Ce manuscrit présente la dynamique des dépôts évaporitiques du bassin de Sivas en Turquie et évalue l’impact diagénétique de ces évaporites sur les analogues de réservoirs gréseux. Cette étude s’effectue dans un bassin d’avant-pays ayant la spécificité d’avoir enregistré une intense tectonique salifère, marquée notamment par la présence de mini-bassins oligo-miocènes. Les résultats présentés s’appuient sur des relevés cartographiques de terrain, des descriptions sédimentaires ainsi que sur des analyses pétrographiques et géochimiques.Les premières évaporites du bassin se forment à l’Eocène supérieur lorsque l’avant-pays perd progressivement sa connexion avec le domaine marin, en conséquence de la propagation de la chaine de plis et de chevauchements. La fermeture océanique s’accompagne d’une diminution drastique des apports clastiques. Les faciès turbiditiques évoluent alors vers des dépôts argilo-carbonatés propres à un bassin affamé et anoxique. Les évaporites commencent par précipiter dans des bassins en piggy-back précocement isolés du reste de l’avant-pays. Par surrection tectonique, ces dépôts subissent un démantèlement gravitaire qui induit des accumulations de gypses détritiques au front de la chaîne. Avec l’augmentation des conditions de salinité de l’ensemble du bassin, des plateformes évaporitiques s’établissent ensuite sur les domaines peu profonds et nourrissent en fond de bassin des turbidites de gypse. Enfin, dans un plan d’eau devenu peu profond, l’essentiel de l’avant pays est comblé par de la halite aujourd’hui lessivée en surface. Tout au long de l’Oligo-Miocène, les évaporites éocènes induisent des déformations halocinétiques. Les sels diapiriques sont alors dissous et recyclés sous forme de dépôts gypsifères qui précipitent en domaine continental, au sein d’environnements sebkhaïques à lacustres peu profonds. Ces évaporites de seconde génération ont pu connecter différents émissaires diapiriques pour constituer ce que nous nommons « une canopée resédimentée ». Les sulfates recyclés se sont également accumulés sur des émissaires diapiriques en cours de déflation pour ainsi former de véritables mini-bassins évaporitiques secondaires encapsulés. Sur toute la bordure nord du bassin, et en continuité latérale d’une canopée salifère, les évaporites recyclées ont formé des accumulations majeures de gypse sélénitique lacustre.L’étude diagénétique des grès continentaux de mini-bassins montre une paragenèse ayant été contrôlée au premier ordre par la composition minéralogique des grains détritiques. Ainsi, dans les grès fortement polygéniques, des fluides salins et alcalins probablement dérivés du lessivage des émissaires diapiriques ont interagi avec les grains réactifs pour induire la précipitation précoce de ciments analcitiques. Ces derniers paraissent également avoir été favorisés dans les mini-bassins isolés hydrographiquement par des reliefs diapiriques. Plus localement, des phénomènes de gypsification se sont produits au niveau de dépôts faillés ou fracturés et positionnés à proximité immédiate de structures salifères. Les fluides salins impliqués circulaient par l’intermédiaire de la porosité créée par l’endommagement tectonique.L’ensemble des résultats présentés trouvent des analogies avec d’autres bassins salifères, actuels ou anciens, affectés par des déformations halocinétiques en contexte continental (e.g. le bassin Précaspien, le bassin du Zechstein ou le Great Kavir en Iran). / This manuscript focuses on the various evaporitic systems of the Sivas Basin (Turkey) and assesses the diagenetic impact of saline fluid flow on silicoclastic reservoir analogues. This study takes place in a foreland basin that has the peculiarity of having recorded halokinetic deformations, as evidenced by outcropping Oligo-Miocene mini-basins structures. The results are based on geological field mapping and sedimentary descriptions complemented by petrographic and geochemical analyses.The first evaporites of the basin precipitated during the Late Eocene when the foreland progressively lost its connection with the oceanic domain, as a result of the northward propagation of the fold-and-thrust-belt. Such event first resulted in sediment-starved conditions, with siliciclastic turbidites grading to muddy- and organic-rich facies. The evaporites then formed in early isolated piggy-back basins and were subsequently reworked in the foredeep by tectonically-induced gravitational collapses. With increasing saline conditions, evaporitic platforms developed in shallow-water domains of the foreland, and fed gypsum turbidites in the deep-water setting. Finally, after the general establishment of shallow-water hypersaline conditions, most of the available space was filled by halite deposits, nowadays entirely dissolved at the surface.During the Oligo-Miocene, Eocene evaporites induced halokinetic deformations. The diapiric salts were then recycled as gypsiferous deposits precipitated in sabkha to shallow-water lacustrine setting within salt-walled mini-basins. Such evaporitic deposits of second-generation were able to connect different diapiric structures, forming what we define as a “resedimented canopy”. The recycled evaporites also accumulated in depleting diapiric stems, resulting in the development of peculiar encased evaporitic mini-basins. Finally, along the northern border of the basin, the recycled evaporites formed massive accumulations of lacustrine selenitic gypsum southward connected to a spreading salt canopy.The diagenetic study of Oligocene continental sandstones emplaced within mini-basins highlights a paragenesis controlled at first order by the detrital composition. For instance, in the less sorted sandstones, saline-alkaline fluids, probably resulting from the leaching of diapiric salts, interacted with reactive grains to produce analcitic cements at shallow burial. These cements also seem to have been favored in mini-basins that were hydrographically isolated by diapiric reliefs. More locally, in fractured to faulted sandstones close from a diapiric structures, the porosity has been early to lately occluded by gypsum cements. The saline fluids inducing such cementation were fed by the diapiric evaporites, and reached the reservoirs through the fracture or fault-related porosity.All of these results may find relevant analogies with other ancient or present-day evaporitic basins affected by halokinetic deformation in continental setting (e.g. the Precaspian Basin, the Zechstein Basin or the Great Kavir in Iran).

