The use of delayed drainage in land subsidence modeling greatly complicates model calibration, particularly when the thickness of the fine-grained interbeds varies throughout the modeled region. This thesis documents two separate projects (chapters) related to the use of delayed drainage in groundwater flow and subsidence modeling with parameter estimation. The overall goal of these projects was to better understand how delayed drainage affects accurate parameter estimation and how it is currently affecting the subsidence processes occurring in Las Vegas Valley. Chapter 1 describes an investigation on the value of subsidence data for groundwater model calibration considering delayed drainage. The calibration results of 13 hydraulic parameters of a synthetic conceptual model evaluated for 24 test cases indicate that (1) the inverse of the square of the observation values is a reasonable method to weight the observations, (2) spatially abundant subsidence data typically produce superior parameter estimates even with observation error under constant and cyclical pumping, (3) when subsidence data are limited and combined with drawdown data, outstanding results are obtained for constant pumping conditions. However, for cyclical pumping with observation errors, the best parameter estimates are achieved when multiple years of seasonal subsidence data are provided. The results provide useful suggestions for real-world calibration problems. Chapter 2 outlines the development of an updated flow and subsidence model for Las Vegas Valley covering the entire period of development of the basin. The new model includes a subsidence package that takes into account delayed drainage of fine-grained interbeds. Previous models used subsidence packages that assumed instantaneous equilibration of heads across all hydrogeologic units. The new model resulted in an agreement with measured water-level and improved the simulation of land subsidence. The analysis shows that the typical residual subsidence in Las Vegas Valley can be accurately simulated by incorporating delayed drainage in a long-term model. The study also indicates the need for more sophisticated modeling practices that use delayed drainage with parameter estimation processes to accurately calibrate flow and subsidence models. / Master of Science

The Coastal Plain in the southern Chesapeake Bay area is becoming increasingly susceptible to nuisance flooding as a result of the combination of sea-level rise and land subsidence associated with aquifer compaction from excessive groundwater pumping. Detailed time-series of cumulative compaction data (land subsidence) from the three U.S. Geological Survey deployed extensometers in the regions, along with cyclical piezometer data, reflect the nature of the complex multi-aquifer/aquitard system in the Coastal Plain. Franklin, Virginia and Suffolk, Virginia extensometers were deactivated in 1995 and were reactivated in 2016 along with the addition of a high-sensitivity borehole extensometer in Nansemond, Virginia in collaboration with the Hampton Roads Sanitation District as a part of the Sustainable Water Initiative for Tomorrow (SWIFT). Yearly compaction rates estimated from the reactivated extensometers are -3.3 mm/year, 15.6 mm/year, and -20.7 mm/year in Franklin, Suffolk, and Nansemond, Virginia respectively. One-dimensional vertical compaction modeling is utilized to estimate the total compaction and differentiate which fine-grained confining units or aquifer interbeds are contributing most to total compaction historically and presently. Additionally, properties of the system can be estimated including the elastic specific storage of the aquitards and aquifers and the inelastic storage of the aquitards. The total cumulative change in aquifer system thickness estimated by the MODFLOW subsidence package can be compared to the observed total cumulative change in aquifer system thickness at each site for validation of hypothesis about the dynamics of the aquifer system to known changes in stress. Subsidence rates and aquifer/aquitard properties can be useful for managing and modeling the groundwater in the Coastal Plain of Virginia. / Master of Science / The Coastal Plain in the southern Chesapeake Bay area is becoming increasingly susceptible to flooding at high tides in low lying areas as a result of the combination of sea-level rise and sinking of the land surface (land subsidence) associated with aquifer compaction from excessive groundwater pumping from buried aquifers. Detailed time-series of land subsidence data from the three U.S. Geological Survey deployed extensometers in the region, along with water level data from nearby wells, reflect the nature of the complex multi-aquifer/aquitard system in the Coastal Plain. Franklin, Virginia and Suffolk, Virginia extensometers were deactivated in 1995 and were reactivated in 2016 along with the addition of a high-sensitivity borehole extensometer in Nansemond, Virginia in collaboration with the Hampton Roads Sanitation District as a part of the Sustainable Water Initiative for Tomorrow (SWIFT). Yearly land subsidence rates estimated from the reactivated extensometers are -3.3 mm/year, 15.6 mm/year, and -20.7 mm/year in Franklin, Suffolk, and Nansemond, Virginia respectively. One-dimensional vertical compaction modeling is utilized to estimate the total sinking of the land surface as well as to differentiate which fine-grained confining units or aquifer interbeds are contributing most to total subsidence historically and presently. Additionally, properties of the system can be estimated including the elastic specific storage of the aquitards and aquifers and the inelastic storage of the aquitards. The total cumulative change in aquifer system thickness estimated by the MODFLOW subsidence package can be compared to the observed total cumulative change in aquifer system thickness at each site for validation of hypothesis about the dynamic changes of the aquifer system with known changes in stress. Subsidence rates, understanding the dynamics of the aquifer system, and aquifer/aquitard properties can be useful for managing groundwater and modeling the aquifer system in the Coastal Plain of Virginia.

