Cette thèse représente une étude pluridisciplinaire des dépôts actuels et anciens dans la<br />partie orientale du Golfe de Cadix afin d'améliorer la compréhension de la dynamique de la<br />MOW et de caractériser les forçages à l'origine des variations sédimentaires observées depuis<br />le Pléistocène terminal. Le schéma de circulation actuel est parfaitement conforme à la<br />distribution des faciès sédimentaires et montre l'omniprésence des cicatrices de glissement.<br />La morphologie du fond marin et la force de Coriolis exercent un contrôle important sur<br />l'orientation et l'intensité des différentes branches de la MOW. La diminution de la vitesse et<br />de la compétence de cet écoulement vers l'Ouest s'accompagne d'une diminution de la<br />granularité des dépôts. L'étude chronostratigraphique et sismique permet de contraindre dans<br />le temps et l'espace la mise en place des séquences contouritiques. Le climat est un facteur de<br />contrôle majeur de la sédimentation des 50 000 dernières années. Associées aux fluctuations<br />climatiques hautes fréquences, les variations glacio-eustatiques apparaissent responsables du<br />changement important des conditions de sédimentation mis en évidence dès l'entrée dans<br />l'interglaciaire actuel. Enfin, la mise en place polyphasée des systèmes chenal-lobes situés au<br />débouché des chenaux contouritiques montre l'interaction entre les processus contouritiques<br />et les processus gravitaires. L'activité de ces systèmes paraît contrôlée par la MOW, la<br />morphologie du fond et les changements climatiques ayant affecté le Quaternaire terminal.

La marge de l’Algarve est un système contouritique principalement construit par l'action de la Veine d'Eau Méditerranéenne (MOW) et dont l'évolution est fortement influencée par les processus gravitaires, comme l'atteste les nombreux canyons et chenaux qui entaillent la pente continentale. A partir de l’analyse et de l’interprétation de données acoustiques haute résolution, cette thèse propose une reconstruction du fonctionnement du système contouritique de l’Algarve sur l’ensemble du Quaternaire. Ce travail améliore la compréhension des interactions existant entre les processus gravitaires et contouritiques ainsi que les connaissances concernant leurs facteurs de contrôle. Le schéma de circulation actuelle est conforme à la distribution des faciès sédimentaire et à l’architecture des drifts. La morphologie du fond marin, et notamment la présence de canyons, exercent un contrôle important sur l’orientation et l’intensité de la branche supérieure de la MOW (MUW). Les variations spatiales de la circulation océanique, comme celle induite par la capture du courant par un canyon, se traduisent directement par des différences géométriques et morphologiques au sein des dépôts sédimentaires. D’autre part, la présence de paléochenaux sous les drifts révèle l’existence d’un ancien système gravitaire fossilisé par la construction contouritique. La géométrie interne de ces paléochenaux montre que leur évolution temporelle est étroitement liée à l’interaction entre les écoulements gravitaires et l’hydrodynamique régionale. L’étude sismique met en évidence la présence de corps sédimentaires lenticulaires et sableux, intercalés dans les drifts et interprétés comme des « lobes perchés ». La granularité grossière de ces dépôts ainsi que leur fossilisation rapide et leur préservation par la croissance des drifts font de ces corps sédimentaires particuliers de potentiels réservoirs pour les hydrocarbures, et leur confère ainsi un intérêt industriel important. La mise en place des dépôts au cours des deux derniers millions d'années révèle que la construction de la marge de l’Algarve s’effectue sous l’action indépendante ou conjointe des processus gravitaires et des processus contouritiques. La sédimentation de cette marge est essentiellement contrôlée par les fluctuations climato-eustatiques : (1) en haut niveau marin relatif, les processus contouritiques dominent et les drifts croissent sous l’action d’une MUW intense; (2) en bas niveau marin relatif, la MUW est affaiblit et la croissance des drifts est réduite ; les processus gravitaires deviennent dominants et permettent la mise en place de lobes perchés sur la pente. / The Algarve Margin is a contourite system principally built under the action of the Mediterranean Outflow Water (MOW). The margin evolution is strongly influenced by gravity processes as attested by the presence of numerous canyons and channel that incise continental slope. Based on analysis and interpretation of high resolution acoustic data, this thesis proposes a reconstruction of sedimentary history of Algarve Margin during Quaternary. This work improves the understanding of the interactions existing