Le Champ d'Aghajari est situé dans le Dezful, une des zones du Zagros structurée par d'importantes failles de charriage, et contenant la majeure partie des champs d'huile iraniens. La formation calcaire de l'Asmari, datant de la fin Oligocène à début Miocène, constitue l'une des principales couches réservoir du Sud-Ouest de l'Iran, avec un historique de production de plus d'un demi siècle pour plusieurs champs de cette région. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la structure de ce champ, connu principalement par les puits de production,<br />grâce à la première sismique 3D récemment acquise et en intégrant les informations fournies par la sismique de puits. Le problème principal est que le toit et la base du réservoir n'apparaît pas dans la zone à huile du réservoir, où les interfaces sont très pentés. Étant donné l'importance des pendages (environ 40°), les réflexions en sismique de puits zéro offset sont attendues principalement sur les composantes horizontales, ce qui rend impératif le traitement des 3 composantes. Une méthode originale d'orientation des 3 composantes est employée et les résultats confirment la<br />présence de réflecteurs pentés, en accord avec la sismique de surface sur le côté Est de la structure.<br />Plusieurs nouvelles approches d'imagerie ont été appliquées afin de comprendre et résoudre les problèmes d'illumination de la zone réservoir. Nous avons appliqué pour la première fois en terrestre l'approche « Beyond Dix » de CGGVERITAS qui permet de construire un modèle profondeur à partir de pendages et courbure résiduelles move-out mesurée sur les images PSTM (pré-stack time migration). Les résultats migrés en profondeur sont plus précis dans le recouvrement mais la zone réservoir n'est pas améliorée. La raison en est que<br />les images temps ne permettent pas de mesurer les pendages et courbures résiduelles dans la zone d'intérêt en raison d'une part de fort multiples et d'autre part d'u niveau de bruit important.<br />Une nouvelle technique prototype de migration PSTM a été développée à l' IFP, permettant une sélection de l'azimut, du pendage géologique et la recherche automatique du meilleur pendage locale. L'application de ces techniques est très encourageante et montre qu'il est possible d'extraire les réflexions pentées en améliorant le rapport signal sur bruit de la migration elle-même.<br />L'étude additionnelle d'exploration d'une autre structure anticlinale du Zagros, par utilisation combinée de sismique de surface, des données de puits, du PSV et de l'information géologique, illustre comment l'analyse intégrée des données permet d'améliorer la compréhension des structures profondes, et de contribuer à prendre de meilleures décisions de forage, dans la mesure où cette intégration est suffisamment rapide.<br />Au final, dans le Zagros, la sismique de surface est définitivement une bonne méthode d'exploration structurale, mais son application aux études fines de réservoir n'a pas été démontrée, malgré les efforts effectués.

This Thesis presents the results of a study of the "High Zagros", the most internal part of the Zagros-Fold-Thrust-Belt (ZFTB). On map view, the High Zagros is exposed in two separated domains (Western and Eastern High Zagros respectively) and partly hidden as an under-plated region beneath the Sanandaj-Sirjan Domain. The High Zagros is the only place in the ZFTB where the Paleozoic rocks are widely exposed.A primary objective was to reevaluate the structural style and kinematic evolution of the High Zagros. It is shown that the most significant geological elements within this area are large scale faulted detachment folds, associated with a complex system of thrust faults segmented by strike-slip faults. This work suggests that the existence of active Ordovician and/or Silurian décollements led to the development of duplex structures which are confined in the core of the anticlines. A two-step kinematic scenario, similar to the one already proposed elsewhere in the belt, is proposed for the High Zagros. Firstly, a thin-skinned phase led to establish detachment folding over the basal Hormuz salt. Then, a thick-skinned phase resulted in the basement thrusting and allowed the exhumation of Lower Paleozoic succession.After this presentation of the tectonic context of the High Zagros, the thesis focuses on the tectonic significance of the pre-Permian unconformity, which was known through a major hiatus between Cambro-Ordovicien to Early Permian and between Devonian to Permian rocks in the western and eastern High Zagros respectively. It is shown that (1) the High Zagros presents below the unconformity a large "Arch-and-Basin" geometry; and that (2) only extensional features such as normal faults and rotated blocks, without evidence of contractional deformation, can be observed below the unconformity. Thermal uplift of possible Late Devonian is proposed as a probable mechanism explaining both the uplift and the diffuse extensional deformation. This proposal strongly modifies the "classical" interpretation of the pre-Permian hiatus as a far effect of the Variscan Orogeny.Thermal modeling based on maturity data from potential source rocks cropping out in the High Zagros has been performed. The most probable modeled scenario suggests an important heat flow during the Devonian and the erosion of ~3900m of the sedimentary pile prior to the deposition of Permian sequence. This outcome reinforces our interpretation of a thermal uplift scenario responsible for pre-Permian vertical movements. On the other hand, a set of new (U-Th)/He ages obtained from the Lower Paleozoic, Devonian and early Permian clastic rocks show a partial reset of zircon grains. These two results are fairly consistent with the published data describing a major thermo-tectonic event during Late Devonian-Early Carboniferous in the Levant Arch (Israel, Jordan) and suggest a common mechanism at the scale of the Arabian Plate.

