L'objectif de cette thèse était de caractériser la déformation récente, tant dans son style que dans son partitionnement, d'un arc orogénique lent à travers une approche pluridisciplinaire à grande échelle.La déformation récente et actuelle de l'arc du Jura a été caractérisée par l'analyse des indices géomorphologiques le long des profils de rivières ainsi qu'à travers le traitement des données sismiques et géodésiques. Les essais de caractérisation et de datation des évènements tectoniques et sismiques à travers l'analyse des failles décrochantes tardives et des enregistrements spéléologiques n'ont pas permis d'apporter de nouvelles données sur la néotectonique du Jura. Cependant la combinaison des données et observations géomorphologiques, géophysiques et géodésiques confrontée aux données des précédentes études nous permets de proposer un modèle de répartition de la déformation dans le système orogénique Alpes occidentales-Jura. [...] / No abstract available.

Ce travail concerne l'étude hydrogéologique de quatre sources situées dans les chaînons béarnais (Pyrénées-Atlantiques). Afin d'améliorer la connaissance de la géométrie et du fonctionnement de ces aquifères, une approche pluridisciplinaire a été choisie. Des expérimentations géophysiques et un suivi hydrogéochimique, couplés à des campagnes de terrain, ont ainsi été mises en œuvre. Dans un premier temps, une étude statistique des paramètres climatiques de la région a montré une hausse significative de la température depuis cinquante ans, qui s'accentue depuis les années 70. A partir des images de résistivité électrique et des mesures de la fracturation des massifs carbonatés, la géométrie des contacts géologiques et la structure des aquifères ont pu être définies. De plus, il a été possible d'identifier la présence systématique d'un niveau argileux continu le long de la limite sud des aquifères locaux. Les bassins d'alimentation de la plupart des sources des chaînons béarnais sont ainsi limités par cet écran imperméable au sud et par les marnes de l'Albien au nord. L'analyse de l'évolution des paramètres physico-chimiques mesurés au cours de deux cycles hydrologiques, a permis de mettre en évidence deux fonctionnements distincts. Deux sources émergent d'un aquifère karstique tandis que les deux autres sont issues d'un aquifère de type fissuré. Les différences de variation des ions majeurs et des isotopes stables (13C) illustrent de courts temps de résidence au sein des systèmes karstiques et le caractère inertiel des aquifères carbonatés fissurés. De plus, l'analyse des relations conductivité/turbidité a fourni des informations sur le degré de karstification des deux systèmes karstiques et sur leur fonctionnement hydrodynamique. En conclusion, ce travail apporte un point de vue nouveau sur la gestion de l'eau dans ce secteur et a permis de proposer un modèle d'étude qui aide à la caractérisation des ressources en eau souterraine de la région.

Aujourd’hui, l’un des principaux défis dans l’industrie pétrolière, et particulièrement dans le domaine de l’exploration, est l’exploitation des nouvelles ressources dans des zones structuralement complexes.Nous savons que la géométrie et le glissement le long des failles actives modifie la distribution locale des contraintes. La connaissance du champ de contrainte perturbé actuel est importante pour l’étude des tremblements de Terre, pour la planification de forages ainsi que pour la prédiction de la fracturation induite par l’hydro-fracturation et la prédiction de la réactivation des fractures. Les contraintes perturbées passées, quant à elles sont responsables du développement des fractures naturelles (préexistantes). La détection et la modélisation de celles-ci sont essentielles tant dans le domaine pétrolier (migration et piégeage des fluides) pour une exploitation efficace et à moindre coût des réserves naturelles.Comprendre et quantifier le développement spatial et temporel de ces contraintes a un impact économique non négligeable. L'analyse des paléo-contraintes a été introduite dans un premier temps par Anderson (1905 & 1942) de manière intuitive, puis dans le milieu du siècle dernier, Wallace (1951) et Bott ( 1959) proposèrent les simples postulats que le champ de contrainte est homogène et que la direction du rejet est parallèle à la traction projetée sur le plan de faille. Beaucoup de méthodes d’inversion de contraintes reposent aujourd’hui sur ce principe.Afin d’étudier la validité de l’hypothèse Wallace et Bott, une comparaison avec les vecteurs de glissement générés à partir de modèles numériques (BEM) est effectuée. En testant l’influence de multiples paramètres (géométrie, contraintes au limites du modèle, friction, coefficient de poisson, demi-espace, pression de fluide dans la faille), il est montré que les failles à géométries complexes soumises à certaines contraintes aux limites peuvent engendrer des vecteurs glissements présentant des écarts important avec les la plus grande contraintes cisaillantes résolue sur le plan de faille. A l’inverse, la présence d’une forte friction de glissement permet, dans certaines conditions, de valider l’hypothèse de Wallace et Bott. On s’attache ensuite à comparer les résultats des inversions de contraintes basées sur l’hypothèse de Wallace