Master of Science / Department of Geology / Matthew E. Brueseke / The Southern Oklahoma rift zone (SOA), which stretches from southern Oklahoma through the Texas panhandle and into Colorado and New Mexico, contains extensive bimodal mafic-silicic magmatism related to the opening of the Iapetus Ocean during the late Precambrian and early Cambrian. Within the SOA, the subsurface in and adjacent to the Arbuckle Mountains in southern Oklahoma contains thick packages of mafic to intermediate lava flows interlayered with thick, extensive rhyolite lava flows and lesser silicic intrusive bodies, which were first described during a 1982 drill test (Hamilton Brothers Turner Falls well) in the region. Well cuttings of these units were collected from that well and three others (Pan-Am Williams D-2, Pan-Am Jarman, Pan-Am Newberry). This study is focused on these mafic-intermediate lava flows, which represent an important stage in the evolution of the SOA and provide insights into the formation and tectonomagmatic evolution of the rift zone. The estimated 210,000 km[superscript]3 of mafic rocks in the SOA were extruded as a result of the break-up of Pannotia and the formation of the failed arm of a three-armed radial rift system. Samples analyzed from the wells plot as basalts to andesites on the TAS diagram of Le Bas et al (1986) and as subalkaline-alkaline basalts to andesite-trachyandesites on the Zr/TiO[subscript]2 vs. Nb/Y diagram of Winchester and Floyd (1977). They are dominantly tholeiitic on multiple discrimination diagrams including those of Miyashiro (1974) and Irvine and Baragar (1971). The lava flows contain traits common with EMI OIB coupled with upper crustal contamination, such as Zr/Nb values ranging from 8 to 10, Ba/Nb values ranging from 10 to 20, and K/Nb values ranging from 300 to 600. Chemostratigraphic comparisons between each well reveal up to five lava flow packages within the larger mafic-intermediate sequence, at least in the vicinity of the sampled wells. When compared with intrusive mafic rocks outcropped in the Wichita Mountains, the SOA lava flows display geochemical traits most similar to those of the Roosevelt Gabbros, suggesting a possible co-genetic relationship. Overall, the whole rock chemical characteristics coupled with comparisons with other large igneous provinces (Columbia River and Oregon Plateaus, East African Rift System) indicate that the SOA lava flows are the result of flood basalt volcanism.

This thesis asks what effects concepts of resilience may have on political action and the ongoing ecological crises we see developing throughout the world. Specifically, it addresses disruptions in wild salmon migration, spawning, and fisheries brought about by industrial aquaculture in the so-called Broughton Archipelago in unceded Kwakwaka’wakw territories on the north east coast of Vancouver Island. These disruptions will be looked at as examples of resilience thinking in action. Through this example this thesis will examine the relationship between manifestations of resilience thinking and the emergence of metabolic rifts between nature and society that bring with them ecological crises. This thesis will begin by tracing the genealogy of resilience thinking from its origins in systems ecology to its depoliticizing formation in political-economic development. Through this it will show where resilience has been split from its origins as a socio-ecological concept, into purely social and ecological formations that interact in a zero-sum relationship. As a depoliticizing force, resilience works through the aforementioned cleavage to atomize individuals and distance them from their connections to socio-ecological communities, favouring instead marketized relations that reinforce capitalism, colonialism, and the state form. Following this, this thesis will argue that this cleavage and resilience thinking more broadly also generate sites of metabolic rifts within and between nature and society and are factors in their reproduction and geographic spread. Resilience however need not be a fully depoliticizing force. Taking up from the work of Roberto Esposito on relational community and immunization, this thesis ends with an exploration of how resilience thinking can return to its socio-ecological roots and be used in emancipatory, decolonial, and ecologically sound ways that will help in the reconstituting of the metabolic cycles within and between nature and society disrupted by rifts. Understanding how resilience thinking plays a role in depoliticization and the generation and reproduction of metabolic rifts makes space for turning this mentality on its head. Reconstructing a more holistic socio-ecological form of resilience helps to provide the necessary political tools to challenge underlying structures of domination and exploitation that put our socio-ecosystems at risk. / Graduate

Um estudo petrológico foi realizado em testemunhos e amostras laterais de um poço perfurado na seção pré-sal no Cretáceo Inferior da Bacia de Santos central, margem leste brasileira. As rochas estudadas são constituídas predominantemente por componentes intrabaciais não carbonáticos e carbonáticos, com contribuição extrabacial não carbonática subordinada. Durante a sedimentação rifte inicial da Formação Piçarras no Barremiano, intensa precipitação singenética de argilominerais magnesianos em condições de alta alcalinidade propiciou a deposição de arenitos constituídos principalmente por oóides estevensíticos e pelóides, assim como depósitos híbridos re-sedimentados, com mistura de partículas estevensíticas, bioclastos de ostracodes e bivalves e grãos siliciclásticos e vulcanoclásticos. A diluição da água do lago, provavelmente devido a fatores tectônicos e climáticos, propiciou as condições necessárias para a proliferação dos bivalves e a sedimentação dos depósitos bioclásticos da Formação Itapema. A estrutura maciça dos depósitos, orientação caótica e com a concavidade voltada para cima das conchas de bivalves e sua mistura com partículas estevensíticas indica redeposição por fluxos gravitacionais. Os principais processos diagenéticos nas rochas estevensíticas e híbridas do rifte são a cimentação e a substituição dos grãos por calcita, dolomita, sílica e esmectita. Rochas silici/vulcanoclásticas de granulometria fina apresentam intensa substituição por dolomita. Nos rudstones de bivalves, os principais processos diagenéticos foram a