A Quaternary perspective on the paleoceanographic evolution of the central Arctic Ocean has been obtained in this PhD thesis by studying sediment cores from all of the Arctic’s major submarine ridges and plateaus. The included cores were mainly recovered during the Healy-Oden Trans-Arctic expedition in 2005 and the Lomonosov Ridge off Greenland expedition in 2007. One of the main thesis objectives is to establish whether different sediment depositional regimes prevailed in different parts of the central Arctic Ocean during the Quaternary and, if so, establish general sedimentation rates for these regimes. This was approached by dating key cores using the decay of the cosmogenic isotopes 10Be and 14C, and through stratigraphic core-to-core correlation using sediment physical properties. However, the Arctic Ocean sea ice complicated the use of 10Be for dating because a solid sea ice cover prevents the 10Be isotopes from reaching the seafloor, resulting in too old ages. Dating using 14C is also complicated due to uncertain marine reservoir age corrections in the central Arctic Ocean. The core-to-core correlations show five areas with different depositional regimes; the northern Mendeleev Ridge and Alpha Ridge, southern Mendeleev Ridge, Morris Jesup Rise, Lomonosov Ridge and Yermak Plateau, listed in the order of increasing sedimentation rates from ~0.5cm/ka to ~4.8 cm/ka. A detailed study of the relationship between sediment bulk density and grain sizes suggests a strong link between variations in clay abundance and bulk density. Grain size analysis of a Lomonosov Ridge core show that fine silt and clay dominates the interglacials, possibly due to increased suspension freezing of these size fractions into sea ice and/or nepheloid transport. Sediments younger than the marine isotope stage (MIS) 7 generally contain more coarse silt, attributed to a regime shift during the Quaternary with increased iceberg transport into the central Arctic Ocean from MIS 6 and onwards. / At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: In progress. Paper 4: In progress. Paper 5: In progress. Paper 6: In progress.

Le but de cette étude sédimentologique et biostratigraphique est de définir l'évolution des paléoenvironnements des Calcaires urgoniens du domaine delphino-helvétique, de part et d'autre de la vallée de l'Arve, pour la période comprise entre l'Hauterivien supérieur et l'Aptien. Trois coupes ont fait l'objet de recherches particulièrement poussées: dans la zone la plus interne du massif des Bornes stricto sensu (Rocher de Cluses), dans la chaîne des Aravis (Bella Cha et Grande Forclaz), massif de Platé (Flaine). Dans ces régions, l'étude de la mise en place de la plate-forme. urgonienne à l'Hauterivien supérieur et au Barrémien inférieur a conduit à reconnaître trois domaines marins (hors des domaines subaériens): le talus, la plate-forme externe et la plate-forme interne. Au sein de ceux-ci, sept milieux de dépôt ont été définis: milieu de bassin et de pente, marin ouvert (circa- et infralittoral), lagon plus ou moins ouvert et protégé, lagunaire à lacustre, et milieu "transgressif'. Ces différents environnements sont caractérisés par 23 types de microfaciès, recensés et décrits dans ce travail. L'étude biostratigraphique et l'analyse séquentielle ont permis de proposer un découpage des dépôts de cette plate-forme carbonatée, complètement inédit. La nouvelle biozonation basée sur les orbitolinides, proposée par SCHROEDER & al., et calée sur l'échelle des ammonites, constitue un nouvel outil stratigraphique, en tout cas pour les dépôts de l'Hauterivien supérieur et du Barrémien inférieur. De ce fait, les unités reconnues dans les différentes coupes de Calcaires urgoniens ont été datées à la zone d'ammonites près, ce qui autorise la corrélation des milieux carbonatés de plate-forme avec ceux qui caractérisent le bassin. D'autre part, les nouvelles connaissances acquises en stratigraphie séquentielle permettent de proposer des coupures au sein du grand cycle régressif de 2ème ordre qui débute à l'Hauterivien inférieur (fin de la Zone à Radiatus) et se termine au Barrémien supérieur (Zone à Feraudi). En effet, un certain nombre de séquence de 3ème ordre ont été reconnues et identifiées en se fondant soit sur des critères basés sur l'évolution des milieux de dépôt, soit sur des données paléontologiques (échinides, ammonites, orbitolinides), soit sur des connaissances à la fois sédimentologiques et paléontologiques. Ainsi dans la coupe des Calcaires urgoniens du Rocher de Cluses, ont pu être identifiées les séquences Ha6, Ha7 et Bal, Ba2, Ba4, Bdl, Bd2; ici a donc été mis en évidence l'absence de dépôts durant les périodes des séquences Ba3 et BaS. A Flaine, les séquences ont été reconnues pour Ha7, Bal, Ba2, Ba4 et BaS; la séquence Ba3 étant peut être représentée par quelques mètres de sédiments. Dans la chaîne des Aravis, les coupes de Bella Cha et de la Grande Forclaz ont permis de reconnaître respectivement les séquences HaS, Ha6, Ha7, Bal, Ba2 et HaS, Ha6, Bal, Ba2, Ba3, Ba4, BaS.

