Les rides de Barracuda et de Tiburon sont deux reliefs sous-marins situés dans la partie ouest de l'océan Atlantique, là où la lithosphère océanique des plaques Amérique du Nord (NAM) et Amérique du Sud (SAM) est entraînée par subduction sous la plaque Caraïbe, formant l'arc volcanique des Petites Antilles et le prisme d'accrétion de Barbade. Le processus et la période de soulèvement conduisant au relief actuel de ces rides (qui semblent être un marqueur important dans l'histoire géodynamique de la région) sont sujets à débat depuis des décennies.L'interprétation de nouvelles données de sismique réflexion et de bathymétrie multifaisceaux acquises à travers les rides de Barracuda et de Tiburon (campagne Antiplac, 2007 ) a permis de dater les périodes de soulèvements des rides et réaliser des reconstructions paléogéographiques incluant les flux sédimentaires majeurs, depuis le Crétacé jusqu' à l'Actuel.L'analyse structurale révèle des phases de réactivations tardives d'anciennes zones de fractures dans un contexte transpressif, conduisant aux surrections des rides de Tiburon et de Barracuda.Les processus géologiques possibles impliqués dans la formation des rides de Barracuda et de Tiburon coïncident avec les modèles cinématiques récents décrivant les mouvements relatifs entre les plaques NAM et SAM, le long de la limite de plaque diffuse.Ces résultats permettent de mieux définir la limite de plaque entre NAM et SAM. Elle est nécessairement hétérogène exploitant les zones de faiblesses dans la lithosphère que sont les zones de fracture. Au sein de cette limite de plaque la lithosphère serait donc fragmentée.

L'inversion des marges passives apparaît comme le premier stade vers l'initiation de nouvelles zones de subduction. Cette étape cruciale dans la tectonique des plaques soulève néanmoins encore de nombreuses questions. L'étude des marges actuellement réactivées en compression apparaît ainsi comme essentielle pour mieux comprendre ce processus. Ces marges sont peu nombreuses, situées dans des contextes géodynamiques variés, et les facteurs déterminant leur évolution mal contraints. Située au nord de l'Afrique, la marge algérienne fait partie de ces rares exemples potentiels à travers le monde. L'évolution de cette marge formée au Miocène en contexte d'arrière-arc s'intègre dans le puzzle complexe de l'histoire de la Méditerranée occidentale. Elle est depuis quelques millions d'années réactivée en compression dans le cadre de la convergence lente entre les plaques européenne et africaine, générant un potentiel sismogène fort au nord de l'Algérie. La relative jeunesse du bassin algérien, la charge sédimentaire, les forces aux limites compressives, constituent des conditions favorables à la formation d'une future subduction. A la suite des travaux menés depuis une dizaine d'années, les principales lacunes de connaissances identifiées portent sur (1) la structuration profonde du bassin algérien et de sa marge sud (type de marge, nature du socle, dimension et nature de la transition océan-continent, style et distribution de la déformation compressive), et (2) l'histoire de l'évolution cinématique et géodynamique du bassin, ce qui limite à l'heure actuelle une analyse approfondie des modalités d'inversion de cette marge. L'étude menée se focalise sur la marge centre-algérienne, dans le secteur de Tipaza (à l'ouest d'Alger), un endroit clé pour la compréhension des mécanismes d'ouverture du bassin algérien. Le traitement et l'analyse de nouvelles données de sismique profonde