Depuis 45 Ma, le continent asiatique se déforme sous l'effet de la collision continentale de l'Inde. L'épaississement crustal et l'extrusion de blocs le long de grands décrochements sont considérés comme les deux principaux mécanismes accommodant la déformation. Par ailleurs, des observations structurales suggèrent la présence de rotations de blocs autour d'axes verticaux au niveau des syntaxes Est et Ouest himalayennes et dans une zone allant de l'Afghanistan au Baïkal. L'étude des relations entre épaississement, décrochement et rotations de blocs qui constitue l'objet de ce travail, est un des points importants pour la compréhension de la cinématique Tertiaire de l'Asie. Les mécanismes de déformation et la cinématique T ertiaires de l'Ouest de l'Asie Centrale ont été abordés par le biais du paléomagnétisme et de la géologie structurale. La présente étude a été réalisée dans la dépression Tadjik et le Tien Shan Kirghiz, situés respectivement au nord-ouest et au nord de la syntaxe Ouest- Himalayenne et du Pamir. L'étude paléomagnétique permet de mettre en évidence deux domaines distincts de rotations de part et d'autre de la faille décrochante dextre de Talass-Fergana qui traverse le Tien Shan de part en part. A l'Est de cette faille, les bassins Cénozoïques du Tien Shan présentent une rotation faible ou nulle par rapport à l'Asie stable. A l'inverse, à l'Ouest, les rotations antihoraires sont significatives, de 1'0rdre de 20° dans le bassin de Fergana, de 15 à 50° dans la dépression Tadjik. L'étude structurale montre que le contexte cinématiq ue régional . combine chevauchement et décrochement sénestre. La déformation et la rotation des bassins de type compressifs est principalement localisée dans la couverture sédimentaire, à l'opposé des zones faillées d'échelle crustale qui les limitent. La cinématique Tertiaire du Tien Shan et de la dépression Tadjik apparaît fortement associée au poinçonnement vers le Nord du Pamir par rapport à l'Asie. La faille de Talass-Fergana est une discontinuité majeure à l'Ouest de laquelle la déformation est accommodée par de l'épaississement, du décrochement et des rotations de blocs.

L'érosion hydrique touche près de 3 millions d'hectares des sols agricoles en Tunisie, et constitue une menace pour la durabilité des retenues collinaires destinées à mobiliser les eaux de surface. La très forte densité des systèmes ravinaires en Tunisie, comme dans bon nombre de régions méditerranéennes, pose la question de leur rôle dans le comblement des retenues. Dans ce contexte, l'objectif général de ce travail de thèse est de proposer une méthodologie qui permette d'évaluer la contribution relative de l'érosion ravinaire (ravines/oued) et de l'érosion de surface (diffuse/ rigoles) dans les flux de sédiments à l'exutoire des petits bassins versants (0,1-10 km²) sur des périodes d'observations suffisamment longues (une quinzaine d'année). La démarche proposée s'appuie sur la méthode de traçage des sources de sédiments développée par Walling (1999), et consiste à exploiter le caractère stable de certains éléments pour discriminer les sources de sédiments accumulés dans les retenues collinaires. Les différentes étapes de cette approche consistent en : i) l'identification des traceurs potentiels; ii) l'analyse de ces traceurs dans les échantillons «source» et dans les carottes prélevées dans les sédiments de la retenue; iii) l'application d‘un modèle de mélange associé à un modèle de Monte Carlo. Les résultats de cette méthode de traçage testée prioritairement sur un bassin versant expérimental (Kamech) ont été par la suite validés par deux approches indépendantes d'estimation des volumes de terres érodés. Sur Kamech, les résultats montrent la prédominance de l'érosion de surface qui représente près de 80% de l'érosion totale dont le taux moyen atteint 15 t/ha/an. Cette application a également permis de dégager des recommandations concernant la stratégie d'échantillonnage des carottes au sein des sédiments piégés dans les retenues collinaires pour limiter les incertitudes liées à l'échantillonnage. La méthode a ensuite été appliquée à quatre autres bassins versants choisis pour représenter au mieux la diversité des paysages de la Dorsale Tunisienne et du Cap Bon. La comparaison des résultats pour les cinq bassins versants étudiés montre une large variabilité des comportements érosifs : trois bassins montrent une prédominance de l'érosion de surface et nécessitent la mise en place de pratiques culturales protectrices de la ressource en sol alors que les deux autres bassins sont dominés par l'érosion