et Bott (appelé méthode d’inversion classique de contraintes) avec une méthode géomécanique. Pour cela, une faille à géométrie complexe est utilisée dans une étude de sensibilité (contraintes aux limites, friction, échantillonnage) permettant d’analyser l’incertitude des résultats des deux méthodes d’inversion. Cette analyse est ensuite confrontée à l’étude d’un cas de terrain, montrant les avantages et inconvénients des méthodes d’inversions classiques de contraintes.Un des principaux défis de l’industrie pétrolière est l’exploitation des ressources des zones structuralement complexes telles que les réservoirs naturellement fracturés. Connaitre l’état de contraintes hétérogène passé permet d’optimiser la modélisation de ces fractures naturelles. Etant donné que les glissements sur les failles sont difficiles à observer dans les réservoirs pétroliers, les données de d’orientation de fractures (joints, failles, stylolites) sont naturellement prises en compte lors de l’inversion des contraintes. On montre, en utilisant divers exemples de terrain et d’industrie, que dans de tels cas, l’utilisation d’inversions basée sur la mécanique est beaucoup plus appropriée. Cependant, il est parfois difficile de déterminer le type cinématique de fracture observée le long des puits, et très souvent, les zones étudiées ont subi une tectonique polyphasée. La dernière partie vise donc à résoudre le problème des données de types cinématiques non identifiables (joints, failles, stylolites…) et étend parallèlement l’inversion mécanique des contraintes à la séparation de phases tectoniques. / Today, one of the main challenges in the oil industry, especially during the exploration phase, is the exploitation of new resources in structurally complex areas such as naturally fractured reservoirs, salt diapirs, mountain ranges, and unconventional reservoirs.We know that the geometry and sliding along active faults modifies the local stress distribution. Knowing the present day perturbed stress field is important for the study of earthquakes, for the planning of the borehole drilling and stability as well as for the prediction of fractures induced by hydro-fracturing and reactivation of natural fractures. In the other side, perturbed paleostress are responsible for the development of (pre-existing) natural fractures. The detection and modeling of the latter, are essential both in the oil industry (migration and trapping of fluids) for a cost efficient recovery of natural reserves.Understanding and quantifying the spatial and temporal development of the stress distribution has a significant economic and environmental impact. The analysis of paleo-constraints was intuitively introduced first by Anderson (1905 & 1942), then in the middle of the last century, Wallace (1951) and Bott (1959) proposed the simple hypothesis that (i) The stress field is homogeneous in space and constant in time, and that (ii) the slip direction is parallel to the traction projected on the fault plane which gives the direction of the shear stress. Many stress inversion methods are based on this hypothesis while recent studies raise doubts as to their compatibility with rock mechanics.In order to investigate the validity of the Wallace and Bott hypothesis, a comparison with vectors of slip generated with numerical models (BEM) is performed. By testing the influence of multiple parameters (geometry, boundary conditions, friction, Poisson’s coefficient , half-space, fault fluid pressure), it is shown that the complex geometry faults subject to specific boundary conditions can yield slip vectors with significant discrepancies with the maximum shear stress resolved on the fault plane. Conversely, the presence of a high sliding friction, allows under certain conditions, to validate the hypothesis of Wallace and Bott.We then focus on the task to compare the results of stress inversions based on the assumption of Wallace and Bott (called classical stress inversion methods) to a geomechanical method. For this, a complex fault geometry is used in a sensitivity analysis (boundary conditions, friction, sampling) to evaluate the uncertainty of the results of the two inversion methods. This analysis is then compared to a case study, Chimney Rock (Utah, USA), showing the advantages and disadvantages of the classical stress inversion methods.One of the main challenges of the oil industry is the exploitation of resource in structurally complex oil fields such as naturally fractured reservoirs. Knowing the heterogeneous paleostress allows to optimize the modeling of these natural fractures. Since slip on faults is hardly observed in petroleum reservoirs, fracture orientation data (joints, faults, stylolites) are naturally taken into account during the inversion of stresses. It is shown, using various field and industry examples, that in such cases the use of mechanical stress inversions is much more appropriate.However, it is sometimes difficult to determine the fracture kinematics observed along wellbores, and very often the studied regions underwent multiple tectonic phases. The final section aims to address the problem of data with unknown kinematic (joints, faults, stylolites ...) and expends the mechanical stress inversion to the separation of tectonic phases.

