Thèses et mémoires

2022 - Thibaut GARIN

Contraindre la recharge, les modalités et structures d'écoulement en contexte carbonaté : Application aux ressources en eau des bassins versants de l’Huveaune et du karst de Port-Miou (Sud-Est de la France), Aix-Marseille Université. soutenue au CEREGE le 15 décembre 2022.

La gestion de la ressource en eau souterraine dans un territoire nécessite d’identifier les masses d’eau souterraine et leurs modalités de recharge et d’écoulement. En domaine carbonaté karstique, la tâche est compliquée par la présence des zones transmissives qui favorisent le transfert rapide dans les différents compartiments du karst. À l’échelle d’un hydrosystème, les grandes structures géologiques (chevauchements, failles, faciès) et géomorphologiques ou karstologiques (vallées, poljés) impactent également les écoulements. Dans ce contexte, l’hydrogéochimie permet d’établir la signature des masses d’eau en fonction de l’origine de l’eau, des roches traversées et des activités humaines. Toutefois, en Basse-Provence calcaire, l’histoire géologique depuis l’Oligocène a permis le dépôt de sédiments continentaux et marins au sein des structures karstiques, susceptibles de perturber le signal chimique acquis par l’eau.

Mots clés : Diagnostic de puits, traceurs naturels, intrusion saline, pluie efficace, isotopes stables de l’eau, karst, ressource en eau, Huveaune

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2022 - Nazim SEMMANI

Étude des archives paléogéographiques et paléoclimatiques dans le système sédimentaire Paléogène du bassin continental de la Vistrenque (Camargue, SE France), Aix-Marseille Université. soutenue au CEREGE le 19 septembre 2022.

Les remplissages sédimentaires des bassins continentaux constituent des archives précieuses de l’évolution des paramètres environnementaux à diverses échelles de temps. Ces paramètres environnementaux comme la topographie du bassin et la salinité sont influencés par la tectonique et le climat. Dans le Sud-est de la France, plusieurs bassins continentaux se sont formés durant l’intervalle Priabonien-Rupélien dans le contexte du changement du régime tectonique compressif lié à l’orogenèse pyrénéo-provençale au régime extensif associé au rift ouest-européen et de la dégradation climatique majeure de la fin de l’Éocène. L’expression de cette dégradation climatique en milieu continental ainsi que l’origine de la salinité des systèmes lacustres du Sud-est de la France sont encore mal comprises. Le bassin de la Vistrenque situé en Camargue, le plus profond dépôt-centre cénozoïque du Sud-est de la France, est constitué de plus de 3200 m de dépôts paléogènes arbonatés, silicoclastiques et évaporitiques. Cette succession très dilatée représente une archive exceptionnelle pour documenter les conséquences environnementales des changements climatiques liés à la transition Éocène-Oligocène et reconstituer la paléogéographie du Sud-est de la France au Paléogène. La méthodologie adoptée dans ce travail repose sur l’analyse sédimentologique, stratigraphique, micropaléontologique et géochimique des données d’affleurements et de forages (carottes, cuttings, diagraphies).

Mots-clés : Bassin continental, sédimentation lacustre, paléogéographie, paléoclimat, Éocène-Oligocène, Camargue.

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2019 - Quentin VAUTRIN

Dynamique évolutive des faunes de mammifères du Sud-Ouest européen durant les réchauffements climatiques intenses de l’Eocène, entre 56 Ma et 45 Ma : le cas des Lophiodontidae.
Thèse de doctorat en Paléobiologie soutenue le 21 novembre 2019 à l'Institut des Sciences de l'évolution, Université de Montpellier.

