Les données sismiques et les forages des marges continentales distales permettent de comprendre l'architecture et l'évolution de ces domaines, dont l’évolution thermique est peu connue, même si on connaît que les systèmes hydrothermaux jouent un rôle clé dans la distribution des flux de chaleur. Cette thèse vise à étudier les produits diagénétiques dans les sédiments de pré- à post-rift, qui enregistrent l'évolution des interactions roche-fluide. Deux analogues fossiles ont été étudiés: la marge distale adriatique et le système hyper-étiré pyrénéen. Les études de terrain, pétrographiques et géochimiques révèlent une forte hétérogénéité dans la composition des fluides. Dans les premières phases de rifting, dominées par des failles normales à fort pendage, les fluides sont riches en carbonate,tandis que dans les dernières phases, caractérisées par des failles de détachement à faible pendage qui exhument les roches de la croûte continentale et du manteau, les fluides résultent riches en silice. Cette thèse a donc démontré que l'évolution tectonique des marges de rifting comporte aussi des changements spécifiques dans la chimie des fluides hydrothermaux. / Seismic and drill hole data from deep-water distal rifted margins allow to understand the architecture and evolution of these yet little investigated domain. Nonetheless, the thermal evolution is poorly constrained even if hydrothermal systems play a key role in determining the heat fluxes. This Thesis aims to investigate breccias, cements, veins and replacement minerals within the pre- to post-rift sediments that could testify the space-time evolution of rock-fluid interactions. Two fossil analogues are studied: the Adriatic distal margin and the Pyrenean hyper-extended system. Field, petrography and geochemical analyses reveal a strong heterogeneity in the composition of the fluids as well as their hydrothermal features. Two main types of fluids occur: carbonate-rich fluids refer to early rifting phases dominated by high-angle normal faults; silica-rich fluids are related to the last rifting stages characterized by low-angle detachment faults exhuming upper crust and mantle-related rocks. The results of this Thesis highlight how specific changes in the chemistry of the fluid system are intimate lylinked to the tectonic evolution of rifted margins.

Lors du Paléocène, le bassin d’avant-pays nord-pyrénéen est une large baie ouverte sur le proto-océan Atlantique. Ce golfe est constitué d’une plateforme carbonatée peu profonde dans la région des Petites-Pyrénées, et de sédiments majoritairement continentaux dans les Corbières (Aude). Nous avons recueilli des donnés sédimentologiques, au travers de 10 coupes, réparties sur un transect ouest-est d’environ 150 km, parallèle à l’actuelle chaîne des Pyrénées. L’analyse faciologique de ces coupes a permis de définir des séquences. L’absence de données stratigraphiques notamment dans les séries continentales des Corbières, rendait les corrélations incertaines. Ainsi pour améliorer le calage stratigraphique une analyse des variations du δ13Corg a été réalisée sur une coupe (Lairière)pour l’ensemble du Paléocène. Cette coupe a été comparée avec des coupes de références marines bien calées et ainsi ce travail a permis d’affiner la stratigraphie du Paléocène en domaine continental et plus largement dans la zone d’étude. Couplées à l’analyse séquentielle, ces données ont aussi permis de reconstituer l’architecture du Paléocène. Notre approche nous a permis de (1) tracer des esquisses paléogéographiques pour chacun des trois étages du Paléocène, de (2) proposer un modèle d’évolution tectono-stratigraphique et de (3) discuter des facteurs de contrôle de la sédimentation paléocène dans le bassin nord-pyrénéen. / During the Paleocene, the North Pyrenean Foreland Basin is an open bay on the Atlantic Ocean. This gulf consists of a shallow carbonate platform in the Petites-Pyrenees area, and mainly continental sediments in the Corbières area (Aude). We collected sedimentological data, through 10 sections, on a west-east transect of 150 km, parallel to the present-day Pyrenees. The facies analysis of these sections allowed us to define sequences but the lack of stratigraphical data, particularly in the continental deposits of the Corbières, made correlations uncertain. To overcome this problem, an analysis of the δ13Corg variations was carried out. It provided a geochemical curve for the whole Paleocene that was then compared with marine reference sections which made possible to refine the stratigraphy of the continental succession and more largely of the study area. Coupled with sequential analysis, these data have also enabled the reconstruction of Paleocene architecture. Our approach allowed us to (1) draw paleogeographic map for each of the Paleocene three stages, to (2) propose a model of tectono-stratigraphical evolution and to (3) discuss the control factors of Paleocene sedimentation in the North Pyrenean Basin

