La marge du golfe du Lion est issue d'une période de rifting Oligo-Aquitanienne suivie de l'ouverture océanique du bassin Provençal vers le Burdigalien. Deux périodes ont été particulièrement étudiées au cours de cette thèse :<br />· L'événement messinien qui constitue un jalon (entre 5,96 et 5.33 Ma) de l'histoire du bassin. Son étude est indispensable à l'interprétation des séries antérieures.<br />· Et la période de formation de la marge, des débuts de l'extension continentale (35-30 Ma) à l'océanisation (20 Ma environ)<br />Cette étude repose sur une synthèse de toutes les données (essentiellement industrielles) disponibles sur le plateau, la pente et le bassin profond du golfe du Lion. Cette importante base de données a été rassemblée dans le cadre du GDRMarges (atelier golfe du Lion).<br /><br />L'étude des géométries sédimentaires sur la marge et dans le bassin profond apporte des éléments nouveaux dans la compréhension de la crise messinienne :<br />· Le premier élément est l'identification, à la transition entre la plate-forme érodée par les fleuves messiniens et le bassin, d'une épaisse série détritique (jusqu'à 1000 m d'épaisseur). La base de cette série érode directement le rebord de la plate-forme miocène et correspond à la première trace de l'événement messinien dans le bassin. Cet épisode détritique correspond à la « crise d'érosion messinienne » qui intervient avec l'exondation de la plate-forme du golfe du Lion avant l'apparition des premières évaporites du bassin. Une chute de quelques centaines de mètres est suffisante à ce stade pour démanteler la plate-forme miocène.<br />· Le deuxième élément important est l'identification, entre l'épisode détritique initial et la halite messinienne bien connue dans le bassin, d'une épaisse série à évaporites inférieures (environ 1500 m). Cette période marque le début de la « crise de salinité messinienne ».<br />· Un troisième résultat concerne le ré ennoiement du bassin juste après le dépôt de la halite messinienne (celle-ci représente le plus bas niveau marin). Nous avons identifié une surface d'abrasion marine, témoin de la transgression de la ligne de rivage, entre les premiers indices de dépôt de la halite et la surface d'érosion fluviatile messinienne. La limite entre cette abrasion marine et la surface aérienne est située à une profondeur constante de 1.6 secondes temps double. Cette limite représente la ligne de rivage juste avant une accélération suffisante de la transgression pour fossiliser la surface d'érosion fluviatile messinienne (autours de 5.3 Ma).<br />Nous identifions au total près de 3500 m de sédiments déposés depuis la « crise d'érosion messinienne » jusqu'au ré ennoiement du bassin. La plate-forme enregistre quant à elle une perte sédimentaire (due à l'érosion) pouvant atteindre 1000 m. Ces transferts sédimentaires énormes ont des conséquences importantes sur l'évolution de la marge. Les premiers résultats issus d'un backstriping 1D et prenant en considération ces interprétations stratigraphiques suggèrent que le bassin était profond de l'ordre de 3500 m avant la crise messinienne. L'étude détaillée des réajustements isostatiques liés à l'événement messinien reste à faire et nous permettra de mieux comprendre comment réagit la croûte à des contraintes de charge.<br /><br />L'étude des structures de la croûte et de la sédimentation initiale de la marge du golfe du Lion (avec plusieurs surfaces d'érosions majeures identifiées et datées) nous permet d'avancer les résultats suivants :<br />· L'ensemble du substratum, mésozoïque et paléozoïque, parait largement érodé. Cette érosion affecte l'ensemble de la marge, pratiquement jusqu'à la zone « océanique ». Une position surélevée de cette zone jusqu'à la fin de l'épisode de rifting est mise en évidence. Cette position haute contraste avec la zone camarguaise où un important bassin synrift Oligocène est connu. <br />· A partir de l'Aquitanien (fin du rifting), la rupture se produit et semble limitée à une zone étroite d'environ 50Km. L'ensemble du golfe du Lion s'affaisse alors.<br />La question se pose de savoir si ce golfe du Lion qui a été soulevé et érodé sur toute sa largeur pendant le rifting, avant de subsider, résulte d'un héritage ou s'il doit sa configuration à l'ouverture du bassin Provençal.<br />A l'échelle du bassin, la marge homologue Sarde présente des caractéristiques équivalentes : toute la zone centrale, homologue du golfe du Lion, est largement affaissée, entre les zones restées hautes de l'Iglesiente et de la Nurra. Comme dans le golfe du Lion, les dépôts synrift parraissent peu développés. Il semble donc évident que c'est bien l'ouverture du bassin Provençal qui contrôle l'évolution verticale du golfe du Lion.<br /><br />Ces résultats nous permettent de proposer une histoire de la marge du golfe du Lion en trois temps. Tout d'abord un événement thermique profond maintient la plate-forme exondée pendant l'épisode initial de rifting. Dans un deuxième temps la rupture se fait (Aquitanien supérieur, vers 20 Ma) et le premier socle « océanique » atypique (zone de transition) se met en place. Le troisième temps correspond à la mise en place de la croûte océanique proprement dite au centre du bassin.

