Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The present study addresses the question of increasing need in water supply. One line of research consists in investigating karst aquifers that represent significant water supplies for the areas around the Mediterranean. This work aims at developing a methodology of predictive evaluation of karst distribution and karst thickness within the carbonate massifs. It is based on the study of the Tethysian carbonate platform from the area of Montpellier, South of France. This area underwent a polyphased, complex, tectonic evolution, involving successive karst forming events. The approach is based on the relationships between eustacy and geodynamics, on one hand, and base-level variation recorded within palaeokarsts, on the other hand. Sedimentary fill of palaeokarsts allows to identify distinct karstification phases and sometimes to date them. It is a marker of base-level variations, which we attempt to quantify, that is responsible for karst formation and karst filling and sealing. For three palaeokarsts of regional extent, we analyze : karst sedimentary-fill, the distribution along upstream-downstream profile, the vertical extension of palaeokarsts, indicative of the base-level lowering. - The " Bauxite palaeokarst " results from the two-stage evolution of the " Isthme Durancien " : i) Bauxitic weathering of the Neocomian cover over the southern Massif Central , related to an inversion during Barremian ; ii) ≥1600 m uplift and exhumation during Aptian-Albian, inducing erosion of alterites, upstream, and deposition of detrital bauxites, downstream. - The " Early Paleocene palaeokarsts with marine sedimentary-fill " indicate base level variations of more than 350m in the upstream area. It is suggested here that such base-level variations, exceeding eustacy and recorded in tabular undeformed series, result from desiccation-flooding events in an endoreic silled basin. - The " Miocene palaeokarst with Cevennes-sourced sediment-fill " records a Serravalian-Tortonian base-level drop, depicted by canyon incision in the hinterland of the Gulf of Lion Margin. Uplift values of ≥ 400m upstream, about 250m in an intermediate area and 10's of m downstream, are measured. The present 3D geometry and distribution of carbonate massifs (exposed and covered) are modeled in the study area, from the Cevennes to the Mediterranean. The 3D geological model integrates seismic reflection, borehole and gravimetric data. Tectonic restoration of a N-S section, extracted from the 3D model, allows to reconstruct paleo-base-levels with respect with the carbonate massifs, at different stages of deformation and successive phases of karstification. The 3D paleo-flows through carbonates across the study area, are thus constrained, especially during the Messinian desiccation stage. Application of the results to hydrogeology leads to the following : - Uplift of upstream hinterland (Cretaceous, Miocene) produces large amplitude karsts, but they do not make significant reservoirs. - Karstification responsible for the development of important and deep karst reservoirs is related to desiccation of endoreic basins (early Paleocene and Messinian). - Theses two events have produced two main deep karst reservoirs, with a gravimetric signature : (1) Upstream of Montpellier Thrust, between Pic St Loup, Les Matelles Fault and Hérault Basin, a deep karsts developed over 900m thickness in the Malm limestone, during Paleocene. (2) Downstream (south) of Montpellier Thrust, the coastal karsts extend offshore over more than 10km, they are sealed by a thick Miocene to Quaternary cover, and they result from the Messinian event.
Cette étude s'inscrit dans un contexte de demande croissante en ressources en eau, conduisant à mieux contraindre et estimer la distribution des aquifères karstifiés qui représentent une ressource importante, notamment sur le pourtour méditerranéen. Le but de ce travail est d'élaborer une méthode prédictive de la distribution de la karstification et de l'épaisseur de massifs carbonatés karstifiés, notamment pour les karsts profonds. La méthodologie est développée à partir de l'étude des karsts de la plateforme carbonatée téthysienne du Languedoc montpelliérain; région qui a subi une histoire tectonique complexe et polyphasée, entrainant des phases de karstification successives. Elle est basée sur la compréhension des relations entre eustatisme, géodynamique et niveau de base, enregistrées par les paléokarsts de la région. Le remplissage sédimentaire des paléokarsts permet d'identifier les épisodes de karstification et de les dater ; c'est un marqueur des variations -que l'on cherche à quantifier- du niveau de base local responsable de la formation et du comblement des karsts. On analyse 3 paléokarsts d'extension régionale dont on peut étudier : le remplissage karstique, la distribution le long de profils amont-aval et l'extension verticale indicatrice de l'amplitude de l'abaissement du niveau de base dont il est issu. On en déduit les causes géodynamiques à l'origine de leur formation: - Le " paléokarst des bauxites " à remplissage caractéristique, résulte de l'évolution en 2 phases de " l'Isthme Durancien " : altération bauxitique de la couverture néocomienne sur le sud du Massif Central, liée à une inversion au Barrémien, suivi d'une surrection ≥ 1600m à l'Aptien-Albien, causant l'érosion des altérites en amont et le dépôt des bauxites détritiques en aval. - Le " paléokarst à remplissage marin paléocène inférieur " indique des variations du niveau de base local ≥350m dans la zone amont sud-cévenole. On propose que ces variations de niveau de base d'amplitude très supérieures aux variations eustatiques et dans une zone faiblement déformée, résultent d'assèchements et d'ennoiements d'un bassin endoréique à seuil. - Le " paléokarst à remplissage détritique d'origine cévenole ", enregistre la chute du niveau de base au Serravalien-Tortonien, qui se traduit par l'incision de canyons dans l'arrière-pays de la marge du Golfe du Lion. On détermine une surrection de plus de 400 mètres à l'amont, près de 250m dans les blocs faillés intermédiaires et quelques dizaines de mètres dans la zone avale. En parallèle, on établit la géométrie et la distribution actuelles des massifs carbonatés dans la zone d'étude (y compris sous couverture), en construisant un modèle géologique 3D, des Cévennes à la Méditerranée. On intègre les données de sismique réflexion, de forages et les données gravimétriques. La restauration tectonique séquentielle d'une coupe Nord-Sud extraite du modèle géologique permet d'appréhender la position des paléo-niveaux de base par rapport aux massifs carbonatés, pour chaque époque de karstification. On déduit l'organisation 3D des paléo-écoulements à travers la géométrie complexe des massifs carbonatés languedociens, notamment pendant l'évènement messinien. En terme d'évaluation de la ressource en eau, on déduit que: - Les surrections de l'arrière-pays (Crétacé " moyen ", Miocène) produisent des karsts de grande amplitude, mais ne constituent pas de réservoirs significatifs. - La karstification à l'origine de réservoirs exploitables importants et profonds est créée par l'assèchement de bassins endoréiques, qui ont affecté la région au Paléocène inférieur et au Messinien . - Ces deux évènements sont à l'origine de deux principaux réservoirs karstiques profonds qui ont une signature gravimétrique : (1) En amont du chevauchement de Montpellier, entre le Pic Saint Loup, la faille des Matelles et le bassin de l'Hérault, le karst profond se développe sur une épaisseur atteignant 900m, et est attribuée à l'événement du Paléocène. (2) Au Sud du chevauchement de Montpellier les karsts côtiers s'étendent jusqu'à plus de 10 km au large, scellés par une épaisse couverture Miocène et Plio-Quaternaire, et résultent de l'événement Messinien.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257

