La marge ibérique est un milieu biologiquement productif régit par l'influence d'un upwelling saisonnier et des apports continentaux. Les foraminifères benthiques sont des protistes matins qui présentent une grande sensibilité aux conditions environnementales. Ils apparaissent ainsi comme des bio-indicateurs particulièrement efficaces dans ce type de contexte. Dans le cadre de cette thèse, les faunes de foraminifères benthiques, vivants, morts et fossiles prélevées sur un total de 23 carottes interfaces et deux carottes et deux carottes piston, essentiellement situées au débouché de quatre feluves ouest-ibériques majeurs (Douro, Mondego, Tage et Sado) ont été étudiés.Cette analyse faunistique, conjointe à des mesures sédimentaires et géochimiques a permis d'identifier l'impact de la qualité de la matière organique, et donc des apports fluviatiles sur la distribution des faunes vivantes en période hivernale. La comparaison des faunes mortes et vivantes sur les premiers centimètres de sédiments illustre la variation saisonnière de la réponse faunistique à l'upwelling et aux apports continentaux. Elle met également en évidence l'impact des processus taphonomiques sur la conservation de ces bio-indicateurs en vue de permettre une meilleure compréhension du signal fossile de ces faunes. L'application paléoenvironnementale de ces bio-indicateurs a été menée sur une carotte longue prélevée au large du Tage qui permet une reconstruction des derniers 5700 ans cal. BP. Elle a permis de mettre en évidence des périodes caractérisées par des apports importants de matière organique issus du fleuve ainsi que des variations de l'intensité de l'upwelling. / The Iberian Margin is a highly productive system driven by coastal upwelling and river inputs. Benthic foraminifera are marine protists particularly sensitive to environmental conditions. Hence they appear well suited bio-indicators for such environment. In the framework of this thesis, living, dead and fossil benthic foraminifera were analized on 23 surface sediment cores and two piston cores essentially from locations off the major rivers of the Portuguese Coast (Douro, Mondego, Tagus and Sado). This faunal analysis, combined with sedimentary and geochemical measurements allow thhe identification of the impact of fluvial exports and organic matter quality during the late winter period. The comparison of dead and living communities, on the first few centimeters of the sediment, shows the seasonal variation of faunas controlled by upwelling activity and riverine discharges intensity. The impact of taphonomical processes on the preservation of these bio-indicators is also investigated in the perspective of a better understanding ofthe fossil signal of these faunas. The paleoenvironmental application of these bio-indicators was then conducted on a 10 m long core from the Tagus shelf that allows paleoreconstruction for the last 5,700 cal. yr BP. The fossil benthic foraminifera record shows that some periods were characterized by intense river runoff and others by variable intensity of the seasonal upwelling.

Ce mémoire pour l'habilitation à diriger des recherches dresse un bilan synthétique d'une partie de mon activité de recherche menée à l'Ecole des Mines de Paris depuis 1995. Il présente les principaux résultats du projet scientifique qui m'anime sur la dynamique des systèmes continentaux et évoque les différentes perspectives scientifiques tant fondamentales qu'appliquées qui y sont associées. Le mémoire comprend trois chapitres qui résument le cadre de la démarche, les principaux résultats et les perspectives de développements futurs. Le premier, bibliographique, présente les caractéristiques des plaines d'inondation en mettant l'accent sur les informations qui sont enregistrées par les paléosols : conditions de la pédogenèse, stabilité du paysage, signatures minéralogiques et géochimiques, place des sols dans l'analyse des séquences de dépôt. Le second illustre les résultats originaux des travaux conduits sur le Crétacé supérieur-Paléocène de Provence en insistant sur la pluridisciplinarité des approches (sédimentologie, minéralogie, paléomagnétisme, isotopes stables, éléments traces). Ces études ont conduit à l'établissement d'une stratigraphie fine corrélée avec l'échelle internationale (GPTS), d'identifier, à partir des signaux des isotopes stables des paléosols, des évènements particuliers tels la limite Crétacé-Tertiaire, l'évènement chaud de la fin du Paléocène. Sur le plan paléoenvironnemental et paléoclimatique, la combinaison de ces méthodes a permis de caractériser des périodes relativement arides se traduisant par des faciès spécifiques, dolocrètes phréatiques, et se corrèlent avec les fluctuations climatiques reconnues en milieu marin. Enfin sur le plan paléoécologique, la combinaison de l'analyse des sols avec celles des oeufs de dinosaures produit une vision originale du mode de vie de ces animaux et de la reconstruction des paléopaysages. Le troisième chapitre présente les perspectives d'études futures qui pourraient être développées à partir de ces résultats. Enfin, sont présentées la bibliographie et la notice de titres et travaux.