Remote sensing is the process of collecting information about an object or area without physically being in contact with it. Synthetic Aperture Radar (SAR) is a remote sensing technique that uses radar signals to capture images of the Earth’s surface. SAR is an active sensor that generates images by emitting electromagnetic pulses and receiving signals reflected from the target. Imaging radars can employ different wave polarizations in transmission and reception, and the selected combination significantly influences the backscattered signal, enabling us to better understand the properties of the targets in the scene. This technique is known as polarimetry. In addition, images acquired from different positions can be combined coherently, in another technique called interferometry. The motivation of this thesis is to contribute to the processing of multi-temporal polarimetric and interferometric SAR data and to evaluate the information content and applicability of such multidimensional data in different domains. The following specific objectives have been identified, each accompanied by clearly defined research questions. 1) Design, implement and evaluate a tensor-based filter that can fully exploit multi-temporal polarimetric and interferometric information for data processing. The proposed filter aims to maximize the utilization of information from multi-temporal polarimetric SAR data from different satellite and optimize the suppression of speckle while maintaining structural information. 2) Understand the physical reason of the contribution of polarimetric information to polarimetric persistent scatterer interferometry (PolPSI), with focus on dual-pol data from Sentinel-1. Compared to traditional experiments based on the single-polarization VV channel, the addition of the VH channel expands the dimensionality of the available data allowing for the analysis of how the VH channel helps increase the PS density and evaluate whether the PolPSI results are truly better than single-pol PSI results or not. 3) Analyse the contribution of polarimetric information to polarimetric distributed scatterers interferometry (PolDSI) based on Sentinel-1. The phase optimization of distributed scatterers is based on the polarimetric covariance matrix formed by the VV and VH channels. Compared to using the VV channel alone, the addition of VH channel introduces amplitude information and polarization coherence between the two channels. The optimized distributed scatterers then become synthesized persistent scatterers, and finally, decide whether it is worth to use always the VH channel, in addition to VV, or is it better to work with the VV channel alone. 4) Explore the potential of the polarimetric co-polar complex coherence in crop monitoring by investigating its sensitivity to crop growth. This experiment focuses on airborne data in the L-band with available ground measured data. The research carried out in this thesis has resulted in three publications in indexed journals and several presentations in international conferences and symposia. Imaging radars can employ different wave polarizations in transmission and reception, and the selected combination significantly influences the backscattered signal, enabling us to better understand the properties of the targets in the scene. This technique is known as polarimetry. In addition, images acquired from different positions can be combined coherently, in another technique called interferometry. / This thesis received support from the Spanish Ministry of Science and Innovation (State Agency of Research, AEI) under Project PID2020-117303GB-C22/AEI/10.13039/501100011033, European Space Agency under Contract 4000133590/20/NL/AS/hh, the ESA-MOST China DRAGON-5 project (ref. 59339), as well as the European Union’s Horizon Europe research and innovation programme under grant agreement No. 101129646. During my exchange at ETH, I received sponsorship from BANCO SANTANDER-UA for international doctoral mobility (2023-24)

Le Golfe du Lion et le Bassin Provençal sont l’objet de recherche intensive à toute échelle de temps et d’espace. Cependant, les budgets sédimentaires et les mouvements verticaux depuis la formation de la marge étaient restés inconnus ou sources de controverses. Ce travail se propose d’aborder leur quantification à partir de l’interprétation de nombreux profils sismiques, d’après les concepts de stratigraphie sismique et séquentielle [Vail et al., 1977], complétée par des données de forages et de sismique réfraction, et validée par des modélisations stratigraphiques avec Dionisos [Granjeon and Joseph, 1999]. L’établissement d’une continuité stratigraphique entre le domaine de plate-forme et le bassin profond offre une vision complète du remplissage sédimentaire de la marge. Les repères stratigraphiques du Plio-Pléistocène (2.6 Ma, 1.6 Ma, 0.9 Ma et 0.45 Ma) ont en effet été corrélés jusqu’au pied de pente. Les jalons messiniens, établis lors des travaux précédents [Bache, 2008] ont également été étendus et précisés localement. La mise en évidence d’une nouvelle unité, interprétée comme les résidus de l’abrasion lors de la transgression mettant fin à la célèbre crise, permet d’apporter des arguments pour l’établissement d’un nouveau scénario de l’évènement [Bache et al., 2012a](soumis). Des lois de conversion en profondeurs (métriques) des différentes unités chronostratigraphiques ont ensuite été établies en 3D à partir de l’ensemble des données de forage et de réfraction (ESP) et appliquées pour chacune de nos unités. Les profondeurs de l’ensemble des jalons plio-pléistocènes et messiniens ont ainsi pu être cartographiées, ainsi que les épaisseurs de chacune des unités définies depuis le substratum jusqu’à l’actuel (1 au Miocène, 6 au Messinien, 5 au Plio-Pléistocène). Les épaisseurs et volumes sédimentaires déposés ont alors pu être quantifiés sur chaque intervalle stratigraphique. Les séries sédimentaires ont été par la suite décompactées et les volumes "vrais" de dépôts et flux sédimentaires recalculés. / The Gulf of Lions and the Provençal basin have been studied intensively at variable timescale. However, sedimentary budgets and vertical movements of the margin remained largely unknown. This work aims to quantify them using a large grid of seismic data and their interpretations with seismic and sequential stratigraphy concepts [Vail et al., 1977], correlations with existing drillings, refraction data and validation by numerical stratigraphic modeling with Dionisos [Granjeon and Joseph, 1999].A stratigraphic continuity of reflectors from the platform to the slope and to the deep basin has been established describing the architecture of the sedimentary filling of the entire margin. Plio-pleistocene stratigraphic markers (at 2.6 My, 1.6 My, 0.9 My and 0.45 My) have been correlated down to the foot of slope. The Messinian units underlined by previous studies [Bache, 2008] were also extended and/or detailed in specific areas. A new unit is described and interpreted as the residuals of the abrasion during the transgression which ended the famous messinian crisis. This allowed us to bring some new arguments for a new scenario of the event [Bache et al., 2012a](submitted). Drillings and refraction data led to 3D time-depths conversion laws for our chronostratigraphic units. We were therefore able to produce all the Plio-Pleistocene and Messinian maps in meters as well as the thickness maps of all units defined above the substratumuntil today (1 for the Miocene, 6 for the Messinian, 5 for the Plio-Pleistocene). The thicknesses and the sedimentary volumes were then quantified for every stratigraphic intervals. After decompaction, "true" volumes of deposits as well as sedimentary fluxes were therefore recalculated.

