The present thesis consists in a real complex case study of halotectonic deformation in the central portion of the Santos Basin passive margin, investigating the complex interactions between deformation and sedimentation and evaluating its impacts on the petroleum systems.Seismic data set and exploration wells were input to the study, which cover an area where halokinetics affect the active petroleum systems. The thickest depocenter of the Santos basin is partially in the study area. The sedimentary infilling history is associated with the Cabo Frio Fault development, linked with a gap of tens of kilometers in the Albian sediments occurrence. Minibasins are under halotectonic compression towards deep waters. The challenges of this work consists in find methods to build and then to restore the structural model in an effective way.Fifteen interpreted horizons were used to build a surface model. Five geological cross-sections were restored and interpolated to get salt and overburden volumes. The restoration successively removes the uppermost layer and decompacts the remaining layers through sedimentary unloading. Restoration also considers the unloading isostatic compensation by flexure of an elastic weak layered lithosphere. The isostasy plays an important role in the tectono-sedimentary control. Its interaction with bathymetry, faults geometry and deposition surface profile constrains the local and regional subsidence. Biostratigraphic data and seismic pattern defined trough time the absolute paleobathymetry.The cross-section restoration has differentiated the major rift phase sequence deformation from three other drift phase sequences above the sal layer.Several 1D geo-histories were reconstructed for different points along the main direction of transport, to control the thickness variations in the 2D sections. 1D and 2D restorations clearly show that salt moves out of the study area and that there is strong coupling between the halotectonic dynamic and the change in the accommodation space.The extrapolation of the restoration results to 3D allows a better compartmentalization between the hemigrabens in the rift phase; highlights the role of structural high in the center of the investigated area and confirms the relation between structural evolution and sedimentation. Two major depocenters were amalgamated by salt deposition over the accentuated relief inherited from the larger vertical tectonic subsidence of the rift phase. The sedimentary infilling reveals the temporal relations of NE-SW and NNW-SSE oriented structures within the higher subsidence compartment in the western sector of the area. Two different ways to restore the sections allowed the uncertainty estimation of the bathymetry and isostatic relationships.The salt layer material conservation assumption, an operational tool, was consistent with the results. The salt volume balance over time showed a good correlation to lateral extension of the continental drift stage.The implications of the restoration scenario on the petroleum systems were only qualitatively interpreted and then compared to the classical backstripping approach. Three main sectors appear: the proximal shelf, the slope and the deepwater sector of the continental rise. The relatively early halotectonics of the proximal sector induces a more fast and short generation whereas, beyond the continental slope region, the petroleum systems is distally more heterogeneous, develops slower, dissipated and differentiated by the halokinesis, with longer refills fronts. The direct impact of salt restoration on the maturity evaluation is actually relatively small, because about 90% of ductile deformation occurred before 65 Ma and a significant part of the generation is ongoing after 65 Ma. On the other hand, the halotectonic restoration is fundamental regarding its impact on the petroleum systems. / Ce travail étudie la déformation salifère dans la partie centrale du Bassin de Santos sur la marge Atlantique brésilienne et examine l'interaction complexe entre cette déformation et la sédimentation, ainsi que ses effets sur les systèmes pétroliers. Les données sismiques et les puits disponibles couvrent une zone où l'halocinèse affecte les systèmes pétroliers actifs. Le principal dépôt-centre du bassin est partiellement dans la zone d'étude. L'histoire de remplissage sédimentaire est liée au développement de la faille de Cabo Frio, qui induit un absence des sédiments de l'Albien sur des dizaines de kilomètres. Des mini-bassins dus à la compression salifère se produisent dans la partie la plus distale.Il s'agit dans ce travail de trouver une méthode effective de construire et de restaurer le modèle structural. Quinze horizons stratigraphiques ont été interprétés. Cinq coupes géologiques ont été restaurées et interpolées pour analyser l'évolution temporelle des volumes du sel et des unités encaissantes. La restauration enlève successivement la couche la plus récente et décompacte les couches sous-jacentes en fonction de la charge enlevée. La procédure de restauration prend aussi en compte la compensation flexurale d'une lithosphère élastique et peu épaisse. L'isostasie joue un rôle important dans le contrôle tectono-sédimentaire. Son interaction avec la profondeur d'eau, la géométrie des failles et la surface de dépôt contrôle la subsidence locale et régionale. Des données des puits et les facies sismiques aident à calibrer la paléo-profondeur d'eau.La restauration de coupes différencie la déformation verticale de la phase anté sel des trois autres séquences qui ont été déposées au-dessus du sel. Plusieurs