L'Afrique est connue depuis longtemps comme étant un continent surélevé. Cette forte topographie pourrait soit résulter d'une topographie préexistante, soit être acquise lors de la formation des marges passives ou lors d'une déformation intraplaque. Cette thèse dont l'objectif est de contraindre la surrection de l'Ouest de l'Afrique durant le Cénozoïque sur deux sites : le plateau sud-namibien et la marge nord du Cameroun, à partir d'une double approche géomorphologique et stratigraphique, a été un moyen de montrer que la déformation n'est pas nulle dans une marge passive et les régions avoisinantes. Dans le plateau sud-namibien, cette déformation résulte d'une dynamique mantélique profonde et contrôle à différentes échelles l'évolution des reliefs, notamment celle du plateau sud-africain. Dans la marge nord camerounaise, elle est responsable du basculement et de la surrection de la marge dont trois périodes importantes ont été identifiées : (1) entre la base de l'Eocène moyen et la base de l'Oligocène supérieur, (2) entre le sommet de l'Oligocène supérieur et la fin du Miocène inférieur, (3) post-Miocène inférieur.

L’Amazonie occidentale héberge une biodiversité actuelle foisonnante. Si l’évolution des biomes tropicaux de basse altitude est mal documentée dans le temps profond, il semble que le Miocène ait été une période clé pour l’émergence des écosystèmes amazoniens modernes. Une phase majeure de surrection des Andes a en effet provoqué la mise en place du drainage actuel de l’Amazone au Miocène supérieur (10,5 millions d’années). Pour mieux connaître les modalités de l’émergence de la biodiversité néotropicale actuelle, acquérir une meilleure connaissance des biomes proto-amazoniens – antérieurs au Miocène supérieur – est donc crucial. Malheureusement, le registre fossile correspondant était jusqu’à présent très restreint, en particulier pour les vertébrés. En analysant l’évolution, l’écologie et la biogéographie de mésoeucrocodiliens fossiles (caïmans, gavials et sébécidés) découverts dans de nouvelles localités d’Amazonie péruvienne, le présent mémoire permet de dépeindre un épisode clé de la vie foisonnante de la “proto-Amazonie” occidentale au Miocène. La faune de crocodiles des gisements de la région d’Iquitos (13-10 Ma), au Nord-est du Pérou, représente à la fois la plus grande diversité taxonomique (sept espèces associées) et la plus grande variété de morphotypes du rostre connues pour une communauté donnée de crocodyliformes (actuels-fossiles). L’hétérogénéité dmorphologique correspondante recouvre la majeure partie du morpho-espace connu pour l’ensemble des crocodyliformes, ce qui reflète les influences conjointes d’une évolution à long terme, d’une grande abondance/variété de ressources alimentaires, et d’une ségrégation de niches dans un écosystème complexe. Outre les caïmans géants Purussaurus et Mourasuchus, tous les autres crocodiliens sont des taxons nouveaux, parmi lesquels un caïman basal—Gnatusuchus pebasensis—présentant une mandibule massive et en forme de pelle, des dents antérieures proclives et postérieures globuleuses, ainsi qu’un diastème de type « mammalien ». Cette espèce très particulière constitue un exemple extrême d’une radiation évolutive de petits caïmans durophages, associée à l’apogée des mollusques proto-amazoniens, au sein du méga-système humide Pebas. Le seul crocodilien longirostre de cette communauté est le gavialoïde le plus basal du bassin amazonien, crucial pour la reconstitution de l’écologie et du morphotype ancestraux des Gavialoidea. Une fois inclus dans des analyses phylogénétiques-morphométriques, ce nouveau taxon permet de démontrer que le patron longirostre des gavialoïdes sud-américains et indiens résulte d’une évolution convergente, dans des habitats fluviatiles.Situées à la périphérie du biome pébasien et contemporaines des assemblages d’Iquitos (fin du Miocène moyen), les localités de l’Arche de Fitzcarrald correspondent à une influence plus marquée des Andes, en termes d’environnements. Cette faune de crocodiliens inclut des sébécidés (Sebecosuchia) au crâne comprimé latéralement et des gavials dérivés et aux yeux proéminents (Gavialoidea), associés à divers caïmans (Mourasuchus, Purussaurus, Paleosuchus et Eocaiman). La composition de cet assemblage suggère la prédominance de milieux terrestres et fluviatiles dans cette région. Le contraste est fort avec la région d’Iquitos, où les faunes de crocodiles, hautement endémiques, apparaissent plutôt liées à l’existence de marécages dysoxiques typiques du