L'étude du massif des Mémises (Préalpes Médianes Plastiques du Chablais) a pour objectif d'identifier les relations hydrogéologiques possibles entre le substratum rocheux et les dépôts quaternaires du plateau de Gavot. Elle comprend deux volets : un volet géologique et un volet hydrologique et hydrogéologique.<br />La terminaison SW des Mémises correspond à une succession de blocs séparés par des accidents normaux-listriques orientés N20°E à regard SW. L'analyse microstructurale montre la contemporanéité de ces structures et des structures plicatives déjà connues. Les résultats numériques obtenus s'intègrent dans les champs de contraintes régionaux connus (système décrochant, σ1 orienté N160°E) et sont en accord avec les travaux réalisés dans les Préalpes Romandes.<br />Les paramètres structuraux et lithologiques accréditent un schéma de circulations des eaux possible pour la zone d'étude : écoulement W-E au sein du Mont Bénant - Massif Mémises et N-S ainsi que S-N au sein les accidents listriques. Ce schéma a été testé, sur la période février 2005 – janvier 2006, en réalisant le bilan hydrologique à partir de la délimitation des bassins versants (BV) et de l'implantation de 2 stations météorologiques et de 5 stations limnimétriques. Les bilans hydrologiques des BV sont globalement équilibrés. Les BV ne peuvent donc participer à l'alimentation des aquifères de Gavot que dans la marge d'erreur des bilans (jusqu'à 15 à 20 L.s-1).<br />Enfin, les traçages chimiques et les teneurs en δ18O des eaux (sources, forages) révèlent que les écoulements se font dans le substratum rocheux d'W en E via le réseau karstique pour le synclinal des Mémises et d'W en E et d'E en W sur fractures pour le Mont-Bénant.<br />L'ensemble de ces résultats confirme la cohérence de la politique de préservation des ressources mise en place par Danone Eaux France.

L'isthme de Panama se situe en bordure sud-ouest de la plaque Caraïbe, à la jonction de trois plaques lithosphériques: les plaques Amérique du Sud, Nazca et Cocos. Cet isthme est essentiellement constitué d'un arc volcanique formant l'Amérique Centrale. Deux arcs se distinguent: un premier d'âge Campanien supérieur-Eocène moyen, et un second actif depuis l'Oligocène. Leurs présences reflètent une histoire de convergence, en subduction, de la plaque Farallon, aujourd'hui disparue, puis plus récemment de la plaque Cocos. L'événement majeur de cette région est sans nul doute la collision de l'Amérique Centrale avec l'Amérique du Sud. L'âge de cette accrétion varie entre 12 et 25 Ma. La surrection, à partir de 15 Ma, est une des conséquences de cette collision arc-continent. Ces terres émergées facilitent le passage d'espèces animales entre les deux Amériques, mais bloquent également la circulation océanique entre l'océan Atlantique et l'océan Pacifique, impactant de manière globale le Climat. L'objectif de ma thèse est de documenter finement les déformations avant, pendant et après le processus d'accrétion continentale. Mon but est de mieux comprendre comment un arc volcanique s'accrète sur une marge continentale pour reconstruire l'histoire géodynamique de cette région du Crétacé supérieur (~ 70 Ma) jusqu'à nos jours. Je me suis focalisée sur la région est du Panama, au plus proche de la zone de collision, région encore peu étudiée. Pour mener à bien cet objectif, ma thèse combine: (1) une étude sédimentologique apportant de nouvelles datations paléontologiques, (2) une étude structurale avec de nouvelles coupes géologiques et une carte structurale à partir de données spatiales, géophysiques, et de terrain, (3) une étude thermochronologique basse température pour contraindre les mouvements verticaux, et (4) une étude interprétative de sismique réflexion pour contraindre l'influence de la tectonique dans la migration des masses sédimentaires. Mes résultats sont présentés sous la forme d'une reconstitution géodynamique de la région. L'accrétion d'un arc volcanique sur une marge continentale dépend des contraintes aux frontières de plaques et de la morphologie de la zone. Chaque cas est unique. Cependant, mes résultats montrent qu'une accrétion oblique implique un réajustement des contraintes aux frontières, un arrêt du volcanisme, des fractures profondes de la croûte océanique de l'arc, des rotations de blocs en régime transtensif. Ces événements géologiques et tectoniques expliquent une accrétion progressive en fermeture éclair. Je propose ainsi une accrétion progressive de l'Amérique Centrale sur l'Amérique du Sud, s'initiant au sud dans la région d'Istmina à l'Eocène moyen-supérieur (40 et 37 Ma). Jusqu'au Miocène moyen, la plaque Caraïbe, piégée entre l'arc volcanique et la marge continentale sud Américaine, disparaît sous l'Amérique du Sud. Au Miocène moyen (~ 15 Ma), l'accrétion de l'arc dans la partie colombienne se termine. Dans l'isthme de Panama, la convergence vers le continent se poursuit, mais le système s'inverse. Une nouvelle subduction s'initie où la plaque Caraïbe subducte sous l'isthme. Je montre également que les déformations compressives engendrées par l'accrétion contrôlent la migration des masses sédimentaires et permettent la surrection progressive de l'isthme créant le pont inter-Amériques.