Le début de l’Éocène est marqué par une succession de grands réchauffements climatiques qui ont culminé en une période d’optimum climatique (EECO) correspondant à l’époque la plus chaude du Cénozoïque. De par leur courte durée et leur forte intensité, ces événements hyperthermaux sont souvent considérés comme les meilleurs analogues du réchauffement climatique actuel, et sont corrélés avec des phénomènes de diversification des faunes de mammifères importants dans le registre fossile Nord Américain. En Europe, les localités du début de l’Éocène sont moins bien connues et il est difficile de retracer l’impact de ces réchauffements climatiques. Les Lophiodontidae sont une famille de mammifères périssodactyles retrouvée en abondance dans les localités Éocène européennes, en particulier dans le sud de la France, ce qui en fait un modèle de choix pour étudier les impacts des événements hyperthermaux sur l’histoire évolutive des mammifères européens. La première partie de ce travail consiste en une étude exhaustive de la variabilité intraspécifique de cette famille. Plus d’une trentaine de caractères dentaires polymorphes ont été mis en évidence, ainsi que la présence d’un dimorphisme sexuel marqué. Le genre Paralophiodon a été révisé à la lumière de cette forte variabilité et est considéré comme non valide. En tout, plusieurs centaines de spécimens provenant de 22 localités du Sud de l’Europe ont été étudiés et 2 espèces inédites appartenant au genre Eolophiodon ont été identifiées. La révision des lophiodontidés de la région Occitanie, replacée dans un cadre biostratigraphique, a permis de rediscuter de l’âge controversé des grès d’Aigne, et de proposer un âge fini Yprésien-début Lutétien (MP10b-MP11) pour cette formation, comblant ainsi la précédente lacune du registre fossile européen. L’étude des lophiodontidés basaux, couplée aux résultats d’une nouvelle analyse phylogénétique inédite rapproche les lophiodontidés des chalicothères au sein du sous ordre des Ancylopoda, suggérant une origine Asiatique de la famille et une arrivée des lophiodontidés dans le sud de l’Europe peut de temps après le PETM. L’étude du matériel inédit et les analyses phylogénétiques contraintes par les nouvelles données biostratigraphiques permettent de distinguer trois grandes phases dans l’histoire évolutive des lophiodontidés qui semblent être corrélées avec les changements climatiques majeurs de l’Éocène. La radiation basale des lophiodontidés est contemporaine des événement hyperthermiques de l’Yprésien et est marquée par la multiplication des formes de petite taille et est restreinte à la Province Mesogéenne. La deuxième grande radiation des lophiodontidés apparaît concomitante avec l’EECO et voit l’apparition du genre Lophiodon et le remplacement des formes de petite taille sub-cursoriales par des taxons plus massifs et présentant un début de molarisation des prémolaires. Cette radiation marque la fin de l’endémisme des lophidontidés qui se disperse dans toute l’Europe de l’Ouest. Les lophiodontidés radient une dernière fois au Lutétien lors du refroidissement post-EECO, lors de l’ « Intra Eocene Mammal Turnover I ». Cette radiation voit la mise en place de formes géantes (une à deux tonnes), graviporteuses et à la dentition plus molarisée, interprétée comme une réponse à l’ouverture relative des milieux lors du refroidissement post-EECO entraînant des changements dans les régimes alimentaires.

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2016 - Rémi Magott

Propagation de la rupture sismique dans la lithosphère océanique : une étude basée sur l'analyse structurale des cataclasites et pseudotachylites jalonnant les failles dans les roches mafiques et ultramafiques accrétées ou obductées sur les continents : l'exemple corse.

Thèse soutenue à l'Université de Bourgogne - Franche-Comté, Besançon, le 08 novembre 2016

De par leurs magnitudes élevées et leur potentiel tsunamigénique, les séismes qui se produisent en contexte de subduction présentent un risque majeur pour les villes côtières souvent densément peuplées. La compréhension de la géométrie et du fonctionnement des zones de failles associées à ces ruptures sismiques a donc fait l'objet de nombreuses recherches sismologiques et géologiques.L’objectif de cette thèse est centré sur la caractérisation des zones de failles paléo-sismiques traversant des formations ophiolitiques subductées puis exhumées en surface des continent et sur leur comparaison avec les zones sismogéniques actuelles. Elle s’appuie sur une approche multi-échelle faisant intervenir les outils de la géologie structurale, de la pétrographie microstructurale, de la minéralogie, de la géochimie ainsi que les données de la géophysique. Le cas de la Corse alpine, de par la présence de nombreuses pseudotachylytes (étant considérées comme des fossiles de séismes) mafiques et ultramafiques constitue un cas d’étude idéal.La rupture sismique dans la nappe du Cima di Gratera est matérialisée par des réseaux de pseudotachylytes parallèles ou à fort pendages situées de part et d’autre de la discontinuité tectonique séparant les unités ultramafiques et mafiques formant la nappe. Le système de faille est caractérisé par une cinématique vers l’ouest associée à la subduction de la plaque océanique liguro-piémontaise sous la plaque adriatique. Les analyses minéralogiques des microlites présentes dans les pseudotachylytes mafiques indiquent une formation des veines en contexte de pression et température du facies eclogite, correspondant à une profondeur comprise entre 60 et 70 km, soit le début de la zone de sismicité dite de profondeur intermédiaire. La géométrie du système de faille a également pu être comparée à des géométries observées via la géophysique au large du nord-est Japon et à des profondeurs similaires.A également été mis en lumière l’impact de la serpentinisation sur le caractère sismique / asismique des discontinuités tectoniques faisant intervenir des formations mafiques et ultramafiques. En effet, la fusion frictionnelle issue des ruptures sismiques et responsable de la formation des veines de pseudotachylytes n’a été observée que dans le cas où était mis en contact la péridotite fraiche ou faiblement serpentinisée et le métagabbro. Les contacts impliquant la serpentinite et le métagabbro n’en présentent jamais et peuvent donc être considérés comme asismiques. Au regard de l’épaisseur des réseaux de pseudotachylytes dans les masses de péridotite et de leur absence dans les serpentinites, les masses de péridotites peuvent donc être assimilées à des aspérités au sein même de la plaque plongeante.