dissolução de conchas e cimentação de poros intrapartícula e interpartícula por calcita e, subordinadamente, por dolomita e sílica. O estudo dos constituintes singenéticos e eodiagenéticos e de suas relações paragenéticas permitiram reconstruir a evolução das condições do sistema lacustre durante o estágio rifte na região central da bacia. Este estudo tem como objetivo prover um melhor entendimento da gênese e evolução diagenética dos depósitos pré-sal do rifte da Bacia de Santos, considerando o contexto de evolução dos sistemas lacustres nos quais estes sedimentos foram depositados. / A petrological study was performed on cores and sidewall samples of a well drilled through the rift pre-salt section of Lower Cretaceous of central Santos Basin, eastern Brazilian coast. The studied rocks are constituted predominantly by carbonate and non-carbonate intrabasinal components, with subordinate extrabasinal non-carbonate contribution. During Barremian early rift sedimentation, intense syngenetic precipitation of magnesium clays under highly alkaline conditions deposited arenites constituted by stevensite ooids and peloids, as well as hybrid, re-sedimented deposits mixed with bivalve and ostracod bioclasts, siliciclastic and volcanoclastic grains of the Piçarras Formation. Freshening of the lacustrine environment provided the conditions required to the proliferation of bivalves and sedimentation of the bioclastic deposits of the Itapema Formation. Massive structure of the deposits, chaotic to concave-up orientation and mixing of the bivalves with stevensitic particles indicates re-deposition by gravitational flows. The main diagenetic processes in rift stevensitic and hybrid rocks are the cementation and replacement of grains by calcite, dolomite, silica and smectite. Silici/volcanoclastic mudrocks present intense replacement by dolomite. In the bivalve rudstones, the main diagenetic processes were dissolution of the shells and cementation of the intraparticle and interparticle pores by calcite and, subordinately, by dolomite and silica. The study of the syngenetic and eodiagenetic constituents and their paragenetic relations allowed reconstructing the evolution of lacustrine environmental conditions during the rift stage in the central area of the basin. This study aimed to provide a better understanding of the genesis and diagenetic evolution of the rift pre-salt deposits of Santos Basin, within the context of evolution of the lake system in which the sediments were deposited

O Rifte Continental do Sudeste do Brasil é uma das feições geotectônicas mais expressivas da margem continental brasileira e sua formação influenciou significativamente o padrão de transporte de sedimentos para as bacias marginais de Santos e Campos. Diferentes modelos foram propostos para a origem deste rifte e envolvem a reativação, como falhas normais, de zonas de cisalhamento Pré-Cambrianas. Não obstante, esses modelos são qualitativos e não existem experimentos numéricos que avaliaram a viabilidade dos mecanismos propostos para a origem do rifte. O presente trabalho teve como objetivo estudar a gênese deste rifte e analisar quantitativamente como diferentes fatores geológicos podem ter influenciado sua formação. Essa análise foi realizada numericamente a partir da simulação da evolução de uma margem divergente representativa do sudeste do Brasil. Foi utilizado um modelo numérico bidimensional que descreve a reologia da litosfera como um material viscoelástico de Maxwell na condição de deformação plana, permitindo analisar o estado de esforços na litosfera ao longo do tempo. Os fatores geológicos considerados nos testes numéricos incluíram erosão do continente, sedimentação ao longo da margem estirada, soerguimento regional induzido por uma anomalia térmica mantélica e esforço tectônico intraplaca relacionado ao empurrão pela expansão da cadeia meso-oceânica e orogenia andina. Esses fatores foram considerados separadamente e conjuntamente nos testes. Para avaliar o limite de ruptura das rochas foi considerado o critério de ruptura de Mohr-Coulomb para diferentes valores de coesão interna da rocha. Foi observado que, quando considerados separadamente, tanto a erosão como a sedimentação produziram um estado de esforços compatível com falhamento normal na região continental próxima à margem estirada. No entanto, o soerguimento regional induzido pela passagem de uma anomalia térmica na base da litosfera produz inexpressiva mudança da tensão deviatórica na crosta superior. O efeito sobreposto da erosão e da sedimentação no balanço de cargas sobre a litosfera produziu uma maior magnitude dos esforços resultando em uma condição suscetível à formação de falhas normais profundas, até o limite da crosta superior, na margem emersa. De modo semelhante, a sobreposição de uma compressão regional resultou em uma ligeira diminuição da profundidade do limite de ruptura para as rochas da crosta superior. Os resultados deste trabalho mostraram que o balanço de cargas devido à erosão da porção emersa do sudeste do Brasil e à sedimentação nas bacias marginais juntamente com baixos valores de coesão interna das rochas durante a evolução da margem divergente foram responsáveis por produzirem um estado de esforços na litosfera compatível com falhas normais profundas, e o efeito de um soerguimento regional causado por uma anomalia térmica assim como o efeito de uma compressão horizontal regional, não afetaram significativamente o estado de esforços de modo a alterar expressivamente a condição de ruptura das rochas ao longo da margem continental. / The Continental Rift of Southeastern Brazil is a remarkable feature at the Brazilian continental margin and its formation significantly influenced the sediment transport pattern to the Santos and Campos marginal basins. Several models were proposed to explain the genesis of the rift and involve the reactivation of Precambrian shear zones as normal faults. However, these models are qualitative and there is a lack of numerical experiments regarding the validity of the proposed mechanisms for the rift genesis. The aim of this work is to study the genesis of the rift and analyze quantitatively how different geological factors can affect its formation. The analysis were conducted through numerical simulations of the evolution of a divergent margin which represents the southeastern Brazil. The two-dimensional numerical model used to represent the lithospheric