Dans le bassin du Sud-Est et plus particulièrement dans le bassin de Digne-Valensole, les dépôts continentaux des séries tertiaires sont identifiés sous le terme de Molasse Rouge et sont souvent peu ou mal contraints biostratigraphiquement. Les seuls éléments stratigraphiques disponibles sont les coquilles de gastéropodes et les dents de micromammiferes, qui déterminent des fenêtres de temps d'une durée moyenne de l'ordre de quelques Ma selon les assemblages faunistiques. La première partie de ce mémoire fait le point sur l'état des connaissances des conditions de sédimentation du bassin oligo-miocène de Digne. Les données biostratigraphiques relatives aux différentes coupes étudiées sont présentées en regard des échelles biostratigraphiques récentes ; * la deuxième partie expose les apports des analyses de signaux isotopiques des paléosols carbonatés à l'étude des séries continentales. Leurs applications diverses sont illustrées par des exemples choisis ; * la troisième partie présente l'ensemble des milieux de dépôts rencontrés qui couvrent les systèmes alluviaux et fluviatiles, les environnements lacustres, les dépôts littoraux et marins francs. Une attention particulière est portée à la description des paléosols carbonatés ; .Ia quatrième partie est d'abord consacrée à l'analyse des signaux 013C et 0180 sur les coupes de référence bien calées stratigraphiquement puis à l'extension de la méthode sur les autres coupes en comparant les outils isotopiques aux approches biostratigraphiques et en proposant une reconstitution des paléoenvironnements. * Enfin, la dernière partie s'attache à montrer les perspectives qui se dégagent des résultats de l'étude sur l'ensemble du bassin de Digne-Valensole en proposant des perspectives d'études dans des domaines aussi variés que la biozonation des micromammifères, la paléoécologie, la paléogéographie, le découpage séquentiel et l'architecture des séries sédimentaires.

La série du Mont Ventoux, datée du Cretace inferieur, montre l'installation progressive de faciès urgoniens. La paléogeographie est controlée par des mouvements de blocs basculés profonds. Ce système est determiné par des failles normales dont la présence guide la structuration cénozoique. Lors des compressions pyrénéennes et alpines, la deformation de ce cadre donne naissance aux grandes failles en coulissement ainsi qu'aux chevauchements qui correspondent ainsi à des failles-pli. La reconstitution du profil paléogéographique permet de comparer et de quantifier les phénomènes sédimentaires. Les rythmes hémipélagiques sont mis en correspondance avec les alternances pélagiques tandis que leur spécificité s'identifie par les paramètres de composition de la matière organique. Toutes ces études s'appuient sur la cartographie de détail de cette région, réalisée dans le cadre de la carte géologique de la France au 1/50000, feuille Vaison-la-Romaine