The Adana Basin of southern Turkey, situated at the SE margin of the Central Anatolian Plateau is ideally located to record Neogene topographic and tectonic changes in the easternmost Mediterranean realm. Using industry seismic reflection data we correlate 34 seismic profiles with corresponding exposed units in the Adana Basin. The time-depth conversion of the interpreted seismic profiles allows us to reconstruct the subsidence curve of the Adana Basin and to outline the occurrence of a major increase in both subsidence and sedimentation rates at 5.45 – 5.33 Ma, leading to the deposition of almost 1500 km3 of conglomerates and marls. Our provenance analysis of the conglomerates reveals that most of the sediment is derived from and north of the SE margin of the Central Anatolian Plateau. A comparison of these results with the composition of recent conglomerates and the present drainage basins indicates major changes between late Messinian and present-day source areas. We suggest that these changes in source areas result of uplift and ensuing erosion of the SE margin of the plateau. This hypothesis is supported by the comparison of the Adana Basin subsidence curve with the subsidence curve of the Mut Basin, a mainly Neogene basin located on top of the Central Anatolian Plateau southern margin, showing that the Adana Basin subsidence event is coeval with an uplift episode of the plateau southern margin. The collection of several fault measurements in the Adana region show different deformation styles for the NW and SE margins of the Adana Basin. The weakly seismic NW portion of the basin is characterized by extensional and transtensional structures cutting Neogene deposits, likely accomodating the differential uplift occurring between the basin and the SE margin of the plateau. We interpret the tectonic evolution of the southern flank of the Central Anatolian Plateau and the coeval subsidence and sedimentation in the Adana Basin to be related to deep lithospheric processes, particularly lithospheric delamination and slab break-off. / Il Bacino di Adana (Turchia meridionale) é situato in posizione esterna rispetto al margine sud-orientale del plateau anatolico centrale. Il bacino risulta ubicato in posizione strategica per registrare i principali cambiamenti della topografia e dell’assetto tettonico avvenuti durante il Neogene nel Mediterraneo orientale. Utilizzando dati sismici provenienti dall’industria petrolifera abbiamo correlato 34 profili sismici con le unitá corrispondenti affioranti nel Bacino di Adana. La conversione da tempi a profonditá dei profili sismici interpretati ci ha permesso di ricostruire la curva di subsidenza del Bacino di Adana e di individuare un evento caratterizato da un importante aumento della subsidenza associato ad un considerevole incremento del tasso di sedimentazione. Questo evento, avvenuto tra 5.45 e 5.33 Ma ha portato alla deposizione di quasi 1500 km3 di conglomerati e marne. La nostra analisi di provenienza della porzione conglomeratica mostra che la maggior parte del sedimento proviene dal margine sud-orientale del plateau anatolico centrale e dalle aree situate a nord di questo. La comparazione di questi risultati con la composizione litologica di conglomerati recenti e con le litologie affioranti nei bacini di drenaggio attuali mostra cambiamenti rilevanti tra le aree di provenienza del sedimento Messiniane e quelle attuali. Riteniamo che questi cambiamenti nelle aree sorgente siano il risultato del sollevamento e della successiva erosione del margine sud-orientale del plateau anatolico centrale. Questa ipotesi é supportata dal confronto delle curve di subsidenza del Bacino di Adana e del Bacino di Mut, un bacino principalmente neogenico situato sulla sommitá del margine meridionale del plateau. La comparazione delle due curve di subsidenza mostra che l’evento di forte subsidenza del Bacino di Adana é coevo ad un episodio di sollevamento