Les calcaires sont des roches sensibles aux phénomènes physiques et chimiques qui peuvent les dissoudre, les cimenter ou les fracturer. Dans ce cas, les propriétés des calcaires vont évoluer en fonction de ces différents processus qui varient dans le temps et dans l’espace. Or les réservoirs carbonatés peuvent s’étendre sur plusieurs centaines de kilomètres. Afin d’exploiter ces réservoirs géologiques (ressources en eau, gaz ou pétrole), il est donc nécessaire de caractériser en 3 dimensions leurs propriétés (porosité, perméabilité) ainsi que les hétérogénéités géologiques ou tectoniques, qui peuvent modifier la géométrie du réservoir ou ses propriétés. L’acquisition de données locales (affleurements, forages), réparties sur la totalité du réservoir, pose la question de leurs représentativités projetées sur l’ensemble du volume de roche mais aussi de leurs distributions entre les points d’acquisitions qui sont espacés de plusieurs kilomètres. Cette thèse propose d’étudier les propriétés des calcaires Urgoniens (d’âge Barrémien supérieur – Aptien inférieur) situés en Provence, analogues aux calcaires des réservoirs d’hydrocarbures présents au Moyen-Orient. Trois sites comportant différentes échelles sont étudiés afin de caractériser cette série carbonatée. L’étude propose ensuite des règles géologiques dans le but d’extrapoler les mesures réalisées sur des échantillons d’unités centimétriques à l’échelle hectométrique / Carbonates are sensitive to physical and chemical processes which can dissolve, cement or fracturing them. In this case, the carbonate properties evolve according to these different changes that vary in time and space. Carbonated reservoirs can extend for hundreds of kilometres. To prospect these geological reservoirs (water, gas or oil resources), it’s therefore necessary to characterize in 3 dimensions their properties (porosity, permeability), as well as geological and structural heterogeneities which can modify the basin geometry or the reservoir properties. The acquisition of local data (outcrops, boreholes) compared to the properties distributed at field scale ponder their representativeness at multi-kilometres scale but also their distribution between the acquisition area. This thesis proposes to study the properties of Urgonian limestones (Upper Barremian - Lower Aptian) located in Provence, analogue of Middle East hydrocarbon reservoirs. Three sites with different scales are studied to characterize this carbonate series. Additionally, this study proposes geological rules to upscale the measurements made on centimetric samples to hectometric scale

L'étude des dépôts de l'Hauterivien-Aptien du Jura a permis de mettre en évidence le caractère discontinu de la sédimentation carbonatée en domaine de plate-forme. Dans cette région en effet, les niveaux de l'Urgonien se composent de plusieurs séquences de dépôt superposées, fréquemment limitées par des surfaces émersives et érosives. L'étude sédimentologique et microfaciologique de détail a conduit à l'élaboration d'un modèle d'agencement de microfaciès et a permis également de mieux comprendre l'évolution verticale des milieux de dépôt de chaque coupe. L'analyse d'un grand nombre de coupes dans cet intervalle permet enfin de connaître précisément l'importance des variations latérales de faciès. L'étude minéralogique fait ressortir que les intervalles riches en kaolinite coïncident plutôt avec les faciès de transgression (FT) et les faciès de plate-forme. La présence de pyrophyllite dans toutes les séquences de dépôt rencontrées et de la paragonite dans les niveaux de la séquence de dépôt Ju6 n'avaient jusqu'alors jamais été mises en évidence dans les séries du Jura neuchâtelois et vaudois. Un inventaire micropaléontologique systématique de toutes les faunes de cet intervalle a été entrepris ainsi qu'une analyse critique permettant de rejeter la lignée phylétique proposée par Schroeder [1994]. Les données micropaléontologiques et sédimentologiques ont permis de caractériser précisément sept séquences de dépôt. La comparaison des répartitions des faunes jurassiennes avec celles du Vercors, chronostratigraphiquement calées par ammonites, permet d'attribuer les deux premières séquences à l' Hauterivien (Ju1, Ju2) ; les séquences Ju5, Ju6 sont attribuées au Barrémien supérieur et Ju7 à l'Aptien inférieur. La présence de niveaux du Barrémien supérieur dans le Jura est maintenant prouvée. En revanche, l'âge des séquences Ju3 et Ju4 n'est pas précisément