La tectonique intracontinentale de la chaîne hercynienne d'Europe est explorée en combinant géologie structurale, pétrologie métamorphique et géochronologie. Cette approche est appliquée à l'étude de différents niveaux de la croûte orogénique dans deux témoins hercyniens − le dôme d'Orlica-Śnieżnik (Sudètes) et les Vosges (NE France) − afin de reconstituer leur évolution paléozoïque. Au Dévonien, l'activité de zones de subduction peut localement aboutir à l'ouverture de bassins d'arrière-arc, mais génère essentiellement un épaississement crustal en domaine intracontinental. Dans les deux massifs, la croûte orogénique se forme alors par amalgamation de portions autochtones et allochtones. La collision dévono-carbonifère est ensuite responsable d'une évolution tectono-métamorphique polyphasée. Au début du Carbonifère inférieur, des transferts verticaux de matière s'opèrent grâce à un plissement d'échelle crustale et juxtaposent ainsi la croûte moyenne enfouie avec la croûte inférieure extrudée. Ce phénomène est remplacé par un aplatissement localisé conduisant à la formation d'une discontinuité intra-orogénique majeure au niveau de la croûte moyenne. Cette discontinuité va permettre un découplage total de la déformation entre croûte supérieure et croûte inférieure, et sa réactivation en régime extensif va favoriser l'exhumation de l'ensemble du système. A la fin du Carbonifère inférieur, l'exhumation est simultanément accommodée par un mécanisme d'amincissement ductile opérant en régime coaxial au coeur de l'orogène et par l'activité de systèmes de détachement fortement non-coaxiaux développés vers les bordures de la chaîne. Dans le cadre de l'orogenèse hercynienne, l'évolution des Sudètes paraît contrôlée par la fermeture du bassin saxothuringien situé au Nord. A l'inverse, le socle vosgien enregistre initialement l'influence des subductions quasi-orthogonales du bassin saxothuringien et de l'océan Paléotéthys avant de subir les effets de la fermeture du système rhénohercynien. Les processus reconnus dans ce travail suggèrent finalement que le caractère de la tectonique intracontinentale n'a que peu varié au cours du Phanérozoïque.

L'évolution géodynamique des régions méditerranéennes est caractérisée par la succession de phases de convergence et de phases d'extension qui se marquent par l'ouverture de bassins sédimentaires et océaniques au niveau de zones initialement épaissies. L'Arc Calabro-Péloritain (ACP) situé à cheval sur la pointe sud de l'Italie continentale et sur la pointe nord-est de la Sicile, correspond à un fragment de l'ancienne marge active sud-européenne. Cette région à laquelle appartenaient également les massifs Kabyles, le Rif et les Cordillères Bétiques, a été impliquée successivement dans des épisodes de tectonique en raccourcissement, associés à la subduction de la lithosphère océanique téthysienne, et dans des épisodes de tectonique en extension pendant l'ouverture des bassins de la Méditerranée Occidentale. L'ACP est constitué d'une pile de nappes tectoniques impliquant des unités ophiolitifères alpines et des unités cristallophyliennes hercyniennes. Cet ensemble a été charrié sur la marge sédimentaire apulienne, et a été intégré dans l'édifice tectonique de la chaîne apenninique au cours de l'ouverture récente du bassin Tyrrhénien. Les travaux menés au cours de cette thèse se sont focalisés sur la partie sud de l'ACP, dans la région du Massif de l'Aspromonte. Ils visaient à préciser la géométrie et l'évolution tectonométamorphique des unités qui constituent la partie supérieure de l'édifice de nappes, afin de mieux comprendre les modalités de la transition convergence - extension, et la cinématique de l'évolution du domaine méditerranéen à l'Oligocène. Cette étude s'est appuyée sur une approche pluridisciplinaire impliquant la géologie structurale, l'étude pétrographique et microstructurale des roches échantillonnées, les estimations thermobarométriques des conditions des épisodes métamorphiques successifs et leur datation par la méthode 40Ar /39Ar.<br />Les principaux résultats obtenus mettent en évidence, hormis les indices d'une évolution hercynienne assez mal contrainte, une évolution alpine impliquant deux étapes successives. La première correspond à l'empilement des unités tectoniques, la seconde à la reprise en extension de l'édifice de nappes. Les contraintes métamorphiques et géochronologiques suggèrent que l'empilement était déjà initié à l'Eocène moyen (~ 45 Ma), tandis que l'extension a probablement débuté à l'Oligocène inférieur (à partir de 33 Ma) et s'est prolongée au moins jusqu'à l'Oligocène moyen (27 Ma) avec les mêmes caractéristiques cinématiques. Cette seconde déformation entraîne l'exhumation des unités profondes, contrôlée en partie par une importante dénudation tectonique. Les directions cinématiques de cette évolution structurale replacées dans leur position et leur orientation initiales, avant la formation de l'ACP, impliquent une direction de raccourcissement en accord avec la direction de convergence Afrique-Eurasie reconstituée pour l'Eocène. En revanche l'âge de la phase d'extension indique que l'amincissement tectonique généralisé en Méditerranée Occidentale s'est initié au moins dès l'Oligocène inférieur. En outre la localisation et l'orientation de cette extension suggèrent qu'elle peut-être reliée à l'ouverture du Bassin Nord-Algérien, antérieurement à l'ouverture du Bassin Liguro-Provençal et au retrait de la zone de subduction vers le SE.