Cette thèse étudie les aires d'influence des ports : à terre (arrière-pays) et outre-mer (avant-pays). Elle s'inscrit dans un vaste débat scientifique sur l'impact du développement des réseaux sur les territoires. Dans le domaine spécifique des recherches maritimes et portuaires, le courant théorique dominant tend à relativiser le poids de la distance dans le choix du port, sous l'effet du développement de réseaux de toutes sortes. Pour illustrer ce déclin de la distance, certains auteurs évoquent l'exemple d'armements maritimes de conteneurs, qui proposent un même tarif de transport de porte à porte quelle que soit la localisation terrestre des clients. Afin de mesurer la portée et l'intensité de cette éventuelle déterritorialisation des flux maritimo-terrestres nous avons comparé les flux de commerce extérieur de la France avec des estimations obtenues à l'aide d'un modèle d'interaction spatiale. Les résultats de notre étude montrent que l'effet combiné de la masse (trafic) et de la distance terrestre continue de fournir une bonne explication de la distribution spatiale des flux portuaires.

Les structures chevauchantes frontales d'une chaîne de collision et son bassin d'avant-pays constituent une zone où le déplacement des écailles chevauchantes, l'érosion, la sédimentation et la subsidence du substratum se produisent simultanément. Ces différents phénomènes interfèrent et conduisent à une évolution en régime permanent constituée d'une suite d'exhumations et d'enfouissements des écailles des structures. Des modèles originaux développés en Pascal pour chacun des phénomènes sont couplés dans un algorithme général. En faisant varier la valeur des paramètres géométriques et / ou mécaniques, il est ainsi possible d'étudier et de quantifier l'influence de ces phénomènes sur le développement et l'histoire tectonique des fronts de chaîne de collision. De plus ces modèles fournissent un aperçu des faciès sédimentaires à partir des pentes à l'instant du dépôt des sédiments dans les bassins. En effet, lors d'études expérimentales des systèmes fluviatiles, des faciès corrélés avec des classes de pentes ont été mises en évidence par certains auteurs. Dans une deuxième partie le modèle développé est appliqué à la chaîne des Siwalik, piémont de la chaîne himalayenne. Les Siwalik se comportent comme un prisme tectonique décollé à la base lors d'un raccourcissement imposé à l'arrière et érodé en surface. Classiquement on distingue trois formations dans cette chaîne: les Siwalik Inférieur, Moyen et Supérieur. Les premiers dépôts sont datés autour de 18 Ma. Depuis, les conditions de dépôt sont toujours continentales. Au Népal occidental les sédiments des Siwalik sont affectés de plis, de chevauchements et de structures rétrochevauchantes pouvant être séparés par des bassins intramontagneux (duns) déplacés au toit des écailles chevauchantes. L'analyse de la réflectance de la vitrinite (VR0) montre qu'une érosion intense contemporaine de l'activité tectonique équilibre l'épaississement tectonique et empêche ainsi un enfouissement important des séries sédimentaires. Le Main Boundary Thrust (MBT), montre une composante normale des mouvements récents sur une grande partie de sa longueur. Des données microstructurales échantillonnées le long d'un tronçon du MBT sont utilisées pour calibrer les paramètres mécaniques de la chaîne en la considérant comme un prisme de Coulomb. Ces paramètres sont utilisés dans le modèle numérique décrit précédemment afin de caractériser les séquences d'activation des failles dans le système chevauchant des Siwalik ainsi que la sédimentation syn-tectonique associée. La comparaison entre la distribution de la déformation dans l'avant-pays himalayen et dans le modèle numérique montre que le prisme himalayen est en régime permanent contrôlé par une convergence horizontale et par les phénomènes superficiels et se caractérise par une distribution spatiale et temporelle irrégulière des mouvements des failles dans l'ensemble du prisme. Un traitement par Modèle Numérique de Terrain est ensuite appliqué à deux zones de la chaîne des Siwalik au Népal occidental et permet de comparer les structures prédites avec celles proposées par l'analyse de ces MNT pour expliquer la localisation des virgations des structures et leur relation avec le plan de décollement sous-jacent. Finalement l'analyse de la sédimentation dans les bassins transportés et la comparaison des données au secteur de Nahan Dehra-Dun (Inde occidentale) permet