better define the depositional environment. From base to top, the units are: alluvial plain, tide-dominated estuary and tidal flats. The alluvial plain consists of late Pleistocene deposits while estuarine and tidal flats units represent the Holocene deposits covering almost the whole available accommodation space. Distribution and geometry of these sedimentary units and their internal architecture of depositional facies were observed from ten cross-sections that cover most of the coastal plain. Stratigraphic arrangement shows the interaction of the Holocene sea-level rise and the coastal hydrodynamic conditions, dominated by the macrotidal regime and influenced by waves action, as the main factors that ruled the sedimentation of the area. This study opens new possibilities to better understand the coastal processes that acted in this lowland, as well as serves as a basis for future studies or modelling possible future scenario

L'évolution d'une embouchure tidale dépend de l'équilibre dynamique entre les processus littoraux sur les côtes adjacentes et la barrière hydraulique que représente le chenal de marée. L'objectif de ce travail était de quantifier l'influence de ces différents paramètres afin de comprendre et prédire la morphodynamique du site de la Barra Nova sur le système d'îles-barrières de la Ria Formosa (Sud Portugal). Les mesures de morphodynamique (bathymétries, vidéo), d'hydrodynamique et de dynamique sédimentaire (traçages) ont permis de quantifier l'évolution de cette embouchure en déterminant les processus hydrosédimentaires sur le littoral adjacent, et la réponse du système aux variations climatiques. Un schéma conceptuel est proposé, basé sur la compréhension de la morphodynamique à court terme et sur l'enregistrement vidéo à moyen terme. Ce nouveau concept, qui explique l'évolution saisonnière de la Barra Nova, met en évidence les facteurs responsables de la migration historique de cette embouchure.

Les vasières intertidales estuariennes correspondent à des zones de stockage temporaire ou pérenne de sédiments cohésifs. Le fonctionnement hydro-sédimentaire des vasières intertidales des estuaires macrotidaux nécessite de prendre en compte différentes échelles de temps du cycle semi-diurne au cycle pluriannuel. L’objectif de cette étude est de comprendre et de quantifier le transport sédimentaire en domaine estuarien par des mesures haute fréquence, haute résolution et long terme des variations altimétriques de la surface des vasières intertidales. La prise en compte d’échelles de temps emboîtées permet d’appréhender le rôle respectif des paramètres hydrodynamiques : la marée, le débit fluvial, la houle et le batillage. La mesure altimétrique haute-fréquence permet d’identifier et de comprendre les séquences lithologiques enregistrées au sein des carottes sédimentaires. La comparaison des séquences de sédimentation/érosion et la connaissance de l’âge des dépôts apportent une information indispensable à l’interprétation des profils géochimiques
Intertidal mudflats constitute temporary or permanent storage areas of cohesive sediments. Understanding hydrodynamic and sedimentary behaviour of intertidal mudflats in macrotidal context requires to consider various timescales ranging from semi-diurnal to annual cycles. The aim of this study is to better apprehend and quantify sediment transport processes on intertidal mudflats in estuarine systems. This work is based on high frequency, high resolution and long term measurements of bed level on the studied sites. Studying the evolution of intertidal mudflats at different timescales highlights the respective role of each controlling hydrodynamic forcing parameters, i. E. Tidal cycles, river flow, wind waves and/or boat-induced waves. High-frequency bed level monitoring permits to identify and understand lithological sequences recorded in the sedimentary cores. Comparison of erosion/sedimentation sequences and the knowledge of deposit ages bring/provide useful information for the interpretation of bio-geochemical processes

