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The Western Alpine Foreland Basin ("French Molasse Basin") is located along the Western Alps and is composed of Oligo-Miocene formations resulting, at least to some extent, from the erosion of the alpine range. The distribution of sedimentation area, drainage network and sedimentary sources have strongly varied during its development. Late Eocene and Miocene marine formations are well-constrained as longitudinal basins with some transverse sedimentary transfer: the Eocene turbiditic basin was fed from the South, whereas the Miocene molasse basin was flowing southward. The Oligocene time period corresponds to the beginning of continental collision and to the exhumation of internal crystalline massifs. The erosion of first Alpine landforms causes the transport of sedimentary materiel in the basin with the transition from flysch (underfilled) to molasse (overfilled) deposits. The paleoenvironment is mainly continental and sediments are preserved in both internal and external position, which attests of a complex drainage network. Oligocene is therefore an important period of reorganisation in the foreland basin but has been poorly studied at the scale of the whole Western Alps and remains under-documented, mainly because of scarce outcrops probably due to early deformation in the basin. Here, we provide a new tectono-sedimentary study of these deposits based on new field work, seismic and well data interpretations, palynological analyses and bibliographic synthesis. This work led us to propose an exhaustive synthesis of the Oligocene foreland basin (or sub-basins) with synthetic logs and detailed palaeoenvironmental maps. Our results show that the Oligocene Western Alpine Foreland Basin can be divided in two main sedimentation areas: (1) an internal area which is mainly influenced by the alpine range evolution and (2) the Rhône Valley which has been structured by both the European Rift and the Pyrenean orogeny ("Pyrenean-Provence phase") and receives autochthonous sediments but also erosional products from the Massif Central, the Pyrenean Chain and the Alps. Palaeoenvironments and nature of sedimentation have strongly changed during the entire Oligocene. The internal basins (i.e., in the footwall of the Penninic Frontal Thrust) are connected with the South Rhône Valley since the early Rupelian thanks to E-W transverses valleys possibly inherited from the Pyrenean orogeny. Sedimentary supply remains mixt (Massif Central/Alps) until the end of Oligocene. A final longitudinal system set up at the beginning of the Aquitanian in which all the Alpine material was flowing to the south and the Mediterranean Sea. Two episodes of marine incursion have been identified (Early Rupelian and Early Chattian) thanks to biostratigraphy in the Rhone Valley which was probably already connected to the Mediteranean Sea before the Miocene. To sum up, the West Alpine Foreland Basin experienced during Oligocene (and Early Miocene) times transient basin dynamics with sub-basins controlled by westward propagation of the wedge front due to frontal accretion, a complex transverse routing system along with global flow inversion from north to south.

International audience; The knowledge acquired on the exhumation of the Pyrenean chain and the evolution of the adjacent foreland basins makes this Alpine-type domain a good laboratory to better constrain a full sediment routing system in a compressive context and to apprehend the driving processes controlling the sediment routing in space and time. This integrated approach aims at enhancing our basin mastering approach as well as improving our predictions of reservoir properties. This Source-to-Sink study seeks to understand the evolution of sedimentary routing from the Source (orogenic relief, craton, basin recycling) through the transfer zone (peripheral or internal to the basin) to the final sink (flexural basin, deep turbiditic margin). Within this new cartography, we propose to compile the data over the entire peri-Pyrenean domain. We produced large scale quantitative and qualitative maps to better observe and interpret the tectonic, climatic and surface processes impacts of the SRS behavior. These maps include kinematic reconstructions of the Iberian-European-Mediterranean system, restored sequential cross-sections, history/magnitude of exhumation by thermochronology, source tracking, characterization of weathering and erosion surfaces, synthesis of the major structures activity, paleogeographic reconstructions, analysis of sedimentary geometries and transport directions as well as the quantification of volumes preserved in the basins. Their interpretation is combined with a time representation along the routing system, linking classical basin wheeler diagram representation to source erosion and lithologies to obtain a continuous view on the sediment journey. The time steps chosen for these 5 maps account for the different stages of tectono-sedimentary evolution of the peri-Pyrenean system at the early-, syn- and post-orogenic stages. The compilations carried out compare exhumed domains and sedimentation zones in terms of fluxes and volumes and make it possible to map the routing systems and point out the main drivers for the surface evolution during the construction/destruction cycle of an orogen. Research work financed and carried out as part of the BRGM-TOTAL Source-to-Sink program

International audience; L’ensemble des données et connaissances acquises sur la chaine Pyrénéenne et l’évolution de ces bassins d’avant-pays permettent à présent d’appréhender ce système orogénique et l’évolution des bassins dans une perspective source to sink intégrée. Cette approche met en relation l’ensemble du routage sédimentaire depuis la Source (relief orogénique, craton, recyclage de bassin) en passant par la zone de transfert (périphériques ou internes au bassin) jusqu’au réservoir final (bassin flexural, bassin turbiditique profond). Nous proposons d’intégrer l’ensemble de ces données sous la forme d’une nouvelle cartographie, sur l’ensemble du domaine péri-pyrénéen du Golfe du Lion à l’Est jusqu’au Golfe de Gascogne à l’Ouest en incluant le Massif Armoricain au Nord jusqu’au bassin de Madrid au Sud. Cette représentation en cartes est complétée par des diagrammes de Wheeler « augmentés » intégrant l’évolution des reliefs. La réalisation de ces cartes s’appuie sur l’utilisation de nombreuses méthodes et outils, tels que les reconstructions cinématiques du système Ibérie-Europe-Méditerranée, les coupes restaurées, l’histoire d’exhumation par thermochronologie, le traçage des sources, la caractérisation des surfaces d’altération et d’érosion, la synthèse de l’activité des accidents structuraux majeurs, les reconstructions paléogéographiques, l’analyse des géométries sédimentaires et des directions de transport ainsi que la quantification des volumes préservés dans les bassins. Nous présenterons ici des cartes représentatives de l’évolution du routage sédimentaire au cours des premières phases de l’orogenèse du Danien au début du Bartonien. Les pas de temps choisis pour ces cartes permettent de rendre compte de différents stades d’évolution tectono-sédimentaire du système péri-pyrénéen au stade de quiescence de l’orogenèse (1) à 65 Ma, Danien, et aux stades précoces de l’orogenèse (2) Thanétien terminal (56Ma) et (3) Yprésien (52 Ma), jusqu’au début de la collision Bartonien (40 Ma). Les compilations effectuées mettent en regard domaines exhumés et zone de sédimentation en termes de flux et de volumes, et permettent de cartographier les systèmes de routage et leur évolution au cours d’un cycle de construction d’un orogène. Elles mettent en évidence l’influence du diachronisme Est Ouest de la compression pyrénéenne et de la déformation de l’avant pays sur le routage sédimentaire, l’importance de la contribution des reliefs périphériques aux budget sédimentaires au cours de l’évolution du système source to sink et de discuter de l’influence des variations climatiques sur ce système. Travaux de recherche financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTAL Source-to-Sink