rheology by a Maxwell viscoelastic material in a state of plane strain and permits the analysis of the lithospheric state of stress throughout time. The geological factors considered in the numerical tests included the continental erosion, sedimentation, regional uplift induced by thermal mantle anomaly and the wide-plate tectonic stress due the ridge-push. These factors were considered separately and superimposed in the numerical tests. The Mohr-Coulomb criterion was adopted to calculate the failure condition, taking into account different values for the cohesion factor. Both erosion and sedimentation, when considered separately, produced a tectonic setting compatible with normal faulting near the stretched continental margin. However, the regional uplift due to the passage of a thermal anomaly on the base of the lithosphere didn\'t expressively affected the change of deviatoric stresses in the upper crust. The superimposed effect of erosion and sedimentation in the load balance on the lithosphere produced greater stresses magnitudes resulting in a favorable condition for the formation of deep normal faulting, up to the base of upper crust, under the onshore margin area. Similarly, the superimposed effect of compressive stresses resulted in the shallowing of the rupture limit of the upper crust. The results of this work showed that the load on the lithosphere due to erosion of the onshore continental area in the southeastern Brazil and the sedimentation on the marginal basins during the evolution of the margin were responsible to produce a state of stress in the lithosphere favorable to the formation of deep normal faulting and either the effect of regional uplift caused by a thermal anomaly or the compressive horizontal stresses didn\'t significantly influenced the state of stress to change the rupture condition of rocks along the continental margin.

A transição entre as duas primeiras fases de rifteamento é caracterizada por um aumento da atividade tectônica e uma reestruturação da bacia. Na Bacia de Sergipe-Alagoas, essa passagem é marcada pela mudança dos sistemas deposicionais e das direções de paleocorrentes entre as Formações Serraria e Feliz Deserto. A sucessão sedimentar estudada pode ser subdividida em três unidades deposicionais que denotam contextos paleogeográficos diferentes. A unidade I, equivalente ao topo da Formação Serraria, é caracterizada por corpos arenosos amalgamados de canais fluviais entrelaçados. A unidade II, correspondente à base da Formação Feliz Deserto, é caracterizada pela intercalação entre associações de fácies de canais fluviais anastomosados e planície de inundação. A unidade III, equivalente à maior parte da Formação Feliz Deserto, é caracterizada por depósitos deltaicos. Os dados de paleocorrentes da unidade I indicam que o depocentro da bacia nessa fase está localizado provavelmente fora dos limites dos atuais estados de Sergipe e Alagoas e a unidade III apresenta um padrão de paleocorrentes polimodal sugerindo influxo sedimentar a partir de vários flancos A baixa quantidade de medidas de paleocorrentes da unidade II não permite tirar conclusões sobre a localização exata do depocentro. A mudança de sistema deposicional e de direção das paleocorrentes sugere que as unidades descritas foram depositadas em diferentes estágios evolutivos de rifte. As unidades I e II foram depositadas em uma ampla bacia rasa durante o Trato de Sistema Tectônico de Início de Rifte (Kuchle e Scherer, 2010) caracterizado por baixa taxa de criação de espaço de acomodação e baixa atividade tectônica. Pode se inferir que esses parâmetros aumentam levemente na unidade II pela preservação de sedimentos finos externos ao canal. A unidade III por sua vez sugere um contexto de bacias mais profundas com alta taxa de criação de espaço de acomodação associada à fragmentação da ampla bacia em meio-grábens distintos. Esse estágio é denominado de Trato de Sistema Tectônico de Desenvolvimento de Meio-Gráben (Kuchle e Scherer, 2010). O contato entre os dois tratos é marcado por uma superfície de inundação indicando que a transição é extremamente rápida e marcada por uma mudança radical na geometria da bacia. / The transition between the first two stages of rifting is characterized by an increase in tectonic activity and a restructuring of the basin. In the Sergipe-Alagoas Basin, this passage is marked by the change of depositional systems and of paleocurrent directions between Serraria and Feliz Deserto formations. The sedimentary succession studied can be subdivided into three depositional units denoting different paleogeographic contexts. Unit I, equivalent to the top of Serraria Formation, is characterized by multy-storey and multi-lateral amalgamated sandstone bodies of braided fluvial channel facies association. Unit II, which corresponds to the base of Feliz Deserto Formation, is characterized by the intercalation between anastomosed fluvial channel and floodplain facies associations. Unit III, equivalent to the major part of Feliz Deserto Formation, is characterized by delta deposits. The paleocurrent direction of unit I indicates that the basin depocenter during this fase was probably located outside the limits of the actual states of Sergipe and Alagoas and unit III displays a polymodal paleocurrent pattern suggesting sedimentary influx from several flanks The low amount of paleocurrent measurement of unit II does not allow drawing conclusions about the exact location of the depocenter. The change of depositional system as well as paleocurrent direction suggests that the described units were deposited in different evolutionary stages of rifting. Units I and II were deposited in a wide shallow basin during the Rift Initiation System Tract (Kuchle and Sherer, 2010) characterized by low rate of accommodation space creation and low tectonic activity. It can be inferred by the preservation of fine sediments external to the channel that, in unit II, these parameters increase slightly. Unit III in turn suggests a context of deeper basins with high rate of accommodation space creation associated with the fragmentation of the wide basin in distinct half-grabens. This phase is called Half-Graben Development System Tract (Kuchle and Sherer, 2010). The contact between these two stages is marked by a flooding surface indicating that the transition is extremely rapid and marked by a radical restructuration in the geometry of the basin.