reconstructions 1D illustrent différentes situations le long de la direction principale de transport et permettent de contrôler l'épaisseur des coupes restaurées. Les restaurations 1D et 2D ont clairement montré que le sel s'échappe vers l'est au-delà de la région d'étude. La dynamique du sel se corrèle fortement avec l'espace d'accommodation disponible. L'extrapolation de la restauration au domaine 3D a permis de mieux configurer les demi-grabens de la phase rift, a accentué le rôle des hauts structuraux au centre de la zone étudiée et a montré comment les relations structurales contrôlent la sédimentation. Deux dépôt-centres ont été unis par le déposition de sel sur une topographie escarpée héritée du rifting. Le remplissage du compartiment le plus subsident à l'ouest du modèle a permis des interprétations temporelles par rapport aux structures orientées NE-SW et NNW-SSE. Deux façons de restaurer les coupes ont permis d'évaluer l'incertitude sur la paléo-profondeur d'eau et ses relations avec l'isostasie. L'hypothèse d'une préservation volumique du sel s'est avérée cohérente avec les résultats, puisqu'elle a montré une bonne corrélation avec la distension latérale lors de la dérive continentale.Les implications du scénario restauré sur les systèmes pétroliers ont été interprétées qualitativement et comparées ensuite avec l'approche classique de backstripping. Trois secteurs sont distingués : plateforme, pente et l'eau profonde. La tectonique salifère relativement précoce a induit une génération plus rapide et plus courte pour le secteur plus proche tandis que, au-delà de la pente continentale les systèmes pétroliers distaux sont plus hétérogènes avec un développement ralenti, dissipé et différencié par l'halocinèse, avec de recharges sur des temps plus longs. L'impact direct de la restauration de sel sur l'évaluation de la maturité est relativement faible, puisque 90% de la déformation ductile se produit avant 65 Ma et une partie importante de roches mères ont maturé plus tard. Mais la restauration de la tectonique salifère est essentielle par son impact sur le système pétrolier post déformation.

Il est débattue sur le temps closural finale de l'océan paléo-asiatique et la position. Certains géologues ont préconisé la suture "Solonker" marque la zone closural finale du Permien , tandis que d'autres insistent sur le fait Paléozoïque milieu. Nos trois domaines d'étude, le Hongqi , le Ondor Somme et le Mandula ont essentiel et important de résoudre ces controverses. Les unités litho-tectonique reconnus dans le domaine Hongqi-Ondor Sum sont le mélange Belt de Hongqi-Ondor Sum, la Belt de l'arc Bainaimiao, craton du Nord de Chine et les roches sédimentaires post-orogéniques. Le mélange Belt de Hongqi-Ondor Sum connu déformation ductile en deux phases et une phase de la déformation ductile-fragile. D1 est responsable de la S1 foliation, linéation minérale L1, et intrafolial pli F1. Les critères cinématiques indiquent un sens cisaillement de top-to-the-NW. D2 est caractérisée par divers taille de plis asymétriques avec axe presque NE correspondant à la poussée NW cisaillement. D3 formé le cadre régional dans le Hongqi et les zones Ondor Sum. La zone Mandula contient les sédiments olistostrome, les sédiments turbiditiques et roches volcanosédimentaires. Grains de zircons détritiques dans des échantillons sédimentaires indiquent la zone d'étude Mandula reçu des matériaux d'arc Bainaimiao et matières contemporaines de l'éruption volcanique du Permien. Les sédiments et les roches volcaniques dans la région Mandula soumettent un NW-SE ou près de N-S du raccourcissement. Les données géologiques indiquent qu'une subduction et collsion dans Paléozoïque inférieur, et rifting et fermeture rift dans Palezoic supérieur. Les fragments ophiolitiques "Solonker" sont en effet olistostrome. Composants ophiolitiques typiques ne sont pas observés dans la région Mandula. / It is hotly debated about the final closural time and position of the Paleo-Asian Ocean. Some geologists advocated the “Solonker” suture marks the final closural zone in Permian, whereas others insist in middle Paleozoic. Our three study areas, the Hongqi, the Ondor Sum and the Mandula is essential and important to solve those controversies. The litho-tectonic units recognized in the Hongqi-Ondor Sum area include the Hongqi-Ondor Sum mélange belt, the Bainaimiao arc belt, North China Craton and post-orogenic unconformably sedimentary rocks. The Hongqi-Ondor Sum mélange belt experienced two phase ductile deformation and one phase ductile-brittle deformation. D1 is responsible for the regional greenschist foliation S1, elongated mineral lineation L1, and intrafolial fold F1. The kinematic criteria indicates a top-to-the-NW shearing sense. D2 is characterized by various sized of unsymmetrical folds with nearly NE axis corresponding to the NW thrust shearing. D3 formed the regional framework in the Hongqi and the Ondor Sum areas. The Mandula area contains olistostrome sediments, turbiditic sediments and volcano-sedimentary rocks. Detrital zircon grains in sedimentary samples argue the Mandula study area received the southern Bainaimiao arc materials and coeval Permian volcanic erupting materials nearby. The sediments and volcanic rocks in Mandula area subject a nearly NW-SE or N-S compressional shortening. The geological data support that an Early Paleozoic subduction and collsioan, Late Palezoic rifting and rift closure model. The so called “Solonker” ophiolitic fragments indeed are olistostrome. Typical ophiolite components are not observed in the Mandula area.