méga-système Pebas. La mise en place du système de drainage transcontinental amazonien au début du Miocène supérieur a entrainé la disparition du système Pebas et le déclin de ces faunes crocodiliennes proto-amazoniennes, remplacées par des communautés dominées par des caïmans plus généralistes (notamment Caiman et Melanosuchus) et des gavials très longirostres. Plus généralement, l’essor, la persistance, puis le déclin de ces écosystèmes aquatiques miocènes à forte productivité a laissé une empreinte durable – et encore perceptible – sur la biodiversité amazonienne. / Under the influential role of the Andean range, western Amazonia developed distinctive environmental conditions that ultimately led to divergent, higher biodiversity within the Neotropics. Although this intimate geologic-biotic interaction might have produced similar phenomena in the past, our knowledge about the tropical biotic evolution occurring in close proximity to these rapid growing mountains is poorly documented in the deep time. A pivotal time interval for the emergence of the modern Amazonian ecosystems occurred during the Miocene, when major Andean uplift remodeled the landscape of the foreland basin and fostered the onset of the Amazon River System, at about 10.5 million years ago. Proto-Amazonian biotas just prior to this episode are integral to understanding origins of Neotropical biodiversity, yet vertebrate fossil evidence was extraordinarily rare thus far. By studying the evolution, ecology, and biogeography of fossil mesoeucrocodylians (caimans, gharials, and sebecids) documented in new rich paleontological sites of eastern Peru, this research provides a snapshot of the florishing Miocene life of western proto-Amazonia. The crocodylian assemblage of the Iquitos bonebeds (middle-late Miocene transition) is extraordinary in representing both the highest taxonomic diversity (with up to seven associated species) and the widest range of snout morphotypes ever recorded in any crocodyliform community, recent or extinct. The heterogeneity of snout shapes at the Peruvian Miocene localities covers most of the morphospace range known for the entire crocodyliform clade reflecting the combined influences of long-term evolution, resource abundance and variety, and niche partitioning in a complex ecosystem, with no recent equivalent. Besides the large-bodied Purussaurus and Mourasuchus, all other crocodylians in Iquitos are new taxa, including a stem caiman—Gnatusuchus pebasensis—bearing a massive shovel-shaped mandible, procumbent anterior and globular posterior teeth, and a mammal-like diastema. This unusual species is an extreme exemplar of a radiation of small caimans with crushing dentitions recording peculiar feeding strategies correlated with a peak in proto-Amazonian molluscan diversity and abundance, deep in the so-called Pebas Mega-Wetland System. The sole long-snouted crocodylian in this community is the basalmost gavialoid of the Amazonian basin, a critical taxon that offers evidence for accurately reconstructing the ancestral anatomy and ecology of this clade. Including this new species in phylogenetic-morphometric analyses suggests that the evolution of the similar rostral pattern between South American and Indian gavialoids results from parallel evolution in riverine habitats. As part of the same prevailing Pebas biome, Fitzcarrald localities correspond to coeval paleoenvironments closer to the Andean influence (13-12 Ma). This fauna includes deep-snouted sebecids (Sebecosuchia) and advanced gavialoids (Gavialoidea) with protruding eyes, associated with a wide array of caimans (Mourasuchus, Purussaurus, Paleosuchus et Eocaiman), and further suggesting the presence of terrestrial settings and fluvially-dominated ecosystems. On the other hand, the highly endemic Iquitos faunas evolved within the dysoxic marshes and swamps typical of the long-lived Pebas Mega-Wetland System (early–early late Miocene) and declined with the inception of the transcontinental Amazon drainage, favoring diversification of longirostrine crocodylians and more modern generalist-feeding caimans. Indeed, the end of the Pebas Mega-Wetland System notably resulted in the reduction of the phylogenetic and morphotypical mesoeucrocodylian proto-Amazonian diversity, designating the beginning of the modern Amazonian faunas. The rise and demise of distinctive, highly productive aquatic ecosystems substantially influenced evolution of Amazonian biodiversity hotspots of crocodylians and other organisms throughout the Neogene.