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2014 - Lucie Bestani

Géométrie et cinématique de l’avant-pays provençal : Modélisation par coupes équilibrées dans une zone à tectonique polyphasée.
Thèse soutenue à Aix-Marseille Université le 17 février 2014

Résumé : L’architecture structurale et l’évolution du bassin d’avant-pays Pyrénéo-Alpin de Provence sont contrôlées par des failles profondes héritées du rifting de Gondwana au cours du Permo-Trias, par des variations d’épaisseur de la pile sédimentaire mésozoïque et par l'alternance d’évènements tectoniques compressifs et extensifs qui ont affecté la zone depuis la fin du Paléozoïque. La construction de deux coupes équilibrées d’échelle régionale (~150 km) montre que le style tectonique de l’avant-pays provençal est dominé par une tectonique de socle en Provence orientale et par une tectonique de couverture en Provence occidentale, associé avec du diapirisme dans les deux domaines. Les deux domaines sont couplés à l’échelle crustale et séparés par une zone de transfert dans la couverture: la Faille de la Moyenne Durance, dont la partie profonde est héritée du Paléozoïque. La structure actuelle de l’avant-pays Pyrénéo-Alpin de Provence correspond essentiellement à la signature de la compression Pyrénéenne Crétacé supérieur-Eocène (91%). La part de la déformation Alpine est minime (9%). La phase d'extension Oligocène entre ces deux périodes compressives a été quantifiée à 1.7%. Les données de traces de fission sur apatite suggèrent une exhumation régionale à ~80 Ma reliée à la compression Pyrénéenne. Les chevauchements pyrénéens principaux ont joué simultanément, comme l’indiquent l’âge et la répartition des séries sédimentaires syntectoniques.

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2013 - Carole Romey

Histoire des paysages et de l’occupation humaine du massif des Calanques depuis 300 000 ans.

Résumé : Ce travail de recherche porte sur l’étude du paléo-environnement du massif des Calanques, sur la mise en place d’une structure karstique de surface (poljé de Cassis, SE France) et sur l’empreinte de l’Homme sur son milieu.
L’étude se base sur la réalisation de mesures géophysiques (électrique, gravimétrie, sismique passive) et sur l’analyse de plusieurs sondages, dont le principal est un enregistrement sédimentaire de 50 m de long carotté dans un paléo-lac situé à 2 km du littoral méditerranéen qui retrace le paléo-environnement du massif des Calanques au Pléistocène supérieur et à l’Holocène.
Le paléo-lac de Cassis a été formé par la dissolution du calcaire barrémien et/ou par l’effondrement d’une cavité karstique, et a été rempli par une sédimentation laminée fine issue de l’érosion des marnes aptiennes, sédimentation qui caractérise un milieu de dépôt anoxique profond. Les observations spéléologiques et les analyses sédimentaires supposent l’existence d’une connexion entre le poljé et la rivière souterraine du Bestouan.
L’environnement holocène, stable sur toute la période holocène, est dominé par les formations herbacées sèches. L’impact de l’Homme sur l’environnement du massif des Calanques est visible au travers des modifications du réseau hydrographique local, de la métallurgie du plomb et de la mise en place de pratiques agro-pastorales.

Mots clefs : Géomorphologie, karst, paléo-environnement, Quaternaire, massif des Calanques, impacts anthropiques .