Dois eventos distintos de rifteamento separados por um gap de 500 Ma foram reconhecidos no Espinhaço Meridional, conduzindo a novas interpretações sobre a evolução tectono-sedimentar da região. Mapeamento em detalhe (na escala 1:3,000) e levantamento e correlação de vinte e seis seções estratigráficas (na escala 1/100) foram realizados em duas áreas menos deformadas. Baseado nos sistemas deposicionais identificados, foi possível determinar os tratos de sistema tectônicos envolvidos na evolução do Sistema de Riftes do Espinhaço, os quais refletem o estágio de evolução de cada bacia. As discordâncias observadas permitiram a proposição de uma nova classificação estratigráfica, a aloestratigrafia, cuja principal vantagem reside no fato de ser essencialmente descritiva. Na Bacia Espinhaço inferior (sensu Chemale et al., 2010), foram identificados: rift initiation systems tract e o early rift climax systems tract, compreendendo respectivamente os sintemas Bandeirinha (limitado por uma desconformidade e por uma discordância angular) e São João da Chapada (limitado por duas discordâncias angulares). O nível D, denominado informalmente, composto por pelitos, foi incorporado ao Sintema São João da Chapada. Na Bacia Espinhaço superior foram identificados: o early rift climax systems tract e o immediate post-rift systems tract, compreendendo os sintemas Sopa-Brumadinho (limitado por uma discordância angular e uma paraconformidade), Galho do Miguel (limitado por duas paraconformidades) e Conselheiro Mata (limitado por uma paraconformidade e por uma discordância angular). / Two distinct rifting events separated by a gap of 500 Ma have been recognized in the southern Espinhaço mountains, implying a new interpretation of the tectono-sedimentary evolution of the region. Detailed mapping (at a scale of 1:3,000), was conducted with even finer detail in twenty-six sections (at a scale of 1:100) in two less-deformed areas and their lateral correlations. Based on the identified depositional systems, it was possible to determine the tectonic system tracts involved in the evolution of the Southern Espinhaço Rift System that reflect the stage of evolution of each basin. The unconformities observed allowed the proposal of a new stratigraphic classification, allostratigraphy, whose main advantage is its essentially descriptive nature. In the lower Espinhaço Basin (sensu Chemale et al., 2010), the rift initiation system tract and the early rift climax system tract that comprise the Bandeirinha Synthem (limited by a disconformity and an angular unconformity) and the São João da Chapada Synthem (limited by two angular unconformities) were identified. The informal level D, composed of pelites, was incorporated into the São João da Chapada Synthem. In the upper Espinhaço Basin (sensu Chemale et al., 2010), the early rift climax systems tract and the immediate post-rift systems tract that comprise the Sopa-Brumadinho (limited by an angular unconformity and a paraconformity), Galho do Miguel (limited by two paraconformities) and Conselheiro Mata (limited by a paraconformity and an angular unconformity) synthems were identified.