grand-angle et multitrace acquises dans le cadre du projet franco-algérien SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales en Algérie, 2009) ont notamment permis de déterminer la structure crustale du bassin algérien et de sa marge sud, ainsi que la structuration pseudo-3D d'une structure spécifique au secteur d'étude constituée par le haut topographique sous-marin de Khayr-al-Din. L'analyse de la structure profonde de la marge indique un certain nombre de structures héritées de son évolution complexe: (1) une croûte de nature continentale de plus de 15 km d'épaisseur sur le haut de marge (banc de Khayr-al-Din), (2) une croûte fine de nature océanique de 5-6 km d'épaisseur dans le bassin incluant des vitesses légèrement élevées à sa base (7,2 km/s - 7,3 km/s), (3) des similitudes avec des marges formées dans des contextes de déformation transformante, (4) un approfondissement progressif de l'ensemble de la pile sédimentaire et l'épaississement des sédiments Plio-Quaternaire, depuis le bassin profond distal vers le pied de marge, coïncidant avec (5) une flexuration à grande longueur d'onde du socle. Les résultats obtenus apportent de nouvelles contraintes sur (1) la géométrie et la nature de la marge et du bassin, (2) l'évolution de la marge, suggérant une histoire multiphasée comprenant un stade de rifting et/ou d'accrétion océanique, suivi d'un épisode de déformation coulissante tardive liée à la migration du bloc Alboran vers l'ouest, et d'une reprise en compression distribuée du bassin profond au haut de la marge au Plio-Quaternaire; (3) les modalités de réactivation qui se traduisent par des chevauchements aveugles néoformés à pendages sud, notamment au pied du banc de Khayr-al-Din, suggérant un soulèvement du banc de 0,2 mm/an à 0,75 mm/an au Plio-Quaternaire et un début d'écaillage crustal.

Le Sud-Ouest du Bassin de Paris, domaine faiblement subsident assurant la transition entre les bassin de Paris et d'Aquitaine, est une zone clé pour comprendre l'évolution et l'individualisation de ces bassins. L'objectif de cette étude est d'effectuer une synthèse géologique régionale du Sud-Ouest du Bassin de Paris afin d'en caractériser les déformations subtiles et leurs différentes longueurs d'ondes. A partir de données d'affleurements, nous avons habillé des puits diagraphiés de la Banque du Sous-Sol (proche des affleurements) et deux puits de référence : Boussay1 et Saint-Georges-sur-Moulon1. Nous proposons un modèle de signature diagraphique des différents faciès sédimentaires pour chaque niveau stratigraphique du Jurassique moyen et supérieur. Les corrélations séquentielles régionales ont permis d'identifier 4 cycles Transgression/Régression de 2ème ordre (x10Ma), similaires à ceux définis dans le centre du Bassin de Paris. Nous montrons des géométries (1) aggradantes légérement progradantes au Jurassique inférieur et moyen (2) aggradantes au Bathonien et (3) progrado-aggradantes au Jurassique supérieur avec un prisme de bas niveau à la base de l'Oxfordien supérieur. L'analyse de la déformation sur les lignes de sismique réflexion, retraitées par le BRGM, a permis de caractériser deux ordres de longueur d'onde : des failles de courte et moyenne longueur d'onde et des déformations souples de moyenne à grande longueur d'onde. Nous montrons que (1) les failles de courte longueur d'onde ne génèrent pas de cycle stratigraphique et (2) que la production carbonatée est le facteur majeur du contrôle des géométries sédimentaires du Jurassique du Sud-Ouest du bassin de Paris.