tel-00936257
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257/file/thA_se_husson_couleurs.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : East African Rift (EAR) is the divergent plate boundary. EAR exposes different stages of extension, from early stage rifting in Tanzania to oceanic accretion in Afar (Ethiopia). Manyara basin is the southernmost rift system of the east branch of EAR with recent volcanism (< 1.5 Ma) and a seismic swarm in the lower crust (20 – 40 km). Due to its location and tectonic setting, the Manyara basin offers the opportunity to study the earliest stage of rift initiation. Manyara volcanism is composed of several types of hyper-alkaline lavas as Mg-nephelinites (Mg# > 55) (Labait, Kwaraha), calciocarbonatite (Kwaraha) and evolved nephelinites (Mg# < 35) (Hanang).Mg-nephelinites (Labait and Kwaraha) are primary lavas mainly composed of olivine and clinopyroxene (cpx). Geochemical modelling from trace elements suggests that these primary magmas result from a degree of partial melting < 1 % from a CO2-garnet-phlogopite-bearing peridotite. These magmas have an asthenospheric source at depth > 120 km (lava carries xenoliths with equilibrium conditions > 4 GPa). The minerals were crystallized from a magma with a low H2O content (0.1 and 0.5 wt% H2O). The calciocarbonatite and evolved nephelinites are derived from Mg-nephelinites by fractional crystallization and immiscibility processes. Hanang nephelinites are silica- and alkaline-rich lavas (44.2 – 46.7 wt % SiO2, 9.5 –12.1 wt % Na2O+K2O, respectively) composed by cpx, Ti-garnet, nepheline, apatite and titanite. Complex zonation of cpx (e.g. abrupt change of Mg#, Nb/Ta, and H2O) and trace element patterns of nephelinites record magmatic differentiation involving open system with carbonate-silicate immiscibility and primary melt replenishment. The low H2O content of cpx (3 – 25 ppm wt. H2O) indicates that at least 0.3 wt % H2O was present at depth during carbonate-rich nephelinite crystallization at 340 – 640 MPa and 1050 – 1100 °C. The study of hosted-nepheline melt inclusions from Hanang allows constraining the late magmatic evolution of nephelinites during storage and magma ascent. Melt inclusions are composed by a silicate trachytic glass, a carbonate phase and a shrinkage bubble. Trachytic glass contains high content in CO2 (0.43 wt %, SIMS analyses), sulfur (0.21 – 0.92 wt % S), chlorine (0.28 –0.84 wt % Cl) and H2O low content (< 0.1 wt %, Raman analyses). Immiscibility process leading to the formation of carbonate occurs in a closed system during rapid magma ascent between 200 – 500 MPa. The carbonate phase is a Ca-Na-K-S-rich and anhydrous carbonate (33 wt % CaO, 20 wt % Na2O, 3 wt % K2O, and 3 wt % S). The pre-immiscible liquid has a phonolitic composition with 6 ± 1.5 wt % CO2 at 700 MPa. A preliminary study of melt inclusions by XANES spectroscopy and whole rocks by Mössbauer spectroscopy was used to determine these Manyara lavas were formed at oxidizing conditions (~ ΔFMQ +1.5).The early stage rifting volcanism (Manyara Basin) is characterized by CO2-rich and H2O-poor magmas from at least 120 km below the rift escarpment. The presence of CO2-rich magmas and the small amount of volcanic rocks erupted at the surface may indicate that the storage and percolation of these magmas at depth is a potential trigger for deep seismic swarms.
Le rift Est africain (REA) est une frontière de plaque en extension. Ce rift présente plusieurs stades d’extension, de l’initiation du rift en Tanzanie jusqu’à l’accrétion océanique en Afar. Le bassin de Manyara se situe le plus au sud de branche Est du REA. Il est caractérisé par la présence de volcanisme récent (< 1,5 Ma) et d’un essaim sismique dans la croûte inférieure (20 – 40 km). De par sa localisation et son contexte tectonique, le bassin de Manyara offre l’opportunité d’étudier le stade le plus précoce de l’initiation du rift. Le bassin de Manyara est composé de plusieurs types de laves hyperalcalines, les néphélinites magnésiennes (Mg# > 55) (Labait, Kwaraha), de calciocarbonatite (Kwaraha) et des néphélinites différenciées (Mg# < 35) (Hanang).Les néphélinites magnésiennes (Labait et Kwaraha) sont des laves primaires composées d’olivines et de clinopyroxènes (cpx). La modélisation géochimique des éléments en trace suggère que ces magmas primaires résultent d'un degré de fusion partielle ≤ 1 % à partir d'une péridotite à grenat et phlogopite. Ces magmas proviennent d’une profondeur > 120 km (présence de xénolites avec des conditions d’équilibre > 4 GPa). Les minéraux ont cristallisés à partir d’un magma pauvre en eau (0,1 et 0,5 pds % H2O). La calciocarbonatite et les néphélinites différenciés sont issues des néphélinites magnésiennes par cristallisation fractionnée et processus d’immiscibilité. Les néphélinites du Hanang sont riches en éléments alcalins (9,5 – 12,1 pds % Na2O+K2O) et en silice (44,2 – 46,7 pds% SiO2) et sont composés de cpx, grenat, néphéline, titanite et apatite. La zonation complexe dans les cpx (par exemple, changement brusque de Mg#, Nb/Ta, et H2O) implique une différenciation magmatique en système ouvert avec immiscibilité de liquide carbonaté et silicaté ainsi qu’un remplissage de la chambre magmatique avec des liquides primaires. La faible teneur en eau des cpx (3 – 25 ppm H2O) indique la présence d’un magma pauvre en eau (0,3 pds % H2O) lors de la cristallisation des cpx à des conditions crustales (340 – 640 MPa et 1050 – 1100 °C). L’étude des inclusions vitreuses dans les néphélines de Hanang permet de contraindre l'évolution magmatique tardive des néphélinites et le comportement des éléments volatils (CO2, H2O, S, F, Cl) lors du stockage et de la remontée du magma. Les inclusions vitreuses sont composées d’un verre trachytique, d’une phase carbonatée et d’une bulle de rétraction. Le verre trachytique contient du CO2 (0,43 pds % CO2, analyses SIMS), du soufre (0,21 à 0,92 pds% S), du chlore (0,28 – 0,84 pds % Cl) et très peu d’H2O (< 0,1 pds % H2O, analyses Raman). Le processus d’immiscibilité conduisant à la formation du carbonate se produit dans un système fermé pendant l'ascension rapide du magma, entre 200 – 500 MPa. La phase carbonatée est un carbonate anhydre et riche en Ca-Na-K-S (33 pds % CaO, 20 pds % Na2O, 3 pds % K2O, et 3 pds % S). Le liquide pré-immiscible a une composition phonolitique avec 6 ± 1,5 pds % CO2 à une pression de 700 MPa. Une étude préliminaire des inclusions par spectroscopie XANES et des roches par spectroscopie Mössbauer a permis de déterminer que les laves de Manyara se sont formées à conditions oxydantes (~ ∆FMQ +1,5).À l’initiation du rift, le volcanisme dans le bassin de Manyara est caractérisé par des magmas riches en CO2 et pauvres en H2O issus d’au moins 120 km de profondeur sous l'escarpement du rift. La présence de ces magmas riches en CO2 et la faible quantité de roches volcaniques émises à la surface peuvent indiquer que le piégeage et la percolation de ces magmas en profondeur est un déclencheur potentiel des essaims sismiques profonds.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01563231

NNT : 2016MONTT114
tel-01563231
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01563231
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01563231v2/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01563231/file/2016_BAUDOUIN_archivage.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD Bureau de recherches géologiques et minières
Résumé : National audience
Les tremblements de Terre sont sans doute l’un des phénomènes les plus catastrophiques associés à la dynamique de notre planète. Leur occurrence peut être associée d’une part au chargement lent et progressif des failles dû au mouvement des plaques tectoniques, mais également à la proximité d’autres séismes qui peuvent localement provoquer une déstabilisation du milieu. Les séismes sont classiquement interprétés dans le cadre de la théorie du cycle sismique (Fig. 1). La période asismique, correspondant au chargement séculaire des contraintes sur le plan des failles, est appelée période inter-sismique. Sa durée, entre 50 et 1000 ans, dépend du contexte géodynamique et notamment de la vitesse de chargement. La phase co-sismique correspond au séisme, i.e. à la phase de nucléation et de propagation de la rupture sismique. La période de temps associée est extrêmement courte et varie suivant les séismes entre quelques secondes à plusieurs minutes pour les méga-tremblements de terre comme celui de Sumatra en 2004 ou plus récemment celui du Japon en 2011. Enfin, suite à la rupture sismique, on considère une phase post-sismique qui correspond à un réajustement mécanique rapide du milieu qui peut s’effectuer sur plusieurs semaines, mois ou même années. La courte échelle de temps des observations sismologiques ou géodésiques (<100 ans) par rapport à la durée d’un cycle sismique (plusieurs centaines d’années) est un facteur limitant. Ainsi, aucun cycle sismique complet n’a pour l’instant pu être documenté.
ISSN: 0292-8477

insu-00913121
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00913121
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00913121/document
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00913121/file/geochronique_cattinetal.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : National audience
Les flux sédimentaires dans les bassins d'avant-pays dépendent de l'activité érosive des rivières qui drainent en amont les chaînes de montagnes. Les variations du flux sédimentaire sont généralement attribuées à des variations de l'activité érosive en réponse à la tectonique ou aux changements climatiques. À l'aide d'un dispositif expérimental nous étudions les interactions entre la déformation, la pluviométrie et le comportement intrinsèque d'un système géomorphologique que constitue un prisme orogénique soumis à l'érosion. Nous montrons que le réseau de drainage dans un tel prisme évolue toujours depuis un réseau dominé par des drains longitudinaux (parallèles aux structures tectoniques) vers un réseau dominé par des drains transversaux. Au cours de cette réorganisation, les captures de drains longitudinaux par les drains transversaux provoquent des modifications des pentes locales et des flux d'eau. Ces captures entraînent une augmentation subite de la vitesse d'érosion des drains transversaux provoquant celle-là même du flux de sédiment à la sortie du prisme (figure 1), alors que la vitesse de raccourcissement et la pluviométrie sont restées constantes. L'analyse de systèmes naturels montre que cette réorganisation progressive du système de drainage semble être une conséquence inéluctable de la croissance des chaînes de montagnes (Babault et al 2012). On doit par conséquent s'attendre à ce que le flux sédimentaire dans les chaînes soit contrôlé, non seulement par la tectonique et/ou le climat, mais aussi par la dynamique du réseau de drainage.
14 ème congrès français de sédimentologie, Paris, 4-8 novembre 2013, livre des résumés. Publication ASF
Paris, France