ravinaire et nécessitent de recourir prioritairement à des mesures structurelles telles que des aménagements de ravines. Ces différences de comportements érosifs entre bassins ont été confrontées aux caractéristiques des sites en vue de fournir des clés de prédiction.Mots clefs : Erosion ravinaire. Erosion de surface. Bassins versants. Retenues collinaires. Traçage des sources de sédiments. Télédétection. Tunisie. / Water erosion affects nearly 3 million hectares of agricultural soil in Tunisia, and presents a threat to the sustainability of reservoirs to store surface waters. The high density of gully systems in Tunisia, like in many Mediterranean regions, raises the question of their role in the siltation of reservoirs. In this context, the objective of this thesis is to propose a methodology for evaluating the relative contribution of gully erosion (gullies/channel) compared to surface erosion (rill and interrill) in sediment fluxes at the outlet of small catchments (0.1-10 km ²), for pluri-annual periods (about 15 years). The proposed approach is based on the method of fingerprinting sediment sources developed by Walling et al. (1999), and takes advantage of the stable nature of certain elements to discriminate the origin of sediment trapped in reservoirs. The different steps of this approach consist in i) the identification of potential tracers adapted to the objectives of the study, ii) the quantification of these tracers in sources samples and in sediment cores, iii) the application of a mixing model combined with a Monte Carlo model. The results of this fingerprinting approach primarily tested on the Kamech experimental catchment were subsequently validated using eroded soil volumes estimated by two independent approaches. The results for this catchment show the dominance of surface erosion which represents nearly 80% of the 15 t/ha/year of total erosion. In addition, guidelines for method application have been proposed, including the implementation of a core sampling strategy which limits the level of uncertainty to less than 10%. The method was then applied to four other catchments representative of the diversity of the Tunisian Dorsal and Cape Bon landscapes. The comparison of the results for the five studied catchments shows a wide variability of erosion behaviour. Surface erosion is the dominant process in three catchments which require the establishment of protective cultivation of the soil resource. The two other catchments are dominated by gully erosion and require the priority use of structural measures such as improvements of gullies and bank channel protection. These differences between catchments have been related to the characteristics of the sites in order to identify predictive factors.Keywords: Gully Erosion. Rill and Interrill Erosion. Catchments. Reservoirs. Sediment Fingerprinting. Remote Sensing. Tunisia.

L'hétérogénéité spatiale est un trait caractéristique des aquifères calcaires. Conditionnée par le karst et ses morphologies, cette hétérogénéité explique la fréquente sous-exploitation des réserves de ces hydrosystèmes mais également le degré lacunaire de connaissance de leurs fonctionnements. Nous avons voulu, dans cette recherche, approfondir cette connaissance en scrutant le fonctionnement des aquifères calcaires qui arment les bas plateaux du Nord-Est de la France. Trois de ces bas plateaux ont été retenus, ceux du Dogger et de l'Oxfordien (Jurassique) et celui du Muschelkalk (Trias). Afin de comprendre comment s'organisent les écoulements sur et dans ces trois systèmes, notre démarche s'articule autour de deux principaux axes ; le premier concerne l'identification des modalités de l'écoulement et le second est consacré à leur quantification. En pratique, la connaissance des modalités de circulation a été recherchée à travers l'étude des différents paramètres structurels (géologique, tectonique, karstique) et conjoncturels (précipitation, évapotranspiration) qui interagissent dans le cycle de l'eau. Nous montrons que la variété de fonctionnements hydrologiques observés, à l'échelle du domaine d'étude, est conditionnée principalement par les paramètres structurels ; l'hétérogénéité lithologique, notamment, apparaît comme une clef fonctionnelle déterminante, d'une part, par l'existence d'une multiplicité de nappes d'eau et d'autre part, par son rôle dans la karstogenèse. Les morphologies du karst s'observent principalement sur les secteurs de contact lithostratigraphique et nous avons pu établir, à travers une répartition spatiale des phénomènes du karst (en surface et en