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[pt] A sísmica é uma importante ferramenta utilizada no processo de exploração de petróleo e gás natural. A partir dos estudos sísmicos é possível obter informações referentes a probabilidade de encontrar situações favoráveis a acumulação de hidrocarbonetos. O presente trabalho visa integrar os dados adquiridos através deste método geofísico a um modelo de simulação de canais baseados em esqueletos em um ambiente deposicional turbidítico, e também apresentar a modelagem de tais canais condicionados a localização de um poço. / [en] The use of seismic data is an important tool in oil and gas research. It can show us the probability of having a high concentration of hydrocarbon in a possible reservoir. This work intends to condition skeleton-based modeling of channels reservoir in a turbidite system to seismic data. We also present such modeling process constraint by a well previously defined.

Les Grès d’Annot préservés dans les chaînes subalpines méridionales sont des turbidites riches en sable déposées dans le basin d’avant pays alpin durant l’Eocène supérieur et l’Oligocène inférieur. La sédimentologie et la stratigraphie de ce système turbiditique ont déjà été étudiées, mais le contexte structural reste mal connu. Cette thèse est consacrée à l’étude tectonique des Grès d’Annot, combinant un travail de terrain et l’utilisation d’outils de modélisation géométrique en 3D (gOcad) et cinématique (Trishear), centrés sur les sous-bassins d’Annot, du Grand Coyer et de Sanguinière. L’objectif est d’étudier l’héritage et l’évolution structural du bassin turbiditique et de le replacer dans le contexte régional du SE de la France. Les résultats indiquent que le remplissage du bassin périalpin précoce (Eocène et Oligocène) est bien plus complexe qu’une simple migration de la sédimentation (Grès d’Annot) et de la déformation vers l’avant pays. Ils révèlent des interactions entre tectonique et sédimentation à différentes échelles. A l’échelle de l’avant-pays, une coupe équilibrée illustre le contrôle primordial de la marge passive salifère préexistante sur la structure de la chaîne plissée. Le sel triasique constitue un décollement basal régional, qui de par sa faiblesse, a accommodé une déformation alpine précoce d’une large zone de l’avant-pays dès l’Éocène moyen et supérieur. Les variations de stratigraphie mécanique des séries mésozoïques sont à l’origine d’un changement de style structural : lors de la compression, plusieurs niveaux de décollement actifs se développent dans la partie orientale où les séries sont plus argileuses et plus fines. Ceci induit, en surface, une géométrie de bassin complexe avec des plis de longueurs d’ondes différentes et des migrations de charnière au cours de la sédimentation turbiditique. L’héritage structural du bassin d’avant-pays, jusqu’alors sous-estimé, est le résultat de l’ouverture de la Téthys alpine et d’une déformation précoce régionale exprimée par des plis d’axe E-W qui débute dès le Crétacé supérieur et s’accentue durant l’Éocène moyen. Des résultats préliminaires de thermochronologie (datations U-Th/He sur zircons détritiques de grès moyens à grossiers ou de granodiorites présentes dans les coulées de débris du dépocentre de Sanguinière) suggèrent une exhumation des reliefs à l’origine du matériel détritique liée à cette déformation crétacée. L’étude structurale détaillée de la série des Grès d’Annot et de son substratum dans les sous-bassins d’Annot et du Grand Coyer permet de définir en 3D les connections entre les dépocentres et de proposer une évolution structurale de ceux-ci à l’échelle du bassin. Les paléocourants montrent un parallélisme avec la direction des plis majeurs, indiquant un confinement alors que des directions divergentes à proximité des structures tectoniques plus mineures ou transverses suggèrent que ces dernières interagissent avec les écoulements. Les turbidites se déposent parallèlement dans plusieurs synclinaux alpins, actifs en alternance ou en même temps. A l’échelle des dépocentres, la modélisation géométrique 3D du dépocentre d’Annot en utilisant gOcad permet d’identifier les structures héritées et de démontrer la contemporanéité du plissement alpin et des dépôts turbiditiques. La migration de l’onlap des dépôts de grès et la variation des pendages à l’intérieur des membres turbiditiques sont associées à une migration du dépocentre. Cette géométrie est liée à une migration de la charnière synclinale qui favorise une tendance des dépôts à migrer latéralement plutôt qu’à s’empiler.D’un point de vue sédimentologique et stratigraphique, les Grès d’Annot sont connus pour être un bon analogue des réservoirs des grands fonds de type « riches en sable », situés sur les marges passives en aval de deltas. / The Annot Sandstone, exposed in the southern sub-alpine chains, consists of sand-rich turbidites deposited in the Tertiary Alpine foreland basin (Upper Eocene – Lower Oligocene Annot