Lors de la dernière déglaciation au Wisconsinien supérieur, la région de la côte est de la baie d'Hudson a subi une transgression marine (mer de Tyrrell) synchrone au recul des glaces continentales de l'Inlandsis laurentidien vers le centre du Québec nordique. Le relèvement glacio-isostatique postglaciaire a provoqué l'émersion d'importantes masses sédimentaires déposées dans cette mer. L'étude morphologique et stratigraphique de ces dépôts a permis de reconstituer les étapes de la déglaciation ainsi que les différentes phases du retrait de la mer. Dans la région de la rivière Biscarat, des indices d'une stabilisation temporaire de la marge glaciaire ont été retrouvés dans les collines côtières, à environ 7 km de la côte. Ce système est la continuité vers le nord de la ± Nastapoka drift belt ¿ dont l'âge a été évalué à 8 ka BP. Une autre pause ou ralentissement du front a été observée à l'est de la limite de l'invasion marine à l'intérieur des terres.

Depuis quinze ans, de multiples instruments de mesure ont été envoyés vers Mars et explorent aujourd'hui sa surface ou y sont en orbite. Les données, renvoyées par ces sondes ont fourni une grande quantité d'informations quant aux conditions régnant aujourd'hui sur Mars, mais aussi sur la géologie des terrains et sur la minéralogie associée. Les minéraux découverts sur Mars se sont formés dans des conditions tout à fait différentes de celles qui y règnent aujourd'hui.Une approche associant modélisations numériques et expériences est proposée pour permettre d'identifier l'influence de divers processus comme le rayonnement UVC, la température et la pression partielle de CO2 ou de SO2. Des expériences en boîte à gants sont réalisées à des pressions partielles de CO2 de 10-6 bar, 10-3 bar et 10-2 bar, en présence ou non de rayonnement UVC. Conjointement à ces expériences, des expériences en capsules en or sont menées pour des températures de 20°C et 50°C avec des pressions partielles de CO2 d'environ 10-3 bar, 10-2 bar et 1 bar ainsi qu'avec une pression partielle de SO2 d'environ 1 bar. Les résultats ont montré qu'il était possible de reproduire expérimentalement et par les codes de calculs, la minéralogie supposée résultant de l'altération d'un verre basaltique de composition proche de roches martiennes. L'observation de carbonates de calcium dans les expériences réalisées à des pressions partielles de CO2 supérieures à 10-3 bar est en accord avec la prédiction de ces mêmes minéraux par des simulations numériques réalisées avec le logiciel DISSOL. Néanmoins, l'abondance de ces carbonates dans les deux types de modélisations, ainsi que leur composition à dominance calcique, contrastent avec les observations des rares minéraux carbonatés magnésiens à la surface de Mars. Ce contraste pose les questions concernant la composition de l'atmosphère, la composition initiale du verre et la préservation des carbonates après leur précipitation. Bien que des argiles n'aient pas été observées dans les expériences à cause d'un taux de dissolution du verre trop faible, des montmorillonites ferrifères et magnésiennes sont prédites dans les simulations numériques quelle que soit la pression partielle de CO2. De la beidellite sodique est également prédite dans le cas où les conditions atmosphériques martiennes seraient réductrices quelle que soit la pression partielle de CO2. Contrairement aux observations de la surface de Mars, aucune nontronite ne précipite. Les sulfates sont absents des paragenèses minérales obtenues lors des expériences avec une atmosphère à CO2. Dans les modélisations, aucun minéral sulfaté n'est néoformé pour les pressions partielles de CO2 imposées (> 10-6 bar) et la teneur en soufre du verre expérimental de synthèse. Toutefois, la précipitation de gypse peut être observée dans les simulations si la teneur en soufre est 100 fois supérieure à celle du verre utilisé pour ce travail. L'absence de sulfates magnésiens, de même que de carbonates magnésiens suggère que la composition chimique choisie pour le verre soumis à l'altération ne correspond pas totalement celle de la roche qui a pu donner les différents assemblages minéralogiques observés à la surface de Mars. En revanche, des sulfates de calcium et, des sulfates de fer et d'aluminium sont observés pour des expériences en capsules avec une atmosphère à SO2. Le rôle des atmosphères est essentiel quant à l'abondance des minéraux carbonatés et des minéraux sulfatés. Les expériences montrent que les radiations UVC accélèrent la dissolution du verre et favorise l'oxydation partielle du soufre du verre en pyrite / Process of deterioration on the primitive surface of Mars: experimental and digital simulations and mineralogical implications

