En Méditerranée orientale, la paleo-marge sud de la Téthys a subit des épisodes polyphasés d'extension pendant le Paléozoïque et le Mésozoïque. Cette marge a été postérieurement inversée pendant des épisodes compressifs et discontinus depuis le Crétacé supérieur liés à la convergence entre l'Afrique et l'Eurasie.La marge Cyrénaïque (nord-est Libye) a enregistré ces épisodes extensifs et compressifs. Elle permet donc l'analyse des inversions et de leurs relations avec les évènements ayant eu lieu le long de la frontière de la plaque Africaine (i.e. subduction Hellenique).Le bassin de Sirte, adjacent à la Cyrénaïque montre une direction oblique, ne présente pas la même déformation et est caractérisé par une subsidence continue depuis le Mésozoïque.Des données de sismique (réflexion) combinées à des rapports et des corrélations de puits, nous ont permis d'examiner et de discuter les interactions entre la Cyrénaïque, le bassin de Sirte et les domaines profonds (i.e. bassin Ionien).Ce travail permet de mieux préciser les différents épisodes d'extension, de contraindre les évènements compressifs enregistrés par la région Cyrénaïque, d'observer les structures du bassin de Sirte et de clarifier en partie son évolution.Finalement cette partie de la marge est intégrée dans le cadre géodynamique régional de la Téthys sud et permet de discuter l'âge ainsi que le mécanisme d'ouverture pour la branche orientale de la Méditerranée. / In the Eastern Mediterranean, the South-Tethys paleo-margin experienced poly-phased rifting episodes during Paleozoic and Mesozoic times. This margin has been subsequently inverted by discontinuous events occurring since the Late Cretaceous as a consequence of the Africa-Eurasia convergence.The Cyrenaica margin (northeast Libya) has recorded these extensional and compressional events. It thus gives the opportunity to analyse these inversion and their possible causal links with events occurring along the plate boundary (i.e. within the Hellenic subduction).The adjacent Sirt Basin, follows an oblique direction, did not suffer the same deformation as Cyrenaica and has recorded a continuous subsidence since the Mesozoic.Offshore seismic data combined with well correlations have permitted us to investigate and discuss the interactions between Cyrenaica, Sirt Basin and the deeper domains (i.e. Ionian Basin).We were able to document the different rift episodes, better constrain the compressional events on Cyrenaica, observe characteristics of the architecture of the Sirt Basin and clarify part of its evolution.Finally we integrate this part of the margin, in the regional geodynamic frame of the East Mediterranean branch of the Neo-Tethys by discussing the timing and mechanism which led to its opening.

Le sujet du travail concerne les Îles Ioniennes comme «objet historiographique», à partir de l'idée même des Îles Ioniennes comme archipel, qui est un concept géographique moderne. Nous examinerons les différentes identités historiographiques modernes attribués à ces îles pendent les deux derniers siècles, et comment ils ont influencé l'interprétation historique. Au début du XIXe siècle une conjoncture politique et culturelle extraordinaire avait donné à ces îles une grande célébrité. Les voyageurs et les savants les considéraient en premier lieu comme «le royaume d'Ulysse» et les premières explorations archéologiques, mais les plus scientifiques campagnes de fouilles du XXe siècle aussi, avaient Homère comme point de départ. Cette «identité homérique» sera examinée en détail, en considération des exemples récents qui montrent comment elle influence encore l'interprétation des donnés archéologiques. Par contre, ces îles ont joué un petit rôle dans les Histoires grecques, sauf pour ce qui concerne la sédition à Corcyre: sa description par Thucydide, avec des considérations générales sur la nature humaine, mais aussi les événements historiques contemporains (la Révolution française, tout d'abord), avaient mis ce sujet au centre du débat politique. Nous analyserons les différentes approches au ce sujet dans les Histoires grecques plus importants jusqu'à la lecture positiviste des événements par Beloch. Dans la deuxième moitié du XXe siècle, étaient notre perspective historique considérablement changée, avec une tendance générale à donner plus d'attention aux périphéries de la Grécité et à l'étude des dynamiques relationnelles, les Îles Ioniennes ont retrouvé un rôle important, en tant que point nodal dans les routes commerciales vers la mer Adriatique et l'Italie. Nous accorderons une attention particulière à la soi-disant «identité eubéenne» souvent attribuée aux îles dans le contexte du débat récent sur la colonisation eubéenne. Enfin, nous examinerons les perspectives les plus récentes, où les Îles Ioniennes sont enfin considérés comme un sujet historique actif. La dernière section doit être considéré comme un nouveau point de départ, une tentative de redéfinition du rôle des Îles Ioniennes dans les sources anciennes: nous reviendrons en particulier sur Homère et Thucydide, les auteurs qui ont le plus influencé notre interprétation historique dans les deux derniers siècles . / This research deals with the Ionian Islands as 'historiographical object', starting from the idea itself of the Ionian Islands as archipelago, which is a modern geographical concept. We examine the different modern historiographical identities assigned to these islands during the last two centuries and how they influenced the historical interpretation. At the beginning of the XIXth century an extraordinary political and cultural juncture gave to these islands great celebrity. Travellers and scholars considered them first of all as 'the realm of Odysseus' and the very first archaeological explorations, but also the more scientific campaigns of the XXth century, had Homer as a starting point. This 'Homeric identity' is examined in detail, since recent examples show how much it still influences the interpretation of the archeological record. These islands played little role in the Histories of Greece, except for the case of the Corcyrean sedition described by Thucydides, which the French Revolution brought at the centre of the political debate: we analyse the different approaches to the subject in the most important Histories of Greece up to Beloch's positivistic reading of the events. In the second half of the XXth century, within a general shift of attention to the peripheries of Greece and to the study of relational dynamics, the Ionian Islands regained an important role, as connective point in the trading routes towards the Adriatic Sea and Italy. We will give particular attention to the 'Euboian identity' often assigned to the islands, when included in the debate on the Euboian colonisation. In the end, we consider the most recent perspectives, where the Ionian Islands are finally considered as an active historical subject. The last chapter is an attempt to redefine the role of the Ionian Islands in the ancient sources: we will reconsider in particular Homer and Thucydides, the authors who most influenced our historical interpretation in the last two centuries.

