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.

Les systèmes carbonatés lacustres salins présentent un fort potentiel d’enregistrement des changements paléogéographiques et paléoclimatiques. Ce manuscrit présente une méthode d’analyse pluridisciplinaire (sédimentologie, écologie, stratigraphie, paléontologie, géochimie et paléomagnétisme) et multi-échelle (µm au km) appliquée au bassin lacustre d’Alès et des régions limitrophes au cours du Priabonien (–38 à –33,5Ma). Cette approche a permis d’apporter de nouveaux éléments dans les reconstitutions paléoenvironnementales, paléogéographiques et paléoclimatiques du sud–est de la France au Priabonien. De nouveaux concepts sédimentologiques et stratigraphiques transposables à d’autres systèmes lacustres sont mis en avant. Enfin, les observations permettent de reconstituer, dans un cadre temporel bien contraint, l’histoire de la détérioration climatique précédant la limite Eocène–Oligocène qui correspond à la plus grande crise climatique de ces 50 derniers millions d’années. / Lacustrine carbonate systems are of great interest to record the paleogeographic and paleoclimatic changes. This manuscript provides a multi-disciplinary (sedimentology, ecology, stratigraphy, paleontology, geochemistry and paleomagnetism) and a multi-scale (from µm to km) analysis dedicated to the Alès Basin and the neighboring areas during the Priabonian (–38 to –33.5Ma). Such joint approach has already allowed us to bring new elements regarding the paleoecological, paleoenvironmental and paleoclimatic interpretations. New sedimentological ideas and stratigraphic concepts emerge and could be transposed to such saline lacustrine systems as analogues. Finally, the well-defined chronostratigraphic framework can be used to decipher the climatic deterioration recording prior to the Terminal Eocene Event at the Eocene–Oligocene boundary (the most profound climatic change of the past 50 million years.

Les dépôts gravitaires carbonatés peuvent former d'importants volumes à la transition plate-forme/bassin; notamment en domaine tropical où les biotopes néritiques carbonatés sont de prolifiques usines à sédiments pouvant être redéposés dans le milieu marin profond adjacent. Ce travail porte sur les dépôts gravitaires carbonatés d'âge Crétacé de la Péninsule du Gargano (SE Italie). Une cartographie géologique détaillée et la modélisation numérique 3D (supportées par un MNT obtenu par LIDAR héliporté) ont été couplées à des analyses sédimentologiques et biostratigraphiques afin de caractériser l'évolution spatiale et temporelle de systèmes de dépôts gravitaires distincts. Les surfaces stratigraphiques 3D ont été restaurées afin d'évaluer l'impact de la paléo-topographie sur la distribution spatiale et la géométrie des corps. La corrélation avec les séries de plate-forme de même âge a permis d'établir les relations entre nature des resédimentations (sables vs. brèches) et le niveau marin. Les données qualitatives et quantitatives d'affleurements ont permis de générer des modèles numériques 3D de lithofacies à partir de méthodes de simulations stochastiques. Enfin, des mesures des paramètres physiques des roches ont été couplées à des analyses pétrographiques afin de d'évaluer l'impact de la fabrique sédimentaire et des types poreux sur les propriétés acoustiques et réservoirs de ces carbonates. Cette approche multidisciplinaire démontre l'importance du couplage de méthodes d'analyses de terrain dites «traditionelles» avec des donnés numériques et la modélisation 3D afin d'améliorer la caractérisation et les modèles des systèmes et réservoirs sédimentaires. / Carbonate gravity flow deposits can form significant volumes at the platform-to-basin transition; especially because tropical shallow-water carbonate environments are major sediment factories, the products of which, early lithified or not, are likely to be redeposited in the adjacent deep marine domain. This work has focused on the Cretaceous resedimented carbonates of the Gargano Peninsula (SE Italy). Extensive geological mapping and 3-D numerical modelling (supported by a LIDAR DEM) were associated to sedimentologic and biostratigraphic analyses to assess the spatial and temporal evolution of distinct deep-water depositional systems. Key 3-D stratigraphic surfaces were restored to investigate the impact of the paleo-topography on the geometry and spatial distribution of the gravity flow deposits. Correlation with the coeval shallow-water platform series has served to assess the relationships between the nature of the resedimented carbonates (i.e. bioclastic sands versus breccias) and sea level. Qualitative and quantitative outcrop data were transferred into 3-D numerical models of lithofacies that were generated at seismic scale with stochastic simulation methods. Finally, petrophysical measurements were coupled with quantitative petrographic analyses to assess the impact of sedimentary fabrics and pore types on acoustic and reservoir properties of carbonate gravity flow deposits. This multidisciplinary approach demonstrates that coupling traditional field work analyses with outcrop numerical data (e.g. LIDAR-derived) and 3-D geological modelling is a relevant method for improving outcrop characterization and conceptual models of sedimentary systems and reservoirs.