The Western Alpine Foreland Basin ("French Molasse Basin") is located along the western Alps and is composed of Oligo-Miocene formations resulting from the erosion of the alpine range. Although the Miocene molasse basin have been widely described since the last decades, Oligocene basins lack documentation in terms of palaeoenvironmental evolution and source to sink approach. Most of these basins formed under both the Alpine influence and the European Cenozoic Rift System influence and developed in lacustrine environment with local sedimentation next to active normal faults. Several fluvial formations with exotic materials have been briefly described and could correspond to a transport from the internal parts of the Alps, where collision started at the Eocene/Oligocene boundary. Here, we propose a new tectono-sedimentary study of these fluvial deposits based on extensive fieldwork (facies analysis, sequence stratigraphy, palynological analysis) and reinterpretation of available subsurface data (seismic profile, well data). The goal is to provide a new palaeoenvironmental reconstitution of the Oligocene molasse basin(s) with regional correlations and to determine the evolution of early alpine drainage network. We focus on the entire Western Alpine Foreland Basin from the Rhone Valley (Bas-Dauphiné, Valréas, Mormoiron) to the Digne Thrust where Oligocene molasse is called « Red Molasse » (Dévoluy, Faucon-du-Caire, St-Geniez, Esclangon, Barrême). First results show that Red Molasse is composed of massive meandering deposits, which evolve to braided river and alluvial fan in a regressive continental sequence following the flysch formation. Transition from marine distal turbidites is often missing except in Dévoluy syncline where tidal and shoreface deposits precede fluvial molasse. Exotic material from the internal alps is very common and indicates high landforms nearby. In the Rhone Valley, a massive fluvial system has been identified on seismic and well log data in the Bas-Dauphiné and we documented a 900 m field section with two meandering formations with exotic minerals in the Mormoiron basin. Paleocurrents and channels direction indicate a major divide located east of Diois-Baronnies range with Dévoluy fluvial systems flowing to the north and other Red Molasse sites located south of the divide converging to St-Geniez system. On a regional scale, it may be possible that early salt tectonic which has been widely described caused this particular drainage network. South of the divide, converging fluvial formations may have flowed in an Est-West valley between Diois-Baronnies range and Ventoux-Lure Montain where tectonic and Eocene landforms link to the Pyreneo-Provençal orogen have been documented. These deposits where probably connected with Mormoiron and Bas-Dauphiné fluvial formations and formed a major drainage system located in the Rhone Valley.

The North Pyrenean foreland basin evolved from underfilled to overfilled during the Eocene time in mirror of the development of the Pyrenean orogeny. The resulted Eocene syn-orogenic conglomerate series, known as “Poudingues de Palassou”, recorded the evolution of the mountain belt and the draining system. Three units are classically differentiated in the eastern part: the first and third units deposited during the late Ypresian – Lutetian and Priabonian times respectively, contain clasts from the Meso-Cenozoic regional sedimentary cover. A second unit deposited during the Bartonian corresponds to clasts of magmatic and metamorphic origin (including granites). The objective of this study is to identify the sources of the sediments and to reconstruct the drainage evolution during the Eocene. To this end, U/Pb zircon dating was carried out on granite clasts from Unit 2 and on the conglomerate matrix of the three units using laser ablation-ICP-MS. These analyses are coupled with sedimentary characterization of depositional environments, paleocurrent directions measured in the fluvial deposits and Raman analyses performed on black flysch clasts from the Unit 1/Unit 2 transition. The zircon U/Pb results show a dominance of Variscan ages (290-360 Ma) in the upper part of the Unit 1 and for the matrix of Unit 2 conglomerates. Granite clasts of Unit 2 show mostly ages between 324±2 and 335±1 Ma. For Unit 3, the age spectrum is broader, ranging from Variscan to Cadomian (290 – 600 Ma). Sedimentary analysis of units 1 and 2, show an increase of the amount of sediments and a greater alluvial system during the deposition of the unit 2. The Raman analyses on the black flysch show temperature peaks ranging from 495 to 587°C, comparable to those obtained in the eastern part of the North Pyrenean Zone (NPZ) on black flysch deposits. Interpretation of the results shows that the deposits of Unit 1 are mainly derived from the erosion of the Meso-Cenozoic cover of the NPZ in the Late Ypresian and Lutetian, ending with black flysch of the NPZ, followed by erosion of the Variscan massifs. For Unit 2, the deposition is accompanied by a change in the nature of the clasts and a widening of the depositional zone reflecting wider drainage area including the Axial Zone (AZ). For Unit 3, the broad spectrum of ages obtained, as well as the nature of the clasts, suggest a fairly large catchment area drained from the AZ and significant recycling from the actively deformed foreland sedimentary cover during Priabonian. This research work was financed and carried out as part of the BRGM-TOTAL source-to-sink program.