L'isthme de Panama se situe en bordure SW de la plaque Caraïbe, à la jonction de trois plaques lithosphériques: les plaques Amérique du Sud, Nazca et Cocos. Cet isthme est constitué de deux arcs volcaniques formant l'Amérique Centrale. Leurs présences reflètent une histoire complexe de convergence, en subduction. L'événement majeur de cette région correspond à la collision de l'Amérique Centrale contre l'Amérique du Sud entre 12-25 Ma. L'objectif de cette thèse est de documenter les déformations avant, pendant et après le processus d'accrétion continentale. Le but est de mieux comprendre comment un arc volcanique s'accrète sur une marge continentale pour reconstruire l'histoire géodynamique de cette région de 70 Ma jusqu'à nos jours. Cette thèse combine: - une étude sédimentologique et paléontologique, - une étude structurale à partir de données spatiales, géophysiques, et de terrain, - une étude thermochronologique (AFT), - et une étude interprétative sismique. Je propose ainsi une accrétion progressive et oblique de l'Amérique Centrale sur l'Amérique du Sud, s'initiant au sud de la région d'Istmina à partir de 40-37 Ma. La plaque Caraïbe, piégée entre l'arc volcanique et la marge continentale sud-américaine, disparaît progressivement sous l'Amérique du Sud. Vers 15 Ma, l'accrétion de l'arc dans la partie colombienne se termine. Au Panama, la convergence continentale se poursuit, mais le système s'inverse. Une nouvelle subduction s'initie : la plaque Caraïbe subducte sous l'isthme. Les déformations compressives engendrées par l'accrétion contrôlent la migration des masses sédimentaires et permettent la surrection progressive de l'isthme créant le pont inter-Amériques. / The Panama Isthmus is located on the SW boundary of the Caribbean plate, at the junction of the South American, Nazca and Cocos plates. The isthmus is composed of two island arcs forming Central America. It formed by a complex history of plate subductions. The major tectonic event in this region is attributed to the accretion of Central America with South America between 12 and 25 Ma. The aim of this thesis is to document the deformation before, during and after the accretionary continental process. The main purpose is to better understand how a volcanic arc collides against a continental margin in order to reconstruct the tectonic history of this region since 70 Ma until today. This thesis combines: - a sedimentological and paleontological studies, - a structural study from spatial, geophysical and field work data, - a thermochronological study (AFT), - and an interpretative seismic study. I propose the initiation of progressive and oblique arc-continent collision during 40-37 Ma. The Caribbean plate, trapped between the arc and the continent, progressively disappeared beneath the South American continent. Around 15 Ma, the Colombian part of Central America was accreted and the convergence of Panama toward the continent progressed and produced a new subduction zone whereby the Caribbean plate subducted beneath the Panama Isthmus. Compressive deformations, caused by the collision, still actively control the migration of sedimentary masses, allowing the progressive emergence of the isthmus and forming the inter-American land bridge.