souterrain), que ces trois plateaux sont majoritairement déconnectés du karst et dominés par des processus de circulation lents, de l'infiltration à la vidange aquifère. Afin d'apporter des éléments de quantification sur les circulations, une analyse hydroclimatique et géochimique d'exutoires de petites dimensions a été ensuite menée. C'est ainsi qu'une petite dizaine de sources et de bassins versants, localisés dans des contextes physiographiques variés, ont fait l'objet de suivis sur plusieurs cycles hydrologiques. L'analyse nous a permis de préciser les caractères hydrodynamiques de deux grands types de comportement observés au sein des bas plateaux étudiés : le comportement fissural et le comportement karstique. Le comportement fissural se manifeste, à l'échelle annuelle, par un filtrage important des précipitations par les systèmes (forte inertie des valeurs de débits et de conductivités électriques) et également par de lents processus de mise en charge à l'échelle des évènements de crue. Le comportement karstique, quant à lui, est attesté, à l'échelle annuelle, par des pluies moyennement filtrées par les systèmes mais aussi par des variations hydrogéochimiques accusées lors des sollicitations pluviométriques majeures, en lien avec la transmissivité importante de ces milieux / The spatial heterogeneity is a feature of limestone aquifers. Conditioned by the karst and its morphologies, this heterogeneity explains the frequent under-exploitation of these hydrosystem reserves but it also explains the incomplete degree of knowledge of their functionings. In this research we wanted to deepen this knowledge by scrutinizing the functioning of the limestone aquifers which arm the low plateaus of the North-East of France. Three of these low plateaus held our attention, those of Dogger and Oxfordian (Jurassic) and the one of Muschelkalk (Triassic). In order to understand how the flows on and into these three systems are organized, our approach focuses on two main axes ; the first one concerns the identification of the modes of flow and the second one is devoted to quantification. In practice, the knowledge of the flow modes was investigated through the study of various structural parameters (geology, tectonics, karst) and conjunctural parameters (precipitation, evapotranspiration) interacting the water cycle. We show that the variety of hydrological functionings which are observed, on the scale of the study area, is mainly dependent on the structural parameters ; the lithological heterogeneity, in particular, appears as a determining functional key, on the one hand, by the existence of a multiplicity of groundwater and on the other hand, by its role in the karstogenesis. The morphologies of the karst are primarily obvious on the areas of lithostratigraphic contact and we were able to establish, through a spatial distribution of karst phenomena (on and underground), that these three plateaus are mainly disconnected from the karst and run by slow-flow processes, from infiltration to ground water discharge. In order to provide some quantifications of the circulations, a hydroclimatic and geochemical analysis of small outlets was then conducted. Thus a dozen springs and catchments, located in various physiographic settings have been surveyed for several water years. The analysis allowed us to specify the hydrodynamic characteristics of two types of behavior observed in the low plateaus we studied: the fissural behavior and the karstic behavior. The fissural behavior appears, on an annual scale, through a significant rainfall filtering of the systems (high inertia of the values of discharges and electrical conductivities) and also by slow charging processes when flood events occur. The karst behavior, meanwhile, is evidenced on an annual scale, by a moderately rainy filtering of the systems but also by hydrogeochemical variations accused during major rainfall solicitations in connection with the important transmissivity of these environments