Sandstone basin). While the sedimentology and stratigraphy of this turbidite system have been largely described and discussed, its structural framework remains unconstrained. This thesis presents a study of the tectonics of the Annot Sandstone basin based on field surveys and 3D geometrical (gOcad) and kinematic modelling (Trishear), focusing in particular on the Annot, Grand Coyer and Sanguinière sub-basins. Objectives were to determine the structural evolution of the sub-basins, including the role of inherited features, and to use these data to better constrain the alpine tectonic history of SE France.Infill of the early alpine foreland basin is more complex than a simple foreland migration of sedimentation and deformation. Results reveal complex interactions of tectonics and sedimentation at different scales during deposition of the Annot Sandstone.•At the foreland scale, a balanced cross-section illustrates the critical control by the pre-existing salt-based passive margin architecture on the structure of the fold and thrust belt. Triassic evaporates regionally acted as a weak basal detachment, accommodating an early alpine deformation phase of the whole foreland from the Middle to Upper Eocene. Variations in mechanical stratigraphy within the Mesozoic sediments generated a change in structural style. For example, the eastern region is characterized by a thinner, shalier Mesozoic succession, leading to several active detachments during alpine compression. Multiple fold wavelengths and synsedimentary rolling hinges generated by these active detachments led to complex depocentres. The previously under-estimated structural heritage of the foreland basin derived from rifting and spreading of the Alpine Tethys and from an early regional deformation responsible for E-W trending folds, which began in the Late Cretaceous and increased during the Middle Eocene. Preliminary thermochronology results (U-Th/He datings on detrital zircons of medium to coarse sandstone blocks and granodiorite blocks from debris flows of the Sanguiniere depocentre) suggest an exhumation of source areas during this Cretaceous deformation.•A detailed study of structures within the Annot and Grand Coyer sub-basins and their Cretaceous substrate revealed connected depocentres evolving in 3D at the basin scale. Paleocurrent directions are mainly parallel to the main alpine fold axes recording structural confinement, while some diverging directions indicate flow interaction with minor or oblique tectonic features. Turbidites were deposited along the axis into several alpine synclines, which were simultaneously or successively active.•Concerning the depocentre infill, 3D geometrical modelling of the Annot depocentre (using gOcad) was used to identify inherited structures and to constrain alpine fold activity during turbidite deposition. The onlap migration and the specific stacking and dip pattern within turbidite members (laterally rather than vertically stacked deposits) record depocentre migration linked with a rolling synclinal hinge. Due to its sedimentology and its stratigraphy, the Annot Sandstone is well-known as an analogue for sand-rich reservoirs deposited at delta toes in deep-water passive margins. This study reveals that, structurally, it is also a good example of axially-sourced turbidite depocentres developed on a multi-detachement fold and thrust belt

Ce travail présente une analyse des systèmes turbiditiques actuels du Golfe d’Oman et de la marge est-africaine (océan Indien occidental), auparavant méconnus. Il se base sur une base de données acoustique (bathymétrie, imagerie multifaisceaux, sismique THR et multitraces) et sédimentologique (carottes küllenberg et calypso) issues de campagnes successives réalisées par le SHOM et l’IFP. L’architecture des systèmes de dépôts profonds et les processus associés ont révélé une grande diversité selon le contexte géodynamique et physiographique des marges étudiées (marge passive, marge transformante, marge active). Les différents systèmes étudiés illustrent notamment le rôle du contexte tectonique régional sur la répartition et la morphologie des dépocentres à plusieurs échelles d’observation. L'analyse détaillée des faciès et séquences sédimentaires a permis de mettre en évidence le fonctionnement sédimentaire des différents systèmes en lien avec les conditions physiographiques et environnementales régionales (influence des crues liées à la mousson sur le transfert sédimentaire). A travers la reconstruction des transferts sédimentaires dans ces systèmes turbiditiques, nous discutons de l’impact relatif des différents facteurs forçant la sédimentation gravitaire sous-marine à haute-fréquence (eustatisme, climat, et tectonique). Pour cela, une étude stratigraphique détaillée a été réalisée sur la base de différents outils (datation radiocarbone, géochimie élémentaire, biostratigraphie) permettant de contraindre dans le temps les séries sédimentaires gravitaires. L’évolution