Thèse soutenue à Aix-Marseille Université le 27 novembre 2013

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2012 - Franck Gisquet

Les drains dolomitiques super-K : géométries, hétérogénéités-réservoirs, origines : La Formation Khuff en subsurface (Permo-Trias, Qatar-Iran) et un analogue à l'affleurement (Jurassique supérieur, Provence - France)

Résumé : La partie supérieure de la Formation Khuff est un réservoir représentant le plus grand champ gazier mondial, d’âge Permien supérieur à Trias inférieur. Il est formé de la succession de calcaires, de dolomies et de sulfates. Sa production est principalement contrôlée par des intervalles d’épaisseur généralement inférieure à 10 m, totalement dolomitisés, appelés super-drains ou super-K, connectés sur plusieurs dizaines de kilomètres.
Les objectifs de l’étude sont (1) de définir la mise en place et l’extension des super-drains dans un cadre stratigraphique, (2) de comprendre la diagenèse contrôlant leurs propriétés réservoirs et (3) de comparer la mise en place des corps dolomitiques stratiformes précoces ou tardifs liés aux failles à ceux d’un analogue à l’affleurement, à savoir les formations calcaréo-dolomitiques d’âge Jurassique supérieur en Provence.
Pour les atteindre, des analyses sédimento-diagénétiques (sédimentologiques, pétrographiques et géochimiques) ont été entreprises sur les deux objets d’études du réservoir de subsurface et de l’analogue réservoir d’affleurement. Pour ce dernier, une modélisation en 3D de corps diagénétiques liés aux failles a été réalisée.  

Thèse soutenue à Aix-Marseille Université

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2012 - Aurélie Tassy

Karsts côtiers et canyons sousmarins de la marge provençale au Cénozoïque : Contrôle géodynamique, eustatique, hydrologique et structural.

Résumé : La marge provençale, localisée au Nord-Ouest de la Méditerranée, constitue avec la marge du Golfe du Lion et la marge ligure, la bordure septentrionale du bassin Liguro-Provençal. L’objectif principal de ce travail est la reconstitution de l’histoire géodynamique, structurale et géomorphologique de la marge depuis le Tertiaire. Sa structure est principalement le résultat des phases tectoniques anté-miocènes. Sur la marge provençale la transition entre le plateau continental et le bassin est étroite et caractérisée par des pentes abruptes affectées par des phénomènes d’instabilité gravitaire dans l’axe du canyon sous-marin de Cassidaigne. A terre, la marge provençale est caractérisée par une compression pyrénéenne, des fossés oligocènes, et une sédimentation mésozoïque à cénozoïque essentiellement carbonatée propice à l’infiltration des eaux en profondeur. L’origine des cours d’eau de la région est essentiellement karstique, et les sources côtières de Port-Miou et Bestouan constituent des réseaux karstiques noyés développés sur plusieurs kilomètres dans le calcaire urgonien, au droit du canyon de Cassidaigne.
Les travaux antérieurs suggèrent (1) que l’absence de réseau fluviatile de surface en amont et la forme de reculée karstique de la tête du canyon de Cassidaigne sont le résultat d’une connexion karstique entre les sources côtières et le canyon, (2) que la marge provençale n’ait pas été affectée par l’érosion messinienne et la transgression pliocène, (3) que certains dépôts transgressifs marins miocènes sont situés à des altitudes anormalement élevées par rapport à leurs niveaux de dépôt théorique. Ces faits témoignent d’une évolution géodynamique récente, mais encore peu documentée dans la région.
Cette thèse applique une approche intégrative géologique, géomorphologique et hydrogéologique afin de caractériser l’évolution et le fonctionnement du karst côtier et des canyons sous-marins. Les méthodes utilisées sont principalement : (1) l’acquisition et l’interprétation géologique des données de sismique marine (2740 km) et de 74 carottages, (2) l’analyse tectonique et/ou eustatique de marqueurs géomorphologiques de paléo-niveaux de base, (3) le suivi hydrogéologique et l’imagerie électrique des aquifères karstiques côtiers de Cassis, (4) la modélisation géologique 3D de surfaces terre-mer dans le géomodeleur gOcad, et (5) la restauration de l’évolution de la paléotopographie depuis le Tortonien.
Les résultats de l’interprétation sismique sont (1) une carte détaillée de la surface d’érosion messinienne du plateau continental mettant en évidence la présence d’un canyon messinien de direction E-W, baptisé « canyon de Bandol », (2) une carte géologique inédite du plateau continental et des coupes géologiques terre-mer qui s’étendent de l’extrémité ouest de la Nerthe au Cap Sicié.
L’évolution sédimentaire du canyon de Cassidaigne durant la période messino-pliocène est génétiquement liée à celle du canyon de Bandol. Deux modèles stratigraphiques ont été proposés pour expliquer l’histoire du remplissage sédimentaire de ces deux canyons. L’altitude et la bathymétrie des transgressions marines miocènes reconnues à terre et en mer ont permis de définir une carte de déformation de la topographie de la marge à grande longueur d’onde depuis le Burdigalien. Les restaurations en 3D mettent en évidence la bascule de la marge et le rajeunissement des reliefs pyrénéo-provençaux à terre du NE vers le SW.
Un schéma d’évolution du réseau hydrogéologique de la marge, cohérent avec le modèle restauré est présenté. Un karst profond, connecté à un réseau inférieur de la grotte de Port-Miou, émerge pendant le Messinien dans la partie amont du canyon de Cassidaigne. Il est confiné par des structures géologiques défavorables à la karstification situées juste au sud. Des cours d’eau mineurs, provenant du Massif des Calanques ou du secteur vallonné du bassin de Riou façonnent la partie ouest de la tête du canyon de Cassidaigne. Le canyon de Bandol, de direction ouest-est, est principalement incisé par les cours de la Reppe-Destel, du Gapeau.

