Le Tian Shan est une chaîne intracontinentale d’Asie Centrale, dont la structure lithosphérique résulte de l’accrétion de divers blocs au cours du Paléozoïque. Son histoire tectonique récente est marquée par sa réactivation au Tertiaire, liée à la collision entre l’Inde et l’Asie. L’histoire topographique et tectonique de la chaine entre les deux orogenèses majeures (paléozoïque terminal et cénozoïque) reste peu contrainte. Cette thèse associe deux approches, la sédimentologie et la thermochronologie basse température, dans le but de déterminer de façon qualitative l’évolution de la topographie au cours du Mésozoïque.Le démantèlement des reliefs associés à la chaine tardi-paléozoïque s’achève au Trias supérieur. Il est suivi d’une activité tectonique très faible au Jurassique, majoritairement transtensive et caractérisée par des taux d’exhumation très faibles dans le Tian Shan. Une surface majeure de pénéplanation se développe alors en Asie Centrale. A la limite Jurassique – Crétacé, la mise en place de cônes alluviaux indique une réactivation de la chaîne, qui n’est néanmoins pas suffisante pour être enregistrée par la thermochronologie. Cette période est caractérisée par un régime généralement extensif en Asie Centrale (jusqu’au Bassin Caspien qui s’ouvre à l’est), et précède la phase d’exhumation lente, qui suit au Crétacé inférieur. La chaîne est progressivement réactivée à partir de 100 Ma et pendant le Crétacé supérieur, ce qui pourrait correspondre à un effet retardé de la collision du Bloc de Lhassa (140 - 120 Ma). Vers 65 - 60 Ma, une phase d’exhumation rapide atteste d’une réactivation plus intense et localisée le long des principales failles. Elle est sans doute liée aux collisions de blocs le long de la marge sud-ouest de l’Asie (e.g. Bloc du Kohistan, arc du Dras, Bloc Afghan). Dans la région du Tian Shan, l’activité tectonique semble totalement s’arrêter au Paléocène permettant le développement d’un niveau majeur de calcrêtes, avant la nouvelle réactivation au Néogène. Par conséquent, l’association des données de thermochronologie sur le socle avec la reconstruction des milieux de dépôt dans les différents bassins, montre que la paléo-chaîne du Tian Shan s’aplanit durant le Mésozoïque. Des évènements tectoniques de faible envergure ont lieu en Asie Centrale, induits par les principaux mouvements géodynamiques le long des bordures entourant l’Asie. Pourtant leur enregistrement est incomplet et seule la combinaison des deux approches étudiées permet de reconstituer l’évolution topographique et paléogéographique du Tian Shan. / The Tian Shan is an intracontinental range located in Central Asia. The structure of the range formed during the Paleozoic through the accretion of several blocks. Recently the range has been reactivated due to far-field effects of the collision between India and Asia. The topographic and tectonic evolution of the range in-between these two major relief-building phases (Late Paleozoic and Cenozoic) is still poorly understood. Two different approaches are combined in this work, in order to determine the Mesozoic topographic evolution of the area, in a qualitative way.The Late-Paleozoic range has been progressively eroded until the Upper Triassic/Lower Jurassic. Tectonic activity was relatively quiet during the Jurassic characterised by low exhumation rates. We suggest that the tectonic regime was dominated by transtension in the Tian Shan area. This period is linked to a regional peneplanation in Central Asia. At the Jurassic-Cretaceous boundary, the occurrence of alluvial fan deposits shows a reactivation of the range, though not strong enough to be recorded by low-temperature thermochronology. This period is characterised by an overall extensional tectonic regime all over Central Asia, with the opening of the Caspian Basin further west. It precedes the phase of very slow exhumation that occurs during the Lower Cretaceous. From 100 Ma and during the Upper Cretaceous, the range is progressively reactivated. We suggest that this correspond to a delayed answer of the Lhassa bloc collision (140 - 120 Ma). Around 65 - 60 Ma, a new phase of rapid exhumation attests of a stronger reactivation, localised along the major faults. This is contemporary of bloc collisions along the south-west margin of Asia, such as the Kohistan Block, the Dras arc or the Afghan Block. In the Tian Shan area, the development of calcrete features in the Paleocene suggests the end of tectonic activity, before the new reactivation in the Neogene.The combination of low temperature thermochronology on the basement rocks and facies sedimentology in the various basins indicate that while during the Mesozoic, the Palaeo-Tian Shan topography generally flattens, some small-scale tectonic events driven by far-field effects of major geodynamic processes around the edges of Asia did occur. However, those tectonic movements did not induce enough exhumation to be recorded by low temperature thermochronometers. Only the sediment record allows their detection and detailed description.