Dans la perspective d’appréhender au mieux les conséquences des changements climatiques à l’échelle globale, l’étude des systèmes lacustres apparaît comme un moyen privilégié pour comprendre les interactions passées entre facteurs naturels (climat et tectonique) et anthropiques sur le long terme. Se concentrant sur une zone géographique peu étudiée, l’Auvergne et les bassins versants Loire et Adour-Garonne, ce travail précise les relations existantes entre dynamiques sédimentaires et forçages naturels (tectonique et climat) et anthropiques durant l’Holocène par une approche multi-sites incluant des lacs naturels et des réservoirs. A travers une analyse multi-paramètres du continuum bassin versant - lac, les résultats portant sur les lacs naturels d’Auvergne mettent en évidence : (1) une sédimentation évènementielle témoin de plusieurs aléas naturels (séismes, coulée de boue et éruptions limniques) et (2) une sédimentation de fond reliée aux fluctuations climatiques holocènes et aux activités anthropiques durant la fin de l’Holocène. La reconstitution de l’érosion des sols sur les 700 dernières années souligne une grande disparité entre les sites étudiés, principalement reliée de facteurs de station et de l’impact anthropique à l’échelle locale. L’étude limnogéologique des réservoirs illustre des natures et des processus sédimentaires assimilables aux milieux naturels, mais souligne une grande diversité de géométries de remplissages qui sont dépendantes des typologies d’ouvrages et de l’usage anthropique des réservoirs. / In order to assess the consequences of global warming, lacustrine systems are well-indicated to infer past natural (climate and tectonic) and anthropogenic interactions over long time scales. Targeting a poorly documented area, the Auvergne region and the Loire and Adour-Garonne watersheds, this work clarifies relationships between sedimentary dynamics and natural and anthropogenic forcings during the Holocene with a regional multi-sites comparison including natural lakes and reservoirs. Through multi-proxies analyses performed within the lake - catchment continuum, results highlight: (1) sedimentary events related to various forms of natural hazards (earthquakes, debris flow and limnic eruptions) and (2) a background sedimentation related to Holocene climatic fluctuations and human activities during the Late Holocene. For the last 700 years, the reconstruction of soil erosion rates underlines a large disparity between studied sites, mainly connected to site effects and the intensity of human impact at local scale. The limnogeologic study of reservoirs shows similar sedimentary processes than in natural lakes, but highlights a wide range of sedimentary architectures related to the impoundment geometry and the reservoir management.