Thèse soutenue à Aix-Marseille Université

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2010 - Yannick Santerre

Influence de la diagenèse précoce et de la dynamique sédimentaire sur la distribution des propriétés pétrophysiques dans les réservoirs carbonatés.

Résumé : Prédire la distribution des propriétés pétrophysiques au sein des plates-formes carbonatées est un enjeu majeur de l'industrie pétrolière car celles-ci représentent plus de la moitié des réserves en hydrocarbures. Pour résoudre ce problème, des modélisations basées processus à grande échelle permettant de déterminer l'architecture sédimentaire des platesformes sont de plus en plus utilisées. Ces modèles prennent en compte de nombreux paramètres (tectonique, eustatisme, hydrodynamisme, sédimentation) mais la diagenèse précoce n'y est généralement que peu ou pas intégrée. Les processus diagénétiques précoces sont pourtant un facteur de contrôle critique des propriétés pétrophysiques dans les platesformes carbonatées.
Afin de mieux déterminer l'influence de la diagenèse précoce et de la dynamique sédimentaire sur la distribution des propriétés pétrophysiques dans les systèmes carbonatés, une étude pluridisciplinaire (sédimentologie, diagenèse et pétrophysique) a été menée dans cette thèse sur une série de plate-forme mixte carbonatée-silicoclastique relativement récente, et qui a été très peu enfouie : la série oligo-aquitanienne de Carry-le-Rouet (nord-ouest de la ville de Marseille, France). Cette étude a permis de montrer que cette série a subi de très importantes modifications diagénétiques précoces. Les transformations minéralogiques observées se sont déroulées principalement au cours des phases d'émersion de la plate-forme, qui ont engendrées la circulation de fluides météoriques à travers les sédiments. Les zones météoriques vadoses mises en place au cours de ces périodes d'émersion ont pu être subdivisées en une sous-zone "sommitale", qui présente un néomorphisme très important des éléments de minéralogies instables et/ou une microsparitisation des matrices, et en une souszone "non sommitale", qui présente un gradient de néomorphisme et de cimentation des porosités en fonction de la distance à la surface d'émersion. Les zones météoriques phréatiques présentent quant à elles une dissolution très importante de l'ensemble des minéralogies carbonatées instables.
L'étude de la série oligo-aquitanienne de Carry-le-Rouet a permis d'aboutir à une relation entre l'évolution des propriétés pétrophysiques des sédiments (porosité, perméabilité), la dynamique sédimentaire et les processus diagénétiques précoces. Un modèle conceptuel d'évolution des propriétés pétrophysiques pour des sédiments boueux soumis à des conditions climatiques humides en contexte de mer aragonitique a pu être proposé à l'issu de cette thèse.  
Thèse soutenue à l'Université de Provence - Aix-Marseille I

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2008 - Jâmes Gary

Développements en géologie numérique d'affleurements et modélisation stratigraphique 3D : exemple de la marge carbonatée du Bassin Sud-Provençal au Crétacé supérieur (SE, France)