L’intérêt scientifique porté depuis plusieurs décennies au développement des plateformes carbonatées tropicales s’explique par la complexité des facteurs de contrôle de la sédimentation, qui montre une influence de la tectonique, du climat, de l’eustatisme, de l’hydrodynamisme etc… Les plateformes carbonatées ne sont pas seulement des environnements enclins à accumuler des sédiments, mais sont aussi de prolifiques « usines » à carbonates qui produisent davantage que ce qu’elles peuvent stocker. Les sédiments en excès sont transférés vers le bassin profond. Ainsi, les transitions plateforme – bassin illustrent les interactions entre production carbonatée in-situ, transfert, et accumulation sédimentaire issue de la re-sédimentation. Dans le sud-ouest de l’Albanie, la série carbonatée du Crétacé Supérieur est composée de dépôts sédimentaire de plateforme et de bassin. Ces successions sont à présent intégrées dans le système chevauchant de la chaîne Dinarides - Hellénides, dont la mise en place est contemporaine d’une phase de déformation orogénique Plio-Holocène. La paléogéographie de la région péri-Adriatique au Crétacé Supérieur révèle une juxtaposition de méga-plateformes et de bassins adjacents dont le remplissage est en partie conditionné par la remobilisation gravitaire des sédiments de la bordure de plateforme. Les investigations sont menées sur cinq zones d’étude. Elles intègrent des descriptions faciologiques macro- et microscopiques pour chacune des huit successions étudiées. Les unités définies font l’objet d’une cartographie à l’échelle de la zone d’étude qui précise l’architecture stratigraphique du système. La datation des dépôts repose sur une étude biostratigraphique, elle est renforcée par les données chronostratigraphiques des isotopes du strontium. Sur la plateforme, les descriptions faciologiques sont appuyées par des méthodes complémentaires de pétrographie (cathodoluminescence, épifluorescence, microscopie électronique à balayage), de pétrophysique (porosimétrie à injection mercure) et de géochimie (isotopes stables du carbone et de l’oxygène) visant à révéler la dynamique de sédimentation et les propriétés réservoir de la succession.Les conditions de sédimentation sont précisées, i) sur la plateforme, dix faciès spécifiques sont identifiés, représentatifs de contidions de dépôt supra-, inter-, et subtidales. Ils s’intègrent dans des motifs d’empilement distinctifs (small-scale sequences) qui attestent le caractère cyclique de la sédimentation, contrôlé par des fluctuations haute-fréquence et basse amplitude du niveau marin relatif; ii) dans le bassin, quatorze faciès sont classés suivant le mécanisme de transport sédimentaire dominant. La répartition spatiale des dépôts permet d’identifier la provenance et les sources préférentielles du matériel calci-clastique. L’évolution tectono-sédimentaire plateforme – bassin au Crétacé Supérieur est déterminée par deux séquences: i) du Cénomanien au Turonien, la sédimentation de plateforme est caractérisée par l’aggradation plus de 700 mètres de faciès intertidaux organisés en séquences (small-scale sequences) émersives ou sub-émersives. Aucun transfert significatif n’est attesté dans le bassin adjacent, témoignant d’une relative stabilité du système évoluant dans un contexte subsident ; ii) l’intervalle Coniacien – Santonien marque l’installation d’une plateforme à rudistes favorable au transfert sédimentaire. Ce dernier se traduit par une progradation marquée des dépôts gravitaires dans le bassin pendant le Campanien. Cette dynamique de transfert est accentuée par la mise en place de slumps résultants du démantèlement tectonique de la bordure de plateforme au Campanien Supérieur et Maastrichtien. / The evolution of tropical carbonate platforms depends on complex interacting factors influencing the sedimentation, such as tectonism, climate, eustacy, hydrodynamism etc… Due to this complexity, it has been of scientific interest for decades. Carbonate platforms are not only prone to accumulate sediments, but also represent prolific carbonates “factories” producing more than they can store on their tops. Excess sediments are shed basinward. Platform-to-basin transitions exemplify interactions between in-situ carbonate production, transfer and sedimentary accumulations resulting from re-sedimentation. In south-west Albania, the Upper Cretaceous carbonate series are made up of platform and basinal deposits. Sedimentary successions are presently integrated in the Dinarides-Hellenides fold-and thrust belt that originate from a Plio-Holocene phase of the Alpine Orogeny. The paleogeographic setting during the Late Cretaceous reveals a juxtaposition of mega-platforms and adjacent basins, partly filled with sediments derived from the shelf edge. Our scientific investigations focused on five study areas. Macro- and microfacies descriptions are provided for eight platform and basin successions. Sedimentary units are defined and mapped on each study area, supporting the stratigraphic reconstruction of the system. Dating is based on biostratigraphy and supported by strontium-isotope data. Regarding platform deposits, facies descriptions are seconded by complementary methods of petrography (cathodoluminescence, epifluorescence, scanning electron microscopy), petrophysics (mercury intrusion porosimetry), and geochemistry (stable carbon and oxygen isotopes), aiming to precise the sedimentation dynamics and reservoir properties of the succession. The sedimentation conditions are specified: i) within the platform, ten specific facies are identified, precising the depositional setting that comprise supra-, inter- and subtidal environments. These facies are integrated in distinctive stacking patterns (small-scale-sequences) pointing to a cyclic sedimentary dynamic controlled by high-frequency and low-amplitude sea level changes; ii) the basinal deposits comprise fourteen facies classified according to the dominant grain-support mechanism. Spatial distribution of the deposits allowed identifying the provenance and preferential sources of calciclatic sediments. The tectono-sedimentary evolution of the platform-to-basin system during the Late Cretaceous can be subdivided into two sequences: i) from the Cenomanian to the Turonian, the platform sedimentation is characterized by a substantial aggradation (700 meters) of intertidal small-scale sequences. No significant transfer was evidenced in the adjacent Ionian Basin, pointing to stable conditions in a subsiding context; ii) the Coniacian-Santonian interval evidences the establishment of a rudist platform massively shedding sediments basinward during the Campanian. A clear progradation of gravity-flow deposits is attested during this period. During the Upper Campanian and Maastrichtian, this transfer is accentuated by the setting of tectonically-triggered slumps resulting from the dismantling of the platform edge.