Le massif de l’Edough représente le massif cristallin le plus oriental de la chaîne des Maghrébides. Ce massif, peu étudié, est cependant particulièrement intéressant car il permet de faire le lien avec les autres segments de la chaîne Alpine Péri-Méditerranéenne. Il se présente sous la forme d’un dôme métamorphique principalement constitué de gneiss et migmatites contenant en son cœur des amphibolites à grenat et des métapéridotites (péridotites de Sidi Mohamed). Au Nord, il est chevauché par l’unité de Kef Lakhal composée d’amphibolites massives, qui sont séparées du dôme par une unité de mélange contenant des lithologies de nature très variée. Trois de ces unités ont été étudiées: les péridotites de Sidi Mohamed, l’unité de mélange, et l'unité de Kef Lakhal. Les objectifs de ce doctorat consistent à: i) caractériser ces différentes unités en terme de source, processus enregistrés et évolution, ii) contraindre l'âge de ces unités et, éventuellement, l'âge du/des métamorphisme(s) enregistré(s), iii) replacer ces différentes unités dans un contexte global de la géodynamique du bassin Méditerranéen au cours du Cénozoïque. Ainsi une approche combinée couplant pétrologie, géochimie et géochronologie a été réalisée sur un échantillonnage prélevé en 2012, et principalement focalisé sur les lithologies basiques et ultra-basiques ainsi que sur les zones de contact entre ces trois unités. La méthodologie mise en oeuvre consiste, à la fois, en des analyses in situ (éléments majeurs et traces, géochronologie U-Pb, isotopes Hf) et des mesures sur roches totale et fractions minérales (éléments majeur et traces, géochronologie Ar-Ar et isotopes Sr-Nd-Pb-Hf). Dans la zone de Sidi Mohamed, les amphibolites à grenat proviennent d’un manteau similaire à celui des témoins retrouvés au niveau du bloc d’Alboran et enregistrent un évènement métamorphique à c. 18 Ma. Les roches ultramafiques situées au cœur du dôme possèdent des signatures isotopiques de type manteau sous-continental avec une influence de processus de subduction et une empreinte géochimique plus tardive liée aux processus d’exhumation. L’unité de mélange est interprétée comme une marge passive Permo-Carbonifère. Les amphibolites proviennent d’un manteau modifié par une ancienne subduction. Cette unité de mélange contient des reliques métamorphisées sous conditions d’Ultra-Haute Pression marquées notamment, par la présence de diamants inclus dans un méga-cristal de grenat dont le protolithe est de type N-MORB. Le stade prograde de l'évènement UHP a été daté à c. 32 Ma et l'exhumation puis le charriage sur le socle de l’Edough se produisent à c. 21 Ma. L’unité amphibolitique de Kef Lakhal présente des signatures de type croute océanique N-MORB et représenterait un vestige de la Téthys entré en subduction puis exhumé à c. 21 Ma. Nous proposons que le massif de l’Edough représente la marge passive Nord-Africaine d’âge Permo-Carbonifère sur laquelle un fragment de croûte océanique Téthysienne a été charriée au cours du Miocène. L’exhumation du massif se produit en deux stades dont le premier à ~21 Ma est suivi par la formation d’un Metamorphic Core Complex à partir de 18 Ma. Nous relions ces processus rapides à des mouvements de la fosse de subduction et du panneau plongeant. / The Edough massif is the Easternmost crystalline massif of the Maghrebide belt. This area presents strong similarities with the internal zones of the Peri-Mediterranean Alpine belt but its evolution stillremains poorly constrained. Edough can be approximated as a metamorphic dome of gneisses and migmatites containing garnet amphibolite and metaperidotites of Sidi Mohamed in its core. In the North, the dome is overlain by a nappe stack constituted by a “melange” unit composed of various lithologies and, upward, by the Kef Lakhal massive amphibolites of oceanic origin. This work is focused on three units containing mafic and ultramafic lithologies i.e. the Sidi Mohamed peridotites, the “melange” unit and the Kef Lakhal amphibolites. The aim of this Ph.D. work is to characterize all three units, to determine their relationships and establish the timing of the main events identified. We chose a combined geochronological-geochemical approach using in situ analyses (major and trace elements, U-Pb geochronology and Hf isotopes on accessory minerals) and bulk analyses on whole rock/mineral fraction (major and trace elements, Ar-Ar geochronology and Sr-Nd-Pb-Hf isotopes). We show that the Sidi Mohamed mafic rocks display an affinity with the Alboran mantle. The mantle rocks from Sidi Mohamed display affinities with a subcontinental mantle influenced by subduction processes and late metamorphism at crustal levels. The melange unit is interpreted as a Permo-Carboniferous passive margin. The amphibolite lenses in the mélange unit originate from a mantle modified by subduction processes. This unit contains relics of Ultra-High Pressure rocks as evidenced by the occurrence of diamonds in a megacrystal of garnet showing oceanic affinities. These ultra-high pressure rocks document a prograde stage at ~32 Ma and exhumation to lower crustal levels at ~21 Ma. The Kef Lakhal unit displays oceanic crust-like signatures and characteristics of fluid induced signatures. We interpret the Kef Lakhal amphibolites as a shallow subducted Tethys fragment, which was exhumed at 21 Ma. We propose that the Edough massif represents the Permo-carboniferous passive margin of Africa basement onto which a fragment of the Tethys Ocean was thrusted. The whole massif was finally exhumed as a metamorphic core complex at 18 Ma and experienced fast cooling until ~16 Ma. We relate this fast processes to the interplay between trench and slab movements.