Avec le développement des mesures de pluie à hautes résolutions spatiales et temporelles , l’utilisation de modèles hydrométéorologiques distribués est désormais envisagée pour anticiper les phénomènes de crue soudaine sur les petits bassins versants non jaugés. Toutefois les approches développées jusqu’ici se sont généralement concentrées sur l’évaluation des phénomènes hydrologiques, laissant de côté la question de leurs impacts, qui dépendent fortement de la configuration du terrain et des enjeux qui y sont présents. Ce travail de thèse a permis de développer et tester une méthode d’évaluation directe de ces impacts à partir des sorties d’un modèle pluie-débit sur un territoire limité. La démarche mise en oeuvre repose sur un travail préalable d’analyse du territoire permettant d’une part d’évaluer les emprises submergées dans une large gamme de débits par une approche hydraulique simplifiée, puis de construire des relations univoques débit-enjeux pour chaque bief de cours d’eau. Ces relations permettent de produire des cartes d‘enjeux potentiellement touchés ,pouvant être actualisées régulièrement en cours d’événement. Deux études des cas ont permis de réaliser une première évaluation des performances de cette approche, du point de vue de la qualité d’estimation des emprises inondées, et du point de vue des impacts estimés à l’échelle d’un événement grâce à la comparaison avec des données d’assurance. Finalement, ces travaux ont permis de confirmer le potentiel de la méthode, dont les performances semblent en adéquation avec l’objectif visé : obtenir rapidement une première hiérarchisation des impacts occasionnés par les crues soudaines à l’échelle d’un grand territoire. / With the development of rainfall measurements at highspatial and temporal resolutions, the use of distributed hydrometeorological models is now considered to forecast flash floods on small and ungauged catchment areas. Current flashflood monitoring systems generally enable a real-time assessment of the potential flash-flood magnitudes. However they do not assess the potential impacts of flash-flood, which highly depends on the catchment areas configuration and on the importance of potentially affected assets. The purpose of this PhD research work was to develop and test a method which can be used to directly estimate the impacts of flash-floods, based on the outputs of a distributed rainfall-run off model. The approach is based on a prior analysis of the study area in order to assess the potential impact of different discharge levels on the flooded areas and to identify from geography database the associated buildings at risk. The aim is to build impact models on specific river reaches, using discharge versus impact graphs. The use of these impact models combined with a rainfall-run off model, has enabled us to compute maps of potential impacts, based on real time assessment of flood events updated every 15 minutes. This method was evaluated on two case studies looking at the accuracy and relevance of estimated impacts for each event – and comparing the outcomes to insurance losses data. This research work has helped to confirm the efficiency of this new combined method, which may become a useful tool to forecast large-scale effects of local impacts of flash-floods.

Les oscillations paléoclimatiques au cours du Pléistocène et leur influence sur les bilans hydriques stationnels ont été considérées à Madagascar. La disponibilité en eau est l'élément majeur de la vie végétale et animale. À partir de travaux publiés en 2006, un modèle intégrant des aspects écologiques et géomorphologiques dans un contexte de changement climatique est considéré pour identifier les régions qui pouvaient présenter un bilan hydrique stationnel positif, indispensable à la survie de la faune et de la flore sylvicoles au cours des périodes les plus sèches, et l’évolution de ce bilan lorsque le climat redevenait chaud et humide. Le modèle a été appliqué à la biogéographie des lémuriens de Madagascar, et plus particulièrement à une région sédimentaire du versant occidental de l’île, pour expliquer le centre d’endémisme du Menabe Central, entre les bassins versants des fleuves Tsiribihina et Mangoky. / Pleistocene paleoclimatic oscillations have had a major influence on the hydrological balance in Madagascar, from the scale of individual sites to watersheds. Water availability is one of the major component for the life of plants and animals life. Based on previous research published in 2006, a model is considered which has been enriched, and encompasses ecological and geomorphological features in the context of changing climate to identify areas where water remained available during the driest periods, but also how availability increased again when climatic conditions become warmer and wetter. This model is applied to a portion of Western Madagascar encompassing the Tsiribihina and Mangoky watersheds and the Central Menabe center of endemism to describe the mechanism leading to landscape-Level evolution and especially the distribution patterns observed today of some of the island’s endemic animal species, comparing narrowly vs. broadly endemic taxa.

