Cette thèse, par son approche multidisciplinaire et l'interprétation d'une quantité importante de données industrielles, apporte de nouveaux éléments dans la compréhension des systèmes de bassin d'avant-pays, en particulier dans le domaine andino-amazonien du nord-Pérou. Elle propose un nouveau modèle stratigraphique et structural de cette région, et reconstitue l'histoire de la déformation et de la sédimentation tout en les quantifiant, données indispensables pour modéliser les systèmes pétroliers et réduire les risques en exploration. Les résultats montrent que l'architecture structurale du bassin d'avant-pays de Marañon, le plus grand des Andes centrales, évolue latéralement d'une zone de wedgetop au SE à une zone de foredeep au NW. Au SE, il forme un prisme de chevauchements en partie érodé, connecté aux bassins wedgetop de Huallaga et Moyabamba. Cet ensemble constitue un seul système de bassin d'avant-pays, déformé par l'interférence d'une tectonique de couverture à vergence Est et d'une tectonique de socle en grande partie à vergence Ouest. Le raccourcissement horizontal total varie entre 70 et 76 km. La vergence Ouest de cette tectonique de socle est contrôlée par l'héritage de l'orogénèse Gondwanide (Permien moyen). Nous montrons qu'elle est à l'origine des importants séismes crustaux et destructeurs dans le bassin de Moyabamba. La tectonique de couverture, à vergence Est, présente un fort raccourcissement et est limitée aux bassins wedgetop de Huallaga et Moyabamba, où elle est contrôlée par la distribution géographique d'un important niveau d'évaporites d'âge permien terminal scellant les structures de l'orogénèse Gondwanide. Vers le NW, la déformation du bassin Marañon s'amortit progressivement, ce qui se manifeste par la transition vers une zone de dépôt de type " foredeep ". La déformation, bien que peu importante, y est toujours active et responsable de séismes de faible profondeur. D'un point de vue sédimentaire, cette thèse a permis de différencier quatre mégaséquences d'avant-pays dans le bassin de Marañon, définies à partir de corrélations stratigraphiques de puits et des discontinuités régionales identifiées en sismique. Une coupe structurale traversant le système Marañon-Huallaga a été restaurée en trois étapes depuis l'Eocène moyen pour reconstituer et quantifier la propagation du système de bassin d'avant-pays. Les quatre mégaséquences d'avant-pays et la restauration séquentielle montrent que le système Marañon-Huallaga s'est développé depuis l'Albien en deux étapes séparées par une importante période d'érosion durant l'Eocène moyen. Elles ont enregistrées successivement les soulèvements des cordillères occidentale et orientale des Andes du nord-Pérou, et celui de l'Arche de Fitzcarrald. D'un point de vue quantitatif, les taux de sédimentation calculés montrent une augmentation progressive depuis l'Albien, interrompue par l'érosion de l'Eocène moyen. Les modélisations pétrolières 2D, réalisées à partir d'une révision des systèmes pétroliers et de la restauration séquentielle du système Huallaga-Marañon, valorisent une grande partie des résultats obtenus dans cette thèse en simulant l'expulsion des hydrocarbures aux différentes étapes de la déformation du système Huallaga-Marañon et en montrant ses zones de piégeage potentielles. / This thesis, through its multidisciplinary approach and the interpretation of a large amount of industrial data, brings new elements in the understanding of foreland basin systems, especially in the Andino-Amazonian field of northern Peru. It proposes a new stratigraphic and structural model of this region, reconstructs and quantifies the history of the deformation and sedimentation that constitutes the key data to model the petroleum systems and to reduce the risks in exploration. The results show that the structural architecture of the Marañon Foreland Basin, the largest of the central Andes, evolves laterally from a wedgetop zone in the SE to a foredeep zone in the NW. In the SE, it forms a thrust wedge partly eroded, connected to the wedgetop basins of Huallaga and Moyabamba. This set constitutes a single foreland basin system, deformed by the interference of an east-verging thin-skinned tectonics and a largely west-verging tectonics. The total horizontal shortening varies between 70 and 76 km. The western vergence of this thick-skinned tectonics is controlled by the inheritance of the Gondwanide orogeny (Middle Permian). We show that it is at the origin of the important crustal and destructive earthquakes in the Moyabamba basin. The east-verging thin-skinned tectonics shows a strong shortening and is confined to the wedgetop basins of Huallaga and Moyabamba, where it is controlled by the geographical distribution of a large level of Late Permian evaporites sealing the structures of the Gondwanide orogenesis. Towards the NW, the deformation of the Marañon basin is progressively amortized, which is reflected in the transition to a foredeep type deposition zone. The deformation, although not very important, is still active and responsible for shallow earthquakes. From a sedimentary point of view, this thesis has made it possible to differentiate four foreland mega-sequences in the Marañon basin, defined from well stratigraphic correlations and regional discontinuities identified in seismic. A structural section through the Marañon-Huallaga system has been restored in three stages since the Middle Eocene to reconstruct and quantify the propagation of the foreland basin system. The four foreland mega-sequences and the sequential restoration show that the Marañon-Huallaga system developed since the Albian during two stages separated by an important period of erosion during the Middle Eocene. They recorded successively the uplifts of the western and eastern Cordilleras of the Andes of northern Peru, and that of the Arch of Fitzcarrald. From a quantitative point of view, the calculated sedimentation rates show a gradual increase since the Albian, interrupted by the erosion of the Middle Eocene. The 2D petroleum modeling, carried out from a revision of the petroleum systems and the sequential restoration of the Huallaga-Marañon system, valorizes a large part of the results obtained in this thesis by simulating the expulsion of the hydrocarbons at the different stages of the deformation of the Huallaga-Marañon system, and showing its potential trapping areas.