del margine meridionale del plateau anatolico centrale. La raccolta di un fitto dataset strutturale acquisito nella regione di Adana mostra differenti stili deformativi per i margini nord-occidentale e sud-orientale del bacino. La porzione nord-occidentale del bacino, debolmente sismica, é caratterizzata da strutture estensionali e transtensive che tagliano I depositi neogenici, verosimilmente accomodando il sollevamento differenziale tra il bacino e il margine sud-orientale del plateau. Riteniamo che l’evoluzione tettonica del margine meridionale del plateau anatolico centrale e la contemporanea subsidenza e sedimentazione nel Bacino di Adana sia da ricondurre a processi litosferici profondi, in particolar modo delaminazione litosferica e slab break-off.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail est consacré à l'étude des structures, de la sédimentation et de la subsidence jurassiques sur une transversale E-W aux Alpes Occidentales, du Massif Cristallin Externe de Belledonne à la frontière italienne, représentant la marge occidentale de la Téthys Ligure (chapitre 1). il est fondé sur des coupes stratigraphiques levées dans les zones dauphinoise, subbriançonnaise, briançonnaise et piémontaise. En vue de déterminer les positions relatives des diverses coupes, le chapitre 2 rappelle les diverses étapes de l'histoire tectonique tertiaire, puis présente une carte des unités structurales alpines à la fln du Crétacé, sur la portion des Alpes étudiée ici. La description de coupes-types (chapitre 3) met en évidence divers faciès sédimentaires et de leur paléo-environnement. Une attention particulière est portée aux brèches synsédimentaires et aux formations olistolitiques, dont la genèse s'explique par plusieurs épisodes de démantèlement. Ce chapitre s'achève sur une tentative d'attribution des faciès sédimentaires, qu'ils soient macroscopiques ou microscopiques, à un milieu de dépôt, donc à une profondeur. Des cartes de faciès sédimentaires (chapitre 4) illustrent les situations respectivement à la fin de l'Hettangien, du Carixien, du Toarcien, de l'Aalénien, du Bathonien et de l'Oxfordien. Des cartes d'isopaques vraies permettent d'apprécier le début de la différenciation des aires à forte et à faible subsidence en domaine dauphinois et subbriançonnais. Les faciès sédimentaires restent uniformes jusqu'au Toarcien, mais des aires plus subsidentes que d'autres apparaissent dès le Sinémurien. De plus, des failles synsédimentaires séparent des aires à fortes et à faibles épaisseurs. Les accidents synsédimentaires résultant des distensions liées au rifting limitent diverses structures (chapitre 5) : des demis-blocs basculés, le plus typique étant celui de Bourg d'Oisans; des grabens symétriques, tel celui de Besse; des horsts de grande dimension, comme le Massif du Pelvoux. Enfin, lorsque des évaporites triasiques sont présentes à la base de la la série sédimentaire, des mouvements diapiriques sont initiés, en relation avec la tectonique extensive. Le meilleur exemple se trouve en zone subbriançonnaise dans le Massif du Perron des Encombres. Ces accidents synsédimentaires, de quelque type qu'ils soient, ont tous eu des jeux multiples, à diverses époques. Pour préciser quantitativement les observations précédentes, la subsidence de diverses séries de la transversale est calculée dans le chapitre 6. Le paramètre le plus contraignant à ce stade est la profondeur d'eau à l'époque des dépôts. Celle-là est déterminée à l'aide de deux méthodes: d'une part, grâce aux faciès synsédimentaires, de l'autre, grâce aux caractères morphologiques des fragments de crinoïdes. La subsidence au cours du Lias et du Dogger a lieu en trois étapes, en trois à-coups, le premier au début, le deuxième vers la fin du Lias et le troisième vers la fin du Dogger. Cette subsidence est toujours positive en domaine dauphinois et piémontais. Par contre, elle devient négative vers la fin du Lias en domaine