Les chaînes plissées d'avant-pays sont des objets géologiques qui se forment dans un contexte compressif et représentent la partie externe des orogènes.Elles sont composées de nombreuses structures plissées associées à des chevauchements généralement enracinés au sein d'un niveau de décollement peu profond situé dans la partie basale de la couverture sédimentaire. Ces objets géologiques ont été beaucoup étudiés au XXème siècle.Ils ont été modélisés cinématiquement, analogiquement et mécaniquement.S’il est indispensable de tenir compte de l’aspect mécanique en géologie structurale, les modèles mécaniques restent cependant trop peu utilisés par le géologue structuraliste.L'objectif de cette thèse est de montrer comment apporter des contraintes mécaniques à l'étude des structures géologiques, grâce à une théorie mécanique facilement utilisable en géologie structurale.Cette théorie, le calcul à la rupture (Limit Analysis), représente en effet un bon intermédiaire entre les modèles cinématiques et les modèles mécaniques en éléments finis, très complets mais relativement complexes d'utilisation.Nous étudions ici des exemples appartenant à la chaîne plissée d’avant-pays du Jura et utilisons les logiciels Optum G2 et SLAMTec.Nous procédons alors selon deux approches. La première approche, présentée en première partie de ce manuscrit consiste à étudier la déformation passée.Nous nous focalisons sur la région de Saint-Ursanne dans le Nord-Est du Jura, en Suisse et réalisons dans un premier temps une coupe géologique d'une structure que nous étendons ensuite en 3D via une série de coupes balayant l'ensemble de la zone d'étude.Pour réaliser ces coupes nous utilisons à la fois des principes d’équilibrage cinématique, des modélisations mécaniques par calcul à la rupture et des modélisations analogiques en boîte à sable.Nous montrons ainsi l’importance de l’héritage tectonique sur la mise en place des structures de cette région et modélisons mécaniquement l’influence d’un décalage du niveau de décollement par une faille normale héritée, lors d’un épisode compressif ultérieur.Nous montrons alors que ce décalage représente un générateur de failles ainsi qu’un point d’accroche qui ralenti la propagation du front de déformation, contrôlant par ailleurs la direction de la structure qui se développera.Nous montrons également que la topographie joue un rôle majeur dans la mise en place des structures géologiques.Dans la deuxième partie du manuscrit nous abordons une seconde approche qui consiste à étudier la déformation actuelle.Nous changeons cette fois-ci d’échelle pour nous intéresser à la tectonique actuelle de l’ensemble du Jura.Nos modélisations prédisent que cette chaîne plissée, formée par une tectonique de couverture, est aujourd’hui partiellement affectée par une tectonique de socle.Alors que la partie ouest du Jura serait toujours affectée par une tectonique de couverture, le socle devrait aujourd’hui être impliqué dans la déformation au niveau de la partie nord-est.Nous montrons cependant qu’une tectonique de socle n’empêche pas l’activation simultanée des niveaux de décollements situés dans la couverture (les évaporites triasiques, dans le cas du Jura).L’intérêt pratique de ces méthodes est illustré par des questions industrielles : le dernier chapitre présente une étude des coupes géologiques d’un terrain d’étude de la Nagra, situé dans l’est du Jura.Nous regardons la réponse mécanique actuelle en compression de l’interprétation structurale proposée.Les outils numériques utilisés dans l’ensemble de ce travail ont, par ailleurs, fait l’objet d’un tutoriel réalisé dans le cadre d’une mission au sein de l’entreprise Total. / Fold-and-thrust-belts form in a compressive geological context and represent the external part of orogens.They are composed of numerous folds and thrusts generally rooted in a shallow décollement level located in the basal part of the sedimentary cover.These belts have been studied extensively during the XX century. They have been modeled kinematically, analogically and