Les rifts continentaux sont des zones étroites et allongées d'extension de la lithosphère. Une étude du champ de déformation en surface montre leur carractère asymétrique quasi-systématique. Cette asymétrie est acquise tardivemen t au cours de la déformation. La lithosphère étant considérée comme un multicouche fragile/d uctile, une modélisation analogique de sa striction est réalisée en appliquant une extension ponctuelle sur des multicouches sable/silicone dimensionnés. Ces expériences montrent que: -l'asymétrie est due à la présence d'un cisaillement ductile à la ba se des rifts qui accommode un décalage entre les déformations de la croûte fra gile et du manteau supérieur -la déformation est contrôlée par la couche la plus résistante de la lithosphère (manteau supérieur) -la déformation du manteau supérieur est conditionnée par des hétérogénéités internes préexistantes (anciennes structures) -la largeur initiale des rifts est fonction de la profondeur de l'interface fragile/ductile dans la croûte ou dans le manteau -la largeur d'une zone active étirée dépend du couplage entre la coûte fragile et la croûte ductile. Ces conclusions sont appliquées au rift oligocène ouest européen et permettent d'expliquer la variation du champ de déformation d'un segment du rift à l'autre. ,

La région étudiée fait partie de la grande zone structurale d ' Iran Central. Ce domaine, défini par J. Stocklin (1968), est formé d ' une mosaïque de blocs faillés entre les zones plissées , du Zagros au Sud-Ouest et du Kopet Dagh au Nord-Est. Ce socle fut fracturé et "rehomogénéisé" plusieurs fois au cours de ,son histoire géologique (M. Sabzehi, 1974 ; M. Bolourchi, 1975). Il en ressort une disposition en grandes bandes parallèles aux structures régionales (fig. l ) : zone métamorphique de Sanandaj-Sirjan, sutures ophiolitiques du Crétacé sup. (zones à "coloured melange"), ceintures de volcanites éocènes ..* L' orogenèse "alpine" a de nouveau ,fracturé ce socle en lui donnant sa configuration actuelle: suite régulière de blocs soulevés et de bassins intramontagneux parallèlement aux trois directions structurales majeures de l'Iran (NW-SE en arrière du Zagros, E-W avec le mégaanticlinal de l 'Elbourz et N-S dans le "bloc du Lut"). La tectonique cassante est donc le caractère principal de toute l'histoire géologique du Plateau iranien. Ce contrôle structural permanent permet d ' expliquer aussi bien la paléogéographie que les événements magmatiques et métamorphiques qui affectent périodiquement ce domaine particulièrement instable. La zone de volcanisme tertiaire d'Azerbaijan, dont fait partie la reglon étudiée, se situe dans la prolongation de deux des trois grandes bandes volcaniques qui traversent tout l'Iran. Elle se raccorde au Nord-Ouest avec les zones volcaniques du Petit-Caucase et de l 'Anatolie. L' Azerbaijan joue ainsi un rôle de charnière dans l' immense chaîne volcanique qui s ' étend depuis la mer Egée jusqu 'en Afghanistan. A son niveau, le système plissé de l ' Elbourz est relayé par celui du Petit-Caucase tandis que la chaîne volcanique subit une nette inflexion vers le Nord (fig. 2). Les grands accidents méridiens qui interrompent ici les directions structurales NW-SE de l 'Elbourz et E-W de l ' Azerbaijan tiennent une place importante dans l'histoire géologique de la région de Mianeh

Le but de cette thèse est l'utilisation d'une approche multidisciplinaire qui combine des techniques d'analyse pétrologique, de la géochimie et de la thermochronologie afin de reconstituer l'évolution des Alpes occidentales pendant l'Oligocène et le Miocène et d'en déduire les implications géodynamiques. Ces techniques permettent à la fois d'identifier le bassin de drainage des sédiments et les taux d'exhumation dans ce bassin de drainage. L'enregistrement de cette évolution est préservé dans les bassins d'avant pays de chaque côté des Alpes occidentales en France et en Italie. Les techniques d'analyse pétrologique utilisées ici sont l'observation macroscopique, l'observation en lames minces, l'analyse par spectromètre Raman et l'étude de minéraux lourds. De nombreuses études ont été réalisées afin d'analyser les minéraux lourds des bassins alpins. Celles-ci permettent de déterminer la provenance des minéraux. Lors de ce projet, nous avons réalisé des analyses