La présente thèse s'insère dans le projet SALSA (Sergipe Alagoas Seismic Acquisition), mené en collaboration entre le Département de Géosciences Marines; I'IFREMER, I'IUEM, la Faculté des sciences de I'Université de Lisbonne (IDL, Portugal), I'Université de Brasilia (Brésil) et la PETROBRAS (Brésil). Des acquisitions conjointes de sismique réflexion (MCS) et de sismique grand-angle (OBS) ont été réalisées sur le N/O L'Atalante (IFREMER) Ie long de 12 profils sur la région du point triple de Camamú, NE, Brazil. Le point triple de Camamú, où le système de rift avorté Recôncavo-Tucano-Jatobá est relié aux systèmes de rift Jequitinhonha-Camamú-Almada et Jacuípe-Sergipe-Alagoas, a joué un rôle essentiel dans l'ouverture de I'océan Atlantique Sud. Parmi eux, cinq ont été prolongés à terre par des stations sismiques terrestres (LSS). Les modèles de vitesse d'onde P ont été construits sur Ia base de I'interprétation conjointe de données sismiques réflexion et grand-angle en utilisant le logiciel RAYINVR. Nous présentons des modèles de vitesse le long de deux profils parallèles situés dans le bassin de Sergipe-Alagoas (SL01 et SL02), s'étendant sur 220 km et 200 km, respectivement du plateau continental au bassin profond de Sergipe au nord de la zone de transfert de Vaza-Barris. L'un d'eux, le profil SL02 se prolonge sur 150 km à travers le continent, dans la partie continentale du bassin de Sergipe -Alagoas. La modélisation de la marge passive du bassin de Sergipe Alagoas contraint précisément les géométries crustales et la segmentation. Les différences entre les profils éclairent I'influence de I'héritage tectonique résultant de Ia zone de transfert de Vaza-Barris. Ces informations intégrées permettent de nouvelles conjectures autour de I'histoire géodynamique de la région. / The present thesis is inserted in the SALSA project (Seryipe Alagoas Seismic Acquisition), which was conducted by a collaboration between the Department of Marine Geosciences : IFREMER, the Laboratory of Oceanic Domain IUEM, the Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (IDL, Portugal), the Universidade de Brasilia (Brazil) and PETROBRAS (Brazil).Seismic shot, Multi-Channel Seismic acquisition (MCS) and Ocean Bottom Seismometers (OBS) deployments were performed by the R/V L'Atalante (IFREMER) along 1-2 profiles.Among them, five were extended onshore by Land Seismic Stations (LSS). P-wave velocity models were constructed based on the joint interpretation of multichannel and wide-angle seismic data using the RAYINVR software.We present models derived from wide-angle refraction and coincident reflection data along two parallel profiles located on the Sergipe-Alagoas basin (SL01 and SL02), extending approximately 220 km and 200 km from the continental shelf to the distal Sergipe basin north to the Vaza-Barris Transfer zone, and one of them, the SL02 prolongates for 150 km through the continent, on Sergipe -Alagoas continental basin and its basement, the Sergipana FoId Belt.The foward modelling of the passive margin in the Sergipe Alagoas basin precisely constrains crustal geometries and segmentation. The crustal geometry puts in question the origin of the Sergipana Fold Belt, when compared with the geometries of the adjacent geological domains, the Sao Francisco Craton and the Borborema Province.The differences between the profiles illuminate the influence of the tectonic inheritance resulted by the Vaza-Barris Transfer Zone. These integrated information allowed some new conjectures around the geodynamic history of the region.

Cette étude s'inscrit dans un contexte de demande croissante en ressources en eau, conduisant à mieux contraindre et estimer la distribution des aquifères karstifiés qui représentent une ressource importante, notamment sur le pourtour Méditerranéen. Le but de ce travail est d'élaborer une méthode prédictive de la distribution de la karstification et de l'épaisseur de massifs carbonatés karstifiés, notamment pour les karsts profonds. La méthodologie est développée à partir de l'étude des karsts de la plateforme carbonatée téthysienne du Languedoc montpelliérain; région qui a subi une histoire tectonique complexe et polyphasée, entrainant des phases de karstification successives. Elle est basée sur la compréhension des relations entre eustatisme, géodynamique et niveau de base, enregistrées par les paléokarsts de la région. Le remplissage sédimentaire des paléokarsts permet d'identifier les épisodes de karstification et de les dater ; c'est un marqueur des variations -que l'on cherche à quantifier- du niveau de base local responsable de la formation et du comblement des karsts. On analyse 3 paléokarsts d'extension régionale dont on peut étudier : le remplissage karstique, la distribution le long de profils amont-aval et l'extension verticale indicatrice de l'amplitude de l'abaissement du niveau de base dont il est issu. On en déduit les causes géodynamiques à l'origine de leur formation: - Le « Paléokarst des bauxites » à remplissage caractéristique, résulte de l'évolution en 2 phases de « l'isthme Durancien » : altération bauxitique de la couverture Néocomienne sur le sud du Massif Central, liée à une inversion au Barrémien, suivi d'une surrection ≥ 1600m à l'Aptien-Albien, causant l'érosion des altérites en amont et le dépôt des bauxites détritiques en aval..