des apports sédimentaires et des processus de dépôt au cours du Quaternaire terminal, en relation avec les modifications paléo-environnementales continentales, a permis d’identifier l’impact, l’importance relative et les interactions entre les forçages externes sur le développement à haute-fréquence (103-104ans) de systèmes de dépôt gravitaires, dans divers contextes géodynamiques. Les connaissances acquises sur la sédimentation du Golfe d’Oman ont finalement permis d’alimenter une base de données sédimentologique conséquente. L’intégration de cette base dans un modèle numérique géoacoustique (« simulateur ») développé par le SHOM a permis d’évaluer quantitativement l’impact des variations sédimentaires à différentes échelles (distribution spatiale, lithologie, stratification, processus de dépôt) sur la propagation du signal acoustique pour différentes gammes de fréquence (de 300 Hz jusqu’à 3 kHz) et angles d’émission (de 0 à 90°). Ces travaux constituent une base pour la réalisation d’un modèle géoacoustique régional robuste. / This study focuses on the Late Quaternary turbidite systems of the Gulf of Oman and the East-African margin (western Indian Ocean), previously poorly studied. It is based upon a compilation of acoustic data (bathymetry, multibeam imagery, 3.5 kHz and multi-channel seismic) and sedimentological data (küllenberg and calypso piston cores) recovered during several cruises leaded by the SHOM and IFP institutes. Turbidite system architecture and sedimentary processes revealed a strong variability primarily related to the physiographic, hydro-climatic and geodynamic context of each margin. High-resolution stratigraphy has been achieved using a combination of radiocarbon dating, XRF geochemistry, biostratigraphy). This allowed to investigate the impact, the interaction and the relative importance of the external forcings on deep water sedimentation (i.e. tectonics, climate and eustasy) at high- frequency (103 -104 yrs) in different tectonic setting (active & passive margins). Finally, integration of the sedimentological data set in a geoacoustic numerical modelling leaded to a first quantitative estimation of the regional relationship between sea-floor properties (lithology, depositional environment, stratification) and propagation of acoustic signal at 300 Hz- 3kHz frequencies and 0-90°. This work constitutes a basis for future geoacoustic modelling in the area.

Ce travail présente une analyse de la morphologie et de la dynamique sédimentaire des systèmes turbiditiques actuels du Cap-Ferret et de Capbreton (sud du Golfe de Gascogne). La reconnaissance effectuée sur le système de Capbreton est la première à le considérer dans son ensemble. Ce travail se base sur des données acoustiques de subsurface (sondeur multifaisceaux, sondeur de sédiments Chirp) et de carottages issues de la campagne océanographique Sargass menée par l’Université de Bordeaux. L’analyse morpho-bathymétrique révèle l’organisation amont-aval des géométries sédimentaires dans ces systèmes et, couplée aux données sédimentaires, de préciser les processus de dépôts liés aux écoulements gravitaires. Le fonctionnement holocène du canyon de Capbreton montre des processus gravitaires haute fréquence, révélant son rôle de dépôt-centre pour le sud du golfe de Gascogne. Dans le système du Cap-Ferret, la zone de transition chenal-lobe a été investiguée à fine échelle, documentant ainsi des structures sédimentaires rarement identifiées avec ce niveau de détails dans les systèmes turbiditiques modernes. La dynamique sédimentaire de chacun de ces systèmes est soumise à des forçages auto-cycliques et glacio-eustatiques qui affectent chacun des systèmes de façons différentes. Ces informations ont permis de proposer un modèle régional de fonctionnement sédimentaire au cours des derniers 50 000 ans. / This work presents an analysis of the morphology and sedimentary dynamic of the Cap-Ferret and Capbreton turbidite systems (south Bay of Biscay), containing the first recognition of the whole Capbreton turbidite system. The dataset comprises subsurface geophysical data (multibeam bathymetric and imagery, Chirp sub-bottom profiler) and piston cores, acquired during the oceanographic cruise Sargass conducted by the Bordeaux University. Studied by morpho-bathymetric analyses, the upstream-downstream evolution of the sedimentary bodies joined to the sedimentological data help to understand the active gravity processes of the systems. In the Capbreton system, a special focus is made on its Holocene gravity deposits occurring at high frequencies. In the Cap-Ferret system, the channel-lobe transition zone has been investigated at high resolution and revealed sedimentary structures poorly documented at this scale of details in recent turbidite systems. The glacio-eustatic and autocyclic forcing are expressed in different ways in each turbidite sytem. A regional sedimentary dynamic model is proposed for the last 50,000 years.