Development of a predictive model for the distribution of diagenetic alterations and related evolution of reservoir quality of sandstones was achieved by integrating the knowledge of diagenesis to sequence stratigraphy. This approach allows a better elucidation of the distribution of eogenetic alterations within sequence stratigraphy, because changes in the relative sea level induce changes to: (i) pore water chemistry, (ii) residence time of sediments under certain near-surface geochemical conditions, (iii) variations in the detrital composition, and (iv) amounts and type of organic matter. This thesis revealed that eogenetic alterations, which are linked to sequence stratigraphy and have an impact on reservoir quality evolution, include formation of: (i) pseudomatrix and mechanically infiltrated clays in fluvial sandstones of the lowstand and highstand systems tracts (LST and HST, respectively), (ii) kaolinite in tide-dominated deltaic and foreshore-shoreface sandstones of HST, Gilbert-type deltaic sandstones of LST and fluvial deltaic sandstones of LST, (iii) kaolinite and mechanically infiltrated clays in sandstones lying below sequence boundary, (iv) K-feldspar overgrowths in fluvial deltaic LST, (v) glaucony towards the top of fluvial deltaic LST immediately below and at transgressive surface (TS) and in foreshore and shoreface transgressive systems tracts (TST) below parasequence boundaries (PB) and maximum flooding surface (MFS), (vi) framboidal pyrite and extensive cementation by calcite and dolomite in foreshore and shoreface and tide-dominated deltaic TST, and shoreface and tidal flat HST bioclastic-rich arenites particularly in the vicinity of PB, TS and MFS, (vii) pervasive cementation by iron oxide in shoreface-offshore and shoreface sandstones of TST immediately below the MFS, (viii) zeolites and palygroskite in shoreface sandstones of TST and HST, particularly above PB, and (ix) cementation by siderite in Gilbert-type deltaic sandstones of LST, tide-dominated deltaic and foreshore-shoreface sandstones of HST and in tide-dominated deltaic sandstones of TST, particularly at MFS. Moreover, this thesis revealed that the distribution of eogenetic alterations strongly control, and thus provide information for constraining the distribution patterns of mesogenetic alterations, such as illitization of mechanically infiltrated clays and dickitization of kaolinite, and hence of related reservoir quality evolution of sandstones during progressive burial.

Etude stratigraphique et paléontologique des calcaires urgoniens

Les complexités locales de la tectonique, la nécessité de préciser l ' importance et les effets de chaque phase orogénique m'ont conduit à insister particulièrement sur la stratigraphie (série allant de l' Oxfordien au Pliocène) pour: - Obtenir, d'une part, une série parfaitement identifiée et datée; - Pouvoir, d'autre part, identifier avec certitude, quant à leur âge, certains affleurements isolés qui constituaient des points clés. Dans ce but 150 points fossilifères environ ont été étudiés; de même,plus de 300 échantillons ont été recueillis en vue d ' études micropaléontologiques et pétrographiques. Le lien étroit existant entre les mouvements orogéniques et les facteurs paléogéographiques (variations de facies et mode de dépôt) m'ont conduit à adopter le plan suivant pour la présentation des résultats obtenus : Pre m i è re par t i e, Stratigraphie: description de la série et corrélations avec les régions voisines. Deu xi ème partie, Description tectonique : présentation des faits observés sans interprétation. Troisième partie, Paléogéographie: interprétation des données de la première partie et d 'une partie de celle de la seconde quand les faits stratigraphiques sont conditionnés par les phases orogéniques antérieures. Quatrième partie, Age des mouvements : interprétation définitive et reconstitution de l'histoire géologique du massif de Suzette.

Le travail qui m'a été confié comportait deux principaux axes de recherche. Il s'agissait tout d'abord de mettre au point des méthodes d'analyse quantitatives, pour étudier les processus de mise en piace des sédiments. Ensuite, d'utiliser toutes les informations enregistrées dans le sédiment pour reconstituer la paléogéographie du bassin . Le terrain servant de support à cette étude est localisé dans les chaînes subalpines méridionales, entre Saillans et la Tinée, et de Gap à Castellane . La période étudiée comporte deux étages, le Valanginien et l'Hauterivien Situés entre les deux pôles calcaires symétriques du Tithonique et du Barrémien, ils sont le domaine des alternances marno-calcaires, le pôle marneux correspondant au Valanginien moyen . Les alternances sont interrompues par des faisceaux contournés dont l'abondance et la diversité justifiera une étude particulière. Les sédiments détritiques (calcarénite, brèche) sont relativement rares. Ils seront ici essentiellement considérés par le biais de leurs relations avec le phénomène de l'alternance et du glissement synsédimentaire . Leur importance paléogéographique, non négligeable, sera soulignée.