- Le « Paléokarst à remplissage marin Paléocène inférieur » indiquent des variations du niveau de base local ≥350m dans la zone amont sud-cévenole. On propose que ces variations de niveau de base d'amplitude très supérieures aux variations eustatiques et dans une zone faiblement déformée, résultent d'assèchements et d'ennoiements d'un bassin endoréique à seuil.- Le « paléokarst à remplissage détritique d'origine cévenole », enregistre la chute du niveau de base au Serravalien-Tortonien, qui se traduit par l'incision de canyons dans l'arrière-pays de la marge du Golfe du Lion. On détermine une surrection de plus de 400 mètres à l'amont, près de 250m dans les blocs faillés intermédiaires et quelques dizaines de mètres dans la zone aval. En parallèle, on établit la géométrie et la distribution actuelles des massifs carbonatés dans la zone d'étude (y compris sous couverture), en construisant un modèle géologique 3D, des Cévennes à la Méditerranée. On intègre les données de sismique réflexion, de forages et les données gravimétriques. La restauration tectonique séquentielle d'une coupe Nord-Sud extraite du modèle géologique permet d'appréhender la position des paléo-niveaux de base par rapport aux massifs carbonatés, pour chaque époque de karstification. On déduit l'organisation 3D des paléo-écoulements à travers la géométrie complexe des massifs carbonatés languedociens, notamment pendant l'évènement Messinien. En terme d'évaluation de la ressource en eau, on déduit que: - Les surrections de l'arrière-pays (Crétacé « moyen », Miocène) produisent des karsts de grande amplitude, mais ne constituent pas de réservoirs significatifs.- La karstification à l'origine de réservoirs exploitables importants et profonds est créée par l'assèchement de bassins endoréiques, qui ont affecté la région au Paléocène inférieur et au Messinien. / The present study addresses the question of increasing need in water supply. One line of research consists in investigating karst aquifers that represent significant water supplies for the areas around the Mediterranean. This work aims at developing a methodology of predictive evaluation of karst distribution and karst thickness within the carbonate massifs. It is based on the study of the Tethysian carbonate platform from the area of Montpellier, South of France. This area underwent a polyphased, complex, tectonic evolution, involving successive karst forming events. The approach is based on the relationships between eustacy and geodynamics, on one hand, and base-level variation recorded within palaeokarsts, on the other hand. Sedimentary fill of palaeokarsts allows to identify distinct karstification phases and sometimes to date them. It is a marker of base-level variations, which we attempt to quantify, that is responsible for karst formation and karst filling and sealing. For three palaeokarsts of regional extent, we analyze : karst sedimentary-fill, the distribution along upstream-downstream profile, the vertical extension of palaeokarsts, indicative of the base-level lowering.- The « Bauxite palaeokarst » results from the two-stage evolution of the « Isthme Durancien » : i) Bauxitic weathering of the Neocomian cover over the southern Massif Central , related to an inversion during Barremian ; ii) ≥1600 m uplift and exhumation during Aptian-Albian, inducing erosion of alterites, upstream, and deposition of detrital bauxites, downstream.- The « Early Paleocene palaeokarsts with marine sedimentary-fill » indicate base level variations of more than 350m in the upstream area. It is suggested here that such base-level variations, exceeding eustacy and recorded in tabular undeformed series, result from desiccation-flooding events in an endoreic silled basin.- The « Miocene palaeokarst with Cevennes-sourced sediment-fill » records a Serravalian-Tortonian base-level drop, depicted by canyon incision in the hinterland of the Gulf of Lion Margin. Uplift values of ≥ 400m upstream, about 250m in an intermediate area and 10's of m downstream, are measured. The present 3D geometry and distribution of carbonate massifs (exposed and covered) are modeled in the study area, from the Cevennes to the Mediterranean. The 3D geological model integrates seismic reflection, borehole and gravimetric data. Tectonic restoration of a N-S section, extracted from the 3D model, allows to reconstruct paleo-base-levels with respect with the carbonate massifs, at different stages of deformation and successive phases of karstification. The 3D paleo-flows through carbonates across the study area, are thus constrained, especially during the Messinian desiccation stage. Application of the results to hydrogeology leads to the following :- Uplift of upstream hinterland (Cretaceous, Miocene) produces large amplitude karsts, but they do not make significant reservoirs.- Karstification responsible for the development of important and deep karst reservoirs is related to desiccation of endoreic basins (early Paleocene and Messinian).- Theses two events have produced two main deep karst reservoirs, with a gravimetric signature : (1) Upstream of Montpellier Thrust, between Pic St Loup, Les Matelles Fault and Hérault Basin, a deep karsts developed over 900m thickness in the Malm limestone, during Paleocene. (2) Downstream (south) of Montpellier Thrust, the coastal karsts extend offshore over more than 10km, they are sealed by a thick Miocene to Quaternary cover, and they result from the Messinian event.