La modélisation géométrique est utilisée dans de nombreux domaines pour la construction d’objets 3D, l’animation ou les simulations. Chaque domaine est soumis à ses propres contraintes et nécessiterait un outil dédié. En pratique, un même outil est utilisé pour plusieurs domaines, en factorisant les caractéristiques communes. Ces modeleurs fournissent un ensemble d'opérations types, que l'utilisateur compose pour construire ses objets. Pour des opérations plus spécifiques, les outils actuels offrent des API.La plate-forme Jerboa propose un outil de génération d'opérations géométriques personnalisées. Elles sont définies graphiquement par des règles de transformations de graphes. Des vérifications automatiques de préservation de la cohérence des objets sont faites lors de l’édition qui peuvent être enrichies par des propriétés métiers. Notre contribution a consisté à étendre le langage par des scripts, pour composer les règles et réaliser des opérations complexes. Nous avons étendu les vérifications automatiques, en particulier pour assurer la cohérence géométrique. Enfin, nous avons modifié le processus d'application des opérations pour augmenter les possibilités de contrôle.Pour valider cette approche, nous avons développé un modeleur dédié à la géologie, pour la représentation du sous-sol, en collaboration avec l'entreprise Géosiris. Nous avons défini un flux d'activité avec Géosiris en suivant des contraintes spécifiques à la géologie. Grâce à la rapidité de développement des opérations dans Jerboa, nous avons pu prototyper et tester rapidement plusieurs algorithmes de reconstruction du sous-sol, pour les appliquer sur des données réelles fournies par l'entreprise. / Geometric modeling is used in various scopes for 3D object construction, animation or simulations. Each domain must cope with its constraints and should have its dedicated tool. In fact, several common characteristics of different domains are factored in a single tool. These modelers contain sets of basic operations that the user composes to build his objects. For more specific operations, current common tools offer API.Jerboa’s platform allows to generate personalized geometrical operations. These are defined by graph transformation rules. During their design, many automated verifications are done for the preserving of object consistency. They also be enriched with additional properties. Our contribution consists in extending the Jerboa language with scripts to compose rules and define complex operations. We also extended automated verifications, in particular to ensure geometric consistaency. Finally, we modified operations application process, in order to increase user control possibilities.To validate this approach, we have implemented a geological dedicated modeler for subsoil modeling, in collaboration with Geosiris Company. We defined a workflow with Geosiris that follows specific geological reconstruction constraints. Thanks to the Jerboa rapid prototyping mecanism, we developped and quickly tested several subsoil reconstruction algorithms, and apply them to real data provided by the company.

Cette thèse étudie les contrôles des processus gravitaires transférant la production carbonatée des plateformes vers les bassins. Ces travaux consistent en 1) une synthèse géologique de la sédimentation gravitaire dans les systèmes carbonatés et une typologie des configurations favorables pour le transfert distal de la production grossière 2) une méthodologie de modélisation numérique innovante combinant la modélisation stratigraphique forward et le calcul de la stratigraphie mécanique. Elle évalue les mécanismes d’instabilités au cours de l’évolution d’un système. Ces travaux s’appuient sur deux cas d’analogues Plio-Quaternaire: La pente occidentale sous-le-vent du Great Bahama Bank (GBB) et le système d’Exuma Sound/San Salvador, qui constitue une voie exceptionnelle de transport distal de sables carbonatés vers la plaine abyssale. Une caractérisation commune des processus de transferts gravitaires a été établie pour ces deux zones. Des essais œdométriques et de cisaillement triaxial ont été conduits pour obtenir les paramètres géomécaniques des sédiments. La méthodologie de modélisation numérique a été appliquée à un transect 2D de la pente occidentale du GBB sur l’intervalle 1,7-0 Ma. Elle précise le mécanisme de progradation de la marge sous-le-vent, liée au développement de prismes marginaux cimentés de bas-niveaux. La modélisation de la stratigraphie mécanique souligne le contrôle des instabilités gravitaires par la géométrie des dépôts et les surpressions de fluides. Celles-ci se développent sous l’effet des charges piézométriques transitoires dans la plate-forme émergée, favorisant la déstabilisation de la marge de la plate-forme. / This PhD thesis focuses on the controls of the gravitational processes transferring the carbonate production of the platform towards the basins. This work consists in 1) a geological synthesis of the gravity-driven sedimentation in carbonate systems and a typology of favorable configurations for the distal transfer of coarse material 2) an innovative numerical modeling workflow combining the forward stratigraphic modeling and the computation of the mechanical stratigraphy. It estimates the instability mechanisms during the evolution of the system. This work is based on two Plio-Quaternary analog cases: The Great Bahama Bank (GBB) Western leeward slope and the Exuma Sound/San Salvador deep basin and major canyon system, which constitutes an exceptional conduit of distal transport of carbonate sands to the abyssal plain. A common characterization of gravitational transfer processes was established for these two zones. Oedometer and triaxial tests were conducted for the determination of geomechanical parameters of the sediments. The numerical modeling workflow was applied to a 2D transect of the western slope of the GBB over the 1.7-0 Ma interval. It precises the progradation mechanism of the leeward margin related to the development of marginal cemented lowstand wedges. The modeling of the mechanical stratigraphy underlines the control of the gravitational instabilities by the geometry of the platform and fluid overpressures. The latter develop under the effect of transient piezometric head in the emerged platform, promoting the destabilization of the platform margin.