O Rifte Continental do Sudeste do Brasil é uma das feições geotectônicas mais expressivas da margem continental brasileira e sua formação influenciou significativamente o padrão de transporte de sedimentos para as bacias marginais de Santos e Campos. Diferentes modelos foram propostos para a origem deste rifte e envolvem a reativação, como falhas normais, de zonas de cisalhamento Pré-Cambrianas. Não obstante, esses modelos são qualitativos e não existem experimentos numéricos que avaliaram a viabilidade dos mecanismos propostos para a origem do rifte. O presente trabalho teve como objetivo estudar a gênese deste rifte e analisar quantitativamente como diferentes fatores geológicos podem ter influenciado sua formação. Essa análise foi realizada numericamente a partir da simulação da evolução de uma margem divergente representativa do sudeste do Brasil. Foi utilizado um modelo numérico bidimensional que descreve a reologia da litosfera como um material viscoelástico de Maxwell na condição de deformação plana, permitindo analisar o estado de esforços na litosfera ao longo do tempo. Os fatores geológicos considerados nos testes numéricos incluíram erosão do continente, sedimentação ao longo da margem estirada, soerguimento regional induzido por uma anomalia térmica mantélica e esforço tectônico intraplaca relacionado ao empurrão pela expansão da cadeia meso-oceânica e orogenia andina. Esses fatores foram considerados separadamente e conjuntamente nos testes. Para avaliar o limite de ruptura das rochas foi considerado o critério de ruptura de Mohr-Coulomb para diferentes valores de coesão interna da rocha. Foi observado que, quando considerados separadamente, tanto a erosão como a sedimentação produziram um estado de esforços compatível com falhamento normal na região continental próxima à margem estirada. No entanto, o soerguimento regional induzido pela passagem de uma anomalia térmica na base da litosfera produz inexpressiva mudança da tensão deviatórica na crosta superior. O efeito sobreposto da erosão e da sedimentação no balanço de cargas sobre a litosfera produziu uma maior magnitude dos esforços resultando em uma condição suscetível à formação de falhas normais profundas, até o limite da crosta superior, na margem emersa. De modo semelhante, a sobreposição de uma compressão regional resultou em uma ligeira diminuição da profundidade do limite de ruptura para as rochas da crosta superior. Os resultados deste trabalho mostraram que o balanço de cargas devido à erosão da porção emersa do sudeste do Brasil e à sedimentação nas bacias marginais juntamente com baixos valores de coesão interna das rochas durante a evolução da margem divergente foram responsáveis por produzirem um estado de esforços na litosfera compatível com falhas normais profundas, e o efeito de um soerguimento regional causado por uma anomalia térmica assim como o efeito de uma compressão horizontal regional, não afetaram significativamente o estado de esforços de modo a alterar expressivamente a condição de ruptura das rochas ao longo da margem continental. / The Continental Rift of Southeastern Brazil is a remarkable feature at the Brazilian continental margin and its formation significantly influenced the sediment transport pattern to the Santos and Campos marginal basins. Several models were proposed to explain the genesis of the rift and involve the reactivation of Precambrian shear zones as normal faults. However, these models are qualitative and there is a lack of numerical experiments regarding the validity of the proposed mechanisms for the rift genesis. The aim of this work is to study the genesis of the rift and analyze quantitatively how different geological factors can affect its formation. The analysis were conducted through numerical simulations of the evolution of a divergent margin which represents the southeastern Brazil. The two-dimensional numerical model used to represent the lithospheric rheology by a Maxwell viscoelastic material in a state of plane strain and permits the analysis of the lithospheric state of stress throughout time. The geological factors considered in the numerical tests included the continental erosion, sedimentation, regional uplift induced by thermal mantle anomaly and the wide-plate tectonic stress due the ridge-push. These factors were considered separately and superimposed in the numerical tests. The Mohr-Coulomb criterion was adopted to calculate the failure condition, taking into account different values for the cohesion factor. Both erosion and sedimentation, when considered separately, produced a tectonic setting compatible with normal faulting near the stretched continental margin. However, the regional uplift due to the passage of a thermal anomaly on the base of the lithosphere didn\'t expressively affected the change of deviatoric stresses in the upper crust. The superimposed effect of erosion and sedimentation in the load balance on the lithosphere produced greater stresses magnitudes resulting in a favorable condition for the formation of deep normal faulting, up to the base of upper crust, under the onshore margin area. Similarly, the superimposed effect of compressive stresses resulted in the shallowing of the rupture limit of the upper crust. The results of this work showed that the load on the lithosphere due to erosion of the onshore continental area in the southeastern Brazil and the sedimentation on the marginal basins during the evolution of the margin were responsible to produce a state of stress in the lithosphere favorable to the formation of deep normal faulting and either the effect of regional uplift caused by a thermal anomaly or the compressive horizontal stresses didn\'t significantly influenced the state of stress to change the rupture condition of rocks along the continental margin.

L'objectif de ce travail est l'étude de l'enregistrement sédimentaire de la marge du Golfe du Lion pendant son évolution post-rift. On met au point une méthodologie basée sur l'exploitation et de données disparates (Banque du Sous-Sol du BRGM, sismique réflexion industrielle, forages pétroliers profonds, affleurements de terrain), conduisant à des corrélations terre-mer haute-résolution et aboutissant à des interprétations de l'évolution post-rift de plusieurs segments de la marge. On met en évidence le rôle de la crise de salinité messinienne dans l'évolution de la marge et les modalités de la reconstruction de celle-ci, pendant le Plio-Quaternaire. Les évolutions variables selon les segments sont analysées, et mises en relation avec les contrôles locaux (héritages et /ou flux sédimentaires différents). Ces résultats sont appliqués à des problématiques de réservoirs aquifères littoraux.