L'objectif de cette étude est d'évaluer les possibilités de décontamination des vases de dragage polluées par des métaux lourds et de déterminer leur devenir après traitement. Les travaux portent sur des sédiments d'estuaires et de canaux prélèves sur différents sites français. Dans un premier temps, les caractérisations physiques, chimiques et minérales de ces produits ont montré des pollutions complexes et parfois très marquées. Les études de spéciation menées par une succession de séparations physiques, d'observations binoculaires et d'analyses au microscope électronique a balayage et a la microsonde, ont permis de déterminer pour chaque sédiment, les principaux porteurs de métaux (microsulfures, précipitations de carbonates, adsorptions sur des grains d'oxyde de fer, particules anthropiques,. . . ). A l'issue de ces travaux, des essais de traitement physique et physico-chimique visant à concentrer ces porteurs sur une fraction pondérale réduite, ont été effectués. La flottation a conduit aux résultats les plus prometteurs. L'efficacité de cette technique de tri est cependant très sensible à la nature des collecteurs chimiques utilises et seuls des tests d'optimisation sont en mesure de parfaire leur choix. Par ailleurs, selon les objectifs de décontamination fixés, des séparations gravimétriques ou densimétriques complémentaires peuvent permettre d'affiner le traitement. Dans un troisième temps, le devenir des matériaux traités a été étudié sur le plan du comportement mécanique. Avec des fractions fines souvent importantes, la consolidation de ces produits est très lente. Pour prédire son évolution dans le temps, une étude expérimentale a été menée en centrifugeuse sous macrogravité. Les degrés de consolidation atteints en fin d'essai (90% après un temps équivalent de 900 jours) et les tassements mesures (70% de la hauteur initiale) ont montré la lenteur et l'importance du phénomène étudié.

L'évaluation du risque écologique dans des milieux estuariens est limitée notamment par le manque d'indicateurs biologiques du compartiment sédimentaire mais aussi par une méconnaissance de la physiologie (de reproduction en particulier) des invertébrés. In situ, le maintien des populations d'invertébrés est largement dépendant de l'état de santé des individus. Une approche multiparamétrique a été mise en œuvre chez Nereis diversicolor, espèce clé du compartiment intrasédimentaire, recommandée dans les programmes de biosurveillance de la qualité du milieu. Des indicateurs physiologiques (relations taille - masse, état reproducteur, réserves énergétiques) sont proposés pour établir l’état de qualité biologique du milieu estuarien. De plus, le présent travail établit pour la première fois les relations entre les niveaux en réserves énergétiques (glycogène, lipides), le stade de maturité sexuelle et les niveaux en hormones stéroïdiennes (progestérone, 17β-œstradiol et testostérone)
Risk assessment in estuarine ecosystems is mainly limited due to the lack of both biological indicators for the sediment and knowledge about invertebrate physiology (particularly of reproduction). In situ, conservation of invertebrate population strongly depends upon individual health status. A multi-parameter methodology was applied to Nereis diversicolor, a key species of the sediment, recommended in biomonitoring programs. Physiological indicators (size - weight relationships, reproduction status, energy reserves) are proposed to assess the biological quality status in estuarine ecosystems. Moreover, this work links for the first time levels of energy reserves (glycogen, lipids), sexual maturity stage and level of steroid hormones (progesterone, 17β-œstradiol and testosterone)

Les mécanismes contrôlant la dynamique des sédiments fins en milieu estuarien sont complexes du fait de la multiplicité des processus en action et de leurs interactions diverses et encore souvent mal comprises. L’étude de la dynamique des sédiments fins regroupe quelques uns des enjeux environnementaux fondamentaux. En raison de leur forte affinité avec une large gamme de contaminants métalliques et organiques, les particules fines sont en mesure de concentrer la pollution provenant à la fois du bassin versant et du milieu marin et dont les risques respectifs sont croissants (agriculture, trafic maritime…). Leur accrétion mène à la formation de vasières puis à l’édification de marais maritimes, habitats d’importance communautaire au niveau européen. La pérennité de ces espaces ainsi que la biodiversité et la maintenance des ressources qu’ils contiennent sont cependant menacées par le comblement général des estuaires. Les travaux effectués lors de cette thèse ont permis de dégager quelques points clefs du fonctionnement