briançonnais et dans une partie du domaine subbriançonnais, qui émergent alors. L'inversion de subsidence, ainsi que les ordres de grandeur des sauts des courbes de subsidence peuvent s'expliquer par un modèle d'extensions multiples non uniformes dans la lithosphère (chapitre 7). A trois reprises, à la fin du Trias, du Lias et du Dogger, une extension rapide a causé un amincissement de la croûte et du manteau lithosphérique, qui se traduit par une subsidence initiale, suivie d'un refroidissement thermique. Le modèle unidimentionnel bicouche permet d'estimer les valeurs des taux d'amincissement, grâce aux contraintes fournies par le chapitre 6. A partir de ces taux, une image possible de la structure profonde de la marge téthysienne peut être dessinée. Parmi les explications possibles de cette image, l'hypothèse d'une zone de cisaillement inclinée soit vers l'Est soit vers l'Ouest est l'une des plus séduisante. En effet, elle permettrait d'expliquer les caractéristiques du fond océanique du domaine ligure, qui apparait à la fin du rifting.

Le Golfe du Lion et le Bassin Provençal sont l'objet de recherche intensive à toute échelle de temps et d'espace. Cependant, les budgets sédimentaires et les mouvements verticaux depuis la formation de la marge étaient restés inconnus ou sources de controverses. Ce travail se propose d'aborder leur quantification à partir de l'interprétation de nombreux profils sismiques, d'après les concepts de stratigraphie sismique et séquentielle [Vail et al., 1977], complétée par des données de forages et de sismique réfraction, et validée par des modélisations stratigraphiques avec Dionisos [Granjeon and Joseph, 1999]. L'établissement d'une continuité stratigraphique entre le domaine de plate-forme et le bassin profond offre une vision complète du remplissage sédimentaire de la marge. Les repères stratigraphiques du Plio-Pléistocène (2.6 Ma, 1.6 Ma, 0.9 Ma et 0.45 Ma) ont en effet été corrélés jusqu'au pied de pente. Les jalons messiniens, établis lors des travaux précédents [Bache, 2008] ont également été étendus et précisés localement. La mise en évidence d'une nouvelle unité, interprétée comme les résidus de l'abrasion lors de la transgression mettant fin à la célèbre crise, permet d'apporter des arguments pour l'établissement d'un nouveau scénario de l'évènement [Bache et al., 2012a](soumis). Des lois de conversion en profondeurs (métriques) des différentes unités chronostratigraphiques ont ensuite été établies en 3D à partir de l'ensemble des données de forage et de réfraction (ESP) et appliquées pour chacune de nos unités. Les profondeurs de l'ensemble des jalons plio-pléistocènes et messiniens ont ainsi pu être cartographiées, ainsi que les épaisseurs de chacune des unités définies depuis le substratum jusqu'à l'actuel (1 au Miocène, 6 au Messinien, 5 au Plio-Pléistocène). Les épaisseurs et volumes sédimentaires déposés ont alors pu être quantifiés sur chaque intervalle stratigraphique. Les séries sédimentaires ont été par la suite décompactées et les volumes "vrais" de dépôts et flux sédimentaires recalculés. Il en résulte une augmentation très forte (X2) des apports détritiques autour de 1 Ma en liaison avec les changements climatiques de la révolution Mi-Pléistocène, et le changement de fréquence et d'amplitude des cycles eustatiques. L'accélération mondiale (par 3) des flux terrigènes il y a 5 Ma, défendue par de nombreux auteurs et corrélée avec un soulèvement des grandes orogènes (ici en liaison avec les Alpes), est également observée dans notre bassin, même si la célèbre crise de salinité messinienne tend à perturber le signal. On suggère qu'elle soit en partie responsable de ce pic détritique à 5 Ma. La chute du niveau marin (estimée à 1500 m par [Clauzon, 1982]) et l'érosion qui lui est associée entraînent en effet un transfert considérable de sédiments d'amont en aval. Les flux détritiques sont ainsi multipliés par 15 pendant le