mechanically.The mechanical aspect of deformation must be taken into account in structural geology, but yet, mechanical models remain underused by the structural geologist.The objective of this thesis is to show how to bring mechanical constraints to the study of geological structures with a mechanical theory easily usable in structural geology, the Limit Analysis.This theory represents a good compromise between the kinematic models and the finite element mechanical models, very complete but relatively complicated to use.We study here examples from the Jura fold-and-thrust belt and use the softwares Optum G2 and SLAMTec.We proceed with two different approaches.The first one is presented in the first part of this manuscript and consists in studying the past deformation.We focus on Saint-Ursanne area, in the North-East Switzerland Jura.We construct first a 2D geological cross section of the Mont Terri structure and then we extend this work in 3D by a series of cross sections that scan the whole Saint Ursanne area.These cross-sections are drawn using kinematical rules, mechanical modeling with Limit Analysis and analog sandbox modeling.We show the importance of the tectonic inheritance on the onset of structures in the studied region and we mechanically model the influence of a décollement offset due to an inherited normal fault during a subsequent compressive episode.We show that this offset represents a “fault generator” and a catching point that slows the propagation of the deformation front and furthermore controls the orientation of the structure that develops.We also show that the topography plays a major role in the establishment of geological structures.In the second part of the manuscript we follow a second approach that consists in studying the current deformation.We change of scale and study the current tectonics of the entire Jura.Our models predict that this belt, formed in thin-skin tectonics, is currently partially affected by thick-skin tectonics.The western Jura would be still affected by a thin-skin tectonics, but the basement should be involved in the deformation in the north-east Jura.However, we show that a thick-skin tectonics does not preclude the simultaneous activation of the shallower décollements contained by the sedimentary cover (Triassic evaporites, in the Jura).Practical interest of these methods is illustrated by industrial questions: the last chapter presents a study of geological cross-sections from a studied area of Nagra in the eastern Jura.We look at the current mechanical answer under compression of the proposed structural interpretations.The numerical tools used in this work have been the subject of a tutorial made during a mission at Total company.

Différentes applications de l'élasticité linéaire en géologie structurale sont présentées dans cette thèse à travers le développement de trois types de codes numériques. Le premier utilise la modélisation directe pour étudier les déplacements et champs de contraintes autour de zones faillées complexes. On montre que l'ajout de contraintes inégalitaires, telles que la friction de Coulomb, permet d'expliquer l'angle d'initiation des dominos dans les relais extensifs. L'ajout de matériaux hétérogènes et d'optimisations, telles la parallélisation sur processeurs multi-coeurs ainsi que la réduction de complexité des modèles, permettent l'étude de modèles beaucoup plus complexes. Le second type de code numérique utilise la modélisation inverse, aussi appelée estimation de paramètres. L'inversion linéaire de déplacements sur les failles ainsi que la détermination de paléo-contraintes utilisant une approche géomécanique sont développées. Le dernier type de code numérique concerne la restauration de structures complexes plissées et faillées. Il est notamment montré qu'une telle méthode permet de vérifier l'équilibre de coupes géologiques, ainsi que de retrouver la chronologie des failles. Finalement, nous montrons que ce même code permet de lisser des horizons 3D faillés, plissés et bruités en utilisant la géomécanique.