Dans le bassin d’avant-pays sud-pyrénéen, la continuité exceptionnelle des environnements de dépôts du complexe deltaïque éocène moyen du Sobrarbe permet d’observer l’architecture stratigraphique et sédimentaire d’un système fluvio-deltaïque syntectonique à différents échelles. L’objectif principal de cette étude est de déterminer l’origine des facteurs allogéniques et/ou autogéniques contrôlant la géométrie et la répartition des dépôts d’un tel système sédimentaire en contexte compressif, dans le but de pouvoir le comparer à d’autres systèmes deltaïques accumulés dans des contextes géologiques différents. Cette étude est basée sur l’acquisition d’une cartographie géologique détaillée et d’une soixantaine de logs sédimentologiques. La base de données est complétée par une actualisation de données chronostratigraphiques issues de la littérature, l’acquisition de données magnétostratigraphiques. L’analyse sédimentologique et stratigraphique du système sédimentaire aboutit à une description précise des géométries, des faciès et des processus physiques caractérisant les différents environnements de dépôt répartis au sein de deux modèles sédimentaires : un système fluvio-deltaïque de forte énergie développé pendant les phases progradantes, un système mixte gréso-carbonaté de basse énergie caractérisant les phases aggrado-progradantes et transgressives. L’analyse de trois transects de corrélation, d’orientation proximale-distale, a permis la distinction de trois ordres de séquence imbriqués : les séquences de cinquième ordre, les séquences de quatrième ordre et les séquences de troisième ordre. L’organisation complexe des différents cortèges de dépôts des séquences de quatrième et de troisième ordre reflète des variations d’accommodation provoquées principalement par les déformations structurales de différentes longueurs d’onde, secondairement par les variations eustatiques. Une analyse poussée des cortèges de dépôts permet une discussion sur les interrelations entre les trois paramètres majeurs qui contrôlent la dynamique du système sédimentaire dans le temps et dans l’espace: les variations du taux d’accommodation, du flux sédimentaire et l’influence des processus sédimentaires. Ces éléments fournissent des informations semi-quantitatives sur l’accumulation sédimentaire au sein des différents environnements de dépôt (source to sink). La synthèse des résultats aboutit à la reconstruction séquentielle de la paléogéographique du complexe deltaïque du Sobrarbe. Enfin; l’analyse de la subsidence du bassin d’Ainsa a permis de reconstituer l’évolution de la sédimentation et du bassin sédimentaire entre le Lutétien et l’Oligocène. Une étude intégrée affleurement-modélisation sismique synthétique-analogue réel de subsurface fournit une combinaison de données architecturales et dimensionnelles, qui est utilisée pour améliorer les interprétations sismiques des systèmes réservoirs fluvio-deltaïques. De telles études réduisent considérablement les incertitudes associées à la résolution des données de subsurface, ce qui permet une meilleure évaluation économique des réservoirs. / In the South-Pyrenean foreland basin, the exceptional continuity of middle Eocene Sobrarbe deltaic complex deposit environments allows to observe the stratigraphic and sedimentary architecture of a syntectonic river-dominated delta system at different scales. The main objective of this study is to determine the origin of allogenic and/or autogenic factors that control the distribution of deposits of such sedimentary system in a compressive setting, in order to compare it to other deltaic systems that accumulate in different geological contexts. This study is based on the acquisition of detailed geological mapping and about sixty measured sections. The database is complemented by updating chronostratigraphic data from the literature and additional magnetostratigraphic data. Sedimentological and stratigraphic analysis of the sedimentary system leads to an accurate description of geometry, facies and physical processes of different depositional environments distributed along two sedimentary models: a high energy river-delta system developed during progradational phases, a low energy mixed siliciclastic-carbonate system characterizing the aggrado-progradational and transgressive phases. Three dip sections analysis allows the identification of three nested order sequence: fifth-order sequences, fourth-order sequences and third-order sequences. The complex organization of fourth and third-order sequences systems tracts reflects accommodation variations caused mainly by structural deformation at different scales, secondary by eustatic changes. An advanced systems tract analysis leads a discussion of interrelationships between three main parameters that control the dynamics in time and space of sedimentary system: changes in the accommodation rate, sediment input and the influence of sedimentary processes. These elements provide semi-quantitative information regarding to the sediment accumulation within the different depositional environments (source to sink). Summary of results leads to the sequential reconstruction of the Sobrarbe deltaic complex paleogeography. Subsidence analysis of the Ainsa basin permits to reconstruct the sedimentation and sedimentary basin evolution from Lutetian to Oligocene times. An integrated study of outcrop-forward seismic modelling-real seismic analog provides an architectural and dimensional data combination used to improve seismic interpretation of river-deltaic reservoir systems. Such studies greatly reduce the uncertainties associated with the resolution of subsurface data, enabling better economic assessment of reservoirs. / En la cuenca de antepais surpirenaica, la continuidad extraordinaria de los ambientes de deposito del complejo deltaico eoceno medio del Sobrarbe permite la observacion de la arquitectura estratigrafica y sedimentaria de un sistema fluvio-deltaico sintectonico a diferentes escalas. El objetivo principal del estudio presentado es la determinacion del origen de los factores alogenicos y/o autogenicos que controlan la distribucion de los depositos de dicho sistema sedimentario en contexto compresivo, para poder compararlo con otros sistemas deltaicos acumulados en contextos geologicos diferentes. Este estudio se basa en la adquisicion de una cartografia geologica detallada y de una sesentena de columnas sedimentarias. La base de datos se completa mediante la actualizacion de los datos cronoestratigraficos originarios de la literatura y la adquisicion puntual de datos magnetoestratigraficos. El analisis sedimentologico y estratigrafico del sistema sedimentario ha dado lugar a una descripcion exacta de las geometrias, las facies, y de los procesos fisicos que caracterizan los diferentes ambientes de depositos dentro de dos modelos sedimentarios: un sistema fluvio-deltaico de alta energia desarrollado durante fases progradantes, un sistema mixto detritico-carbonatado caracterizando fases agrado-progradantes y transgresivas. El analisis de tres paneles de correlacion, de orientacion proximal-distal, ha permitido la distincion de tres ordenes de secuencialidad: secuencias de quinto orden, de cuarto orden y de tercer orden. La organizacion compleja de diferentes cortejos de deposito de secuencias de cuarto y tercer orden refleja variaciones de acomodacion provocadas principalmente por la deformacion estructural a diferentes escalas y por variaciones eustaticas. Un analisis detallado de los cortejos sedimentarios permite una discusion sobre interrelaciones entre los tres parametros mayores que controlan la dinamica del sistema sedimentario en el espacio y en el tiempo: las variaciones de la tasa de acomodacion, del flujo sedimentario y la influencia de procesos sedimentarios. Dichos elementos proporcionan informacion semicuantitativa sobre la acumulacion sedimentaria en los ambientes de deposito (source to sink). La sintesis de los resultados llega a la reconstruccion de la paleogeografia del complejo deltaico del Sobrarbe. Finalmente, el analisis de la subsidencia de la cuenca de Ainsa ha permitido de reconstruir la evolucion de la sedimentacion y de la cuenca sedimentaria entre el Luteciense y el Oligoceno. Un estudio integrado afloramiento-modelizacion sismica sintetica-analogo real de subsuelo proporciona una combinacion de datos arquitecturales y dimensionales util para mejorar interpretaciones sismicas de sistemas reservorios fluvio-deltaicos. Dichos estudios reducen de manera considerable incertidumbres asociadas a la resolucion de los datos de subsuelo, lo que permite una mejor evaluacion economica de los reservorios.