Les bassins d'avant-pays se développent au front des orogènes par flexure de la lithosphère. L'héritage structural et thermique de celle-ci joue un rôle fondamental dans leur évolution et différentes sources peuvent contribuer à la subsidence du bassin. Cette thèse analyse les effets de l'héritage d'un épisode de rift sur un rétro-bassin d'avant-pays qui s'est développé alors que la lithosphère n'avait pas retrouvé son état d'équilibre. Le Bassin Aquitain est le rétro-bassin d'avant-pays pyrénéen qui s'est développé au Campanien-Miocène. L'orogenèse pyrénéenne fait suite à un épisode de rifting Aptien-Cénomanien durant lequel la croûte a été fortement amincie et le manteau sous-continental exhumé. Les effets de l'héritage crustal dus au rift sur l'évolution du bassin sont étudiés par une analyse des structures dans la croûte, du comportement flexural de la plaque européenne et de la distribution des sédiments synorogéniques. L'évolution de la subsidence dans le bassin est étudiée par analyse de subsidence 1D d'après des données de forages. Enfin, les mécanismes d'inversion de la marge européenne sont étudiés par restauration d'une coupe structurale à échelle crustale. Cette étude aide à définir le rôle de l'héritage d'un ancien système de rift sur la mise en place et l'évolution d'un bassin d'avant-pays ainsi que le rôle des différentes sources de subsidence et leurs variations spatio-temporelles. Cette étude démontre également les liens étroits entre l'histoire du rétro-bassin d'avant-pays et les mécanismes et phases d'inversion de la marge hyper-amincie / Foreland basins develop in front of orogens by flexure of the lithosphere. When they initiate over a crust that has been affected by a previous tectonic event, structural and thermal inheritance have a fundamental role in their evolution and different sources may contribute to basin subsidence. The present work analyzes the impact of inheritance from a rifting event on a foreland basin, which develops while thermal reequilibration has not been achieved at the time of loading. The Aquitaine Basin is the Pyrenean retro-foreland basin that developed from Campanian to Miocene. The Pyrenean orogenesis follows an Aptian-Cenomanian rifting during which the continental crust is thinned and sub-continental mantle exhumed. The orogenesis starts only 10 Myr after the end of rifting. The effects of crustal inheritance due to rifting on the evolution of the basin are studied by analyzing crustal structures, flexural behavior of the European plate, and foreland succession distribution. The subsidence evolution of the basin is studied by the 1D backstripping technique using borehole data. Finally, inversion mechanisms of the European margin are studied by cross-section construction and restoration at crustal scale. This study helps to define the role of rift inheritance on the initiation and the evolution of a retro-foreland basin, as well as the relative role of subsidence sources and their variations in space and time. The present work also shows the strong relationship between the retro-foreland basin's history and both mechanism and the history and mechanisms of inversion of a hyper-extended margin

La cryosphère désigne les milieux où l’eau est présente sous sa forme solide, comme la neige ou les glaciers. La sensibilité des composantes de la cryosphère aux fluctuations climatiques, notamment température et précipitation, permet de construire des indicateurs de première importance dans le suivi de la ressource en eau et de l’évolution du climat. Les structures sociétales sont directement impactées par les altérations de ces réservoirs naturels de montagne : irrigation, potentiel hydro-électrique, tourisme, patrimoine paysager. Dans le cadre du projet de thèse-CRYOPYR, un important travail méthodologique a été effectué pour estimer les variations de surface et de volume de neige et de glace à partir de l’imagerie optique très haute résolution. Le massif des Pyrénées (3 404 m) abrite les glaciers les plus méridionaux d’Europe, et présente un important manteau neigeux saisonnier. Nous avons pu estimer la hauteur de neige en fin de période d’accumulation dans le bassin versant de la centrale