The knowledge acquired on the exhumation of the Pyrenean mountain belt and the evolution of the adjacent foreland basins makes this Alpine-type domain a good laboratory to better constrain a full sediment routing system in a compressive context and to apprehend the driving processes controlling the sediment routing in space and time. This integrated approach aims at enhancing our basin mastering approach as well as improving our predictions of reservoir properties.This Source-to-Sink study seeks to understand the evolution of sedimentary routing from the Source (orogenic relief, craton, basin recycling) through the transfer zone (peripheral or internal to the basin) to the final sink (flexural basin, deep turbiditic margin). Within this new cartography, we propose to compile the data over the entire peri-Pyrenean domain. We produced large scale quantitative and qualitative maps to better observe and interpret the tectonic, climatic and surface processes impacts of the SRS behavior.These maps include kinematic reconstructions of the Iberian-European-Mediterranean system, restored sequential cross-sections, history/magnitude of exhumation by thermochronology, source tracking, characterization of weathering and erosion surfaces, synthesis of the major structures activity, paleogeographic reconstructions, analysis of sedimentary geometries and transport directions as well as the quantification of volumes preserved in the basins. Their interpretation is combined with a time representation along the routing system, linking classical basin wheeler diagram representation to source erosion and lithologies to obtain a continuous view on the sediment journey.The time steps chosen for these 5 maps account for the different stages of tectono-sedimentary evolution of the peri-Pyrenean system at the early-, syn- and post-orogenic stages. The compilations carried out compare exhumed domains and sedimentation zones in terms of fluxes and volumes and make it possible to map the routing systems and point out the main drivers for the surface evolution during the construction/destruction cycle of an orogen. This research work was financed and carried out as part of the BRGM-TOTAL Source-to-Sink program

The origin of the Eocene-Oligocene European Cenozoic Rift System (ECRIS) is debated in terms of driving forces, far-field or near field, Alpine slab-pull or active plume. An analysis of residual (non-isostatic) topography over Africa and Europe reveals domains elongated parallel to the absolute motion of plates in a hot-spot reference frame. The East African Rift (EAR) and the ECRIS sit on top of such positive anomalies. A recent whole mantle tomographic model (French et al., 2013; French & Romanowicz, 2015; Davaille & Romanowicz, 2020) shows in addition that the low shear-wave velocity zones of the lower and upper mantle are organized with a bundle of vertical plumes and horizontal fingers pointing in the same direction parallel to the absolute motion of Africa and Eurasia, thus parallel to the main rifts. The case of the EAR and its magmatic extension toward the north across the Arabian Plate is particularly clear with several levels of such fingers. The northward migration of the first volcanism from Ethiopia to Armenia between the Eocene and the Late Miocene suggests that the asthenosphere moves faster than the plates and thus drives plate motion (Faccenna et al., 2013). We propose a simple model where plates are driven by basal drag, following an upwelling from the low-velocity anomalies below Africa and toward subduction zones. The EAR develops as lithospheric weak zones on top of the positive anomalies of residual topography due to the underlying low velocity anomalies elongated parallel to the absolute motion. This indicates an interplay between large-scale convection, a small-scale fingering instability, and lithospheric deformation. The development of the Eocene-Oligocene short-lived ECRIS and its interference with Mediterranean slab dynamics are then discussed in the framework of this simple model.

During the Middle-Late Eocene, the Earth transitioned from a greenhouse to icehouse period. Within this period, a warming phase of 500 kyr called MECO (Middle Eocene Climatic Optimum) took place at the beginning of the Bartonian (from 40.5 Ma to 40 Ma - C18n). This event is characterized by a negative shift in the δ18O profile of benthic foraminifera associated with an increase of 4 to 6 °C in surface and deep ocean waters. The peak of the MECO is also characterized by a short δ13C negative excursion at 40.0 Myr during an overall increasing trend of δ13C. This positive trend of the δ13C curve appears to be related to an atmospheric increase in the pCO2, but the causes remains unclear.Unlike the oceanic domain, few datas exist for the characterization of the MECO in coastal areas. Additionally, important component of the climatic context, such as the seasonal gradient of temperature, remain unknown. To unravel these uncertainties, this work focuses on the nearshore Eocene sedimentary records of the Paris Basin, which presents an important and remarkably well preserved paleobiodiversity of marine mollusk shells. Previous studies have confirmed that the MECO event is well recorded in Bartonian sediments, but due to several uncertainties, its stratigraphic position remains to be specified. Here we present a composite section that spans a stratigraphic interval covering the middle Lutetian (falunière de Grignon outcrop) and the Bartonian (Horizon de Mont-Saint Martin Formation, le Guépelle section and the Sables de Cresnes Formation). Thus, we combine different proxies provided by 18O, 13C and ∆47 analyses of marine mollusk shells sampled in these sections in order to clarify the stratigraphic position of the MECO in the sedimentary succession of the Paris Basin and to constrain the climatic expression of this hyperthermal event in shallow marine environment. Isotopic analyses were performed on the shells of 3 Bartonian mollusks species: 2 bivalves represented by Bicorbula gallica and Crassostrea cucullaris and 1 gastropod represented by Torquesia sulcifera. Stable isotope (δ18O and δ13C) results both show a characteristic negative excursion at the end of the Sables du Guépelle formation, in the lower part of the Bartonian. Clumped isotope analyses were performed on some specimens of B. gallica and T. sulcifera in order to better constrain the composition of δ18Ow throughout the stratigraphic interval studied. These results indicate significant decreases in local δ18Ow over the lifetime of most individuals, interpreted as large infra-annual variations in salinity. Paleotemperatures calculated from the previously constrained δ18Ocarbonate increase by 4 to 10 °C during the MECO event , while the seasonal temperature variation decreases from 11-13 °C to 8 °C during the negative isotopic excursion of the end of the Sables du Guépelle formation.Based on these new results, we propose that the MECO is recorded in the top of the Sables du Guépelle formation marked by a warming period and a lower seasonal temperature gradient. These results lead to a better chimio-chronostratigraphic calibration of the Bartonian deposits of the Paris Basin.