insu-00913436
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00913436

Éditeur(s) : Gauthier-villars
Résumé : The new bathymetric, magnetic and mainly seismic data acquired during the Zoesis cruise, reveal the presence of compressional features in the ''Fairway Ridge-Fairway Basin-Lord Howe Rise (northern part)'' area, west of New Caledonia. The compressive strain is especially responsible for the formation of the Fairway Ridge. The compression is emphasized by a regional unconformity that could be dated late Eocene, according to DSDP data in the area, and therefore synchronous with the late Eocene obduction of the New Caledonia ophiolites. The westward extension of the late Eocene compressive strain in the New Caledonia area is more developed than previously thought.
De nouvelles données bathymétriques, magnétiques et principalement de sismique réflexion, recueillies durant la campagne Zoesis, révèlent l'existence de figures compressives à l'ouest de la Nouvelle-Calédonie, a travers l'ensemble <( ride de Fairway - bassin de Fairway - partie nord de la ride de Lord Howe D. La tectonique compressive, en particulier responsable de la formation de la ride de Fairway, est soulignée par une discordance régionale qui, compte tenu des données de forages DSDP sur la région, serait d'âge Eocene supérieur et donc synchrone du charriage de la nappe ophiolitique sur le bâti Calédon&. Les effets de I'épisode compressif fini-éocène qui affecte la Nouvelle-Calédonie sont ressentis bien plus à l'Ouest que précédemment supposé.
Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie II (1251-8069) (Gauthier-villars), 1994-11 , Vol. 319 , N. 9 , P. 1063-1069

Droits : Académie des Sciences
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29457/27888.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29457/

Éditeur(s) : Gauthier-villars
Résumé : 69 new hydrothermal sites were discovered during the Naudur diving cruise. Dives were conducted between 17 degrees 5 and 18 degrees 40'5 on four segments showing marked contrast in morphology, volcanic, tectonic and hydrothermal activity. At 17 degrees 10'5, 17 degrees 25'5 and 18 degrees 37'5 the ridge has a dome shaped cross-section and is dominated by very active volcanic activity. Early widespread low temperature (<50 degrees C) diffuse hydrothermal discharge is followed by focused high temperature black smokers. At 18 degrees 15'S tectonic activity is dominant, no recent lava was observed, and only two of the 20 hydrothermal sites are active. At 18 degrees 32'5 recent lava representing a new volcanic episode partly covers the bottom of the graben. Deep hydrothermal convection is reactivated with new black smokers along the graben wall. Also, there is low temperature shimmering water from cooling lava flows. These three segments can be considered as successive volcanic/tectonic episodes typical of a fast spreading ridge. Further, the observations support a new model for the temporal evolution of episodic hydrothermal activity. Hydrothermal convection is unstable and superficial during the volcanic stage (dykes injection). At the beginning of the teaonic stage (graben formation) faults allow deep circulation and hot fluid to reach the surface. As the graben widens hydrothermal activity is less important and may cease. The heat of a new volcanic episode reactivates the deep hot water circulation along the graben faults completing a cycle.
69 nouveaux sites hydrothermaux ont été découverts entre 17'5 et 18'40'5 sur quatre segments présentant des activités volcaniques et tectoniques contrastées. A 17°10'S,17025'S et 18'37'5, la ride forme un dôme et l'activité volcanique est dominante. Les émissions hydrothermales sont d'abord diffuses et de basse température, puis focalisées et de haute température. A 18°15'S la majorité des sites hydrothermaux sont inactifs dans un graben axial dépourvu de laves récentes. A 18'32'5, des laves récentes s'épanchent au fond du graben. Les circuits hydrothermaux réactivés par le nouvel épisode volcanique se traduisent par des diffusions sur les laves récentes et par une reprise des émissions de haute température le long des murs du graben. Ces quatre segments traduisent des épisodes volcanoltectoniques successifs, caractéristiques de I'évolution temporelle des dorsales rapides. Les observations permettent de proposer un nouveau modèle de l'activité hydrothermale. Les circuits hydrothermaux sont diffus, peu structurés, instables et superficiels durant les épisodes volcaniques. Au début des épisodes tectoniques, les failles du graben drainent les fluides chauds en profondeur, puis lorsque le graben s'élargit, l'activité s'interrompt. La reprise de l'activité volcanique réamorce les circulations profondes le long des failles du graben.
Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie II (1251-8069) (Gauthier-villars), 1994-12 , Vol. 319 , N. 11 , P. 1399-1406

Droits : Académie des Sciences
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29455/27889.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29455/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The evolution of mountain belt piedmont is controlled by interactions between tectonics, erosion and sedimentation. To study coupling between these processes, we analyze morphometric data collected in the eastern Tian Shan piedmont (NW China) and develop a new analogue modelling technique. The modeling approach uses an experimental set-up and analog material specifically designed to study simultaneously tectonic structures (faults, folds), detailed morphology (drainage basins, channels, alluvial fans, etc.) and stratified sedimentation. Measurement techniques based on laser interferometry and image correlation are also developed to quantify the topographic and kinematic evolution of models.
Our experiments allow a new approach for the study of piedmont morphotectonic evolution. Our results indicate that tectonics mainly controls this evolution. The propagation of deformation and the formation of relief both significantly influence the development of drainage networks, the evolution of drainage basins and the formation of morphotectonic markers. Particularly, a study of alluvial fans and watershed metrics suggests that there is a dynamical equilibrium between uplift, erosion and morphology. In addition, our results show that terrace nucleation is controlled by thrust activity and hydrography adjustments. Folding of terraces responds to a homothetic deformation pattern.
This new methodology brings promising perspectives in the fields of geomorphology, seismotectonics and sedimentology.
L'évolution d'un piémont de chaîne de montagnes est contrôlée par les interactions entre la tectonique, l'érosion et la sédimentation. Pour étudier ces processus, nous avons analysé des données morphométriques issues des piémonts orientaux du Tian Shan (NW Chine) et développé un nouveau type de modélisation analogique. Cette approche utilise un dispositif et un matériau expérimental spécialement conçus pour modéliser simultanément des structures tectoniques (failles, plis), une morphologie détaillée (bassins versants, rivières, cônes alluviaux, etc.) et une sédimentation stratifiée. Des techniques de mesure optique ont été également mises en oeuvre afin de quantifier l'évolution topographique et cinématique des modèles.
Les expériences réalisées offrent une opportunité inédite d'étudier l'évolution morphotectonique d'un piémont. Nos résultats montrent que la tectonique exerce un contrôle de premier ordre sur cette évolution. La propagation de la déformation et la formation des reliefs influencent en effet significativement le développement du réseau de drainage, l'évolution des bassins versants et la formation des marqueurs morphotectoniques. En particulier, l'analyse de la morphométrie des cônes alluviaux et de leurs bassins versants suggère qu'un équilibre dynamique s'installe entre la surrection, l'érosion et la morphologie. Nos résultats montrent également que l'apparition des terrasses est guidée par l'activité des chevauchements et les adaptations de l'hydrographie. Leur modèle de plissement répond à une déformation homothétique.
Cette nouvelle approche ouvre des perspectives d'étude prometteuses en géomorphologie, sismotectonique et stratigraphie.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00339145

