Dans cette thèse nous quantifions les interactions entre phénomènes tectoniques et magmatiques au niveau d'un rift proche de la rupture continentale: celui du Dabbahu / Manda Hararo en Afar (Ethiopie), qui a été le siège d'un épisode de rifting majeur en 2005. Nous apportons ici des contraintes temporelles sur ces interactions à l'échelle du millier à la dizaine de millier d'années, afin de mieux comprendre l'évolution des processus responsables de l'acquisition de la topographie. Pour cela nous avons produits des âges d'expositions de surfaces de coulées de laves et d'escarpement de failles par la technique des isotopes cosmogéniques. Ces datations ont été combinées à des travaux de cartographie et de géochimie (éléments majeurs et traces). Nous montrons que nord du segment est sous l'influence de la présence d'un volcan terminal qui impacte le développent de la topographie. Le milieu du segment permet d'évaluer l'impact des variations spatiales et temporelles de la localisation des réservoirs sur la topographie. Le long du segment, il apparaît que la topographie se développe quand les réservoirs magmatiques locaux ont une activité modérée à faible, alors que la topographie est inhibée lors des phases de magmatisme intense. Nos observations ont permis de monter que l'épisode de rifting de 2005 n'est pas représentatif de l'évolution globale de la morphologie du rift, et que ce type d'intrusion ne représente sans doute qu'un dixième des injections totales. Enfin, l'accrétion magmatique est soutenue à l'axe par différents réservoirs magmatiques qui semblent se relayer dans le temps, et dont la position peut varier de 15 kilomètres de part et d'autre de l'axe / In this thesis we quantify the interactions between tectonic and magmatic processes in the active Dabbahu rift segment, which experienced in 2005 a major rifting event. Here, we provide accurate constraints at this time scale by producing cosmogenic exposure ages of lavas surfaces and faults scarps, in order to decipher the morphological evolution of a rift depression, and to identify the processes that are responsible for the topography acquisition. The study is based on samples taken on two separate areas of the rift. The field areas were systematically mapped, and all lavas were chemically analysed in major and trace elements. The first studied focused the northern portion of the rift segment, where the lavas of the segment terminating volcano meets the neo-volcanic zone. This area allowed the influence of the presence of such volcanic edifice to be assessed. The second studied area is located at the middle of the segment, and covers the rift western margin up to the rift axis. The topography in this area is sensitive to the evolution in space and time of the location of the different axial magma reservoirs. Our results show that along the rift segment, topography develops during phases of low magmatic activity, and is inhibited during phases of lower magmatic activity. The 2005 appears to be an unusual event that represents about a tenth of the total intrusions necessary to build the depression. The maintaining of magmatic accretion at the axis seems to be the result of a relay between different magma reservoirs. The position of these reservoirs can vary between 0 and 15 km from both sides of the rift axis

Le climat asiatique est aujourd'hui caractérisé par une forte dualité entre un climat de moussons au Sud-Est et un climat aride en Asie centrale. Ces climats sont tous les deux définis par une saisonnalité marquée, que ce soit en terme de précipitations pour le premier ou de températures pour le second. Si l'intensification des moussons asiatiques au Néogène, liée à l'influence du soulèvement final du plateau tibétain sur les climats asiatiques, semble faire consensus dans la communauté scientifique, la caractérisation des climats paléogènes est encore peu établie. Ainsi la question de savoir quand cette dualité climatique s'est installée en Asie reste encore ouverte. Au Paléogène, les reliefs liés à la collision entre les plaques indienne et eurasiatique étaient encore naissant et la distribution entre les terres et les mers très différente de l'actuelle. Notablement, une vaste mer épicontinentale et peu profonde (la Proto-Paratethys) s'étendait à travers l'Europe et l'Asie Centrale. À la fin du Paléogène, la Proto-Parathetys se retire de l'Asie Centrale, et les hautes topographies asiatiques se mettent en place. Dans ce contexte géodynamique, cette thèse cherche à caractériser les fluctuations à haute fréquence du climat en Asie Centrale afin de comprendre l'évolution de la saisonnalité au cours du Paléogène, et plus précisément pendant la période de l'Éocène (-55 à -34 Ma). Pour cela une approche originale utilisant une méthode géochimique multi- proxy sur des coquilles d'huîtres