Dans le cadre de recherches menées par l'ANDRA, qui visent à évaluer la faisabilité de créer un stockage de déchets radioactifs dans la formation argileuse du Callovo Oxfordien, cette thèse s'intéresse à deux étapes indispensables pour obtenir une image 3D du sous sol. La première étape concerne la cartographie de la géométrie de la formation. Celle-ci est déterminée à partir de temps pointés le long de profils sismiques, orientés suivant deux directions principales. Aux intersections, les valeurs enregistrées par deux profils sont différentes. Le faible nombre d'intersections ne permettant pas une étude détaillée du comportement spatial de ces différences, elles sont analysées par le biais du pseudo variogramme croisé. L'analyse variographique permet de choisir un modèle cohérent pour l'ensemble des profils. À partir de ce modèle une estimation du temps corrigée est présentée. La deuxième étape concerne l'étude de l'impédance, variable liée aux propriétés intrinsèques de la roche. Deux types de mesure sont disponibles. D'une part l'impédance sismique résultant de l'inversion géophysique de l'amplitude enregistrée le long de profils de sismique réflexion est largement étendue dans la zone d'intérêt. D'autre part, l'impédance log, résultant du produit de la densité de la roche et de la vitesse des ondes P, n'est connue uniquement dans quelques puits. Le comportement spatial bivariable, le long de la direction verticale, a permis de formuler l'hypothèse suivante : chaque mesure d'impédance est décomposée en une somme d'une variable Z (commune aux deux mesures) et d'un résidu différent pour chaque mesure. Sous certaines hypothèses supplémentaires, il est possible d'estimer la composante commune sur l'ensemble des sections sismiques. En complément à ces études, d'autres points ont été évoqués, par exemple la correspondance entre procédés géophysiques et géostatistiques, ou la prise en compte d'incertitude sur les amplitudes. / In the framework of researches carried out by ANDRA (the French agency for nuclear waste), which aim at evaluating the feasibility of creating a repository of radioactive waste in the Callovo Oxfordian clay formation. This thesis studies two key steps to obtain a 3D image of the formation: its geometry and its internal heterogeneity. The geometry of the sedimentary formation is determined from seismic time picking along profiles. These profiles are oriented along two main directions. At the intersections, the values registered by two profiles are different. The low number of intersections does not allow a precise study of the spatial behavior of these differences; they are analyzed via the pseudo-cross-variogram. The variography analysis allows the choice of a coherent model for all the profiles, from which an estimation of the corrected time is presented. The internal heterogeneity is performed through the study of the impedance, a variable linked to the intrinsic properties of the rock. Two types of measurements are available. On one hand, the seismic impedance resulting from the geophysical inversion of the amplitude recorded along seismic reflection profiles is densely distributed in the area of interest. On the other hand, the impedance log, resulting from the product of rock density and P wave velocity, is known at only few wells. Bivariate spatial behavior along the vertical direction has allowed the formulation of the following hypothesis: each impedance measurement can be decomposed into a sum of a variable Z (common to both measures) and a residual specific to each measure. Under certain supplementary hypotheses, it is possible to estimate the common component along the seismic sections. Some complements to these studies are mentioned, for example the correspondence between geophysical and geostatistical methods or the consideration of uncertainty in the amplitudes.

Pour mieux comprendre les résultats géophysiques en termes de géologie, il est important d’utiliser différents types de données acquises par plusieurs méthodes. Une seule méthode géophysique n’a pas nécessairement la résolution suffisante pour expliquer la géologie. Avec une seule méthode, il peut être difficile de donner un sens géologique aux anomalies observées dans les modèles. L’inversion coopérative, en revanche, est une approche permettant de combiner des données de différentes natures. L’inversion conjointe peut être réalisée de deux façons : structurale ou petrophysique. On peut subdiviser les inversions conjointes en deux groupes : l’inversion conjointe de méthodes sensibles au même paramètre physique, et l’inversion coopérative de méthodes sensibles aux paramètres de natures différentes, comme l’électrique et la sismique. Dans ce travail de thèse, on propose de combiner une inversion coopérative par zonation et une méthode Gauss-Newton de minimisation de la fonction coût. L’inversion coopérative par zonation consiste à utiliser séquentiellement une approche de classification non-hiérarchique fuzzy c-means (FCM) et un algorithme d’inversion séparée. Dans un processus itératif, l’algorithme de classification non-hiérarchique est appliqué sur les résultats obtenus par inversion séparée pour générer des modèles