The thermal maturity of sediments from the upper Cambrian to lower Ordovician Mila and Ilbeyk  formations in the Zagros Basin in southwestern Iran is evaluated in this thesis. A number of low-cost,  fast, optical evaluation methods are utilised to assess their effectiveness for providing accurate, well  constrained thermal maturity results. Palynomorph colours under transmitted light are measured using  two optical evaluation methods (Palynomorph Darkness Index , PDI- Goodhue &amp; Clayton 2010;  Acritarch Alteration Index, AAI- Legall et al., 1981) to study 540 acritarchs of three acritarch  morphotype-groups: acanthomorphs, Cristallinium-type and veryhachides. Correlation of the PDI and  AAI results collected in this study with UV fluorescence and rock-eval pyrolysis data taken from  previous studies suggests that the studied sediments are within the wet gas thermal maturity window.  Furthermore, investigating the PDI results of acritarchs allowed for the identification of reworked or  recycled acritarchs. Investigation of the stratigraphy of strata containing abundant reworked or recycled  acritarchs allowed for the identification of a ravinement surface in a transgressive shallow water  depositional environment in the studied strata.

Thesis. 1976. Ph.D.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Earth and Planetary Sciences. / Microfiche copy available in Archives and Lindgren. / Vita. / Bibliography: leaves 385-402. / Ph.D.

Au cours du Précambrien et du Paléozoïque, la zone Zagros faisait partie de la plate-forme Arabe. La succession Paléozoïque du Zagros s’étend du Cambrien au Permien. La zone d'étude se situe entre le Lurestan et le Fars au sud et le Golfe Persique. Au Paléozoïque, dans le secteur du Zagros, la série stratigraphique comprend quatre séquences de second ordre (ou cycles tectonostratigraphiques) séparées par d’importantes discordances. L’eustatisme est le principal facteur déterminant les changements d’espace d’accommodation, même si localement dans l'Ouest du Haut Zagros, le rôle de la tectonique régionale et des mouvements diapririques est important. Le premier cycle (Ordovicien) est composé des Fomrations Seyahou (Floien-Katien) et Dargaz (Hirnantien). Il enregistre une évolution depuis des milieux profonds à peu profonds de plate-forme siliciclastique. La Formation Seyahou est découpée en sept séquences de troisième ordre et la Formation Dargaz correspondant à des dépôts glaciogènes comprends deux séquences de troisième ordre. Le deuxième cycle (Silurien inférieur) correspond à la Formation Sarchahan. Il est caractérisé des environnements marins peu profonds à profonds comprenant des marnes riches en matière organique. Il est composé par deux séquences de dépôt de troisième ordre. Localement à Kuh e Gahkum, la base de cette Formation enregistre des dépôts peu profonds de transition continental-marin dont la présence est attribuée à la mise en place d’un diapir dans le secteur. Le troisième cycle (Dévonien) correspond à la Formation Zakeen. Les dépôts évoluent depuis des environnements continentaux à marins. La fin du Dévonien est marqué par des environnements marins carbonatés dans le sud de la région du Fars et dans le Golfe Persique. Il est divisé en trois séquence de troisième ordre. L’absence de la Formation Zakeen à Kuh e Surmeh et Kuh e Siah, et sa présence dans les régions voisines (Naura, West Agar, etc ...), suggèrent une activité diapirique, expliquant l’érosion locale des séries sédimentaires. Le dernier cycle de la succession pré-khuff dans la zone d'étude correspond à la Formation Faraghan du Permien inférieur. Il surmonte une discontinuité attribué au jeu de l'orogenèse Hercynienne et est déposé dans toute la région du Zagros et dans le Golfe Persique. La Formation Faraghan correspond à des environnements de plaine côtière à marins et est divisé en trois séquences de troisième ordre.La succession du Paléozoïque est marquée par plusieurs discordances