Les rifts continentaux sont des zones étroites et allongées d'extension de la lithosphère. Une étude du champ de déformation en surface montre leur carractère asymétrique quasi-systématique. Cette asymétrie est acquise tardivemen t au cours de la déformation. La lithosphère étant considérée comme un multicouche fragile/d uctile, une modélisation analogique de sa striction est réalisée en appliquant une extension ponctuelle sur des multicouches sable/silicone dimensionnés. Ces expériences montrent que: -l'asymétrie est due à la présence d'un cisaillement ductile à la ba se des rifts qui accommode un décalage entre les déformations de la croûte fra gile et du manteau supérieur -la déformation est contrôlée par la couche la plus résistante de la lithosphère (manteau supérieur) -la déformation du manteau supérieur est conditionnée par des hétérogénéités internes préexistantes (anciennes structures) -la largeur initiale des rifts est fonction de la profondeur de l'interface fragile/ductile dans la croûte ou dans le manteau -la largeur d'une zone active étirée dépend du couplage entre la coûte fragile et la croûte ductile. Ces conclusions sont appliquées au rift oligocène ouest européen et permettent d'expliquer la variation du champ de déformation d'un segment du rift à l'autre. ,

Les segments centre et nord du Rift du Kenya sont aujourd'hui considérés comme parmi les régions du Système de Rift Est-africain les plus prometteuses pour l'exploration pétrolière. Au cours des années 70, de nombreuses compagnies pétrolières se sont intéressées à la région nord-est du Kenya, correspondant au système de rift d'Anza (âge Crétacé-Miocène), sans réaliser de découverte pétrolière. C'est à la suite de la mise en évidence au cours des années 80 d'importantes réserves en hydrocarbures dans les bassins de rift du Soudan qu'une phase d'intense exploration a été relancée dans le nord du Kenya (région du lac Turkana) par les compagnies Amoco, puis Shell. Des opérations de sismique réflexion associées à des forages à l'ouest immédiat du lac Turkana au nord du Kenya ont permis de reconnaître plusieurs bassins sédimentaires enfouis. Deux ensembles de bassins de type demi-graben, orientés nord-sud ont été identifiés, les plus anciens étant interprétés comme d'âge Crétacé-Paléogène. Au vu de ces découvertes, d'autres recherches ont été conduites soit sous un aspect pétrolier soit sous un aspect plus académique dans la région du rift central central du Kenya. Deux bassins orientés nord-sud, le Bassin de Baringo et le Bassin de Kerio ont été explorés avec des méthodes géophysiques. Tous ces bassins du centre et du nord du Rift du Kenya contiennent des remplissages sédimentaires de 5 à 8 km d'épaisseur, faits de sédiments alluviaux, fluvio-deltaiques et lacustres associés parfois à des roches volcaniques. Ces dépôts sont d'âge Paléogène-Miocène supérieur ou Paléogène-Présent. En complément des études géophysiques et des rares forages réalisés, de nouvelles études de terrain ont été conduites dans le cadre de cette thèse sur certaines formations géologiques constituant ces remplissages de bassins, formations jusqu'alors fort peu voire pas du tout étudiées. Ainsi, les formations de Lapur, Muruanachok et Lokichar ont été analysées du point de vue sédimentologique et diagénétique. Ces formations sont ensuite replacées dans leur contexte stratigraphique et structural de bassins de rift et comparées entre elles. Outre le potentiel réservoir des remplissages sédimentaires de ces bassins, le potentiel « roche-mère » de ces formations a également été considéré. Les caractères ainsi définis pour chacun de ces bassins ont permis de proposer une classification en termes de potentiel pétrolier, pouvant guider une exploration future de ces bassins. La première partie de cette thèse concerne la formation sédimentaire de Lapur (Lapur Sandstone Formation), qui a été pour la première fois brièvement décrite par l'explorateur-géologue français Arambourg (1933). Située dans une région réputée comme hostile à la frontière Kenya-Ethiopie, cette formation a souvent été citée dans la littérature ayant trait à la géologie de la région du lac Turkana, mais toujours sans réelles données de terrain. En 2004, un levé stratigraphique précis assorti d'un échantillonnage dense a été entrepris sur la Formation de Lapur, dans la région de la Gorge de Lokitaung à l'extrémité nord du lac Turkana. Cinq cent mètres de formation sédimentaire, d'accès difficile, ont été levés en détail en une dizaine de jours, constituant la première coupe-type de la Formation de Lapur. Deux types d'environnements de dépôt ont pu être identifiés par l'étude des faciès sédimentaires : un environnement de type « cône alluvial » à la base et au sommet de la formation, et un environnement de « réseau fluviatile en tresses » dans la partie médiane de la formation. L'âge inférieur de la Formation de Lapur était grossièrement connu par la découverte de restes de dinosaures, donnant un âge Cénomanien. L'âge supérieur a pu être affiné par des observations de terrain précisant la nature des contacts entre les termes supérieurs de la formation et les laves les surmontant (« Turkana Volcanics »), laves qui ont été datées entre 37 et 33 Ma, soit fini Eocène-Oligocène inférieur. Les observations de