hydro-électrique de Bassiès (Ariège). Dans le cas du glacier d’Ossoue (Hautes-Pyrénées), nous avons pu cartographier les variations pluriannuelles d’altitude du glacier. Complétée par une recherche de données historiques, cette démarche a permis de reconstruire les fluctuations du glacier depuis la fin du petit âge glaciaire (1850), et de caractériser les variations du climat régional à haute altitude dans les Pyrénées. L’association de ces méthodes quantitatives et de ces sites d’études permet de fournir des éléments de réponses à la problématique hydro-climatique pyrénéenne. / The Pyrenees mountain range hosts the southernmost glaciers in Europe (south of 43 _N), and are covered by a large seasonal snowpack. Glacier and snowpack are both components of the cryosphere, the water in its frozen state, and present high sensitivity to climatic influences. In the Pyrenees, water availability from snowmelt is an important issue concerning hydropower generation, irrigation in lowlands and are potentially linked to conflict usage. Pyrenees ski resorts are highly vulnerable to a potential declining snowpack. Pyrenean glaciers are strongly out of balance with regional climate and are in jeopardy in this new century. Natural patrimony and the visual perception of the high mountain landscape could be irrevocably affected by this lost. Snow depth cartography may provide valuable information to manage human activities in link with snow presence. To date, there is no direct approach to map snow depth in mountainous areas from spaceborne sensors. Here, we examined the potential of very-high-resolution stereo satellites to map snow depth in a mountain catchment. The results showed a decimetric accuracy and precision in the Pléiades derived snow depths, and realistic snow patterns. We also validated Pléiades data to estimate the annual glacier mass balance of a Pyrenean glacier. Thanks to this new approach and a deep sounding of archives data, we reconstructed the evolution of the second largest glacier of the Pyrenees (Ossoue glacier, 42.46 _N, 0.45 km2). Ossoue glacier has retreated since the end of the little ice age (LIA) with some stable phases, and would probably disappear by the half of the 21th century. Based on a new complete inventory, we maped the outline of the Pyrenean glaciers at the end of the little ice age (1850 approximately) and in 2011. It appears clear that the Pyrenees mountain range is in its last stage of deglaciation. / El término criósfera designa al conjunto de lugares donde el agua está presente en forma sólida, como la nieve o los glaciares. La sensibilidad de los componentes de la criósfera a las fluctuaciones climáticas, en particular la temperatura y las precipitaciones, permite construir indicadores de primera magnitud en el seguimiento del recurso hídrico y de la evolución del clima. Las alteraciones de esos depósitos naturales de montaña afectan de forma directa a estructuras de tipo social, tales como la: irrigación, la energía hidroeléctrica, el turismo o el patrimonio paisajístico. En el marco del proyecto de tesis CRYOPYR, llevamos a cabo un importante trabajo metodológico a partir de imágenes ópticas por satélite de muy alta resolución con el fin de evaluar las variaciones de superficie y de volumen de las capas de nieve y de hielo. Los Pirineos (3 404 m) cobijan los glaciares más meridionales de Europa, así como un importante manto de nieve estacional. Pudimos determinar la altura de la capa de nieve al final del periodo de acumulación en la cuenca de la central hidroeléctrica de Bassiès (Ariège, Francia). En el caso del glaciar de Ossoue (Hautes-Pyrénées, Francia), cartografiamos las variaciones plurianuales de altitud del glaciar. Completamos este trabajo basado en adquisiciones de imágenes por satélite con una búsqueda de datos históricos. De este modo, reconstruimos las fluctuaciones del glaciar de Ossoue desde el final de la pequeña edad de hielo (1850), y caracterizamos las variaciones del clima regional a alta altitud en los Pirineos. La combinación de estos métodos cuantitativos con medidas en sitios representativos de los cambios en curso ofrece elementos de respuesta a la problemática hidroclimática pirenaica.