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La brèche carbonatée de Ville-Guay est un membre de la Formation de Lauzon (région de Québec, Cambrien supérieur). Elle atteint une épaisseur maximale de 10 m avec une extension latérale plurikilométrique. Jusqu’à présent, cette brèche a été interprétée comme ayant été déclenchée par une instabilité tectonique qui a entrainé des glissements de terrain sous-marin depuis le talus continental. Cependant, cette interprétation n’explique pas les relations de terrain et l’hétérogénéité de composition de la brèche carbonatée de Ville-Guay. L’objectif de ces travaux de recherche est de documenter et d’interpréter cet ensemble lithostratigraphique contemporain de l’expansion de l’océan Iapétus au cours du Cambrien. Quatre localités principales (stratotype de Ville-Guay, trois localités sur l’Île d’Orléans) ainsi que sept localités secondaires ont été identifiées, caractérisées et échantillonnées. Un total de 60 mètres de coupes stratigraphiques a été levé avec une résolution centimétrique et 100 échantillons ont été prélevés. 60 de ces échantillons ont été sélectionnés pour une analyse pétrographique (lames minces). La brèche carbonatée de Ville-Guay est une brèche polymicte, polymodale. Les clastes sont en contact ponctuel et atteignent un diamètre maximal de 2 mètres ; le diamètre moyen étant de 10 cm. La matrice est argilo-gréseuse, carbonatée, dolomitique. Quelques clastes sont exposés au sommet de la brèche et quelquefois couverts par une couche à turbidite. Il n’y a pas d’organisation interne significative des clastes dans les bancs. La brèche est constituée d’un empilement de chenaux de largeur hectométrique. Les composants ont des faciès hautement variables : wackestone à spicules d’éponge, mudstone, packstone biolithoclastique (fragments de trilobites), grainstone et rudstone à débris récifaux, boundstone récifal à calcimicrobes (Renalcis, Epiphyton, Girvanella, Hedstroemia), grainstone à ooïdes, grainstone lithoclastique. Ces faciès peuvent être intégrés dans une direction distale-proximale et couvrent l’ensemble des différents étages du modèle de plateforme carbonatée cambrienne. Ces différents éléments suggèrent que la formation de la brèche carbonatée de Ville-Guay est associée à la mise en place de blocs basculés lors de l’ouverture de l’océan Iapétus, avec des failles listriques obliques entaillant profondément la plateforme. L’inclinaison des blocs a créé l’espace permettant de concentrer le flot de débris et de favoriser le mélange des clastes. Le centre de dépôt de ces écoulements de masse migre au cours du temps indiquant un élargissement du bassin. / The Ville-Guay carbonate breccia is a member of the Lauzon Formation (Quebec City area, upper Cambrian). It reaches a maximum thickness of 10 meters and a lateral extension of several kilometers. Until recently, this breccia has been interpreted as having been triggered by tectonic instability which resulted in submarine landslides from the continental slope. However, this interpretation does not explain the field relationships and the heterogeneous composition of the Ville-Guay carbonate breccia. The objective of this research is to document and interpret this lithostratigraphic set contemporary with the spreading of the Iapetus Ocean during the Cambrian. Four main localities (stratotype Ville-Guay, three locations on the Orleans Island) and seven secondary localities were identified, characterized and sampled. A total of 60 meters of stratigraphic sections was measured with a centimeter resolution and 100 samples were collected. 60 of these samples were selected for petrographic analysis (thin sections). The Ville-Guay carbonate breccia is a polymict and polymodal breccia. The clasts are in point contact and reach a maximum diameter of 2 meters (the average diameter is 10 cm). The matrix is argillaceous-silty, calcareous and dolomitic. Some clasts are exposed at the top of the breccia and sometimes covered by a layer of turbidite. There is no significant internal organization of the clasts in the bench. The breccia is formed of a stack of hectometric width channels. The components have highly variable facies: sponge-spicule wackestone, mudstone, bio-lithoclastic packstone, packstone (trilobites), reef debris grainstone and rudstone, calcimicrobes-rich reef boundstone (Renalcis, Epiphyton, Girvanella, Hedstroemia), ooids grainstone, lithoclastic grainstone. These facies can be integrated in a distal-proximal direction and cover all the different stages of a Cambrian carbonate platform model. These elements suggest that the formation of Ville-Guay carbonate breccia is associated with the development of tilted blocks during the opening of the Iapetus Ocean, with oblique listric faults deeply cutting into the platform. The inclination of the blocks created the space to focus the debris flow and enhance clasts mixing. The deposit center of these mass flows migrates over time indicating a widening of the basin.