Cette thèse concerne l’étude de la structure géologique de la Crimée orientale et de son prolongement en mer, le fossé Sorokin, dans le but de reconstruire l'évolution tectonique de la marge, inversée, au nord de la Mer Noire Orientale. Ces recherches ont été initiées car l’âge Trias supérieur-Jurassique inférieur des roches les plus anciennes, de type flysch, seraient en fait Albien (Crétacé inférieur) soit 60 à 110 millions d'années plus jeune. Force d'observations sur le terrain, de datations micropaléontologiques, d’une analyse structurale, avec une recherche des paléo-champs de contraintes, d'une analyse de profils de sismiques réflexion de la marge, notre étude permets de réactualiser et de clarifier la géologie de la Crimée orientale. Les principaux résultats de cette thèse sont les suivants : 1) grâce à nos nouvelles datations, les sédiments turbiditiques du Crétacé inférieur ont une plus grande répartition géographique; 2) deux formations de flysch ont été identifiées, l’une du Crétacé inférieur et l’autre du Trias supérieur-Jurassique Moyen (Groupe Tauric); 3) une carte structurale de la Crimée orientale a été réalisée qui permet de mettre en évidence une phase d'extension durant le Crétacé et deux phases compressives durant le Cénozoïque ; 4) ces deux phases compressives (Paléocène-Eocène inférieur et Oligocène-Pliocène moyen) sont confirmées par l’interprétations de 8 profils sismiques en mer qui ont été corrélés avec un forage (Subbotina 403) ; 5) la réalisation de deux transects Terre-Mer permettent de comprendre les structures liées à l'inversion de la marge ; 6) l'analyse des paléo-champs de contraintes révèle plusieurs régimes tectoniques liées aux développement des structures tectoniques; 8) finalement cette thèse propose un vision nouvelle de l'évolution tectonique de la marge nord de la mer Noire orientale, qui subit une inversion depuis le Paléocène, en présentant des cartes de reconstitutions de son évolution depuis le Trias supérieur. / This study is focused on the main structural features of the Eastern Crimean Mountains (CM) and of their closest offshore, with a purpose to derive and reconstruct the tectonic evolution of the northern inverted margin of the Eastern Black Sea. This study was inspired because the Late Triassic-Early Jurassic age of the oldest exposed flysch-like rocks (so-called Tauric Group) “was” defined as 60 to 110 my younger, namely as the Albian (Middle Cretaceous).The aim of this thesis was to obtain by field observations, new dating of rocks, structural analysis, stress-field analysis and seismic interpretation allowing reconsidering the geology of the CM. The main findings of the thesis are: (1) the Lower Cretaceous sediments have a much wider spatial distribution in the Eastern CM; (2) the presence of two flysch units of different age: the youngest flysch unit of the Early Cretaceous age and the oldest, the Tauric Gp and Middle-Jurassic flysch; (3) the structural analysis in the Eastern CM resulted in new structural geological map of the Eastern CM and showed the evidence of extensional tectonics during the Cretaceous and of compressional structures during the Cenozoic; (4) two-stage compression: 1) during the Paleocene-Early Eocene and 2) during the Oligocene-Middle Pliocene were confirmed by interpretation of seismic lines offshore, correlated with the “Subbotina-403” well; (5) both geological and geophysical data in the on-and- off shore transects evidence connection of structures in the northern inverted Black Sea margin; (6) the paleostress analysis of the brittle fault-slip data allow distinguishing of several tectonic regimes responsible for the developments of main tectonic structures of the study area; (8) finally, this thesis presents a new vision of the tectonic evolution of the northern inverted part of the Eastern Black Sea illustrated with paleotectonic maps providing the reconstruction for each main stage of its geological history since the Late Triassic.

La stratigraphie synrift du bloc de faille est divisée en trois groupes stratigraphiques, représentant une épaisseur de 1624 m. Le Groupe inférieur est composé de sédiments fluvio-lacustres, le Groupe moyen comporte les Gilbert-deltas géants et leurs faciès fins associés, le Groupe supérieur est formé de Gilbert-deltas récents à actuels ainsi que de formations superficielles. La discordance basale de l'Unité du prérift présente une paléotopographie. La phase d'extension précoce (Groupe inférieur) est caractérisée par une très faible subsidence assurée par l'activité précoce de la faille de Pirgaki et des failles mineures. La transition avec la phase d'extension principale (Groupe moyen) est marquée par un approfondissement du bassin ainsi que par une augmentation du taux de subsidence. La phase d'abandon et de soulèvement du bloc (Groupe supérieur) est caractérisée par des évènements de creusement-comblement. Le Gilbert-delta géant de Kerinitis se serait déposé dans la période Pléistocène inférieur-Pléistocène moyen, en milieu marin. L'étude de la sédimentologie de faciès a permis de mettre en évidence quatre associations de faciès : topset, foreset, bottomset, prodelta. L'architecture stratigraphique est composée de onze Unités Stratigraphiques (SU) séparées par onze Surfaces Stratigraphiques (KSS). Dans un contexte de création continue d'espace d'accommodation, les SU se déposent pendant les maxima et les périodes de chute du niveau marin. Les KSS se mettent en place pendant des périodes d'augmentation du niveau marin. Les quatres étapes de construction du Gilbert-delta de Kerinitis ont enregistré le début, le maximum et l'arrêt de l'activité du système de failles.