between gravity processes and contourite processes, and their forcing parameters. The present circulation pattern reflects the sedimentary facies distribution and the drift geometry. The seafloor morphology and notably presence of canyons play an important role on the orientation and intensity of the MOW upper branch (MUW). Spatial variations of oceanic circulation, such as induced by current capture by a canyon, generate differences in geometry and morphology in sedimentary deposits. Furthermore, the presence of paleochannels under the drifts underlines the existence of ancient gravity system buried by contourite construction. The filling geometry of paleochannels shows that their temporal evolution is strongly linked to the interaction between gravity currents and regional hydrodynamics. Seismic data analyse emphasizes the presence of sandy lenticular sedimentary bodies intercalated in drifts. They are interpreted as “perched lobes”. Their sand content and their rapid fossilization and preservation by drift construction, confer them an important industrial interest. During the two last million years, sedimentary deposits show that Algarve Margin developed under the action of contourite processes, gravity processes and their interactions. On this margin, the sedimentation is principally controlled by climato-eustatic variations: (1) during high sea level, contourite processes are dominant and drifts grow under the influence of intense MUW; (2) during sea level lowstand MUW decrease and drifts growth decreases; gravity processes become dominant and generate the formation of perched lobes on the slope.

Cette étude présente une reconstruction du fonctionnement sédimentaire au Quaternaire de deux pentes carbonatées des Bahamas (leeward et windward). Elle est basée sur les analyses stratigraphique et sédimentaire de 34 carottes principalement collectées lors de la mission CARAMBAR (2010). Une étude stratigraphique à haute résolution a été développée à partir de plusieurs outils stratigraphiques, dont l’écostratigraphie basée sur les assemblages de foraminifères planctoniques qui a permis de dater l’ensemble des séquences sédimentaires en s’affranchissant des problèmes liés à la diagenèse précoce. L’analyse sédimentaire des carottages a permis de proposer une nouvelle classification des sédiments carbonatés meubles qui caractérise les fractions dominantes du sédiment au moment du dépôt. Elle permet notamment de discriminer les dépôts fins et d’identifier les processus de transport off-bank, les dépôts contouritiques, gravitaires ou légèrement diagenétisés. Les processus de transport off-bank permettent l’accumulation de boue carbonatée de plate-forme (aiguilles d’aragonite et silts) au niveau des pentes des Bahamas lorsque la plate-forme est ennoyée. Les derniers 4ka cal BP, le MIS 5e et le début du MIS 11 sont les principales périodes d’accumulation sédimentaire au cours des derniers cycles climatiques. L’érosion intra-pente, l’action des courants de fond et les processus de diagenèse précoce ont également été mis en évidence. La pente leeward se caractérise par une sédimentation très importante (wackestone) alors que la pente windward a conservés a morphologie pliocène avec localement des accumulations sédimentaires quaternaires de faible épaisseur (wackestone à packstone). / This study proposes a reconstruction of the quaternary sedimentary history of two Bahamian slopes (leeward and windward). This work is based on the stratigraphicand sedimentary analysis of 34 marine cores recovered mainly from the CARAMBAR oceanographic cruse (2010). A high-resolution stratigraphic study was conducted by coupling several tools including ecostratigraphy based on planktonic foraminifera assemblages, which allowed dating all sedimentary sequences despite early diagenesis processes. The sedimentary analysis of the marine cores proposes a new classification for carbonate sediment. It characterizes the dominant particle distributions at the time of deposition and allows for discriminating the fine sediments and for determining the depositional processes such as off-bank transport, contouritic or gravity deposits, and slightly altered sediment. Off-bank transport is the mainprocess responsible for high-accumulation of platform carbonate ooze (aragonite needles and silt) on the Bahamian slopes. It predominates during major flooding of the platform, so during the last 4 ka cal BP, the MIS 5e and at the on set of the MIS11. Intra-slope erosion, bottom currents, and early marine diagenesis processes have also been highlighted. The leeward slope is characterized by a high accumulation of wackestone sediment where as the windward slope preserved its Pliocene morphology with local quaternary sediment accumulation (wackestone to packstone).