La région étudiée est un fragment du bassin molassique périalpin cénozoique. Dans le bas Dauphiné affleurent uniquement des terrains néogènes et quaternaires. Le Miocène et le Pliocène sont étudiés.

Notre travail consiste en une étude stratigraphique et sédimentologique détaillée : - du Sidérolithique; - des sédiments molassiques continentaux oligocènes et leurs rapports avec les sédiments marins oligocènes des Bauges ; - des sédiments molassiques marins miocènes (pour lesquels j'utilise la subdivision stratigraphique de C. Lamiraux, 1977). Ce travail définit les zones d'apport des sédiments, les styles (type) de transport et de dépôt, la nature des climats ; il précise la stratigraphie et la tectonique de la région et aboutit à une reconstitution paléogéographique complète.

La démarche d’intégration des hétérogénéités dans les modèles réservoirs en est à ses prémices dans le domaine du stockage géologique de CO2. C’est dans ce contexte que s’inscrivent ces travaux de thèse. Un protocole d’analyse depuis l’étude de terrain jusqu’aux simulations réservoirs a été établi. La caractérisation du Minjur Sandstone (formation Triasique d’Arabie Centrale) met en avant le caractère crucial de la connectivité des corps dans l’architecture du réservoir, notamment en liant génétiquement leur nature, leur connectivité et leur position dans la séquence de dépôt. S’appuyant sur la connaissance de cette formation, un modèle conceptuel est construit, puis reproduit stochastiquement par un algorithme permettant l’élaboration de modèles conditionnés par une histoire sédimentaire. Le protocole prévoit la création de 50 scénarios illustrant divers degrés de connectivité ; chaque scénario étant composé de deux modèles de même architecture mais à remplissage sédimentaire différent. Cette approche permet d’appréhender (a) l’impact de la connectivité et (b) des hétérogénéités sédimentaires sur les performances réservoirs. L’estimation de capacité par l’approche statique des volumes disponibles estime une capacité moyenne d’environ 13Mt (aquifère semi-infini de 25 km par 25 km et 60m d’épaisseur à 1000 m de profondeur). Les hétérogénéités internes (sédiments argileux appelés oxbow lakes) entraînent une différence de capacité de 30%. Les simulations dynamiques confirment ces résultats et révèle une variabilité de capacité de 23% liée la connectivité des corps. De plus les hétérogénéités réduisent la migration verticale du gaz ce qui peut augmenter l’intégrité du stockage. / In the CO2 storage context, heterogeneity has only been rarely considered in reservoir models to date. To address this key issue, the project aims at developing a workflow that manages the heterogeneity from the field observations up to the reservoir simulation. The characterisation of the Minjur Sandstone (a Triassic formation from Central Saudi Arabia) shows the crucial role of connectivity in the reservoir architecture, and the genetic link between the nature, location and connectivity of the sedimentary bodies in the sequence. Stemming from this study, a conceptual model was established and stochastically reproduced through an algorithm simulating models conditioned to a sedimentary history. Fifty scenarios were simulated, representing various connectivity degrees. Each of these scenarios is composed of two models, identical by their architecture but different in their internal sedimentary fill. This approach allows the study of the impact of the (a) reservoir bodies’ connectivity and (b) their internal sedimentary heterogeneity on the reservoir’s performances. The capacity estimates using a static calculation based on the available pore volumes reveals a mean capacity of 13 Mt (for a 25 x 25 km x 60 m semi finite aquifer at 1000m deep). The sedimentary heterogeneity (shaly deposits called oxbow lakes) is responsible for a 30% difference of capacity. The flow simulations confirm these results and show that the connectivity of the reservoir bodies creates a 23% capacity variation. Moreover, the heterogeneities tend to reduce the amount of CO2 able to reach the uppermost reservoir which may enhance the storage integrity.