Raman sur des serpentinites permettant de distinguer les différents types de serpentinites. Or les Alpes internes montrent une gradation du métamorphisme croissant vers l'est, qui implique une variation des types de serpentinites vers l'est (association lizardites et antigorites dans les zones de basse température, antigorites exclusivement dans les zones de haute température). L'analyse de l'arrivée des différents types de serpentinites de part et d'autre de la chaîne permet de définir la position des réseaux de drainage dans les Alpes internes et de positionner la ligne de partage des eaux. La géochimie sur les basaltes détritiques permet d'analyser le type de basaltes et donc d'identifier leurs sources. Des basaltes non métamorphiques ont été identifiés en quantité importante dans les bassins d'avant-pays côté français démontrant la répartition importante de matériels océaniques obduits sur les Alpes internes à l'Oligocène. Les âges de thermochronologie détritique comparés à l'âge de dépôt permettent de déterminer le lag-time et donc le taux d'exhumation maximum de la zone érodée. En effet, la modélisation des isothermes permet de déterminer un taux d'exhumation à partir du lag-time. L'analyse des taux d'exhumation le long de la colonne stratigraphique à Barrême montre un pulse d'exhumation à partir d'une période très brève dans le temps : 30±1 Ma à des taux d'exhumation compris entre 1,5 à 2 km/Ma, qui correspond à la mise en place des Alpes internes. Ces taux d'exhumation correspondent à des taux d'exhumation importants mais inférieurs à ce que l'on peut trouver dans l'Himalaya actuellement. Ils sont toutefois comparables à l'activité d'exhumation dans des montagnes jeunes. De récents travaux de modélisation montrent que le retrait de slab peut être consécutif à une rupture de slab profond. Notre équipe propose que dans les Alpes occidentales, la rupture et le retrait de slab a permis la mise en place du corps d'Ivrea comme un poinçon au dessus du slab. / The aim of this dissertation was to use a multidisciplinary approach, combining petrologic, geochemical and geo-thermochronologic analyses, to reconstruct the topographic and exhumational evolution of the Western Alps during Oligocene and Early Miocene times, in relation to regional geodynamic events. Because the sedimentary record of this evolution is preserved in the foreland basins on the both sides of the Western Alps in France and Italy, this approach allows identifying sediment provenance and exhumation rates in the drainage areas. Petrological analyses used here were macroscopic observations in the field (pebbles counts), thin section analyses, and Raman spectrometry on detrital serpentinite pebbles and serpentine sand grains. The different serpentine species (antigorite, lizardite etc.), can be traced back to specific source lithologies because the metamorphic grade of the rocks exposed in the Western Alps increases eastward, with antigorite (HT serpentine) bearing rocks in the eastern piedmont complex and mixed lizardite-antigorite (LT serpentine) in the western piedmont complex. Analysis of serpentine species in the foreland basin deposits on both sides of the Alps allows determining changes in the paleo-Durance and paleo-Dora Riparia drainage areas and the position of the drainage divide, which have not changed since the Early Miocene. Major and trace element analyses of non-metamorphic basalt pebbles from the Barrême basin hint at the Chenaillet (or equivalent) obducted ophiolite in the internal Western Alps as the most likely source. Fission-track (FT) analysis of detrital apatite and zircon were used to determine maximum and average exhumation rates during the Oligocene. A pulse of fast erosional exhumation at about 30±1 Ma had rates on the order of 1.5-2 km/Myr, while average rates were about 0.2-0.3 km/Myr. FT and U/Pb double dating of single zircons show that the signal of fast exhumation is not an artifact caused by volcanic contamination at around 30 Ma. The rapid creation of high relief and associated exhumation rates are related to isostatic surface uplift after slab break-off beneath the Western Alps at 35-30 Ma, followed by slab retreat which allowed emplacement of the Ivrea body vertical indenter that supports the high topography in the internal Western Alps.