Madagascar est un lambeau de croûte continentale archéenne à néoproterozoïque entouré de marges transformantes, obliques et divergentes : la marge oblique du bassin de Morondava à l’Ouest, bornée par la ride de Davie, et au Nord, la marge divergente du bassin de Majunga connectée au bassin de Somalie. Cette île de 1600 kilomètres de long est composée d’un plateau axial archéen-protérozoïque entre 1200 et 1800m d’altitude, bordé de tous côtés par des bassins sédimentaires. Le sommet du plateau correspond à des surfaces d’aplanissement altérées, délimitées par des escarpements plus ou moins marqués. L'altitude des hauts plateaux traduit l'existence de processus mantelliques, mais la cinétique et l'origine du relief malgache est mal comprise. Peu d'études ont étudié les domaines non orogéniques dans leur intégralité terre-mer, depuis le bassin versant en érosion jusqu'aux marges en sédimentation, et aucune d'entre elles ne porte sur Madagascar. Ce travail de thèse repose donc sur une double approche: une analyse géomorphologique des formes du relief (surfaces d'aplanissement) à terre, basée sur leur (i) cartographie, (ii) chronologie relative, (iii) relation avec les profils d'altération et (iv) datation au moyen des placages sédimentaires et du volcanisme daté qui les scellent; une analyse stratigraphique de l'intervalle post-rift des marges, basée sur l'interprétation de données de sub-surface (puits et lignes sismiques), lesquelles ont été réévaluées en âge (biostratigraphie), pour (i) identifier, dater et mesurer les déformations des marges et de leur relief en amont, (ii) mesurer les flux silicoclastiques, produits de l'érosion continentale. Un calendrier et une cartographie des déformations ont été obtenus sur les marges et mis en relation avec les différentes générations de surfaces d'aplanissement étagées caractérisant le relief malgache. Au Crétacé supérieur, une flexuration de l'île est initiée au sud, à grande longueur d'onde, autour de ~94 Ma. Cette déformation est scellée par la mise en place d'une surface d'aplanissement non déformée mise en place entre 80 et 66 Ma. Durant le Paléocène jusqu’à l'Eocène supérieur (66 à 20 Ma), Madagascar est une île relativement plate, de faible altitude, entourée de larges plateformes carbonatées. Ce relief est largement altéré avec la croissance de nombreux profils latéritiques et les influx silico-clastique dans les bassins sont alors relativement faibles. Le Miocène moyen à supérieur correspond au paroxysme de la surrection et de la déformation avec (1), le basculement de la marge ouest (Morondava), (2) une augmentation du flux de sédimentation silicoclastique depuis le Miocène moyen et (3) la mise en place d’une succession de quatre surfaces d’aplanissement correspondant à des pics d'intensité de la déformation. Le résultat de cette surrection est la morphologie en dôme de l’île de Madagascar (avec un plateau central) marquée par la forme concave de la surface crétacé supérieure altérée à l’Eocène. Le mécanisme de la surrection doit prendre en compte une déformation de très grande longueur d’onde (x 1000 km), forcément liée à la dynamique mantellique. Les relations avec les dômes d’Afrique de l’Est (Ethiopie, Afrique du Sud) sont discutées. / Madagascar is an Archean to Neoproterozoic continental crust surrounded by transform, oblique and divergent margins: the transform Morondava basin to the west, pounded by the Davie Fracture Zone, and to the north, the divergent Mahajanga Basin connected to the Somali Oceanic Basin. This 1600 km long island is a high axial plateau with elevations from 1200 to 1800m. The top of the plateau corresponds to weathered planation surfaces (etchplains), bounded by more or less high scarps. Such elevation of the high axial plateau imply mantle processes, but the age and cinetic of the uplift is still poorly known. Few studies dealt with anorogenic domains in their entirety from the catchment area, the source, to the downstream depositional system, the sink, none of which is about Madagascar. This work lies on a double approach : it is onshore based on the analysis of the macroforms (planation surfaces, etchplains, pediments) throughout their (i) mapping, (ii) relative dating, (iii) relationships with weathering profiles and (iv) dating by their intersection with preserved sediments and volcanism (lava flow and intrusions). offshore, it is based on the interpretation of a dataset of seismic lines and industrial wells, coupled with refreshed biostratigraphy, in order to (i) identify, date and measure vertical movements of the margins and upstream reliefs. Chronology and mapping of vertical movements were defined on the Morondava margin and compared with the onset of the stepped planation surfaces typical of Madagascar topography. During Upper Cretaceous, the southern part of the island is uplifted, at ~94 Ma. This deformation is sealed by the onset of an undeformed planation surface between 80 and 66 ma. From Paleocene to Upper Eocene (66 to 20 Ma), Madagascar is a flat, low elevated island, surrounded by wide carbonate platforms. The relief is highly weathered with growth of lateritic profiles and silico-clastic influx within the basin is low. During Middle to Upper Miocene is the uplift and doming paroxysm with (1), tilt of the western margin (Morondava), (2) increase of silico-clastic influx from Middle Miocene and (3 the onset of four planation surfaces associated to deformation paroxysms. The end result of this uplift is a convex up shape pattern for the end Cretaceous surface weathered during Eocene times, creating the present-day dome morphology (with a central plateau) of Madagascar. The mechanism of this uplift has to explain a very long wavelength deformation (x1000 km) necessary due to mantle dynamics. The relationships with the other East African domes (Ethiopia, East Africa, South Africa) are discussed.