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 se développent souvent le long des zones internes d'anciennes chaînes orogéniques. Nous considérons dans ce projet la Péninsule Malaise (Marge Ouest de la Sonde) comme un haut crustal séparant deux régions de croûte continentale étirée ; les bassins d'Andaman/Malacca du côté occidental et les bassins thaïlandais/malais à l'est. Plusieurs stades de rifting ont été documentés grâce à une intense exploration géophysique régionale. Cependant, la corrélation entre les bassins riftés en mer et le noyau continental terrestre est mal connue. Dans ce mémoire, nous explorons par la cartographie, de missions de terrain et les données sismiques, comment ces structures réactivent des hétérogénéités mésozoïques crustales préexistantes. Le noyau continental semble être relativement peu déformé après l'orogénèse triasique Indosinienne. L’épais méga-horst crustal est bordé par des zones de cisaillement complexes (zones de failles de Ranong, Klong Marui et du Batholithe du Main Range) initiées au Crétacé Supérieur/Paléogène inférieur lors d’une déformation transpressive d’échelle crustale et plus tard réactivées à la fin du Paléogène. L'extension est localisée sur les bords de cette épine dorsale crustale le long d'une bande où la précédente déformation crétacée supérieure est bien exprimée. À l'ouest, le plateau continental est aminci en trois étapes principales qui correspondent à des blocs basculés d’échelle crustale bordés par de larges failles contre-régionales profondément enracinées (Bassin de Mergui). À l'est, des systèmes de rifts prononcés sont également présents, avec de grands blocs basculés (les bassins western Thai, de Songkhla et de Chumphon) qui pourraient représenter de grands boudins de croûte. Dans le domaine central, l'extension est limitée à de demi-grabens étroits isolés de direction N-S développés sur une croûte continentale épaisse, et contrôlés par failles normales pelliculaires, qui se développent souvent au contact entre les granitoïdes et l’encaissant. Les bords extérieurs des régions affectées par le boudinage crustal délimitent le bassin d'Andaman plus grand et profond à l'ouest et les bassins Malais et de Pattani à l'est. À une échelle régionale, les bassins riftés ressemblent à des structures en-échelon N-S le long de grandes bandes de cisaillement de NW-SE. Le rifting est accommodé par de larges failles normales à faible pendage (LANF : Low Angle Normal Faults) réactivant les morpho-structures de la croûte telles que de larges plis et batholithes mésozoïques. Les bassins profonds d'Andaman, Malais et de Pattani semblent situés sur une croûte à rhéologie plus faible qui pourrait être héritée des blocs continentaux dérivés du Gondwana (Birmanie, Sibumasu, et Indochine). L'ensemble des long bassins étroits au coeur de la région (bassins de Khien SA, de Krabi, et du Malacca) apparaissent avoir souffert de relativement peu d'extension. Ce travail montre que le cœur de l’orogène Crétacé supérieure est faiblement réactivé avec seulement quelques traces d’un étirement précoce par rapport aux bords qui sont sujets à un amincissement crustal en larges blocs basculés. A mesure que la déformation augmente, le rifting migre et se localise vers les zones externes et sa géométrie apparait plus « molle » suggérant un mécanisme influencé par la thermique. La coexistence de ces deux géométries au sein d’un même cycle de rifting fait de la marge Ouest de la sonde un cas d’étude édifiant. / Sedimentary basins often develop above internal zones of former orogenic belts. We hereafter consider the Malay Peninsula (Western Sunda) as a crustal high separating two regions of stretched continental crust; the Andaman/Malacca basins in the western side and the Thai/Malay basins in the east. Several stages of rifting have been documented thanks to extensive geophysical exploration. However, little is known on the correlation between offshore rifted basins and the onshore continental core. In this paper, we explore through mapping and seismic data, how these structures reactivate pre-existing Mesozoic basement heterogeneities. The continental core appears to be relatively undeformed after the Triassic Indosinian orogeny. The thick crustal mega-horst is