composés de plusieurs zones homogènes représentant chacune une certaine lithologie du milieu investigué. Les modèles ainsi construits sont ensuite utilisés comme modèles a priori dans l’expression du terme de covariance a priori sur l’espace des modèles dans une nouvelle étape d’inversion séparée. La solution obtenue par une telle approche peut être biaisé vers le modèle a priori qui est fonction du nombre de classes dans l’algorithme de classification non-hiérarchique. Pour résoudre ce problème, nous proposons l’utilisation d’un paramètre de régularisation choisi par une méthode dérivée de la méthode L-curve qui permet de pondérer l’impact du modèle a priori sur la solution dans le cas où la géologie ne se prête pas à une segmentation des modèles et de réduire l’effet du biais que pourrait introduire un mauvais a priori. Le choix du nombre de classes pour la construction du modèle a priori est ainsi également rendu moins crucial. La méthodologie développée durant cette thèse est testée et validée sur deux modèles synthétiques. Une application est réalisée sur des données réelles acquises dans le cadre d’un projet de recherche de l’agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) pour la caractérisation d’un site d’intérêt. Au vu des résultats de cette application, l’utilisation d’une approche coopérative pour l’inversion des données électrique et sismique permet l’obtention d’un modèle géologique (structure et propriétés) plus robuste et cohérent avec toutes les données. Les variations de paramètres en profondeur sont définies de manière plus précise avec cette approche. / Understanding geology from geophysical investigation is better when information is obtained from different kinds of data. A single method may not have sufficient resolution to provide the expected information. Joint inversion is a step forward to quantitatively combine data of different nature. Joint inversion may be considered in two different ways, petrophysical or structural. We may subdivide a joint inversion into two categories, joint inversion of data function of the same physical parameter, and cooperative inversion of data of different nature such as electrical and seismic data. In this work, we propose to combine a zonal cooperative inversion scheme with a Gauss-Newton method for minimizing the cost function. The basic idea of zonal cooperative inversion is to use cooperatively fuzzy c-means (FCM) classe analysis and separate inversion algorithm. For each iteration classe analysis of separate inversion results is used to construct models composed by several classes that contain the parameter characteristics of dominant subsurface structures. These constructed models are then used in the expression of the model space a priori covariance term in a new stage of separate inversion. The resulting models are then possibly biased to a priori models which depend on the number of classes. To overcome this problem, we formulate the inverse problem using a regularization parameter selected by an adapted L-curve method to weigh the impact of the a priori model on the solution when geology cannot be described by segmented models. The advantage of such a formulation is to avoid undesirable bias towards the starting model and leads to significantly improved spatial resolution for consistent prior information. Hence, the choice of the number of classe to create the a priori model is although less important. The developed methodology is tested and validated on two synthetic models. An experimental application is performed on real data acquired as part of a research survey of the National Agency for Radioactive Waste Management (Andra) for the characterization of a site of interest. Given the results of this application, the use of a cooperative approach for the inversion of electrical and seismic data allows the reconstruction of a more robust geological model, consistent with all the data. The variations of the parameters with depth are more precisely described using this approach.

La zone de subduction Hellénique, en Méditerranée orientale, est caractérisée par le taux de sismicité le plus important d’Europe. Des séismes de forte magnitude (Mw 7,5-8) ont eu lieu le long du segment Sud-Ouest de la zone de subduction Hellénique, au large du Péloponnèse, au cours du 19ème et 20ème siècle. Ce segment de 400 km de long a également été le lieu de nucléation du plus important séisme d’Europe, en 365 ap J.C, avec une magnitude supérieure à 8, ayant entraîné un tsunami dévastateur. Deux principaux modèles scientifiques s’opposent sur la question du couplage sismique de l’interface de subduction, allant d’un couplage sismique total au niveau de l’interface, à l’hypothèse opposée d’un couplage quasi inexistant. Cependant, ces modèles opposés considèrent des géométries approximatives et parfois extrêmes, fautes de contraintes disponibles sur la structure et la géométrie de l’interplaque sous l’avant-arc dans cette zone. La localisation de la faille responsable du séisme de 365 ap J.C est également débattue, en l’absence de données géophysiques permettant d’identifier les interfaces potentiellement responsables de cet événement dévastateur. La