Arsenic (As) is one of the main toxic elements of geogenic origin that impact groundwater quality and human health worldwide. In some groundwater wells of the Sologne region (Val de Loire, France), drilled in a confined aquifer, As concentrations exceed the European drinking water standard (10 μg L

International audience; Sediment accumulation rates in foreland basins results from a complex interplay between surface and deep processes in both the exhumed relief domain and sedimentary basins. The growth and decay of a mountain belt during orogenic and post-orogenic phases have been largely studied thanks to thermochronological and structural studies. The sedimentary response of the orogenic phases in the preserved sediments of the surrounding basins is well known in terms of sedimentary filling patterns and architecture, but much less better quantified. Here, we performed a measurement of the siliciclastic sediment volumes of the Pyrenean retro-foreland basin – the Aquitaine Basin and the Bay of Biscay during Cenozoic times – for a better understanding of the erosion and the sediment transfer and deposition during the convergence (syn-orogenic) to post-convergence (post-orogenic) periods of the Pyrenees Mountain. The measurement of the compacted siliciclastic sediment is based on sediment thickness (isopach) maps of known lithologies, derived from the interpretation of 40 000 kms of seismic profiles. Thanks to the siliciclastic sediment volumes quantification and a well-known retro-foreland basin tectono-sedimentary evolution, we bring quantitative results as: (1) The amount of preserved sediments is of 51 500 ± 16 800 km3 for the Cenozoic. (2) The siliciclastic sediment rate curve during Cenozoic shows two major increase around 26.0 Ma and 2.5 Ma. The 26.0 Ma increase is clearly related to the erosion of the Pyrenees of tectonic origin. The major 2.5 Ma one would be mainly related to a climatic forcing. (3) The mass balance between the Aquitaine Platform and the deepest domains change through time in favour of the deep domain. This might be explained by the ratio between subsidence that created accommodation space and the sediments feed by the mountain belt and stored in the Aquitaine Platform.

International audience

International audience; Les connaissances acquises sur l’exhumation de la chaîne pyrénéenne et l’évolution des bassins d’avant-pays adjacents permettent à présent d’appréhender ce système orogénique complexe dans une démarche intégrative dans l’espace et le temps. Cette approche, dite « source-to-sink » s’attache à comprendre l’évolution du routage sédimentaire depuis la Source (relief orogénique, craton, recyclage de bassin) en passant par la zone de transfert (périphériques ou internes au bassin) jusqu’au réservoir final (bassin flexural, bassin turbiditique profond). Nous proposons, dans le cadre de cette nouvelle cartographie, de compiler les données disponibles et nouvellement acquises dans le projet S2S, sur l’ensemble du domaine péri-pyrénéen du Golfe du Lion à l’Est jusqu’au Golfe de Gascogne à l’Ouest en incluant le Massif armoricain au Nord jusqu’au bassin de Madrid au Sud. La réalisation de ces cartes s’appuie sur l’utilisation de nombreuses méthodes et outils, tels que les reconstructions cinématiques du système Ibérie-Europe-Méditerranée, les coupes restaurées, l’histoire d’exhumation par thermochronologie, le traçage des sources, la caractérisation des surfaces d’altération et d’érosion, la synthèse de l’activité des accidents structuraux majeurs, les reconstructions paléogéographiques, l’analyse des géométries sédimentaires et des directions de transport ainsi que la quantification des volumes préservés dans les bassins. Les pas de temps choisis pour ces cartes permettent de rendre compte de différents stades d’évolution tectono-sédimentaire du système péri-pyrénéen au stade précoce de l’orogénèse - (1) à 52 Ma, Yprésien, aux stades d’orogenèse mature - (2) à 40 Ma, Bartonien et (3) à 34 Ma, Priabonien ainsi qu’aux périodes post-orogénique - (4) à 24 Ma, Chattien et (5) à 11 Ma, Tortonien. Les compilations effectuées mettent en regard domaines exhumés et zone de sédimentation en termes de flux et de volumes, et permettent de cartographier les systèmes de routage et leur évolution au cours d’un cycle de construction/destruction d’un orogène.Travaux de recherche financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTAL Sourceto- Sink