La sédimentation marine récente dans les fosses de subduction est caractérisée par l'interstratification de sédiments hémipélagiques et de turbidites localement intercalées avec les coulées de débris, qui peuvent résulter de la destabilisation des pentes continentales par de tremblements de terre. La marge d’Equateur est constituée par une forte érosion tectonique qui contribue à la formation d'une fosse profonde remplie d'une suite complexe de faciès sédimentaires. La sédimentation par écoulements gravitaires est omniprésente le long de la marge et les faciès vont de dépôts de transport de masse d'épaisseur métriques latéralement continus à des turbidites d'épaisseur centimétriques isolées intercalées avec des couches d'hémipélagites, de volcanoclastiques et de téphras. Nous présentons l'interprétation de la bathymétrie, des profils sismiques à haute résolution et des données pétrophysiques des carottes sédimentaires. L'objectif de cette étude est de décrire la complexité morphologique à la frontière équatorienne de la plaque de Nazca où un ensemble d'aspérités marines profondes ont subducté à différentes échelles, et ses conséquences sur la distribution latérale des sédiments dans les différents sous-bassins. La marge équatorienne comprend trois segments géomorphologiques: Le segment nord, situé au nord de la crête Carnegie, est caractérisé par une large (5-10 km) et profonde fosse (3800-4000 m), une pente continentale ravinée et une plate-forme (10-40 km de large) avec subsidence active. Le segment central en face de la crête de Carnégie montre une fosse étroite (0-5 km de large) et peu profonde (3100-3700 m), la pente escarpée et ravinée, sans canyons, et plateau continental étroit de 15 à 40 km de large caractérisé par des zones d'affaissement et de soulèvement actifs. Enfin, le segment sud, situé au sud de la crête Carnegie, présente une large (5-10 km) et profonde fosse (4000-4700 m), une pente continentale pauvre en sédiments avec des systèmes de canyons bien définis et une large plate-forme de subsidence (20-50 km). La dynamique sédimentaire le long de la marge est évaluée par l'analyse de 15 carottes sédimentaires dont la description visuelle, les photographies à haute résolution, l'imagerie par rayons X, les données XRF et les propriétés pétrophysiques conduisent à l'identification de 11 faciès sédimentaires caractérisant 7 processus sédimentaires: dépôts de turbidite, hémipélagites, téphras, dépôts de coulées de débris, homogénites, des slumps et des dépôts de carbonate de ooze. Les âges des dépôts sont définis par la datation au radiocarbone des sédiments hémipélagites. Les âges vont de 500 à 48000 ans BP. Les profils sismiques à haute résolution permettent de définir 3 echo-faciès: transparent, stratifiés et chaotiques. Le facies transparent est principalement associé aux dépôts d'homogénites, le facies stratifié est associé aux dépôts interstratifiés turbiditique-hémipélagique et le facies chaotique est associé à des dépôts gravitaires grossiers. Le remplissage de la fosse représente un enregistrement lacunaire mais important de l'histoire de la marge de subduction. De grandes coulées de débris se déplaçant vers l'est dans les deux séquences inférieures du remplissage de la fosse sont initiées le long de la paroi extérieure de la fosse, le long de grandes failles normales dues à la flexion de la plaque océanique subductante. Les sédiments de la séquence supérieure du remplissage qui nappent la fosse sont plus largement fournis par la paroi interne de la fosse mais avec un fort contrôle de la ride de Carnegie. En conséquence, la profondeur, la fréquence, l'épaisseur, la composition et la disposition latérale des dépôts sédimentaires varient grandement entre le nord et le sud. Les grands méga-lits simples, les slumps, les coulées de débris et les homogénites sont situés dans les segments nord et sud. Ils sont déclenchés par de grands escarpements de failles régionales, dans le Nord / Recent