Les bassins sédimentaires d'Hamakoussou et du Mayo Oulo-Léré sont des bassins à sédiments continentaux. Ils se situent en territoire camerounais, dans le prolongement de la branche de Yola de direction Est-Ouest du Fossé de la Bénoué dont la mise en place est liée à l'ouverture de l'Atlantique Sud à partir de la dislocation du Gondwana. L'âge de ces bassins est basé sur des études biochronologiques les situant dans le Crétacé inférieur. La série sédimentaire est sensiblement la même dans les deux bassins, elle est constituée de dépôts fluviatiles à fluviolacustres montrant une alternance de grés, de siltite et d'argilite.Des prélèvements paléomagnétiques ont été effectués sur des niveaux fins situés dans la partie supérieure de la série sédimentaire de chaque section. Dans le bassin sédimentaire d'Hamakoussou, 50 échantillons sur 11 sites d'épaisseur égale à 69 m, ont été prélevés dans la localité de Djallou et 78 échantillons sur 20 sites d'une épaisseur de 511 m dans la localité d'Ourokessoum. Dans le bassin du Mayo Oulo-Léré, 116 échantillons sur 45 sites sur une épaisseur de 478 m ont été prélevés dans la localité de Tchontchi.La désaimantation progressive au champ alternatif et à la température de ces échantillons montre que les séries sédimentaires de ces bassins portent une aimantation primaire. Les directions d'aimantation ont permis de déceler une tectonique régionale marquée par un mouvement de rotation autour de l'axe vertical et un mouvement de translation des blocs. Les minéraux magnétiques porteurs de cette aimantation sont de faible, moyenne et de forte coercivité. Une séquence de trois polarités a été déterminée le long de chaque section du bassin d'Hamakoussou : une polarité inverse et deux polarités normales. Dans le bassin du Mayo Oulo-Léré, la section Mayo a livré deux polarités dont une normale et une, inverse. La séquence de polarités obtenue pour chaque coupe a été corrélée avec l'échelle de temps de polarités magnétiques. Les trois polarités des coupes du bassin d'Hamakoussou ont été corrélées avec les chrones M1 et M3 avec un âge compris entre 125 Ma et 128,11 Ma. La séquence d'inversions de la coupe du Mayo Oulo-Léré a été corrélée avec le chrone M1 avec un âge compris entre 125 Ma et 127,61 Ma. Le taux de sédimentation des dépôts du bassin d'Hamakoussou varie entre 5,5 cm/ma et 40,5 cm/ma et est de 38 cm/ma dans la section du Mayo Oulo-Léré. / Hamakoussou and Mayo Oulo-Léré sedimentary basins are extension of the executive branch of East-West Yola Benue Trough, whose formation is related to the opening of the South Atlantic from the dislocation of Gondwana, in the Cameroonian territory. An age range of lower Cretaceous to Barremian-Hauterivian limit has been assigned based on biochronological studies. The sedimentary sequence in both basins is composed upward finnings fluivial to fluviolacustrine deposits. The deposits present an alternation of fine grained sandstone, siltstone and mudstone overlying coarse sandstone which is underlain by micro-conglomerate to conglomerate facies at the base.A magnetostratigraphic study has been carried out on a fine sediments in the upper part of each sections. 50 samples from about 69.03 m thickness, were collected from 11 sites at Djallou and 78 samples, about 511.03 m thickness, were collected from 20 sites at Ourokessoum localities in the Hamakoussou basin ; and 116 samples, about 478.19 m thickness, collected from 45 sites at Tchontchi locality in the Mayo Oulo-Lere basin.Specimens subjected to progressive alternating field and thermal demagnetization show that the sedimentary sequences have a primary magnetization. The directions of magnetization indicate a regional tectonic marked by a rotation and translation block. Rock magnetic investigations reveal the presence of both high and low coercivity minerals. A sequence of three polarities was determined along each section of the Hamakoussou basin: one reversal polarity and two normal polarities, whereas two polarities: (normal and a reversal) were determined along Mayo section in the Mayo Oulo-Lere basin The three polarities sequences from the two sections from Hamakoussou basin are correlated with M1 and M3 Chrons and suggest an age between 125 and 128, 11 My. While the two polarities sequences from the Mayo Oulo-Lere basin are correlated with M1 Chron, and suggest an age between 125 and 127.61 My. The sedimentation rates of Hamakoussou basin deposits vary between 5.5 cm/kyr and 40.88 cm/kyr and 38.26 cm/kyr in the section of Mayo Oulo-Lere basin.