faille de méga-chevauchement et le domaine avant-arc du segment Sud-Ouest de l’arc Hellénique ont été l’objet d’étude de la campagne océanographique Ulysse en Novembre 2012 afin de déterminer la géométrie des structures et unités majeures dans cette portion de la zone de subduction, mais également d’apporter un éclairage sur la tectonique récente qui affecte cette zone / The Hellenic subduction zone, in the eastern part of the Mediterranean sea, is characterized by the highest rate of current seismicity in Europe. In the southwestern segment, several earthquakes of large magnitude (Mw 7,5-8) occured a the turn of the 19th to 20th century. This segment of 400 km long, has also been the nucleation site of the largest historical earthquake in Europe, named the 365 AD earthquake, with a magnitude of Mw 8. This event generates a devastating tsunami, which spread along the Adriactic Sea and in the Nile Delta region. Two main models differ about the interplate seismic coupling question in this region, from a total seismic coupling at the interplate, at the opposite assumption of a very weak seismic coupling. However, these opposing models consider an approximate geometry, mostly because of the lack of information available on the geometry and the localization of the interplate in this region of the forearc domain. The localization of the fault responsible of the 365 AD event is also debated, because, there is no available data who provides imagery of the interfaces potentially responsible of this devastating earthquake. The megathrust fault and the forearc domain of the southwestern segment of the Hellenic subduction zone has been the target of the Ulysse marine survey in November 2012. The aim of this survey was to provide information of the structural geometry of the main units in this part of the subduction zone, and to bring information on the recent tectonic activity in this region

Les rides de Barracuda et de Tiburon sont deux reliefs sous-marins situés dans la partie ouest de l'océan Atlantique, là où la lithosphère océanique des plaques Amérique du Nord (NAM) et Amérique du Sud (SAM) est entraînée par subduction sous la plaque Caraïbe, formant l'arc volcanique des Petites Antilles et le prisme d’accrétion de Barbade. Le processus et la période de soulèvement conduisant au relief actuel de ces rides (qui semblent être un marqueur important dans l'histoire géodynamique de la région) sont sujets à débat depuis des décennies.L’interprétation de nouvelles données de sismique réflexion et de bathymétrie multifaisceaux acquises à travers les rides de Barracuda et de Tiburon (campagne Antiplac, 2007 ) a permis de dater les périodes de soulèvements des rides et réaliser des reconstructions paléogéographiques incluant les flux sédimentaires majeurs, depuis le Crétacé jusqu’ à l’Actuel.L’analyse structurale révèle des phases de réactivations tardives d’anciennes zones de fractures dans un contexte transpressif, conduisant aux surrections des rides de Tiburon et de Barracuda.Les processus géologiques possibles impliqués dans la formation des rides de Barracuda et de Tiburon coïncident avec les modèles cinématiques récents décrivant les mouvements relatifs entre les plaques NAM et SAM, le long de la limite de plaque diffuse.Ces résultats permettent de mieux définir la limite de plaque entre NAM et SAM. Elle est nécessairement hétérogène exploitant les zones de faiblesses dans la lithosphère que sont les zones de fracture. Au sein de cette limite de plaque la lithosphère serait donc fragmentée. / The Barracuda Ridge and the Tiburon Rise, two oceanic-basement ridges, lie in the western Atlantic Ocean, where oceanic lithosphere of the North American (NAM) and South American (SAM) plates is subducted beneath the Caribbean plate, creating the Lesser Antilles volcanic arc and the Barbados Ridge accretionary complex. The process and the timing of the uplift leading to the present day morphologies of the Tiburon and Barracuda ridges, that seem to be key markers in the geodynamic history of the region, has remained a matter of debate for decades.From the analysis of new multibeam and seismic reflection profiles acquired in 2007 (Antiplac crusie) DSDP-ODP boreholes available, we provide new information on the timing of the formation of the Barracuda Ridge and Tiburon Rise in their present-day configurations. We propose paleogeographic reconstructions with the main sediments fluxes deposited in the area of the Barracuda and Tiburon ridges from the Late Cretaceous to present. Structural analysis shows reactivation of fracture zones in a transpressive setting leading to the uplifts of the Barracuda and Tiburon Ridges.The location of the Barracuda Ridge and the Tiburon Rise and the timing of the uplift fit well with recent global plate kinematic models describing the movements of NAM relative to SAM along a diffuse plate boundaryThis NAM-SAM plate boundary zone, therefore must most certainly be heterogeneous in nature, exploiting weaknesses in the lithosphere provided by fracture zones where mechanically advantageous, but forming new boundary segments elsewhere, to transfer motion between reactivated segments of the fracture zones.