En tant qu'un des plus grands bassins sédimentaires du bloc de Chine du Sud, le bassin de Nanpanjiang a attiré une grande attention de la communauté géologique depuis de longtemps. Après plusieurs années de recherche, il reste encore de grand débats sur i) la provenance du bassin, ii) l'âge du changement de régime extension à compression, iii) le type de bassin et son contexte géodynamique. Dans cette thèse, nous avons conduit une étude pluri-disciplinaire incluant l'analyse des faciès sédimentaires et leur distribution géographique, paléocourants, spectres des minéraux lourds et leur geochimie, la géochronologie U-Pb sur zircon et baddeléyite, et le magnétisme des roches pour reconstrurier l'evolution de ce bassin. Les résultats indiquent un trois-étapes évolution. i) durant la période du Permien supérieur au début du Trias, la diabase mise en place 269Ma annonce l'ouverture du bassin, l'environnement sédimentaire est devenu plus profond. ii) durant la période du stade tardif du Trias inférieur (~ 245 Ma) au Trias moyen, à cause des influences de l'orogène Xuefengshan et de l'orogène d'Indochine situées à l'est et au sud du bassin, le bassin a évolué en bassin d'avant-pays. La diabase arrête sa mise en place durant cette période. Les analyses de détritus et de paléo-courants indiquent que durant cette période, les provenances de la partie est et de la partie sud du bassin étaient respectivement l'orogène Xuefengshan et l'orogène Indochinois. iii) la fin du Tirassique, la profondeur de l'environnement sédimentaire a fortement diminué, indiquant que le bassin a commencé à se rétrécir sous l'effet de la compression de l'orogène Xuefengshan et de l'orogène d'Indochine. / Ranks as the largest sedimentary basin in the South China during the Triassic, The Nanpanjiang basin attracts a large attention of the geology community for a long time. After many years study, there still exist several debates on i) the provenance of the sedimentary detritus, ii) the time of the change of the tectonic regime from extension to compression, iii) the type of the basin and its geodynamic background. In this thesis, a multidisciplinary study including analysis of sedimentary facies, paleo-current, frame work detritus mode, heavy mineral combinations and their geochemistry feature, rock magnetism and Zircon-baddeleyite isotopic dating on diabase was conducted to rebuild the evolution of the basin.The results show a three-stage evolution, i) during the Late Permian to the Early Triassic, the 269Ma diabase intruding into the basin announces the opening of the basin, the sedimentary environment became deeper. ii) During the late stage of the Early Triassic (~245 Ma) to the Middle Triassic, owing to the influences of the Xuefengshan orogen and the Indochina orogen which are located to the east and south of the basin, the basin evolved into a foreland basin. The diabase ceased emplacement in this period. The detritus and paleo-current analysis indicate that during this stage, the provenances of the East part and the South part of the basin were Xuefengshan Orogen and Indochina Orogen respectively. iii) During the Late Tirassic, the depth of the sedimentary environment decrease drasticly, indicating that the basin began to shrink owing to the compression of the Xuefengshan Orogen and the Indochina Orogen.

Sur la Plate-forme Est Européenne (PEE), des sédiments silicoclastiques néoprotérozoïques ont livré une faune animale édiacarienne type dans le bassin de Podolya. Sa géologie montre un domaine marin littoral et indiquent que cette faune vivait dans la zone euphotique. Situé en bordure du Bouclier Ukrainien, le bassin est resté à l'abri des événements tectoniques et sa subsidence a été faible, ce qui explique l’absence de métamorphisme et de processus liés à la diagenèse d’enfouissement. Ces conditions ont permis la préservation des fossiles d’animaux et des minéraux argileux. Ainsi, quatre couches riches minéraux interstratifiés (IS) ont permis d’identifier des bentonites i.e. des produits pyroclastiques altérés. Les zircons de la bentonite la plus récente, qui coiffe les niveaux fossilifères, ont été datés (238U/206Pb) à 557-555 Ma ; le macrobiota édiacarien de Podolya est donc plus âgé. De plus, les variations de teneurs en kaolinite dans la pile sédimentaire indiquent que le continent Baltica voisin (actuelle PEE), source du détritisme, a connu une succession de climats tempéré-chaud-tempéré. En accord avec les données paléomagnétiques, Baltica a