La dynamique des cratons reste, encore actuellement, énigmatique dans la mesure où ceux-ci sont souvent considérés comme des domaines stables à l’échelle des temps géologiques. Dans ce travail, nous avons reconstitué l’évolution d’un des plus grands cratons, le Craton Ouest Africain. Nous nous sommes également penchés sur l’étude de ses bordures nord et ouest (Anti-Atlas et marge atlantique respectivement). Cette étude utilise les méthodes de thermochronologie basse-température (traces de fission et (U-Th-Sm)/He sur apatite) ainsi que la géologie structurale. Le choix de ce craton est justifié par les multiples contextes géologiques dont témoignent ses bordures au cours du Phanérozoïque (plateforme, avant-pays distal, marge passive). Ces contextes variés au cours du temps en font donc une cible idéale pour évaluer l’influence des diverses forces susceptibles d’affecter le craton.Tout d’abord, suite à une subsidence importante au cours du Paléozoïque, le craton enregistre un refroidissement important entre le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur, postérieurement à l’ouverture de l’Atlantique Central. Cet événement n’est pas directement lié aux seuls processus affectant les marges passives puisque non seulement la marge est affectée, mais aussi l’intérieur du craton (jusque 800 km à l’intérieur des terres) et le domaine mobile non-cratonique au Nord. Ce refroidissement traduit une phase d’exhumation kilométrique qui permet alors le dépôt d’une épaisse séquence détritique sur la plateforme saharienne. L’hypothèse d’un raccourcissement comme explication n’est pas valide et l’hypothèse d’une anomalie thermique mantellique à cette époque rend mieux compte de cet événement d’érosion majeur. L’hypothèse thermique possède un autre avantage : celui de rendre compte du réchauffement qui suivit à l’Apto-Albien et au début du Crétacé supérieur, à la fois par le craton mais aussi par ses bordures, par le biais de la subsidence thermique.Deuxièmement, à partir du Crétacé supérieur, la tendance générale est au refroidissement dans toute la région étudiée, synchrone avec l’initiation de la convergence Afrique/Europe. La chaîne du Haut Atlas au Maroc représente à ce moment un témoin privilégié des déformations se produisant pendant le Cénozoïque. Nous avons déterminé un calendrier tectonique précis dans l’avant-pays méridional de la chaîne, afin d’avoir un point de comparaison avec l’enregistrement cratonique. Ainsi, une première phase tectonique se déroule à l’Eocène supérieur. Celle-ci fait écho à un événement de déformation de plus grande échelle qui affecte toute le craton, résultant sans doute d’une réorganisation de grande ampleur dans la dynamique de la convergence. La phase récente Plio-Quaternaire est bien décrite à l’échelle de l’Afrique du Nord dans la chaîne Atlasique, mais pourrait s’avérer trop récente pour pouvoir être décelée par nos thermochronomètres à l’intérieur du domaine cratonique. Enfin, une phase de soulèvement spécifique au domaine atlasique marocain est enregistrée pendant le Miocène inférieur-moyen et met en place des nappes dans la chaîne. Les thermochronomètres basse-température ne la détectent pas à l’intérieur du craton, et elle pourrait donc être géographiquement restreinte au domaine atlasique.Ce travail a démontré que l’absence de sédiments au cours du Méso-Cénozoïque, qui en première approche font de ce craton une zone dite « stable », occulte une réalité géologique autre, faite de la succession de plusieurs phases épeirogéniques. Une évaluation des processus à l’œuvre permet de proposer que les phénomènes mantelliques ainsi que les transferts de contraintes sont des acteurs majeurs à l’origine de ces mouvements. Néanmoins, la juste contribution de chacun de ces processus nécessite encore un travail approfondi. / The dynamic evolution of cratonic domains remains enigmatic as they are usually considered as stable through geological times. In this work, we unraveled the evolution of one of the largest cratonic area, the West African Craton (WAC), and its north and west boundaries (Anti-Atlas and Atlantic passive margin, respectively), through low-temperature thermochronology (apatite fission-track and (U-Th)/He thermochronology) and structural geology. The WAC was studied since its boundaries witnessed many different geological settings (platform, distal foreland, passive margin) during the Phanerozoic, making it a good candidate to evaluate the various driving forces acting on the craton.First, after a continuous Paleozoic subsidence, the craton records the most important cooling event between Late Jurassic and Early Cretaceous, postdating the onset of the Central Atlantic Ocean spreading. This event is unrelated to the sole passive margin in itself and affected both the craton (up to 800 km inland) and the mobile boundary in the north (Anti-Atlas and High Atlas). It represents kilometer-scale erosion that led to the deposition of thick detrital formations, the red beds, across the whole Saharan platform. This event is not characterized by shortening and is better explained through a mantle-related thermal anomaly during this exhumation. The thermal hypothesis explains the subsequent thermal subsidence undergone by the craton and its north boundary during the Aptian-Albian and the early stages of the Late Cretaceous.Second, from Late Cretaceous onward, dominant cooling trend has imprinted the thermal histories of the studied region, coevally with the onset of the Africa/Europe convergence.The High Atlas belt in Morocco is an accurate witness of the deformations occurring during Cenozoic times. We determined the precise tectonic schedule in the southern foreland of the belt and compared this evolution with the cratonic one. We show that the first Eocene tectonic event echoes to a major craton-scale deformation and results probably from a significant geodynamic change in the convergence zone. The Pliocene-Quaternary phase, well known at the North African scale, is only recorded in the Atlas belt, but might be too recent to have significantly imprinted the thermochronological record inside the craton. Finally, another uplift specific to the Moroccan Atlas Belt during Early to Middle Miocene led to the emplacement of tectonic nappes. This event is not recorded by LTT on the craton and may be restricted to its mobile boundary.This work demonstrates that, despite the lack of Mesozoic-Cenozoic sediment record that may advocate for a stable geological history, the West African Craton suffered significant epeirogenies during this period. Deep seated processes as well as stress transmission prove to be good candidates to account for these cratonic motions, although further work is needed to unravel the exact contribution of these various processes.