tel-00339145
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00339145
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00339145v2/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00339145/file/These_Graveleau08.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) extends over eastern Mexico, the southeastern part of the United States, west of the Atlantic Ocean. This study, based on the interpretation and integration of seismic profiles, exploration wells and outcrop studies, focus on the deep part of the Gulf of Mexico, where bathymetry varies from 200 to 3750 m, thus comprising both the continental slope and the abyssal plain. The first part of this thesis focus on the description of the sedimentary infill of the western part of the Gulf of Mexico, in the Veracruz State, and to its geodynamic controls. The geodynamic evolution of the Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) begins during the Triassic-Jurassic with the break-up and the opening of a continental rift, in the southern part of the North American lithospheric plate. This opening induced a relative movement of the Yucatan Block towards the southeast. This intra-continental rifting episode was followed by a stage of post-rift thermal subsidence in the basins of the continental margin in the west, coeval with oceanic accretion in the DBGM. The thermal subsidence of the margin was subsequently modified by the Laramian orogeny, which impacted strongly the overall architecture of the margin as well as its litho-stratigraphic evolution, inducing the deposition of siliciclastic deposits in various morphotectonic provinces: i.e., near the tectonic front of the Sierra Madre Oriental (SMO), within the adjacent Chicontepec foreland basin, over the Tuxpan Platform (Golden Lane), across the continental slope and up to the deep abyssal plain, these two last morphotectonic provinces belonging to the DBGM. During the Early Paleogene, the effects of the thermal subsidence of the passive margin were stressed by the tectonic load of the Laramian orogen (i.e., the Sierra Madre Oriental, SMO), thus allowing the development of a foreland basin flexural. In this geodynamic framework, the main sedimentary transfers developed from the tectonic front "SMO" in the west, towards the DBGM in the east, the main source for clastic sediments being linked to the erosion of the "SMO" mountains. During the Paleocene and the Early Eocene, the architecture of the silici-clastic syn-tectonic sediments deposited in submarine fans was characterized by sliding, turbidites with A and B Bouma facies, as well as levees and channels. After the stop of the flexural subsidence, the thermal subsidence of the passive margin resumed during the Late Eocene, the Oligocene and the Neogene, allowing the development of a new sedimentary prism, prograding eastwards toward the DBGM. This sedimentary infill was again made up of levees-channels, sand bars and delta systems. During the Neogene, an extensional system with listric faults and roll-over features developed across the slope of the DBGM, due to an active detachment developing within overpressured Eocene-Oligocene clays. This gravitational gliding of Neogene series accounted also for the development of compressional features at the toe of the slope. Approximately 60% of the Miocene siliciclastic sediments have been trapped in growth strata and slope basins associated with this complex gravitational system, ranging from river-delta features towards gravity slides associated with slump facies. The second part of this thesis aims at a quantification of these various processes, including the construction of balanced cross sections, forward Thrustpack kinematic modelling coupling the development of a basal detachment, lithospheric flexure, erosion and sedimentation, as well as subsequent stratigraphic modelling with the Dionisos software, the later aiming at predicting the sand versus clay ratios in Neogene siliciclastic deposits of the DBGM and its surroundings.
Le bassin profond du Golfe du Mexique (BPMG) est localisé à l'est du Mexique, au sud-est des États-Unis et à l'ouest de l'Océan Atlantique. Cette étude de la partie profonde du Golfe du Mexique est basée sur l'intégration de données de sismique, de forages pétroliers et d'études de terrain; elle comprend toute la pente continentale et la plaine abyssale, avec une bathymétrie qui varie de 200 à 3750 m. La première partie de cette thèse est consacrée à la description du remplissage sédimentaire de la bordure occidentale du Golfe du Mexique, dans le secteur de Veracruz, en liaison avec son évolution géodynamique. L'évolution géodynamique du BPMG commence au Trias-Jurassique avec la rupture et la propagation d'un rift continental, dans le secteur sud de la plaque nord américaine. Cette ouverture et le déplacement relatif vers le sud-est du bloc crustal du Yucatan sont à l'origine du BPGM. Cette géodynamique de rift continental est suivie d'une étape post-rift accompagnée de l'océanisation du bassin. Les bassins de la marge passive ont poursuivi leur évolution sous l'effet de la subsidence thermique à l'ouest du Golfe du Mexique, tandis que de la croûte océanique se formait dans le BPGM. Cette subsidence thermique de la marge a ensuite été perturbée par l'orogénèse Laramienne, qui a remodelé l'architecture stratigraphique silico-clastique des dépôts du Tertiaire entre les éléments morphotectoniques suivants: lefront tectonique de la Sierra Madre Orientale (SMO), le bassin d'avant-pays Chicontepec, la Plateforme de Tuxpan-Faja de Oro, la pente continentale et la plaine abyssale, ces deux dernières provinces morphotectoniques appartenant au BPGM. Pendant le Paléogèneinférieur, les effets de la subsidence thermique de la marge passive ont été accentués par la charge tectonique de l'orogénèse laramienne (SMO), permettant ainsi le développement d'un bassin flexural d'avant-pays. Au cours de cette étape, les principaux transferts sédimentaires se sont effectués du front tectonique "SMO" vers le BPGM. La source principale de sédiments clastiques est liée à l'érosion de la chaîne de montagnes "SMO". Pendant le Paléocène et l'Éocène inférieur, l'architecture des premiers sédiments silico-clastiques syn-tectoniques déposés dans des éventails sous-marins sont caractérisés par des figures de glissement, des faciès turbiditiques A et B de Bouma, des chenaux-levées. Après l'arrêt de la subsidence flexurale, la subsidence thermique de la marge passive s'est poursuivie pendant l'Éocène supérieur, l'Oligocène et le Néogène, permettant le développement d'un nouveau prisme sédimentaire progradant. Les remplissages sédimentaires sont encore constitués de chenaux et de levées, avec des barres de sable associées à des systèmes deltaïques sur la plateforme. Pendant le Néogène, un système de failles listriques s'est développé sur la pente du BPGM, au-dessus d'une surface de décollement située, dans la région d'étude, dans les argiles de l'Éocène-Oligocène. Ce système de failles de croissance a piégé plus de 60% des sédiments silico-clastiques du Miocène. Ce remplissage sédimentaire évolue latéralement de faciès fluviaux deltaïques vers des faciès de pente affectés de glissements gravitaires et associés à des turbidites. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une approche quantitative basée sur des modélisations structurales (coupes équilibrées et modélisations cinématiques directes avec Thrustpack, couplant décollement gravitaire, flexure lithosphérique, érosion et sédimentation), puis sédimentaires (prise en compte des transferts de matériel clastique depuis la partie émergée de la chaîne jusqu'au bassin profond, à l'aide du logiciel Dionisos, afin de mieux comprendre les processus de piégeage des sédiments grossiers dans les structures de croissance et les bassins perchés de la marge.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00435120