d'apprécier le rôle joué par les paramètres dépendant du temps et permet de mieux cerner l'origine des fluctuations enregistrées dans les sédiments de la zone externe de la chaîne himalayenne. En termes de climatologie et de phénomènes superficiels les schémas d'évolutions proposés par les modèles numériques et appliqués à la chaîne himalayenne tendent à montrer qu'il existe une transition brutale vers -6,5 Ma. Les adaptations nécessaires au rééquilibrage par succession d'amincissements et d'épaississement crustaux de la chaîne himalayenne afin de conserver une évolution en régime permanent sont enregistrées dans les bassins sédimentaires périphériques proches ou distaux.

L'histoire des remplissages sédimentaires du lac du Bourget et du Léman est abordée qualitativement et quantitativement par sismique réflexion à haute résolution, sonar à balayage latéral, carottages courts et analyses minéralogiques. La combinaison des données permet d'établir la part respective du contrôle climatique et sismo-tectonique de la sédimentation lacustre depuis la glaciation du Würm dans le NW des Alpes. La corrélation des stratigraphies sismiques avec les données chronologiques existantes permet de reconnaitre deux pulsations des glaciers de l'Isère et du Rhône il y a 35000 et 20000 ans BP environ. La position périphérique du lac du Bourget par rapport au flux glaciaire isèrois a favorisé une déglaciation rapide et un remplissage sédimentaire dominé par les apports fluvio-glaciaires, puis fluviatiles durant le Tardiglaciaire (entre 15000 et 10000 ans BP environ). En revanche, la position plus proximale du Léman par rapport au flux glaciaire rhôdanien s'est traduite par un retrait glaciaire plus tardif et polyphasé jusqu'à la fin du Tardiglaciaire (14000 ans BP environ). Le remplissage sédimentaire résulte donc principalement de dépôts sous-glaciaires et d'un remplissage glacio-lacustre accumulé dans un lac pro-glaciaire de plus en plus vaste. La sédimentation holocène est ensuite dominée par des apports argileux et des carbonates authigènes dans le lac du Bourget et le Petit lac Léman, alors que l'essentiel des apports détritiques est piégé dans le Grand lac Léman au front des fan deltas du Rhône et de la Dranse. Le prolongement d'accidents jurassiens NW-SE aux extrémités Nord et Sud du lac Bourget (accident de Culoz, faille du Col du Chat) a favorisé un surcreusement glaciaire et développé une déformation continue des remplissages tardiglaciaires, mais également le déclenchement séismique d'un remaniement gravitaire majeur à la transition Tardiglaciaire-Holocène. Dans le lac du Bourget, la combinaison des données de sonar à balayage latéral, de prélèvements de surface et de carottages courts, autorise également d'établir le fonctionnement actuel du lac et l'enregistrement sédimentaire du dernier millénaire à partir de la composition et de la texture du premier mètre de sédiment carotté. La chronologie du remplissage est établie à partir de l'extrapolation du taux de sédimentation défini sur le siècle par le 210 Pb et l37 Cs et validée par la reconnaissance d'événements historiques majeurs (crues, séismes, aménagements). Le Petit Age Glaciaire se traduit par une forte augmentation des régimes de crues entre le l7ème et le 19'me siècle, qui coïncide principalement avec le minimum d'activité solaire de Maunder (1650-1720 AD). L'évolution décennale et centennale de la sédimentation profonde continue est précisée à partir de l'analyse spectrale du signal sédimentaire à très haute résolution (minéralogie des argiles, calcimétrie, lamination), après avoir éliminé les dépôts événementiels. Une cyclicité de 45 ans est reconnue en différentes parties de la plaine lacustre, ainsi qu'une cyclicité de 4 à 5 ans dans la lamination durant le minima solaire de Sporer (1450-1550 AD). Les effets des principaux séismes historiques de la région du lac du Bourget sont présentés et leur extension régionale est discutée. L'instabilité sismo-tectonique tardiglaciaire-holocène s'enregistre essentiellement par des remaniements gravitaires et le développement d'homogénites (ou dépôts de seiches) lors des événements majeurs. La signature acoustique d'un dépôt de seiche préhistorique et la signature sédimentologique d'un dépôt de seiche historique correspondant au séisme survenu le 18 Février 1822, permettent de préciser l'influence de l'entrée en résonance de l'ensemble de la tranche d'eau, sur l'évolution des remaniements gravitaires lors d'un séisme.