Dans la Combe de Savoie , entre Albertville et Montmélian, les alluvions modernes de l'Isère recèlent une nappe en étroite liaison avec les cours d ' eau qui empruntent la vallée. L'objet de cette étude est de définir avec précision le comportement hydrodynamique de l 'aquifère afin d' en déterminer les potentialités . Une première partie sera consacrée à l'analyse des nombreuses données fournies par diverses campagnes de reconnaissance (géophysique , hydrométrie des cours d ' eau , relevés piézométriques réguliers, etc ... ), elle portera essentiellement sur - la définition de la structure du remplissage alluvial, - l'évaluation des paramètres régissant les écoulements souterrains (transmissivité, emmagasinement, etc . .. ) à l ' aide de méthodes analytiques , - la caractérisation climatologique et hydrologique d'une période d'étiage de référence (octobre 1980). Dans une seconde partie, nous réaliserons, à partir des résultats précédents , plusieurs simulations numériques des écoulements souterrains à l'échelle de l'ensemble de la vallée. La mise en oeuvre de ce modèle mathématique conduit à évaluer sommairement les potentialités actuelles de l'aquifère qui permettent d'ores et déjà d'envisager un premier schéma d'exploitation de cette ressource en eau.

La paléohydrologie permet l'estimation des paramètres hydrologiques allant de la géométrie du chenal à celle du bassin versant, en passant par la dynamique des écoulements et le climat. Bien que les systèmes fluviatiles soient connus pour évoluer sous contrôle de paramètres allo- et auto-cycliques, leur influence n'a que peu été prise en compte dans les études antérieures. Nos travaux exposent une méthode originale de restitution paléohydrologique, basée sur la hauteur des barres de méandre (hauteur d'eau) et contrainte par le climat. Des équations originales exprimant les différents paramètres hydrologiques en fonction de la hauteur d'eau sont développées à partir de données hydrologiques actuelles appartenant à deux domaines climatiques différents. Ces lois sont validées à travers une application à deux cas d'étude géologiques bien contraints : les systèmes méandriformes Oligo-Miocène subtropical semi-humide d'avant-pays alpin (SE France) et subtropical à saisons sèches d'avant-pays ibérique (Centre Espagne). Les restitutions paléohydrologiques sont en parfait accord avec les zones source et les vitesses d'écoulement fournies par les données de terrain. Les influences respectives du climat, de la tectonique et du niveau de base sont quantifiées et discutées à travers les résultats paléohydrologiques. Les restitutions paléo-hydro-climatiques montrent la mise en place à l'Aquitanien inférieur d'un gradient climatique entre l'Espagne et la France et l'enregistrement de l'épisode froid du Mi1. L'analyse des changements de tailles des systèmes met en évidence le passage de régime méandriforme à anabranché en réponse à des déformations tectoniques liées à la création des Alpes.

La complexité des structures géologiques en Moyenne Durance rend difficile la caractérisation et l’évaluation du risque sismique dans cette région. La compréhension 3D des structures nécessite l’utilisation de techniques modernes de modélisation numérique pour réaliser des modèles 3D du substratum géologique qui soient cohérents à différentes échelles, pour effectuer des simulations des mouvements sismiques. Pour réaliser des modèles 3D géologiques, nous avons harmonisé des bases de données géologiques et géophysiques hétérogènes (forages pétroliers, sondages géotechniques, profils sismiques, profils géophysiques H/V, cartographie géologique haute et basse résolution, datations biostratigraphiques, ...) dans le géomodeleur 3D gOcad. La réalisation des modèles 3D permet de caractériser la géométrie 3D des principales structures tectoniques en Moyenne Durance, notamment la Zone de failles de la Moyenne Durance (ZFMD) ainsi que la géométrie haute résolution du substratum géologique de la vallée de Cadarache, notamment de son remplissage sédimentaire tertiaire. Notre étude permet de préciser la géométrie 3D de la ZFMD et son rôle sur les structures géologiques adjacentes. La ZFMD constitue une zone de transfert qui limite l’extension latérale et modifie la géométrie des plis et chevauchements. Les structures tectoniques en Moyenne Durance sont caractérisées par une déformation de type thin-skin. La tectonique salifère joue un rôle important dans cette déformation (niveau de décollement, formation et géométrie 3D des plis). A l’échelle de la vallée de Cadarache, l’étude géologique des affleurements couplée à l’étude géostatistique des sondages permet de réaliser une simulation en 3D de la répartition spatiale des faciès et de proposer un modèle sédimentaire 3D du remplissage tertiaire de la vallée. Il est caractérisé par une sédimentation en deux étapes : une première phase de remplissage par des apports détritiques importants en provenance du Sud-Est, liés au démantèlement du massif des Maures-Estérel, une deuxième phase de remplissage par des dépôts d’environnement fluviatile méandriforme à forte sinuosité et à dominante de sables. Enfin, l’imbrication multi-échelle des modèles 3D a permis d’expliquer la formation de la vallée de Cadarache dans le contexte géodynamique de la région de la Moyenne Durance au Tertiaire, et notamment sous l’influence de la compression pyrénéenne et de la ZFMD sur la région de la Moyenne Durance et sur la vallée de Cadarache. / The complexity of geological structures in Middle Durance region makes difficult the characterization and evaluation of seismic risk in this region. Understanding these structures in 3D requires to use modern techniques of 3D digital modelling in order to achieve the 3D geological models of the bedrock with coherence on different scales, to perform ground motion simulations. Building 3D geological models need to normalize heterogeneous geophysical and geological databases (oil boreholes, geotechnical boreholes, seismic profiles, H/V geophysical profiles, high and low resolution geological mapping, biostratigraphic dating,...) in the 3D software gOcad. The realization of 3D geological models allows to characterize the 3D geometry of main the tectonic structures in Middle Durance region, including the Middle Durance Fault Zone (ZFMD) and the high resolution geometry of geological bedrock of the Cadarache Valley, and in particular its tertiary sedimentary fill. Our study allows to specify the ZFMD 3D geometry and its role on the adjacent geological structures. The ZFMD is a transfer zone that limits lateral extension and changes the geometry of folds and thrusts. The Middle Durance tectonic structures are characterized by a thin-skin deformation. Salt tectonics plays an important role in this deformation (detachment level, training and 3D geometry of folds). At the scale of the Valley of Cadarache, outcrop geological study coupled with boreholes geostatistical study allows to perform a 3D simulation of the spatial distribution of facies and to propose a 3D sedimentary model for the Tertiary filling of the Cadarache Valley. It is characterized by sedimentation in two steps: a first step of filling by important detrital inputs from the Southeast, related to the erosion of the Maures-Esterel massif, a second step of filling by deposits of fluvial meandering sand-dominant environment with high-sinuosity. Finally, building multi-scale 3D models allows explaining the formation of the Valley of Cadarache in the geodynamic context of the Middle Durance region at Tertiary times, and particularly under the influence of the Pyrenean compression and ZFMD on the Middle Durance region and the Valley of Cadarache.