International audience; Le bassin d’Aquitaine est marqué par un changement majeur au cours du Cénozoïque, il devient le retro bassin d’avant-pays du système pyrénéen. De nombreuses études se sont focalisées sur l’évolution du remplissage sédimentaire durant la phase paroxysmale de l’orogénèse pyrénéenne. Cependant peu d’études se sont intéressées au remplissage molassique durant la phase finie-orogénique à post-orogénique.Afin de mieux contraindre le calendrier tectono-sédimentaire de la transition entre ces deux stades d’évolution, notre étude se base sur un nouveau modèle d’âge obtenu à partir de nouvelles données biostratigraphiques et raffiné grâce à l’orbitostratigraphie. Ce modèle d’âge met pour la première fois en corrélation les dépôts molassiques proximaux (Lannemezan) et leur équivalents marins (Golfe de Gascogne). Les nombreuses données disponibles (40 000 km de sismique réflexion, 1600 puits) ont été interprétées grâce aux méthodes de - « stacking pattern » - et de stratigraphie sismique - « shoreline trajectory ». La synthèse de ces données est présentée sous forme de coupes et de cartes (isohypses, isopaques, paléogéographiques) qui renseignent précisément sur l’évolution de ces deux bassins. Les principaux résultats sont :(1) La période finie orogénique est marquée par la migration à la fois vers l’Ouest mais également vers le Nord des dépotcentres(2) La transition de syn- à post-orogénique se fait entre 27.1 Ma et 25.2 Ma, elle est matérialisée par la présence de trois discontinuités (érosion/by-pass) majeures recouvertes par une sédimentation tabulaire qui scellent les structures compressives(3) Le début de la période post-orogénique (entre 25.2 et 16.4 Ma) est remarquable par l’absence de sédiments préservés dans la partie proximale du bassin qui marque la mise en place du rebond isostatique(4) La suite de la période post-orogénique est marquée par un soulèvement majeur entre 16.4 Ma et 10.6 Ma du bassin d’Aquitaine sans doute contrôlé par la dynamique mantellique ouest européenneCe travail a été financé par le BRGM-TOTAL dans le cadre du projet Source-to-Sink.

The knowledge acquired on the exhumation of the Pyrenean chain and the evolution of the adjacent foreland basins makes this Alpine-type domain a good laboratory to better constrain a full sediment routing system in a compressive context and to apprehend the driving processes controlling the sediment routing in space and time. This integrated approach aims at enhancing our basin mastering approach as well as improving our predictions of reservoir properties for oil and gas exploration and storage.This Source-to-Sink study seeks to understand the evolution of sedimentary routing from the Source (orogenic relief, craton, basin recycling) through the transfer zone (peripheral or internal to the basin) to the final sink (flexural basin, deep turbiditic margin). Within the framework of this new cartography, we propose to compile the available and newly acquired data from the S2S project (TOTAL, BRGM), over the entire peri-Pyrenean domain. We produced large scale quantitative and qualitative maps and wheeler diagrams to better observe and interpret the tectonic, climatic and surface processes impacts of the SRS behavior.The maps include kinematic reconstructions of the Iberian-European-Mediterranean system, restored sequential cross-sections, history/magnitude of exhumation by thermochronology, source tracking, characterization of weathering and erosion surfaces, synthesis of the major structural accidents activity, paleogeographic reconstructions, analysis of sedimentary geometries and transport directions as well as the quantification of volumes preserved in the basins. Their interpretation is combined with a time representation along the routing system, linking classical basin wheeler diagram representation to source erosion and lithologies to obtain a continuous view on the sediment journey.The time steps chosen for these 5 maps account for the different stages of tectono-sedimentary evolution of the peri-Pyrenean system at the early-orogenic, syn-orogenic and post-orogenic stages. The compilations carried out compare exhumed domains and sedimentation zones in terms of fluxes and volumes and make it possible to map the routing systems and discuss the drivers for the surface evolution during the construction/destruction cycle of an orogen. Research work financed and carried out as part of the BRGM-TOTAL Source-to-Sink program

National audience; La réinterprétation des données de sub-surface dans le bassin d’Aquitaine et les travaux menéssur les Corbières où affleurent le piémont pyrénéen permettent de reconstituer la déformationde ce retroforeland et l’évolution du système source to sink au cours de la période synorogénique,Eocène.Après une phase de quiescence paléocène, l’activité tectonique est marquée dans le bassin par(1) une reprise de subsidence à la fin du Thanétien, (2) la mise en place d’un bassin flexural(Yprésien- Lutétien), contemporain de l’augmentation de la taille de la chaine, et (3) lasegmentation de ce bassin par la réactivation d’accidents hérités à partir du Bartonien, quicorrespond à la collision sensu stricto. A ces trois phases, correspondent des systèmes source tosink différents, et permettent de préciser la compréhension des stades classiques (underfilled,filled, overfilled).1- Le Paléocène (quiescence) enregistre une sédimentation carbonatée qui évolue depuisdes systèmes récifaux vers des systèmes de rampes carbonatées. Durant le Thanétiensupérieur (début de la période syn-orogénique), se mettent en place des systèmesturbiditiques mixte terrigène-carbonaté, alimentés par le Massif Central etvraisemblablement par les premiers reliefs pyrénéens orientaux.2- L’Yprésien (orogenèse précoce) correspond à la croissance progressive des reliefspyrénéens, et une augmentation des apports pyrénéens. Un remplissage rapide duretroforeland par des dépôts deltaïques a lieu. Les influences respectives desévènements climatiques du début de l’Yprésien et de la déformation de l’avant-pays surles volumes érodés et les architectures sédimentaires seront discuses. Le comblementprogressif du bassin génère une large zone de transfert à partir du Lutétien.3- Le Bartonien (collision) correspond à une exhumation importante de la chaine. Dans lebassin d’Aquitaine, l’inversion des structures héritées génère la mise en place demultiples dépôt-centres plus ou moins déconnectés. Il en résulte une modificationmajeure du système source to sink, dans lequel l’augmentation des apportssédimentaires se traduit par un très faible export vers le bassin profond et uneaggradation importante des piémonts.