connu, en raison de leur pauvreté en éléments de valeur chronostratigraphique. La séquence Ju4, qui peut manquer totalement par érosion dans la plupart des coupes étudiées, pourrait être placée soit dans la partie élevée de l'Hauterivien, soit dans la partie inférieure du Barrémien. L'analyse séquentielle a permis de plus de démontrer que les corrélations lithostratigraphiques antérieurement proposées sont, dans la plupart des cas, erronées sur le plan chronologique. Le découpage en séquences de dépôt permet de reconnaître quatre épisodes paléoenvironnementaux dans cet intervalle stratigraphique : - le premier se compose de niveaux calcaréo-mameux d'environnements circalittoraux ouverts d'âge clairement Hauterivien (séquences Jul-2), fréquemment marqués par des surfaces d'érosion majeures; - le second se compose de niveaux essentiellement carbonatés, d'environnements de lagon d'âge inconnu (séquences Ju3-Ju4) ; - le troisième épisode, situé au-dessus d'une surface d'érosion d'extension verticale pluridécamétrique, se compose de faciès calcaires de lagon ouvert et de lagon à rudistes fréquemment émergés, d'âge Barrémien supérieur (séquences Ju5 et Ju6), qui forment l' Urgonien jurassien; - le quatrième épisode, qui marque l'interruption brutale de la sédimentation carbonatée et la fin des dépôts urgoniens dans cette région (séquence de dépôt Ju7) est d'âge Aptien inférieur. Les sédiments de l'Urgonien jurassien, de puissance réduite, ne représentent en réalité que des séquences partielles de l'Hauterivien et du Barrémien supérieur pro parte, documentées par l'interprétation des données sédimentologiques, diagénétiques, et micropaléontologiques.

Les bassins sédimentaires d'Hamakoussou et du Mayo Oulo-Léré sont des bassins à sédiments continentaux. Ils se situent en territoire camerounais, dans le prolongement de la branche de Yola de direction Est-Ouest du Fossé de la Bénoué dont la mise en place est liée à l'ouverture de l'Atlantique Sud à partir de la dislocation du Gondwana. L'âge de ces bassins est basé sur des études biochronologiques les situant dans le Crétacé inférieur. La série sédimentaire est sensiblement la même dans les deux bassins, elle est constituée de dépôts fluviatiles à fluviolacustres montrant une alternance de grés, de siltite et d'argilite.Des prélèvements paléomagnétiques ont été effectués sur des niveaux fins situés dans la partie supérieure de la série sédimentaire de chaque section. Dans le bassin sédimentaire d'Hamakoussou, 50 échantillons sur 11 sites d'épaisseur égale à 69 m, ont été prélevés dans la localité de Djallou et 78 échantillons sur 20 sites d'une épaisseur de 511 m dans la localité d'Ourokessoum. Dans le bassin du Mayo Oulo-Léré, 116 échantillons sur 45 sites sur une épaisseur de 478 m ont été prélevés dans la localité de Tchontchi.La désaimantation progressive au champ alternatif et à la température de ces échantillons montre que les séries sédimentaires de ces bassins portent une aimantation primaire. Les directions d'aimantation ont permis de déceler une tectonique régionale marquée par un mouvement de rotation autour de l'axe vertical et un mouvement de translation des blocs. Les minéraux magnétiques porteurs de cette aimantation sont de faible, moyenne et de forte coercivité. Une séquence de trois polarités a été déterminée le long de chaque section du bassin d'Hamakoussou : une polarité inverse et deux polarités normales. Dans le bassin du Mayo Oulo-Léré, la section Mayo a livré deux polarités dont une normale et une, inverse. La séquence de polarités obtenue pour chaque coupe a été corrélée avec l'échelle de temps de polarités magnétiques. Les trois polarités des coupes du bassin d'Hamakoussou ont été corrélées avec les chrones M1 et M3 avec un âge compris entre 125 Ma et 128,11 Ma. La séquence d'inversions de la coupe du Mayo Oulo-Léré a été corrélée avec le chrone M1 avec un âge compris entre 125 Ma et 127,61 Ma. Le taux de sédimentation des dépôts du bassin d'Hamakoussou varie entre 5,5 cm/ma et 40,5 cm/ma et est de 38 cm/ma dans la section du Mayo Oulo-Léré. / Hamakoussou and Mayo Oulo-Léré sedimentary basins are extension of the executive branch of East-West Yola Benue Trough, whose formation is related to the opening of the South Atlantic from the dislocation of Gondwana, in the Cameroonian territory. An age range of lower Cretaceous to Barremian-Hauterivian limit has been assigned based on biochronological studies. The sedimentary sequence in both basins is composed upward finnings fluivial to fluviolacustrine deposits. The deposits present an alternation of fine grained sandstone, siltstone and mudstone overlying coarse sandstone which is underlain by micro-conglomerate to conglomerate facies at the base.A magnetostratigraphic study has been carried out on a fine sediments in the upper part of each sections. 