Les systèmes turbiditiques forment de grands édifices sédimentaires sous-marins situés au large des fleuves en pied de pente continentale et constituent les dépôts terrigènes les plus distaux d’un système fluviatile. Leur structure interne, définie comme un empilement de systèmes chenal-levées, montre des changements architecturaux au cours du temps dont les forçages sont encore mal connus, et le rôle respectif des facteurs de contrôle interne (lié au fonctionnement propre du système) ou externe (climat, variations du niveau marin, tectonique) reste sujet à débats. Afin de mieux comprendre le rôle de ces facteurs de contrôle, une étude détaillée de l’architecture du système Congo a été réalisée. Cette étude a été menée dans le cadre du projet de recherche Reprezaï (Ifremer/IUEM, depuis 2006), faisant suite aux projets Guiness et ZaïAngo (Ifremer/Total, 1992-2003), projets au cours desquels de nombreuses campagnes en mer ont permis l'acquisition d’une importante base de données géophysiques et géologiques. Une analyse quantitative de différents paramètres architecturaux des chenaux (longueur totale, longueur construite après avulsion, entre autres) de l’Edifice Axial du Congo (derniers 200 ka) révèle des cycles sédimentaires de progradation et rétrogradation des dépôt-centres, les plus grandes rétrogradations correspondant à des avulsions situées très en amont dans l’édifice turbiditique. Les dépôts-centres identifiés à la terminaison des chenaux correspondent à des complexes de lobes (selon la nomenclature de Prélat et al., 2009) relativement allongés dont les volumes (de 3 à 196 km3) varient considérablement dans le temps et l'espace sans pour autant montrer de cycles de variation comme pour les autres paramètres. Le volume cumulé de ces complexes de lobes reconnus représente jusqu'à 31% du volume de l’Edifice Axial. L’étude multiproxies (datations 14C, δ18O, mesures XRF, Carbone Organique Total, …) de carottes prélevées sur les chenaux les plus progradants et les plus rétrogradants, a fourni un cadre chronologique permettant de caler temporellement ces cycles sédimentaires. L’évolution temporelle des paramètres architecturaux a été comparée avec les variations des signaux paléoenvironnementaux et paléoclimatiques (pollens, COT, mesures XRF et MSCL, argiles…) enregistrés par une carotte de référence située en domaine hémipélagique et contemporaine de la construction de l’Edifice Axial. Les résultats mettent en évidence un lien étroit entre l’évolution architecturale de l’édifice turbiditique et les décharges fluviatiles du Congo. Ces dernières, mais aussi l’extension du couvert végétal sur le bassin versant, contrôlent le rapport sable/argile et donc, en partie, la capacité de transport des courants turbiditiques. Ces deux facteurs dépendent des précipitations liées aux variations d’intensité de la mousson en relation avec les cycles de précession (19-23 ka, Milankovitch). Un scénario de mise en place des systèmes chenal-levées et lobes de l’Edifice Axial en fonction des variations climatiques arides/humides sur le bassin versant a ainsi pu être proposé grâce à de bonnes contraintes stratigraphiques pour les derniers 40 ka. En période aride, les courants turbiditiques, peu fréquents et avec un fort rapport sable/argile qui diminue leur capacité de transport, sont propices à l'aggradation des chenaux, engendrant des conditions favorables pour la création ultérieure d’avulsions en amont. En période de transition aride/humide, lorsque le couvert végétal est encore peu développé, la décharge fluviatile accompagnée d’une charge solide importante augmente le volume des courants turbiditiques, favorisant les avulsions en amont du système. Enfin, les périodes humides, caractérisées par un débit liquide fort associé à une charge solide essentiellement argileuse qui décroît au fur et à mesure que le couvert végétal s’étend, génèrent des courants de turbidité dont la capacité de transport diminue au cours du temps […] / Turbidite systems are huge submarine sedimentary fans located off rivers, at the foot of the continental slope. They constitute the most distal terrigeneous deposits of a fluvial system. Their internal structure, defined as a stacking of channel-levee systems, show architectural changes through time. Forcing factors of these architectural changesare still poorly understood, and the respective role of internal (related to the own functioning of the system) or external forcing factors (climate, seal-level variations, tectonics) remains debated. To better understand the role of these controlling factors, a detailed study of the Congo system architecture was carried out. This study was conducted as part of the Reprezaï research project (Ifremer/IUEM, since 2006), following the Guiness and ZaïAngo projects (Ifremer/Total, 1992-2003), during which many oceanographic surveys allowed acquiring an important geophysical and geological data base. A quantitative analysis of different architectural parameters from the channels (e.g. total length, length built after avulsion,…) of the Congo Axial Fan (last 200 ka) reveals progradational-retrogradational sedimentary cycles of the depocenters, the highest retrogradations corresponding to avulsions located very upfan. Depocenters identified at the termination of the channels correspond to relatively elongated lobe complexes (according to the nomenclature of Prélat et al., 2009) with greatly variable volumes (from 3 to 196 km3) both in time and space, without any cyclicity like that identified by other parameters. The cumulative volume of these lobe complexes represents up to 31% of the Axial Fan volume. The multiproxies study (14C dating, δ18O, XRF measurements, Total Organic Carbon…) of cores sampled on the most prograding and retrograding channels provided a chronological framework to these sedimentary