tel-00435120
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00435120
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00435120/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00435120/file/thesealzaga.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Franceville Basin (2.1 Ga) in southeastern Gabon, hosts a black shale series well preserved (FB Formation) which represents an exceptional example of unmetamorphised Paleoproterozoic sediment strata. This basin includes the protore of one of the largest Mn-oxide laterite ore worldwide, mined by Eramet-Comilog. The aim of this this work is to determine formation conditions of this protore and to characterize the global sedimentary evolution of the FB Formation which include the protore. This 75 m thick protore is constituted of Mn carbonate-rich black shales which represent a potential ore deposit for the future. It was drilled, on the Bangombé plateau, during a recent campaign of 24 boreholes with an average depth of 125 m.Through multidisciplinary study on these cores and key outcrops of the basin, this work focuses on : i) the depositional environment of the Mn-protore and FB Formation ; ii) the processes of formation of the Mn-carbonates at 2.1 Ga and iii) the architecture and distribution of Mn-rich levels of the protore on the Bangombé Plateau.A detailed sedimentological and petrological study allowed us to redefine the division of the FB into nine units, named U1 to U9 from the base to the top. These units show a fine upward cycle up to U5 and a reverse coarse loop until U9. This division leads to a new interpretation to propose an evolution from a shoreface depositional environment controlled by deltaic currents (U1) to an offshore depositional environment with anoxic conditions (U2). In this basin, a system of submarine fan is developed, feeding a network of sand injections (injectites) covering the Bangombé plateau (70 km²) and with a thickness of 150 m affecting U4 to U7, including the Mn-protore. The protore depositional environment formed below the wave base limit (U4, U5 and U6) in a starved basin, controlled by biochemical sedimentation allowed the formation of Mn-carbonates. The end of starved basin, would allow the re-opening of the detrital input into the offshore basin (U7). This basin is then filled by storm bar deposits intersected by deltaic sub-aquatic channels (U8). The U9 unit corresponds to a quiet lagoon environment, allowing the multicellular organism development for the first time on the planet.A geochemical study allowed the characterization of the depositional environment of Mn-carbonates as an anoxic to sub-oxic and alkaline environment. For the first time, we showed that the manganese carbonates, present as bacteriomorph forms, are precipitated from the seawater by the mediated photosynthetic cyanobacterial activity, which allows CO2 / HCO3 depression of the environment and a local increase of pH. The cyanobacterial activity is controlled by the absence of bottom currents, which increase the detrital input. This would stop the activity of the cyanobacteria and thus would lead to the decrease of the Mn-concentration along the protore.Finally, well-log and a sequential correlation analyses allowed us to detail spatial and timing repartition of FB Formation deposit, controlled by a tectono-sedimentary model. We propose two- tectono-sedimentary phases. A first syn-tectonic phase (U1 to U3) controls the depocentres and sedimentation gaps. Turbidite coarse deposits are located in the most subsident part, clay deposits rather on the slope and carbonates on shoals. A second post-tectonic phase (U4 to U7) allows isopach deposits. The Mn-protore formed during the post-tectonic phase. However, it shows a variable thickness due to subsidence to the north of the Bangombé plateau. So, on the Bangombé plateau, Mn-contents increase towards the south, whereas the protore thickness increases towards the NNE. Moreover sand injectites decrease Mn-content in the eastern part of the Bangombé plateau and impact on the economic evaluation of the Mn-carbonates. Currently, the protore is structured by post-sedimentary faults, which lead to a non-continuity of the high Mn levels on the Bangombé plateau.
Le Bassin de Franceville situé au SE du Gabon présente une série de black shales (Formation FB) d'âge Paléoprotérozoïque (2,1 Ga) surmontant les grès de la Formation FA. Ce bassin peu déformé et non métamorphique représente une archive exceptionnelle des processus de dépôt de cette période de l’histoire de la Terre où la vie commence à se développer. En particulier, la Formation FB contient le protore d'un gisement mondial d'oxydes de manganèse exploité par la société Eramet-Comilog. L’objectif de ce travail est de préciser les conditions de formation de ce protore et de le replacer dans l’histoire du remplissage du bassin. Ce protore d'une épaisseur moyenne de 75 m est constitué de carbonates de manganèse ; il a fait l'objet d'une récente campagne de 24 forages carottés d'une profondeur moyenne de 125 m sur le plateau de Bangombé.A travers une approche pluridisciplinaire comprenant l'étude de ces forages et des affleurements clefs du bassin, ce travail porte sur la caractérisation i) de l'environnement de dépôt du protore et des séries qui l'encadrent (du toit du FA au toit du FB) ; ii) du mode de formation des carbonates de Mn à 2,1 Ga et iii) de l'architecture et de la répartition des hautes teneurs en Mn du protore qui représente un gisement potentiel du futur.L’étude pétro-sédimentaire détaillée a permis de distinguer neuf unités (U1 à U9) au sein de la Formation FB organisées suivant un cycle rétrogradant jusqu’à U5 puis progradant jusqu’à U9. Ce découpage montre une évolution du milieu de dépôt depuis un domaine de shoreface contrôlé par des courants deltaïques (U1) évoluant vers des dépôts d’offshore restreint (U2). Ce bassin enregistre ensuite un système de chenaux-levées turbiditiques (U3) qui alimentent un réseau d'injectites reconnu sur l’ensemble du Pl. de Bangombé et qui traverse 150 m de série (U4 à U7) en affectant le protore et ainsi les teneurs en Mn. L'environnement de dépôt du protore (U5 et U6) marque l’isolement du bassin qui devient affamé et contrôlé par une sédimentation biochimique à l’origine du dépôt des carbonates de Mn. L'Unité 7 correspond à la réouverture des apports détritiques en domaine d'offshore supérieur puis en domaine de shoreface dominé par des dépôts de tempêtes et de chenaux sous-aquatiques deltaïques (U8), et enfin lagunaire (U9) dans lequel apparaissent les premiers métazoaires de l’histoire de la planète, suivant une séquence régressive.Une étude géochimique a permis de préciser les conditions de dépôt du protore qui se forme en milieu alcalin anoxique à sub-oxique. Dans ce milieu, nous montrons pour la première fois une précipitation directe des carbonates de Mn sous forme bactériomorphe induite par l'activité photosynthétique des cyanobactéries qui consomment le CO2/HCO3 et conduisent à une augmentation du pH favorable à la formation des carbonates de Mn. L'activité cyanobactérienne est conditionnée par l’absence de courants de fond qui augmentent la turbidité du milieu et stoppent cette dernière.Les corrélations diagraphiques et séquentielles permettent de préciser la répartition spatiale et temporelle du FB permettant ainsi de replacer le protore dans l’histoire tectono-sédimentaire du bassin. Une première phase syn-tectonique (U1 à U3) contrôle l’épaisseur et la mise en place de dépôts turbiditiques dans les parties subsidentes, de dépôts argileux sur les pentes et de dépôt de carbonates sur les hauts-fonds. La seconde phase post tectonique (U4 à U7) permet la mise en place de dépôts relativement isopaques, bien que le protore enregistre une subsidence plus importante au nord du Pl. de Bangombé. On observe ainsi, sur le Plateau de Bangombé, des teneurs en Mn qui augmentent vers le sud alors que l’épaisseur du protore augmente vers le NNE. Postérieurement au dépôt du FB, le protore est structuré par des failles qui le compartimentent en touches de piano limitant ainsi sa continuité sur le Plateau de Bangombé.
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01621460

tel-01621460
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01621460
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01621460/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01621460/file/these_Dubois2017-MnGabon.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : To understand the effect of inherited lithospheric structures on the continental plates deformation process, we have developed a multi scale model that explicitly takes into account an anisotropic viscosity due to the Crystal Preferred Orientation (CPO) of olivine in the mantle by coupling a viscoplastic self-consistent simulation of the deformation at the polycrystalline aggregate to a 3D Finite Element code. Using this tool, we calculate the mechanical behavior of a continental lithosphere submitted to extension for various initial structures. The first set of experiments investigates the deformation of a plate with a homogeneous initial olivine CPO. Results show that the macroscopic anisotropy is strongly dependent on the initial orientation of the olivine CPO relative to the solicitation and to its evolution. The second set of experiments aims to analyze the deformation of a continental plate containing pre-existing lithospheric scale shear zones. These multi-domain models show that the olivine mechanical anisotropy may induce the reactivation of pre-existing lithospheric scale shear zones in a plate submitted to rifting. In both cases, the results shows that the macroscopic mechanic anisotropy induced by the evolution of olivine CPO in the upper mantle is a key parameter to understand the deformation of the continental plates and to explain the observed reactivation of inherited structure from past tectonics events
Afin de comprendre l'effet des structures préexistantes sur la déformation des plaques continentales, nous avons développé une méthode de modélisation mécanique multi-échelle utilisant une viscosité anisotrope induite par les Orientations Préférentielles du Réseau (OPR) des cristaux d'olivine présents dans le manteau. Cette méthode en couple le calcul viscoplastique autocohérent de la déformation d'un agrégat d'olivine à un code éléments finis 3D. Elle a été utilisée pour le calcul du comportement mécanique d'une plaque continentale soumise à une extension. Une première série d'expériences numériques sur l'extension de plaque lithosphérique présentant des OPR initiales d'olivine homogènes a permis de montrer que l'anisotropie mécanique macroscopique est fortement dépendante de l'orientation initiale de l'OPR. La seconde série de simulations analyse l'extension d'une plaque continentale présentant une zone présentant des OPR d'olivine héritées d'un événement tectonique précédant. Les résultats de ces calculs multi-domaines que l'anisotropie mécanique de l'olivine peut expliquer la réactivation des zones de cisaillement héritées lors du rifting. Les résultats obtenus dans les deux séries de modèles montrent que l'anisotropie mécanique macroscopique induite par l'évolution des OPR d'olivine dans le manteau supérieur est un paramètre clé pour la compréhension de la déformation des plaques continentales et pour expliquer la réactivation observée de structures tectoniques, tels que les grands décrochements, lors des épisodes tectoniques ultérieurs.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369463

tel-00369463
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369463
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369463/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369463/file/KnollThese09.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Le second et présent volume rappelle tout d'abord les indices à notre disposition d'une érosion tectonique potentielle et examine ensuite les conséquences de l'érosion tectonique. Il s'agit principalement d'un travail bibliographique tendant à répondre aux différentes questions que je me suis posé au cours de ces 5 dernières années. Il servira de rame à mes futures recherches.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01261323

tel-01261323
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01261323
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01261323/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01261323/file/Lallemand_HDR_1992.pdf

Éditeur(s) : Gauthier-villars
Résumé : The submersible-study of four segments of the East Pacific Rise between 17 degrees and 18 degrees 40'S, where the spreading rate is greater than 150 mm/a, allows us to confirm the variability of the accretion processes. The segment between 17 degrees and 17 degrees 30'S shows an intense present-day magmatic activity. The one between 18 degrees 10' and 18 degrees 22'S shows a mainly tectonic activity. The segment between 18 degrees 22' and 18 degrees 37'S is an intermediate stage with an axial graben in which fresh lavas were emplaced by an extremely young eruption. On all the segments the hydrothermal activity exists ranging from shimmering water up to black smokers, It is associated with different stages of animal colonization.
L'étude par le submersible Nautile de quatre segments de la Dorsale Est Pacifique entre 17° et 18°40'S où le taux d'ouverture est de plus de 150 mm/an, permet de confirmer la variabilité des processus de l'accrétion dans le temps et dans l'espace. Le segment compris entre 17° et 17°30'S montre une intense activité magmatique actuelle ou sub-actuelle, celui compris entre 18°10' et 18°22'S montre une activité essentiellement tectonique et celui compris entre 18°22' et 18°37'S une combinaison des deux, le graben d'extension étant partiellement rempli de laves émises lors d'une éruption extrêmement récente. Partout existe une activité hydrothermale, allant de l'émission de fluides moirés à des fumeurs noirs, associée à divers stades de colonisation animale.
Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie II (1251-8069) (Gauthier-villars), 1994-10 , Vol. 319 , N. 7 , P. 811-818