La corrélation entre les différents puits disponibles des unités stratigraphiques identifiées correspond à l'une des premières étapes de la construction d'un modèle de sous-sol. Les horizons stratigraphiques construits définissent, de part leur géométrie et leur topologie, l'architecture stratigraphique du sous-sol guidant simulations géostatistiques des propriétés réservoirs et des faciès. Cependant, la faible qualité et/ou quantité des données disponibles ainsi que la complexité de la mise en oeuvre des concepts sédimentologiques utilisés pour construire un modèle de corrélation rendent cette étape incertaine. Afin de gérer et d'échantillonner ces incertitudes, une méthode stochastique de corrélation stratigraphique est proposée. Cette méthode se base sur le développement de règles de corrélation, assises sur des concepts sédimentologiques ainsi que sur les connaissances a priori de la zone étudiée. Cette méthodologie est appliquée à la corrélation de séquences stratigraphiques de la de marge carbonatée, d'âge Crétacé Supérieur, du bassin Sud-Provençale. Dans cette optique, deux règles de corrélations, basées sur la cohérence des paléoangles et sur une représentation de la paléotopographie construite a priori sont définies. L'étude de la répartition des faciès dans les différents modèles de corrélations générés indique que les incertitudes sur les corrélations stratigraphiques conduisent à envisager plusieurs scenarios de compartimentation de réservoir. Une étude liant corrélations stratigraphiques, simulations d'écoulement et géophysique est menée sur le champ de gaz de Malampaya. Dans ce cas, des unités diagénétiques sont corrélées afin de construire différents modèles statiques et dynamiques de ce réservoir. Cette étude permet de montrer un fort contrôle stratigraphique sur la répartition de l'écoulement alors que l'imagerie séismique semble moins affectée. L'étude de dépôts fluviaux deltaïques au niveau du bassin de la mer du Nord sert de base au développement de règles de corrélations intégrant des informations issues de l'imagerie séismique. Ces nouvelles règles de corrélations permettent de mieux contraindre le problème de corrélations stratigraphique lorsque les sédiments enregistrés au niveau des puits montrent une forte cyclicité. La magnétostratigraphie est une autre source d'information permettant d'étudier l'histoire du remplissage et de la déformation de bassins sédimentaires. Le développement de règles dédiées à cette discipline, et l'utilisation de celles-ci sur des séries sédimentaires himalayennes, permet d'appréhender les incertitudes sur l'âge des sédiments ainsi que sur les paléo-taux d'accumulation de sédiments / Stratigraphic correlation consists in linking boundaries of correlative units between wells or outcrops over a given study area, and is therefore one of the first steps of the characterization of the subsurface geometry, supporting geostatistical modeling of static reservoir properties. However, this early step is subject to uncertainties, since stratigraphic well correlation is constrained only by sparse observations (wells and outcrops), low resolution information coming from geophysics, regional knowledge and geological concepts. The Dynamic Time Warping (DTW) algorithm serves as a base for the development of a generic method stochastically performing stratigraphic correlation between units identified on available wells. The proposed method relies on the definition of correlation rules that are applied using the available data and some regional knowledge, according to the way stratigraphic units are defined. An application to the Cretaceous southern Provence carbonate basin has been performed using correlation rules based on paleo-angles and the theoretical architecture of the depositional environment. The computation of vertical proportions of facies on numerous models generated from the stochastic correlations of sequence stratigraphic units indicates that the uncertainties on the stratigraphic correlation impact the compartmentalization of the modeled reservoirs. The impact of stratigraphic correlation uncertainties on fluid flow behavior is assessed through the example of the Malampaya diagenetic carbonate reservoir. Diagenetic units are correlated on the basis of their wireline log signature and diagenetic types. Different models are generated from the stochastic well correlations, and the corresponding water saturation profiles are computed. They show different displacement patterns, indicating a stratigraphic control of the dynamic property, which contrasts with the synthetic seismic model constructed from the corresponding geomodel. Magnetostratigraphic correlation is another way to study sedimentary basin deposition and deformation history. Adapting the DTW algorithm to magnetostratigraphic data, we generate dating models of Himalayan deposits, for which conflicting interpretations are proposed in the literature. This allows managing the associated accumulation rates uncertainties