deep marine sedimentation in subduction trenches is characterized by the inter-stratification of hemipelagic and turbidite sediments locally interbedded with debris flow, which can result from continental slope shaking triggered by earthquakes. The active margin of Ecuador comprises tectonic erosion that contributes to the formation of a deep trench filled by a complex suite of sedimentary facies. Gravity flow sedimentation is ubiquitous along the margin and facies range from laterally continuous m-thick mass transport deposits to isolated cm-thick turbidites intercalated with hemipelagite, volcanoclastics and tephra. In this study we show interpretation of swath bathymetry, high-resolution seismic profiles and petrophysical data from cores. The objective is to describe the morphologic complexity on the Ecuadorian border of the Nazca plate where a set of deep marine asperities is subducting at different scales, and their consequences on the distribution of sediments in the different sub-basins. Ecuadorian margin comprises three geomorphological segments: The northern segment, northward of the Carnegie Ridge, is characterized by a wide (5-10 km) and deep trench (3800 – 4000 m), a gentler gullied continental slope and a shelf (10-40 km wide) with active subsidence. The central segment facing the Carnegie Ridge, is strongly influenced by the subduction of the Carnegie ridge which induces a narrow (0–5 km wide) and shallow trench (3100 – 3700 m depth), a steep and gullied slope with no canyons and a 15–40 km wide shelf characterized by areas with active subsidence and uplift. Finally, the southern segment, southward of the Carnegie Ridge, presents a wide (5–10 km) and deep (4000–4700 m) trench, a starved continental slope with well-defined canyon systems and a wide subsiding shelf (20–50 km). The sedimentary dynamics along the margin is evaluated by the analysis of 15 cores. Visual description, high-resolution photographs, X-Ray imagery, XRF data and petrophysical properties led to the identification of 11 sedimentary facies that characterize seven sedimentary processes: turbidites, hemipelagites, tephras, debris flows, homogenites, slumps, and ooze carbonate deposits. Age of the deposits is defined by radiocarbon age dating of hemipelagic sediments. Ages range from 500 to 48,000 years BP. High-resolution seismic profiles allow definition of three echo-facies: transparent, layered and chaotic. Transparent echo-facies is mainly associated to homogenite deposits, layered echo-facies is associated to the turbiditic-hemipelagic interbedded deposits and chaotic echo-facies is associated to reworked gravity flow deposits. The trench fill represents a lacunar but important record of the subduction margin history. Large eastward debris flows in the lower two sequences of the trench fill are provided by the trench outer wall as a results of slope failures along normal faults due to the downward bending of the oceanic plate. The sediment of the upper sequence of the trench fill draping the trench floor, are largely provided by the inner trench wall strongly controlled by the Carnegie Ridge. As a result, depth, frequency, thickness, composition and lateral disposition of the deposits vary greatly from those at north and south. The large, simple mega-beds like slump, debris flows and homogenites are located at the northern and southern segments. They were triggered by large regional faults in the North and enhanced by the activity of sets of splay faults in the South overhanging the seafloor at the slope toe. Small-size, fluid rich events were triggered by subduction of isolated seamounts at the edges of the Carnegie Ridge due to frequent but small destabilizations of an inner trench wall preconditioned by the impacts of successive seamounts. Sets of partly volcanoclastic turbidites in central segment might have been triggered by the complex interaction of slope and continental shelf deformation by seamount subduction