L'ETUDE DES LINEATIONS D'ALLONGEMENT DES NAPPES-PLIS DE LA MONTAGNE NOIRE PRESENTE DEUX GROUPES D'ORIENTATION DISTINCTS. L'INTENSITE DE LA DEFORMATION AUGMENTE PRES DE LA ZONE AXIOLE. DE NOMBREUX CRITERES DE DEFORMATION NON COAXIALE SONT OBSERVES. LES ROTATIONS INDIQUENT UN CISAILLEMENT SEMESTRE, DANS CERTAINS PLUS LE SENS DE CISAILLEMENT S'INVERSE. LE PLISSEMENT EST SOIT TARDIF, SOIT CONTEMPORAIN DANS UNE DEFORMATION PROGRESSIVE ASSOCIANT UNE CONSTRICTION N-S A UN CISAILLEMENT. DEUX INTERPRETATIONS SONT ALORS POSSIBLE: OU LA LINEATION RESULTE D'UNE REORIENTATION LIEE A UNE SURRECTION OBLIQUE DE LA ZONE AXIALE POSTERIEUREMENT A LA MISE EN PLACE DES NAPPES OU ELLE REFLETE LA DIRECTION ET LE SENS DE TRANSLATION PRIMORDIAUX DES NAPPES

Mon travail dans la chaîne du Zagros (Iran) a été double. D'une part, d'après des évidences de terrain dans la "Crush Zone" de Kermanshah, j'ai pu décrire des "Carbonates allochtones" (pré-rift) "Crétacé-moyens" et des sédiments pélagiques liasiques (syn-à post-rift), tous deux exposés sur du manteau serpentinisé. Ceci nous a conduit à proposer l'existence de manteau exhumé le long de failles de détachement dans ce domaine, au moins pendant la phase tardive de rifting, et très probablement un renouvellement de ce processus plusieurs fois au cours de l'histoire de la Téthys. Ceci induit une nouvelle compréhension de la géométrie initiale de la paléo-marge Arabe et des relations structuralles actuelles dans ce domaine. Dans ce schéma, la plate-forme Bisotoun était initialement situé entre le bassin sub-océanique sur manteau exhumé d'Harsin (au sud-ouest) et la Néo-Téthys (au nord-est). D'autre part, j'ai modélisé l'évolution cinématique conduisant à la formation de la ZFTB, à partir de la quantification des mouvements verticaux basée sur la thermochronologie détritiques basse température [AFTA et (U-Th) / He sur apatite et de zircon] et la construction de coupes équilibrées. La construction de deux principaux transects régionaux à l'échelle crustale dans le Lurestan et le Zagros Central, basé sur une description détaillée du style structural, a notamment permis de souligner l'absence probable du décollement basal régional "Hormuz" sous le Lurestan, la présence d'un duplex sédimentaires sous la structure du Mongasht dans le Zagros central et l'existence probable de grabens crustaux inversés à l'avant de la chaîne. La combinaison d'un modèle cinématique forward basé sur des contraintes géométriques et des méthodes thermochronologiques a permis de proposer une propagation vers l'avant de l'exhumation au sein de la marge Arabe entre 14 et 2 Ma. Cette chronologie a finalement été étendu aux régions voisines du Fars et du Kurdistan irakien, sur la base de la modification de deux autres section, apportant ainsi un nouvel aperçu de l'évolution régionale du Zagros. / My work in the Zagros belt (Iran) has been twofold. On the one hand, based on field evidence cropping out in the Kermanshah Crush Zone, I described “Mid-Cretaceous” carbonate “extensional allochthons” (pre-rift) and Liassic pelagic sediments (syn- to post-rift), both exposed above serpentinised mantle. This led us to propose the occurrence of mantle exhumation along detachment faults in this area, at least during the late stage of rifting, and most likely a renewal of this process several times during the history of the Tethys. This induced a new understanding of the initial geometry of the Arabian paleo-margin and of the current structural relationships in this area. In this view, the Bisotoun platform was initially located between the Harsin mantlefloored sub-oceanic-basin (to the south-west) and the Neo-Tethys (to the north-east). On the other hand, I modeled the kinematic evolution leading to the formation of the Zagros Fold-Thrust Belt (ZFTB), based on the quantification of the vertical movements with detrital low temperature thermochronology [AFT and (U-Th)/He on apatite and zircon] and section balancing. The construction of two main regional crustal-scale cross-sections in the Lurestan and the Central Zagros, based on a detailed description of the structural style, has notably permitted to emphasize the possible absence of the regional basal Hormuz décollement under the Lurestan, the presence of a sedimentary duplex under the Mongasht structure in the Central Zagros and the probable existence of inverted crustal grabens at the front of the belt. The combination of a geometric forward kinematic model and thermochronological methods has permitted to propose a forward propagation of the exhumation of the Arabian margin from 14 to 2 Ma. This chronology has finally been extended to the neighboring regions of the Fars and of the Iraqi Kurdistan, on the base of the modification of two other cross-sections, thus bringing a new regional overview of the Zagros evolution.

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.

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.