Le barrage du Chambon, situé sur la Romanche, dans les Alpes françaises, a été mis en eau en 1935. Depuis cette date, des sédiments s'accumulent dans la retenue. Au bout de 45 ans, ceux-ci ont atteint 18 mètres d'épaisseur au pied de l'ouvrage. La vidange totale, réalisée en 1981, a fourni l'occasion d'étudier ces dépôts, avec les objectifs suivants: - expliquer leur mode de mise en place par l'observation des figures sédimentaires, des analyses granulométriques et minéralogiques; - évaluer les volumes déposés dans la retenue ainsi que le taux d'érosion dans le bassin versant; - étudier l'efficacité des vidanges comme moyen de lutte contre l'envasement de la retenue; - caractériser les propriétés géotechniques des sédi· ments, particulièrement leur aptitude aux tassements.

Le barrage de Sidi Boubecker, situé sur l'Oued El Kebir, dans le Nord de la Tunisie centrale, a été mis en eau depuis 1925. Depuis cette date le réservoir est en envasement progressif. Au bout de 56 ans de service, les sédiments ont atteint 14 mètres d 'épaisseur au pied de l'ouvrage occupant environ 55% de la capacité totale de la retenue. En plus de l'envasement, le fonctionnement du barrage est perturbé par les fuites apparues à l 'aval. L'étude du site, de la retenue et de leur environnement a permis : - la reconstitution des étapes de genèse de la fracturation dans le site à partir des différentes orientations du champ de contraintes principales régionales . - d'expliquer les fuites des barrages. - d'étudier les dépôts et mettre en évidence l'effet du biotope de la retenue sur leur évolution . (Cohésion et perméabilité) . - de tenter un essai de prévision des volumes déposés dans la retenue.

De par sa position, le Golfe du Lion est un site idéal pour l’investigation des changements paléo-environnementaux et des processus affectant le dépôt sédimentaire. Les travaux antérieurs ont permis de mettre en évidence les impacts de la variabilité climatique et glacioeustatique sur l’organisation stratigraphique de la marge, mais également sur les exports terrestres de matière organique.L’étude isotopique du carbone organique et de l’azote de la matière organique dans les sédiments du forage PRGL1-4 nous a permis de mettre en évidence de forts exports fluviaux lors des interstades survenus au cours des 200 000 derniers milles ans. La mise en regard de cette découverte avec les enregistrements paléo-climatologiques terrestre et marin disponibles dans la région indique que ces forts exports fluviaux résultent d’une augmentation des précipitations le long de la bordure Nord Méditerranéenne. Grâce à la position dePRGL1-4, nous proposons que ces pluies soient le résultat d’une augmentation du passage de dépressions Nord Atlantique dans le bassin Ouest Méditerranéen.Une caractérisation des isotopes du soufre préservés dans la pyrite sédimentaire a été réalisée. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence une variation isotopique insoupçonnée, l’une des plus grandes observées de nos jours, dont la cyclicité semble indiquer un fort contrôle climatique. Nous proposons deux mécanismes influençant le fractionnement isotopique: une modulation de l’activité bactérienne par le climat, et/ou (ii) une modulation locale liée la nature des sédiments impliqués dans la formation des pyrites en lien avec les variations eustatiques. / By its position, the Gulf of Lion is an ideal location for investigation of past ecological changes and processes affecting the sedimentary deposition. Previous work has highlighted the impacts of climatic and glacio-eustatic changes on the GoL stratigraphic organization, but also on terrestrial exports of organic matter.This isotopic study based on the organic carbon and nitrogen preserved in PRGL1-4 sediments highlights important rivers runoff during warm periods of the last 200 000 years.Regional intercomparison with terrestrial and marine records indicates that these river exports resulting from an increase of precipitation over the North Mediterranean borderland.Using PRGL1-4 location, out of Mediterranean cyclogenetic area, we suggest that these pluvial events occurred in response to enhance passage of North Atlantic atmospheric perturbation into the Western Mediterranean basin.Pyrite sulfur isotopes investigations over the last 500 kyr have also been done. The stratigraphic variations (up to 76‰) in the isotopic data reported here are among the largest ever observed in pyrite, and are in phase with glacial-interglacial sea level. These results suggest that there exist important but previously overlooked depositional controls on sedimentary sulfur isotope records. Two different mechanisms influencing the isotopic fractionation can explain the observed dataset: a climatic modulation of the bacterial activity, and / or (ii) a local sedimentary modulation involve during early diagenetic formation of pyrite in relation with the eustatic variations.