terrain ont montré que la sédimentation continentale a perduré pendant quelques millions d'années lors de la mise an place des premières coulées. L'histoire de la Formation de Lapur représente une longue période de temps (plus de 30 Ma), mais vraisemblablement entrecoupée par des périodes de lacunes sédimentaires qui n'ont pas clairement été identifiées lors des levés de terrain. L'étude diagénétique de la Formation de Lapur est un élément essentiel de ce travail de thèse. Plusieurs phases de diagenèse ont été identifiées, avec des ciments de type calcite, hématite et kaolin. Ces épisodes de diagenèse sont interprétés en fonction des variations climatiques entre le Cénomanien et l'Oligo-Miocène, période de mise en place des plusieurs centaines de mètres de laves de la formation «Turkana Volcanics». L'étude des variations de la porosité sur l'ensemble de la Formation de Lapur a montré des caractéristiques de «bon à très bon réservoir» avec des porosités voisines de 25 %. La position structurale d'une telle unité sédimentaire à fort potentiel de roche réservoir est d'une grande importance dans une région à potentiel pétrolier telle la dépression du Turkana. Les travaux de terrain conduits dans la région associés à la réinterprétation des quelques lignes sismiques acquises dans cette région par la compagnie Amoco et à des données récentes de géophysique montrent la présence de la Formation de Lapur dans le bassin du Turkana, enfouie sous plus de 2,5 km de sédiments fluvio-lacustres d'âge Mio-Pliocène. Dans le bassin voisin de Gatome, la Formation de Lapur ou une formation stratigraphiquement équivalente est mise en évidence à une profondeur de 3 km. Ces ensembles peuvent constituer des cibles pétrolières préférentielles. La deuxième partie de ce travail représente l'étude sédimentologique et diagénétique d'une deuxième formation sédimentaire présente dans la dépression du Turkana, formation très peu connue et toujours très brièvement citée dans la littérature, la Formation de Muruanachok. Un log lithostratigraphique inédit a été levé dans le cadre de cette thèse. Les affleurements de cette Formation de Muruanachok sont très restreints au milieu de la plaine de Lotikipi, vaste étendue plane située à l'ouest du lac Turkana, qui représente l'expression de surface des deux grands demi-grabens de Lotikipi et Gatome. Les faciès sédimentaires témoignent pour la Formation de Muruanachok d'un environnement fluviatile de type « réseau en tresses », pouvant être comparé à celui décrit pour la Formation de Lapur. L'étude diagénétique de la Formation de Muruanachok met en évidence 3 types de ciment, calcite, hématite, et kaolin, comparables à ceux mis en évidence pour la Formation de Lapur. Les mesures de porosité démontrent pour cette formation des caractéristiques voisines de celles de la Formation de Lapur. Toutefois, l'absence de bonnes données de terrain, conséquence de très mauvaises conditions d'affleurement et aussi de données de subsurface (pas de données sismiques dans cette région, pas de forages) rend quasiment impossible l'établissement d'un lien paléogéographique entre la Formation de Lapur et la Formation de Muruanachok. La troisième partie de cette thèse représente une étude du point de vue potentiel pétrolier (caractéristiques en termes de roches-réservoir, mais aussi en termes de présence de roches-mères, de certains bassins sédimentaires des segments nord et centre du Rift du Kenya, respectivement les bassins de Lotikipi et Gatome au nord-ouest du lac Turkana, les bassins de Lokichar, Nord Lokichar et Nord Kerio au sud-ouest du lac Turkana, et les bassins de Kerio et Baringo dans le Rift central du Kenya. Les bassins du segment nord du Rift du Kenya ont été les plus intensément étudiés lors de la phase d'exploration pétrolière des années 80. Ce sont les bassins les plus anciens de cette zone, avec un âge Paléogène, mais pouvant être aussi plus ancien (Crétacé moyen-supérieur ?) par comparaison avec les bassins sédimentaires associés au système de rift du Sud-Soudan, qui ont révélé un potentiel pétrolier de grande importance. Les bassins de Lotikipi et Gatome sont les deux bassins les plus proches de ceux du Système de rift du Sud-Soudan, du point de vue géographique mais surtout du point de vue caractéristiques géologiques. Ces deux bassins sont mal connus du point de vue de leur structure, n'ayant fait l'objet que d'une reconnaissance sismique tout-à-fait mineure avec 3 lignes sismiques. Seule l'extrémité nord du Bassin de Gatome révèle un remplissage sédimentaire épais sous l'empilement d'épaisseur plurikilométrique de laves de la Formation « Turkana Volcanics », d'âge fini-Eocène-Oligocène inférieur. Les études de terrain et les résultats d'une campagne géophysique montrent que ce remplissage sédimentaire pourrait correspondre à la Formation de Lapur, qui affleure largement à l'est de ce bassin, et qui présente de bonnes caractéristiques de roche-réservoir. Néanmoins, l'étude sédimentologique de la Formation de Lapur n'a pas permis la mise en évidence dans cette série sédimentaire de roches pouvant présenter des caractéristiques de bonnes roches-mères pétrolières. Seules des études de sismique réflexion plus poussées couplées à la réalisation de forages d'exploration pourraient permettre de lever ces