a été établie. Grâce à l'apport de l'analyse incrémentielle de marqueurs élémentaires et isotopiques sur les coquilles nous accédons aux variations saisonnières de la température et de la salinité de l'eau de mer. Ceci nous permet de mieux cerner les bilans hydriques et thermiques à l'échelle de l'année et ainsi de caractériser le climat d'Asie Centrale à très haute résolution. Combinant cette approche géochimique avec une étude sédimentologique et une étude numérique à plus grande échelle, cette thèse cherche à mieux établir les causes de l'évolution du climat régional au cours du Paléogène. / The modern Asian climate is mainly characterized by a monsoonal duality between humid summers in southern and eastern Asia and arid winters in Central Asia resulting in a strong seasonality in terms of precipitation and temperature in these respective regions. Although Neogene monsoonal intensification - mainly attributed to Tibetan plateau uplift - is well established, Paleogene Asian climate is still poorly understood such that the question of how and when this climate duality was established remains open. During Paleogene times, paleoreliefs due to the ongoing Indo-Asia collision and the land-sea distribution were very different compared to modern. Notably, a shallow epicontinental sea (the Proto-Paratethys) covered part of Europe and Central Asia. During the Eocene (-55 to -34 Ma), the Proto-Paratethys retreated westward while high Asian topographies formed. In this peculiar context, this PhD thesis aims to characterize the evolution of high-frequency climatic fluctuations in Central Asia in order to better constrain the seasonality changes associated with sea retreat, topographic uplift or nascent monsoons. We develop a novel approach using a geochemical multi-proxy methodology on oyster shells. Thanks to incremental analyses of elements and isotopes on bivalve shells, we estimate seasonal variations of temperature and salinity in seawater at high resolution. This enables to constrain precisely the annual-scale water and thermal balances and, by applying this technique to successive oyster bearing deposits widely distributed over Central Asia, aims to characterize Central Asian climate evolution. Combining this geochemical approach with a sedimentological and a numerical studies at larger time- and geographic- scale, this PhD thesis is aiming at better understanding the causes of the Eocene regional climate evolution.

L’étude des instabilités gravitaires profondes de versant (nommées ici RVR : Ruptures de Versant Rocheux) s’effectue généralement sous forme d’un suivi instrumenté à l’échelle d’un site jugé dangereux, parfois à l’échelle d’une vallée ou d’un massif. Plus rares sont les études qui apprécient la diversité, la taille et la distribution spatiale des RVR à l’échelle d’une chaîne de montagne. C’est ce que propose cette thèse pour les Alpes occidentales. Il s’agit tout d’abord d’un inventaire construit de manière systématique par imagerie satellite à l’aide d’un outil en accès libre : Google Earth Pro™, et d’une série de méthodes de détection visuelles assorties de vérifications sur le terrain. Une typologie qui s’appuie sur des classifications existantes, mais qui s’adapte au cortège de RVR observés dans l’aire d’étude, a permis de retenir cinq grandes catégories de RVR : les EAR (Eboulements et avalanches rocheuses), GR (Glissements rocheux), GC (Glissements-coulées), DGCVR (Déformations gravitaires profondes de versants rocheux) et DDV (Déformation de versant). Nous élaborons sur cette base une étiologie des RVR en fonction de grands facteurs préparatoires réputés mettre en mouvement les masses rocheuses : lithologie, structure géologique (contacts anormaux), sismicité, pente topographique, relief local, intensité du paléoenglacement würmien, précipitations actuelles, dégradation du pergélisol. Sur un inventaire exhaustif de 1400 RVR, les résultats montrent que la susceptibilité lithologique est le premier facteur qui conditionne l’occurrence des RVR, mais qu’il se cumule avec l’amplitude du relief exacerbée par le paléoenglacement quaternaire. Ce dernier fournit le potentiel gravitationnel localement nécessaire à la mise en mouvement des masses rocheuses. Les autres facteurs examinés présentent des degrés d’importance moindres à l’échelle régionale, avec toutefois des exceptions intéressantes à l’échelle locale et pour des catégories de RVR particulières. Ainsi, on peut noter des RVR en lien avec certaines failles et fronts de chevauchements, ainsi qu’avec la dégradation du pergélisol — mais uniquement dans le cas des éboulements. Parmi l’ensemble des facteurs, le pouvoir explicatif des totaux de précipitations demeure le plus faible. Dans une optique de valorisation scientifique du catalogue des RVR inventoriés, nous proposons des