bounded by complex shear zones (Ranong, Klong Marui and Main Range Batholith Fault Zones) inititiated during the Late Cretaceous/Early Paleogene during a thick-skin transpressional deformation and later reactivated in the Late Paleogene. The extension is localized on the sides of this crustal backbone along a strip where earlier Late Cretaceous deformation is well expressed. To the west, the continental shelf is underlain by three major crustal steps which correspond to wide crustal-scale tilted blocks bounded by deep rooted counter regional normal faults (Mergui Basin). To the east, some pronounced rift systems are also present, with large tilted blocks (Western Thai, Songkhla and Chumphon basins) which may reflect large crustal boudins. In the central domain, the extension is limited to isolated narrow N-S half grabens developed on a thick continental crust, controlled by shallow rooted normal faults, which develop often at the contact between granitoids and the host-rocks. The outer limits of the areas affected by the crustal boudinage mark the boundary toward the large and deeper Andaman basin in the west and the Malay and Pattani basins in the east. At a regional scale, the rifted basins resemble N-S en-echelon structures along large NW-SE shear bands. The rifting is accommodated by large low angle normal faults (LANF) running along crustal morphostructures such as broad folds and Mesozoic batholiths. The deep Andaman, Malay and Pattani basins seem to sit on weaker crust inherited from Gondwana-derived continental blocks (Burma, Sibumasu, and Indochina). The set of narrow elongated basins in the core of the Region (Khien Sa, Krabi, and Malacca basins) suffered from a relatively lesser extension. This work shows that the core of the late Cretaceous Orogeny is weakly reactivated during the subsequent rifting with only few evidences of stretching whereas its sides are thinned with large tilted blocks. The rifting migrates and localizes on the external regions and its geometry appears more ductile suggesting the influence of a thermal activity in the process. The coexistence of both geometries in a single rifting cycle makes the western margin of Sundaland an enlightening example.

La formation du gypse (CaSO4.2H2O) dans les bassins marginaux méditerranéens au cours du Messinien est contrôlée par la restriction des bassins et par le cycle hydrologique local. La compétition entre l’évaporation et l’apport d’eau douce par les rivières, en association avec des échanges limites avec la Méditerranée, ont permis la mise en place de conditions chimiques favorables à la formation du gypse. La restriction des bassins entraine, de plus, l’augmentation de la consommation de l’oxygène par les microorganismes, l’anoxie, et la mise en place d’un cycle biogéochimique actif du soufre. Au cours de cette étude, j’utilise la composition isotopique stable du gypse en tant que traceur des cycles de l’eau et du soufre dans les bassins marginaux. Le but est de mieux comprendre les conditions hydrologiques et géochimiques qui ont mené à la précipitation du gypse. Ce problème se place dans un débat actuel de la communauté scientifique, particulièrement depuis que de récents travaux proposent qu’une partie du gypse dans les bassins marginaux aurait pu précipiter à partir d’une colonne d’eau à faible salinité (£ 35 PSU) - hypothèse qui peut sembler peu réaliste d’un point de vue géochimique. J’ai mené une analyse isotopique à haute-résolution des couches de gypse qui composent les alternances cycliques gypse-marnes dans les bassins messiniens de Caltanissetta (BC, Sicile) et du Piémont (BP, nord-ouest de l’Italie). Ces alternances gypse-marnes correspondraient à l’expression sédimentaire des cycles astronomiques de précession (~20 ka), pendant lesquels les bassins marginaux ont subi une alternance de conditions climatiques arides et humides. Le cycle hydrologique a été trace grâce aux mesures des compositions isotopiques de l’oxygène et de l’hydrogène de l’eau de cristallisation des gypses ; le cycle biogéochimique du soufre a quant à lui été trace en mesurent les compositions isotopiques du soufre et de l’oxygène des ions sulfates des gypses. J’ai pu observer que : (1) les isotopes de l’eau piégée dans les gypses sont