Cette thèse porte sur les interactions entre les déformations halocinétiques locales au sein des mini-bassins salifères et les déformations régionales compressives. L’étude s’appuie sur une analyse structurale multi-échelle détaillée d’une province à mini-bassins se développant dans le bassin d’avant pays de Sivas (Turquie). Une analyse de terrain approfondie, associée à une étude de données de subsurface, permet de proposer une révision des cartes géologiques ainsi qu’une évolution tectonosédimentaire identifiant les déformations liées à la tectonique salifère et celles liées à la propagation de la ceinture de plis et de chevauchements dans l’avant-pays. A partir de l’Eocène supérieur, le fluage del’évaporite autochtone, initié et entretenu par le chargement sédimentaire différentiel ainsi que par la déformation compressive, permet la formation d’une première génération de mini-bassins. Ces minibassins, constitués par une formation continentale Oligocène, vont être recouverts par une nappe d’évaporite allochtone accueillant une seconde génération de mini-bassins constitués de formations continentales et marines Oligo-Miocène. L’initiation du domaine de mini-bassins secondaires est caractérisée par une distribution polygonale du réseau de diapirs et de murs d’évaporites. Ces mini-bassins enregistrent localement les effets de la tectonique salifère par le développement d’une grande variété de structures halocinétiques à différentes échelles telles que les séquences halocinétiques unitaires (crochet et éventail), séquences composites (tabulaire ou fuseau) et megaflaps. Une série de modélisation analogique préliminaire amontré que ces structures peuvent se développer avec ou sans l’application d’une compression aux limites. De plus, les analogies géométriques entre les mini-bassins de Sivas et les provinces salifères connues suggèrent que la dynamique de formation de ces mini-bassins est au premier ordre contrôlée par le chargement sédimentaire différentiel, découplé partiellement de la compression régionale. Néanmoins, l’analyse du réseau de fractures et de l’endommagement matriciel souligne l’enregistrement précoce de la déformation compressive régionale lors de l’initiation des mini-bassins.L’influence du raccourcissement sur la structuration de la province à mini-bassins s’exprime de manière croissante par l’écrasement des corps salifères permettant : (i) le développement de dépocentres linéaires préférentiellement perpendiculaire à la direction de raccourcissement, (ii) l’émergence de corps allochtones d’évaporites en surface, ainsi que (iii) la rotation et translation des mini-bassins. Cette province à mini-bassins génère une discontinuité dans la propagation et l’accommodation de la déformation compressive : la déformation compressive est accommodée auniveau du réseau polygonal de murs d’évaporites formant des structures multidirectionnelles. De plus, cette concentration de la déformation par écrasement des structures salifères entraine la remobilisation des évaporites vers l’avant-pays générant alors un nouveau système salifère. / This doctoral work studies the interaction between withdrawal of minibasins and regional shortening during evolution of a foreland fold-and-thrust belt. This is achieved by a multiscale structural analysis of the Sivas Basin (Turkey). Extensive field work and regional seismic lines interpretations helped to build a new and detailed geologic map of the central Sivas Basin and to provide a new tectonosedimentary framework highlighting the influence of salt tectonics and the regional shortening, starting in the Late Eocene by the autochthonous evaporite deposition. This level is remobilized by the northward migrating sedimentary load, shortening and tilting of the basin southern margin during propagation of the foreland fold-and-thrust belt. Evaporite flow is recorded by the withdrawal of a primary generation of continental Oligocene minibasins which are then covered by an evaporite canopy. The canopy extending northward allows the development of second generation of continental to shallow marine mini-basins from Oligocene to Middle Miocene. Secondary minibasins