L'étude des dépôts de l'Urgonien du Bassin d'Organyà a permis de caractériser les différentes séquences de dépôt superposées, limitées dans quelques cas par des surfaces émersives et érosives. L'étude sédimentologique et faciologique de détail a conduit à l'élaboration d'un modèle d'agencement de micro faciès et a permis également de mieux comprendre l'évolution verticale des milieux de dépôt du bassin étudié. L'inventaire micropaléontologique de la faune et de la flore présentes dans cet intervalle a été entrepris. Les données micropaléontologiques et sédimentologiques ont permis de caractériser précisément 6 séquences de dépôt. La comparaison de la répartition de la faune et la flore pyrénéennes avec celle des chaînes subalpines permet d'attribuer la première séquence à un âge Valanginien (séquence OR-0); les séquences OR-l, OR-2 et OR-3 caractérisent le Barrémien supérieur et les deux dernières séquences, OR-4 et OR-5, sont datées de l'Aptien inférieur. Quatre épisodes paléoenvironnementaux ont été identifiés dans cet intervalle stratigraphique : -le premier se compose d'un niveau calcaréo-marneux avec des influences terrigènes (séquence OR-0); -le second est formé par de niveaux carbonatés d'environnement de bordure de plate-forme (OR-l) et de lagon interne (faciès à rudistes et à orbitolinidés) (OR-2) ; -le troisième épisode se compose de grands dépôts de calcaires d'eau douce/eau saumâtre (calcaires à charophytes), très bien représentés dans les séquences OR-3 et OR-4; -le quatrième épisode marque l'interruption brutale de la sédimentation carbonatée et la fin des dépôts urgoniens dans ce bassin; cet épisode est caractérisé par un important dépôt de calcaires à foraminifères planctoniques très riches en matière organique qui apparaissaient déjà dans la séquence OR-4 et deviennent dominants dans la dernière séquence, OR-5. Une étude quantitative détaillée de la microfaune nous a permis de mettre en évidence des cortèges sédimentaires dans les séquences de dépôt ce qui n'était pas possible avec une étude normale des faciès. Deux périodes anoxiques ont été mises clairement en évidence à la fin des dépôts urgoniens et corrélées avec un des événements anoxiques mondiaux (OAE 1a).

Ce travail de thèse concerne une transversale complète des Pyrénées centro-occidentales, où on a combiné la thermochronologie basse température (traces de fission sur apatites, TFA) avec une analyse structurale détaillée pour décrire les mouvements verticaux associés à l'évolution du système chevauchant, et pour déterminer l'influence de ce dernier sur le cycle sédimentation/enfouissement/exhumation des dépôts synorogéniques du bassin d'avant-chaine sud (bassins de Jaca et Ainsa). L'analyse TFA complète les données déjà publiées dans la Zone Axiale et la Zone Nord-Pyrénéenne, et constitue la première étude de ce genre dans un bassin d'avant-chaîne pyrénéen. Les données TFA sur la transversale du bassin sud-pyrénéen montrent une diminution vers le sud du degré d'effacement des traces de fission, traduisant la diminution vers le sud de la quantité d'enfouissement, supérieure à 5 km au nord et inférieure à 3 km au sud dans l'hypothèse un géotherme de 25°.km-1. Le contexte géologique montre que l'enfouissement est principalement lié à l'accumulation des dépôts synorogéniques. Les données TFA de la partie nord du bassin montrent un refroidissement d'âge Oligocène supérieur-Miocène inferieur (moyen). Par ailleurs, une nouvelle interprétation de profils de sismiques réflexion dans le bassin de Jaca montre que le chevauchement d'Oturia s'enracine dans le chevauchement de socle de Bielsa, responsable de l'exhumation tectonique hors-séquence du bord sud de la Zone Axiale au Miocène inférieur (-moyen) (Jolivet et al., 2007). Ces résultats attestent donc de l'exhumation tectonique hors-séquence au Miocène inférieur (Burdigalien- ?Langhien) de la partie nord du bassin d'avant-chaine sud-pyrénéen. Des données TFA obtenues dans la Zone Axiale et la Zone Nord-Pyrénéenne confirment la migration générale vers le sud du système chevauchant, et mettent également en évidence la réactivation tectonique hors-séquence du bord nord de la Zone Axiale à l'Oligocène terminal-Miocène inférieur. L'ensemble de ces résultats atteste donc de la réactivation en « pop-up » de la parties interne des Pyrénées centre-ouest à l'Oligocène supérieur-Miocène inférieur (Burdigalien- ?Langhien), postérieurement au scellement du front sud-pyrénéen (Aquitanien- ?Burdigalien) classiquement considéré comme marquant la fin de la compression pyrénéenne. Ces données nous ont permis de proposer un nouveau modèle d'évolution crustale des Pyrénées centro-occidentales en 3 grandes étapes : (i) du Crétacé supérieur à l'Eocène moyen, le prisme est caractérisé par une absence de relief, en lien avec l'inversion de structures extensives crétacées conduisant à l'accrétion de petites écailles crustales ; (ii) la période Eocène supérieur-Oligocène correspond à la collision continentale proprement dite, et est marquée par la création d'importants reliefs associés à l'accrétion d'épaisses unités crustales ; (iii) au Miocène inférieur, la partie interne du prisme pyrénéen est réactivée. / In this work on a complete transect of the west-central Pyrenees, we combine low temperature thermochronology (apatite fission