L'analyse pollinique a été appliquée à six coupes (Santa Lucia, Montalbano Jonico, Site ODP 976, Tsampika et Shamb) réparties sur un transect de 4.000 km de la région ouest-méditerranéenne au Petit Caucase. Elles ont enregistré des modifications identiques de la végétation sur toute la Méditerranée témoignant des cyclicités climatiques du Pléistocène inférieur-moyen (1,600-0,700 Ma), malgré l'existence d'un gradient longitudinal. Les taxons thermophiles ont subi un accroissement de l'aridité et des extrêmes climatiques plus prononcés dans cet intervalle.<br /> Les cycles climatiques forcés par l'obliquité se répercutent sous la forme de successions de végétation à long terme. La même dynamique de végétation existait à court et à plus long terme. Elle était forcée par la précession et son modulateur, l'excentricité. L'influence de ces paramètres se superpose, il n'y a pas de relais de l'obliquité par l'excentricité en Méditerranée durant la transition du Pléistocène inférieur-moyen.

Les 420 000 ans d'archives du climat et de la composition de l'atmosphère, constituées par la carotte de Vostok, offrent la possibilité unique de reconstruire l'évolution de la teneur en dioxyde de carbone (CO2) de l'atmosphère au cours des 4 derniers cycles glaciaireinterglaciaires. La représentativité atmosphérique de la teneur en CO2 de cette carotte est discutée en tenant compte des processus physiques susceptibles d'altérer l'information et de la mesure du rapport O2/N2 mise au point au cours de ce travail. La représentativité de l'enregistrement CO2 de Vostok est aussi discutée à partir de sa comparaison avec différents enregistrements glaciaires antarctiques. On constate que la teneur en CO2 de l'atmosphère pendant les interglaciaires est de 280 à 300 ppmv (partie par million en volume) hors de l'influence anthropique, alors que la concentration caractérisant les périodes glaciaires est d'environ 180 ppmv. Ces variations sont à mettre en parallèle à celles de la température en Antarctique qui présente des oscillations d'environ 10°C. Les causes des changements climatiques sont encore mal comprises. En comparant l'évolution temporelle du CO2 à celle des températures aux hautes latitudes Sud et Nord, du niveau des mers et de la quantité de poussières continentales parvenant à Vostok, ce travail met en évidence des liens de causalité possibles entre les variations de ces différentes paramètres. Par confrontation avec d'autres enregistrements climatiques (Groenland, enregistrements marins), nous proposons également des mécanismes susceptibles d'expliquer les changements glaciaire-interglaciaires de la teneur en CO2 de l'atmosphère, ainsi que l'enchaînement des évènements caractérisant les oscillations climatiques. Il ressort de cette étude que le rôle de l'hémisphère Sud semble prépondérant et que l'étendue de la glace de mer, en Atlantique Sud en particulier, pourrait jouer un rôle clef dans la genèse des changements climatiques glaciaire- interglaciaires.

Les fluctuations du climat et du niveau marin, de plus ou moins grande amplitude, influencent le taux d’érosion sur le continent, le transport de sédiment vers l’océan et sa distribution vers le bassin profond. Les canyons sous-marins, structures érosives de premier abord, sont les zones de transfert privilégiées entre le plateau continental et le bassin profond. Peu d’études se sont concentrées sur la relation entre le remplissage des canyons, l’acheminement des sédiments et les variations du niveau marin. La chronologie de leur mise en place et de leur évolution aux échelles de temps géologiques restent également largement spéculatifs. Ce travail est consacré à la genèse des canyons sous-marins au Plio-Quaternaire sur les marges de l’Ebre et du Golfe du Lion, en Méditerranée occidentale. Cette genèse intervient après la crise de salinité messinienne, qui a conduit au démantèlement par érosion continentale des marges méditerranéennes. Après une initiation par érosion régressive au Pliocène, les canyons sous-marins connaissent un développement majeur lors de la mise en place des cycles climatiques de 100 ka au Quaternaire, en lien avec l’amplification des oscillations du niveau marin pouvant atteindre 150 m. L’utilisation et la comparaison de données sismiques (2D et 3D) de résolution et pénétration différentes, couplées à des calages chrono-stratigraphiques par forages, permettent de mettre en évidence le lien important entre les cycles climatiques de Milankovitch (principalement 100 et 41 ka) et l’architecture des têtes de canyons. Les changements rapides du climat et du niveau marin (cycles de Bond) ont également une influence importante sur le flux sédimentaire et les processus de transport, ainsi que sur la connexion/déconnexion avec les systèmes fluviatiles. / Climate and sea-level changes with various magnitudes control continental erosion, sediment transport and its delivery to the deep basin. Submarine canyons, that are erosional features at a first glance, are conduits for sediment transport from the continental shelf to the deep sea. Little studies focused on the relationship between canyon infill, sediment delivery and sea-level variations. The chronology of canyon development and evolution through geological time remains speculative. This thesis is dedicated to the understanding of the genesis of submarine canyons in the western Mediterranean Sea during the Plio-Quaternary. This period occurred after the major erosion of Mediterranean continental margins during the Messinian Salinity Crisis. Canyons were initiated by retrogressive erosion during the Pliocene. They further developed in relation with the amplification of sea-level changes during the Quaternary (up to 150 m). The results are based on a large range of 2D and 3D seismic data resolution and chrono-stratigraphic constraints. The stratigraphic signature of Milankovitch (mainly 100 and 40 ka) is revealed within canyon heads. Rapid climate and sea-level changes (Bond Cycles) have also a distinct signature by controlling the type and amount of sediment delivered in canyon heads, and the connection/disconnection with fluvial systems.