Des études pionnières ont montré que la composition isotopique de l’azote de matières organiques terrestres (δ15Norg) est corrélée à des paramètres climatiques tels que les précipitations et la température. Appliqué à la matière organique ancienne, ce concept a permis récemment de reconstituer des cycles humides/secs à la transition Paléocène-Eocène (56 Ma). Dans la continuité de ces travaux, cette thèse vise à tester le δ15Norg comme marqueur paléoclimatique sur des coupes couvrant d’autres périodes géologiques, marquées par des changements climatiques importants : la coupe de Taskomirsay (Pliensbachien-Toarcien, ~183 Ma), la coupe de Faddeevsky (Paléogène, probablement Eocène inférieur, 53-50 Ma) et une carotte du Bassin de Rennes (Eocène-Oligocène, ~34 Ma). Parallèlement une expérience de diagenèse sur des bois actuels a été menée en laboratoire pour mieux comprendre les effets de la diagenèse sur le δ15Norg. L’expérience de diagenèse suggère que la diagenèse précoce homogénéise les valeurs de δ15N pour conduire finalement à une valeur moyenne, intégrant les différentes composantes d’un environnement. Les résultats indiquent un changement non-linéaire et rapide qui suggère qu’il s’effectue quasiment de manière instantanée à l’échelle géologique. Néanmoins, les grands changements environnementaux affectant toutes les composantes d’un écosystème pourraient être potentiellement enregistrés par le δ15Norg. Les données paléoclimatiques inférées des isotopes de l’azote organiques sur les coupes étudiées ont été confrontées à d’autres caractéristiques géochimiques des sédiments étudiés (analyses élémentaires du carbone et de l’azote, Rock-Eval, biomarqueurs moléculaires, rapport des isotopes stables du carbone et la composition isotopique en hydrogène de certains biomarqueurs moléculaires), afin (i) de déterminer les sources de la matière organique et son état de préservation, et (ii) d’obtenir un éventail informations paléoenvironnementales/paléoclimatiques sur les coupes. Le réchauffement climatique documenté au Toarcien inférieur (Taskomirsay) par d’autres méthodes n’a pas eu d’impact sur le δ15Norg, qui suggère plutôt une humidité importante et quasiment constante, en accord avec la palynologie et la géochimie moléculaire. Les résultats obtenus sur la coupe principale du Paléogène (Faddeevsky) sont plus contrastés d’un point de vue paléoclimatique avec une réponse du δ15Norg différentielle entre la base et le sommet de la coupe. A la transition Eocène-Oligocène (Bassin de Rennes), le δ15Norg enregistre une baisse importante de l’humidité, en accord avec l’analyse des minéraux argileux. La baisse concomitante des températures à cette transition n’a probablement pas eu d’effet sur le δ15Norg. Le δ15Norg semble donc être principalement influencée par la disponibilité en eau. Les limites méthodologiques et analytiques du δ15Norg sont également discutées. Il apparaît notamment que les échantillons très riches en matière organique (>40%) ne sont pas adaptés au protocole préparation des échantillons qui est actuellement utilisé. Pour les matières organiques pré-quaternaires, l’analyse directe du δ15Norg sur les kérogènes pourrait constituer une alternative intéressante. A terme, le δ15Norg, associé à d’autres outils de reconstruction paléoenvironnementale, pourrait servir à préciser les modifications du cycle de l’azote – principalement via la disponibilité en eau et en nutriments – dans les paléoécosystèmes terrestres. / Nitrogen isotopes of modern and terrettrial organic matter (δ15Norg) has been related to precipitations and temperatures. These observations were recently applied to reconstruct humid/dry cycles at the Paleocene-Eocene transition (56 Ma). Following this work, this thesis aims to test the δ15Norg as a paleoclimatic marker on field sections encompassing other geological periods, characterized by contrasted climates: the Taskomirsay section (Pliensbachian-Toarcian, ~183 My), the Faddeevsky section (Paleogene, probably Early Eocene in age, 53-50 My) and a drill core from the Rennes Basin (Eocene-Oligocene, ~34 My). In addition, modern wood were incubated to evaluate the effects of early diagenesis on δ15Norg with a paleoenvironmental perspective. The incubation of modern wood suggests that early diagenesis homogenizes δ15N values leading to an average value integrating the different components of an environment. Results showed fast and non-linear effects of early diagenesis on organic matter, suggesting almost instantaneous changes at the geological scale. Thus, major environmental changes affecting all components of an ecosystem may be potentially recorded by the δ15Norg. Paleoclimatic data inferred from the organic nitrogen isotopes of the study sediments were compared to other geochemical features of the latter (carbon and nitrogen elemental analyses, Rock-Eval, molecular biomarkers, carbon and nitrogen isotopes, hydrogen isotopes measured on specific-compound), in order to (i) characterize sources of the organic matter and its preservation state, and (ii) get other paleoenvironmental markers. Global warming recorded in the Early Toarcian (Taskomirsay) had no impact on the δ15Norg that suggests high and almost constant humidity. This is consistent with palynological and molecular data. Results in Faddeevsky (Paleogene) are more difficult to interpret in terms of climate changes, with a contrasted response of the δ15Norg between the base and the top of the section. At the Eocene-Oligocene transition, δ15Norg values, in agreement with clay minerals changes, recorded a significant drop in humidity. In addition, the concomitant drop in temperatures, associated with this transition, probably had no effect on the δ15Norg values. All those results highlight water availability as a first climatic control on δ15Norg values. Methodological and analytical limitations of the δ15Norg are also discussed. It is concluded that OM-rich samples (> 40%) are most probably not suitable for the protocol of preparation, which is currently used. Alternatively, direct measurements of δ15Norg values for organic pre-quaternary sediments are suggested, by analyzing kerogens of the samples. Eventually, the δ15Norg, combined with other paleoenvironmental markers, could be used to evaluate the modifications of the nitrogen cycle – mainly via water and nutrients availability – in terrestrial paleoecosystems.