cycles. The temporal evolution of the architectural parameters was compared with changes in paleoenvironmental and paleoclimatic signals (pollens, TOC, XRF and MSCL measurements, clay mineralogy,…) recorded in the sediments of a reference core deposited simultaneously to the Axial Fan, but located outside the turbidite flows. Results highlight a strong link between the architectural evolution of the turbidite system and the Congo River discharge. These, as well as the expansion of the vegetation cover in the catchment area, control the sand/clay ratio and thus, at least partly, the transport capacity of turbidity currents that build the channel-levee systems. Both factors depend on rainfall related to the monsoon intensity variations in relation with precession (19-23 ka Milankovitch). A scenario for the deposition of channel-levee systems and lobes of the Axial Fan in link with arid/humid climate variations in the catchment area has been proposed thanks to good stratigraphic constraints for the last 40 ka. During arid periods, turbidity currents are infrequent and present a high sand/clay ratio which decreases their transport capacity. These turbidity currents are suitable to channel aggradation, generating favorable conditions for the subsequent creation of upfan avulsion. During periods of transition of arid to humid conditions, when the canopy is still underdeveloped, fluvial discharge and significant sediment load increases result in an increase of the turbidity currents volume, which favors upfan avulsions. Finally, during humid periods, Congo discharge is characterized by a strong liquid flow and a mainly clayey solid discharge which decreases gradually as the canopy extends. These conditions generate turbidity currents with decreasing transport capacity through time. However the transport capacity of these currents remains sufficient to reach distal portions of the systems and favor channels progradation. This climatic factor seems therefore to regularly disrupt the more perennial internal control which is also highlighted by the Congo Axial Fan architecture.

Cette étude présente les architectures et la dynamique sédimentaire de la pente carbonatée au nord de Little Bahama Bank (Bahamas) à partir des données de sondeur multifaisceaux, de sondeur de sédiments (Chirp) et de sismique multitraces Haute Résolution (HR) issues de la mission Carambar 1(2010). Une analyse morpho-sédimentaire de surface permet de définir les grands domaines physiographiques et les éléments architecturaux de la pente et précise la répartition spatiale des sédiments dans le contexte actuel de haut niveau marin relatif. Elle révèle une pente dominée par de la boue de périplate-forme avec différents niveaux d’induration et entaillée par des glissements et des canyons sous marins.La variabilité spatiale du transfert de boue depuis la plate-forme vers la pente, couplée à l’évolution latérale de l’intensité du courant des Antilles est à l’origine de grandes différences morphologiques d’est en ouest. Dans la partie occidentale, la pente est environ deux fois plus étendue que dans la partie orientale,elle s’apparente à un système progradant. La pente orientale, quant à elle, est marquée par des processus de bypass. En effet, cette partie est caractérisée par de nombreux canyons sous-marins se poursuivant par des sillons distributaires alimentant des zones de dépôts distales confinées. Une étude intégrée permet la caractérisation à haute résolution des glissements et des canyons et la proposition d’un modèle déformation. Ces éléments architecturaux sont initiés par des déstabilisations intra-pente et leur évolution est contrôlée par des épisodes d’érosion régressive, la sédimentation pélagique et les écoulements gravitaires boueux. Enfin, une analyse sismo-stratigraphique permet de reconstituer l’évolution tectono-sédimentaire de la pente de l’Albien à l’Actuel en lien avec le contexte géodynamique des Caraïbes, l’eustatisme et la production carbonatée sur la plate-forme. / This study focuses on the architectures and the sedimentary dynamic of a carbonate slope located on the northern part of Little Bahama Bank (Bahamas) using a dataset composed of multibeam echo sounder,subbottom profiler (Chirp) and High-Resolution (HR) multichannel seismic collected during the Carambar 1cruise (2010). A morpho-sedimentary surface analysis defines the physiographic domains and the architectural elements of the slope and investigates the spatial distribution of sediments in the context of the current sea-level highstand. It reveals a slope dominated by periplatform ooze with several levels of induration and incised by numerous slides and submarine canyons. The spatial variability of off-bank transport, combined with the lateral variability of the Antilles Current intensity, are at the origin of a morphological evolution from west to east in the study area. In the western part, the slope is around twice as large as the eastern part and can be considered as a prograding system. The eastern slope is marked by bypass processes. Indeed, numerous submarine canyons are visible on the seafloor and are connected to several shallow distributary furrows feeding confined depositional areas. An integrated study allows a high resolution characterisation of slides and submarines canyons and enables us to propose a model of formation. These architectural elements are initiated by intra-slope destabilisations and their evolution is controlled by phases of retrogressive erosion,pelagic sedimentation and muddy gravity flows. Finally, a seismo-stratigraphic analysis allow to reconstitutethe tectonic and sedimentary evolution of the slope since the Albian to the present-day by establishing a link with the geodynamic context of Caraïbes, relative sea-level changes and the carbonate production on the platform.

