Un des principaux débats en Sciences de la Terre Externe concerne l'importance relative de la tectonique et du climat dans l'érosion des reliefs et donc dans les flux sédimentaires terrigènes préservés dans les bassins avals. Dans cette thèse, nous avons développé une méthode basée sur l'intégration de coupes géologiques dans un modèle 3D afin de quantifier ce flux, avec une résolution temporelle de quelques Ma, à l'échelle d'un continent sur une longue période de temps (x100 Ma), et ce en tenant compte des incertitudes. Sur l'ensemble de la marge ouest-africaine, l'évolution de ces volumes, une fois pondérés par le pourcentage de sédiments terrigènes, au cours du temps suggère que le flux sédimentaire terrigène est contrôlé par la tectonique, durant les phases de rift avec l'érosion des épaulements, et lors de surrection du domaine amont des marges durant l'évolution post-rift. Le climat, à la faveur d'augmentation des précipitations, ne semble que forcer les effets de surrection.

Le calcul des flux organiques dérivant du bassin versant et de la production lacustre du Petit Lac<br />d'Annecy a été réalisé sur une carotte sédimentaire recouvrant les 6000 dernières années, en combinant deux<br />méthodes analytiques : l'une pétrographique (palynofaciès) et l'autre géochimique (pyrolyse Rock Eval). La<br />calibration des marqueurs organiques a été effectuée en caractérisant les différents types de matière organique<br />(MO) sur leurs sites de production (colonne d'eau, substrats géologiques et pédologiques du bassin versant).<br />L'évolution des marqueurs organiques a permis de montrer que l'on pouvait scinder les derniers 6000<br />ans en deux périodes durant lesquelles l'Homme a influé ou non sur les apports sédimentaires organiques.<br />- Du Néolithique final jusqu'au milieu du Moyen-âge, l'action de l'Homme sur le couvert végétal - déforestations<br />et mises en culture – n'a pas de conséquence directe sur les variations des flux sédimentaires organiques que l'on<br />estime directement dépendantes des fluctuations climatiques.<br />- A partir de 1100 cal. AD, période correspondant à l'implantation monastique dans les Alpes, on observe une<br />augmentation des flux sédimentaires allochtones, qui passent du simple au quadruple et qui coïncident avec une<br />phase intense de déforestation et de mise en culture C'est également le cas des flux de MO d'origine lacustre<br />soulignant ainsi l'impact de l'Homme sur le niveau trophique du lac.<br />Bien que l'impact de l'Homme soit important à partir de 1100 cal. AD, les flux organiques entre 1100<br />cal. AD et aujourd'hui varient également en fonction des variations climatiques du Petit Age Glaciaire. C'est en<br />particulier le cas des flux de MO lacustre, sensibles aux variations de température et/ou à la luminosité. Les<br />minima de production lacustre coïncident précisément avec les minima d'activité solaire (Wolf, Maunder, Dalton<br />et Spörer). Les mêmes concordances entre production lacustre et activité solaire sont observées de 3800 cal. BC<br />à 1100 cal. AD.

L'objectif de ce travail est de caractériser l'évolution du flux sédimentaire sur la marge sud du golfe de Corinthe, avec un aller-retour entre données de terrain, modélisations expérimentales et modélisations numériques. L'acquisition de données de terrain a permis d'établir l'évolution tectono-sédimentaire du rift de Corinthe dans le contexte climatique et eustatique bien contraint du Plio-Pléistocène. Les simulations numériques stratigraphiques (DIONISOS) ont ensuite permis de valider ce modèle d'évolution, de quantifier les flux sédimentaires et de discuter des facteurs de contrôle de l'architecture stratigraphique à différentes échelles de temps et d'espace. Les modélisations expérimentales ont enfin permis de discuter des facteurs de contrôle des flux sédimentaires et de leurs enregistrements dans les corps sédimentaires.

Dans les séries terrigènes, les cycles stratigraphiques sont présents sur une large gamme de périodes (0.01-100 Ma), et sont dus aux variations du rapport entre l'espace disponible à l'accummulation des sédiments et le flux sédimentaire. Quelle est la responsabilité de chacun de ces paramètres dans l'origine et l'expression des cycles stratigraphiques, en particulier à haute-fréquence (10-100 ka) où tous interviennent ? Si les variations d'espace disponible d'échelle régionale ou globale (tectonique et climat) existent à ces fréquences et sont une origine fréquement admise, on connaît mal (1) l'influence de la croissance des structures tectoniques intra-bassin (plis et failles) sur leur expression, et (2) les contrôles du flux sédimentaire à haute-fréquence. Ce travail examine ces deux aspects à travers l'étude sédimentologique d'un anticlinal de croissance, et la modélisation numérique de l'effet de la zone de transfert (rivières) des sédiments sur la variabilité du flux sédimentaire.