La sismicité sous la mer Tyrrhénienne méridionale et le sud de l'Italie est essentiellement attribuée à la subduction de la lithosphère océanique Ionienne qui s'enfonce dans le manteau Tyrrhénien jusqu'à 500 km de profondeur. Les tomographies proposées à ce jour n'ont pas une résolution suffisante pour distinguer les différentes structures géologiques à grande profondeur, laissant donc encore de nombreuses questions ouvertes concernant la géodynamique régionale. Dans ce travail on a en développé des aspects méthodologiques qui mettent en œuvre une nouvelle technique de post-processing appelée WAM (Weighted Average Model). Cette méthode nous a permis d' obtenir des modèles de vitesse à haute résolution de la région sud Tyrrhénienne en réalisant une tomographie sismique 3D des ondes P et S. Avec WAM on a ainsi pu reconstruire la géométrie 3D du slab Ionien et proposer un nouveau scenario géodynamique pour la région basé sur de considérations pétrologiques.

La paléosismologie sous-marine est une discipline basée sur la reconnaissance et l’étude des séismes passés à partir d’archives sous-marines tels que les dépôts turbiditiques. Cette discipline, mise en place à partir des années 1990 au niveau de la zone des Cascades (côte Nord-Ouest des Etats-Unis) a, par la suite, été développée dans d’autres mers, océans et lacs.La mer Ionienne est un petit bassin étroit et profond localisé au centre de la mer Méditerranée bordé par deux prismes d’accrétions, la ride Méditerranéenne à l’Est et le prisme Calabrais à l’Ouest. L’Est de la Sicile et la région Calabre ont été soumises à plusieurs reprises, à des séismes historiques destructeurs, parfois suivit de tsunamis, comme par exemple le séisme de 1693 AD à Catane (magnitude 7,4) ou celui de 1908 à Messine (de magnitude 7,1). Ce dernier séisme a déclenché des glissements sous-marins et des courants de turbidités qui sont à l’origine de rupture de câbles sous-marins. Au niveau de la plaine abyssale Ionienne, un autre type de dépôt est décrit à partir des données sismiques, caractérisées par une couche transparente. Ces méga-dépôts de plusieurs mètres d'épaisseur, sont associés à de grands évènements extrêmes (séismes, tsunamis, éruptions volcaniques) et sont appelés mégaturbidites ou homogénites.Les études réalisées durant cette thèse, se focalisent sur l’interprétation des turbidites et des méga-dépôts observés grâce à un nouveau jeu de données localisé dans la partie Ouest du prisme Calabrais et récolté durant la mission CIRCEE en octobre 2013. La compréhension des sources et des origines de ces dépôts est primordiale pour l’interprétation de l’enregistrement paléosismologique de la région. L’objectif général étant d'améliorer notre compréhension de la chronologie et l'origine des grands événements catastrophiques qui ont affecté la région.Ces nouvelles données, qui incluent des carottes sédimentaires, de la bathymétrie et des profils sismiques (Chirp et HR), ont permis dans un premier temps de revisiter l’interprétation des processus sédimentaires et l’origine des mégadépôts et en particulier, du dépôt le plus récent appelé « dépôt d’Augias ». Ce dernier, dont l’épaisseur atteint les douze mètres en plaine abyssale Ionienne, serait lié au séisme et tsunami de Crête en 365 AD. A partir de sa description sédimentologique et des diverses mesures réalisées, trois types de faciès ont été identifiés (faciès « mégaturbidite », « homogénite » et « turbidite sableuse épaisse ») et qui sont les résultats de différents processus sédimentaires. La deuxième partie de cette thèse représente une étude paléosismologique des derniers 25 ka en mer Ionienne basée sur des modèles d’âges. La période de temps recouverte par les carottes englobe la fin de la dernière période glaciaire, la remontée du niveau marin et la période historique. Cela a permis de différencier les dépôts de la période historique où l’évènement déclencheur principal des courants de turbidités est le séisme. Par contre pour les dépôts antérieurs il a pu être démontré que les variations eustatiques et climatiques ont un fort impact sur la fréquence de turbidites. / Submarine paleoseismology is a discipline based on the recognition and study of past earthquakes from submarine records such as turbidite deposits. This discipline was initially developed in the 1990’s in the Cascadia region (north-west coast of the USA), and was subsequently, applied to other seas, oceans and lakes. The Ionian Sea is a small, narrow and deep basin located in the central Mediterranean Sea and bounded by two accretionary wedges, the Mediterranean Ridge to the east and the Calabrian wedge to the west. Eastern Sicily and Calabria region have been repeatedly struck by destructive historical earthquakes, sometime followed by tsunamis, such as the 1693 AD earthquake in Catania (magnitude to 7.4) or the 1908 AD earthquake in Messina (magnitude to 7.1).This latter earthquake triggered a submarine landslide and turbidity currents that ruptured submarine cables. In the Ionian abyssal plain, another type of deposit is observed in seismic data, expressed as successive transparent layers. These mega-deposits, several meters in thickness, are associated with large extreme events (earthquakes, volcanic eruptions, tsunamis) and are named megaturbidites or homogenites.The research conducted during this thesis focuses on the interpretation of turbidites and mega-deposits, observed by a new data set located in the western part of the Calabrian prism and acquired during the CIRCEE cruise, in October 2013. The understanding of the sources and the origin of these deposits is essential for the interpretation of paleoseismological record in the region. The general objective is to improve our understanding of the chronology and origin of major catastrophic events that have affected the region. These new data, include piston cores, bathymetry and seismic profiles (Chirp and HR), and allow us, for first time, to revisit the interpretation of sedimentary processes and origin of mega deposits and in particular the most recent deposit named "Augias deposit" This deposit, whose thickness reaches 12 meters in Ionian abyssal plain, can be linked to the 365 AD Crete earthquake and associated tsunami. Based on the sedimentological description and different measurements that were conducted, three type facies could be identified ("megaturbidite", "homogenite" and "thick sandy turbidite") that are the expressions of different sedimentary processes.The second part of this thesis represents a paleoseismological study of the last 25 ka in Ionian Sea based on age models. The time period covered by the cores includes the end of the last glacial period, the sea level rise and the historical period. This allowed identification of deposits from the historical period whose main trigger of turbidity currents are earthquakes. On the other hand for earlier deposits, eustatic and climatic variations are shown to have a stong effect on the frequency of turbidites.