L'inversion des marges passives apparaît comme le premier stade vers l'initiation de nouvelles zones de subduction. Cette étape cruciale dans la tectonique des plaques soulève néanmoins encore de nombreuses questions. L'étude des marges actuellement réactivées en compression apparaît ainsi comme essentielle pour mieux comprendre ce processus. Ces marges sont peu nombreuses, situées dans des contextes géodynamiques variés, et les facteurs déterminant leur évolution mal contraints. Située au nord de l'Afrique, la marge algérienne fait partie de ces rares exemples potentiels à travers le monde. L'évolution de cette marge formée au Miocène en contexte d'arrière-arc s'intègre dans le puzzle complexe de l'histoire de la Méditerranée occidentale. Elle est depuis quelques millions d'années réactivée en compression dans le cadre de la convergence lente entre les plaques européenne et africaine, générant un potentiel sismogène fort au nord de l'Algérie. La relative jeunesse du bassin algérien, la charge sédimentaire, les forces aux limites compressives, constituent des conditions favorables à la formation d'une future subduction. A la suite des travaux menés depuis une dizaine d'années, les principales lacunes de connaissances identifiées portent sur (1) la structuration profonde du bassin algérien et de sa marge sud (type de marge, nature du socle,dimension et nature de la transition océan-continent, style et distribution de la déformation compressive), et (2) l'histoire de l'évolution cinématique et géodynamique du bassin, ce qui limite à l'heure actuelle une analyse approfondie des modalités d'inversion de cette marge. L'étude menée se focalise sur la marge centre-algérienne, dans le secteur de Tipaza (à l'ouest d'Alger), un endroit clé pour la compréhension des mécanismes d'ouverture du bassin algérien. Le traitement et l'analyse de nouvelles données de sismique profonde grand-angle et multitraces acquises dans le cadre du projet franco-algérien SPIRAL (Sismique Profonde et Investigations Régionales en Algérie, 2009) ont notamment permis de déterminer la structure crustale du bassin algérien et de sa marge sud, ainsi que la structuration pseudo-3D d'une structure spécifique au secteur d'étude constituée par le haut topographique sous-marin de Khayr-al-Din. L'analyse de la structure profonde de la marge indique un certain nombre de structures héritées de son évolution complexe : (1) une croûte de nature continentale de plus de 15 km d'épaisseur sur le haut de marge (banc de Khayr-al-Din), (2)une croûte fine de nature océanique de 5-6 km d'épaisseur dans le bassin incluant des vitesses légèrement élevées à sa base (7,2 km/s - 7,3 km/s), (3) des similitudes avec des marges formées dans des contextes de déformation transformante, (4) un approfondissement progressif de l'ensemble de la pile sédimentaire et l'épaississement des sédiments Plio-Quaternaire, depuis le bassin profond distal vers le pied de marge,coïncidant avec (5) une flexuration à grande longueur d'onde du socle. Les résultats obtenus apportent de nouvelles contraintes sur (1) la géométrie et la nature de la marge et du bassin, (2) l'évolution de la marge,suggérant une histoire multiphasée comprenant un stade de rifting et/ou d'accrétion océanique, suivi d'un épisode de déformation coulissante tardive liée à la migration du bloc Alboran vers l'ouest, et d'une reprise en compression distribuée du bassin profond au haut de la marge au Plio-Quaternaire; (3) les modalités de réactivation qui se traduisent par des chevauchements aveugles néoformés à pendages sud, notamment au pied du banc de Khayr-al-Din, suggérant un soulèvement du banc de 0,2 mm/an à 0,75 mm/an au Plio-Quaternaire et un début d'écaillage crustal. / The inversion of passive margins appears to be one of the first steps towards the initiation of new subduction zones. This crucial step in plate tectonics nevertheless still raises many questions. The study of margins currently reactivated by compressional tectonics is thus essential to better understand this process. These margins are uncommon, located in different geodynamic settings, and the factors determining their evolution are poorly constrained. The Algerian margin, located in North Africa, is one of handful of modern examples worldwide. The evolution of this margin, rifted during the Miocene, in a back-arc setting, is part ofthe complex puzzle of the western Mediterranean. Since a few million years, the margin has suffered inversion and compression in the framework of slow on going convergence between the European and African plates. This convergence generates moderate to strong earthquakes in North Algeria. The