50 samples from about 69.03 m thickness, were collected from 11 sites at Djallou and 78 samples, about 511.03 m thickness, were collected from 20 sites at Ourokessoum localities in the Hamakoussou basin ; and 116 samples, about 478.19 m thickness, collected from 45 sites at Tchontchi locality in the Mayo Oulo-Lere basin.Specimens subjected to progressive alternating field and thermal demagnetization show that the sedimentary sequences have a primary magnetization. The directions of magnetization indicate a regional tectonic marked by a rotation and translation block. Rock magnetic investigations reveal the presence of both high and low coercivity minerals. A sequence of three polarities was determined along each section of the Hamakoussou basin: one reversal polarity and two normal polarities, whereas two polarities: (normal and a reversal) were determined along Mayo section in the Mayo Oulo-Lere basin The three polarities sequences from the two sections from Hamakoussou basin are correlated with M1 and M3 Chrons and suggest an age between 125 and 128, 11 My. While the two polarities sequences from the Mayo Oulo-Lere basin are correlated with M1 Chron, and suggest an age between 125 and 127.61 My. The sedimentation rates of Hamakoussou basin deposits vary between 5.5 cm/kyr and 40.88 cm/kyr and 38.26 cm/kyr in the section of Mayo Oulo-Lere basin.

L'étude de l' Hauterivien et du Barrémo-Bédoulien a permis de définir et de dater les grandes étapes de l'installation et de l'évolution de la plate-forme carbonatée urgonienne entre le Jura méridional et les massifs subalpins. L'étude sédimentologique a permis de proposer un modèle de plate-forme carbonatée qui comprend 4 domaines paléogéographiques: le bassin, le talus externe, la bordure et le domaine interne de la plate-forme. Chacun de ces ensembles est caractérisé par des groupes de faciès renfermant des associations biologiques et une microfaune typiques. L'étude minéralogique a porté sur l'identification des divers minéraux (argiles, quartz et goethite) contenus dans les sédiments, sur la comparaison entre classes de minéralofaciès et groupes de microfaciès et sur une caractérisation originale des milieux de dépôt et de leur évolution . Elle a permis de mettre en évidence une relation entre la nature des sédiments et les associations minéralogiques, un parallélisme entre évolution minéralogique et évolution séquentielle, des variations du contexte paléogéographique par apparition ou disparition non synchrone de minéraux d'une coupe à l' autre , des précisions d'ordre stratigraphique avec notamment l'apparition d'anomalies au niveau des limites. L'étude stratigraphique a permis , du point de vue paléontologique, de situer avec précision les limites Valanginien-Hauterivien et Hauterivien inf. Hauterivien sup. et de dater les assises sommitales du Barrémien sup. Du point de vue séquentiel, la série étudiée, représentée par une mégaséquence régressive a été découpée en huit séquences principales limitées par des horizons de discontinuité majeurs. Du point de vue des corrélations, il a été possible de replacer les résultats obtenus dans un cadre régional et de définir des correspondances précises avec les coupes du Vercors et du Jura. Paléogéographiquement, quatre grandes étapes ont pu être définies dans l' évolution de la plate-forme: plusieurs tentatives d'installation au cours de l'Hauterivien, sur une morphologie héritée de l' ancienne plate-forme valanginienne, léger recul lors du Barrémien inférieur, accroissement maximal (apparition des milieux protégés) et stabilité lors du Barrémien supérieur, recul important lors du passage Barrémien supérieur-Bédoulien. DEUXIEME SUJET: L'étude de la dolomitisation structurale de l' Urgonien au voisinage d'une faille dans le massif du Vercors a permis de décrire: une dolomitisation précoce synsédimentaire et une dolomitisation structurale liée à une fracturation ancienne, une ca1citisation liée à des systèmes de fracturation plus récents, des mécanismes de dissolution induisant une porosité intracristalline ( liée à la dédolomitisation) , intercristalline ou de microfissures.