perspectives de mise en valeur géo-patrimoniale de certaines RVR sur la base de leurs caractéristiques morphologiques, ou du risque que certaines masses rocheuses font peser sur les enjeux économiques et humains des populations. Nous présentons ainsi une galerie de RVR remarquables, retenues pour leur caractère singulier, ou dangereux, ou éducatif, ou emblématique à divers titres. / The study of rockslope failure (RSF) is usually focused on the instrumental monitoring of hazardous sites, sometimes extended to a population of RSF in a valley or massif. Few studies survey and analyse RSF at the much broader scale of a mountain range. Here we produce a systematic inventory of RSF in the Western Alps based on satellite imagery provided by the open-access platform Google Earth Pro™, and using a series of ground-truth-tested visual detection methods. Based on a categorisation inspired by existing classifications but adapted to the range of RSF observed in the study area, five main RSF types were identified: rockfalls and rock avalanches, rockslides, earthflows, deep-seated gravitational slope deformations (DSGSD), and slope deformations. We analyse the spatial incidence of those five categories in relation to a range of likely cumulative causes. The analysis covers lithology and rock fabric, geological structure (faults, thrust fronts), seismicity, slope angle, local relief, the intensity of Würmian glaciation, modern rainfall patterns, and permafrost degradation. Results from a total population of 1400 RSF occurrences show that RSF incidence and mode are overwhelmingly susceptible to rock type, but that local relief enhanced by past glaciation generates the gravitational potential needed to move the rock masses. Other conditional factors receive lower rankings at the regional scale, but stronger connections appear in local settings. At places, RSF size or density are seen to correlate with faults, thrust fronts, and with permafrost degradation (restricted, however, to the rockfall category). Among all the likely causes of RSF, rainfall totals represent the weakest link. Among the 1400 sites we focus on a subset of flagship RSF occurrences that we consider relevant to either geoheritage or land-use planning concerns. The criteria were selected on the basis of morphological characteristics (uniqueness, educational and scientific value) or from the perspective of the hazards that some of the displaced rock masses may present to human life and infrastructure.

Les bassins d'avant-pays se développent au front des orogènes par flexure de la lithosphère. L'héritage structural et thermique de celle-ci joue un rôle fondamental dans leur évolution et différentes sources peuvent contribuer à la subsidence du bassin. Cette thèse analyse les effets de l'héritage d'un épisode de rift sur un rétro-bassin d'avant-pays qui s'est développé alors que la lithosphère n'avait pas retrouvé son état d'équilibre. Le Bassin Aquitain est le rétro-bassin d'avant-pays pyrénéen qui s'est développé au Campanien-Miocène. L'orogenèse pyrénéenne fait suite à un épisode de rifting Aptien-Cénomanien durant lequel la croûte a été fortement amincie et le manteau sous-continental exhumé. Les effets de l'héritage crustal dus au rift sur l'évolution du bassin sont étudiés par une analyse des structures dans la croûte, du comportement flexural de la plaque européenne et de la distribution des sédiments synorogéniques. L'évolution de la subsidence dans le bassin est étudiée par analyse de subsidence 1D d'après des données de forages. Enfin, les mécanismes d'inversion de la marge européenne sont étudiés par restauration d'une coupe structurale à échelle crustale. Cette étude aide à définir le rôle de l'héritage d'un ancien système de rift sur la mise en place et l'évolution d'un bassin d'avant-pays ainsi que le rôle des différentes sources de subsidence et leurs variations spatio-temporelles. Cette étude démontre également les liens étroits entre l'histoire du rétro-bassin d'avant-pays et les mécanismes et phases d'inversion de la marge hyper-amincie / Foreland basins develop in front of orogens by flexure of the lithosphere. When they initiate over a crust that has been affected by a previous tectonic event, structural and thermal inheritance have a fundamental role in their evolution and different sources may contribute to basin subsidence. The present work analyzes the impact of inheritance from a rifting event on a foreland basin, which develops while thermal reequilibration has not been achieved at the time of loading. The Aquitaine Basin is the Pyrenean retro-foreland basin that developed from Campanian to Miocene. The Pyrenean orogenesis follows an Aptian-Cenomanian rifting during which the continental crust is thinned and sub-continental mantle exhumed. The orogenesis starts only 