d’un estuaire co-dominé par la houle et la marée en soulignant notamment les interactions entre les différents processus. Ils ont également permis d’appliquer un ensemble d’outils et de croiser les regards scientifiques par le biais d’une méthodologie transdisciplinaire. Les études à l’échelle de la marée ont mis en évidence l’influence significative mais restreinte de la houle au domaine d’embouchure, la mixité des masses d’eau et la présence d’un maximum de turbidité résultant d’un jeu d’asymétrie de la marée. Cette pompe tidale est en mesure de redistribuer les sédiments très largement au sein de l’estuaire, notamment par le biais de macroflocs. Les interactions entre la morphologie et les asymétries de marées sont complexes et, à travers le transport résiduel engendré, conditionnent l’évolution du système estuarien. La dynamique tidale est particulièrement bien enregistrée à travers la nature des dépôts et leurs rythmicité. Les suivis ont montré une constante disponibilité des MES dans les masses d’eau et le rôle clef de vecteur des chenaux de marée. Les apports de sédiments sur les zones intertidales se font ensuite selon les niveaux altimétriques. Les différents résultats ont mis en évidence l’importance de la spartine dans les mécanismes de piégeage des sédiments sur les marais salés et leur variabilité saisonnière mais également les répercussions que pouvaient avoir les forts taux de sédimentation sur les biocénoses benthiques à moyen terme. Sur une échelle plus longue, nous avons pu envisager les conséquences en termes d’élévation de cette accumulation en soulignant l’effet de la compaction du profil sédimentaire. Le volet stratigraphique, prenant en compte les conclusions de l’histoire holocène de la plaine maritime flamande, confirme le stade de comblement avancé de l’estuaire. Les recherches sur l’estuaire de l’Authie sont susceptibles de déboucher sur un modèle d’estuaire à dominance hydrodynamique mixte marée-houle, pertinent pour des estuaires macrotidaux tempérés situés dans des domaines à forte disponibilité en sables et répondant à ces critères hydrodynamiques (estuaire de la Manche). Les perturbations d’ordre climatique et la variabilité naturelle qui s’amorcent dans le cadre du changement global s’accompagnent d’une pression humaine de plus en plus forte sur les espaces estuariens. Ces risques devront nous obliger à appréhender les écosystèmes estuariens de manière holistique en les replaçant au niveau régional de la Manche mais également dans le contexte mondial
The mechanisms controlling fine sediments dynamics in estuaries are complex because of the multiplicity of active processes and their diverse interactions, most often not well understood. The study of fine sediment dynamics embodies a number of fundamental environmental issues. Due to their strong affinity with a large range of metallic and organic contaminants, fine-grained deposits are capable of concentrating pollutants from watersheds and from the sea, both of which are sources of increasing coastal zone hazards (from agriculture, maritime traffic. . . ). Accretion of estuarine deposits leads to mudflat formation, and then salt marsh establishment, thus forming habitats of supreme importance in the European community. The lasting biodiversity and resource value of these habitats are at risk from accelerated estuarine infilling. The objective of this thesis has been to highlight key points of the functioning of an estuary co-dominated by waves and tides, and to gain better insight into the interactions underlying fine-grained sedimentation processes. The approach is highly methodological, based on the application of a cross-disciplinaryassemblage of tools. The study shows that wave influence, though significant, is restricted to the esturary mouth. The esturary exhibits freshwater/salinity mixing and the presence of a turbidity maximum resulting from a combination of tidal asymmetries. This tidal pumping is capable of very widely redistributing the sediment within the estuary, notably via macrofloc dynamics. Interactions between tidal asymmetry and morphology are complex and, through generated residual transport, condition the evolution of the estuarine system. The tidal dynamics are particularly well recorded by the characteristics of deposited sediments and their clear rhythmic pattern. The monitoring has shown the constant availability of