tracks, AFT) with a detailed structural analysis to describe vertical movements related to the thrusting system evolution, and to determine the influence of the latter on the sedimentation/burial/exhumation cycle of the synorogenic deposits of the southern foreland basin (Jaca and Ainsa basins). AFT analysis from a transect of the south-Pyrenean basin show the southward decrease of the fission track reset level from the southern edge of the Axial Zone to the South-Pyrenean frontal thrust, implying the southwards decrease of the burial amount from more than 5km in the north to less than 3km in the south assuming an average geothermal gradient of 25°C.km-1. The structural setting of the Jaca basin attests that the burial of the synorogenic sediments was mainly due to the sedimentary accumulation. AFT data from the northern part of the basin display a late Oligocene-early (middle) Miocene cooling event. New interpretation of industrial seismic reflection profiles across the Jaca basin suggests that the Oturia thrust is rooted in the Bielsa basement thrust, responsible for the early (-middle) Miocene out-of-sequence tectonic reactivation of the southern flank of the Axial Zone (Jolivet et al., 2007). These results reveal a lower Miocene (Burdigalian -?Langhian) out-of-sequence episode of tectonic activity of the interior of the south-Pyrenean foreland basin. AFT data from the Axial Zone and the North-Pyrenean Zone confirm the general southward migration of the thrusting system, and also bring evidence of the late Oligocene-lower Miocene out-of-sequence tectonic reactivation of the northern flank of the Axial Zone. All these results attest of a late Oligocene-lower Miocene (Burdigalian-?Langhian) 'pop-up' reactivation of the inner part of the west-central Pyrenees, younger than the sealing of the south-Pyrenean front (Aquitanian-?Burdigalian) which is classically considered to mark the end of the Pyrenean compression. These results lead us to propose a new crustal scale evolution model of the west-central Pyrenees in 3 stages: (i) From the Late Cretaceous to the middle Eocene, the orogenic prism is characterised by the absence of relief, related to the inversion of Cretaceous extensional structures leading to the accretion of thin crustal units; (ii) The late Eocene-Oligocene stage corresponds to the continental collision, marke d by the creation of important relief associated with the accretion of thick crustal units; (iii) During the early Miocene, the inner part of the Pyrenean wedge is tectonically reactivated.

La compréhension des processus et des modalités de l’inversion des systèmes extensifs et plus particulièrement les domaines de marges amincies, dans les chaines de collision est un enjeu majeur. La chaîne intracontinentale des Pyrénées constitue un exemple d’inversion de marges passives hyper-amincies, associées à un métamorphisme HT-BP et intégrées dans le prisme orogénique. La première partie de cette étude est centrée sur l’étude de la répartition du métamorphisme HT-BP associé à la phase de rifting et de l’exhumation du manteau lithosphérique. L’apport des données de TRSCM a permis, dans un premier temps, de définir l’enveloppe de la ZIM caractérisée par des températures comprises entre 400 et 630°C à l’échelle de l’ensemble de la chaîne et de montrer qu’il n’existe pas de gradient significatif des températures maximales à cette échelle. Dans un second temps, cette étude a permis de mettre en évidence des sauts de température importants au travers de failles majeures et de distinguer des gradients de températures latéraux à l’échelle des différents bassins constituant la ZIM, en particulier dans l’ouest de la chaîne sur l’exemple de la Nappe de Marbres. Cette partie de l’étude montre également l’importance d’une tectonique salifère antérieure au métamorphisme de HT-BP. La seconde partie de cette étude, concernant la structure de la ZIM met en évidence trois phases de déformation, associées à l’orogenèse pyrénéenne ainsi que le rôle du niveau de décollement des évaporites du Trias supérieur dans l’allochtonie généralisée de la ZIM. De plus, les failles majeures observées dans la ZNP, montrent un mouvement inverse avec une composante décrochante sénestre. L’interprétation de l’ensemble de ces résultats suggère que la ZIM et la ZNP ne forme qu’une seule unité découplée du socle varisque au niveau du Trias supérieur et déplacée par des chevauchements plats issus de l’héritage extensif, lors du début de la convergence. Le mode de déformation est alors de type thin-skinned, puis devient, lors de la collision des deux paléomarges, de type thick-skinned, avec le développement de faille majeures associées à l’exhumation des blocs de socle (Massifs Nord-Pyrénéens) qui ont découpé l’ensemble de la ZIM. / The understanding of the processes and scenarios of the inversion of extensional systems, and more specifically of hyper-extended margins, in collision thrust belts is a major issue. The intracontinental belt of the Pyrenees is an example of inversion of hyper-extended margins, associated with a HT-LP metamorphism and then integrated within the orogenic wedge. The first part of this study is focused on the distribution of the HT-LP metamorphism associated with rifting and the exhumation of lithospheric mantle. A new set of TRSCM data allows