Les marges continentales, passives ou actives, sont la principale voie de transfert sédimentaire entre le plateau continental et le bassin océanique profond et les plaines abyssales. Les pentes continentales sont le siège de processus d’érosion/dépôt sous le contrôle de transfert de flux particulaires continentaux chenalisés par des structures érosives, telles que les canyons sous‐marins, puis redistribues à l’ensemble de la marge. Les canyons érodent fortement les pentes continentales et contribuent à l’évolution de leur morphologie au cours du temps. On retrouve cependant des canyons sous‐marins qui ne sont pas en relation avec la présence d’un réseau fluviatile. De ce fait, la formation et l’évolution des canyons sous‐marins sont encore peu comprises. Ce travail de thèse s’intéresse aux processus de formation et d’évolution de six canyons sous-marins sur la Marge Ouest du Bassin Ligure et à dix systèmes de canyons sur la Marge Calabro-Ionienne. Le but de cette étude est de contraindre les principales caractéristiques morphométriques (longueur, largeur, profondeur, inclinaison, sinuosité), morphologique (éléments architecturaux, configuration) des canyons, de caractériser leur évolution amont‐aval et d’analyser leur structure interne, afin de mieux comprendre l’origine des canyons sous‐marins, leurs mécanismes de construction et leur évolution au cours du temps en relation avec le contexte géologique régional et leurs potentiels bassins versants subaérien. Pour cela, une approche basée sur une analyse morpho-bathymétrique et géophysiques a été mise en œuvre à partir de relevés bathymétriques complets des marges, de profils de sismiques, de Chirp et de SAR. / Sediment transfer from the continental shelf to the deep basin is of great interest as it partially controls the morphological and architectural evolution of continental margins. Transfer of particles on the continental slope associates with processes of erosion and deposition that control the construction of typical features such as submarine canyons. Because they strongly erode the continental slope, canyons contribute significantly to its morphological evolution through time. However, a number of studies have evidenced submarine canyons that do not connect with sub‐aerial channelized systems, questioning their processes of formation and evolution. This study aims to better understand the processes of formation and evolution of six submarine canyons identified on the western margin of the Ligurian Basin and ten canyons systems on the Calabro-Ionian margin. From morphometric and structural analyses based respectively on bathymetric, seismic‐reflexion (24‐channel profiles) data, Chirp and SAR profiles we constrained the main morphometric characteristics (length, width, depth, slope gradient, sinuosity index), morphologic (architectural elements and configuration) of canyons, their downward evolution and we analyzed their internal structure in order to better understand their origin, construction mechanisms and evolution in relation with the regional geological context and their potentials subaerial systems.

Le bassin Ionien, en Méditerranée centrale, abrite une zone de subduction à vergence Nord-Ouest où la plaque Afrique plonge sous les blocs Calabro-Péloritain au Nord-Est de la Sicile. Cette subduction résulte de la lente convergence entre les plaques tectoniques Afrique et Eurasiatique. Bien que de nombreuses campagnes d’exploration scientifique ont été menées dans cette zone particulière, plusieurs questions géodynamiques restent débattues. Tout d’abord la croûte pavant le bassin Ionien pourrait être soit de nature continentale amincie et représenter une extension de la plaque Afrique, soit océanique (Néo-Téthys) faisant de ce bassin l’un des plus anciens domaines océaniques au monde. L’escarpement de Malte représente un vestige de l’ouverture du bassin, mais les mécanismes de rifting et notamment la géométrie d’ouverture du bassin restent débattus. Cette subduction est en retrait vers le Sud-Est depuis les derniers 35 Ma, mais est aujourd’hui confinée à l’étroit bassin Ionien. Afin d’accommoder ce retrait de la plaque plongeante dans le bassin, une grande faille de déchirure lithosphérique de bord de subduction (STEP fault en anglais pour « subduction Transform Edge Propagator ») doit se propager le long de la marge Est-Sicilienne. Cependant, sa position en surface reste difficile à déterminer dans l’épais prisme d’accrétion recouvrant le bassin. Ces questions ont été explorées par modélisation des données de sismique grand angle de la campagne DIONYSUS (Octobre 2014, R/V Meteor) le long de deux profils perpendiculaires à la marge Est-Sicilienne. Des modélisations gravimétriques en 3D ont aussi été réalisées dans le but de localiser la plaque plongeante en profondeur sous les blocs Calabro-Péloritains. La sismicité des trois structures majeures du bassin : l’escarpement de Malte, l’AFS (Alfeo Fault System), et l’IFS (Ionian Fault System) a permis d’étudier leurs activités à l’actuel. Les résultats obtenus permettent d’observer une croûte océanique au fond du bassin. La structure profonde de l’escarpement de Malte est observée comme une zone d’amincissement crustal abrupt, ce qui est caractéristique des marges transformantes. Un profond bassin sédimentaire asymétrique (11 km) est observé au Sud du détroit de Messine. Il s’est probablement ouvert récemment entre les blocs continentaux Péloritain et Calabre. Dans le lobe Ouest du prisme d’accrétion Calabrais, le modèle de vitesse permet d’observer l’indentation du prisme clastique interne dans le prisme évaporitique externe. Des modélisations analogiques utilisant sable et silicone ont permis de démontrer la récente activité de ce lobe. L’interprétation des modèles de vitesse permet de localiser la faille STEP le long de l’AFS sur les deux profils. / In the Ionian Sea (central Mediterranean) the slow convergence between Africa and Eurasia results in the formation of a narrow subduction zone. The nature of the crust of the subducting plate remains debated and could represent the last remnants of the Neo-Tethys ocean. The origin of the Ionian basin is also under discussion, especially concerning the rifting mechanisms as the Malta Escarpment could represent a remnant of this opening. This subduction retreats toward the south-east (motion occurring since the last 35 Ma) but is confined to the narrow Ionian basin. A major lateral slab tear fault is required to accommodate the slab rollback.This fault is thought to propagate along the eastern Sicily margin but its precise location remains controversial.This PhD project focussed on the deep sedimentary and crustal structures of the eastern Sicily margin and the Malta Escarpment (ME). Two two-dimensional P wave velocity models were modelled by forward Modelling of wide-angle seismic data, acquired onboard the R/V Meteor during the DIONYSUS cruise in 2014.A 3D gravity model of the region was also performed to constrain the depth of the subducting slab bellow the Calabro-Peloritan backstops. The seismicity of the three structures identified in the velocity models (ME, Alfeo fault System, Ionian Fault System) permits to study their recent activity. The results image an oceanic crust within the Ionian basin as well as the deep structure of the Malta Escarpment, which presents characteristics of a transform margin. A deep and asymmetrical sedimentary basin is imaged south of the Messina strait and seems to have opened between the Calabrian and Peloritan continental terranes. In the western lobe of the Calabrian accretionary prism, the southern velocity model allows to observe the indentation of the internal clastic wedge into the external evaporitic wedge, thus showing the recent activity of this lobe. The interpretation of the velocity models suggests that the major STEP fault is located east of the Malta Escarpment, along the Alfeo Fault System.