Les roches volcanogéniques de la Mine de Seival appartiennent à la Formation Hilário du Bassin de Camaquã, d’âge Néoprotérozoique. Cette zone contient six mines inactives avec diverses zones de prospection du cuivre et de l’argent. Les minéralisations semblent associées à un contrôle structural en régime cassant. La compréhension des transformations chimiques liées à l’hydrothermalisme et associées aux paléo-contraintes est assez méconnue dans la région. L'étude présentée fut basée sur l'obtention de mesures structurales pour comprendre les contraintes et leur cinématique dans la région, associée aux transformations chimiques des minéraux des phases magmatiques et hydrothermales de haute et basse températures. Fractures et les minéralisations montrent une direction principale N40-60°E/70-88°NW souvent associées à des veines de calcite. Les structures profondes de direction NW-SE et NE-SW étaient liées aux filons volcaniques, aux circulations de fluides hydrothermaux et aux minéralisations associées. Une modélisation thermodynamique utilisant les différentes phases minérales (magmatiques et hydrothermales) a permis d’estimer les températures de haute (tardi-magmatique) et basse (altération hydrothermale). L’albitisation (650 à 250°C) s’est produite en association avec une chloritisation (312 à 120°C). La déstabilisation des sulfures primaires (pyrite et chalcopyrite) dans les sulfures riches en cuivre (bornite-chalcocite) était associée à des interstratifiés de chlorite/smectite à des températures d'environ 250 à 50°C. Ces mêmes interstratifiés chlorite/smectite indiquent des zones riches en cuivre. Les événements plus tardifs (<150°C) souvent associés à la précipitation de barytine ont été étudiés par la chimie et les concentrations en Éléments Terres Rares de cette dernière. Cette étude montre que la source du baryum est liée au processus d'albitisation puis à l’oxydation des sulfures lors de circulation l'eau météoriques. / As rochas vulcanogênicas da Mina do Seival pertencem à Formação Hilário da Bacia do Camaquã, de idade Neoproterozoica. Esta área possui seis minas inativas e diversas zonas com prospectos de cobre e prata. As mineralizações foram associadas ao controle estrutural em regime rúptil. O entendimento das transformações químicas relacionadas ao hidrotermalismo e associadas ao paleostresse é pouco conhecida na região. O estudo apresentado foi baseado na obtenção de medidas estruturais para entender os esforços e sua cinemática na região, associadas às transformações químicas dos minerais das fases magmática e hidrotermal de alta e baixa temperaturas. Fraturas e mineralizações tem uma direção principal N40–60°E/70–88°NW associadas a veios de calcita. As estruturas profundas de direção NW-SE e NE-SW foram relacionadas aos filões vulcânicos, a circulação de fluidos e as mineralizações associadas. Uma modelagem termodinâmica utilizando diferentes fases minerais (magmática e hidrotermal) permitiu estimar as altas (tardi–magmática) e baixas (alteração hidrotermal) temperaturas. A albitização (650 a 250°C) ocorreu associada à cloritização (312 a 120°C). A desestabilização dos sulfetos primários (pirita e calcopirita) em sulfetos ricos em cobre (bornita–calcocita) foi associada aos interestratificados de clorita/esmectita com temperaturas em torno de ~250 a 50°C. Esses interestratificados de clorita/esmectita indica zonas ricas em cobre. Os eventos posteriores (<150°C) frequentemente associados à precipitação de barita foram estudados através da química mineral e concentrações de Elementos Terras Raras. Este estudo mostrou que a fonte de bário está relacionada ao processo de albitização e posterior desestabilização de sulfetos durante a circulação de água meteórica.