10 Myr after the end of rifting. The effects of crustal inheritance due to rifting on the evolution of the basin are studied by analyzing crustal structures, flexural behavior of the European plate, and foreland succession distribution. The subsidence evolution of the basin is studied by the 1D backstripping technique using borehole data. Finally, inversion mechanisms of the European margin are studied by cross-section construction and restoration at crustal scale. This study helps to define the role of rift inheritance on the initiation and the evolution of a retro-foreland basin, as well as the relative role of subsidence sources and their variations in space and time. The present work also shows the strong relationship between the retro-foreland basin's history and both mechanism and the history and mechanisms of inversion of a hyper-extended margin

L'Orogène de l'Ungava correspond à la branche nord-est de l'Orogène Trans-Hudsonien et est situé sur la péninsule de l'Ungava dans le nord du Québec. La présence d'une éclogite de 1,8 Ga au sein du Domaine de Kovik dans l'Orogène de l'Ungava a été utilisée pour proposer une tectonique des plaques moderne active au Paléoprotérozoïque. Cette étude vise à contraindre la cinématique, la température et la chronologie de la déformation associée à une structure interprétée comme ayant permis l'exhumation de cette éclogite, la zone de cisaillement séparant le Domaine de Kovik du Domaine Nord. Nous avons combiné les observations de terrain le long de transects à travers le contact entre le Domaine de Kovik et le Domaine Nord, l'analyse microstructurale du quartz et de la titanite et des datations U-Pb sur titanite. Deux zones de cisaillement, localisées dans les orthogneiss du domaine de Kovik, ont été identifiées. La zone de cisaillement principale, distale au contact, est caractérisée par une cinématique de sommet-vers-le-sud et des fabriques d'axes-c du quartz associées à une déformation en aplatissement. La zone de cisaillement secondaire, proximale au contact, est caractérisée par une cinématique de sommet-vers-le-nord et des fabriques d'axes-c du quartz associées à une déformation plane. La température de déformation est contrainte à 627 et 580 ± 50°C pour les zones de cisaillement principale et secondaire, respectivement. La géochronologie U-Pb sur titanite a permis de définir deux populations de titanite. La vielle population, contrainte à ~1890 Ma, est contemporaine de la mise en place de la grande province ignée du Circum-Supérieur. La jeune population, contrainte à ~1740 Ma, est interprétée comme représentant la réinitialisation de la vieille population pendant un épisode de déformation tardive possiblement relié à l'effondrement de l'orogène. Nous interprétons que le contact entre le Domaine de Kovik et le Domaine Nord représente un détachement.

L'Orogène de l'Ungava correspond à la branche nord-est de l'Orogène Trans-Hudsonien et est situé sur la péninsule de l'Ungava dans le nord du Québec. La présence d'une éclogite de 1,8 Ga au sein du Domaine de Kovik dans l'Orogène de l'Ungava a été utilisée pour proposer une tectonique des plaques moderne active au Paléoprotérozoïque. Cette étude vise à contraindre la cinématique, la température et la chronologie de la déformation associée à une structure interprétée comme ayant permis l'exhumation de cette éclogite, la zone de cisaillement séparant le Domaine de Kovik du Domaine Nord. Nous avons combiné les observations de terrain le long de transects à travers le contact entre le Domaine de Kovik et le Domaine Nord, l'analyse microstructurale du quartz et de la titanite et des datations U-Pb sur titanite. Deux zones de cisaillement, localisées dans les orthogneiss du domaine de Kovik, ont été identifiées. La zone de cisaillement principale, distale au contact, est caractérisée par une cinématique de sommet-vers-le-sud et des fabriques d'axes-c du quartz associées à une déformation en aplatissement. La zone de cisaillement secondaire, proximale au contact, est caractérisée par une cinématique de sommet-vers-le-nord et des fabriques d'axes-c du quartz associées à une déformation plane. La température de déformation est contrainte à 627 et 580 ± 50°C pour les zones de cisaillement principale et secondaire, respectivement. La géochronologie U-Pb sur titanite a permis de définir deux populations de titanite. La vielle population, contrainte à ~1890 Ma, est contemporaine de la mise en place de la grande province ignée du Circum-Supérieur. La jeune population, contrainte à ~1740 Ma, est interprétée comme représentant la réinitialisation de la vieille population pendant un épisode de déformation tardive possiblement relié à l'effondrement de l'orogène. Nous interprétons que le contact entre le Domaine de Kovik et le Domaine Nord représente un détachement.