Résumé : L’objectif de cette thèse est d’améliorer la modélisation numérique des propriétés et des géométries des systèmes sédimentaires et des réservoirs à partir de données d’affleurements. Les séries sédimentaires du Cénomanien au Coniacien inférieur de la marge carbonatée du Bassin Sud-Provençal (SE, France), spatialement continues à l’affleurement, ont servi de support à ce travail. Deux approches ont été réalisées : (1) l’acquisition de données numériques (scanner laser, sismique réflexion, forages, photographies aériennes, MNT et paramètres structuraux) complétant les données existantes (cartes, logs stratigraphiques) et (2) la modélisation géologique numérique 3D. Le géomodeleur gOcad a permis de construire des modèles gigognes réalistes intégrant les différentes unités stratigraphiques. L’intégration des données dans un cadre géoréférencé cohérent a nécessité le développement de protocoles basés sur l’adaptation d’outils de géomodélisation. La construction des modèles stratigraphiques à différentes échelles a nécessité une hiérarchisation des étapes de la modélisation. Les distributions spatiales des faciès, simulées par gaussiennes tronquées, ont montré que les résultats sont influencés par l'espacement entre les puits, la résolution des grilles stratigraphiques et les connaissances géologiques a priori. La modélisation basée-processus a permis de reconstruire les géométries et la distribution des faciès en simulant numériquement les processus qui les ont générés. Par cette approche, il a été possible d’estimer les paléo-conditions de formation des dépôts et les principaux facteurs de contrôle (morphologie inclinée de la surface initiale, accommodation positive et production carbonatée).
Mots-clefs : modélisation, affleurement, géométrie, faciès, processus, marge carbonatée, Bassin Sud-Provençal, Cénomanien, Turonien, Coniacien.
Thèse soutenue à l'Université de Provence - Aix-Marseille I le 8 février 2008

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2008 - Julien Oudet

Étude terre-mer de la transition syn-rift/post-rift sur les marges de l’océan Liguro-Provençal : Apports de la modélisation géologique 3D et de la chronostratigraphie intégrée.

Résumé : Les marges émergées et immergées du bassin Liguro-provençal (Méditerranée Occidentale) peuvent fournir des informations fondamentales sur le fonctionnement des marges continentales passives. Il s’agit de marges jeunes (oligo-aquitaniennes) qui résultent de la rotation du micro-continent Corso-Sarde et dont l’histoire est plus simple que celles des marges des grands océans : leur jeunesse favorise en effet le maintien d'un taux de subsidence non négligeable et donc la création d'espace pour l'accumulation des sédiments au cours du temps. L’évolution des conditions de dépôt, en relation avec les variations des facteurs de contrôles externes et internes, y est finement enregistrée particulièrement dans les systèmes carbonatés aquitano-burdigaliens. Etudier ces modalités de dépôt revient donc à étudier les étapes initiales de la subsidence d’une marge jeune.
L'objectif des travaux est de caractériser l'enregistrement stratigraphique et séquentiel au passage syn-rift/post-rift sur les deux marges opposées de l’océan Liguro-provençal pour en reconstituer l'évolution. Pour atteindre cet objectif, un modèle géologique 3D à l’échelle de la zone d’étude sur les marges Nord et Sud de l’océan Liguro-Provençal a été construit. Dans ce cadre, une étude chronostratigraphique intégrée (bio-magnétostratigraphie, radiochronologie) sur les deux marges a été réalisée. Cette étude est complétée par une cartographie géoréférencée des affleurements ainsi que l’interprétation de profils sismiques offshores et onshores jouxtant les domaines cartographiés. L’intégration de toutes ces données au sein du géomodeleur gOcad a permis la construction d’un modèle géologique 3D terre-mer avec un calibrage temporel optimal sur chacune des marges.
Nous avons pu ainsi reconstituer l’évolution syn-rift/post-rift de l’océan Liguro- Provençal (des cartes paléogéographiques des principales étapes sont proposées) :
Sur la marge Nord :
- une période syn-rift de l’Oligocène à l’Aquitanien (~33 à 20.4 Ma) où les dépôts sont déposés dans les structures héritées de l’histoire pre-rift soit dans des bassins réactivés ou non orientés NNE-SSO ou dans des « gouttières » synformes mésozoïques d’orientation E-O. La subsidence est d’origine tectonique. La première transgression marine est datée de l’Oligocène sup. (Chron C6Cr).
 - une période post-rift est divisée en deux phases. Une première phase Burdigalien inf. (20.4 à ~18.5Ma) caractérisée par une transgression marine et une subsidence thermique faible. Les dépôts restent localisés dans les bassins syn-rift. Une deuxième phase Burdigalien moy. à Miocène sup. caractérisée par une transgression marine généralisée atteignant certains points hauts du Golfe du Lion (Sirocco). La subsidence thermique est importante et un volume de dépôts progradants considérables est déposé.
Sur la marge Sud : Le fonctionnement de la marge Sarde correspond à celui d’un domaine intra-arc avec une activité tectonique présente jusqu’au Burdigalien moy. Le début de la période syn-rift est mal contraint, probablement d’âge Oligocène sup. ? à Aquitanien dans la partie étudiée, au NO de la Sardaigne, alors qu’il est Oligocène inf. dans la partie Sud de la Sardaigne. Dans la littérature, la première transgression dans le Sud est datée de l’Oligocène sup. alors que dans le Nord nous l’avons datée du Burdigalien inf. Il y a ainsi une migration du fonctionnement des bassins du Sud vers le Nord. La transgression du Burdigalien moy. en revanche est généralisée et synchrone à l’échelle de la Sardaigne.
A l’échelle géodynamique globale, nous proposons de relier la subsidence faible du Burdigalien inf. avec le maintien d’une activité thermique importante. Cette activité serait en liaison avec une accrétion importante au sein du bassin Liguro-Provençal liée à la rotation rapide du bloc corso-sarde. La subsidence importante observée à partir du Burdigalien moy. serait liée au ralentissement de la rotation du bloc corso-sarde impliquant une diminution de l’accrétion et de l’activité thermique des marges et donc un refroidissement important.
Thèse soutenue à l'Université de Provence - Aix-Marseille I le 9 décembre 2008