Sur la Plate-forme Est Européenne (PEE), des sédiments silicoclastiques néoprotérozoïques ont livré une faune animale édiacarienne type dans le bassin de Podolya. Sa géologie montre un domaine marin littoral et indiquent que cette faune vivait dans la zone euphotique. Situé en bordure du Bouclier Ukrainien, le bassin est resté à l'abri des événements tectoniques et sa subsidence a été faible, ce qui explique l’absence de métamorphisme et de processus liés à la diagenèse d’enfouissement. Ces conditions ont permis la préservation des fossiles d’animaux et des minéraux argileux. Ainsi, quatre couches riches minéraux interstratifiés (IS) ont permis d’identifier des bentonites i.e. des produits pyroclastiques altérés. Les zircons de la bentonite la plus récente, qui coiffe les niveaux fossilifères, ont été datés (238U/206Pb) à 557-555 Ma ; le macrobiota édiacarien de Podolya est donc plus âgé. De plus, les variations de teneurs en kaolinite dans la pile sédimentaire indiquent que le continent Baltica voisin (actuelle PEE), source du détritisme, a connu une succession de climats tempéré-chaud-tempéré. En accord avec les données paléomagnétiques, Baltica a donc migré depuis les hautes vers les basses latitudes avant d’amorcer un mouvement rétrograde. Les strates fossiles pauvres en kaolinite peuvent être corrélées avec une position de Baltica en latitude élevée, près de la bordure nord de Rodinia et du continent Avalon.Nos résultats permettent de situer les fossiles édiacariens de l'Ukraine sur l'échelle biochronostratigraphique mondiale, et de mieux comprendre les relations spatio-temporelles du biote de Podolya par rapport aux autres macrofaunes situées à proximité de Baltica à cette époque. Les nouvelles données et les morphologies primitives des fossiles de Podolya – d’ordinaire uniquement comparées à celles de la Mer Blanche (Russie) pourraient expliquer la ressemblance phylogénique entre le biote édiacarien d’Ukraine et certains macrofossiles d'Avalon. / On the East European Platform (EEP), Neoproterozoic siliciclastic sediments have revealed a typical animal fauna of Ediacaran in the Podolya basin. The geological data are typical of marine tidal domain and suggest that this fauna lived under a water depth that did not exceed the euphotic zone. After this period, the basin, located on the edge of the Ukrainian Shield, has remained safe from tectonic events and its subsidence was low, which explain that these deposits are unmetamorphosed and unaffected by processes of burial diagenesis. These conditions allowed both the preservation of animal fossils and argillaceous minerals. Thus, four levels rich in IS mixed-layers could be identified as bentonites, altered pyroclastic products. Zircons of the youngest bentonite, which caps the fossiliferous levels, have been dated (238U/206Pb ratio) to 556±1 Ma, so Podolya's ediacaran macrobiota is of older age. Moreover, the variations of the kaolinite content in sedimentary pile indicates the neighboring mainland of the Baltica micro-continent (current EEP), source of the detritism, has been subjected to temperate-warm-temperate climate cycle. According to the paleomagnetic data, this shows that Baltica migrated from high to low latitudes and followed a retrograde motion. The kaolinite-poor fossil stratas can be correlated with high latitude position of Baltica, close to the northern border of Rodinia and of Avalon micro-continent. Our results make it possible to better situate the Ediacarian fossils of Ukraine in relation to the global biochronostratigraphic scale, but also to better understand the spatial and temporal relationships of Podolya’s ediacaran biota compared to other faunas located in the vicinity of Baltica at this time. The new data and primitive morphologies of Podolya's fossils – usually compared to the only fossils of White Sea (Russia) might explain why Ediacaran biota from Podolya Basin has more phylogenic resemblance to some Avalon’s macrofossils.

Le risque hydrologique associé aux crues rapides survenant en région méditerranéenne est variable dans l'espace et le temps. Des travaux ont montré une vulnérabilité forte des personnes mobiles face aux crues touchant les bassins versants de petite taille (< 20 km²). Le risque hydrologique qui en résulte s'ajoute au risque, mieux connu, associé au débordement des grands cours d'eau. Ce constat définit les enjeux de la modélisation hydrologique régionale mise en place dans ce travail, qui a pour objectif la compréhension des processus de crue de l'échelle du petit bassin versant (1 km²) à l'échelle des bassins régionaux (> 1000 km²). Le modèle utilisé dans cette thèse est construit avec la plate-forme de modélisation LIQUID, qui permet un couplage « à la carte » de modules représentant les processus que l'on souhaite intégrer au modèle. C'est un modèle utilisé sans calibration, dans une démarche de test d'hypothèses de fonctionnement hydrologique des bassins. La zone d'étude est la région Cévennes-Vivarais. Les premières simulations effectuées montrent une sensibilité forte des résultats du modèle aux propriétés des sols (conductivité hydraulique, épaisseurs), ainsi qu'au type de condition limite employée (percolation profonde ou non). Une distinction apparaît entre les comportements en crue des bassins situés sur roche sédimentaire et des bassins schisteux situés sur les reliefs cévenols. Une version du modèle intégrant la représentation des écoulements