Le principal objectif de cette étude est de mieux comprendre et de quantifier les paramètres et les processus de contrôle de la morphologie et de l’évolution stratigraphique du nord du bassin de Santos pour les derniers 49,5 my. Il s’agit de déconvoluer le signal climatique et tectonique dans l’enregistrement sédimentaire à travers de l’analyse sismique à diverses résolutions (~7-8 s et ~400 ms de penetration), de l’analyse lithologique et le calage chrono stratigraphique des limites de séquence majeures, à partir de 19 forages industriels. La modélisation stratigraphique par Dionisos combinée à nos observations nous a permis de quantifier les paramètres majeurs qui vont contrôler l’architecture sédimentaire à différentes échelles de temps. 9 séquences stratigraphiques sont ainsi identifiées et regroupées en 3 mégaséquences (Mégaséquences A, B et C): (i) La Mégaséquence A est caractérisée par des systèmes deltaïques qui viennent remplir l’espace d’accommodation créé par le fluage du sel vers le bassin entre la baie de Guanabara et Cabo Frio. Le flux sédimentaire qui la nourrit est mis en relation avec le paléo fleuve du Paraíba do Sul qui se deplace vers le bassin de Campos à la fin du development de la Mégaséquence et resulte dans une drastique reduction des flux du bassin de Santos; (ii) La Mégasequence B est caractérisée par la rétrogradation de tous les systèmes sédimentaires comme une réponse directe à la diminution des flux sédimentaires. Cette megasequence est aussi caracterisée par l’implantation des depots contouritiques entre 30 et 21 Ma, problablement liés à des changements dans la circulation oceanique dû a l’ouverture de la passage de Drake et de la Tasmanie (entre 37 et 28 Ma); (iii) La Mégasequence C est caractérisée par une progradation et le déplacement des offlap breaks de 70 km vers l’océan, depuis les derniers 11.5 my comme réponse de l’augmentation de flux sédimentaire qui caractérise le passage à des cycles glacio-eustatiques marqués dans le Quaternaire. / The main objective of this study is to better understand and to quantify experimentally the main parameters that control the geomorphological and stratigraphic evolution of the Cenozoic sedimentary succession of the northeast Santos basin, Brazil, in the last 49.5 my. For this purpose, a variety of combining methologies were used, such as: seismic analysis of a dataset composed of different resolution levels (~7-8 s and ~400 ms penetration), chronostratigraphic and lithological data from 19 exploratory wells and stratigraphic modeling. Seismic analysis and stratigraphic modelling led to the identification of 9 main stratigraphic sequences that could be grouped into 3 megasequences (Megasequences A, B and C): (i) Megasequence A is characterized by deltaic features developed into a ramp feature located between Guanabara Bay and Cabo Frio. The formation of this delta resulted in a sedimentary overcharge that induced the basinward salt migration. The sedimentary input that feeds this delta was interpreted as related to an ancient Paraíba do Sul River that diversion to the Campos basin at the end of the megasequence development, resulting in a dramatically reduce the sedimentary influxes into Santos basin; (ii) Megasequence B is characterized by the retrogradational trend of sedimentary systems that offset offlap break of surfaces developed at 30 and 21 Ma about 78 km landward. This megasequence is also characterized by the beginning of conturites deposition related to the changes of oceanic circulation due to the opening of Drake and Tasmanian passages; (iii) Megasequence C is characterized by progradational systems that resulted in the coastline shift about 70 km oceanwards, in the last 11.5 my. The dominant progradational trend of this sequence is interpreted as a response of the increase in the sedimentary influx rate intensified by the spectral characteristics and amplitude of the glacial-induced eustatic signal that characterizes the Quaternary period.