La chaîne alpine est un domaine à croûte épaissie pour lequel le déplacement imposé aux limites est absorbé alternativement par deux mécanismes de raccourcissement. Le premier correspond au glissement d'écailles crustales sur des discontinuités (déformation localisée) exprimé d'une part par des translations transversales à la chaîne (chevauchements), d'autre part, et de manière synchrone, par des rotations antihoraires (décrochevauchements longitudinaux). Le second correspond à une déformation interne généralisée des écailles et de l'avant-pays lorsque les glissements se bloquent. Le mécanisme de glissement, démontré par la structure discontinue de la croûte (superposition d'écailles contenant de la croûte inférieure et éventuellement du manteau supérieur), absorbe la plus grande partie du raccourcissement. L'évolution cinématique se décompose en trois grandes périodes : - Jusqu'à 37-38 Ma (Eocène) la croûte austro-alpine chevauche la marge européenne. - De 37-38 Ma à 21-22 Ma (Oligocène - Aquitanien) un chevauchement de la croûte pennique (avec le corps d'lvrea) sur la croûte delphino-helvétlque et un décrochevauchementdextre (rotation antihoraire de 18°) de l'austro-alpin par rapport au pennique, absorbent 150 à 200 km de raccourcissement. - De 21-22 Ma à l'Actuel (Miocène - Quaternaire), le chevauchement crustal des massifs cristallins externes et un décrochevauchement dextre (rotation antihoraire de 26-27°) du Pennique par rapport au Delphino-helvétique absorbent autour de 150 km de raccourcissement. Il se vérifie que ce modèle s'applique également aux déformations actuelles et permet d'intégrer aussi bIen les données sur la sismicité (mécanismes au foyer) que sur les mouvements verticaux (surrection actuelle). Le mécanisme de déformation interne est associe aux périodes qui font la transition (c'est à dire autour de 37-38 Ma et autour de 21-22 Ma) entre les périodes où les glissements dominent. Ces périodes dont la durée exacte reste à préciser sont à rapprocher des "phases tectoniques" classiques dont l'importance, en termes de raccourcissement crustal, apparaît ainsi bien moindre que dans l'approche traditionnelle.

Cette thèse cible l'évolution Néogène de la branche sud de l'arc alpin occidental. Une approche multi-méthodes associant études de terrain, sismotectonique et thermochronologie basse température y met en évidence un régime tectonique complexe ainsi qu'une évolution morphologique et structurale originale au sein de l'arc. La fracturation s'organise autour d'un faisceau d'accidents NW-SE, à jeu principalement dextre, accompagnant la courbure de l'arc et commandant structure et morphologie. Par ailleurs, à l'échelle des massifs, une structuration en failles normales conjuguées NE-SW traduit une extension parallèle à la chaîne. D'autres failles normales traduisent une extension perpendiculaire à la chaîne. L'inversion des données microtectoniques a permis de caractériser des régimes de paléocontraintes décrochant et extensif. L'absence d'une chronologie cohérente à l'échelle régionale suggère que ces régimes ont coexisté. Je propose que ces régimes constituent deux extrêmes d'un régime de contrainte unique variable, résultant de l'interférence entre un champ de contraintes extensif, à tendance multidirectionnelle et propre à la partie interne, surépaissie de la chaîne, et un champ de contraintes décrochant à transpressif commandé aux limites de la chaîne. L'analyse sismologique montre que l'arc interne subit actuellement un régime transtensif en zone Briançonnaise et un régime purement extensif en Zone Piémontaise, plus interne. La direction d'extension reste proche d'E-W, comme plus au nord à la latitude du Pelvoux, et indépendante de la courbure de l'arc. La caractérisation du régime extensif actuel en termes de directions tangentes ou radiales à l'arc est donc ici inadaptée. La Zone Externe présente un régime globalement transpressif à nuancer puisqu'elle est également affectée par de l'extension dans sa partie la plus interne. Je propose une corrélation entre la zone subissant l'extension et la zone d'épaisseur crustale maximum. Ce modèle s'inspire et étend celui proposé par [Delacou et al., 2004]. Il favorise un processus d'extension lié à