Droits : Académie des Sciences
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29458/27840.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29458/

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier Masson
Résumé : La tectonique récente, du Tertiaire à l'Actuel, est omniprésente dans l'Est et le Sud-Est asiatique, et s'y manifeste notamment sous la forme de décrochements crustaux de grande ampleur, comme celui du fleuve Rouge. Pour importante qu'elle soit, cette tectonique ne saurait faire oublier les événements orogéniques antérieurs auxquels elle s'est superposée et qui ont largement participé à la construction des confins orientaux de l'Asie. En tout premier lieu, il s'agit de l'événement orogénique qui s'est produit au Trias et qui a eu comme conséquence de rassembler, par collision, des blocs continentaux d'origine gondwanienne, alors séparés par des espaces océaniques dépendant de la Paléotéthys. La distribution actuelle des principaux blocs et microblocs engagés dans ce processus est illustrée sur la Fig. 1.
ISSN: 1631-0713

hal-00411595
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00411595
DOI : 10.1016/j.crte.2007.12.003

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : When the upper crust below the mountain ranges shows crustal extension with a direction collinear to the convergence direction, it is generally accepted that it is the result of gravitational collapse. However, recent studies challenge this paradigm by showing that erosion induces uplift and extension in the central part of the low convergent mountain ranges. In this study, we investigate the impact of denudation on the seismotectonic regime of mountain ranges.In order to identify a relationship between seismotectonic regime and erosion, the first part of this work presents a compilation of data in the mountain ranges. Based on these observations, a simple kinematic model is proposed to predict the seismotectonic regime of the study ranges.For low convergence rate and moderate mean elevation ranges, this model predicts an extension regime when the denudation rate is 15% higher than the convergence rate.The second part is devoted to the development of thermomechanical 2D finite element models to study the impact of surface processes on the deformation of the Pyrenees. The results show that the isostatic response to erosion reactivates pre-existing structures. The kinematics of an inherited fault plane can be predicted due to the gradient of the horizontal surface velocity profile. Thus, a plane located in the eroded zone is reactivated in normal fault when near the border of the erosion area, this same plane is reactivated in reverse fault. These results suggest that the current deformation in the North Pyrenean Zone could be the result of surface processes.Given the small number of studies quantifying erosion rates in the Pyrenees, the models developed in the second part suffer from high uncertainty. To remedy this, we study the central Pyrenees through a study that combines two types of data : watershed denudation rates from cosmogenic isotopes concentration, and incision rates from sediments buried in the karst. These results are presented in chapter 3. Denudation profiles obtained are consistent with reactivation of a normal fault plane located in the North Zone of the Central Pyrenees.From our study in the Pyrenees, a good correlation appears between the value of the rate of erosion and the glacier occupation. Given that the glaciers where more developed in the Alps, it raises the question of the impact of the late-würmian deglaciation on the present deformation of this range. A numerical model detailing this relationship is presented in the fourth chapter. Theresults show that deglaciation of the western Alps is controlled by the rheological heterogeneity of the crust. Some of our models predict uplift rates consistent with those highlighted by geodesy.
Lorsque l’extension de la croûte sous les parties hautes des chaînes de montagnes est colinéaire à la direction de convergence, il est traditionnellement admis que le moteur est l’effondrement gravitaire. Pourtant, des études récentes remettent en cause ce paradigme en montrant que l’érosion induit un soulèvement et de l’extension dans la partie centrale des chaînes de montagne à faible taux de convergence. L’objectif de notre étude est d’étudier l’impact de la dénudation de la topographie sur le régime sismo-tectonique des chaînes de montagnes.La première partie de ce travail présente une compilation de données dans les chaînes de montagnes afin de dégager des relations entre régime sismo-tectonique et érosion. Sur la base de ces observations, un modèle cinématique simple permettant de prévoir le régime de la chaîne est proposé. Ainsi, pour les chaînes à faible taux de convergence et d’élévation moyenne, ce modèleprédit de l’extension lorsque le taux de dénudation est 15% plus élevé que le taux de convergence.La deuxième partie est consacrée au développement d’un modèle thermo-mécanique 2D en éléments finis pour étudier l’impact des processus de surface sur la déformation des Pyrénées.Les résultats montrent que la réponse isostatique à l’érosion permet de réactiver des structurespré-existantes. La cinématique d’un plan de faille hérité peut être prédite grâce au gradient du profil des vitesses de surface horizontales. Ainsi, un plan situé dans la zone d’érosion est réactivé en faille normale alors qu’en bordure de cette zone une faille est réactivée en régime inverse. Ces résultats suggèrent que la déformation actuelle des Pyrénées pourrait être la conséquence d’unprocessus d’érosion.Compte tenu du faible nombre d’études quantifiant les taux d’érosion dans les Pyrénées, les modèles développés dans la deuxième partie souffrent d’une forte incertitude. Pour y remédier, nous avons cherché à les quantifier dans les Pyrénées Centrales grâce à une étude qui combine deux types de données : taux de dénudation des bassins versants à partir des isotopes cosmogéniques, et vitesses d’incision à partir des sédiments piégés dans les karsts. Ces résultats sontprésentés dans la troisième partie. Les profils de dénudation obtenus sont compatibles avec unrejeu en faille normale d’un plan situé dans la Zone Nord Pyrénéenne des Pyrénées Centrales.Notre étude dans les Pyrénées, montre une bonne corrélation entre la valeur du taux d’érosion et la cartographie de l’occupation glaciaire. Les glaciers ayant été plus développés dans les Alpes, cela pose la question de l’impact de la déglaciation tardi-Wurmienne sur la déformation actuelle de cette chaîne. Un modèle numérique détaillant cette relation est présenté dans le quatrième chapitre. Les résultats montrent que la déglaciation des Alpes occidentales est contrôléepar l’hétérogénéité rhéologique de la croute. Certains de nos modèles prédisent des vitesses de surrection compatibles avec celles mises en évidence par la géodésie.
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01262333

tel-01262333
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01262333
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01262333/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01262333/file/these-Genti-2015-postjury.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Le projet METYSS (Messinian Event in the Tyrrhenian from Seismic Study) concerne le bassin tyrrhénien occidental le long de la côte est-sarde et s'intègre dans le cadre d'une étude comparative des marqueurs sismiques de la Crise de Salinité Messinienne (CSM) à l'échelle du bassin méditerranéen. La mer tyrrhénienne est un bassin arrière-arc néogène lié à la subduction calabraise. Le rifting débute sur la marge est-sarde au cours du Tortonien et du Messinien, impliquant au moins localement une contemporanéité des dépôts de la CSM avec les processus de rifting qui segmente la marge en plusieurs sous-bassins. Cette région est donc particulièrement adaptée à la caractérisation et à l'organisation des dépôts messiniens en contexte de tectonique active. L'identification des marqueurs de la CSM et la détermination de leurs caractéristiques spatio-temporelles (faciès, géométrie, distribution et relations) ont été effectuées à partir de l'interprétation de 1200 km de profils sismiques multitraces HR acquis en 2009 lors de la campagne METYSS-1 sur le N/O "Téthys II". L'un des premiers résultats est que l'on retrouve dans cette zone les marqueurs caractéristiques de la CSM, comparables à ceux déjà observés dans le bassin méditerranéen occidental : surfaces d'érosion (MES, TES, BES) et unités messiniennes typiques (UU: Upper Unit; MU: Mobile Unit). La réalisation des cartes de répartition de ces unités sismiques permet d'en déterminer la variabilité spatiale, et notamment d'affiner celle de la couche de sel (MU), par rapport aux données pré-existantes. Ainsi, le long de la partie haute de la marge est-sarde, la rareté de l'unité MU et la présence des UU semblent indiquer que cette zone se situait à une profondeur intermédiaire pendant la crise. Inversement, plus profondément dans le bassin, l'épaisseur importante de la couche de sel sous les UU, témoigne d'une profondeur déjà conséquente de cette zone durant la CSM. On remarque également que dans le secteur nord de la zone d'étude, la répartition de MU est contrainte par les blocs basculés, le sel étant confiné dans les sous-bassins qui segmentent la marge. Dans le secteur sud, la répartition de la couche de sel est plus homogène dans le bassin profond, et est déformée par une tectonique salifère active. A terme, nous souhaitons utiliser les marqueurs de la CSM pour reconstituer les paléo-connexions et paléo-profondeurs des différents bassins de la zone, mais également comprendre les interactions entre tectonique crustale, tectonique salifère, et sédimentation. L'objectif est aussi de restituer l'évolution tectono-sédimentaire de la marge est-sarde depuis 6Ma.
13ème Congrès Français de Sédimentologie
Dijon, France