La stratigraphie synrift du bloc de faille est divisée en trois groupes stratigraphiques, représentant une épaisseur de 1624 m. Le Groupe inférieur est composé de sédiments fluvio-lacustres, le Groupe moyen comporte les Gilbert-deltas géants et leurs faciès fins associés, le Groupe supérieur est formé de Gilbert-deltas récents à actuels ainsi que de formations superficielles. La discordance basale de l’Unité du prérift présente une paléotopographie. La phase d'extension précoce (Groupe inférieur) est caractérisée par une très faible subsidence assurée par l’activité précoce de la faille de Pirgaki et des failles mineures. La transition avec la phase d'extension principale (Groupe moyen) est marquée par un approfondissement du bassin ainsi que par une augmentation du taux de subsidence. La phase d'abandon et de soulèvement du bloc (Groupe supérieur) est caractérisée par des évènements de creusement-comblement. Le Gilbert-delta géant de Kerinitis se serait déposé dans la période Pléistocène inférieur-Pléistocène moyen, en milieu marin. L’étude de la sédimentologie de faciès a permis de mettre en évidence quatre associations de faciès : topset, foreset, bottomset, prodelta. L’architecture stratigraphique est composée de onze Unités Stratigraphiques (SU) séparées par onze Surfaces Stratigraphiques (KSS). Dans un contexte de création continue d’espace d’accommodation, les SU se déposent pendant les maxima et les périodes de chute du niveau marin. Les KSS se mettent en place pendant des périodes d’augmentation du niveau marin. Les quatres étapes de construction du Gilbert-delta de Kerinitis ont enregistré le début, le maximum et l’arrêt de l’activité du système de failles / Synrift stratigraphy on a normal fault block is subdivided into three groups. The Lower group is composed of continental sediments (fluvio-lacustrine). The Middle group contains the giant Gilbert-type fan deltas and their associated fine-grained facies. The Upper group is composed of the recent to present day Gilbert-deltas and superficial deposits. The Lower group is marked by a low subsidence rate on the young Pirgaki fault and some secondary faults. A marked increase in subsidence rate mark the transition to the Middle group. It is proposed that the increase in subsidence rate is due to the connexion between two major faults. The Upper group was deposited during uplift of the study area in the footwall of the Helike fault. It is suggested that the giant Kerinitis Gilbert-type fan delta was deposited during the Early to early Middle Pleistocene, under marine conditions. Facies characterizing a range of depositional processes are assigned to four facies associations: topset, foreset, bottomset and prodelta. The stratal architecture is composed of eleven Key Stratal Surfaces (KSS) separating eleven Stratal Units (SU). In this subsidence-dominated system, each SU records a highstand period and principally a period of decreasing eustatic sea level. The KSS, record transgressions that took place in periods of rapid sea level rise. The eustatic signal, controlling the deposition of the SU is of higher frequency than the tectonic signal, which controlled four stages of delta growth. The four delta growth stages are linked with the initiation, maximum growth and the abrupt death of the Pirgaki-Kerinitis fault system

La stratigraphie synrift du bloc de faille est divisée en trois groupes stratigraphiques, représentant une épaisseur de 1624 m. Le Groupe inférieur est composé de sédiments fluvio-lacustres, le Groupe moyen comporte les Gilbert-deltas géants et leurs faciès fins associés, le Groupe supérieur est formé de Gilbert-deltas récents à actuels ainsi que de formations superficielles. La discordance basale de l'Unité du prérift présente une paléotopographie. La phase d'extension précoce (Groupe inférieur) est caractérisée par une très faible subsidence assurée par l'activité précoce de la faille de Pirgaki