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.

L'avant-pays de Chartreuse est une zone de transition entre les chaînes subalpines (massif de la Grande-Sure ) , la terminaison méridionale du Jura (chaînon du Ratz) et le bassin molassique du Bas-Dauphiné. La grande diversité des dépôts (calcaire karstique , molasse marneuse et conglomératique, alluvions fluviatiles , glaciaires et interglaciaires ) a justifié l'emploi de méthodes variées dans le but de définir le comportement hydrodynamique des différents aquifères et d'en déterminer les potentialités. La description des particularités lithologiques et hydrogéologiques des différentes formations a permis de préciser les conditions aux limites des réservoirs alluviaux. L'étude du remplissage alluvial, réalisée à partir d'une campagne de prospection géophysique et de nombreux forages , a défini la géométrie de ces réservoirs et a permis l'ébauche d'un schéma de la configuration des dépôts en fonction des phases glaciaires et interglaciaires. Les limites de bassins versants ont été déterminées par l'étude des circulations karstiques dans les massifs calcaires . L'analyse de la structure et de la fracturation, l 'observation des débits et des caractères physico- chimiques des eaux des émergences ont donné un schéma cohérent du fonctionnement des systèmes karstiques qui participent pour une grande part à l 'alimentation des aquifères alluviaux. L'évaluation des volumes d'eau infiltrée à partir des données hydroclimatiques a mis en évidence de remarquables potentialités d'exploitation de la nappe dans la vallée de Saint-Laurent-du-Pont . L'étude hydrodynamique de cette nappe a fait apparaître que l 'effet transitoire des apports est rapidement effacé vers l'aval, la nappe acquérant en permanence un régime de quasi-équilibre entre les effets d ' alimentations amont et le drainage des zones argileuses . L' ensemble des connaissances concernant l'aquifère et ses limites a donc pu être contrôlé par un modèle d'écoulement permanent qui permet de simuler les effets d 'un captage.

A partir de l'étude de cas naturels de zones transverses dans l'avant-pays alpin et de modèles analogiques, on montre que le développement des zones de transfert dans les chaines plissées est directement lié à une variation longitudinale des paramètres impliquant le niveau de décollement basal. Pour une série sédimentaire mécaniquement isotrope et pourvue d'un niveau de décollement basal à comportement fragile, ces facteurs sont : (1) l'épaisseur de la couverture et (2) la résistance au cisaillement à la base. Pour une chaine dont le décollement est assuré par un niveau de détachement ductile, la présence d'hétérogénéités obliques (variations brutales d'épaisseur ou interruptions latérales, . étranglements, rides ... ) au sein de cette couche ductile favorise la formation et l'orientation des chevauchements dans la couverture fragile sus-jacente. Les fronts latéraux nord et sud de l'arc du Jura se localisent à l'aplomb d'une limite d'extension du niveau de décollement triasique: au sud, il s'agit d'une variation latérale de faciès alors qu'au nord il s'agit d'une interruption brutale par faille normale. Ces deux secteurs montrent une déformation finie associant régime compressif et régime décrochant, caractérisée par une rotation importante des axes de raccourcissement qui tendent à s'orienter perpendiculairement à la zone transverse. Cette déformation transpressive peut s'exprimer de deux façons: soit elle affecte l'ensemble de la zone transverse de manière diffuse (cas du Jura septentrional), soit il y a ségrégation entre les composantes de cisaillement pur et de cisaillement simple (cas du Jura méridional). Le massif du Vercors occidental correspond il une zone transverse induite par l'épaississement du nord vers le sud de la couverture allochtone, qui s'accompagne de la réapparition du sel massif triasique à la base. Ces variations longitudinales conduisent au développement de plis en échelon au front de la chaine et à l'augmentation de la longueur d'onde des écailles imbriquées. La diminution vers le sud de la résistance mécanique il la base se traduit par une inversion progressive de la vergence de la chaine.