La haute vallée de la Valloirette creuse son lit dans "l'édifice de nappes" des Alpes occidentales classiquement composé ici, d'ouest en Est, des zones dites ultradauphinoise (flysch des Aiguilles d'Arves), subbriançonnaise et briançonnaise. Nous avons été amenés à modifier ce schéma. 1°/- Du point de vue stratigraphique : * l'ancienne zone ultradauphinoise doit être divisée en deux unités structurales : - une unité inférieure, dont on n'a, sur le versant valloirin, que le flysch tertiaire, montrant ici des niveaux conglomératiques, turbiditiques et gréseux (les schistes à blocs de la base n'affleurent pas dans la région e t l'olistostrome sommital n'est visible que dans le vallon du Goléon). Ce flysch tertiaire repose sur des terrains mésozoiques d'affinité dauphinoise et par analogie avec A. Serre (1983), nous l'appellerons dauphinoise orientale ; - une unité supérieure, constituée ici essentiellement de flysch gréseux (vers le Nord, un peu de flysch turbiditique existe à sa base tandis que vers le Sud, le flysch olistostromique montre quelques gros blocs). Cette unité prolonge vers le Sud l'unité de flysch à substratum briançonnais décrite par J. Martinez-Reyes (1979, 1980) et nommée plus récemment (A. Serre, 1983) unité Cheval Noir - Casse Massion. * La zone subbriançonnaise présente des faciès de plate-forme entre le Lias et le Jurassique moyen avec des indices d'approfondissement au sommet ou du moins de la proximité d'une mer ouverte. Ces premiers niveaux sont d'affinité dauphinoise. Dès l'Oxfordien s'individualise une épaisse séquence flyschoïde mal caractérisée du point de vue des âges et dont le domaine de sédimentation longuement discuté est probablement assez interne. Il pourrait s'agir d'un domaine "ultrabriançonnais". Une klippe de flysch à Helminthoïdes ajoute encore une petite touche interne à cet édifice. * La zone briançonnaise : la série briançonnaise est assez complète, bien développée entre le Westphalien et le Trias moyen, réduite ensuite. C'est une série typique du Briançonnais externe. 2°/- Du point de vue tectonique : Nous avons pu mettre en évidence de grandes failles verticales subméridiennes à jeu décrochant sénestre. Elles sont bien exprimées dans l'unité inférieure du flysch mais existent aussi dans l'unité supérieure ainsi que dans la zone briançonnaise. Dans le Subbriançonnais, la présence de gypse diapirique au Col du Galibier traduit l'existence d'une grande fracture Nord-Sud. Partout, on trouve les fractures de Riedel associées à ces failles importantes. Du point de vue des déformations : * La zone du flysch : les deux unités sont déformées différemment de part et d'autre d'un cisaillement plat, visible dans le Vallon des Aiguilles, dans les Gorges de l'Enfer et sous la Grande Chible, décelable ailleurs et prolongeant le contact décrit au Nord par J. Martinez-Reyes (1980) et A. Serre (1983). L'unité inférieure est peu (ou pas) déformée, tandis que l'unité supérieure présente des replis désorganisés mais assez généralement déversés vers l'Est. Un modèle synthétique pour expliquer ces déformations est proposé. * La zone subbriançonnaise : elle montre deux types de déformations : des plis d'axe subméridien à grand rayon de courbure dans les terrains du Lias au Jurassique moyen d'une part, deux familles de plis (NI20 e t N180) serrés et couchés, dans la série flyschoïde supérieure d'autre part. Cet argument structural nous permet d'envisager un décollement de la partie supérieure de la série (de l'Oxfordien au Nummulitique) au niveau de l'Oxfordien schisteux et plastique. * La zone briançonnaise : nous n'ajoutons rien au schéma classique donné pour le Briançonnais. Néanmoins, certains chevauchement de faible ampleur (vallon de la Ponsonnière, flanc occidental du massif des Sétaz) doivent pouvoir trouver leur origine dans un modèle de transpression : une faille verticale à jeu décrochant évoluant en nappe de charriage en régime compressif. 3°/- Du point de vue géodynamique : Nous proposons un modèle d'évolution de la région considérée. Pour rapprocher et empiler des unités d'origines paléogéographiques parfois très différentes, nous avons fait appel à un jeu décrochant sénestre tel que L.E. Ricou (1980) l'envisage pour toute l a "zone subbriançonnaise" et dont on a les traces sous forme de failles décrochantes sénestres e t de fractures de Riedel associées. Le régime général en compression provoque des charriages de nappes qui s'ajoutent aux décrochements en une succession de phases de déplacements Sud-Nord (décrochements) puis Est-Ouest (serrages) plus ou moins synchrones. Il en résulte un empilement tout à fait hétéroclite où nous avons sur l'autochtone relatif dauphinois une nappe d'origine briançonnaise (l'unité Cheval Noir - Casse Massion), puis un lambeau de terrains d'affinité dauphinoise, puis une unité d'origine très interne ("ultrabriançonnaise") supportant une klippe de flysch à Helminthoïdes et, enfin, le Briançonnais (cf. Quatrième partie, évolution géodynamique).