et des failles mineures. La transition avec la phase d'extension principale (Groupe moyen) est marquée par un approfondissement du bassin ainsi que par une augmentation du taux de subsidence. La phase d'abandon et de soulèvement du bloc (Groupe supérieur) est caractérisée par des évènements de creusement-comblement. Le Gilbert-delta géant de Kerinitis se serait déposé dans la période Pléistocène inférieur-Pléistocène moyen, en milieu marin. L'étude de la sédimentologie de faciès a permis de mettre en évidence quatre associations de faciès : topset, foreset, bottomset, prodelta. L'architecture stratigraphique est composée de onze Unités Stratigraphiques (SU) séparées par onze Surfaces Stratigraphiques (KSS). Dans un contexte de création continue d'espace d'accommodation, les SU se déposent pendant les maxima et les périodes de chute du niveau marin. Les KSS se mettent en place pendant des périodes d'augmentation du niveau marin. Les quatres étapes de construction du Gilbert-delta de Kerinitis ont enregistré le début, le maximum et l'arrêt de l'activité du système de failles.

Les systèmes carbonatés, anciens et actuels, se retrouvent au coeur d’enjeux économiques et sociétaux majeurs, notamment dans le domaine énergétique où ils représentent une part considérable des réserves prouvées de gaz et de pétrole. La présente thèse se focalise sur la plate-forme urgonienne Provençale (Barrémien supérieur–Aptien inférieur), analogue d’affleurement prouvé de réservoirs carbonatés du Moyen-Orient. Près d’une trentaine de coupes stratigraphiques, incluant notamment deux forages réalisés dans le cadre de ce travail, ont été considérées sur l’ensemble du domaine Provençal. La reconnaissance de surfaces d’émersion et d’ennoiement contraintes biostratigraphiquement permet d’appréhender régionalement l’évolution paléogéographique et l’architecture stratigraphique. Plusieurs phases de progradation en direction des bassins adjacents, entrecoupées d’épisodes de perturbation de la production carbonatée, sont identifiées en Provence. Un scénario stratigraphique comparable est proposé pour les plates-formes urgoniennes du Pourtour Vocontien. En Provence, la compartimentation réservoir de la plate-forme urgonienne est principalement contrôlée par le contexte séquentiel des dépôts qui induit une dualité entre des carbonates cimentés précocement et ceux préservant un certain espace poreux. Les règles géologiques définies dans cette étude 1) servent à la réalisation d’un modèle numérique 3-D destiné aux simulations des écoulements à l’échelle de l’aquifère karstique de Fontaine-de-Vaucluse, dont le débit à l’exutoire est classé au cinquième rang mondial, et 2) aident à la prédiction des hétérogénéités sédimentaires et pétrophysiques des systèmes carbonatés / The analysis of carbonate systems is at the heart of major economic and societal challenges, especially in the energy field since they represent significant oil and gas reserves. The present thesis focuses on the Urgonian Provence platform (upper Barremian–lower Aptian interval) which is considered as a valid outcrop analogue of middle East carbonate reservoirs. About thirty stratigraphic sections, including newly acquired cores, are considered throughout the Provence domain. The recognition of biostratigraphically constrained exposure and drowning surfaces enables us to restore the regional palaeogeographic evolution along with the stratigraphic architecture. Several phases of platform progradation toward the adjacent basins, interrupted by episodes of changes in carbonate production, are identified in Provence. A comparable stratigraphic scenario is proposed for the peri-Vocontian Urgonian platforms. In Provence, the reservoir compartmentalisation of the Urgonian platform is mainly controlled by the sequence stratigraphic context that induced a distinction between early cemented carbonates and those preserving part of their original porosity. The geological rules provided in this study 1) are implemented into a 3-D numerical model intended for fluid-flow simulations at the scale of the Fontaine-de-Vaucluse karstic aquifer, whose karst spring is the fifth largest in the world, and 2) help in predicting the sedimentary and petrophysical heterogeneities of carbonate systems