Le Golfe du Lion et le Bassin Provençal sont l’objet de recherche intensive à toute échelle de temps et d’espace. Cependant, les budgets sédimentaires et les mouvements verticaux depuis la formation de la marge étaient restés inconnus ou sources de controverses. Ce travail se propose d’aborder leur quantification à partir de l’interprétation de nombreux profils sismiques, d’après les concepts de stratigraphie sismique et séquentielle [Vail et al., 1977], complétée par des données de forages et de sismique réfraction, et validée par des modélisations stratigraphiques avec Dionisos [Granjeon and Joseph, 1999]. L’établissement d’une continuité stratigraphique entre le domaine de plate-forme et le bassin profond offre une vision complète du remplissage sédimentaire de la marge. Les repères stratigraphiques du Plio-Pléistocène (2.6 Ma, 1.6 Ma, 0.9 Ma et 0.45 Ma) ont en effet été corrélés jusqu’au pied de pente. Les jalons messiniens, établis lors des travaux précédents [Bache, 2008] ont également été étendus et précisés localement. La mise en évidence d’une nouvelle unité, interprétée comme les résidus de l’abrasion lors de la transgression mettant fin à la célèbre crise, permet d’apporter des arguments pour l’établissement d’un nouveau scénario de l’évènement [Bache et al., 2012a](soumis). Des lois de conversion en profondeurs (métriques) des différentes unités chronostratigraphiques ont ensuite été établies en 3D à partir de l’ensemble des données de forage et de réfraction (ESP) et appliquées pour chacune de nos unités. Les profondeurs de l’ensemble des jalons plio-pléistocènes et messiniens ont ainsi pu être cartographiées, ainsi que les épaisseurs de chacune des unités définies depuis le substratum jusqu’à l’actuel (1 au Miocène, 6 au Messinien, 5 au Plio-Pléistocène). Les épaisseurs et volumes sédimentaires déposés ont alors pu être quantifiés sur chaque intervalle stratigraphique. Les séries sédimentaires ont été par la suite décompactées et les volumes "vrais" de dépôts et flux sédimentaires recalculés. / The Gulf of Lions and the Provençal basin have been studied intensively at variable timescale. However, sedimentary budgets and vertical movements of the margin remained largely unknown. This work aims to quantify them using a large grid of seismic data and their interpretations with seismic and sequential stratigraphy concepts [Vail et al., 1977], correlations with existing drillings, refraction data and validation by numerical stratigraphic modeling with Dionisos [Granjeon and Joseph, 1999].A stratigraphic continuity of reflectors from the platform to the slope and to the deep basin has been established describing the architecture of the sedimentary filling of the entire margin. Plio-pleistocene stratigraphic markers (at 2.6 My, 1.6 My, 0.9 My and 0.45 My) have been correlated down to the foot of slope. The Messinian units underlined by previous studies [Bache, 2008] were also extended and/or detailed in specific areas. A new unit is described and interpreted as the residuals of the abrasion during the transgression which ended the famous messinian crisis. This allowed us to bring some new arguments for a new scenario of the event [Bache et al., 2012a](submitted). Drillings and refraction data led to 3D time-depths conversion laws for our chronostratigraphic units. We were therefore able to produce all the Plio-Pleistocene and Messinian maps in meters as well as the thickness maps of all units defined above the substratumuntil today (1 for the Miocene, 6 for the Messinian, 5 for the Plio-Pleistocene). The thicknesses and the sedimentary volumes were then quantified for every stratigraphic intervals. After decompaction, "true" volumes of deposits as well as sedimentary fluxes were therefore recalculated.

De par sa position, le Golfe du Lion est un site idéal pour l’investigation des changements paléo-environnementaux et des processus affectant le dépôt sédimentaire. Les travaux antérieurs ont permis de mettre en évidence les impacts de la variabilité climatique et glacioeustatique sur l’organisation stratigraphique de la marge, mais également sur les exports terrestres de matière organique.L’étude isotopique du carbone organique et de l’azote de la matière organique dans les sédiments du forage PRGL1-4 nous a permis de mettre en évidence de forts exports fluviaux lors des interstades survenus au cours des 200 000 derniers milles ans. La mise en regard de cette découverte avec les enregistrements paléo-climatologiques terrestre et marin disponibles dans la région indique que ces forts exports fluviaux résultent d’une augmentation des précipitations le long de la bordure Nord Méditerranéenne. Grâce à la position dePRGL1-4, nous proposons que ces pluies soient le résultat d’une augmentation du passage de dépressions Nord Atlantique dans le bassin Ouest Méditerranéen.Une caractérisation des isotopes du soufre préservés dans la pyrite sédimentaire a été réalisée. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence une variation isotopique insoupçonnée, l’une des plus grandes observées de nos jours, dont la cyclicité semble indiquer un fort contrôle climatique. Nous proposons deux mécanismes influençant le fractionnement isotopique: une modulation de l’activité bactérienne par le climat, et/ou (ii) une modulation locale liée la nature des sédiments impliqués dans la formation des pyrites en lien avec les variations eustatiques. / By its position, the Gulf of Lion is an ideal location for investigation of past ecological changes and processes affecting the sedimentary deposition. Previous work has highlighted the impacts of climatic and glacio-eustatic changes on the GoL stratigraphic organization, but also on terrestrial exports of organic matter.This isotopic study based on the organic carbon and nitrogen preserved in PRGL1-4 sediments highlights important rivers runoff during warm periods of the last 200 000 years.Regional intercomparison with terrestrial and marine records indicates that these river exports resulting from an increase of precipitation over the North Mediterranean borderland.Using PRGL1-4 location, out of Mediterranean cyclogenetic area, we suggest that these pluvial events occurred in response to enhance passage of North Atlantic atmospheric perturbation into the Western Mediterranean basin.Pyrite sulfur isotopes investigations over the last 500 kyr have also been done. The stratigraphic variations (up to 76‰) in the isotopic data reported here are among the largest ever observed in pyrite, and are in phase with glacial-interglacial sea level. These results suggest that there exist important but previously overlooked depositional controls on sedimentary sulfur isotope records. Two different mechanisms influencing the isotopic fractionation can explain the observed dataset: a climatic modulation of the bacterial activity, and / or (ii) a local sedimentary modulation involve during early diagenetic formation of pyrite in relation with the eustatic variations.