majeures. Elles résultent de: (i) variations majeures du niveau marin en lien avec des variations glacioeustatiques comme pour le cas de la glaciation Hirnantien à la fin de l’Ordovicien et celle du Carbonifère; (ii) Un soulèvement du Moyen-Orient à la fin du Silurien associé aux mouvements épeirogéniques et à une baisse importante du niveau de la mer; et (iii) l'orogenèse Hercynienne allant de la fin du Dévonien à Carbonifère. Localement, les discordances peuvent aussi s’expliquer par le jeu de remontée diapirique induisant une érosion locale, comme c’est le cas dans les secteurs de Kuh e Surmeh et de Kuh e Gakhum pour des periodes de temps différentes. / During the Precambrian and trough the Palaeozoic, the Zagros area was part of the Arabian platform (Beydon, 1993). The Palaeozoic succession of the Zagros extends from Cambrian to well-developed Permian deposits. The study area ranges from the Lurestan to Southern Fars onshore and to the Persian Gulf offshore wells. From Ordovician to Early Permian Palaeozoic succession of the Zagros area comprises four second-order tectonostratigraphic depositional cycles separated by major unconformities. Eustatic sea-level variation is the main controlling factor for accommodation space changes, whereas in West High Zagros and Kuh e Gahkum, the role of regional and salt tectonic activities may be also important. The first cycle (Ordovician) is composed of the Seyahou (Floian-Katian) and Dargaz (Hirnantian) Formations. They are characterized by deep- to shallow-water (offshore to shoreface) siliciclastic deposits. The Seyahou Formation contains seven 3rd-order depositional sequences. The glaciogenic Dargaz Formation consists of one 3rd- order sequence. The second cycle (Early Silurian) corresponds to the Sarchahan Formation is composed of two 3rd-order depositional sequences. They are characterized by deep-marine offshore to upper offshore environments. Locally in Kuh e Gahkum the base of the Formation presented continental fan delta deposits due to the salt tectonic activity.The third cycle (Devonian) corresponds to the Zakeen Formation and divided in three 3rd-order depositional sequences. It started with the deposition of continental to near-shore marine clastic deposits. In Late Devonian, it evolved to carbonate marine deposits in the south of Fars area and the Persian Gulf. The lack of Zakeen Formation in Kuh e Surmeh and Kuh e Siah, and is presence in neighboring areas (Naura, Aghar, etc…), suggests structural salt plug activities (Jahani, 2008). This megasequence is capped by a major unconformity related to the Hercynian orogeny.The last deepening-upward cycle of the Pre-khuff succession in the study area is the Early Permian Faraghan Formation. It capped the Hercynian orogeny and deposited throughout the Zagros area from Lurestan (west) to Bandar Abbas (East) areas as well as in Persian Gulf. The Faraghan Formation divided into three 3rd-order depositional sequences and deposited in coastal plain to shallow-marin near-shore environment. Basinward, in the deeper part (e.g. Kuh e Faraghan), they are replaced by marine upper offshore deposits. The Palaeozoic succession is marked by several major unconformities associated with hiatus. They resulted from: (i) major sea level drops at the end of the Ordovician related to the Hirnantian glaciation (Ghavidel Syooki et al., 2011) and of during the Carboniferous related to the southern Hemisphere glaciation (Golonka, 2000); (ii) An uplift of the Middle East area at the end of the Silurian associated with epeirogenic movements (Ala et al., 1980; Berberian and King, 1981; Al-Sharhan and Nairn, 1997) and a major sea level drop at the end of Silurian (Al-Husseini, 1991,1992; Sharland et al., 2001; Konert et al., 2001; Haq and Al-Qahtani, 2005); and (iii) impact of the Hercynian orogeny spanning from the Late Devonian up to the Carboniferous (Al-Hosseini, 1992; Sharland et al., 2001; Konert et al., 2001, Faqira et al., 2009).