the recognition of the geometry of the IMZ, characterized with temperature ranging from 400 to 630°C and shows the absence of a regional gradient at this scale. This study then shows significant temperature gaps across major faults and distinguishes lateral temperature gradients at the scale of the different basins constituting the IMZ, especially in the westernmost part of the belt, in the Nappe des Marbres Basin. This part of the study moreover shows the importance of a salt tectonics prior to the HT-LP metamorphism. The second part shows the existence of three main tectonics phases during the Pyrenean orogeny and the role played by the Late Triassic evaporites as a decollement level in the generalized allochthony of the IMZ. A left-lateral component along the main faults within and along the boundaries of the North Pyrenean Zone (ZNP) is also shown. The interpretation of these observations is that the IMZ and ZNP form a single tectonic unit, decoupled from the Variscan basement by the decollement in the Late Triassic deposits and displaced above shallow-dipping thrust faults inherited from the rifting episode, during the first stages of the convergence. Deformation mode is then thin-skinned and becomes thick-skinned when the two paleomargins collide, with the development of major steeper faults linked with the exhumation of basement blocks (North Pyrenean Massifs) that dissected the IMZ.

Le changement des pratiques agricoles et surtout pastorales dans les Pyrénées Centrales a entraîné une colonisation des terres par le frêne (Fraxinus excelsior L.) en constituant des peuplements denses et fréquents dans le paysage pyrénéen. Ce travail est centré sur l'étude de la répartition actuelle et future de ces peuplements qu'on appelle "des accrus" et sur leur potentialité de croissance en relation avec les facteurs qui peuvent être limitants dans la perspective d'une valorisation économique de ces accrus. L'étude de la croissance a été réalisée à trois niveaux : la croissance en hauteur en fonction de la fertilité, et la croissance en diamètre en fonction du climat et de la compétition. Pour ce dernier facteur, la croissance a été étudiée sur des peuplements en place (sans intervention) et suites à deux modalités d'éclaircie. La détection des accrus de frêne au stade perchis avec les outils de télédétection n'est pas réalisable et nécessiterait d'importants investissements et adaptations pour devenir utilisables. La présence des accrus de frêne est surtout modulée par la topographie et l'utilisation du sol. En ce qui concerne la croissance en diamètre de ces accrus, elle est modulée par la vigueur des arbres, la compétition et le climat. Ce sont surtout les températures maximales d'avril et les températures minimales de septembre ou d'août qui influencent la croissance en surface de cerne. Le frêne réagit dès la première année à l'éclaircie, d'autant plus fortement et durablement que le peuplement est plus jeune. L'effet de la nutrition minérale sur la classification des accrus étudiés, selon leur croissance en hauteur, n'est pas évident. L'ensemble des résultats obtenus dans ce travail constitue un outil pour aider à gérer les accrus de frêne dans la zone étudiée surtout dans un objectif économique. / The changes of pastoral management practices in the Central Pyrenees are at the origin of the colonization process of grasslands by the ash (Fraxinus excelsior L.). This colonization process leads to the establishment of very dense and frequent patches of ashes in the Pyrenean landscape. The research is focused on the study of the current and future distribution of these forest patches resulting of the extension of ash trees by natural seeding called "the accrues" and on their potentiality of growth in relation to the nutritional factors which can be limiting from the point of view of an economic valorization of these new forest patches. The study of the tree growth was carried out on different levels: growth in height according to the fertility, and growth in diameter according to the climate and the competition. For this last factor, the growth was studied on in situ tree settlements without intervention and with two levels of thinning. The recognition of ash patches patterns within the mountain landscape was not possible using the traditional tools of remote sensing (SPOT) and should have require new technologies such as LIDAR or multispectral aero data which were out of reach during the PhD work. Exploratory field work has shown that at the landscape level, the presence of ash patches is a function of the topography and the land use history. With regard to the diameter growth of these increased, it is modulated by the strength of the trees, the level of competition and the climate. The maximum temperatures of April and the minimal temperatures of September or August influence the growth on the surface of tree ring. The ash reacts to the first year to thinning, especially for recent settlements and young trees. The effect of the mineral nutrition on the tree growth in height is not significant. The results on spatial pattern dynamics and the references on ash growth in a wide range of soil conditions obtained during this work constitutes a tool to help to manage ash patches within the studied area mainly with an economic point of view.