latéraux de surface et de subsurface est également développée, et déployée sur le bassin expérimental du Cartaou (0.5 km²). Les premiers résultats soulignent l'important rôle joué par ces écoulements à petite échelle. Une méthodologie d'analyse des récessions de débit est mise en place pour l'estimation des propriétés hydrauliques et des épaisseurs des horizons de roche altérée, non-décrits par les bases de données des sols de la région. Les résultats de l'analyse suggèrent une hiérarchie dans les valeurs des paramètres, contrôlée par le type de géologie. Les horizons de roche altérée sont ensuite intégrés dans la version finale du modèle, qui est déployée à l'échelle de la région entière. Les simulations effectuées sur l'année 2008 montrent l'intérêt de la prise en compte de ces épaisseurs de roche altérée, tant pour la simulation des débits en crue que lors des périodes inter-événementielles. Les simulations mettent également en évidence des différences de comportement entre les bassins du nord de la région (Ardèche, Tarn) et ceux du sud (Cèze, Gardon, Vidourle) que l'on peut relier à la géologie. / The hydrological risk associated with flash-floods in the mediteranean area is temporally and spatially variable. Recent works showed the vulnerability of mobile people during floods occurring on small catchments (area < 20 km²). The associated risk, added to the better-known risk related to the overflow of larger rivers, defines the objectives of the present thesis. This work aims at developing a regional distributed hydrological model to study the flood processes over a large range of spatial scales, from small catchments (1 km²) to large regional catchments (> 1000 km²). The model used in this thesis is built within the LIQUID hydrological modeling platform, which allows a modular coupling of the chosen hydrological processes. The model is used without calibration, with the purpose to test different hypotheses on the hydrological functioning of catchments. The studied area is the Cevennes-Vivarais region (south-east of France). The first simulations show a high sensitivity of the model results to soil properties (hydraulic conductivity, thickness), and to the bottom flux boundary condition (deep percolation). A different behavior is observed between catchments located on sedimentary rocks and catchments located in the mountain area, on metamorphic schists. A version of the model which accounts for lateral surface and sub-surface flows is developed, and tested on the Cartaou (0.5 km²) experimental catchment. Preliminary results highlight the importance of lateral flow processes in flood generation at small spatial scales. A streamflow recession analysis is performed to estimate hydraulic and thickness properties of weathered rock horizons, which are not described by regional soil databases. The results show a hierarchy in the estimated parameters, in relation with geology. The weathered rock horizons are implemented in the hydrological model, which is used at the regional scale. Simulations performed over the 2008 year bring out the better results obtained when using the weathered rock layer, for flood events simulations as well as for long-term simulations. The results also show differences between the hydrological behavior of north catchments (Ardèche, Tarn) and south catchments (Cèze, Gardon, Vidourle), which can be linked to the geology.

Ce travail porte sur la caractérisation de la source et de la dynamique des fluides de bassin au cours de leur chargement à travers deux exemples complémentaires de demi-grabens tardi-orogéniques pétroliers : Le Bassin Permien de Lodève, aujourd'hui à l'affleurement et un bassin jurassique enfouis dans le North Viking Graben (Mer du Nord). Le cœur de la thèse concerne le Bassin de Lodève où, à partir d'une approche pluridisciplinaire intégrée, nous avons caractérisé l'architecture des minéralisations (Ba, F, Cu, Pb) piégées dans un réseau paléokarstique alimenté par les failles syn-rift, dans le substratum carbonaté à l'apex du roll-over. La source, le calendrier et les conditions de migration des fluides ont été approchés à partir de l'analyse de la micro-fabrique, la microthermométrie sur inclusions fluides, les analyses isotopiques (Sr, S, O, H) et de Terres Rares. Les résultats analytiques ont été enfin croisés avec un modèle thermique et structural du bassin qui conforte la séquence et la dynamique du système fluide en cours d'enfouissement. Une démarche similaire, mais plus limitée, a été conduite dans le bassin du North Viking Graben où l'accès aux marqueurs fluides est restreint aux données de sismique 3D et de carottes. Comme à Lodève, les minéralisations Ba-Pb-Zn colmatent un réservoir dans le substratum à l'apex du roll-over. Elles se présentent sous forme de ciments dans des grès ou des fractures. Cette analyse apporte des contraintes complémentaires et permet de proposer un modèle dynamique général avec des variantes en fonction de la nature des fluides et des réservoirs. On retiendra donc la séquence fluide suivante :(a) Dans le cas du bassin de Lodève sur substratum carbonaté, les chemins préférentiels de drainage se développent dans des paléocanyons N-S couplés à un réseau de fractures et d'endokarsts météoriques. Ces derniers sont élargis en début de rifting par la dissolution hypogène sulfurique produite par l'oxydation bactérienne de la pyrite des blackshales, au contact de l'aquifère oxydant du Cambien.