Deux questions scientifiques critiques sont adressées dans cette thèse présentées comme suit. ( 1 ) L’évolution mésozoïque du bassin d’avant-pays dans les piémonts nord et sud du Tian Shan. ( 2 ) L’évolution au Cénozoïque précoce du soulèvement du Tian Shan. Dans le chapitre 1, l'évolution du nord Tian Shan est étudiée par datation U/Pb (LA- ICP-MS) de zircons détritiques sur 14 échantillons de grès d'une série continue d’âge fin Paléozoïque à Quaternaire dans la marge sud du bassin de Junggar (région de Manasi). Dans le chapitre 2, l'évolution encore mal contrainte entre le Mésozoïque et le début du Cénozoïque de la marge sud-ouest du Tian Shan est étudiée en utilisant les datations U/Pb ( LA- ICP-MS ) sur zircons détritiques et les traces de fission sur apatites détritiques. Dans le chapitre 3, nous présentons une étude magnétostratigraphique détaillée de la zone Ulugqat au sud-ouest du Tian Shan, dans le but d'améliorer la compréhension de son soulèvement et de l'histoire de la déformation de la région au cours du Cénozoïque. Ce travail à permis de montrer que l'érosion du paléo-Tian Shan commencée au Trias moyen s’est traduite par le pénéplanation générale au Mésozoïque du Tian Shan qui était dominé par un système de drainage large pendant une longue période de quiescence tectonique. Le piémont nord du Tian Shan était caractérisé par un bassin en subsidence thermique post- extensive avec peu d'activité tectonique, et le piémont sud a également connu un aplanissement général de la topographie. Au cours du début du Jurassique, du Crétacé inférieur et du Crétacé supérieur, trois inversions tectoniques mineures sont identifiées avec des ajustements du bassin d’avant-pays du Tian Shan. Ces inversions peuvent correspondre respectivement à l’accrétion des terrains Cimmérien, de Lhassa, et du Kohistan-Dras à la limite sud de la plaque eurasienne. Les données U-Pb sur zircons détritiques et les données traces de fission sur apatite indiquent une première réorganisation du bassin à la fin du Crétacé – début du tertiaire, contemporaine d’une réactivation de l’érosion le long du piémont sud du Tian Shan. Nous avons interprété cette réactivation fin Crétacé – début Paléogène du Tian Shan sud à la réponse initiale des effets lointains de la collision Inde-Eurasie. Pendant le reste du Cénozoïque, la principale réactivation du Tian Shan est initiée fin Oligocène – début Miocène. Cela est attesté dans le piémont nord du Tian Shan par nos données U-Pb sur zircons détritiques et dans le piémont sud du Tian Shan par les données traces de fission sur apatite suggérant des chevauchements entre 18 et 16 Ma, par les résultats magnétostratigraphiques révélant une importante lacune de sédimentation oligocène ainsi que l’augmentation des taux d’accumulation à ~ 18.5 Ma. / Two critical scientific issues are adressed in the présent thesis as follows. (1) Mesozoic basin-range relationship in the northern and southern piedmonts of the Tian Shan. (2) Spatio-temporal differences in the Early Cenozoic uplift of the Tian Shan. In chapter 1, the évolution of the northern Tian Shan is investigated through U/Pb (LA-ICP-MS) dating of detrital zircons from 14 sandstone samples from a continuous series ranging in age from latest Palaeozoic to Quaternary in the southern margin of the Junggar Basin (Manasi area). In chapter 2, the still poorly constrained Mezosoic to early Cenozoic evolution of the southwestern Tian Shan piedmont is investigated using U/Pb (LA-ICP-MS) dating of detrital zircons and fission track analysis on detrital apatites. In chapter 3, we present a detailed magnetostratigraphic study from the Ulugqat area in piedmont of the Southwest Tian Shan, in order to improve understanding of the uplift and deformation history of the Southwest Tian Shan during the Cenozoic. This work enabled to show that erosion of the Paleo-Tian Shan initiated in the Middle Triassic results in the general peneplanation of the Mesozoic Tian Shan dominated by a wide drainage system and long-lasting tectonic quiescence. The northern piedmont of the Tian Shan was characterized by a post-extensional thermally subsiding basin without much tectonic activity, and the southern piedmont also experienced a general flattening of topography. During the Early Jurassic, Early Cretaceous and Late Cretaceous, three identified minor tectonic inversions and adjustments of basin-range pattern in the Tian Shan, may potentially correspond respectively to the accretions of Cimmerian, Lhasa, and Kohistan-Dras in the southern margin of the Eurasian plate. Detrital zircon U-Pb and apatite fission-track data indicate an initial late Cretaceous – Early Tertiary basin reorganization and coeval renewed erosion along the southern Tian Shan piedmont. We interpreted this late Cretacesou to Paleogene activity in STS as the initial response of the distant effects of India-Eurasia collision as previously argued. During the Late Cenozoic, the major reactivation of the Tian Shan initiated around the Late Oligocene-Early Miocene times. This is evidenced mainly from the detrital zircon U-Pb geochronology in the northern piedmont of the Tian Shan, the apatite fission-track data suggesting a possible activation of the Talas Fergana Fault between 18 and 16 Ma, the major Oligocene depositional hiatus and conspicuous increase in accumulation rates at ~ 18.5 Ma revealed by the magnetostratigraphic results in the southern piedmont of the Tian Shan.