Géographiquement cette é ptude s'étend sur le Bassin de Digne-Valensole, Basse-Durance et la Crau. L'étude stratigraphique du Néogène et du Pléistocène inférieur duranciens, dépendance orientale du Néogène rhodanien, s'appuie sur une quarantaine de coupes classiques ou inédi tes, qui font ressortir un cycle miocène et un cycle plio-vi llafranchien . Chacun d'eux s'achève par la mise en place de puissants épandages graveleux continentaux, jusqu'à maintenant confondus en une seule entité appelée 'Poudingues de Valensole ". Sont examinés successivement : - le substratum du bassin, - le Miocène marin, - le Miocène continental ( "Sables de Vinon" ), - le Tortonien supérieur lacustre, - le Complexe de Digne-Valensole : malgré le caractère lenticulaire des dépôts, leur emboîtement et l'absence générale de faune, cinq formations stratigraphiques sont mises evidence. , allant du Tortonien supérieur au Villafranchien supérieur inclus, - les formations du Pléistocène moyen et supérieur. L'analyse pétrographique des galets du Complexe de Digne-Valensole a permis de dêfinir huit groupes de roches et révélé la variété du bassin versant paléo-durancien, du Tortonien supérieur au Villafranchien : toutes les assises allant du Paléozoïque au Miocène supérieur lacustre des Alpes méridionales et de la Provence (Maures et couverture) sont représentées. Une étude statistique des différents types de galets a été réalisée sur 119 stations. Pour chacune d'elles, 1. 000 individus sont inventoriés et un diagramme est établi. On en déduit l'origine des matériaux et l'évolution morphologique de l'arrière-pays au cours des phases successives de son édification et de son démantèlement. Pour les Alpes, seule la couverture sédimentaire subalpine participe au remplissage, les massifs cristallins externes ne commençant à alimenter la Durance qu'au Pléistocène moyen( Mindel ). La disposition collective des galets , étudiée en 392 stations, permet de préciser le sens d'écoulement des paléo-cours d'eau et de reconstituer le réseau hydrographique initial, différent de l'actuel (Pl. XX à XXV). Les matériaux proviennent exclusivement du Nord, de l'Est et du Sud. L'étude des matériaux argileux montre - de la montmorillonite (héritage alpin) dans le Miocène marin, dans la formation conglomératique du Complexe de Digne-Valensole et dans la formation de Puimoisson; - de la chlorite et de l' illite , héritées des Maures, dans le Miocène continental et la formation rouge de Moustiers. L'étude du Complexe de Digne-Valensole permet de reconstituer les orogenèses successives des Chaînes Subalpine~ Méridionales au Néogène et au Pléistocène ancien et leurs incidences sur le domaine provençal.