Ce travail présente une analyse de la dynamique sédimentaire du système turbiditique actuel de l’Ogooué (Golfe de Guinée), secteur encore très peu exploré à l’heure actuelle. Il se base sur l’interprétation de données géo-acoustiques (sondeur multifaisceaux et sismique chirp), sédimentologiques (carottes küllenberg et interface) et courantométriques issues de campagnes océanographiques réalisées par le SHOM. L’analyse morpho-bathymétrique détaillée a révélé la diversité des structures morphologiques le long de la marge. Ces observations, associées aux données sédimentaires et courantométriques ont permis de préciser les différents processus de dépôt. La configuration du plateau continental, dont la largeur se réduit fortement vers le Nord va entraîner une variabilité des transferts sédimentaires en profondeur le long du système turbiditique de l’Ogooué. La très faible extension du plateau continental à l’extrémité de l’île Mandji et l’action de la dérive littorale favorisent une sédimentation gravitaire active sous la forme d’écoulements turbiditiques dans le canyon du Cap Lopez ou de glissements sous-marins. Grâce à la comparaison de données bathymétriques à différentes échelles de temps, il a été possible de documenter à très haute résolution les mécanismes d’initiation et de développement d’instabilités ainsi que les processus sédimentaires à l’origine du développement des méandres. En plus des apports détritiques, les écoulements gravitaires initiés dans ce secteur vont également transporter de grandes quantités de matière organique. / This work presents an analysis of the sedimentary dynamic in the Ogooué turbidite system (Gulf of Guinea), previously poorly studied. It is based upon the interpretation of geo-acoustic (multibeam bathymetry and imagery, seismic chirp), sedimentological (Küllenberg and interface cores) and current-meter data recovered during oceanographic cruises conducted by the SHOM. The detailed morpho-bathymetric analysis reveals the diversity of morphological structures along the margin. These observations, combined with current meter and sedimentological data allowed us to determine various depositional processes. The decreasing width of the continental shelf toward the North involves a variability of sediment transfer along the Ogooué turbidite system. The very small extension of the continental shelf at the extremity of the Mandji Island and the action of longshore drift promote active gravitary sedimentation dominated by turbiditic flows in the Cap Lopez canyon or submarine slides.By comparing bathymetric data at different time scales, we document the mechanisms responsible for the initiation and development of instabilities and the sedimentary processes related to meander growth. In addition to detrital fraction, the gravity flows initiated in this area also carry large amounts of organic matter.

La dynamique des courants de turbidité est fortement contrôlée par la morphologie du fond marin. Les turbidites issues de ces courants constituent des réservoirs d’hydrocarbures très importants dans les bassins sédimentaires à travers le monde. L'objectif principal de ce travail est de comprendre comment le paleorelief a contrôlé la géométrie et l'architecture des réservoirs turbiditiques, en utilisant comme zone d'étude les réservoirs du Crétacé d'un champ pétrolier du bassin de Campos (offshore du Brésil), où la tectonique a été en partie dominée par l'halocinèse. La méthodologie utilisée dans cette thèse a couplé deux approches. La première a inclus à la fois la description des séquences sédimentaires, à partir de données de sismique-réflexion et de puits, et les restaurations structurales. Six horizons régionaux et quatre unités-réservoirs ont été identifiés et cartographiés afin de construire un modèle géologique multi-2D. Ces surfaces ont ensuite été aussi restaurées. Les résultats de cette étape suggèrent que les failles liées à l'halocinèse ont contraint la paléotopographie pour le dépôt des réservoirs plus anciens et que des structures tectoniques et un canyon ont formés les contraintes paléotopographiques pour la distribution des réservoirs plus jeunes. La seconde approche a été l'analyse du rôle des paramètres des écoulements en effectuant des simulations numériques du type stratigraphique (Dionisos) et des automates cellulaires (CATS). Une surface restaurée, considérée comme référence pour le dépôt des unités-réservoirs a été utilisée comme paléotopographie pour les simulations CATS. Le modèle numérique a été contraint par les données réservoirs. Cette utilisation inédite des simulations 3D avec des automates cellulaires dans une étude de cas réel concernant des dépôts marins anciens a produit des résultats réalistes par rapport aux exemples modernes connus. Elle a également fourni des résultats plus exploitables à l'échelle de réservoir que les modèles numériques de type "stratigraphique". Ce travail met en évidence l'importance des interactions tectonique-sédimentation et de la paléotopographie