initiation in the central part of the Basin, is characterized by sub-circular minibasins surrounded by polygonal diapirs and walls. Flanking these minibasins, a large variety of halokinetic structures is described: halokinetic sequences (hooks and wedges), composite halokinetic sequences and megaflaps. Preliminary sand-box modeling study suggests the development of thesehalokinetic structures both with and without shortening. Furthermore, minibasins geometries are closely similar to those imaged or mapped in other salt provinces suggesting that mini-basin withdrew is first control by sedimentary load, probably due to decoupling by the salt. However, the fractures and anisotropy of magnetic susceptibility analyses suggests the record of shortening since the minibasins initiation. The increase influence of regional shortening on the minibasins domain is expressed by salt walls and diapirs squeezing inducing: (i) the development of linear mini-basins perpendicular to the shortening direction, (ii) salt sheet emplacement and (iii) the translation/rotation of minibasins. The minibasins province produces a discontinuity for the fold-and-thrust belt propagation. Indeed, the minibasins province accommodates the shortening deformation along the polygonal network of salt walls and diapirs forming multidirectional structures. Furthermore, the regional shortening accommodation by salt structures squeezing produce an evaporitic remobilization and migration of a salt canopy toward the foreland basin. / Bu doktora tezi/çalışması, bir önülke kıvrım ve bindirme kuşağının evrimi sırasında minihavzaların çekilmesi ve bölgesel kısalma arasındaki etkileşimi konu edinir. Çoklu ölçekteki bu yapısal analiz Sivas Havzası (Türkiye) ölçeğinde gerçekleştirilmiştir. Kapsamlı saha çalışması ve bölgesel olarak sismik kesitlerden ortaya çıkarılan yorumlamalar, Sivas Havzası’nın orta kesiminde detaylı bir jeolojik haritalama yapımına yardımcı olmuş ve otokton evaporit depolanmasının başladığı Geç Eosen’den başlayarak havza için tuz tektoniği ve bölgesel kısalmanın etkisindeki yeni bir tektono-sedimanter çatının ortaya çıkarılmasına neden olmuştur. Söz konusu seviye, önülke kıvrım ve bindirme kuşağının ilerlemesisüresince kuzeye doğru sedimanter dolgunun göçüyle birlikte havzanın güney kenarında kısalıma uğrayarak ve eğim kazanarak remobilize olmuştur. Evaporit akışı, kıtasal Oligosen minihavzalarının ilksel olarak oluşumundan sonra çekilmesine bağlı olarak gözlenmiş ve sonrasında evaporit yaygılarıyla örtülmüştür. Kuzeye kadar uzanan bu yaygı, Oligosen-Orta Miyosen arasında kıtasaldan sonra sığ denizel tipteki ikincil minihavzaların gelişimine de neden olmuştur.Havzanın orta kesimindeki ikincil minihavza başlangıcı, poligonal diyapir ve duvarlar tarafından çevrelenen dairesel minihavzalarla karakterize olur. Bu minihavzaların kanatlarında halokinetik yapılar tanımlanmıştır. Kanca (hook) ve kama (wedge) tiplerde olmak üzere halokinetik seriler, kompozit halokinetik seriler ve megaflaplar bu yapılar arasında sayılabilir. Çalışmanın başlangıcında yapılan kum kutusu model deneyi, bu halokinetik yapıların kısalmayla veya kısalma olmaksızın geliştiğini göstermiştir. Buna ek olarak minihavzaların geometrisi, muhtemelen tuzun ayrışmasından dolayı tortul yükün ilkkontrolünden dolayı çekilen diğer tuz bölgelerinde önerilen haritalanmış minihavzalara benzerdir. Bununla birlikte kırık ve manyetik suseptibilite analizleri, minihavzaların başlangıcından itibaren kısalmanın kayıt edilebilmesi hakkında fikir vermektedir. Minihavza bölgelerindeki bölgesel kısalımın artışı, tuz duvarları ve diyapirlerin sıkışmasıyla birlikte(i) kısalma yönüne dik durumdaki çizgisel minihavzaların gelişimi, (ii) tuz örtülerinin yerleşimi ve (iii) minihavzaların yer değiştirmesi veya dönmesiyle açıklanır. Minihavzalar bölgesi, kıvrım ve bindirme kuşağının gelişimi için bir süreksizlik üretir. Aslında, minihavzalar birçok yönde yapılar oluşturarak tuz duvarları ve diyapirlerin polygonal şekildeki yerleşimi boyunca kısalma deformasyonuna eşlik eder. Üstelik, tuz yapılarının eşlik ettiği bölgesel kısalma önülke havzalarına doğru evaporitik bir göçe de neden olmaktadır.