Η περιοχή μελέτης καλύπτει ένα μέρος των ανθρακικών αποθέσεων της Κεντρικής και Εξωτερικής Ιόνιας ζώνης οι οποίες αποτέθηκαν από το Τριαδικό έως το Ηώκαινο. Γεωγραφικά οριοθετείται, κατά τον άξονα Ανατολή – Δύση, από τον εθνικό δρόμο Άρτας – Ιωαννίνων και το Ιόνιο Πέλαγος, και κατά Βορά – Νότο από νοητούς, παράλληλους προς τον Ισημερινό άξονες που διέρχονται από την Άρτα και την Ηγουμενίτσα. Η περιοχή βρίσκεται ανάμεσα στις συντεταγμένες 20ο 12΄ και 21ο 00΄ Ανατολικά, και 39ο 00΄ με 39ο 30΄ Βόρεια και καλύπτεται από τα ακόλουθα γεωλογικά φύλλα του Ι.Γ.Μ.Ε, κλίμακας 1:50.000: Άρτα, Καναλάκι, Πάργα, Θεσπρωτικό και Παραμυθιά. Από την μικροφασική ανάλυση και την ανάλυση φασικών ζωνών που προηγήθηκε σε συνδυασμό με την βιοχρονολόγηση εξάγεται το συμπέρασμα ότι κατά το Α.Τριαδικό αποτέθηκαν μικριτικοί και κατά θέσεις λιθοκλαστικοί ασβεστόλιθοι σε περιβάλλον υφαλοκρηπίδας περιορισμένης κυκλοφορίας. Από το Α.Τριαδικό και μέχρι το τέλος του Λιασίου αποτίθενται σε όμοιες περιβαλλοντικές συνθήκες grapestones, rudstones, floatstones και grainstones. Από το Λιάσιο και μέχρι το Σαντώνιο αποτίθενται mudstone – wackestone και σπανιότερα packstone σε περιβάλλον πρόσθιας κατωφέρειας έως και υφαλοκρηπίδας ανοιχτής θάλασσας. Από το Καμπάνιο έως το Πριαμπόνιο, όπου τοποθετείται και το τέλος της ανθρακικής ιζηματογένεσης στην Ιόνιο ζώνη, αποτίθενται εναλλαγές από mudstone – wackestone και floatstone – packstone σε περιβάλλον πρόσθιας κατωφέρειας και βαθύτερο όριο υφαλοκρηπίδας. Στρωματογραφικά οι αποθέσεις της περιοχής μελέτης αποτελούνται από τέσσερις συνολικά ακολουθίες 3ης τάξης, δύο χαμηλής στάθμης (LST), μία υψηλής στάθμης (HST) και μια επικλυσιγενής (TST). Ο συνολικός όγκος των μελετηθέντων ιζημάτων ανέρχεται σε 3064,796 χλμ3, καταλαμβάνοντας χρονικό διάστημα από το Ανώτερο Τριαδικό έως το Παλαιογενές, από τα όποια 1398,050 χλμ3 αποτελούνται από τους ασβεστόλιθους του Ιουρασσικού οι οποίοι λόγω της απουσίας το Ammonitico Rosso δεν διαχωρίζονται. Επιπλέον 796,777 χλμ3 αποτελούνται από τους ασβεστόλιθους της Βίγλας οι οποίοι μαζί με τις πελαγικές αποθέσεις του Μέσου – Άνω – Ιουρασσικού απαρτίζουν την πελαγική ακολουθία 2ης τάξης. Τέλος 449,921 χλμ3 και 420,048 χλμ3 ανήκουν στους ασβεστόλιθους το Α.Κρητιδικού και του Παλαιογενούς οι οποίοι απαρτίζουν την δεύτερη ακολουθία 3ης τάξης. Οι αποθέσεις του Τριαδικού λόγω του άγνωστου υποβάθρου τους και τις ευδιάλυτης φύσης τους δεν συμπεριλήφθηκαν στους υπολογισμούς όγκου. Από την μελέτη με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης προέκυψε ότι διεργασίες όπως μικριτίωση, ανακρυστάλωση, προσαύξηση και νεομορφισμός του υλικού τσιμεντοποίησης είναι καθολικές για όλα τα δείγματα. Σε κάποια δείγματα παρατηρήθηκαν πυριτικά συσσωματώματα τα οποία συνδέονται με την δράση θειοβακτηριδίων. Επίσης στο σύνολο των δειγμάτων παρατηρήθηκε ασήμαντο από άποψη υδραυλικών χαρακτηριστικών μεσοκρυσταλλικό και μεσοκοκκώδες πορώδες. Το πιο σημαντικό πορώδες παρατηρήθηκε σε δείγματα wackestone του Παλαιογενούς το οποίο συνίσταται από πορώδες διαλυσιγενών καναλιών, βιοδιάτρησης και ενδοκοκκώδες παρουσιάζοντας αυξημένο ενδιαφέρον από άποψη υδροχωριτικότητας και διαπερατότητας. Από την μελέτη των αργιλικών ορυκτών προκύπτει ότι τα ιζήματα το Μέσου Ιουρασσικού βρέθηκαν σε στάδιο Μέσης διαγένεσης και σε θερμοκρασίες που δεν υπερέβησαν τους 100 0C. Τα μεταγενέστερα ιζήματα βρεθήκαν όπως αναμένονταν σε ζώνες ασθενέστερης διαγένεσης με αποκορύφωμα τα ιζήματα του Παλαιογενούς που βρέθηκαν μόνο στο στάδιο της πρώιμης διαγένεσης ή ρηχής ταφής. Οι συνθήκες διαγένεσης κρίνονται ανεπαρκής για την ωρίμανση και γένεση υδρογονανθράκων. Από τη ανάλυση σταθερών ισοτόπων και οργανικού άνθρακα εξάγεται το συμπέρασμα ότι κανένα από τα δείγματα που μελετήθηκαν δεν συνδέεται με κανένα τρόπο με μητρικό πέτρωμα υδρογονανθράκων. Επίσης από ανάλυση μάζας πετρώματος δεν μπορούν να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα ως προς την θερμοκρασία που επικρατούσε στο περιβάλλον απόθεσης, λόγω των διαγενετικών αλλαγών. Όλα τα δείγματα που εξετάστηκαν έχουν δ τιμές μέσα στο εύρος των κανονικών πελαγικών αποθέσεων. Η υπό αμφισβήτηση παραδοχή ότι από τα παλαιότερα σε νεότερα πετρώματα το περιεχόμενο σταθερών ισοτόπων γίνεται ελαφρύτερο, δεν επιβεβαιώθηκε και επιπρόσθετα από τα αποτελέσματα τεκμηριώνεται η μη ορθότητα της παραδοχής. Το ποσοστό οργανικού άνθρακα καθορίζεται από τις οξειδωτικές ή αναγωγικές συνθήκες που επικρατούσαν και από τη δράση θειοβακτηριδίων και παραμένει εξαιρετικά χαμηλο στο σύνολο των δειγμάτων (<0,05 %). Η Ιόνιος ζώνη αναπτύχθηκε πάνω από ένα παθητικό περιθώριο με υπόβαθρο παλαιοζωικά μεταμορφωμένα πετρώματα τα οποία δεν έχουν επιφανειακές εμφανίσεις. Αρχικά και μετά από ηπειρωτική διάρρηξη αποτέθηκαν εβαποριτικά και ανθρακικά ιζήματα σε περιβάλλον περιορισμένης υφαλοκρηπίδας με εκτεταμένες και διάσπαρτες υπεράλμυρες λίμνες (sabkhas). Μετά από μία σύντομη περίοδο επιφανειακής έκθεσης η στάθμη της θάλασσας αυξήθηκε και αποτέθηκαν κανονικής αλμυρότητας ασβεστόλιθοι υφαλοκρηπίδας σε όλη τη διάρκεια του Λιασίου (Κ.