Cette thèse est le résultat de trois années d’études sur le site archéologique de Sangtarashan situé à l’ouest de l’Iran au cœur de la chaîne montagneuse du Zagros, dans la province du Luristan. Le site, découvert en 2002 et fouillé pendant six campagnes de 2005 à 2011 a révélé une situation très particulière aux archéologues. Au sein d’une structure architecturale circulaire, en pierre, chevauchée par plusieurs autres structures, plus de deux milles objets et notamment plusieurs centaines d’objets métalliques connus sous le nom de Bronzes du Luristan ont été mis au jour. Certains étaient en lot et d’autres étaient isolés parmi les blocs de pierres des constructions ou éparpillés sur toute la surface du site. L’enjeu de cette étude était en premier lieu de proposer une fonction et une datation pour ce site et de là, le contextualiser dans son milieu géographique et historique. L’étude architecturale et l’étude spatiale des objets nous ont conduit à suggérer que Sangtarashan ait été un lieu cultuel où le dépôt d’objets métalliques constituait une coutume réalisée par des fidèles, potentiellement des voyageurs ou des nomades. L’étude typo-chronologique de plus d’un millier d’objets, en grande partie métalliques, nous a permis de situer l’occupation du site à l’âge du Fer avec deux phases consécutives différentes : l’âge du Fer I-II pour la première phase et l’âge du Fer II-III (même IV ?) pour la seconde phase. Il semble que la coutume du don de la première phase prenant la forme de dépôts en lots d’armes et de vases se soit transformée, à la seconde phase, en un don d’objets isolés, de taille plus petite et de nature plus variée. L’hypothèse d’une fonction non cultuelle (domestique) pendant la seconde phase n’est pas totalement écartée au regard de la prolongation des structures architecturales vers l’ouest. De futures fouilles archéologiques pourront confirmer ou infirmer cette hypothèse. La richesse du mobilier de Sangtarashan fait de ce site une base de référence pour les prochaines études des Bronzes du Luristan. Elle nous a permis également de proposer des datations pour certains types d’objets jusqu’à présent uniquement attestés parmi les objets de collections. Le fin mot de l’histoire, Sangtarashan semble être, en parallèle à Sorkhdom-é Lori, le deuxième sanctuaire de l’âge du Fer de la région du Zagros central où les fidèles avaient une prédilection pour le don d’objets métalliques. Même si cette étude a permis d’éclaircir plusieurs points concernant la région du Luristan à l’âge du Fer et ses Bronzes énigmatiques, de nouvelles questions ont parallèlement été soulevées méritant d’être étudiées par de nouvelles recherches. / This dissertation is focused on the archaeological site of Sangtarashan located on the western Iran, in Luristan. Discovered in 2002 and excavated during six campaigns from 2005 to 2011, the site had revealed, more than two thousand objects particularly several hundreds of "Bronzes of Luristan", in a circular architectural structure, in stone, overlapped by several other structures. Some of them were deposit as packages and others were isolated between stone blocks of walls or scattered over the entire surface of the site. The aim of this study was to propose a function and a dating for the site and then, to contextualize it in its geographical and historical environment. The architectural study and the analysis of spatial organization of objects led us to suggest that Sangtarashan was a ritual place where the act of deposition of metal objects was a custom by prayers, potentially travelers or nomads. The typo-chronological study of the objects allowed us to date the occupation of the site to the Iron Age with two consecutive phases: the Iron age 1-Il for the first phase and the Iron age Il-III (even IV?) for the second phase. lt seems that the form of dedication change from the first phase to the second one. In the first phase objects are dedicated as deposits in packages of arms and vessels. While in the second phase, they take the form of deposit of isolated objects of smaller size and of a more varied nature. The richness of the Sangtarashan's finds makes this site as a reference base for the next studies on the Bronzes of Luristan. It also allowed us to propose some dating for several types of objects till todays only attested among the objects provide from the illegal diggings.