Le Golfe du Lion a fait l'objet de nombreuses explorations depuis les débuts de l'Océanographie. Pourtant, plusieurs questions clefs n'ont pas été résolues et sont toujours l'objet de controverses. Quels sont les mécanismes de dépôts ? Quelle est la durée des séquences enregistrées ? Quelle est la relation entre les séquences sédimentaires, les cycles glacioeustatiques quaternaires et la tectonique ? <br />La zone d'étude d'environ 40 x 40 km est située à la charnière de la plate-forme externe et du haut de pente, dans la partie occidentale du Golfe, au large du Languedoc, où la plate-forme atteint 70 km de large. La base de données est constituée 1) d'un levé sismique Très Haute Résolution (Sparker) dense (espacement de 400 à 1000 m) et 2) d'une dizaine de carottages atteignant 10 m de longueur. L'approche retenue comprend un volet analytique des données géologiques (interprétation des profils sismiques et des carottes par Stratigraphie Sismique et Séquentielle) et un volet de modélisation géométrique et stratigraphique permettant de caractériser, de quantifier et de simuler les séquences sédimentaires reconnues. Cette double approche analytique et modélisatrice, menée de façon concomitante, permet des allers-retours entre la donnée d'origine, le modèle géologique, la valeur des paramètres et les simulations stratigraphiques qui testent plusieurs scenarii géologiques. <br />L'analyse des géométries 3D permet de dégager un motif élémentaire de dépôt constitué par un couple de prismes PI (à clinoformes faiblement pentus <1° déposés en amont de la plate-forme) et PII (à clinoformes fortement pentus d'environ 4 ° déposés en aval de la plate-forme). Ce motif de dépôt, fondamentalement horizontal, est récurrent et sert à la hiérarchisation des unités sismiques en grandes séquences de dépôt. Il correspond à l'enregistrement d'un cycle glacioeustatique de 100 000 ans (interglaciaire-glaciaire) : le prisme PI correspond aux dépôts prodeltaïques de « haut à moyen niveau marin » ; le prisme PII, aux dépôts littoraux de plus bas niveau du maximum glaciaire du cycle. Cette interprétation rejoint celle proposée par Aloïsi en 1986. Au total, cinq séquences correspondant aux cinq derniers cycles glacio-eustatiques sont donc enregistrées sur la plate-forme occidentale du Golfe du Lion. La base des séries étudiées remonte à 540 000 ans (stade isotopique 12). Les cycles très courts (20 000 ans ou moins) ne sont pas clairement exprimés dans les géométries de dépôt. Les conditions hydrodynamiques exercent un contrôle sur les géométries des séquences de dépôts qui peut brouiller ou effacer l'empreinte des cycles climatiques dans les séquences sédimentaires. Les canyons de l'Aude et de l'Hérault sont globalement inactifs pendant les hauts niveaux marins. Pendant les bas niveaux, leur fonctionnement est variable (transport, érosion et dépôt). <br />Les simulations stratigraphiques et la restitution des couples de prismes observés et exceptionnellement bien préservés dans cette zone du Golfe du Lion donnent une signification géologique et valident la transformation « simple » des courbes isotopiques O18/O16 en courbes eustatiques. Cette étude donne aussi la première quantification du taux de subsidence moyenne (totale) de la plate-forme du Golfe du Lion pendant le Pléistocène supérieur à moyen (540 ka). La subsidence prend la forme d'un basculement vers le large qui atteint 250 m/Ma à 70 km de la côte actuelle (en bordure de plate-forme). On a calculé, à partir des géométries visibles sur les profils sismiques pétroliers, un taux de subsidence identique sur l'ensemble du Plioquaternaire ; le taux de subsidence est donc constant depuis 5,3 Ma, il ne crée pas de séquence mais permet la préservation, l'empilement et la reconnaissance des séquences glacioeustatiques successives.