Ιουρασσικό, κυρίως οι λεγόμενοι ασβεστόλιθοι ‘‘Παντοκράτορα’’). Στη συνέχεια και μέχρι το Σαντώνιο (Α.Κρητιδικό) αποτίθενται πελαγικοί ασβεστόλιθοι σε περιβάλλον υφαλοκρηπίδας ανοιχτής κυκλοφορίας με γεωμετρία ράμπας ίσης κλίσης (homoclinal ramp). Το περιβάλλον παραμένει ίδιο, με κάποιες μικρές τροποποιήσεις, όπως μεταβολή της κλίσης σε συνάρτηση με τη απόσταση από την ακτή και μικρή μείωση της στάθμης της θάλασσας, μέχρι το τέλος του Ηωκαίνου (Παλαιογενές) οπότε γίνεται μετάβαση σε κλαστική ιζηματογένεση. Από όλα τα δείγματα που μελετήθηκαν αυτά που δείχνουν να έχουν εκτεθεί σε θερμοκρασίες πάνω από 90-100 0C είναι ηλικίας Ιουρασσικού ή παλαιότερα. Στη περιοχή μελέτης όλα τα δείγματα που μελετήθηκαν έχουν περιεκτικότητα σε οργανικό υλικό μέχρι 0,05 % το οποίο είναι πολύ χαμηλότερο από το ελάχιστο απαιτούμενο 0,7 % για να είναι πιθανή ή γένεση υδρογονανθράκων. Επιπλέον οι τιμές δ του σταθερού ισοτόπου 13C απέχουν πολύ από τις τιμές -18 ‰ έως -27 ‰ οι οποίες χαρακτηρίζουν τα μητρικά πετρώματα υδρογονανθράκων. Για τους παραπάνω λόγους πιθανά μητρικά πετρώματα φαίνεται να είναι οι Τοάρσιας ηλικίας, λεγόμενοι “Κατώτεροι σχιστόλιθοι με Poseidonia”, και οι πλούσιες σε οργανικό υλικό παρενστρώσεις που βρίσκονται μέσα στα Τριαδικής ηλικίας ιζήματα. Σημαντικό είναι ότι καμία από τις παραπάνω αποθέσεις δεν έχουν επιφανειακή εμφάνιση στην περιοχή μελέτης. Ταμιευτήρια πετρώματα μπορεί να είναι είτε οι ημιπελαγικές αποθέσεις του Α.Κρητιδικού και του Παλαιογενούς είτε οι μεταηωκαινικές κλαστικές αποθέσεις. Ολοκληρώνοντας το ρόλο καλυμμάτων μπορούν να παίξουν τόσο οι πελαγικές αποθέσεις από το Μ.Ιουρασσικό έως το Κ.Κρητιδικό όσο και οι μεταηωκαινικές κλαστικές αποθέσεις. / PhD Thesis title is “The sedimentological evolution of the Ionian basin during Triassic to Eocene and the possible existence of hydrocarbon plays in the central part of the basin”. The main target of the study is to reveal, in every detail, the sedimentation pattern during the above mentioned time interval. The study area is located in western Greece (Fig. 1). The sediments of the Ionian basin were studied in fifty outcrops and a number of 300 samples were collected (Fig 2). Thin sections were prepared for all the samples and they were studied under polar microscopy. The samples were classified using Dunham’s (1965) classification chart. Afterwards, SMF and FZ, after Flugel (1972) and Wilson (1975), were determined. In addition, stable isotope analysis; clay mineral analysis, organic carbon analysis and micropaleontological study were contacted. The Triassic rocks crop out sparsely and only in signs due to their stratigraphic position, the oldest rocks, and their soluble nature. The outcrops are consisted of chaotic masses with no preferred orientation and no primary structures, like bedding (Getsos et al., 2004). Often they have suffered extensive dissolution and collapsing giving rise to the formation “Solution Collapse Breccias” (Pomoni-Papaioannou, 1980; Pomoni-Papaioannou, 1985; Karakitsios & Pomoni-Papaioannou 1998). Extensive outcrops characterize lower Jurassic sediments with great thickness, completely absence of bedding or other similar primary structure and abundant fragments and fragmentation effects. Karstification, calichification and pedogenesis are common. The sediments were studied in the following six different outcrops: T45, T5, T6, T30, T33, and T38. Samples were studied under polar microscope and their sedimentological and diagenetical pattern were revealed. The studied Early to Late Cretaceous Vigla’s formation appear as extensive outcrops of thin to medium bedded limestones with an average thickness of 200-400 m. Samples were collected from fifteen outcrops around the study area and they were studied under polar microscope. The results of the sedimentological analysis were further combined with the results of low resolution stable isotope analysis, organic carbon and clay mineral analysis. The Paleogene limestones appear as extensive outcrops consisted of intercalations of thin bedded pelagic limestones and medium to thick bedded coarse bioclastic – lithoclastic limestones. Their thickness varies between 180 and 440 m. Triassic. The studied sediments are contributed to four 3rd order sequences, two low stand systems tracts (LST), one of high stand systems tract (HST) and one transressive systems tract (TST). The total volume of studied sediments amounts in 3000 km3, occupying the Late Triassic – Paleogene time interval. The first LST has a duration of 45 million years and average thickness more than 3000 metres. It is consisted of the Triassic rocks and the Early Jurassic shallow shelf limestones, the so called “Pantokrator Limestones”. The HST is constituted of the Late Jurassic to Late Cretaceous (Santonian) pelagic limestones with an average thickness of 600 metres. The duration of the sequence is almost 80 million years. Between the above mentioned sequences the TST were deposited. The deposition took part during the Middle Jurassic and duration was almost 20 million years with a maximum thickness of no more than 200 metres. Finally the last LST sequence is constituted by the Late Cretaceous (Campanian) to Paleogene (Eocene) limestones with an average thickness of 400 m. and 45 million years duration. The study of samples under SEM has revealed a common diagenetic pattern. It is consisted of early diagenetic micritization and early diagenetic neomorphism and recrystallization. In a small number of samples pyrite was studied. Usually pyrite is the product of sulphate reduction bacteria. The microporosity is mainly intecrystall and it has no importance for reservation and fluid circulation. The most important porosity was observed in samples consisted of wackestones and packstones Paleogene in age and it was consisted of solution channels, borings and intraparticle. Clay mineral analysis have revealed the Middle Jurassic sediments suffered the Middle diagenesis stage and their temperatures did not exceed 100 0C. The newer sediments reached up to the Middle stage as well with only exception the Paleogene sediments which suffered only Early diagenesis or “Shallow burial stage”. The diagenetical conditions are insufficient for the maturation and genesis of hydrocarbons. Oxygen and carbon stable isotopes analysis and organic carbon analysis has revealed that the studied sediments do not constitute oil source rocks or reservoirs. The obtained δ values of the studied sediments are within the -+ 4 ‰ which is the characteristic of the normal pelagic limestones. The organic carbon analysis was contacted with the wet oxidation method. The organic carbon content of the whole sediments is very low and do not exceeds the 0.05% value. The Ionian basin was developed on a Mesozoic passive margin. The basement is studied only in signs in nearby areas (Albania) and it is consisted of metamorphosed Palaeozoic rocks. The first sediments deposited were carbonates and sulfates. The depositional environment was restricted circulation shelf and tidal flats and evaporates on sabkhas – Salinas. During the transgressive phase the environment was deep shelf margin and it was part of a homoclinal ramp system (middle ramp). The homoclinal ramp was covered until the initialization of the deposition of the last LST phase when the environment was transformed into a distally steepened ramp or rimmed shelf. Afterwards the carbonate sedimentation came to an end and the clastic sedimentation was established in a foreland basin. The studied sediments with depositional age after the Middle Jurassic have been exposed in temperature much less than 100 0C and as a consequence they are immature. The older sediments have suffered diagenetical temperature almost 100 0C or more and as consequence they are mature. The organic carbon content, as have already been mentioned, is maximum 0.05 %. This value is much lower than minimum hydrocarbon source rock organic carbon content (0.7%). Furthermore the δ values of the carbon stable isotope are much heavier than the values -18 to -27 ‰ which are the typical values of the source rocks. Taking into account the above facts the possible source rocks of the studied area could be the Toarcian age “Lower Posidonia Shales” and the rich in organic matter clayey intercalation of Triassic age. These possible source rocks do not crop out anywhere in the study are. Potential reservoirs can be the hemipelagic LST sequence of Late Cretaceous – Paleogene age or the clastic post Eocene sediments. Potential seal rocks are the pelagic HST sequence of Middle Jurassic – Late Cretaceous limestone and the fine-grained post Eocene clastic sediments.