Understanding the source-to-sink system in sedimentary basins supposes the characterization of two key parameters: the source and the mode of sediment production (physical vs. chemical erosion), as well as the distance of the transfer zone. The shape of the quartz grains may record (1) the chemical vs. physical production of the grain, (2) the processes (eolian vs. fluvial) of sediment transfers, and (3) possible post-deposition emersion and weathering.The criteria to distinguish chemical erosion are microstructures linked to dissolution (oriented etch pits, solution pits, solution crevasses and scaling) or precipitation (crystalline overgrowths and silica globules, flowers and pellicle). The difference between eolian and fluvial processes is mainly based on the roundness and the type of impact (conchoidal breakage, percussion marks and grooves).This approach was successfully applied to the Cenozoic of the Paris Basin, a low accommodation sedimentary system (maximum 200 m in 35 Ma) encompassing numerous hiatuses. The source was mainly subjected to chemical erosion, since etching microstructures are often observed overcut by eolian or fluvial transport criteria. This chemical weathering is thought to has been particularly pronounced during Paleocene and Early Eocene times. Eolian transport occurred preferentially during Danian, Lutetian and Bartonian times whereas fluvial transport appears dominant in Danian, Thanetian and Ypresian times. Major emersion marked by in situ laterites growing occurred during Late Paleogene times, Ypresian and Bartonian, with minor ones during Thanetian. This is testified by the superimposition of chemical weathering features on grains smoothed by fluvial and/or eolian transport.

The purpose of this study is to understand the "source-to-sink" evolution of the Pyrenees system and its retro-foreland basin, the Aquitaine basin and its deep equivalent, the Bay of Biscay during the Cenozoic. This work required (1) a biostratigraphic re-evaluation, (2) an analysis in terms of seismic stratigraphy and quantification of preserved sediment volumes, (3) a quantification of eroded volumes from the Massif Central, (4) a quantification of the eroded volumes from the Pyrenees, (5) a synthesis of all these data.In the Aquitaine basin, the transition from the orogenic to the post-orogenic phase occurs between 27.1 and 25.2 Ma. The orogenic period is divided into two phases, (1) up to 43.5 Ma (Lutetian), is characterized by a strong subsidence at the front of the North-Pyrenean-Thrust, (2) from 43.5 to 27.1 Ma, is characterized by the subsidence migration toward the basin, in sub-basins controlled by the thrusts and the inverted structures activity. The post-orogenic is identified by the succession of three erosional surfaces that fossilize the entire compressive structures period. This period is divided into two phases, (1) from 25.2 to 16 Ma approximately, corresponds to the establishment of the isostatic rebound in the Aquitaine basin, (2) between 16 and 10.6 Ma, corresponds to an uplift of the whole system. This latter phase corresponds to a West European event undoubtedly linked to a mantle activity.The total quantity of rocks preserved in the Aquitaine basin and the Bay of Biscay is 92 200 km3. The distribution of sediments preserved over time evolves in favour of the Aquitaine basin between 66.0 and 33.9 Ma and in favour of the Bay of Biscay between 5.3 and 0 Ma. This balance is due to the different stages of evolution of the subsidence / uplift in the Aquitaine basin. The sedimentation rates show two periods of increase in sedimentary fluxes, the first at the Eocene-Oligocene limit in the two basins, which we relate to both the period of Pyrenean paroxysmal exhumation and to contemporary global cooling. The second, at 5.3 Ma exclusively in the Bay of Biscay, seems to correspond to the global increase of fluxes, whose climatic origin is favoured by the authors.From the inversion of the extensive thermochronological dataset in the Pyrenees and the geomorphological analysis of the planation surfaces of the French Massif Central, we obtained the total amount of eroded rock which is 34 335 km3. The difference observed between the sedimented volumes and the eroded volumes can be explained by the contribution of sediments resulting from the currents from the Pliocene, the not taking into account the volumes coming from the Cantabrian massifs, an underestimation of the eroded volumes and of the terrigenous carbonate fraction in the two basins.

International audience; We investigated here the evolution of the sediment routing system, i.e. the sediment transport and deposition evolution along successive depositional topographies and environments, and the sink (i.e. deposited sediments) preservation in a foreland basin from the period of mountain belt shortening to its post-orogenic stage. The studied system is the North Pyrenean retro-foreland basin from 50 Ma to today which is, composed of a subsiding platform (the Aquitaine Basin) fed by the erosion of the Pyrenees passing laterally to a slope and a deep-sea plain (the Bay of Biscay deep basin), the ultimate area of deposition. This study is based on a double seismic stratigraphic and structural analysis of an extensive seismic dataset and on an age model of the sediments combining biostratigraphy, orbitostratigraphy and sequence stratigraphy with a time resolution of 0.1 Ma.Four major periods of deformation corresponding to a single or a set of stratigraphic sequence boundaries were characterized. The Pyrenean shortening decrease may be recorded by a basin-scale uplift at 49.8 Ma (Late Ypresian). The paroxysm of the piggy-back shortening and related uplift is dated at 35.8 Ma (Priabonian). The end of the Pyrenees shortening (transition to post-orogenic conditions) is well dated between 27.1 and 25.2 Ma (Chattian). A major West European scale deformation of possible mantle origin uplifted the basin from 16.4 to 10.4 Ma (Late Burdigalian to Early Tortonian).These major periods of deformations controlled the sink preservation at the first order through the ratio between the accommodation space created by subsidence on the Aquitaine platform (Asub) and the siliciclastic sediment supply coming from the erosion of the Pyrenees (Ssc). A general model is proposed. At the time of the foreland basin when ΔAsub ≤ ΔSsc, most of the sediments are preserved on the platform as a progradational-aggradational wedge (up to 25.2 Ma here). At the time of the post-foreland evolution when ΔAsub < ΔSsc, most of the sediments are transferred to the deep-sea plain with few preservations on the platform and when ΔAsub ≪ ΔSsc with ΔAsub ≤ 0, all of the sediments are transferred to the deep-sea plain as deep-sea fans and fluvial by-pass or erosion is the dominant process on the platform.The continental sediment routing system is mainly provided along nearly flat alluvial plains with extensive lakes and/or humid zones, i.e. the local base levels of the alluvial fans. The Aquitaine retro-foreland was never overfilled.