nettement plus légers que ceux théoriquement attendus pour des gypses ayant précipite uniquement à partir d’une eau de mer, et (2) l’eau du BC est caractérisée par un plus fort déficit en deutérium - compare à sa teneur en 18O - que l’eau du BP. Combine a un modèle hydrologique numérique, ces observations impliquent que (1) la précipitation des gypses est réalisée sous l’influence d’un apport d’eau douce fluviatile important, particulièrement au nord du BP, et est donc caractérisée par de très faibles salinités (27-50 psu pour le BC et 10-42 psu dans le BP) ; (2) le contraste de déficit en deutérium entre les deux bassins résultant de la différence de teneur en deutérium des flux évaporais respectifs, est contrôlée par a une différence d’humidité atmosphérique : cela implique que l’atmosphère au-dessus du BC était plus sèche que celle au-dessus du BP. Nous pouvons alors proposer qu’un gradient latitudinal d’humidité relative similaire à l’actuel existait au Messinien, apportant la preuve d’un climat de type méditerranéen dans la région il y a 5.97 Ma. La composition isotopique des ions sulfate suggère globalement une formation de gypse sous influence marine. Cependant, des divergences observées avec la signature marine messinienne mettent en évidence un cycle biogéochimique du soufre actif, contrôlé par la réduction des sulfates et l’oxydation des sulfures. En particulier : (1) les sulfates du BP enrichis en 18O et 34S sont indicateurs d’une sulfato-reduction dans un système géochimique ouvert ou la perte de 32S est liée a la formation de minéraux soufres sédimentaires ; (2) l’enrichissement (BC) ou l’appauvrissement (BP) significatifs en 18O dans les échantillons alors que la teneur en 34S est la même que celle de l’eau de mer indique une reoxydation de sulfure dans un système géochimique ferme d’un bassin marginal soit évaporait (BC) soit dilue (BP). / The formation of gypsum (CaSO4.2H2O) in Messinian Mediterranean marginal basins is controlled by basin restriction and the local hydrological cycle. Acting together, evaporation, river input and restricted water exchange with the Mediterranean basin bring about the chemical conditions for gypsum formation. Basin restriction also leads to enhanced microbial oxygen consumption, anoxia, and the triggering of active biogeochemical sulfur cycling. In this work I use the stable isotopic composition of gypsum as a proxy of water and sulphur cycling in the marginal basins. The goal is to better understand the hydrological and geochemical conditions that lead to gypsum precipitation. This is an open question, especially since recent work has proposed that part of the gypsum in marginal basins precipitated from a low-salinity (£ 35 PSU) water column - a hypothesis that seems unrealistic based on simple geochemical considerations. I carried out a high-resolution isotopic study of gypsum layers composing gypsum-marl cycles in the Messinian Caltanissetta (Sicily) and Piedmont (north-western Italy) marginal basins (CB and PB, respectively). These gypsum-marl cycles are thought to be the sedimentary expression of astronomical precession cycles (~20 kyr), during which the marginal basins experienced a succession of arid and wet conditions. The hydrological cycle was tracked by measuring the oxygen and hydrogen isotope composition of the gypsum-bound water molecule; the biogeochemical sulfur cycle was tracked by measuring the sulfur and oxygen isotope composition of the gypsum sulfate ion. I observed that: (1) the isotopes of gypsum-bound water are considerably lighter than those expected for gypsum precipitated via evaporation of seawater, and (2) water in the Caltanissetta basin was characterized by a higher deuterium deficit - compared to its 18O content - than water in the Piedmont basin. In conjunction with a hydrological box-model, these observations imply that (1) gypsum precipitation takes place under the influence of large riverine freshwater fluxes, particularly in the North Piedmont basin, that result in very low salinities (27-50 psu in CB and 10-42 psu in PB) and (2) the contrast in deuterium deficit results from atmospheric humidity-drived difference in the deuterieum content of the evaporative flux, implying that the atmosphere over the CB was drier