Les plateformes carbonatées sont typiquement caractérisées par une architecture sédimentaire et stratigraphique complexe qui s’exprime à une échelle qui peut dépasser le simple affleurement. Ce travail est centré sur les dépôts Barrémien (Crétacé inférieur) de la falaise de Gresse-en-Vercors (sud-est de la France) qui nous procure une fenêtre d’observation à l’échelle de la sismique à travers une bordure de plateforme – analogue des réservoirs du Moyen Orient - idéale pour étudier en continu et à grande échelle le développement des plateformes carbonatées. Cette falaise de 500 m de haut pour 25 km de long permet d’étudier la transition entre les dépôts de peu profonds de la plateforme et ceux du bassin. De nouvelles données biostratigraphiques montrent que la série de plate-forme de Gesse-en-Vercors est essentiellement Barrémien inférieur. Quatre séquences stratigraphiques ont été définies, avec deux épisodes complets de plateforme, séparés par trois « drowning ». Les nouvelles données numériques hautes résolutions (nuage de points LIDAR et photos géoréférencées hautes résolutions) acquises par hélicoptère permettent la réalisation d’un DEM 3D haute résolution pour l’ensemble de l’affleurement. L’intégration des observations stratigraphiques et du DEM dans gOcad abouti à la création d’un modèle 3D en continu de l’architecture stratigraphique et de la répartition des facies de l’affleurement qui peu être utilisé pour interprétations stratigraphiques et sédimentologiques. Le modèle géologique qui en résulte démontre que les données numériques d’affleurement et la modélisation géologique en 3D sont des outils pertinents pour tester la caractérisation des affleurements carbonatés et les modèles conceptuels de système de plateformes carbonatées. Il permet d’appréhender les variations subtiles de profils sédimentaires et d’établir une mosaïque de facies à haute résolution tout au long de la plateforme à l’échelle de la sismique. Cette approche est particulièrement critique en ce qui concerne la caractérisation 3D des clinoformes et des cortèges de dépôts sédimentaires dans un modèle non cylindrique tel que la plateforme carbonaté : par exemple, un prisme de bas niveau apparent ou des lobes distaux qui « onlappent » en 2D correspondent en réalité à des progradations en contexte de haut niveau en 3D. / Carbonate platforms are characterized by complex sedimentary and stratigraphic architectures that can be expressed at length scale exceeding single outcrops. This work focuses on the Barremian (Lower Cretaceous) deposits of the Gresse-en-Vercors cliff (southeastern France) that provide a seismic-scale slice though a platform margin - analogous to Middle East reservoirs - ideal to study large scale carbonate platform developments in continuous. The cliffs are 500 m high and extend for 25 km along depositional dip, straddling the transition from shallow water platform to deeper basin. New biostratigraphical data shows that the Vercors platform is mainly Lower Barremian. Four stratigraphic sequences were defined, with two complete platform stages, separated by three drowning events.New high-resolution numerical data (LIDAR point-set and high-resolution georeferenced photos) obtained by helicopter survey, allowed the realization of a 3D high-resolution DEM over the entire outcrops. Integrating the stratigraphic observations and the DEM in gOcad result in a continuous 3D stratigraphic architecture and facies model of the carbonate outcrop that can be used for stratigraphic and sedimentological interpretations. The resulting geological model demonstrates that outcrop numerical data and 3D geological modeling are pertinent tools for improving carbonate outcrop characterization and conceptual models of carbonate platform systems. It allows to establish subtle sedimentary profiles and high resolution facies mosaic along seismic scale platform trend. This approach is particularly critical for the 3D characterization of clinoforms and stratigraphic system tracts in non-cylindrical carbonate systems: for example, apparent low stand wedge or distal onlapping lobes in 2D are in reality prograding high stand systems in 3D.

Ce manuscrit de thèse propose la première étude sédimentologique exhaustive de l’escarpement du Dur At Talah (150 km de long sur 120 m de hauteur). Ce dernier affleure dans la dépression d’Abu Tumayam, dans la partie méridionale du Bassin de Syrte (Libye). La Formation du Dur At Talah offre une séquence sédimentaire régressive (au 2nd ordre), allant de faciès marins peu profonds à des faciès fluviatiles, datée de l’Eocène supérieur. Les exceptionnelles conditions d'affleurement ont permis une analyse sédimentologique approfondie (lithofaciès, ichnofaciès, géométries et découpage séquentiel) conduisant à une caractérisation multiscalaire d'un système margino-littoral dominé par la dynamique tidale. Parmi les résultats saillants de cette étude figure l'identification de deux processus sédimentaires : la progradation signée par des structures clinoformes et l’accrétion latérale caractérisée par des stratifications hétérolithiques inclinées (IHS). Dès lors, plusieurs corps sédimentaires se distinguent sans ambiguïté tel que les barres d’embouchure hétérolithiques et les barres de méandres de chenaux tidaux. L'auscultation de ces grands corps sédimentaires permet alors d'en définir les critères de reconnaissance et le contexte séquentiel de mise en place, mais aussi d'en contraindre le potentiel réservoir. / This manuscript provides the first exhaustive sedimentological study of the Dur At Talah escarpment (≈120 m high and ≈150 km length). This latter is exposed in the Abu Tumayam Trough, in the southern Sirt Basin (Libya). The Dur At Talah Formation forms a 2nd order regressive sequence, from shallow marine to fluviatile deposits, dated as upper Eocene. This exceptional outcrop allows an extensive and detailed sedimentological analysis (lithofaciès, ichnofaciès, geometries and sequence stratigraphy) leading to a multi-scale characterization of nearshore to paralic environments dominated by tidal dynamic. Among outstanding results, two sedimentary processes have been recognized and characterized: the progradation is expressed by large-scale clinoform structures and the lateral accretion is characterized by inclined heterolithic stratifications (IHS). Several sedimentary bodies are, thus, unequivocally distinguishable such as heterolithic mouth-bars and tidal channel point-bars. Thorough analysis of these sedimentary bodies allows to define diagnostic criteria to recognize them. They can be replaced in a consistent stratigraphic framework explaining their architecture and their vertical evolution in order to be used as reservoir analog.