Documenting surface uplift of basement areas is challenging, usually due to large gaps in the sedimentary record. In order to address this issue for the French Massif Central, we here investigate its denudation history through an integrated study that involves planation surface mapping, Apatite Fission-Track (AFT) Analysis and basement to basin cross-sections.First, Planation surfaces were identified using a semi-automated fuzzy classification of pixels based on relationships between DEM derivatives (slope, curvature, ruggedness and incision) and field-recognized training samples. Then, their different generations and age ranges were discriminated from hypsometry, fault partitioning and relationships with dated sedimentary and/or volcanic remnants, providing constraints on basement exhumation. Afterwards, integrating the previous planation surface analysis, geological cross-sections were produced from the Massif Central basement to the surrounding basins (Aquitaine Basin and Paris Basin). These sections provide local thicknesses estimates of the missing sedimentary cover over basement domains. Theses local thicknesses and exhumation phases were finally used as constraints to produce a thermal history modelling and a denudation map of different areas of the French Massif Central estimated from AFT inversion.Our results show different burial and exhumation patterns with i) a main burial of its western parts (Limousin, Rouergue) during Jurassic times followed by an important regional denudation (1 to 2 km of missing cover and crystallized basement) during the early Cretaceous and ii) an Upper Cretaceous burial of its northeastern parts (Morvan, Forez) followed by an uppermost Cretaceous to Paleogene exhumation ( (This work is founded and carried out in the framework of the BRGM-TOTAL project Source-to-Sink)

International audience; Palaeogeographic maps at Africa-scale were drawn with a first attempt of palaeotopographic reconstructions andquantification. This was based on (1) mapping and dating of stepped planation surfaces of pediment/pediplainand etchplain types and (2) the assumption that these stepped planation surfaces result from uplifts combinedwith climatic changes leading to periods of more intense erosion for shaping the pediments/pediplains (see formore arguments Guillocheau et al., 2018, Gondwana Research). Six time intervals were mapped (1) 59-56 Ma(Late Paleocene), (2) 48-41 Ma (Middle Eocene), (3) 34-28 (Early Oligocene), (4) 23-16 Ma (Early Miocene), (5)11-5Ma (Late Miocene) and (6) 5-3 Ma (Early Pliocene). The main outcomes are as follows.(1) Pre-existing relief were created during a major period of uplift during Upper Cretaceous times with remnantsalong the Southern African Plateau (important remnant topography), the future East African and Ethiopian Domesand the Guinean Rise.(2) Paleocene to Late Eocene (66-40Ma) was the time interval during which Africa is (i) near sea level except theremnant relief mentioned before and (ii) intensely weathered.(3) Late Eocene (40 Ma) was a major palaeogeographic reorganization with the initiation of the modern drainages.(4) Oligocene to today (40-0 Ma) was a period of Africa-scale uplifts that reach a paroxysm during uppermostMiocene-lowermost Pliocene times (around 5 Ma).The wavelength of the topographies created since 40 Ma are higher than 1000 km and sometimes longer (e.g.all North Africa). This means that their causes of uplift can only be related to mantle dynamics. Nevertheless,denudation data (e.g. thermochronology) shows that most of the denudation was located along the “coastal” plainsof Africa or on the rift flanks (with the noticeable exception of the Congo catchment).These observations suggest that the South African superplume had a significant role in the growth of thesetopographies since 40 Ma, with a propagation of the superplume toward the north and a progressive spreadingbelow the North African lithosphere during the locking of Africa Plate with Eurasia Plate. The initiation of theuplift at 40 Ma localized the erosion along the “coastal” plains, enhanced from 40 Ma to today by isostaticrebounds and modulated by plate-scale deformation and/or major climatic changes

International audience; The uppermost Cretaceous to early Palaeogene is a period of major deformations of the western part of the Eurasian plate with prominent basin inversions starting from the Coniacian onwards. These deformations occur in a complex geodynamic setting within both the context of the Africa-Eurasia convergence and the North Atlantic opening. While Mesozoic graben inversions have been extensively studied, particularly in Eastern Europe and the North Sea, more gentle deformations that affect thicker crust areas (intracratonic basins and emerged lands) are not as well documented. The objective of this study is to constrain the exact timing, type and magnitude of the early Palaeogene deformations affecting the intracratonic Paris basin and to integrate them at the Western European scale. Relatively gentle deformations are attempted through a high-resolution reconstitution of its stratigraphic record based on outcrops and well-dated wells, and a high number of well-logs that are correlated using the "stacking pattern" sequence stratigraphic technique. Two orders of sequences are identified (third- and fourth-order) and correlated throughout the basin. Basin geometric and palaeogeographic reconstitutions are based on sediment thickness and facies analysis. Two-dimensional accommodation space measurements were taken in order to quantify the magnitude of the deformations. Three phases of deformation were recognized. 1. An intra-Maastrichtian-pre-Thanetian (59 Ma) deformation, with major uplift and erosion of the Cretaceous strata with two sub-periods of deformation: Maastrichtian-pre-middle-Danian and Upper Danian-pre-Thanetian long wavelength deformations. This period of major deformation is coeval with Upper Cretaceous-pre-Danian compressive deformations linked to the Africa-Eurasia convergence in southern France and with volcanic activity from the North Atlantic to Massif Central and the Rhenish Shield during the Palaeocene; 2. an early Ypresian (55.1-54.3 Ma) medium wavelength deformation (× 10 km), here reported to be a stress rearrangement related to the onset of the North Atlantic opening; 3. an uppermost Ypresian (49.8 Ma) long wavelength deformation (× 100 km), contemporaneous with flexural compressive deformations in the Aquitaine Basin (Pyrenean deformation), and related to the Iberia-Eurasia convergence.