sediment in the water column and the key role of tidal channels as vectors of sediment circulation. The input of sediment over the intertidal zones is governed by elevation within the tidal frame. The different results have highlighted the importance of Spartina in sediment trapping mechanisms over salt marshes and their seasonal variability but also the medium-term impacts of high sedimentation rates on benthic biocoenoses. At longer timescales, investigation of the consequences of this accretion highlights the effect of compaction of the sedimentary profile. The stratigraphic input from this work takes into account conclusions from the Holocene history of the neighbouring Flemish coastal plain, and confirms the advanced stage of infilling of the Authie esturay. The research on the Authie estuary may be summarised by a model of an estuary with mixed wave-tide hydrodynamic dominance pertinent to temperate macrotidal estuaries located in sand-rich tidal seas with storm wave influence, which is precisely the case of English Channel estuaries. Climatic perturbations and natural variability initiated within the frame of global change result in increasing human pressures on estuaries, thus generating potential risks. Tacking these pressures and risks calls for a holistic approach to the study of estuarine ecosystems, not only at the regional scale of the English Channel, but also in the world context

Cette thèse avait pour objectif d’évaluer le potentiel des sédiments littoraux à enregistrer les changements environnementaux. Trois sites d’études ont été choisis sur la côte atlantique française: la flèche sableuse de la Pointe d’Arçay pour l’enregistrement du climat de la houle ; la Baie de Marennes-Oléron et le Bassin d’Arcachon pour la discrimination des nombreux forçages contrôlant le comblement des estuaires. La Pointe d’Arçay est une flèche sableuse à « crochons » qui présente un taux d’allongement moyen de 26 m/an. Les approches géomorphologiques et de modélisation de la houle depuis 1979 ont mis en évidence que les houles les plus énergétiques favoriseraient un fort allongement de la flèche alors que les houles moins énergétiques favoriseraient un faible gain sédimentaire et un recourbement de l’extrémité de la flèche. Ce mécanisme semble expliquer le développement successif des crochons le long de la flèche depuis la deuxième moitié du 20ème siècle. La Baie de Marennes-Oléron et du Bassin d’Arcachon ont été analysés séparément, puis comparés, grâce à deux approches complémentaires, la stratigraphie (sismique THR et carottages) et les évolutions morphologiques séculaires. Le comblement de la Baie de Marennes-Oléron est rapide depuis le 19ème siècle et est complexe depuis 8 000 ans BP en raison des multiples forçages qui le contrôlent. Le comblement du Bassin d’Arcachon a un budget équilibré depuis le 19ème siècle et semble principalement contrôlé par sa fermeture partielle depuis 2500 ans BP. Les nombreuses différences observées entre ces deux environnements estuariens montrent les importances relatives des forçages locaux comme la morphologie du substratum, la marée, la houle, les apports sédimentaires et l’impact de l’homme
The purpose of this PhD thesis was to evaluate the potential of coastal sediment in recording environmental changes. With this aim in view, three coastal environments have been chosen along the French Atlantic coast: the Arçay sandspit for past wave climate record; the Marennes-Oléron Bay and Arcachon Lagoon to decipher among the multiple forcing parameters controlling estuaries sediment-fill. The Arçay Spit is a compound spit displaying an elongation mean rate of 26 m. Yr-1. Morphological and wave modeling approaches since 1979, show that energetic swells seem to cause massive sand accumulation and spit elongation, whereas less energetic swells appear to be responsible for small sand accumulation and spit curvature. Such mechanism seems to be responsible of the successive hook ridges accretion observed along the Arçay Spit since the second half of the 20th century. The Marennes-Oléron Bay and Arcachon Lagoon have been successively analyzed and compared following a combination of VHR seismic, sediment cores and historical and present-day bathymetries. The sediment-fill of the Marennes-Oléron Bay is rapid since the 19° century and complex since 8000 yrs BP, due to multiple forcing parameters. The sediment-fill of the Arachon Lagoon displays a balanced budget since the 19th century and seems to be mainly controlled by the partial closure of this lagoon since 2500 yrs BP. Numerous differences observed in those two estuarine environments give insight on relative influence of local forcing parameters including bedrock morphology, tide, waves, sediment supply and human impact