La compétition entre la tectonique et le climat s'exprime à travers la sédimentation. Or, du fait des fortes rétroactions existant entre ces paramètres, il est souvent difficile de discriminer leur influence relative. Ainsi, le Cénozoïque est une période présentant à la fois un refroidissement global et une phase orogénique majeure avec la collision alpine au sens large (depuis les Pyrénées à l'Ouest à la chaîne himalayenne à l'Est). Le but de cette thèse a été de comprendre comment s'expriment les rétroactions entre le climat, la tectonique et la sédimentation, dans une chaîne de montagne ancienne - les Pyrénées - dont les cadres sédimentologique, stratigraphique et tectonique, sont bien contraints. Trois questions principales ont été abordées : (1) est-ce que la croissance de cette seule chaîne de montagnes est susceptible d'influencer significativement le climat, localement ou à plus large échelle ? (2) de quelle manière le climat et la tectonique influencent la sédimentation ? (3) est-ce qu'un changement climatique est susceptible d'influencer l'évolution tectonique de cette chaîne de montagnes et de quelle manière ? La première partie a été abordée à travers à l'analyse géochimique de biominéralisations carbonatées provenant du bassin sud-pyrénéen (huîtres), comparée à celles de fossiles provenant du bassin de Paris (mollusques, dasycladales et characées), bassin intracratonique situé à proximité des Pyrénées. Les résultats montrent que les fossiles des deux bassins ont bien enregistré les événements climatiques globaux connus au Paléogène (Optimum climatique de l'Eocène inférieur, refroidissement du Lutétien, Optimum climatique de l'Eocène moyen et glaciation de la limite Eocène - Oligocène), signifiant que la croissance des Pyrénées n'a pas eu de conséquences directes sur le climat local. En revanche, ces résultats montrent que le δ18O des huîtres provenant des Pyrénées est plus négatif que celles du bassin de Paris. Le gradient latitudinal étant très réduit à cette période, ceci semble indiquer que le δ18O des huîtres pyrénéennes a été influencé par un apport d'eau ayant un δ18O négatif, signifiant une influence de la topographie pyrénéenne sur le δ18O des eaux de pluie et des rivières. La seconde partie a été abordée à partir d'une étude de terrain, caractérisant précisément les dépôts à l'Eocène moyen. Ceci a montré que les dernières plates-formes carbonatées ont définitivement disparues dans le bassin sud-pyrénéen à la limite Lutétien - Bartonien. Il semble qu'un stress environnemental dû à une intensification de l'érosion soit responsable de la disparition des producteurs carbonatés et ce, non pas uniquement à cause d'un forçage tectonique, mais également à cause de l'apparition d'un glacioeustatisme, c'est-à-dire d'un facteur climatique. Enfin, dans le but de mettre en évidence un éventuel forçage climatique sur le soulèvement des Pyrénées, nous avons établi un modèle cinématique reconstituant la séquence de déformation entre le Lutétien et le Miocène dans la partie ouest du bassin sud-pyrénéen. Trois phases de déformation successives ont été mises en évidence. La comparaison des flux entrant dans le prisme au cours du temps avec les flux d'érosion déduits de données de thermochronologie provenant de la bibliographie a révélé qu'il existait un important découplage entre les taux d'érosion et la quantité de matière entrant dans le prisme à la limite Eocène - Oligocène. Or, cette période est caractérisée par un changement climatique majeur dont l'impact sur les processus d'érosion a déjà été mis en évidence dans de nombreux travaux.