pour la distribution de réservoirs turbiditiques. / The dynamic of gravity-driven turbidity currents is strongly influenced by the morphology of the seafloor. The resulting turbidites constitute important hydrocarbon reservoirs in sedimentary basins throughout the world. The main objective of the present work is thus to understand the way the paleorelief controls turbidite reservoir architectures, with application in a specific study area with Cretaceous reservoirs in Campos Basin (Brazilian offshore). The tectonics in this Basin was partly controlled by halokinesis. The first approach was describing the local Cretaceous sedimentary sequence architecture, from seismic and well data, and performing structural restorations. Six regional horizons and four reservoir-scale units were identified and mapped in order to build a multi-2D geological model. Structural restorations highlighted the structural evolution and allowed the related horizon palaeotopography to be obtained. The results of this work step suggest that the halokinesis-related listric faults regulated the distribution of the basal reservoirs. Moreover, at the top of the Albian carbonates, a canyon was identified, which, in association with the tectonic structures, forms the palaeotopographic constraints for the upper reservoir geometry. The second approach was analyzing the role of flow controlling parameters by performing stratigraphic (Dionisos) and cellular automata-based (CATS) numerical simulations. The latter provided a more appropriate reservoir scale-simulation process than Dionisos. A restored surface, considered as reference for the deposition of the reservoir units, was used as the palaeotopography for CATS simulations, having as constraints the reservoir data. This pioneer use of cellular automata simulations in a real subsurface case study produced coherent results when compared with the actual reservoir distribution. This work sheds light on the importance of tectonic-sedimentation interactions and of palaeotopography for the distribution of turbidite reservoirs.

La sédimentation marine récente dans les fosses de subduction est caractérisée par l'interstratification de sédiments hémipélagiques et de turbidites localement intercalées avec les coulées de débris, qui peuvent résulter de la destabilisation des pentes continentales par de tremblements de terre. La marge d’Equateur est constituée par une forte érosion tectonique qui contribue à la formation d'une fosse profonde remplie d'une suite complexe de faciès sédimentaires. La sédimentation par écoulements gravitaires est omniprésente le long de la marge et les faciès vont de dépôts de transport de masse d'épaisseur métriques latéralement continus à des turbidites d'épaisseur centimétriques isolées intercalées avec des couches d'hémipélagites, de volcanoclastiques et de téphras. Nous présentons l'interprétation de la bathymétrie, des profils sismiques à haute résolution et des données pétrophysiques des carottes sédimentaires. L'objectif de cette étude est de décrire la complexité morphologique à la frontière équatorienne de la plaque de Nazca où un ensemble d'aspérités marines profondes ont subducté à différentes échelles, et ses conséquences sur la distribution latérale des sédiments dans les différents sous-bassins. La marge équatorienne comprend trois segments géomorphologiques: Le segment nord, situé au nord de la crête Carnegie, est caractérisé par une large (5-10 km) et profonde fosse (3800-4000 m), une pente continentale ravinée et une plate-forme (10-40 km de large) avec subsidence active. Le segment central en face de la crête de Carnégie montre une fosse étroite (0-5 km de large) et peu profonde (3100-3700 m), la pente escarpée et ravinée, sans canyons, et plateau continental étroit de 15 à 40 km de large caractérisé par des zones d'affaissement et de soulèvement actifs. Enfin, le segment sud, situé au sud de la crête Carnegie, présente une large (5-10 km) et profonde fosse (4000-4700 m), une pente continentale pauvre en sédiments avec des systèmes de canyons bien définis et une large plate-forme de subsidence (20-50 km). La dynamique sédimentaire le long de la marge est évaluée par l'analyse de 15 carottes sédimentaires dont la description visuelle, les photographies à haute résolution, l'imagerie par rayons X, les données XRF et les propriétés pétrophysiques conduisent à l'identification de 11 faciès sédimentaires caractérisant 7 processus sédimentaires: dépôts de turbidite, hémipélagites, téphras, dépôts de coulées de débris, homogénites, des slumps et des dépôts de carbonate de ooze. Les âges des dépôts sont définis par la datation au radiocarbone des sédiments hémipélagites. Les âges vont de 500 à 48000 ans BP. Les profils sismiques à haute résolution permettent de définir 3 echo-faciès: transparent, stratifiés et chaotiques. Le facies transparent est principalement associé aux dépôts d'homogénites, le facies stratifié est associé aux dépôts interstratifiés turbiditique-hémipélagique