than that over the PB. Thus, a latitudinal relative humidity gradient similar to the modern one existed in the Messinian, providing evidence for a Mediterranean-like climate in the region 5.97 million years ago. The isotopic composition of the gypsum sulfate ion suggests that it originates from coeval sea water. Deviation from the Messinian marine signature, however, highlights an active biogeochemical sulfur cycle driven by sulfate reduction and sulfide oxidation. In particular, (1) 18O- and 34S-rich sulfate in the Piedmont basin indicates sulfate-reduction in a geochemically open system where 32S is lost to sedimentary sulfide minerals, and (2) significant 18O-enrichment (CB) or 18O-depletion (PB), in samples where the 34S concent is that of seawater, indicates re-oxidation of sulphide in a geochemically closed system of an evaporative (CB) or dilution (PB) marginal basin. A strong relation between the hydrological cycle and the biogeochemical cycle is thus highlighted in marginal Messinian basins

La contribution, dans le cycle supergène, du carbone organique fossile (COF), issu de l'érosion des roches sédimentaires, est aujourd'hui une inconnue majeure du cycle du carbone. Le présent travail, initié dans le cadre du GIS Draix "étude de l'érosion en montagne », s'est intéressé au devenir de la matière organique contenue dans les "terres noires" (marnes jurassiques) des bassins versants de Draix (Alpes de haute Provence, France). Ceci a nécessité : - la mise en évidence de la contribution de COF au sein des compartiments supergènes (sols, particules fluviatiles, altérites) à travers une approche pluri-analytique (investigations géochimiques, optiques, isotopiques). - l'estimation de la part de COF disparue lors de son transfert d'un compartiment à un autre obtenue grâce au développement d'une nouvelle méthode analytique (palynofacies quantitatif) et en couplant approches terrain et expérimentale. - l'estimation et la modélisation des flux de COF libérés par les altérations mécaniques et chimiques des terres noires à l'échelle des bassins étudiés. Les résultats obtenus permettent : - 1) de confirmer la résistance du COF, dont les pertes n'excèdent pas 30 % et ne concernent que la part libérée par l'altération chimique; - 2) de rappeler la pluralité du COF, dont les familles réagissent différemment face aux différents types d'altérations ; - 3) de hiérarchiser les facteurs contrôlant les flux de COF (couvert végétal, pentes, précipitations) ; - 4) de mettre en évidence l'importance du COF libéré, exprimé en t/ha/an, par les « terres noires » aux échelles locales et régionales.

Cette étude présente les travaux menés sur trois grands groupes de minéraux argileux (kaolins, illite, sudoite (chlorite di-trioctaédrique)) caractéristiques des halos d'altération entourant les gisements d'uranium de type discordance, dans le but de révéler les paléocirculations d'uranium dans les bassins intracratoniques d'âge méso-Protérozoïque (1,2-1,6 Ga). Grâce à la Spectrométrie de Résonance Paramagnétique Electronique (RPE), nous avons pu mettre en évidence la persistance des défauts structuraux au sein des kaolins contemporains de la diagenèse du bassin, et démontrer l'existence inédite de défauts relativement stables au sein des illites et des sudoites contemporaines de la mise en place des gisements uranifères. Ainsi, le défaut principal de l'illite (centre Ai) et le défaut principal de la sudoite (centre As) se caractérisent par un signal anisotrope avec, respectivement, des composantes gt = 2,003 et g// = 2,051, et gt = 2,005 et g// = 2,051. Comme pour les kaolins (kaolinite/dickite), les défauts principaux de l'illite et de la sudoite sont orientés perpendiculairement au plan (ab), situés au niveau de la liaison Si-O tétraédrique. Cependant, leurs stabilités thermiques semblent différentes. L'observation d'échantillons issus de différentes zones (stériles, anomales ou minéralisées) du bassin de l'Athabasca (Canada) a permis d'identifier une évolution parallèle entre la concentration en défauts actuellement mesurée dans les différents minéraux argileux et la proximité de zones minéralisées. Ainsi, les argiles apparaissent comme des traceurs potentiels des zones où ont circulé les solutions riches en uranium.