Les calcaires du Crétacé inférieur de la "Falaise de BLANCHE" affleurent sur une grande partie du territoire libanais. Ils apparaissent dans le paysage sous forme d'escarpements linéaires saillants constituant autant de points d'ancrage remarquables pour tout recalage stratigraphique. Toutefois, jusqu'à très récemment, cette unité était piètrement caractérisée : il lui manquait notamment une définition rigoureuse. Nous introduisons ici l'Étage régional Jezzinien, dont la localité-type est sise à Jezzine. Il s'agit également d'une unité stratigraphique particulière, une « unconformity-bounded unit", une unité qui, par définition, est encadrée par deux discontinuités. Le nouvel étage régional couvre deux séquences. Le canevas lithostratigraphique étant clairement redéfini, nous avons pu étudier les associations micropaléontologiques, constituées essentiellement de foraminifères benthiques et d'algues calcaires, associations dorénavant relativement bien contraintes du point de vue de leur âge. Typiquement sud-téthysiennes, elles facilitent les corrélations holostratigraphiques à haute résolution avec la région du Golfe persique, sur le côté oriental de la Plaque arabique. L'intervalle Jezzinien correspond ainsi à la partie supérieure de l'Étage Régional Kharaïbien (aussi connu comme unité réservoir "Thamama II" dans l'industrie pétrolière). À son tour, le Jezzinien est indirectement corrélé avec les unités stratigraphiques urgoniennes nord-téthysiennes où il correspond à un intervalle relativement court comprenant la limite des étages standards (internationaux) Barrémien et Bédoulien. Les associations macropaléontologiques reconnues dans le Jezzinien (échinides) et au-dessus de cette unité (ammonites) viennent à l'appui de notre datation micropaléontologique ou tout au moins ne la contredisent pas. / The "Falaise de Blanche" is a prominent cliff consisting mostly of Lower Cretaceous limestones that extends as linear outcrops over most of the Lebanese territory and provides geologists a remarkable reference for stratigraphic studies. However, until now, this unit was lacking a clear definition. We introduce herein the Jezzinian Regional Stage, the type-locality of which is at Jezzine. It is an unconformity-bounded unit and, per definition, it is framed by two discontinuities. The new regional stage implicitly spans two sequences. The lithostratigraphic framework having been properly redefined, we were able to investigate time-constrained micropaleontological assemblages consisting mostly of benthic foraminifers and calcareous algae. Typically Southern Tethysian, these assemblages contribute to high-resolution, holostratigraphic correlations with the Persian Gulf area on the eastern part of the Arabian Plate. The Jezzinian interval correlates with the upper part of the Kharaibian Regional Stage (also known as the "Thamama II" reservoir unit in the oil industry). The Jezzinian is also indirectly correlated with the Northern Tethysian Urgonian stratigraphic units where it corresponds to a rather short interval encompassing the standard Barremian - Bedoulian stage boundary.Locally the upper discontinuity is associated with a significant intra-Bedoulian hiatus. The macrofossil assemblages found in the Jezzinian (echinids) and above it (ammonites) support, or at least do not contradict, our micropaleontological dating.

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