donc migré depuis les hautes vers les basses latitudes avant d’amorcer un mouvement rétrograde. Les strates fossiles pauvres en kaolinite peuvent être corrélées avec une position de Baltica en latitude élevée, près de la bordure nord de Rodinia et du continent Avalon.Nos résultats permettent de situer les fossiles édiacariens de l'Ukraine sur l'échelle biochronostratigraphique mondiale, et de mieux comprendre les relations spatio-temporelles du biote de Podolya par rapport aux autres macrofaunes situées à proximité de Baltica à cette époque. Les nouvelles données et les morphologies primitives des fossiles de Podolya – d’ordinaire uniquement comparées à celles de la Mer Blanche (Russie) pourraient expliquer la ressemblance phylogénique entre le biote édiacarien d’Ukraine et certains macrofossiles d'Avalon. / On the East European Platform (EEP), Neoproterozoic siliciclastic sediments have revealed a typical animal fauna of Ediacaran in the Podolya basin. The geological data are typical of marine tidal domain and suggest that this fauna lived under a water depth that did not exceed the euphotic zone. After this period, the basin, located on the edge of the Ukrainian Shield, has remained safe from tectonic events and its subsidence was low, which explain that these deposits are unmetamorphosed and unaffected by processes of burial diagenesis. These conditions allowed both the preservation of animal fossils and argillaceous minerals. Thus, four levels rich in IS mixed-layers could be identified as bentonites, altered pyroclastic products. Zircons of the youngest bentonite, which caps the fossiliferous levels, have been dated (238U/206Pb ratio) to 556±1 Ma, so Podolya's ediacaran macrobiota is of older age. Moreover, the variations of the kaolinite content in sedimentary pile indicates the neighboring mainland of the Baltica micro-continent (current EEP), source of the detritism, has been subjected to temperate-warm-temperate climate cycle. According to the paleomagnetic data, this shows that Baltica migrated from high to low latitudes and followed a retrograde motion. The kaolinite-poor fossil stratas can be correlated with high latitude position of Baltica, close to the northern border of Rodinia and of Avalon micro-continent. Our results make it possible to better situate the Ediacarian fossils of Ukraine in relation to the global biochronostratigraphic scale, but also to better understand the spatial and temporal relationships of Podolya’s ediacaran biota compared to other faunas located in the vicinity of Baltica at this time. The new data and primitive morphologies of Podolya's fossils – usually compared to the only fossils of White Sea (Russia) might explain why Ediacaran biota from Podolya Basin has more phylogenic resemblance to some Avalon’s macrofossils.

La compréhension des mécanismes d'écoulements des avalanches de débris volcaniques est essentielle pour l'évaluation des risques volcaniques. L'étude de la séquence épiclastique de Perrier (France) illustre la difficulté de distinguer les dépôts d'avalanches de débris (DADs) de leurs produits dérivés. L'étude des DADs du Chimborazo (Équateur) et du Ticsani (Pérou) met en évidence la magnitude de ces évènements et permet de reconstruire les conditions ayant entraîné leur déstabilisation. L'analyse sédimentologique de plusieurs DADs suggère que les avalanches de débris s'écoulent comme un « plug » divisé en domaines sur une semelle lubrifiée. La présence de confinement se traduit par la transition entre un régime de déformation extensif et compressif dans l'écoulement. L'intense cisaillement à sa base permet l'incorporation de substratum par abrasion et probablement par fluidisation. Un modèle statistique, basé sur les données de la littérature, permet l'estimation rapide de cet aléa.

LE LAC DE CHAILLEXON (DOUBS - FRANCE) EST UN LAC DE BARRAGE NATUREL CREE PAR UN ECROULEMEMENT ROCHEUX DURANT LA SECONDE MOITIE DU BLLING (12300 B.P.). LE COMBLEMENT SEDIMENTAIRE DU PIEGE LACUSTRE PRESENTE UN ENREGISTREMENT CONTINU DU TARDIGLACIAIRE ET DE L'HOLOCENE. CE TRAVAIL PROPOSE UNE APPROCHE DU FONCTIONNEMENT GLOBAL DU SYSTEME LIMNOLOGIQUE (BASSIN VERSANT PRODUCTEUR ET PIEGE LACUSTRE RECEPTEUR). A PARTIR DE L'ANALYSE DU SYSTEME ACTUEL (PRODUCTION, FLUX, STOCKS) ET DES ENSEIGNEMENTS QUI S'EN DEGAGENT, IL EST PROPOSE UNE INTERPRETATION QUANTITATIVE ET QUALITATIVE DES STOCKAGES ANCIENS ET DE LA PRODUCTION SEDIMENTAIRE DU BASSIN VERSANT, SOUS L'INFLUENCE DES CONTRAINTES ENVIRONNEMENTALES.