L'étude concerne la Sierra Madre del Sur, chaîne montagneuse qui borde la côte pacifique parallèlement à la fosse de subduction d'Acapulco. Elle est fondée sur la cartographie géologique de deux secteurs représentatifs situés dans l'Etat de Guerrero (l'un autour d'Olinalá, l'autre aux environs de la capitale Chilpancingo) et sur la réalisation de coupes à l'échelle 1/1. Son but est d'individualiser les ensembles géologiques significatifs et de caractériser les structures liées aux diverses étapes de déformation ; ceci afin de reconstituer l'évolution de la sierra depuis le Jurassique inférieur, en la replaçant dans le cadre géodynamique de la partie sud du Mexique située actuellement au carrefour des plaques Amérique du Nord, Caraïbe et Cocos.<br /><br />La première partie concerne l'architecture et l'histoire de la sierra, abordées par les approches stratigraphiques et pétrographiques et par l'analyse structurale rétrotectonique. Le soubassement continental pré – jurassique (partie du bloc d'Oaxaca) comprend un socle – né de l'assemblage des « terranes » Oaxaca et Mixtèque au Paléozoïque inférieur – pourvu localement de sa couverture sédimentaire du Paléozoïque supérieur peu déformée; le Complexe Xolapa qui affleure le long de la côte, est une partie inférieure de cette croûte, migmatisée et granitisée en tant que racine des arcs jurassique et paléogène, et exhumée récemment. Dans l'ensemble du Jurassique moyen, sont reconnues les roches volcaniques et volcanoclastiques à dominante acide (Formation Chapolapa) d'un arc auquel est associé le bassin arrière-arc de Tecocoyunca. Les deux sont tectonisés et métamorphisés (schiste vert) par la phase compressive névadienne du Jurassique supérieur. En liaison avec la montée eustatique, le Crétacé inférieur est marqué par la transgression marine et le dépôt en discordance des formations néritiques à récifales de l'épaisse plate-forme carbonatée de Guerrero – Morelos. C'est sur le bord « pacifique » de celle-ci que s'effectue, à la base du Crétacé supérieur, le charriage du « terrane » Guerrero (arc intra-océanique engendré durant le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur) par collision arc – continent. Une conséquence majeure de cet événement est la formation, à l'avant du front de charriage, d'un bassin flexural dans lequel une puissante série terrigène (flysch Mexcala) s'accumule, durant le Crétacé supérieur et le Paléocène. Ce bassin, affecté par la phase laramienne, subit, au Paléocène supérieur – Eocène inférieur, un fort raccourcissement est-ouest, accomodé par le plissement de la couverture décollée et par l'écaillage du socle. L'ensemble discordant, paléogène et miocène inférieur, comprend des molasses continentales post-laramiennes (Formation Balsas) passant latéralement et verticalement au plastron volcanique à dominante ignimbritique engendré par la subduction de l'ancienne plaque Farallon ; il est déformé par des plis de fond nord – nord-ouest – sud – sud-est du Miocène inférieur. Depuis le Miocène et suite au départ du bloc Chortis l'évolution, encore en cours, de la Sierra Madre del Sur