hal-00657315
https://hal-brgm.archives-ouvertes.fr/hal-00657315

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Neogene geodynamics evolution of the south-Alboran realm in western Mediterranean has been clarified, based on sedimentological and chronostratigraphical studies. This work focuses on three main themes of research, the first is to establish the moments for the opening and closing of the North Rifian Corridor by studying two Neogene basins of the southern edge of the Alboran sea. The second, aims to understand the behavior of these two basins face a major event in the history of the Mediterranean: The Messinian Salinity Crisis. Finally, the third theme aims to understand the modalities Post-MSC reflooding in the southern part of the Alboran realm.The late Miocene evolution of the North Rifian Corridor is clarified on the basis of chronostratigraphic studies of the Neogene Boudinar and Arbaa Taourirt basins (northeastern Morocco). The marine sediments deposited in the Boudinar basin between the early Tortonian and the late early Messinian (10 Ma to 6.1 Ma) and in the late Tortonian-earliest Messinian interval in the Arbaa Taourirt basin. Palaeoenvironmental data record a major drowning in association with extensive tectonics in the Boudinar basin during the early Messinian at ~7.2 Ma. At the same time, prograding conglomerates and sandstones developed over the late Tortonian marls in the Arbaa Taourirt basin. During the late-early Messinian, a shallowing trend occurred in the Boudinar basin. Thus, the North Rifian Corridor opened at ~7.2 Ma ensuring Atlantic-Mediterranean connections, then was progressively restricted during the late-early Messinian and totally closed at ~6.1 Ma. New sedimentological and paleontological studies of the late Messinian-early Pliocene deposits in the Boudinar basin provide new information on the Messinian Salinity Crisis (« MSC ») and the Zanclean reflooding in the Alboran sea. The Messinian erosional surface « MES » is of late Messinian age and was emplaced in subaerial settings. It is polygenic, its original geometry is locally preserved and was re-shaped by the Pliocene transgressive surface. Above the « MES », the Boudinar basin infill is characterized by a wide variety of facies from continental settings to lower offshore conditions. Two major sets are recognized: a latest Messinian-Zanclean set that constitutes a transgressive-regressive megasequence interrupted at the top by a tectonic unconformity, and an Plio-Quaternary regressive set. During the late Messinian Zanclean interval, four successive depositional models were documented. They record major changes in palaeoflow and paleogeography related to base-level fluctuations. No Gilbert-type delta has ben identified at Boudinar. the beginning of base-level rise is marked by normal regressions and by the formation of several lacs and fan-delta complexes on the margins of the basin in the late Messinian and befor the marine reefloding in the early Zanclean. The marine reflooding of the basin appears later, with a transgressive surface of ravinment and a thick package of transgressive deposits. These transgressive deposits onlap over all previous deposits. The major part of the basin infill did not issue from an inner landward position (south of the basin) but from the northwestern side of the basin, i.e. near the Mediterranean. Sediments were subsequently reworked by storms and transported by longshore-drift towards the south. a maximum flooding surface is found several tens of metres above the « MES ». This fiding is consistent with a progressive and not a catastrophic early Zanclean flooding of the westernMediterranean after the Mediterranean base-level fall.
Sur la base d’études sédimentologiques et chronostratigraphiques dans les bassins de Boudinar et d’Arbaa Taourirt (Rif oriental, Maroc), l’évolution géodynamique néogène du domaine sud-Alboran en Méditerranée occidentale a été clarifiée. Ce travail est axé sur trois grandes thématiques de recherche. La première vise à l’établissement d’un cadre chronostratigraphique pour l’ouverture et la fermeture du Couloir Nord Rifain, par l’étude de deux bassins nèogènes de la bordure sud de la mer d’Alboran. La deuxième, vise à comprendre le comportement de ces deux bassins face à un événement majeur de l’histoire de la Mediterranée : la Crise de salinité messinienne. Finalement, la troisième vise à comprendre les modalités de remise en eau de la Méditerranée après la Crise : le reenoiement pliocène. L'évolution du Couloir Nord Rifain au Miocène supérieur est clarifiée sur la base des études chronostratigraphiques des bassins néogènes de Boudinar et d'Arbaa Taourirt (Maroc Nord oriental). Les sédiments marins miocènes se sont déposés entre le Tortonien inférieur et le Messinien inférieur (10 à 6.1 Ma) dans le bassin de Boudinar et entre le Tortonien supérieur et le Messinien inférieur dans le bassin d'Arbaa Taourirt. Les données paléoenvironnementales enregistrent un ennoyage important du bassin de Boudinar en relation avec une tectonique extensive pendant le Messinien inférieur (~7.2 Ma). En même temps, des conglomérats et de grès progradants se sont développés au-dessus des marnes tortoniennes dans le bassin d’Arbaa Taourirt. Le bassin de Boudinar a subi un désapprofondissement au Messinien inférieur. Ces résultats indiquent que le Couloir Nord Rifain s’est ouvert à ~7.2 Ma assurant les communications entre l’Atlantique et la Méditerranée, puis a subi une restriction progressive pendant le Messinien inférieur avant d’être totalement fermé à ~6.1 Ma.De nouvelles études sédimentologiques et paléontologiques des dépôts Messinien supérieur-Pliocène inférieur dans le bassin de Boudinar fournissent des informations sur la Crise de salinité messinienne (« MSC ») et le réennoiement zancléen dans la Mer d'Alboran. L’un des marqueurs majeurs de la Crise est identifié : la surface d’érosion messinienne « MES ». Elle est d'âge Messinien supérieur et a été mise en place dans des conditions subaériennes. Sa géométrie originale n’est préservée que localement et a été remodelée par la surface transgressive du Pliocène inférieur. Au dessus de la « MES » le remplissage sédimentaire du bassin de Boudinar est caractérisé par une grande variété de faciès allant des conditions de dépôts continentales jusqu’à des conditions d’offshore inférieur. Deux ensembles majeurs sont reconnus : un ensemble messinien terminal-zancléen qui constitue une mégaséquence transgressive-regressive, interrompue au sommet par une discordance tectonique, et un ensemble plio-quaternaire regressif. Durant l’intervalle Messinien terminal-Zancléen, quatre modèles de dépôts successifs ont été documentés enregistrant des changements majeurs de paléocourants et de paléogéographies, liés aux fluctuations de niveau de base. Nous n’avons pas identifié de Gilbert delta à Boudinar. La remontée du niveau de base est marquée par une régression normale et par le développement des lacs et de complexes de fan-deltas sur les marges du bassin pendant le Messinien supérieur, avant l’inondation marine au Zancléen basal. Le réennoiement marin du bassin apparait plus tard avec une surface de transgression ravinante et par d’épais dépôts transgressifs, en onlap sur tous les dépôts précédents. La majeure partie du remplissage sédimentaire du bassin n’est pas reçue des reliefs de la bordure sud du bassin, mais du côté Nord-Ouset au bord de la Méditerranée. Les sédiments sont alors remaniés par les tempêtes et transportés vers le sud par la dérive littorale. Une surface d’inondation maximale a été identifiée à plusieurs dizaines de mètres au-dessus de la « MES ». Ceci suggère un ennoiement progressif et non catastrophique, après la chute du niveau de base méditerranéen.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01473572

Droits : http://hal.archives-ouvertes.fr/licences/copyright/
tel-01473572
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01473572
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01473572/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01473572/file/Th%C3%A8se-achalhi.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Le projet terre-mer METYSS a pour objectif de comprendre les effets immédiats et différés de la Crise de Salinité Messinienne (CSM) ainsi que les relations tectonique et sédimentation sur la marge est-sarde. Cette marge résulte de l'ouverture de la Mer Tyrrhénienne à partir du Tortonien et jusqu'au Messinien (c. 9 à 5 Ma). Des bassins profonds existaient déjà au Messinien dans le domaine tyrrhénien, comme l'atteste l'identification, à partir des données sismiques, d'épaisses séries évaporitiques messiniennes (Gaullier et al., 2009). Le principal canyon creusé dans la marge est connecté en amont avec le golfe d'Orosei, où affleurent à terre les seuls dépôts pliocènes connus. Dans la région d'Orosei, ces dépôts correspondraient donc potentiellement au remplissage de la partie amont des incisions liées à la CSM, lors de la remise en eau de la Méditerranée, comme c'est le cas en de nombreux endroits du pourtour méditerranéen (Clauzon, 1982). Les investigations de terrain MeTySar-2010 montrent que le principal fleuve actuel, le Cedrino, suit le cours d'une paléovallée qui incise le soubassement granitique et ses altérites. Ces dépôts ont été érodés (au Messinien ?) puis remaniés lors d'une transgression marine. Les microfaunes, présentes dans les faciès marins fins, indiquent un âge Pliocène supérieur (Giresse et al., ce congrès). Cette série marine présente des pendages de l'ordre de 20 à 30 ° qui s'organisent selon une direction NNE-SSW, subparallèle aux structures tectoniques majeures associées au rifting de la marge est-sarde. Le basculement des séries pliocènes est scellé par un ensemble de coulées volcaniques dont les plus anciennes sont datées du Quaternaire ancien. La cartographie et la caractérisation des dépôts mettent en évidence un paléo-relief orienté NNE-SSW qui contrôle la répartition des unités sédimentaires. Ces résultats suggèrent que l'activité tectonique post-messinienne participe au contrôle de l'architecture et de la paléogéographie des séries pliocènes dans ce secteur. Aucune trace de dépôts marins du Pliocène Inférieur, ni de Gilbert deltas s.s. n'a été relevée à terre. La transgression observée au Pliocène supérieur sur cette bordure du bassin implique 1) une position haute de la marge au Pliocène inférieur, et 2) une forte subsidence de ce secteur de la marge au Pliocène moyen. Cette subsidence serait la conséquence de l'activité tectonique post-rift, par ailleurs mise en évidence en mer grâce à deux campagnes récentes (METYSS 1 et 3, Gaullier et al., ce congrès).
13ème Congrès Français de Sédimentologie
Dijon, France