relatively young age of the Algerian basin, the large sediment load, and the compressive forces, constitute favorable conditions to the formation of a future subduction zone. Studies from the past ten years indicate, that themain unresolved questions are related to (1) the deep structure of the Algerian basin and its southern margin (the type of margin, the nature of the basement, the dimension and nature of the ocean-continent transition, the style and the distribution of the compressional deformation), and (2) the history of the kinematic and geodynamic evolution of the basin. All of these unknowns have prevented a complete and thorough analysis of modalities of the Algerian margin inversion. This study focuses on the Central Algerian margin, in the area of Tipaza (West of Algiers), a key region to understand the mechanism of the opening of the Algerian basin. Processing and analysis of a deep wide-angle and multichannel seismic new data set acquired in the context of the French-Algerian project SPIRAL (Sismique profonde et Investigation Régionales en Algérie, 2009)have enabled us to determine the crustal structure of the Algerian basin and its southern continental margin,as well as the pseudo-3D structure of a specific feature in the study area: the submarine topographic highformed by the Khayr-al-Din bank. The analysis of the deep structure of the margin reveals features inherited from its complex evolution: (1) a crust of continental nature of more than 15 km thick at the upper margin(Khayr-al-Din Bank), (2) a thin crust of oceanic nature, 5-6 thick in the deep basin, including slightly high velocities at its base (7.2 km/s - 7.3 km/s), (3) similarities with margins formed in context of transform deformation, (4) a progressive deepening of the whole sedimentary cover and the thickening of the Plio-Quaternary sediments, from the distal deep basin towards the margin foot, coeval with (5) a long wavelengthflexuration of the basement in the basin. Results from this study provide new constraints on (1) the geometryand nature of the margin and the basin, (2) the evolution of the margin, suggesting a multiphased history including a stage of rifting and/or oceanic spreading, a transcurrent episode due to the westward migration of the Alboran block, and a diffuse Plio-Quaternary compressional reactivation distributed from the deep basinto the upper margin; (3) the mechanisms of the reactivation marked by newly formed south-dipping blind-thrusts, especially at the foot of the Khayr-al-Din bank, and suggesting a Plio-Quaternary uplift of the bankof 0.2 mm/y to 0.75 mm/y and the early stages of imbricate thrusting of crustal scales.

L'objectif de toute acquisition de données géophysiques est d'obtenir une image plus précise de l'intérieur de la Terre. Afin de préciser cette image, on utilise principalement des méthodes d'inférence déterministe ayant comme but de fournir une description exacte de chaque détail particulier. Contraire aux méthodes déterministes, les approches stat- istiques n'essaient de saisir que les caractéristiques principales de l'ensemble des déiails. Ceci réduit la complexité mathématique, nous permettant ainsi de mieux étudier certains phénomènes physiques. De plus, elles peuvent nous aider à sonder la Terre à une échelle plus petite que la résolution des méthodes déterministes. Finalement, elles peuvent nous fournir une appréciation de vraisemblance, nous aidant ainsi à prendre des décisions ou à reconnaître des signaux. Dans ce mémoire, nous avons utilisé ces 3 avantages sur 2 problèmes différents. D'abord , nous les avons employés afin d 'augmenter le rapport signal sur bruit en détectant des réflexions dans des données de sismique réflexion profonde d'une faible qualité. Ceci nous a permis de faciliter l'interprétation du profil considéré. Deux méthodes différentes ont été considérées, celle dite Classification par Vraisemblance Maximale et celle des Réseaux de Neurones. Ensuite, nous les avons utilisés afin d 'étudier le processus de la diffusion forte dans un milieu acoustique, stratifié et aléatoire. Afin d 'étudier ce problème, nous avons appliqué la théorie de la localisation d 'onde prédisant l'atténuation apparente et la dispersion d 'une impulsion traversant un tel milieu. Cette théorie nous a aussi permis d 'estimer la magnitude et la dimension typiques des fluctuations des vitesses et le facteur de qualité de l'atténuation intrinsèque sous le Bassin de Mauléon dans les Pyrénées Occidentales. Ceci nous a montré que la croùte supérieure y est plus hétérogène et plus atténuante que la croute inférieure et que les dimensions typiques y sont plus petites.