est sous la dépendance de la subduction de la plaque Cocos : c'est elle qui induit et entretient l'exhumation de la croûte continentale inférieure du bloc d'Oaxaca (entre la surface de subduction et une surface majeure de détachement crustale en faille normale) avec mise à jour du Complexe de Xolapa et déformation en antiforme de la Sierra Madre del Sur, parallèlement à la fosse de subduction d'Acapulco et donc très obliquement par rapport aux structures antérieures mésozoïques et tertiaires recoupées.<br /><br />La deuxième partie est d'abord l'occasion de préciser, par la mise en œuvre de l'outil pétro-géochimique, les environnements géodynamiques de la genèse de deux ensembles géologiques présents dans la Sierra Madre del Sur et qui sont des marqueurs essentiels de l'évolution de la marge mexicaine: l'arc volcanique Chapolapa du Jurassique moyen dont l'importance a, jusqu'à présent, été mésestimée et l'arc volcanique jurassique supérieur – crétacé inférieur du « terrane » Guerrero.<br />Les caractéristiques pétrographiques, la géochimie des éléments majeurs, la géochimie des éléments traces et la géochimie isotopique des roches volcaniques généralement acides de l'arc Chapolapa, indiquent qu'elles s'apparentent aux séries calco-alcalines d'un ancien arc de type andin. Elles dérivent de la fusion d'un manteau asthénosphérique contaminé par les fluides de la croûte océanique paléo-pacifique hydrothermalisée, par des sédiments entraînés dans la subduction et, vraisemblablement, par la croûte continentale nord-américaine (bloc d'Oaxaca) sur laquelle elles reposent<br />Les roches volcaniques (laves acides et andésites du Crétacé inférieur) du « terrane » Guerrero présent dans cette partie de la Sierra Madre del Sur sont également calco-alcalines. Mais les indicateurs géochimiques confirment que leur contexte de mise en place était celui d'un arc insulaire intra-Pacifique<br />Ces résultats sont, par la suite, intégrés dans la présentation, en 2D, d'un modèle évolutif de la Sierra Madre del Sur. Celui-ci, construit, en six étapes selon le calendrier établi dans la première partie, schématise l'évolution de cet édifice, depuis le Jurassique jusqu'à l'actuel.<br /><br /> Dans la troisième partie et sur la base d'une recherche bibliographique, une synthèse est réalisée sur les constituants jurassiques présents, comme dans la Sierra Madre del Sur, à l'avant du « terrane » Guerrero sur l'ancien bord du continent nord-américain. En retrouvant des caractéristiques pétrologiques, géochimiques, stratigraphiques et structurales comparables, la présence d'une ancienne chaîne liminaire névadienne est mise en évidence, depuis la Californie jusqu'au Honduras, même si sa continuité initiale à été décalée de façon sénestre et sur plusieurs centaines de kilomètres par des failles transformantes, d'une part dans le nord du Mexique au Jurassique supérieur – Crétacé inférieur, d'autre part au sud du Mexique et au Guatemala depuis le Paléogène. Cette donnée essentielle est intégrée dans un modèle d'évolution palinspathique du Mexique, présenté depuis le Jurassique en six cartes.