Des modèles géométriques ont été proposés pour reconstruire la géométrie de plis associés aux rampes (par exemple pli sur flexure de faille), en identifiant en particulier la profondeur de niveau de décollement et le déplacement total sur la rampe. Ces méthodes de reconstruction géométrique sont appliquées pour des plis partiellement érodés. Au cours de l'érosion, le cut-off de la rampe peut être érodé et, par conséquent, le déplacement sur la rampe est difficile à quantifier. Dans cette thèse, nous développons onze modèles thermo-géométriques. Les modèles combinent les données géométriques et les données d’enfouissement pour proposer une évolution cinématique d’un pli avec cut-off érodé. Nous supposons que la mise en place d'une unité tectonique produit une anomalie thermique dans le mur de la faille, et que cette anomalie thermique pourrait indiquer une épaisseur de bloc chevauchant. Les modèles fournissent une estimation de la profondeur de décollement et le déplacement total sur une rampe érodée, qui ne dépend pas de taux d’érosion. Dans le cas de chevauchements actifs, les modèles proposent un taux de déplacement et un âge de l'initiation de la faille en fonction de taux d'érosion. Ces données sont utilisées pour proposer un développement cinématique de coupes érodées. Nous appliquons les modèles sur les plis érodés et actif à Taiwan dans les zones de Choshui et Miaoli. On propose des coupes régionales équilibrées en utilisant la technique de modélisation directe. Dans la section Choshui, nous proposons un niveau de détachement de ~5 km à ~14 km, marquée par deux sauts successifs de rampes de ~5 km and ~4 km. En supposant un taux d'érosion à 4 mm/an, l'âge de l’initiation de chevauchement active est entre 3,3 Ma dans la partie intérieure de prisme (Chevauchement de Tili) à 0,9 Ma dans la partie extérieur (Chevauchement de Chelungpu). Le raccourcissement totale sur la coupe de Choshui est ~100 km et le taux de déplacement calculé est ~1 cm/an. Pour tester nos modèles thermo-géométriques dans une chaîne plissée inactive, on applique nos modèles sur les plis érodés associés aux failles de Pine Mountain et Jones Valley dans la chaîne plissée des Appalaches. L'application des modèles thermo-géométriques nous permet d’estimer une quantité de déplacement sur les deux failles et expliquer de manière satisfaisante l'anomalie thermique dans le mur des failles de Pine Mountain et Jones Valley. Afin d'améliorer la description de l’anomalie thermique qui se développe dans le soubassement des failles, on a étudié l'évolution des minéraux magnétiques des roches argileuses le long de quatre sections dans la chaîne plissée à Taiwan. On a remarqué que la greigite (Fe3S4) domine l'assemblage magnétique dans les roches enfouies à moins à moins de de 70°C. La magnétite (Fe3O4) se développe pour des températures d’enfouissement de ~50°C et domine l’assemblage magnétique jusqu'à ~350° C. A partir ~300°C, la pyrrhotite monoclinique (Fe7S8) se développe aux dépens de la magnétite, et à ~350°C, la magnétite n'est plus détecté. Ces résultats peuvent être utilisés en complément d'autres géothermomètres pour identifier les anomalies thermiques dans une gamme de de 50-70°C et de 300-350°C où les caractéristiques des minéraux magnétiques sont identifiées / Geometric models have been proposed to account satisfactorily for ramp-related folds (e.g. fault-bend fold), identifying in particular detachment depth and total shortening. These methods of geometric reconstruction are applied on partially eroded folds. During erosion, the fault cut-off may be removed and as a result, the displacement is difficult to quantify. In this thesis, we develop 11 thermo-geometric models combining geometric description of folds and burial data to propose kinematic evolution of folds with eroded cut-offs. We assume that the emplacement of a tectonic unit will result in a thermal anomaly in the footwall, and that this thermal anomaly might indicate a thickness of the overriding unit. The models provide an estimation of the detachment depth and the total shortening on an eroded ramp, independent of the erosion rate. In the case of active thrusts, the models provide an estimation of the slip rate and the age of the initiation of the thrust as a function of the erosion rate. These data are used to unravel the kinematic development of eroded cross-sections. We apply the models on eroded folds from Taiwan underlined by active thrusts in the Choshui and Miaoli sections. We propose regional balanced cross-sections using forward modeling technique. In the Choshui section, we propose a detachment profile with a depth between ~ 5 km and ~ 14 km, marked by two steps of ~ 5 km. Assuming erosion rate at 4 mm/a, the age of initiation of the active thrusts is ranging from 3.3 Ma inward (Tili thrust) to 0.9 Ma outward (Chelungpu thrust). The total shortening from the whole section is ~100 km and the calculated slip rate is about 1 cm/a. To test our models in a non-active fold-and-thrust belt, we study eroded folds associated to the Pine Mountain thrust and Jones Valley thrust from the Appalachian belt. The application of the thermo-geometric models provides a value of the total shortening and explains satisfactorily the thermal anomaly in the footwall of the Jones Valley thrust. In order to improve the description of the thermal anomaly, we have studied the evolution of magnetic minerals of argillaceous rocks in four sections from the Taiwan thrust belt. We found that the iron sulfide greigite (Fe3S4) is dominating the magnetic assemblage in the less buried rocks (<70°C). The magnetite (Fe3O4) develops at burial temperature of ~50°C and is dominating the magnetic assemblage up to ~350°C. By ~300°C, the monoclinic pyrrhotite (Fe7S8) develops at the expense of magnetite, and at ~350°C, the magnetite is no longer detected. These results can be used complementary to other geothermometers to identify thermal anomalies in the range 50-70°C and 300-350°C where characteristic magnetic minerals are identified