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2007 - Philippe Léonide

Réponses des plate-formes carbonatées aux changements paléo-océanographiques, paléo-climatiques et tectoniques : le Bassin Sud-Provençal au Jurassique inférieur à moyen

Résumé : Le développement des plates-formes carbonatées est ponctué par des « crises » de la production carbonatée, visibles à travers leur réduction spatiale, la modification de leurs assemblages biologiques, la préservation de matière organique. Ces « crises » résultent de changements tectoniques, climatiques et océanographiques d’ampleur locale à globale.
Cette Thèse porte sur la série carbonatée d’âge Sinémurien supérieur à Bajocien inférieur du Bassin Sud-Provençal qui, dans l’étude des « crises » de la production carbonatée et des facteurs forçant ces perturbations, est un objet d’étude très favorable. Elle est caractéristique de milieux marins ouverts, le plus souvent d’offshore et de shoreface à faibles taux de sédimentation. Les faciès et les milieux de dépôt varient rapidement dans l’espace et dans le temps. Leurs organisations sont liées à une structuration complexe du bassin.
L’étude intégrée, sédimentologique, biostratigraphique, diagénétique et géochimique de 15 coupes montre que la série s’organise en quatre séquences de dépôt enregistrant une évolution complexe et ponctuée par des discontinuités sédimentaires majeures. L’étude détaillée de ces discontinuités et leur comparaison avec des discontinuités de même âge dans d’autres bassins de la Téthys Ouest-Européenne permet de discriminer la valeur locale, régionale ou globale des moteurs qui déterminent le fonctionnement du Bassin Sud-Provençal.
Les deux premières séquences d’âge Sinémurien supérieur à Pliensbachien et d’âge Pliensbachien moyen à Pliensbachien supérieur enregistrent la mise en place, par étapes successives, d’une plate-forme carbonatée externe, caractérisée par des environnements de dépôt peu productifs et structurés tectoniquement en blocs basculés, par réactivation d’un réseau de failles orientées N90-N110 et N10-N30. Le moteur tectonique, dominant sur l’architecture sédimentaire du Bassin Sud-Provençal à cette période, génère des conditions océanographiques défavorables à la production carbonatée (eutrophisations), bien enregistrées par les deux premières discontinuités.
La troisième séquence d’âge Toarcien inférieur à Aalénien moyen est marquée par une érosion de la plate-forme antérieure et par l’ennoiement du Bassin Sud-Provençal au début du Toarcien. Cet ennoiement est suivi par une anoxie correspondant à l’« Événement Océanique Anoxique Toarcien » T-OAE, événement majeur à l’échelle de la Téthys qui résulterait d’un changement climatique et océanographique d’échelle générale. Dans le Bassin Sud-Provençal, cet événement est couplé à un effondrement tectonique différentiel, qui maintient des conditions anoxiques néfastes pour la production carbonatée, qui ne reprend qu’au Toarcien moyen de façon limitée.
Enfin, la dernière séquence d’âge Aalénien supérieur à Bathonien moyen enregistre : un ennoiement du Bassin Sud-Provençal, par étapes successives, ponctuées de deux discontinuités et de la mise en place de mud-mounds à spongiaires. Cette dernière « crise » de la production carbonatée est contrôlée par l’interaction de facteurs globaux (perturbations du cycle du carbone), océanographiques régionaux (océanisation du domaine Liguro-Piemontais) et locaux (approfondissement par affaissement tectonique général) qui entraîne la disparition totale de la production carbonatée dans le Bassin Sud-Provençal.
Mots-clefs : Carbonates, Jurassique, Discontinuités, Stratigraphie séquentielle, Sédimentologie, Diagenèse, Géochimie, Paléo-océanographie, Paléoclimatologie, Tectonique, Provence, SE France.
Thèse soutenue à l'Université de Provence - Aix-Marseille I le 11 avril 2007