Ce travail de thèse concerne une transversale complète des Pyrénées centro-occidentales, où on a combiné la thermochronologie basse température (traces de fission sur apatites, TFA) avec une analyse structurale détaillée pour décrire les mouvements verticaux associés à l'évolution du système chevauchant, et pour déterminer l'influence de ce dernier sur le cycle sédimentation/enfouissement/exhumation des dépôts synorogéniques du bassin d'avant‐chaine sud (bassins de Jaca et Ainsa). L'analyse TFA complète les données déjà publiées dans la Zone Axiale et la Zone Nord‐Pyrénéenne, e tconstitue la première étude de ce genre dans un bassin d'avant‐chaîne pyrénéen. Les données TFA sur la transversale du bassin sud‐pyrénéen montrent une diminution vers le sud du degré d'effacement des traces de fission, traduisant la diminution vers le sud de la quantité d'enfouissement, supérieure à 5 km au nord et inférieure à 3 km au sud dans l'hypothèse un géotherme de 25°.km‐1. Le contexte géologique montre que l'enfouissement est principalement lié à l'accumulation des dépôts synorogéniques. Les données TFA de lapartie nord du bassin montrent un refroidissement d'âge Oligocène supérieur‐Miocèneinferieur (moyen). Par ailleurs, une nouvelle interprétation de profils de sismiques réflexiondans le bassin de Jaca montre que le chevauchement d'Oturia s'enracine dans lechevauchement de socle de Bielsa, responsable de l'exhumation tectonique hors‐séquencedu bord sud de la Zone Axiale au Miocène inférieur (‐moyen) (Jolivet et al., 2007). Cesrésultats attestent donc de l'exhumation tectonique hors‐séquence au Miocène inférieur (Burdigalien‐ ?Langhien) de la partie nord du bassin d'avant‐chaine sud‐pyrénéen. Des données TFA obtenues dans la Zone Axiale et la Zone Nord‐Pyrénéenne confirment lamigration générale vers le sud du système chevauchant, et mettent également en évidencela réactivation tectonique hors‐séquence du bord nord de la Zone Axiale à l'Oligocèneterminal‐Miocène inférieur. L'ensemble de ces résultats atteste donc de la réactivation en " pop‐up " de la parties interne des Pyrénées centre‐ouest à l'Oligocène supérieur‐Miocèneinférieur (Burdigalien‐ ?Langhien), postérieurement au scellement du front sud‐pyrénéen (Aquitanien‐ ?Burdigalien) classiquement considéré comme marquant la fin de lacompression pyrénéenne. Ces données nous ont permis de proposer un nouveau modèle d'évolution crustale des Pyrénées centro‐occidentales en 3 grandes étapes : (i) du Crétacé supérieur à l'Eocène moyen, le prisme est caractérisé par une absence de relief, en lien avec l'inversion de structures extensives crétacées conduisant à l'accrétion de petites écailles crustales ; (ii) la période Eocène supérieur‐Oligocène correspond à la collision continentale proprement dite, et est marquée par la création d'importants reliefs associés à l'accrétion d'épaisses unités crustales ; (iii) au Miocène inférieur, la partie interne du prisme pyrénéen est réactivée.

Le principe de notre étude a été d'analyser comparativement les roches d'origine métasomatique du gisement de Costabonne et leurs supports. Suivant la nature de ces derniers, on distingue différentes évolutions géochimiques : (*) skarns dérivant de roches carbonatées : La transformation des marbres se solde globalement par un apport important de Si, Al, Fe, Mn, W, Zn, et moindre (non exprimé minéralogiquement) de U, Cr, Co, Ni, TR, et un départ de Mg (dolomies), CO₂, Sr. Des apports très faibles en Th, Ta, Sc apparaissent sporadiquement dans les zones les plus internes des skarns. Du Cs peut également apparaître dans les zones où le développement secondaire d'amphibole et de phlogopite est important. Ces caractères géochimiques se retrouvent dans tous les types de skarns dérivant de roches carbonatées, quelles que soient la nature dolomitique ou purement calcaire du support et les variations de la colonne métasomatique. (*) skarnoïdes dérivant de micaschistes : Le bilan de la transformation des micaschistes en grenatite se marque par un apport de Fe, Mn, Ca, et un départ important des éléments alcalins (Na, K, Rb, Cs), et de Th, Zr, Hf, Ta, Sr, Ba, Sc, TR. Cette transformation extrême n'apparaît que dans la zone à grenat ; dans les zones plus externes les seules variations notables concernent Mg, Ca, K, P, Sb, Rb (apports) et Fe, Na (départ). (*) endoskarns et granites : La transformation métasomatique