Les réseaux hydrographiques sont les principaux vecteurs de l'érosion des reliefs et de transport des sédiments jusqu'aux bassins. Leur développement, contraint par la tectonique et le climat, est au coeur des recherches sur l'évolution des chaînes de montagnes. Or, la dynamique et la stabilité des réseaux de drainage dans les bassins d'avant-pays, soumis à la subsidence flexurale et à la tectonique locale, restent mal connus. Cette étude s'intéresse à la formation et la dynamique érosive du réseau de drainage du bassin d'avant-pays du SE de la France en lien avec l'exhumation des Alpes occidentales à l'Eocène-Miocène basal (45-20 Ma). Les résultats sédimentologiques et structuraux montrent que ce réseau a été formé précocement au cours de la subsidence du bassin à la faveur de la tectonique compressive régionale. Les sédiments Eocènes déposés dans les paléo-vallées reflètent d'abord un réseau local. A l'Oligocène, l'exhumation des Alpes induit l'extension du réseau jusqu'aux massifs internes alors en érosion. Les galets exotiques déposés dans le bassin contiennent des fractures dévoilant une circulation complexe d'eau (probablement météorique) dans les Alpes. L'étude géochimique des inclusions fluides indique que cette eau a été piégée dans ces veines sous environ 2 km de roches, suggérant l'altitude des reliefs alpins à l'Oligocène. Aujourd'hui, le réseau hydrographique réemprunte en partie les vallées Miocènes, indiquant une relative stabilité de sa géométrie depuis 25 Ma, malgré une activité tectonique constante. Ces résultats peuvent servir de contrainte aux modèles d'évolution des réseaux hydrographiques dans les bassins à différentes échelles spatio-temporelles / Drainage networks represent the main vectors of erosion of topographies and transport of sediments toward the basins. Their development is constrained by both tectonics and climate, and thus represents the focus of research of mountain belt evolution. However, in foreland basins, the drainage network dynamics and stability are still not well understood due to the overlapping effect of local tectonic activity on the flexural subsidence. This study focus on the formation and on the erosive dynamics of the drainage network in the French South Alpine Foreland Basin that is related to the Western Alps exhumation during the Eocene-early Miocene (45-20 Ma). Combined sedimentological and structural results show that the drainage network has been tectonically-formed during the early stage of subsidence of the basin due to the regional compressional stress. Primarily, the Eocene sediments deposited in the palaeovalleys highlight a local network. During the Oligocene, the Alps exhumation induces the development of the network to the internal massifs that are then eroded. Some exotic pebbles deposited in the basin contain veins that evidence for a complex water circulation (probably meteoric water) within the Alps. The geochemical study of fluid inclusions indicates that the water has been trapped under about 2 km of rocks suggesting the altitude of the alpine reliefs at the Oligocene. Despite a constant tectonic activity, the modern drainage network partially uses the Miocene palaeovalleys that suggest a geometrical stability since about 25 Ma. These results can serve to constrain the various models of drainage network evolution in basins at different space and time scales

L'étude concerne la Sierra Madre del Sur, chaîne montagneuse qui borde la côte pacifique parallèlement à la fosse de subduction d'Acapulco. Elle est fondée sur la cartographie géologique de deux secteurs représentatifs situés dans l'Etat de Guerrero (l'un autour d'Olinalá, l'autre aux environs de la capitale Chilpancingo) et sur la réalisation de coupes à l'échelle 1/1. Son but est d'individualiser les ensembles géologiques significatifs et de caractériser les structures liées aux diverses étapes de déformation ; ceci afin de reconstituer l'évolution de la sierra depuis le Jurassique inférieur, en la replaçant dans le cadre géodynamique de la partie sud du Mexique située actuellement au carrefour des plaques Amérique du Nord, Caraïbe et Cocos.