La chaîne du Zagros située sur la marge septentrionale de la plaque Arabie, est l'une des plus jeunes chaînes de collision continentale. Elle a été structurée par la collision de la plaque Arabie avec le microcontinent d'Iran central. Une expérience sismologique, appelée « Zagros 2000-2001 », a été réalisée dans le cadre d'une collaboration entre le LGIT et l'IIEES pour étudier la structure lithosphérique sous cette chaîne de collision et une partie du bloc d'Iran Central. Le jeu de données de cette expérience nous a permis de caractériser la structure de la croûte et du manteau lithosphérique sous le réseau de stations. Les variations de l'épaisseur de croûte ont été mises en évidence par analyse en fonctions récepteur. Elles sont caractérisées par un sur-épaississement maximum de 20 km sur une largeur d'environ 100 km immédiatement au nord-est du MZT (« Main Zagros Thrust »). Une épaisseur moyenne de croûte de 45 km a été trouvée sous le Zagros et de 40 km sous l'Iran Central. Nous avons ensuite proposé un modèle de croûte, contraint par la géométrie du Moho tirée de l'analyse en fonctions récepteur, qui est aussi compatible avec les données gravimétriques. Le sur-épaississement est interprété comme lié à un redoublement crustal avec chevauchement de la croûte d'Iran central sur celle du Zagros le long du MZT. L'inversion de plus de 5000 temps d'arrivée P télésismiques nous a permis de caractériser la structure du manteau supérieur jusqu'à 350 km de profondeur. Les résultats de cette inversion montrent un manteau supérieur rapide sous le Zagros et lent sous l'Iran central. Ceci peut être lié à une délamination du manteau lithosphérique sous l'Iran central. La présence d'un manteau lent et léger sous l'Iran central peut expliquer la haute altitude moyenne du plateau iranien. L'analyse de la biréfringence des ondes S télésismiques montre une différence majeure entre la lithosphère du Zagros et celle de l'Iran Central en terme d'anisotropie sismique. Cette analyse met en évidence l'absence de biréfringence des ondes S télésismiques sous le Zagros par opposition à certaines régions d'Iran Central. D'autre part, aucun lien n'est observé entre la direction de l'axe rapide de la biréfringence observée en Iran central et le déplacement actuel relatif ou absolu des plaques. La biréfringence observée doit donc avoir son origine dans une anisotropie gelée dans la lithosphère du bloc d'Iran central liée à un épisode tectonique plus ancien que la collision continentale entre les deux plaques.