un effondrement gravitaire de la chaîne. La structure arquée concerne surtout la croûte supérieure, les structures plus profondes étant plus linéaires. Ce découplage vertical des structures est probablement hérité du poinçonnement syncollision oligocène, responsable de la formation de l'arc interne. Il peut expliquer qu'au Néogène le découplage tectonique entre arc interne en extension et zone externe en transpression ne réactive pas, près de la surface, l'ancien front chevauchant de l'arc interne, comme c'est le cas plus au nord au sein de l'arc. Quelques nouvelles données thermochronologiques (traces de fission dans l'apatite), replacées dans une synthèse des données existantes, confirment que les Alpes sud-occidentales ont connu une évolution structurale et morphologique originale au Néogène. Les zones internes présentent un refroidissement final homogène et rapide dès la fin de l'Oligocène. Le saut d'âge entre zone externe et zones internes, récemment mis en évidence à la latitude du Pelvoux, est confirmé dans l'ensemble de la branche sud de l'arc. Il témoigne de l'inversion du front chevauchant des zones internes peu de temps après le paroxysme de la collision. Je relie l'exhumation rapide des zones internes de la branche sud à la forte érosion d'une cordillère alpine axée sur les zones internes au front du poinçon apulien. La quantification de l'évolution du relief à partir du système traces de fission sur Apatite a été testée sur la base de deux transects échantillonnés dans les massifs du Pelvoux et Dora-Maira. Les relations âges-altitudes à différentes longueurs d'onde permettent d'estimer un taux d'exhumation moyen de 0.4km/Ma pour le Pelvoux au cours des 7 derniers Ma, et de 0.1Km/Ma pour Dora-Maira au cours des 20 derniers Ma. Pour ces deux massifs, aucune évolution probante du relief n'est mise en évidence. On souligne dès lors le manque de résolution du système apatite pour quantifier l'évolution du relief. Une synthèse des résultats permet de proposer que la déformation soit le résultat d'un équilibre instable entre l'étalement de la chaîne sous l'effet des forces de volume et la cinématique complexe de l'Apulie qui intègre à la fois une composante en translation et une composante rotationnelle.

Cette étude définit le fonctionnement du système hydrothermal de la Léchère, grâce à une approche interdisciplinaire associant (1) géologie, (2) hydrodynamique, (3) hydrogéochimie et (4) modélisation hydrodynamique/thermique.<br />(1) L'accident tectonique, marquant le contact entre la couverture carbonatée et les micaschistes du socle, est jalonné par des écailles discontinues d'évaporites triasiques. A l'intersection entre cet accident et la vallée de l'Isère, les eaux thermales se diffusent dans l'ombilic glaciaire par l'intermédiaire d'un écroulement ancien, identifié par la réinterprétation des descriptions de forages.<br />(2) Le système thermal est caractérisé par la présence d'une zone décomprimée dans laquelle ont lieu les circulations superficielles et qui sert également de trop-plein au système profond. L'ensemble est alimenté de manière diffuse par l'infiltration des eaux de pluie et de manière ponctuelle par deux pertes sur le réseau hydrographique. Dans la zone d'émergence, les circulations resteront ascendantes tant que le niveau de l'aquifère thermal restera supérieur à celui de l'aquifère superficiel.<br />(3) Au début de leur parcours, les eaux thermales interagissent avec les dolomies, cargneules et gypses (Ca, SO4, Mg), au même titre que les eaux triasiques superficielles. Elles se différencient ensuite par un parcours profond de plusieurs milliers d'années, leur permettant d'interagir avec la halite (Cl), les roches métamorphiques (Si, K, échange Ca/Na) et les roches permo-carbonifères (matière organique, H2S), avant<br />de se mélanger avec les eaux superficielles de la zone d'émergence.<br />(4) La modélisation numérique couplée hydrodynamique / thermique a mis en évidence la chasse des eaux chaudes vers la vallée lors de la réactivation post-glaciaire des écoulements. La mise en exploitation de la ressource thermale accélère, toutefois de façon imperceptible à l'échelle d'observation, le refroidissement naturel de l'aquifère thermal.