Une analyse de données de sondeur multifaisceaux, de sondeur de sédiments (Chirp) et de sismique multitraces, présente la morphologie et la dynamique sédimentaire actuelle ainsi que l’évolution architecturale et stratigraphique du Néogène-Quaternaire opérant le long d’une marge leeward, au nord-ouest du Great Bahama Bank. L’analyse morpho-bathymétrique révèle un talus dominé par de la boue aragonitique, et une grande variété de structures sédimentaires, liées à des processus hydrodynamiques diversifiés. Les courants de density cascading associés aux courants de marée et aux vents d’est représentent les mécanismes de transports édimentaire dominant le long de la marge. La zone de Bimini présente localement un talus court et abrupt,stabilisé en bordure de plate-forme par une barrière récifale, ce qui limite l’export off-bank de sédiments.L’architecture stratigraphique montre une évolution complexe du talus au cours du Néogène. La fin du Paléogène est marquée par un talus continu aggradant détaché de la plate-forme par un escarpement sur faille. Ilpasse à un système très peu incliné de type slope-apron, attaché à la plate-forme au Miocène et se termine par un système en accrétion fortement incliné au Pléistocène. Bien que les dépôts de talus soient dominés par de la boue, ils présentent des variations latérales rapides du Sud au Nord tout au long du Néogène (< 30 km) avec la mise en place de tabliers turbiditiques, de nappes de débrites, et de larges Mass Transport Complexes. Ces faciès interagissent depuis le Langhien avec le Santaren Drift qui s’étend et migre progressivement le long du talus jusqu’à aujourd’hui. Le maximum d’empiétement des contourites se produit au Pliocène supérieur et coïncide avec une réorganisation océanographique globale ainsi que des changements climatiques majeurs dans l’hémisphère nord liés à la fermeture de la Central American Seaway. / An analysis of multi-beam echo sounder, sub-bottom profiler (Chirp) and multichannel seismic,highligths the present-day sedimentary dynamics and the Neogene-Quaternary architectural and stratigraphicevolution along the northwestern leeward margin of the Great Bahama Bank.The morpho-bathymetric analysis reveals an aragonite mud-dominated slope, and a broad spectrum ofsedimentary structures, related to various hydrodynamic processes. The density cascading currents associatedwith tidal currents and prevailing easterly winds correspond to the dominant transport mechanisms operatingalong the margin. The Bimini area displays a short and steep slope, stabilized at shelf edge by rimmed reefalbarrier, which constrains the off-bank export of materials.The stratigraphic architecture shows a complex evolution of the slope during the Neogene. The end ofthe Paleogene is marked by a continuous aggrading slope detached from the shelf by a fault escarpment. It passesinto a low angle slope-apron attached to the platform in the Miocene, and ends with an accretionary system witha steepened slope in the Pleistocene. Although the slope deposits are mud-dominated, they show rapid lateralvariations (< 30 km) from South to North throughout the Neogene with the establishment of turbidite aprons,debrite layers and large Mass Transport Complexes. These facies interact since the Langhian with the SantarenDrift which gradually extends and migrates along the slope until today. The maximum extent of the drift occursduring the upper Pliocene and coincides with a global oceanographic reorganization and major climate changesin the northern hemisphere, related to the closure of the Central American Seaway.