<br /><br />La première partie concerne l'architecture et l'histoire de la sierra, abordées par les approches stratigraphiques et pétrographiques et par l'analyse structurale rétrotectonique. Le soubassement continental pré – jurassique (partie du bloc d'Oaxaca) comprend un socle – né de l'assemblage des « terranes » Oaxaca et Mixtèque au Paléozoïque inférieur – pourvu localement de sa couverture sédimentaire du Paléozoïque supérieur peu déformée; le Complexe Xolapa qui affleure le long de la côte, est une partie inférieure de cette croûte, migmatisée et granitisée en tant que racine des arcs jurassique et paléogène, et exhumée récemment. Dans l'ensemble du Jurassique moyen, sont reconnues les roches volcaniques et volcanoclastiques à dominante acide (Formation Chapolapa) d'un arc auquel est associé le bassin arrière-arc de Tecocoyunca. Les deux sont tectonisés et métamorphisés (schiste vert) par la phase compressive névadienne du Jurassique supérieur. En liaison avec la montée eustatique, le Crétacé inférieur est marqué par la transgression marine et le dépôt en discordance des formations néritiques à récifales de l'épaisse plate-forme carbonatée de Guerrero – Morelos. C'est sur le bord « pacifique » de celle-ci que s'effectue, à la base du Crétacé supérieur, le charriage du « terrane » Guerrero (arc intra-océanique engendré durant le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur) par collision arc – continent. Une conséquence majeure de cet événement est la formation, à l'avant du front de charriage, d'un bassin flexural dans lequel une puissante série terrigène (flysch Mexcala) s'accumule, durant le Crétacé supérieur et le Paléocène. Ce bassin, affecté par la phase laramienne, subit, au Paléocène supérieur – Eocène inférieur, un fort raccourcissement est-ouest, accomodé par le plissement de la couverture décollée et par l'écaillage du socle. L'ensemble discordant, paléogène et miocène inférieur, comprend des molasses continentales post-laramiennes (Formation Balsas) passant latéralement et verticalement au plastron volcanique à dominante ignimbritique engendré par la subduction de l'ancienne plaque Farallon ; il est déformé par des plis de fond nord – nord-ouest – sud – sud-est du Miocène inférieur. Depuis le Miocène et suite au départ du bloc Chortis l'évolution, encore en cours, de la Sierra Madre del Sur est sous la dépendance de la subduction de la plaque Cocos : c'est elle qui induit et entretient l'exhumation de la croûte continentale inférieure du bloc d'Oaxaca (entre la surface de subduction et une surface majeure de détachement crustale en faille normale) avec mise à jour du Complexe de Xolapa et déformation en antiforme de la Sierra Madre del Sur, parallèlement à la fosse de subduction d'Acapulco et donc très obliquement par rapport aux structures antérieures mésozoïques et tertiaires recoupées.<br /><br />La deuxième partie est d'abord l'occasion de préciser, par la mise en œuvre de l'outil pétro-géochimique, les environnements géodynamiques de la genèse de deux ensembles géologiques présents dans la Sierra Madre del Sur et qui sont des marqueurs essentiels de l'évolution de la marge mexicaine: l'arc volcanique Chapolapa du Jurassique moyen dont l'importance a, jusqu'à présent, été mésestimée et l'arc volcanique jurassique supérieur – crétacé inférieur du « terrane » Guerrero.<br />Les caractéristiques pétrographiques, la géochimie des éléments majeurs, la géochimie des éléments traces et la géochimie isotopique des roches volcaniques généralement acides de l'arc Chapolapa, indiquent qu'elles s'apparentent aux séries calco-alcalines d'un ancien arc de type andin. Elles dérivent de la fusion d'un manteau asthénosphérique contaminé par les fluides de la croûte océanique paléo-pacifique hydrothermalisée, par des sédiments entraînés dans la subduction et, vraisemblablement, par la croûte continentale nord-américaine (bloc d'Oaxaca) sur laquelle elles reposent<br />Les roches volcaniques (laves acides et andésites du Crétacé inférieur) du « terrane » Guerrero présent dans cette partie de la Sierra Madre del Sur sont également calco-alcalines. Mais les indicateurs géochimiques confirment que leur contexte de mise en place était celui d'un arc insulaire intra-Pacifique<br />Ces résultats sont, par la suite, intégrés dans la présentation, en 2D, d'un modèle évolutif de la Sierra Madre del Sur. Celui-ci, construit, en six étapes selon le calendrier établi dans la première partie, schématise l'évolution de cet édifice, depuis le Jurassique jusqu'à l'actuel.<br /><br /> Dans la troisième partie et sur la base d'une recherche bibliographique, une synthèse est réalisée sur les constituants jurassiques présents, comme dans la Sierra Madre del Sur, à l'avant du « terrane » Guerrero sur l'ancien bord du continent nord-américain. En retrouvant des caractéristiques pétrologiques, géochimiques, stratigraphiques et structurales comparables, la présence d'une ancienne chaîne liminaire névadienne est mise en évidence, depuis la Californie jusqu'au Honduras, même si sa continuité initiale à été décalée de façon sénestre et sur plusieurs centaines de kilomètres par des failles transformantes, d'une part dans le nord du Mexique au Jurassique supérieur – Crétacé inférieur, d'autre part au sud du Mexique et au Guatemala depuis le Paléogène. Cette donnée essentielle est intégrée dans un modèle d'évolution palinspathique du Mexique, présenté depuis le Jurassique en six cartes.