importants points d'interrogation. Au sud-ouest du lac Turkana, la réalisation d'une couverture sismique dense par la compagnie pétrolière Amoco a permis la mise en évidence de 3 bassins sédimentaires de type demi-graben, d'âge Paléogène à Miocène moyen , les bassins de Lokichar, Nord Lokichar, et Nord Kerio. L'interprétation des données de sismique réflexion, calibrées à l'aide d'un forage d'exploration réalisé dans le Bassin de Lokichar (forage Loperot-1), a montré l'existence d'un épais remplissage sédimentaire constitué d'alternances de dépôts gréseux, de type fluviatile à fluvio-deltaique, et de dépôts argileux de faciès lacustre, très riches en matière organique. Les grès présents dans les bassins de Lokichar et Nord Lokichar ont été étudiées du point de vue de leur composition pétrographique et de leur évolution diagénétique. Ils ont révélé de très bonnes caractéristiques réservoir. Le couplage de ces formations avec les épaisses unités d'argiles lacustres identifiées dans le forage Loperot-1 donne au Bassin de Lokichar un intérêt tout particulier en termes de potentiel pétrolier. Des indices d'huile ont en effet été mis en évidence en plusieurs points du forage. Des caractéristiques comparables peuvent être espérées pour le bassin voisin, le Bassin de Nord Kerio, qui a été malheureusement bien moins étudié que le Bassin de Lokichar. La sismique réflexion montre que les unités d'argiles lacustres à fort potentiel roche-mère forées dans le Bassin de Lokichar se prolongent dans le Bassin de Nord Kerio, et ont été déposées au cours d'une phase lacustre de grande amplitude, ayant abouti à la formation d'un grand lac d'eau douce. Les conditions de développement d'un tel grand lac sont conformes aux données climatiques et environnementales obtenues d'après des études palynologiques et paléontologiques réalisées dans ce bassin. Ces données indiquent pour la période Oligocène inférieur-Miocène inférieur des conditions climatiques de type «tropical humide» avec des précipitations jusqu'à 3 fois supérieures aux précipitations actuelles (50 mm). Des études plus précises sur la structure des deux bassins de Lokichar et Nord Kerio, couplées à la réalisation de nouveaux forages d'exploration permettront de confirmer le bon potentiel pétrolier de ces bassins. Le segment central du Rift du Kenya n'a fait l'objet que de peu d'exploration pétrolière, compte-tenu de son plus grand éloignement des bassins productifs du Sud Soudan mais aussi à cause de son histoire volcanique plus importante que celle de la dépression du Turkana. Par ailleurs, en l'absence de données géophysiques et de forages, l'histoire géologique de cette région était définie comme plus récente que celle du segment Nord, les deux bassins majeurs identifiés, Kerio et Baringo, étant identifiés comme formés au Miocène inférieur. Des données géophysiques (sismique réflexion, gravimétrie et magnéto-tellurique) acquises dans les années 90 ont conduit à une ré-interprétation de l'histoire géologique de ce segment du Rift Kenyan, et de repousser au Paléogène l'initiation des deux bassins de Kerio et Baringo. Une similitude est ainsi apparue entre l'histoire du segment nord du Rift, et celle du segment central. Ces deux bassins ont par ailleurs été très étudiés du point de vue paléontologique et paléoenvironnemental, avec une attention toute particulière pour deux formations sédimentaires d'âge Miocène, les Formations de Tambach et de Ngorora. Ces deux formations témoignent de la présence dans ces deux bassins de vastes environnements fluvio-lacustres démontrant en particulier une richesse en sédiments lacustres riches en matière organique, et en conséquence à fort potentiel pétrolier. Ces deux bassins n'étant toutefois que d'âge Miocène, un problème de maturation des matières organiques peut se poser. Mais les récentes découvertes en hydrocarbures réalisées dans un environnement comparable et d'âge très voisin, dans le Bassin du lac Albert en Uganda, renforcent l'intérêt des compagnies pétrolières pour ce type de bassin et de série sédimentaire. En conclusion, les différents résultats acquis dans ce travail tant du point de vue sédimentologique, diagénétique et de géologie de bassin, permettent de confirmer l'existence dans les segments nord et centre du Rift du Kenya de plusieurs bassins à potentiel pétrolier intéressant, avec une priorité donnée aux bassins qui présentent à la fois des roches aux caractéristiques réservoir positives, couplées à l'existence dans la même série de roches-mères à bon potentiel. Les bassins de Lokichar et Nord Kerio se placent ainsi en position prioritaire. Quoique plus jeunes, les séries des bassins de Kerio et Baringo présentent des caractéristiques voisines de celles du Bassin de Lokichar. Une exploration plus poussée dans les zones les plus profondes des bassins pourrait se révéler encourageante, mais demeure toutefois le problème du volcanisme, très présent au cours de l'évolution de cette région. Enfin, le potentiel en hydrocarbures des bassins « anciens » (Crétacé-Paléogène) du segment nord demeure attractif, du fait de la similitude de ces bassins avecceux productifs du Sud Soudan, mais une exploration plus approfondie du point de vue sismique et forages est nécessaire à une bonne évaluation du potentiel de cette région.