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Le livre 1 décrit le socle pré-jurassique, la couverture, la structure "alpine" de la région étudiée résultant de la superposition de diverses phases tectoniques, l'évolution paléo-géographique et structurale au cours du cycle mexicain. Le livre 2 est consacré à la stratigraphie et structure d'ensemble de la Sierra Madre, tente un essai sur l'évolution du nord du Mexique durant le mésozoïque et le cénozoïque, et met en évidence une ouverture tethysienne jurassique dans la partie sud-est du continent nord-americain.

Cette étude porte sur la géologie des terrains sédimentaires situés aux confins des massifs cristallins du Mont-Blanc, des Aiguilles-Rouges et de Belledonne (Alpes françaises, Savoie). En remplacement d'une terminologie traditionnelle utilisant abusivement des termes chronostratigraphiques, nous proposons des noms de formations pour les différents terrains du Trias et du Lias de ce secteur. Nous donnons une description de leur lithostratigraphie, un inventaire des faunes connues et des schémas synthétiques des variations stratigraphiques longitudinales et transversales. Le Lias de la région du Mont Joly fait le lien entre la série liasique nord-helvétique de la nappe de Morcles-Doldenhorn en Suisse et celle du Lias dauphinois classique des Alpes françaises. Plusieurs unités tectoniques sont définies: 1) les massifs de Belledonne externe et des Aiguilles-Rouges et leurs couvertures; 2) l'unité parautochtone de Vervex; 3) la nappe de Morcles, divisée en deux unités: l'unité du Sangle et celle du Mont Joly, qui sont de grands anticlinaux reliés par le synclinal du Mont d'Arbois; 4) la partie interne du massif du Mont-Blanc et sa couverture. L'unité du Sangle et l'unité du Mont Joly constituent la suite de la nappe de Morcles en France. Celle-ci s'enracine sur la partie externe du Mont-Blanc et sur Belledonne interne, qui forment les coeurs cristallins de ces grands anticlinaux. Au niveau des terrains post-liasiques, l'unité du Mont-Joly correspond au massif des Aravis, l'unité du Sangle à celui des Bornes. Le synclinal du Mont d'Arbois se suivrait alors dans le synclinal de Thônes. Ainsi, Bornes et Aravis font partie d'un même ensemble tectonique, ils se rattachent tous deux à la nappe de Morcles. Les nappes des Diablerets ou du Wildhorn n'existent pas dans les chaînes subalpines contrairement à ce qu'ont prétendu récemments certains auteurs. Le prétendu "chevauchement du Mont-Blanc" de la littérature récente, supposé séparer ce massif des terrains sédimentaires de la zone de Chamonix, n'existe pas. Les failles N-S séparant l'ensemble Aiguilles-Rouges - Mont-Blanc de Belledonne ("zone failleuse du Bon Nant") n'ont pas de rejet alpin important; leur mouvement est paléozoïque. La nappe de Roselette, située entre Mont-Blanc et Belledonne interne ne doit pas être qualifiée d'Ultrahelvétique. Il pourrait s'agir d'une continuation des nappes helvétiques des Diablerets et du Wildhorn.

Cette Habilitation à Diriger des Recherches fait le point sur mes activités passées dans les domaines de la tectonique active, géomorphologie et datations 10Be. Ces activités disparates sont centrées autour d'un même thème qui est la signification du relief au dessus des zones de subduction. Au cours de ces années je me suis progressivement intéressé aux mouvements verticaux. Ceux-ci sont particulièrement bien enregistrés par les morphologies côtières et en particulier par les terrasses marines. Ces dernières se sont formées au cours des précédentes périodes interglaciaires, lorsque le niveau de la mer était haut, à peu près au même niveau que l'actuel. Ainsi, ces terrasses contiennent une information de qualité sur le soulèvement à l'échelle de quelques centaines de milliers d'années. Dans le détail, les séquences de terrasses montrent des variations morphologiques qui renferment probablement plus d'informations que leur altitude seule. C'est pourquoi je me suis intéressé à des cas de terrasses en formation : les plateformes côtières, via l'étude de terrain mais aussi la modélisation. J'ai par ailleurs travaillé sur la signification des concentrations en 10Be, et en particulier mis au point une méthode de quantification long-terme du recul des falaises. Ce mémoire se termine sur les perspectives d'avenir en continuité avec ces travaux sur la formation des terrasses, la vitesse d'évolution des plateformes ainsi que sur leurs caractéristiques en fonction des contextes géodynamiques.