Les alcénones sont largement utilisées comme proxys pour estimer des températures d’eaux de surface océanique ou des pressions partielles de CO2 (pCO2) dans des périodes anciennes. Dans les océans actuels, ces cétones à longues chaînes carbonées sont essentiellement produites par les coccolithophoridés Emiliania huxleyi et Gephyrocapsa oceanica. Il existe toutefois un écart temporel important entre le premier enregistrement sédimentaire des alcénones au Crétacé (~120 Ma) et la première apparition des producteurs actuels (< 2 Ma). Il apparaît donc essentiel d’identifier les producteurs anciens d’alcénones afin d’assurer la fiabilité des proxys environnementaux basés sur ces biomarqueurs pour les périodes préquaternaires. Cette thèse présente trois cas d’étude correspondant à des périodes clés de l’évolution de la famille des Noëlaerhabdaceae, qui comprend les ancêtres cénozoïques des producteurs actuels d’alcénones. La comparaison entre le contenu en alcénones (distribution et concentrations) et les abondances relatives et absolues des différentes espèces de Noëlaerhabdaceae dans des sédiments marins datant de l’Eocène-Oligocène (35-31 Ma), del’Oligocène-Miocène (25-16 Ma) et du Pliocène supérieur (3,6-2,6 Ma) montre que,contrairement aux hypothèses précédentes, Reticulofenestra n’était pas le seul genre responsable de la production d’alcénones au Cénozoïque. Les résultats démontrent également qu’il est essentiel d’identifier avec précision les producteurs et la taille de leur cellule pour les estimations de pCO2. Au contraire, l’identification formelle des producteurs ne semble pas indispensable pour obtenir des estimations de températures cohérentes. / Alkenones have been widely used as proxies for the reconstruction of sea surface temperatures and of partial pressure of CO2 (pCO2) in ancient periods. In modern oceans, these long-chain ketones are mainly produced by the coccolithophores Emiliania huxleyi and Gephyrocapsa oceanica. However, there is a huge gap between the first record of alkenonesin the Cretaceous (~120 Ma) and the first occurrence of the modern alkenone producers (< 2Ma). Thus, it seems crucial to identify ancient alkenone producers to ensure the applicability of environmental proxies based on these biomarkers in pre-Quaternary sediments. In this PhD thesis, three case studies are considered corresponding to key periods in the evolution history of the Noelaerhabdaceae family, which includes the Cenozoic ancestors of modern alkenone producers. The comparison between alkenone contents (distribution and concentrations) andNoelaerhabdaceae species-specific relative and absolute abundances in marine sedimentsdating back to the Eocene-Oligocene (35-31 Ma), the Oligocene-Miocene (25-16 Ma) and thelate Pliocene (3.6-2.6 Ma) shows that, contrary to common assumptions, Reticulofenestra was not the only genus responsible for alkenone production during the Cenozoic. Results also underscore the importance of a careful identification of alkenone producers and of their cellsize for pCO2 reconstructions for pre-Quaternary periods. On the contrary, the identificationof producers does not seem essential to obtain consistent paleo-temperature estimates.