<p>This thesis uses various approaches such as observation of satellite images, field investigations, analogue modeling and GPS measurements to constrain deformation of the basement and sedimentary cover of the Zagros fold-thrust belt in time and space.</p><p>Focal mechanism solutions of most earthquakes indicate that deformation in the Zagros basement is due to shortening and thickening through numerous thrust faults. However, observations of strike-slip faulting recognized on satellite images imply that N-S trending faults in the Zagros, inherited from Pan-African basement, rotated about vertical axes to accommodate the convergence between Arabia and central Iran.</p><p>Field studies suggest that southwestward advance of the Zagros front has been recorded by syn-sedimentary structures. These structures indicate that deformation started as early as end Eocene in the northeast of the Simply Folded Zone and propagated progressively to the southwest. The deformation front drove the foreland basin to its present position along the Persian Gulf and Mesopotamia. </p><p>Scaled analogue models suggest that the seismicity due to orogenic shortening depends largely on the friction between the cover and its basement. Models show that fold-thrust belts with low tapers shortened above low friction ductile decollements involve several long-lived thrust faults generating low to moderate earthquakes over wide areas at the same time. By contrast, earthquakes with larger magnitudes are expected to occur along a few short-lived thrust ramps in fold-thrust belts with larger tapers shortened above high-friction decollments.</p><p>GPS-derived velocities across and along the Zagros suggest that only about one third (10 ± 3 mm/yr) of the current convergence between Arabia and Eurasia is accommodated within the Zagros by thickening to the east of the Kazerun Fault and thickening and lateral movement to the west. The remaining (21 ± 3 mm/yr) is transferred beyond the Zagros suture to central Iran and the northern Iranian mountains.</p>

<p>This thesis uses geodetic satellite data to measure present-day crustal deformation in the Zagros fold-thrust belt (SW Iran). Geodetic-type measurements are also used in down-scaled models that simulate the surface deformations seen in convergent settings like the Zagros fold-thrust belt.</p><p>Global Positioning System (GPS) measurements of three surveys between 1998 and 2001 indicate 9 ± 3 mm/yr and 5 ± 3 mm/yr shortening across the SE and NW Zagros respectively. GPS results show that in addition to the different rates and directions of shortening on either side of the NS trending Kazerun fault, local along-belt extension occurs to the east. </p><p>Differential SAR interferograms of ERS1 & 2 images between 1992 and 1999 detect 8 ± 4 mm/yr uplift rate across a newly recognized fault in SW Qeshm Island. This can be attributed to a steep imbricate thrust that may still represent the local Zagros deformation front.</p><p>The salt diapirs in the Zagros rise from a source layer that acts as a low-frictional decollement that decouples the deformation of the cover sediments from their basement in the eastern Zagros whereas the cover to the west deforms above a high-friction decollement. Physical models were prepared to simulate cover deformation in the Zagros by shortening a sand pack above adjacent high- and low-frictional decollements (represented by a ductile layer). The strain distributions differed above the two types of decollements; it was more heterogeneous above the salt where local extension in the shortening direction was dominant. A separate work also investigated systematically the role of basal friction on cover deformation in convergent settings. Accurate height measurements of the model surface by laser-scanner indicated a deformation front more distal than usual, particularly in the low-basal frictional models. The volume reduction in our shortened sand models correlated directly with their basal friction.</p>

This thesis uses various approaches such as observation of satellite images, field investigations, analogue modeling and GPS measurements to constrain deformation of the basement and sedimentary cover of the Zagros fold-thrust belt in time and space. Focal mechanism solutions of most earthquakes indicate that deformation in the Zagros basement is due to shortening and thickening through numerous thrust faults. However, observations of strike-slip faulting recognized on satellite images imply that N-S trending faults in the Zagros, inherited from Pan-African basement, rotated about vertical axes to accommodate the convergence between Arabia and central Iran. Field studies suggest that southwestward advance of the Zagros front has been recorded by syn-sedimentary structures. These structures indicate that deformation started as early as end Eocene in the northeast of the Simply Folded Zone and propagated progressively to the southwest. The deformation front drove the foreland basin to its present position along the Persian Gulf and Mesopotamia. Scaled analogue models suggest that the seismicity due to orogenic shortening depends largely on the friction between the cover and its basement. Models show that fold-thrust belts with low tapers shortened above low friction ductile decollements involve several long-lived thrust faults generating low to moderate earthquakes over wide areas at the same time. By contrast, earthquakes with larger magnitudes are expected to occur along a few short-lived thrust ramps in fold-thrust belts with larger tapers shortened above high-friction decollments. GPS-derived velocities across and along the Zagros suggest that only about one third (10 ± 3 mm/yr) of the current convergence between Arabia and Eurasia is accommodated within the Zagros by thickening to the east of the Kazerun Fault and thickening and lateral movement to the west. The remaining (21 ± 3 mm/yr) is transferred beyond the Zagros suture to central Iran and the northern Iranian mountains.