La marge NE Américaine est une des marges les mieux étudiées au monde, elle a fait l’objet de plusieurs études géophysiques. En comparaison, la marge africaine reste peu étudiée car uniquement deux campagnes océanographiques y ont été menées : la campagne Sismar (2001) au large de la Meseta et la campagne Dakhla (2002) au large du Sahara. La structure profonde de la marge canadienne est connue grâce aux profils de sismique grand-angle SMART-1, 2 et 3. Le premier objectif du projet MIRROR était d’acquérir des profils combinant sismique grand-angle et sismique réflexion sur un segment homologue au profil SMART-1. La comparaison entre les segments homologues de ces deux marges ayant pour but de mieux comprendre le mode d’ouverture de l'océan Atlantique Central. Une comparaison entre les modèles Sismar, Dakhla et Mirror montre que la croûte continentale est plus épaisse au nord et s'amincit vers le sud. La largeur de la zone de transition est plus étroite au sud et les profils Sismar sont localisés sur un bassin sédimentaire posé sur une croûte continentale très amincie. La comparaison avec la marge homologue montre que l'épaisseur, la structure de la croûte continentale et la zone d'amincissement sont très semblables. Par contre, il existe une zone de manteau exhumé et serpentinisé sur le profil Canadien qui n'a pas d’homologue sur la marge africaine. De plus, l'épaisseur de la croûte océanique est différente avec 8 km sur la côte africaine et seulement 3-4 km sur la marge canadienne. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer cette différence (a) une différence d’âge entre les deux croûtes (b) un épaississement lié au passage du point chaud des Canaries (c) une accrétion asymétrique. / The NE American margin represents one of the best studied margins in the world, it was the subject of several scientific programs. In comparison, the conjugate NW African margin remains fairly unknown, only two deep seismic cruises were acquired: the SISMAR cruise (2001) offshore the Meseta and the DAKHLA cruise (2002) offshore the Sahara. The deep structure of the Canadian margin is known due to the SMART wide-angle seismic profiles 1, 2 and 3. The first objective of the MIRROR project was to acquire combined wide-angle and deep reflection seismic data offshore a segment conjugate to the SMART-1 profile. The comparison between the homologous segments of these two margins aimed to better understand the opening mechanism of the Central Atlantic Ocean. A comparison between Sismar, Dakhla and Mirror models shows that the continental crust is thicker in the north and thins toward the south. The width of the transition zone is narrower south and Sismar profiles are located on a sedimentary basin placed on a very thinned continental crust. Comparing the Mirror profile with that of the Canadian conjugate margin (Smart 1) shows that the thickness, the structure of the continental crust and the thinning is very similar. However, zones of exhumed and serpentinized mantle were imaged along the Canadian profile that have no conjugate on the African margin. Moreover, the thickness of the oceanic crust is variable with 8 km on the African side and only 3-4 km on the Canadian margin. Several hypotheses have been proposed to explain this difference (a) an age difference between the two types of crust (b) thickening associated with the passage of the Canary hotspot (c) an asymmetric accretion or (d) an accretion at slow to ultra-slow speading centers.