Le Massif armoricain est un domaine de socle cadomo-varisque ouest-européen de faible altitude (maximum 400m), caractérisé par des surfaces d'aplanissement, dont l'évolution géologique et géomorphologique mésozoïque et cénozoïque est débattue. L'objectif de cette étude est de reconstituer la croissance du relief de ce massif. Une analyse géomorphologique, à terre et à mer, des surfaces d'aplanissement à été réalisée. Celle-ci est basée sur leur (i) cartographie, (i) chronologie relative, (iii) relations avec les profils d'altération et (iv) datation au moyen des dépôts sédimentaires datés les fossilisant. Six surfaces d'aplanissement ont été identifiées et datées et la plupart sont exhumées. Elles sont d'âge anté-Jurassique inférieur (PS1 à PS3), anté-Jurassique moyen (PS4), ante-Crétacé inférieur (PS5) et Paléocène (PS6). Au moins deux phases d'enfouissement/exhumation ont été identifiées : (1) un enfouissement au cours du Jurassique suivi d'une exhumation au Crétacé inférieur et (2) un enfouissement au Crétacé supérieur suivi d'une dénudation du Crétacé terminal à l'Éocène inférieur. La première période d'exhumation est probablement reliée à l'initiation puis l'ouverture du rift entre les paques Ibérie et Eurasie (Golfe de Gascogne) et la seconde à la convergence entre ces deux plaques. Enfin, les mouvements verticaux cénozoïque du massif ont été quantifiés à partir (i) de la position des sédiments marins datés et de milieu de sédimentation connus et (ii) des paléoniveaux marins respectifs de ces dépôts déduits de différentes chartes eustatiques. Ces travaux mettent en évidence (i) une surrection au Paléocène, (ii) une susidence à l'Éocène supérieur et (iii) la surrection déjà caractérisée au Pléistocène. / The Armoricain massif is a west-european Cadomo-variscan domain of low altitude (maximum 400 m), characterized by planation surfaces, whose Mesozoic and Cenozoic geological and geomorphological evolution is still debated. The purpose of this study is to retrace the growth of this relief. A geomorphological analysis of the planation surfaces was performed on land and at sea. It is based on their (i) mapping, (ii) relative chronology, (iii) relationships with weathering mantles and (iv) dating using dated sediments that seal those them. Six stepped planation surfaces have been identified and mapped and most of them are exhumed. They are pre-early Jurassic (PS1 to PS3), pre-middle Jurassic (PS4), pre-late Cretaceous (PS5) and Paleocene (PS6). At least two phases of burial and exhumation have been identified: (1) burial in Jurassic time followed by denudation during the early Cretaceous and (2) burial in late Cretaceous time followed dy denudation during the latest Cretaceous to early Eocene. The first period of exhumation is probably related to the initiation and break-up of the rift between Iberia and Eurasia (Bay of Biscay) and the second to the convergence betwenn these two plates. At last, Cenozoic vertical movements of the massif have been quantified from (i) position of dated marine sediments of known depositional environment and (ii) their respective paleo-sea levels deduced from different eustatic charts. This work highlights (i) Paleocene uplift, (ii) late Eocene subsidence and (iii) the already characterized Pleistocene uplift.

Le Tien Shan est une chaîne de montagne active située à plus de 1000 km de la limite de plaque la plus proche, le front Himalayen. Elle possède une histoire ancienne qui va de la fin du Protérozoïque à la fin du Paléozoïque dans un contexte d’accrétions successives formant la plus grande chaîne d’accrétion du monde, la CAOB. Afin de comprendre comment l’histoire paléozoïque du Tien Shan influence la localisation de la déformation cénozoïque, nous avons dans un premier temps étudié la structuration de la chaîne pour en identifier les principales structures héritées. Nous avons mis en avant le partitionnement de la déformation entre les zones de sutures Sud et Nord au cours de la collision entre le Tarim et le Tien Shan au Carbonifère supérieur. Le front de collision est caractérisé par des chevauchements et des détachements au sein d’unités métamorphiques. Au Nord, se trouve une zone en décrochement caractérisée par une structure en fleur positive. Ensuite, ces résultats sont utilisés comme les conditions initiales de modèles numériques thermo-mécaniques 2D dont le but est de tester l’influence de ces zones héritées sur la localisation de la déformation cénozoïque. Ces modèles montrent que la déformation cénozoïque dans le Tien Shan se localise à la faveur de zones de faiblesses crustales et non mantelliques. De plus, nous avons pu établir que la bordure nord du Tarim avait une rhéologie proche de celle du Tien Shan. Finalement, à l’aide des modèles numériques une étude systématique a permis de mettre en évidence que le couplage entre l’érosion et le réseau de drainage jouait un rôle important dans la répartition et l’âge des roches de basse température exhumées. / The Tien Shan is an active mountain belt located at more than thousand kilometres of the closest plate boundary, the Himalayan front. Its Late Proterozoic to Late Paleozoic history takes place during the CAOB accretion which represents the largest accretionary belt in the world. In order to understand how the Paleozoic tectonics of the Tien Shan influences the Cenozoic strain localization, we aim at identifying the main inherited structures of the belt. We highlighted the strain partitioning between the North and South suture zones during the Tarim-Tien Shan Late Carboniferous collision. The collisional front is characterized by thrusts and detachments in metamorphic units while northward, a strike-slip zone is evidenced by a positive flower structure. Then, these results are used as variable inputs in 2D numerical thermo-mechanical models in order to assess the role of these inherited structures on the Cenozoic strain localization. These models show that the Cenozoic deformation in the Tien Shan is localized in favour of crustal weak zones instead of mantellic ones. Moreover, we are able to show that the northern border of the Tarim has a Tien Shan like rheology. Finally, we performed a systematic numerical modelling analyse in order to show that the coupling between erosion and drainage network plays an important role on low temperature rocks exhumation ages and repartition.