Les Andes vénézuéliennes forment une chaîne intracontinentale orientée N50°E qui commence à se soulever au Miocène moyen sous un régime de contrainte E-W lié à la convergence entre le Bloc de Maracaïbo et le bouclier Guyanais (conséquence de la subduction de la plaque Nazca sous l'Amérique du Sud). La convergence oblique est responsable d'un partitionnement de la déformation accommodée entre des chevauchements externes, le long des deux bassins d'avant pays, et le décrochement dextre de Boconó orientée N50°E et traversant la chaîne sur toute sa longueur. Dans sa partie septentrionale, la faille décrochante sénestre de Valera se connecte à la faille de Boconó au niveau d'un point triple, individualisant ainsi le Bloc de Trujillo qui s'échappe vers le NNE. Bien que la géologie des Andes de Mérida soit relativement bien décrite en surface, sa structure profonde n'est pas connue. Notre travail consiste à mieux contraindre la géométrie des failles en profondeur ainsi que l'évolution structurale de la chaîne à partir d'observations géologiques, de l'interprétation d'images de satellites et de données géophysiques. Afin de connaître l'âge d'activation de la faille de Boconó, nous avons étudié le remplissage du bassin de La González. Nous avons également réalisé des coupes géologiques équilibrées pour expliquer le fonctionnement en profondeur du partitionnement de la déformation. A partir de la trace en surface des failles de Boconó et de Valera, nous avons réalisé un modèle géologique 3D de l'échappement du Bloc de Trujillo permettant de comprendre l'importance de ce processus au sein de l'orogène.

Le massif de marbres de Saint-Béat se situe dans la Zone Interne Métamorphique des Pyrénées centrales françaises. Il est formé de sédiments mésozoïques métamorphisés lors de l'événement métamorphique extensif Haute température - Basse pression classiquement décrit dans les Pyrénées. L'objet de cette thèse est de caractériser la déformation ductile et la fracturation qui affectent ce massif, et de déterminer dans quelle mesure les processus responsables de la fracturation peuvent être influencés par l'état de déformation. Les caractéristiques de la déformation des marbres et de ses roches encaissantes seront déterminées essentiellement grâce aux orientations préférentielles des axes de la calcite (marbre) et du quartz (socle paléozoïque), déterminées à l'aide de mesures à l'EBSD. L'observation en lame mince des textures de la calcite permet de quantifier les taux de déformation et d'estimer la température de cette déformation. Combinés aux observations de terrain, ces résultats permettent de proposer un modèle structural retraçant l'évolution du bassin depuis l'extension aptio-albienne jusqu'à son état actuel. La fracturation du massif est ensuite regardée à différentes échelles, depuis la photo aérienne jusqu'à l'affleurement. Quatre zones seront étudiées en détail afin de classifier les fractures par familles de mêmes caractéristiques et de reconstituer localement les paléo-régimes de contraintes. On comparera les tenseurs obtenus avec les régimes tectoniques décrits dans la littérature. Trois faciès légèrement différents de marbre servent de base à une étude visant à discuter de l'état d'anisotropie de la roche. Ainsi, des essais en compression simple, en traction indirecte et des mesures de vitesses acoustiques sont pratiqués sur des carottes orientées réalisées dans ces trois faciès ; leurs résultats donnent accès aux caractéristiques internes de la roche. On comparera et discutera les résultats d'un faciès à l'autre, et au sein du même faciès, d'une orientation à l'autre. Les résultats obtenus sur la fracturation servent de guide à la classification des fractures observées sur les fronts de tirs, lors du creusement du tunnel routier de Saint-Béat, recoupant le massif sur plus d'un kilomètre du Nord au Sud. / The Saint-Béat massif, composed of different marble facies, is part of the Internal Metamorphic Zone of the French Central Pyrenees. It is formed by Mesozoic sediments metamorphosed by the High Temperature – Low Pressure extensional event, classically described in the Pyrenees. The aim of this work is to characterize the deformation and fractured state of the massif, and to understand how the former can constrain the latter. The ductile deformation state is recorded in calcite grains for Mesozoic rocks, or in quartz grains for Paleozoic rocks. Their preferential lattice orientations have been measured with the EBSD method. Calcite texture observations give indications about deformation rates and temperatures. These results, in addition with field observations, allow us to rebuild the structural evolution of the massif, from the Albian extension. Fracturing along the massif is described at different scales. Four outcrops are selected in order to characterize and to classify fractures, and locally reconstruct the paleo stress tensor. The obtained tensors are presented and compared to those already published. Three slightly different marble facies are used to discuss the degree of anisotropy of the rock. Mechanical experiments such as compression tests, tensile tests and velocity measurements of elastic waves are carried out on oriented cores within these three facies. These results provide internal rock characteristics which are discussed and compared for the three facies, and for different orientations of the cores.