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2005 - Sophie Leleu

Les cônes alluviaux Crétacé supérieur/Paléocène en Provence : traceurs de l'évolution morpho-tectonique des stades précoces de collision
Résumé : Ce travail de thèse concerne les relations entre tectonique et sédimentation en contexte compressif (du Crétacé terminal à l'Eocène moyen) à différentes échelles d'espace en Provence occidentale. La présence de dépôts de cônes alluviaux syn-tectoniques sur la bordure nord du Bassin de l'Arc a tout d'abord permis de reconstituer les évolutions morpho-tectonique et tectono-sédimentaire du système relief-bordure de bassin à partir de l'enregistrement sédimentaire. A plus large échelle, l'architecture du remplissage sédimentaire a ensuite été analysée sur un profil régional Nord-Sud pour intégrer les données issues du système relief-bordure de bassin à un contexte régional. Les modalités de la déformation en Provence occidentale ont alors été explicitées.
L'évolution tectono-sédimentaire du système relief-bordure de bassin de l'Arc a été réalisée principalement par l'étude de la distribution et de l'évolution sédimentologie des dépôts de cônes alluviaux (Montagne Sainte-Victoire) qui a permis de reconstituer l'évolution morpho-tectonique des reliefs. La méthode a été de déterminer les processus qui contrôlent l'enregistrement architectural et sédimentologique des cônes alluviaux pour en tirer ensuite des informations sur la déformation des reliefs (calendrier, modalité et localisation). Il est apparu que le massif de la Montagne Sainte-Victoire enregistre des variations de surrection et de déformation différentes dans trois compartiments. L'évolution structurale du massif pendant la compression s'explique par la ré-activation de la zone de relais des failles de socle majeures (Aix et Durance).
Entre le Santonien terminal et l'Eocène moyen, l'analyse de la distribution et de l'évolution sédimentaire en Provence occidentale a permis de dégager les modalités de déformation : (1) ré- activations localisées de failles héritées jusqu'au Paléocène moyen, (2) mise en place de nappe à l'Eocène inférieur ou moyen. Le domaine provençal n'a pas enregistré de flexure lithosphérique mais une déformation de socle pendant le stade de convergence précoce du système alpin (s.l.). Les déformations dans les Pyrénées et en Provence du Santonien terminal au Paléocène ont des modalités différentes affectant des structures lithosphériques héritées distinctes d'un domaine à l'autre.

Thèse soutenue à l'Université Louis Pasteur de Strasbourg le 30 juin 2005

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2003 - Jérôme Hennuy

Sédimentation carbonatée et silicoclastique sous contrôle tectonique, le Bassin Sud-Provençal et sa plateforme carbonatée du Turonien moyen au Coniacien moyen. Évolutions séquentielle, diagénétique, paléogéographique

Thèse soutenue à l'Université de Provence - Aix-Marseille I le 03 juillet 2003

Résumé : Ces recherches visent à étudier la dynamique sédimentaire d'un bassin dans un contexte tectonique transtensif. Le modèle étudié est celui du Bassin Sud-Provençal et sa plate-forme carbonatée pour la période comprise entre le Turonien moyen et le Coniacien moyen. Ces recherches comportent une grande part réalisée directement sur le terrain (levés de coupes, relevés cartographiques, analyse de structures sédimentaires. . . ) et une autre part réalisée en laboratoire (sédimentologie de faciès macroscopique et microscopique, analyse stratigraphique séquentielle, déterminations paléontologiques, cathodoluminoscopie, dosages isotopiques du Carbone et de l'Oxygène). La dynamique sédimentaire du Bassin Sud-Provençal est tout à fait comparable à celle de la plupart des bassins nord pyrénéens pour la même période. Elle est à relier directement à l'ouverture du grand rift pyrénéo-provençal.

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