Messinien par rapport au Miocène. Nos modélisations stratigraphiques de la crise messinienne ont par ailleurs permis de démontrer la validité de l'hypothèse de [Bache, 2008], [Bache et al., 2012b] quant à l'ampleur des dépôts détritiques issus de l'érosion et du démantellement de la marge. La géométrie des dépôts nous a également fourni de précieux indicateurs des mouvements verticaux ayant affectés les sédiments depuis le rifting. Trois domaines différents de subsidence sont distingués : les domaines de plate-forme, de pente (où la subsidence prend la forme d'un basculement) et le bassin profond (qui s'affaisse de façon purement verticale). Trois lignes charnières ou hinge-line sont ainsi définies : - la première située entre 15 à 20 km en amont du trait de côte actuelle, au début de l'amincissement de la croûte (première remontée du Moho) - la deuxième au niveau de la rupture de pente de l'actuel plateau au-dessus à la transition avec un domaine de croûte continentale plus fortement amincie au sein duquel un sous domaine anomalique à fortes vitesses sismiques est observé, - la troisième à l'aplomb de la transition entre le domaine à croûte continentale fortement amincie et le domaine à croûte atypique. Sur la plate-forme, le basculement plio-pléistocène quantifié par [Rabineau, 2001], [Rabineau et al., soumis), est démontré constant dans le temps et globalement dans l'espace et estimé à 0,16°/Ma et validée par des simulations en 2D. La subsidence post-rift moyenne (depuis 20 Ma) du plateau, quant à elle, apparaît inférieure et variable dans le temps et l'espace. Elle est estimée à 0,11°/Ma sur la plate-forme occidentale, à 0,06°/Ma sur la plate-forme orientale, impliquant une subsidence miocène quasi-nulle sur la plate-forme rhodanienne. La subsidence post-rift moyenne est cependant mesurée sur des réflecteurs qui ont probablement subi des réajustements isostatiques liés à l'événement messinien. Quantifier l'ampleur de ces réajustements isostatiques s'avère donc essentiel pour mieux contraindre la subsidence. L'ordre de grandeur de ces réajustements a été mesuré à 1300 m sur la plate-forme externe occidentale au niveau des canyons de la zone Aude-Hérault, se rapprochant de l'estimation de [Mauffret et al., 2001]. Dans le bassin profond, la subsidence post-rift verticale (depuis 20 Ma) est, elle, estimée à 500 m/Ma. Une simulation préliminaire avec Dionisos, incluant les lignes charnières définies, et considérant un taux de basculement constant de 0,16°/Ma sur le plateau, une subsidence verticale de 500 m/Ma dans le bassin, et un basculement constant sur la pente accommodant les subsidences de part et d'autre, reproduit l'architecture sédimentaire de la marge à partir d'une topographie initiale plane. Elle montre donc que l'hypothèse d'une subsidence post-rift constante du bassin de 500 m/Ma depuis 20 Ma (similaire à celle indiquée par [Séranne, 1999]) est possible, même si un taux de subsidence miocène plus faible n'est pas à exclure. L'enregistrement sédimentaire permet donc de décrypter les lois de subsidence qui semblent corrélées aux diffé- rents grands domaines structuraux sous-jacents : (1) le domaine à croûte continentale, (2) celui à croûte continentale amincie et (3) le domaine à croûte intermédiaire. La position haute de la plate-forme pendant le rifting [Bache, 2008], [Bache et al., 2010], les taux de subsidence particulièrement forts calculés dans cette étude, ainsi que le mouvement subsidant purement vertical dans le bassin ne correspondent pas à l'évolution attendue d'après les modèles conservatifs d'extension des marges. De précédentes études menées sur les marges atlantiques [Moulin et al., 2005], [Aslanian et al., 2009], [Labails et al., 2010] avaient déjà mis l'accent sur ce point. Les résultats de nos travaux confirment donc la nécessité de considérer de nouveaux modèles d'évolution des marges dites passives [Aslanian et al., 2009], [Bache et al., 2010].