hal-00657307
https://hal-brgm.archives-ouvertes.fr/hal-00657307

Éditeur(s) : HAL CCSD Geological Society of America
Résumé : International audience
On the New Jersey shelf (offshore North America), the presence of pore water fresher than seawater is known from a series of boreholes completed during the 1970s and 1980s. To account for this fresh water, a fi rst hypothesis involves possible present-day active dynamic connections with onshore aquifers, while a second involves meteoritic and/or sub- ice-sheet waters during periods of lowered sea level. Expedition 313 drilled three boreholes on the middle shelf, offering a unique opportunity for the internal structure of the siliciclastic system to be accessed, at scales ranging from the depositional matrix to the continental margin. This enables the stratigraphic architecture to be correlated with the spatial distribution and salinity of saturating fl uids. Expedition 313 revealed both very low salinities (<3 g/L) at depths exceeding 400 m below the seafl oor and evidence for a multilayered reservoir organization, with freshand/ or brackish-water intervals alternating vertically with salty intervals. In this study we present a revised distribution of the salinity beneath the middle shelf. Our observations suggest that the processes controlling salinity are strongly infl uenced by lithology, porosity, and permeability. Saltier pore waters generally occur in coarse-grained intervals and fresher pore waters occur in fi ne-grained intervals. The transition from fresher to saltier intervals is often marked by cemented horizons that probably act as permeability barriers. In the lowermost parts of two holes, the salinity varies independently of lithology, suggesting different mechanisms and/or sources of salinity. We present an interpretation of the sedimentary facies distribution, derived from core, logs, and seismic profi le analyses, that is used to discuss the marginscale two-dimensional reservoir geometry and permeability distribution. These proposed geometries are of primary importance when considering the possible pathways and emplacement mechanisms for the fresh and salty water below the New Jersey shelf.
EISSN: 1553-040X

insu-00858241
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00858241
DOI : 10.1130/GES00855.1

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The coastal intrusion of brine threatens populations. This is particularly prejudicial in carbonate environments. We have studied the Miocene coral reef of S-E Majorca for better understanding the relation between geological structure and intrusion. For that purpose, we have used multi-scalar and multi-disciplinary methods. The measurements in 25 boreholes over the whole coral platform have allowed defining the stratigraphic structure and some elements of the regional tectonic. The reef progrades in the NE-SW direction, starting from the Aquitanian to terminates at the Messinian. The Messinian Salinity Crisis involves a disappearance of the Mediterranean corals and results in a Terminal Carbonate Complex which overlays a great part of the previously living corals of Majorca. At the experimental site scale, the study of the mineral composition, the texture, and the diagenesis have allowed characterization of the carbonate sequence heterogeneity. Layers of mineralization accompanied by dolomitization and low porosity correspond to postdepositional eustatic levels. The causes for the existence and the orientation of fractures are studied. The permeability to porosity relation is approached. The porosity structure is studied by comparison between primary and secondary porosity. This study contributes to the knowledge of the world best documented site for the evolution of carbonate reef reservoirs, with applications for brine intrusion and for hydrocarbon extraction.
Les intrusions d'eau salée en zone côtière constituent une menace pour la population. Celles-ci sont particulièrement dommageables en contexte carbonaté. Nous avons étudié le récif corallien Miocène du sud-est de Majorque afin de comprendre la relation entre structure géologique et intrusion. Pour cela nous avons utilisé des méthodes multi-scalaires et multi-disciplinaires. Les mesures dans 25 forages sur l'ensemble de la plateforme corallienne ont permis de préciser la structure stratigraphique et certains éléments de la tectonique régionale. Le récif prograde dans la direction NE-SO, en partant de l'Aquitanien pour aboutir au Messinien. La Crise de Salinité Messinienne entraîne une disparition des coraux méditerranéens et se traduit par un Complexe Carbonaté Terminal qui s'étend sur une grande partie des coraux autrefois vivants de Majorque. A l'échelle du site expérimental, l'étude de la composition minérale, de la texture et de la diagenèse ont permis de caractériser l'hétérogénéité de la séquence carbonatée. Des couches de minéralisation accompagnées de dolomitisation et de faible porosité correspondent à différents niveaux eustatiques post-dépositionnels. Les causes de l'existence et de l'orientation des fractures sont étudiées. La relation de perméabilité à porosité est précisée. La structure de porosité est étudiée par comparaison entre la porosité primaire et la porosité secondaire. Cette étude contribue à la connaissance du site le mieux documenté au monde pour l'évolution des réservoirs carbonatés récifaux, avec applications pour les intrusions d'eau salée et l'extraction des hydrocarbures.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440019

tel-00440019
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440019
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440019/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440019/file/thesemariasube.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The aim of this thesis is to analyze the variations in slip rates along strike-slip faults, in intracontinental domain, producing large earthquakes (M > 7.5). To illustrate these variations, this work has focused in two area located in the most tectonically active continental domains in the world: in the western part of Mongolia (Bogd and Bulnay faults) and in the northern part of Iran (Astaneh and Tabriz faults). Using morphotectonic and paleoseismological analyses, the kinematics, the slip rates and the recurrence times have been estimated and allow us to describe the characteristics of seismic cycle along these faults. In Mongolia, the slip rates are estimated at ~ 1,2 and ~ 2,6 mm/yr along the Bogd and the Bulnay faults, respectively, with no variations of geological slip rates over the late Pleistocene-Holocene period. These two faults present characteristic slips and similar recurrence times between large earthquakes. The paleoseismological investigations suggest that a cluster occurred 3000 years ago, similar to the seismic cluster recorded in Mongolia during the XX century. In Iran, the slip rate was estimated to 2 mm/yr along the Astaneh fault and the recurrence times are ranging from 1600 to 2200 years, associated with offsets comprised between 3 and 4,5 m. We have also estimated a slip rate of ~ 7 mm/yr along the Tabriz fault, in agreement with the present day rate estimated by GPS, suggesting no variations in the slip rate over the past 45 ka.
Ce travail de thèse a pour but d'analyser les variations de vitesses sur des grandes failles décrochantes en contexte intracontinental, capables de produire des séismes de très fortes magnitudes (M > 7.5). Afin d'illustrer ces variations d'activités, cette analyse a été effectuée sur deux zones d'études situées en domaine continental et sismiquement actives: la région ouest de la Mongolie (failles de Bogd et Bolnay) et le nord de l'Iran (failles d'Astaneh et de Tabriz). À partir d'une approche morphotectonique et paléosismologique, les cinématiques, les vitesses de failles et les intervalles de récurrence entre les séismes majeurs ont été estimés, permettant d'analyser les caractéristiques du cycle sismique sur chacune des failles. En Mongolie, les failles de Bogd et Bolnay présentent respectivement des vitesses de ~ 1,2 et 2,6 mm/an, qui semblent être constantes sur la période Pleistocène supérieur-Holocène. Ces deux failles présentent également des glissements caractéristiques et des intervalles de temps similaires entre les séismes majeurs. Les analyses paléosismologiques suggèrent qu'un essaim sismique comparable à celui enregistré au XXème siècle a eu lieu il y a environ 3000 ans. En Iran, une vitesse géologique de 2 mm/an a été estimée sur la faille d'Astaneh et les données paléosismologiques suggèrent des intervalles de récurrence de 1800 ans, associés à des déplacements en surface compris entre 3 et 4,5 m. Nous avons également estimé une vitesse de 7 mm/an sur la faille de Tabriz, en accord avec les données GPS, suggérant que la vitesse sur cette faille est constante depuis 45 ka.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591794

tel-00591794
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591794
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591794/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591794/file/these_rizza.pdf