La série stratigraphique du Jurassique briançonnais est caractérisée notamment par : - une lacune entre Lias et Dogger, correspondant à l'émersion temporaire de la plate-forme carbonatée .. héritée du Trias - le retour à la sédimentation de plateforme, intervenant au cours du Bathonien - le passage à la sédimentation pélagique profonde , réalisé dès l'Oxfordien moyen, Les preuves de l'émersion du Lias-Dogger résultent d'arguments indirects, réunis également dans les Préalpes et la Vanoise. Les formations dites "sidérolitiques" de la région de Briançon ne peuvent cependant pas être rattachées à cet épisode malgré l'interprétation traditionnelle ; il semble qu'elles datent plutôt de la fin du Tertiaire ou du début du Quaternaire . L'analyse stratigraphique et sédimentologique détaillée de la série transgressive du Jurassique moyen briançonnais a permis de reconnaître plusieurs discontinuités sédimentaires soulignées par des surfaces d'érosion et de discordance avec conglomérats, hard-grounds et filons sédimentaires, permettant de définir trois termes (ou séquences) principaux datés du Bathonien supérieur pour l'essentiel et par endroitde la base du Malm pour le plus élevé. La sédimentation de cette troisième séquence est contemporaine d ' une tectogenèse distensive qui détermine d'une part un début d'enfoncement et de l'autre la différenciation d'une morphologie marquée, responsable de la production de brèches, de l'existence de lacunes et d'érosions profondes atteignant par endroit le substratum siliceux, permo-werfénien . Ces évènements vont conduire au passage à la sédimentation en milieu pélagique profond, passage enregistré par une succession de faciès caractéristiques à partir des dépôts de plate-forme du Bathonien. Un tel enchaînement de faciès a été repéré en de nombreux endroits et à diff érentes époques dans le Jurassique méditer ranéen il permet de comprendre de quelle façon un domaine de plate-forme a été i ntégré progressivement à la marge continentale puis au domaine bathypélagique de l'océan Téthysien

Cette étude a pour but de retracer l'évolution paléogéographique du bassin delphino-helvétique savoyard et de sa marge jurassienne du Tithonique au Valanginien. Elle consiste en une analyse biostratigraphique et sédimentologique détaillée des séries continentales à marines d'âge tithonique à valanginien du Jura franco - suisse et des chaînes subalpines septentrionales du SE de la France. Grâce à l'imbrication des faciès marins et continentaux qui caractérise le Jura méridional durant le Berriasien, les échelles biostratigraphiques mésogéennes d'ammonites et de calpionelles utilisées pour dater les faciès hémipélagiques du domaine deiphino- helvétique ont pu être corrélées avec une biozonation continentale mise au point récemment par mon collègue P.O. Mojon (Univ. Genève) sur la plateforme jurassienne à l'aide des charophytes et des ostracodes d'eau douce. A l'échelle régionale, cet outil de corrélation a permis de préciser la position stratigraphique de la limite Jurassique-Crétacé, de comprendre quels étaient, en domaine de plate-forme, les mécanismes à l'origine des érosions sous-marines, des resédimentations et des condensations mises en évidence dans le bassin subalpin puis de proposer une reconstitution paléogéographique ainsi qu'un découpage séquentiel de la marge jurassienne de la Téthys selon les concepts de la stratigraphie physique. La mauvaise corrélation entre le découpage Séquentiel des dépôts du Jurassique terminal- Crétacé basal des domaines jurassien, présubalpin et subalpin et celui proposé par HAQ et al. (I987) suggère que l'évolution paléogéographique du bassin delphino-helvétique (domaine subalpin) et de sa marge jurassienne entre le Kimméridgien et l'Hauterivien inférieur, ne dépendait pas des seules variations du niveau marin. Un contrôle tectonique est venu moduler le signal eustatique à plusieurs reprises, notamment au passage Jurassique-Crétacé (limite des Zones A et B), au cours du Berriasien inférieur-moyen (Zone B supérieure-terminale) et durant le Valanginien inférieur. Il a retardé, atténué ou annulé les effets des variations eustatiques négatives tandis que les remontées relatives du niveau marin continuaient de s'enregistrer fidèlement. Parallèlement, une structuration, héritée ou non, de type blocs basculés, a contrôlé l'organisation sédimentaire du bassin delphino- helvétique savoyard. Durant le Berriasien et le Valanginien, l'architecture de ce dernier s'articulait alors autour de deux sillons d'accumulation sédimentaire d' orientation SSW-NNE qui étaient séparés, dans la partie septentrionale du domaine d'étude, par le haut-fond du massif cristallin des Aiguilles Rouges. La sursédimentation et l'organisation sédimentaire des dépôts berriasiens et valanginiens qui ont assuré le comblement du sillon occidental sont caractéristiques d'un prisme d'accumulation sédimentaire situé en bordure de plate-forme. Ce dernier correspond à la zone présubalpine dont la différentiation paléogéographique est intervenue dès le Berriasien inférieur. Ces résultats montrent que pendant la période d'accrétion océanique téthysienne, amorcée à la fin du Dogger et/ ou au début du Malm (LEMOINE 1982), la marge jurassienne de la Téthys continuait d'enregistrer une activité tectonique synsédimentaire distensive dont les effets sont particulièrement bien visibles au sein des dépôts du Crétacé basal.