The D'Entrecasteaux Island (DEI) gneiss domes are fault-bounded domes with ~2.5 km of relief exposing ultrahigh-pressure (UHP) and high-pressure (HP) metamorphic gneisses and migmatites exhumed in an Oligocene-Miocene arc-continent collision and subduction zone subject to Late Miocene to Recent continental extension. To study the style of continental extension accompanying exhumation of the DEI gneiss domes, a grid of 1,518 km of 2-D multi-channel seismic (MCS) reflection data and well data is interpreted from the offshore areas surrounding the DEI, including the Trobriand basin and the Goodenough basin. The offshore study is combined with onshore geologic information to constrain the area's Oligocene to Recent basinal and tectonic evolution. MCS and well data show the Trobriand basin formed as a forearc basin caused by southward Miocene subduction at the Trobriand trench. Late Miocene basin inversion uplifted the southern and northern basin margins. Subduction slowed at ~8 Ma as the margin transitioned to an extensional tectonic environment. Since then, the Trobriand basin has subsided 1-2.5 km as a broad sag basin with few normal faults deforming the basin fill. South of the DEI, the Goodenough rift basin developed after extension began (~8 Ma) as the hanging-wall of the north-dipping Owen-Stanley normal fault bounding the southern margin of the basin. Rapid uplift of the adjacent footwall of the Owen-Stanley fault zone in the Papuan Peninsula accompanied the formation of the Goodenough submarine rift basin. The lack of upper crustal extension accompanying subsidence in the Trobriand and Goodenough basins suggests depth-dependent lithospheric extension from 8-0 Ma has accompanied uplift of the DEI gneiss domes. Structural reconstructions of seismic profiles show 2.3 to 13.4 km of basin extension in the upper crust, while syn-rift basin subsidence values indicate at least 20.7 to 23.6 km of extension occurred in the lower crust since ~8 Ma. Results indicating thinning is preferentially accommodated in the lower crust surrounding the DEI are used to constrain a schematic model of uplift of the DEI domes involving vertical exhumation of buoyant, post-orogenic lower crust, far-field extension from slab rollback, and an inverted two-layer crustal density structure. / text

Carbonate preservation in the oceans occurs at a depth called the carbonate compensation depth (CCD). The CCD is where the input rate of carbonate from the surface of the ocean is balanced by the dissolution rate. Factors controlling the CCD are the CO2 in the atmosphere, weathering, and productivity in the surface water, the depth of the lysocline and deep water currents (and their ocean circulation). Two previous studies have investigated the variation of the CCD through geologic time, one in the equatorial Pacific (Pälike et al., 2012) and the other compiled results from the Pacific, Atlantic and Indian Oceans (Van Andel, 1975). The project consisted of compiling a database of sediment lithologies for many more sites in the Atlantic since the compilation by Van Andel, 1975, and together with a subsidence model of the ocean crust the systematic variations of CCD could be investigated. The results show that the CCD varies both spatially and temporally in accordance with previous studies. The reconstruction of the CCD needs further analysis, and possibly data from the oldest drilling program, the Deep Sea Drilling Project (DSDP). One result that is very important is that this study includes a total of 91 sites in the Atlantic Ocean, far more than in any of the other two studies. Future work can build upon the already started database of sediment lithologies.