Η παρούσα μελέτη παρουσιάζει νέα στοιχεία που αφορούν την τεκτονική και στρωματογραφία του φλύσχη της Νότιας Aιτωλοακαρνανίας και έχει ως στόχο να ερμηνεύσει την τεκτονική εξέλιξη της περιοχής και την κινηματική των επωθήσεων. Γεωλογικά δεδομένα που προέκυψαν από την τεκτονική και στρωματογραφική ανάλυση καθώς και από την ανάλυση αεροφωτογραφιών συνδυάστηκαν με σεισμικές τομές. Οι μεγάλης κλίμακας επωθήσεις της Πίνδου και του Γαβρόβου, που σχηματίζουν ένα προελαύνον προς την προχώρα σύστημα επωθήσεων, δρουν συγχρόνως για μεγάλο διάστημα του Ολιγοκαίνου. Η επώθηση Γαβρόβου χαρακτηρίζεται από σημαντική μετατόπιση (>10 χλμ.), μικρούς ρυθμούς βράχυνσης, και από πολύπλοκη ιστορία προέλασης που περιλαμβάνει και επωθήσεις εκτός ακολουθίας. Επωθήσειςν ΒΒΔ-ΒΔ διεύθυνσης ελέγχουν την τοπογραφία της περιοχής και συνείσφερουν σημαντικά στην πάχυνση του φλύσχη. Η υπέρθεση του φλύσχη ενέτεινε την βύθιση της λεκάνης και την υποβύθιση τμημάτων του φλοιού κάτω από την επώθηση. Η έναρξη της κλαστικής ιζηματογένεσης λαμβάνει χώρα στο Πριαμπόνιο, ενώ το τέλος της προσδιορίστηκε στο Ανώτερο Ολιγόκαινο. Στην Ιόνια λεκάνη η κατώτερη ακολουθία ιζημάτων του φλύσχη αντιστοιχεί σε αποθέσεις εξωτερικού ριπιδίου ενώ η ανώτερη σε αποθέσεις εσωτερικού ριπιδίου-κατωφέρειας. Στην λεκάνη Γαβρόβου επικρατούν κυρίως αποθέσεις εσωτερικού-μέσου ριπιδίου. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την παρούσα διατριβή υποδηλώνουν ότι το κλασσικό μοντέλο του προελαύνοντος προς την προχώρα συστήματος επωθήσεων, που έχει προταθεί για τις Εξωτερικές Ελληνίδες χρειάζεται σημαντικές τροποποιήσεις. / This study demonstrates new structural and stratigraphic data derived from the syn-orogenic clastic deposits in the Etoloakarnania area, in order to define the structural evolution and the movement history of thrust faults in the area. Geological data derived from structural, stratigraphic analysis and interpretation of air photos combine with data from seismic lines. The crustal-scale Pindos and Gavrovo thrusts,which formed a foreland propagating sequence, acted simultaneously for a long period of Oligocene. The Gavrovo thrust is characterized by significant displacement (>10 km), low shortening rates and a complex propagation history, involving out-of-sequence thrusting. NNW to NW-directed thrusts control the topography of the region and cause a significant thickening of the flysch. The superposition of flysch enhanced further subsidence and underthrusting. The clastic sedimentation began in the Priabonian and lasted till the Late Oligocene. In the Ionian basin the lower part of the clastic sequence corresponds to outer fan deposits, while the upper part corresponds to inner fan-slope deposits. In addition, inner to middle fan associations predominate in the Gavrovo basin. The results of this study show that the classic model of a foreland propagating thrust sequence for the External Hellenides needs significant modifications.

La mer Ionienne est une zone à la géodynamique active en raison de la convergence entre les plaques Nubie et Eurasie. Elle correspond aux derniers stades de vie d’un océan, la Téthys. De ce fait, la tectonique et la sédimentation y sont très réduites ; et les faibles flux sédimentaires permettent ainsi d’enregistrer une multiplicité de processus sédimentaires.Néanmoins, c’est une zone encore peu étudiée d’un point de vue sédimentaire, notamment sur les échelles de temps de l’ordre de la centaine de milliers d’années. Ce travail est basé sur une étude sédimentologique d’archives marines complétée par des données acoustiques (bathymétrie et multi-faisceau) issue de campagnes océanographiques du SHOM. L’analyse détaillée des faciès et des séquences sédimentaire a permis, dans un premier temps, d’établir un calendrier des risques naturels (séismes, tsunamis, volcanisme), leurs sources et leurs processus de dépôt dans le bassin pour les derniers 330 000 ans. Puis, dans un second temps, de retracer l’évolution sur les derniers 400 000 ans de la circulation et de l’oxygénation des eaux de fond dans le bassin ionien et l’influence du détroit de Sicile, et notamment de la plate-forme de Malte, sur les échanges entre les bassins occidental et oriental. L’intégration des données sédimentologiques dans un modèle géoacoustique développé par le SHOM a finalement permis de déterminer l’impact des variations sédimentaires (distribution spatiale, lithologie, stratification) sur la propagation des ondes acoustique pour différentes gammes de fréquences (300 Hz - 3000 Hz) et d’angle d’incidence (0 -90°) et d’établir une cartographie de la réponse sédimentaire du le signal acoustique. / The Ionian Sea is an active geodynamic area because of the convergence between theNubia and the Eurasia plate. It corresponds to the last stage of the Tethys ocean life. Therefore,the tectonics and the sedimentation are much reduced; and the low sedimentary supply enables torecord a multiplicity of sedimentary processes. Nevertheless, this area still poorly studied from asedimentary point of view, in particular on timescales on the order of hundred thousand years.This work is based on a sedimentological study of marine archives supplemented by acoustic data(bathymetry and multibeam imagery) recovered during oceanographic campaign leaded by theSHOM. The detailed sedimentary analysis of facies and sequences allows, at first, to established acalendar of the natural hazard (earthquakes, tsunamis, volcanism), their origins and theirdepositional processes into the basin over the last 330 000 years. Then, secondly, to reconstructthe evolution over the last 400 000 years of the circulation and the oxygenation of bottom waterthrough the Ionian basin and the influence of the strait of Sicily, in particular of the Malta Plateau,on the exchanges between the western and the eastern basins. The integration of thesedimentological data in a geoacoustic modelling developed by the SHOM finally allowed todetermine the impact of the sedimentary variability (special distribution, lithology, stratification)on the acoustic waves propagation for various frequency bands (300 Hz - 3000 Hz) and incidentangle (0 - 90°) and to established a mapping of the sedimentary answer of the acoustic signal.