et le facies chaotique est associé à des dépôts gravitaires grossiers. Le remplissage de la fosse représente un enregistrement lacunaire mais important de l'histoire de la marge de subduction. De grandes coulées de débris se déplaçant vers l'est dans les deux séquences inférieures du remplissage de la fosse sont initiées le long de la paroi extérieure de la fosse, le long de grandes failles normales dues à la flexion de la plaque océanique subductante. Les sédiments de la séquence supérieure du remplissage qui nappent la fosse sont plus largement fournis par la paroi interne de la fosse mais avec un fort contrôle de la ride de Carnegie. En conséquence, la profondeur, la fréquence, l'épaisseur, la composition et la disposition latérale des dépôts sédimentaires varient grandement entre le nord et le sud. Les grands méga-lits simples, les slumps, les coulées de débris et les homogénites sont situés dans les segments nord et sud. Ils sont déclenchés par de grands escarpements de failles régionales, dans le Nord / Recent deep marine sedimentation in subduction trenches is characterized by the inter-stratification of hemipelagic and turbidite sediments locally interbedded with debris flow, which can result from continental slope shaking triggered by earthquakes. The active margin of Ecuador comprises tectonic erosion that contributes to the formation of a deep trench filled by a complex suite of sedimentary facies. Gravity flow sedimentation is ubiquitous along the margin and facies range from laterally continuous m-thick mass transport deposits to isolated cm-thick turbidites intercalated with hemipelagite, volcanoclastics and tephra. In this study we show interpretation of swath bathymetry, high-resolution seismic profiles and petrophysical data from cores. The objective is to describe the morphologic complexity on the Ecuadorian border of the Nazca plate where a set of deep marine asperities is subducting at different scales, and their consequences on the distribution of sediments in the different sub-basins. Ecuadorian margin comprises three geomorphological segments: The northern segment, northward of the Carnegie Ridge, is characterized by a wide (5-10 km) and deep trench (3800 – 4000 m), a gentler gullied continental slope and a shelf (10-40 km wide) with active subsidence. The central segment facing the Carnegie Ridge, is strongly influenced by the subduction of the Carnegie ridge which induces a narrow (0–5 km wide) and shallow trench (3100 – 3700 m depth), a steep and gullied slope with no canyons and a 15–40 km wide shelf characterized by areas with active subsidence and uplift. Finally, the southern segment, southward of the Carnegie Ridge, presents a wide (5–10 km) and deep (4000–4700 m) trench, a starved continental slope with well-defined canyon systems and a wide subsiding shelf (20–50 km). The sedimentary dynamics along the margin is evaluated by the analysis of 15 cores. Visual description, high-resolution photographs, X-Ray imagery, XRF data and petrophysical properties led to the identification of 11 sedimentary facies that characterize seven sedimentary processes: turbidites, hemipelagites, tephras, debris flows, homogenites, slumps, and ooze carbonate deposits. Age of the deposits is defined by radiocarbon age dating of hemipelagic sediments. Ages range from 500 to 48,000 years BP. High-resolution seismic profiles allow definition of three echo-facies: transparent, layered and chaotic. Transparent echo-facies is mainly associated to homogenite deposits, layered echo-facies is associated to the turbiditic-hemipelagic interbedded deposits and chaotic echo-facies is associated to reworked gravity flow deposits. The trench fill represents a lacunar but important record of the subduction margin history. Large eastward debris flows in the lower two sequences of the trench fill are provided by the trench outer wall as a results of slope failures along normal faults due to the downward bending of the oceanic plate. The sediment of the upper sequence of the trench fill draping the trench floor, are largely provided by the inner trench wall strongly controlled by the Carnegie Ridge. As a result, depth, frequency, thickness, composition and lateral disposition of the deposits vary greatly from those at north and south. The large, simple mega-beds like slump, debris flows and homogenites are located at the northern and southern segments. They were triggered by large regional faults in the North and enhanced by the activity of sets of splay faults in the South overhanging the seafloor at the slope toe. Small-size, fluid rich events were triggered by subduction of isolated seamounts at the edges of the Carnegie Ridge due to frequent but small destabilizations of an inner trench wall preconditioned by the impacts of successive seamounts. Sets of partly volcanoclastic turbidites in central segment might have been triggered by the complex interaction of slope and continental shelf deformation by seamount subduction