Le but de cette thèse est l'utilisation d'une approche multidisciplinaire qui combine des techniques d'analyse pétrologique, de la géochimie et de la thermochronologie afin de reconstituer l'évolution des Alpes occidentales pendant l'Oligocène et le Miocène et d'en déduire les implications géodynamiques. Ces techniques permettent à la fois d'identifier le bassin de drainage des sédiments et les taux d'exhumation dans ce bassin de drainage. L'enregistrement de cette évolution est préservé dans les bassins d'avant pays de chaque côté des Alpes occidentales en France et en Italie. Les techniques d'analyse pétrologique utilisées ici sont l'observation macroscopique, l'observation en lames minces, l'analyse par spectromètre Raman et l'étude de minéraux lourds. De nombreuses études ont été réalisées afin d'analyser les minéraux lourds des bassins alpins. Celles-ci permettent de déterminer la provenance des minéraux. Lors de ce projet, nous avons réalisé des analyses Raman sur des serpentinites permettant de distinguer les différents types de serpentinites. Or les Alpes internes montrent une gradation du métamorphisme croissant vers l'est, qui implique une variation des types de serpentinites vers l'est (association lizardites et antigorites dans les zones de basse température, antigorites exclusivement dans les zones de haute température). L'analyse de l'arrivée des différents types de serpentinites de part et d'autre de la chaîne permet de définir la position des réseaux de drainage dans les Alpes internes et de positionner la ligne de partage des eaux. La géochimie sur les basaltes détritiques permet d'analyser le type de basaltes et donc d'identifier leurs sources. Des basaltes non métamorphiques ont été identifiés en quantité importante dans les bassins d'avant-pays côté français démontrant la répartition importante de matériels océaniques obduits sur les Alpes internes à l'Oligocène. Les âges de thermochronologie détritique comparés à l'âge de dépôt permettent de déterminer le lag-time et donc le taux d'exhumation maximum de la zone érodée. En effet, la modélisation des isothermes permet de déterminer un taux d'exhumation à partir du lag-time. L'analyse des taux d'exhumation le long de la colonne stratigraphique à Barrême montre un pulse d'exhumation à partir d'une période très brève dans le temps : 30±1 Ma à des taux d'exhumation compris entre 1,5 à 2 km/Ma, qui correspond à la mise en place des Alpes internes. Ces taux d'exhumation correspondent à des taux d'exhumation importants mais inférieurs à ce que l'on peut trouver dans l'Himalaya actuellement. Ils sont toutefois comparables à l'activité d'exhumation dans des montagnes jeunes. De récents travaux de modélisation montrent que le retrait de slab peut être consécutif à une rupture de slab profond. Notre équipe propose que dans les Alpes occidentales, la rupture et le retrait de slab a permis la mise en place du corps d'Ivrea comme un poinçon au dessus du slab.

Présentation des structures régionales, description des unités lithologiques et analyse de la fracturation à grande échelle du panneau de couverture nord-provencal. Les résultats de l'analyse microtectonique montrent que le domaine affecté par une distension E-W syn-sédimentaire oligo-aquitanienne succédant à la compression pyrénéo-provencal N-S (Eocène), a été repris en compression E-W (phase 1) au Langhien puis par des compressions N-S et NNE-SSW (phase 2 Serravalien, phase 3 Tortonien superieur-Pliocène inférieur) responsable des structures actuelles. Dans une dernière partie, essai pour replacer la zone alpine externe du S-E de la France dans le contexte géodynamique de la chaine des Alpes occidentales

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.