La zone d'étude se situe sur la bordure N-E du Bassin du Fleuve Rouge. Ce bassin se forme pendant l'Éocène-Oligocène et le Miocène inférieur en contexte transtensif sénestre, suite au déplacement sénestre sur le système de failles du Fleuve Rouge. Le bassin est ensuite inversé durant le Miocène supérieur en régime de transpression, suite au changement des contraintes sur le système de failles du Fleuve Rouge. Ces changements de cinématique sur le système des failles du Fleuve Rouge sont induits par la collision Inde-Asie. Les données sismiques ont été utilisées afin d'individualiser des séquences sismiques (limitées par des onlap, toplap, downlap et formant des clinoformes) corrélables à l'échelle de l'ensemble du bassin. Les faciès sismiques sont calés sur les données de trois puits de forage. Ces séquences permettent de définir trois grands cycles rétrogradant, aggradant et progradant qui correspondent respectivement à l'extension dans le bassin, à la fin de l'extension et à l'inversion du bassin. Une modélisation numérique stratigraphique déterministe fondée sur des lois de transport de type diffusif a ensuite été réalisée avec le logiciel Dionisos (IFP) à partir des données sismiques interprétées en terme de stratigraphie séquentielle. Dans le cas du Bassin du Fleuve Rouge, la modélisation stratigraphique se base sur une simulation simplifiée du processus de dépôt. Les données d'entrée du modèle sont la subsidence, l'eustatisme (sous forme d'épaisseurs décompactées et de paléobathymétrie calculées par SUBTEC), les apports sédimentaires et les coefficients de diffusion pour les grands types d'environnement de dépôt. La modélisation stratigraphique en trois dimensions permet d'ajuster les flux de sédiment afin de retrouver la géométrie des corps sédimentaires. Cette double approche apporte une nouvelle méthode d'investigation de la dynamique du remplissage des bassins sédimentaires en relation avec la tectonique. De plus, elle permet de quantifier la variation spatiale et temporelle des apports sédimentaires et de connaître l'importance de ces flux dans l'architecture des dépôts .

Ce mémoire de thèse est constitué d'une thématique régionale et d'une thématique générale. La première thématique correspond à une étude du Rift Ouest-Européen (ROE) par l'analyse du Rift du Massif Central (RMC). Dans le Massif Central (MC), la répartition du volcanisme associé à l'extension cénozoïque permet de différencier trois épisodes: le Volcanisme Pré-rift, le Volcanisme Syn-rift et la Phase Volcanique Majeure. Le Volvanisme Pré-rift (Paléo-Eocène) est associé à une surrection du MC. Le Volcanisme Syn-rift est lié à la période d'extension Eo-Miocène à l'origine des grabens du MC. Durant cette période, la chronologie des événements plaide en faveur d'une évolution de type rift passif. La Phase Volcanique Majeure, responsable des principales provinces volcaniques, est caractérisée par deux pics de magmatisme contem.porains de périodes de surrection sans création de graben et sans sédimentation. Cette évolution est compatible avec le stade initial d'un rift actif. Cette évolution du RMC est commune à l'ensemble du ROE et la répartition du ROE concentrique' autour des Alpes suggère un lien étroit entre ces deux systèmes géologiques. La phase éo-alpine (== 65 Ma) serait responsable du flambage litho sphérique en avant des Alpes et du Volcanisme Pré-rift. A l'Eocène, la création de la racine lithosphérique alpine permet d'expliquer le rift passif contemporain au niveau du ROE, puis le "rift actif' à partir du Miocène. La thématique générale a pour but d'étudier la dynamique de l'extension par une approche analogique. Les expériences à l'échelle crustale montrent le rôle majeur de la vitesse d'extension sur les structures formées. Dimensionnées à partir du rapport de résistance entre les parties fragile et ductile, les modèles montrent que la géométrie des structures varie en fonction du nombre de discontinuités de vitesse et de la vitesse d'extension. Appliqués à la nature, ces modèles permettent d'expliquer la différence de géométrie entre le graben du Rhin et le RMC.