Situé dans le domaine périalpin à moyenne paléolatitude, le Bassin Molassique Rhodano-Provençal enregistre durant le Miocène, une sédimentation bioclastique particulière. Ces séries miocènes sont caractérisées par un réseau de vallées incisées. Cette thèse se fonde sur l'analyse des séries affleurant dans les secteurs de Vénasque (Aquitanien-Langhien) et de Martigues (Aquitanien-Tortonien). L'objectif est d'étudier les corps bioclastiques (pétrographie, architecture sédimentaire, environnements de dépôt et diagenèse) afin de déterminer leur potentiel pétrolier. Après la formation de vallées fluviatiles en bas niveau marin, les sédiments déposés sont dominés par une dynamique tidale strictement sous aquatique. Ils peuvent être séparés en deux groupes : les intervalles bioclastiques et les intervalles marneux, respectivement transgressifs et de haut niveau marin. Les corps bioclastiques présentent le meilleur potentiel réservoir mais sont caractérisés par une forte hétérogénéité interne. Cette hétérogénéité résulte d'une combinaison de facteurs hydrodynamiques, écologiques et diagénétiques associés aux cycles tectono-eustatiques. L'établissement d'un schéma séquentiel précis en relation avec la diagénèse permet de caractériser le potentiel des réservoirs bioclastiques confinés dans des vallées sous-marines. Les dépôts du Miocène rhodanien constituent un analogue terrain exceptionnel pour la compréhension des réservoirs actuellement impliqués dans des systèmes pétroliers.

L’architecture crustale et l’évolution de la partie profonde des marges passives peu-magmatiques sont encore mal comprises. En prenant comme chantier principal les marges Australie-Antarctique, cette thèse montre que l’enregistrement de la déformation dans les sédiments met en évidence une évolution polyphasée des marges distales. Cette évolution polyphasée implique le développement de multiples systèmes de détachement présentant une organisation hors-séquence et menant à une architecture finale symétrique des domaines exhumés. Cette organisation des systèmes de failles est liée à des cycles de délocalisation / relocalisation de la déformation influencés par l’apport magmatique, par un niveau de découplage et par la remontée asthénosphérique. L’interaction faille / magma apparait particulièrement importante dans l’évolution des marges distales. Cette étude a permis de mieux caractériser la rupture lithosphérique, qui peut se définir comme un événement tectono-magmatique progressif. / The crustal architecture and evolution of the deepest part of magma-poor rifted margins is currently not well understood. Taking the Australia-Antarctica margins as main study area, this thesis shows that the record of the deformation in sediments highlights a clear polyphase evolution of distal margins. This polyphase evolution implies the development of multiple detachment systems presenting an out-of-sequence organization and leading to a final symmetric architecture of the exhumed domains. This organization of fault systems is linked to cycles of delocalisation / re-localisation of the deformation influenced by the magmatic supply, by a decoupling level and by the asthenospheric uplift. Fault / magma interaction appears particularly important during the evolution of distal margins. This study allowed a better characterization of the lithospheric breakup, which can be defined as a progressive tectono-magmatic event.