des granites revient à un départ de Si, Na, K, Rb, Cs, Sr, Ba ; les éléments de transition Ni et Co restent constants. Tous les autres éléments analysés augmentent en proportions importantes. Les trois types de transformations décrits diffèrent notablement. Ces différences sont le reflet de l'influence des roches initiales et/ou des fluides responsables des transformations. L'influence de la roche initiale se traduit par l'existence de minéraux dits accessoires concentrant un certain nombre d'éléments-traces (U, Th, Zr, Hf, Ta, TR, etc, ...) qui peuvent servir de germes, permettant ainsi à un fluide relativement pauvre en ces éléments de les déposer, alors que l'absence de tels minéraux empêcherait le même fluide de cristalliser ces phases, à cause de l'énergie nécessaire à la naissance de germes. Pour cette raison, les skarns dérivant de roches carbonatées sont pauvres en ces éléments, sans que l'on puisse présumer des teneurs absolues dans les fluides. Au contraire, les fluides sont suffisamment riches en W et Zn pour que ces éléments précipitent sous forme de minéraux propres (scheelite, blende) quand les conditions physico-chimiques s'y prêtent (ainsi skarnoïdes et skarns à wollastonite ne sont pas minéralisés en scheelite). Cette influence de la roche initiale n'est cependant pas suffisante pour expliquer les différences entre skarnoïde et endoskarn développés tous deux sur des roches présentant les mêmes minéraux accessoires : En effet, alors que le contenu géochimique des skarnoïdes reste constant (dans les zones externes), on note un apport considérable en certains éléments-traces dans l'endoskarn. Les fluides responsables de la formation des skarnoïdes et des skarns présentent en commun une pauvreté en Th, Zr, Hf, Ta, TR, alors que la transformation des granites nécessite des fluides relativement plus riches en ces éléments. Ces résultats s'accordent bien avec les données fournies par les analyses de scheelites. De ces diverses considérations il ressort que le développement des roches métasomatiques dans le gisement de Costabonne est dû à la circulation de solutions de natures variables : Au moins deux types ont été reconnus d'après leur contenu en éléments-traces ; ils présentent toutefois des caractères constants : Ce sont des fluides riches en fer et calcium, en tungstène, et présentant une anomalie positive en europium, ce qui tendrait à prouver qu'ils ont une origine commune dont les relations avec le granite de Costabonne restent à étudier : Il faudrait plus particulièrement chercher à savoir si les variations de composition des fluides percolant peuvent être expliqués par l'évolution dans le temps et dans l'espace d'un même fluide initial, ou si elles sont dues à l'évolution du système magmatique producteur de fluides.

Le gisement de tungstène de Salau (Ariège, France), est reconnu comme étant du type skarn à scheelite. Les roches composant une grande partie de la gangue du minerai sont formées par l'altération des roches d'origine métasomatique. Ces roches sont de deux types : (¤) Des skarns zonés et massifs, développés aux dépens de l'encaissant carbonaté, (¤) des skarnoïdes développés sur des alternances de pélites et de marbres, appelées barrégiennes. Le premier type compose 10 % des roches d'origine métasomatique, le reste étant constitué par les barrégiennes. C'est surtout à ces dernières que nous nous intéressons dans cette thèse. L'étude entreprise a abouti à la connaissance de l'évolution pétrographique et minéralogique de ces roches. La formation d'origine composée de bancs de calcite et de lits de pélites : Biotite , chlorite, feldspath, quartz, subit plusieurs phénomènes successifs : (#) Une transposition de stratification marquée par la cristallisation de clinozoïsite dans une schistosité, ainsi que dans les lits pélitiques, avec développement de salite dans la roche. (#) Un métamorphisme de contact développant le grenat et la vésuvianite. (#) Une métasomatose d'infiltration avec formation de pyroxène et de grenat. (#) Une altération siliceuse affectant essentiellement le pyroxène, accompagnée par la cristallisation de la scheelite. (#) Une altération hydrothermale développant les sulfures, et oblitérant la structure de la roche. L'étude minéralogique est complétée par une étude géochimique. Enfin une discussion sur les conditions de formation des différentes roches est proposée.