(b) Le déséquilibre de compaction initie la migration des fluides interstitiels en surpression vers les marges avec des températures autour de 150-180°C et des salinités entre 9 et 18wt%eq.NaCl. Les analyses isotopiques (Sr, S, O) révèlent que la majorité des fluides provient de l'altération diagénétique des blackshales riches en métaux. Des interactions sont également mises en évidence avec des fluides profonds (entre 240°C et 260°C ; salinités > à 20wt%eq.NaCl), qui lessivent les granites tardi-hercyniens.(c) Pendant le syn-rift, les conditions de surpression de fluide permettent la réactivation cyclique des failles, les décollements stratigraphiques et la formation de brèches hydrauliques, favorisant la mise en connexions avec les réservoirs superficiels à l'apex du roll-over. Le modèle de Sibson ajusté aux fluides de bassins est alors le moteur de la migration verticale.(d) Les fluides thermogéniques commencent à être expulsés avec les derniers fluides de compaction au cours d'un stade plus évolué de l'enfouissement en empruntant les mêmes chemins jusqu'à l'apex du roll over. Ils sont alors partiellement freinés et déviés par les colmatages minéralisés antérieurs.(e) A Lodève, la continentalisation des minéralisations antérieures au cours de l'exhumation post-rift conduit à leur remaniement partiel au niveau de la transition sulfate-méthane induite par l'interaction entre une playa évaporitique et la dysmigration des hydrocarbures. Des barytines secondaires de basse température, déprimées en Sr sont alors précipitées de manière synsédimentaire dans des karsts météoriques du socle.Outre l'illustration d'un modèle complet (source to sink) de dynamique des fluides dans un bassin, ce travail apporte de nouvelles contraintes dans l'approche du colmatage des réservoirs à hydrocarbures sur les têtes de blocs basculés et sur la genèse des gîtes miniers de type Mississippi Valley-Type. / This work focus on the characterization of the source and dynamic of compactional fluids during sedimentary burial, through two complementary examples of late orogenic oil-field half-grabens: The exhumed Lodève Permian Basin and a deep buried Jurassic basin in the North Viking Graben (North Sea).Constituting the main part of the thesis, a multi-disciplinary approach was conducted in the Lodève Basin where Ba-F-Cu-Pb polymetalic mineralized systems are trapped into synrift faults and paleokarsts in the carbonate basement at the hinge point of the roll-over. The source, timing and P/T conditions of fluid migration were deduced from the analysis of the microfabric, the fluid inclusions microthermometry, and the isotopic (Sr, S, O, H) and Rare Earth Element (REE) signature. Results are then crossed with a structural and thermal modeling that consolidates the sequence and dynamics of fluid during burial.A similar approach was conducted in the North Viking Graben where fluid markers are restricted to 3D seismic and well core data. Comparable Ba-Pb-Zn veins are reported in basin margin, plugging one of the most important siliciclastic hydrocarbon reservoir in the substratum. This analysis provides additional constraints on basinal fluid behavior and allows us to propose a global dynamic model for various compositions of fluids and reservoirs.We conclude to a polyphase fluid sequence history including:(a) In the carbonate basement of the Lodève Basin, karstic paleocanyon incisions and associated cavities coupled to synrift fault, act as major drain for fluids. These structures are early affected by hypogen-sulfuric karstification in response to the interaction between bacterial oxidation of sulfides entrapped within Lower Permian blackshales and the basement oxidizing aquifer.(b) Disequilibrium compaction initiates overpressure-driven basinal fluid migration towards basin margins, characterized by temperatures around 150-180°C and salinities between 9 et 18wt%eq.NaCl. Isotopic (Sr, S, O) and REE analyses reveal that Ba-M+-rich mineralizing fluids derived mainly from buried blackshales diagenesis. External Fluids coming from the lower crust are also identified that play a key role in fluorite precipitation by the leaching of late hercynian granites (mean temperature of 250°C and salinity > 20wt%eq.NaCl).(c) During the synrift period, fluid overpressure is responsible for the periodic reactivation of fault plane according to seismic-valve process, bedded-control shearing and hydraulic brecciation at the basement-seal interface. These mechanisms induce cyclic polymetallic mineralization by the mixing between in situ formation water and deep ascending basinal fluids.(d) Thermogenic fluids expulsion starts with last basinal fluids during late burial stage. Hydrocarbons thus migrate along the same regional pathways up to the rollover crest, where they are partly rerouted by the previous mineralized baffle.(e) In the Lodève basin, post-rift exhumation of the margins led to the remobilization of synrift deposits by subaerial biochemical processes at the sulfate-methane transition. The latter results from the interaction between the still active hydrocarbon dysmigration with a playa lake sulfate-rich aquifer. Secondary low-temperature barite fronts precipitate then within basement meteoric karsts.In addition to the « source to sink » model of basinal fluids, this work provides new insights on the early plugging of hydrocarbon reservoirs and for the metallogenesis of Mississippi Valley-Type deposits.