L’estuaire de la Seine est l’exutoire d’un bassin versant très anthropisé. Certaines zones marginales du fleuve ont piégé les particules fines auxquelles sont associés de nombreux contaminants ; elles donnent accès aux enregistrements sédimentaires des dernières décennies. Des carottages ont été effectués en trois sites : la Seine fluviale, l’estuaire fluvial de la Seine, et son embouchure. Après datation, ces carottes ont permis de reconstituer l’historique des apports particulaires en contaminants en chacun de ces sites. La comparaison entre les séries temporelles des concentrations de certains éléments dans les matières en suspension et dans les sédiments des carottes datées montre que ces derniers constituent un enregistrement conforme aux particules transportées aux mêmes sites. Les flux particulaires de 55 éléments stables et 18 radionucléides ont ainsi pu être été calculés de 1960 à 2002. La comparaison des données acquises dans la partie fluviale de la Seine et dans l’estuaire fluvial a permis de distinguer et de quantifier les sources intra-estuariennes de contaminants, dominées par les rejets de phosphogypses effectués dans les années 70 dans la région de Rouen (estuaire fluvial). L’intensité du pompage tidal dans l’estuaire fluvial a pu être quantifiée en utilisant les rapports d’activité de certains transuraniens. Enfin, à partir de l’historique des activités atmosphériques et des données acquises sur les carottes, un modèle de transfert du 137Cs de l’atmosphère vers le fleuve, fondé sur une loi de lessivage par ruissellement et érosion, est alors proposé
The Seine estuary is the outlet of a highly anthropogenized catchment area. Marginal areas of the river have trapped fine-grained sediment particles which a number of contaminants are bound to; they give access to the sedimentary records of the past decades. Corings were carried out in three areas: the Seine River, the upper Seine estuary, and at the river mouth. After dating, these cores have led to reconstruct the history of the inputs particulate elements in each of these areas. The comparison of the time series of elemental concentrations between (i) suspended matter during the last decades and (ii) dated sediments along the cores shows that the latter are representative of the former. Particulate fluxes of 55 stable elements and 18 radionuclides were estimated, from 1960 to 2002. Comparison of data acquired in the Seine River and in the upper estuary led to distinguish and quantify the intra-estuarine sources of contaminants that are dominated by phosphogypsum discharges during the 1970s in the Rouen harbour area (upper estuary). The intensity of tidal pumping up to the upper estuary was quantified using transuranics activity ratios. Based on the atmospheric 137Cs activities over the last decades and core derived 137Cs activities, a transfer model from the watershed to the river, based on a solid wash-off transfer function by runoff and erosion, is then proposed

Cette these porte sur la modelisation numerique tridimensionnelle du transport en suspension des sediments cohesifs en estuaire. Dans un premier temps, le modele numerique telemac-3d, qui simule les ecoulements tridimensionnels en riviere et en mer, a fait l'objet de nouveaux developpements afin de representer les processus propres aux sediments fins (phenomene de floculation, mouvements de la creme de vase, consolidation du fond vaseux). L'etude d'un estuaire schematique a montre les capacites du code a simuler les phenomenes caracteristiques des environnements estuariens: propagation de la maree, intrusion saline et formation du bouchon vaseux. Le modele a alors ete applique a un cas reel: l'estuaire de la loire. Le bouchon vaseux reproduit par le modele presente des caracteristiques (position dans l'estuaire, deplacements au cours de la maree) similaires a celles observees en nature. Le modele de creme de vase a aussi ete teste et il s'est avere utile pour une bonne representation de la dynamique sedimentaire estuarienne