International audience; The North Pyrenean retroforeland (Aquitaine basin) display a quite different tectonic style compared to its well known southern counterpart, and is not well known due to a lack of accurate stratigraphy and geometry at the scale of the basin. Strong efforts have been made in the recent years to improve the knowledge of the Pyrenean orogeny and Aquitaine basin. Based on the integration of more than 1000 wells and 10000 km of seismic profiles we present a synthesis of the Paleogene sedimentary record of the Aquitaine Basin. Large-scale sections, thickness and facies map at the scale of 1 My, precise the timing, intensity and distribution of the deformation. Within Cenozoic, five major tecto- sedimentary cycles are identified, 2 Paleocene cycles :A Danian-Selandian cycle (P1), and a Thanetian one(P2)., And 3 Eocene cycles:- An Ypresian- Lower Lutetian cycle (E1) composed of prograding deltas.- A Lutetian- Bartonian cycle (E2) composed of mixed carbonate siliciclastic deposits.- A Priabonian cycle (E3) marked by a large scale infilling of the basin and deposition of fined- grained continental sedimentation.The timing of deformation is refined and confirms the occurrence of a relatively quiet period during Paleocene (Danian- Lower Thanetian) although with progressively increasing sedimentation rate, followed by a syn orogenic period during Eocene. The latter is separated in two steps:- Firstly the development of a large-scale flexural basin during Early Eocene. Onset of (lim- ited) thrusting and fault reactivation is registered around Paleocene- Eocene boundary in the eastern part of the basin.- Secondly a propagation of the brittle deformation in the foreland with strong inversion and thrusting in the foreland (Audignon etc.) and complete spatial reorganization of the subsidence pattern.- A Priabonian phase of homogenous moderate subsidence during Priabonian, particularly in the eastern part of the basin.This evolution is congruent with the southern foreland one and traduces common phases of evolution. The Ypresian- Lutetian period flexure is interpreted as the consequence of the loading by the growth of the orogenic prism that took place at that time and possibly started earlier during Paleogene. The Bartonian compressive deformation of the foreland correspond to the major phase of collision. These results were acquired during the Gaia project founded by TIGF, BRGM and Agence de l’Eau Adour/Garonne.

International audience; The Late Cretaceous to early Palaeogene is a period of major deformations of the western part of the Eurasian plate within both the context of the Africa-Eurasia convergence and the North Atlantic opening. Two mechanisms are proposed: (1) surface upwelling caused by flows in the underlying mantle (Iceland Plume upwelling) and/or (2) horizontal lithospheric deformations (Africa, Iberia, Eurasia convergence). Here we discuss the timing, spatial distribution, types and magnitude of these deformations. Two approaches are used:(1) Geomorphology - on the mapping and chronology of all the macroforms (planation surfaces, incised rivers) dated by intersection with the preserved sediments, weathering and volcanics;(2) Basin stratigraphy and structural analysis - on a more classical dataset of seismic lines, wells and field observations, coupled with biostratigraphic re-evaluations.We provide an european-scale cross section that has been restored from the early Turonian to the Oligocene, through the North Pyrenean Zone, Eastern Aquitaine Basin, French Massif Central and Paris-Brussels Basins. We combine two methods to quantify the magnitude of the deformations: (1) depositional domain - 2D accommodation space measurements; (2) erosional domain - difference between the present-day elevation of ancient sea-level markers (marine sediments scattered upon it) and a global sea-level curve.The first outcomes of our study are:- The Late Cretaceous is a period of enhanced subsidence. All the studied area is covered by marine chalk deposits.- A major period of deformation occurs at the Cretaceous-Tertiary boundary possibly sub- divided into two sub-periods: intra-Maastrichtian - pre-middle-Danian and Upper Danian - pre-Thanetian.- Long wavelength (x 100 km) and moderate amplitude uplift (x 100 m) coupled with intense erosion affects the northern border of the French Massif Central and the Paris and Brussels Basins. A major change in the sedimentary system occurs from open marine chalks to siliciclastic shore deposits. To the south, extremely low accommodation rates are recorded in the retro-wedge of the eastern Aquitaine Basin with no evidences of uplift. The Eocene to Chattian corresponds to a period of enhanced subsidence in the eastern Aquitaine Basin whereas the Paris Basin has becomeNous avons donc entrepris une analyse géochronologique sur les potentiels niveaux de tonsteins d’un forage carotté de Lucenay-lès-Aix (forage LY-F). Au préalable, des analyses minéralogiques (par diffraction des rayons X) et géochimiques (par ICP-AES et ICP-MS) ont été réalisées afin de confirmer l’origine volcanique de ces niveaux et d’identifier une possible contamination. Cinq échantillons ont été sélectionnés pour des analyses U/Pb (LA-ICP-MS) sur zircons. Les deux premiers échantillons, à la base du forage, permettent de calculer un âge Concordia à c. 299 Ma tandis que pour les trois autres échantillons, plus haut dans la série, la dispersion des analyses le long de la Concordia rend difficile la détermination d’un âge. Cette dispersion des données traduit à la fois une perte en Pb subie par certains grains, et la présence de grains hérités et/ou remaniés. Des analyses U/Pb (LA-ICP-MS) sur apatites ont également été réalisées sur ces trois échantillons. Les âges intercept calculés pour chacun des échantillons sont, compte tenu des erreurs calculées, identiques aux âges U/Pb sur zircons obtenus sur les échantillons de la base du forage. Des analyses en cours sur les séries contemporaines du Massif Central vont permettre d’obtenir d’autres âges, cette étude permettant d’ores-et-déjà de proposer de nouvelles stratégies pour améliorer la précision des résultats.

International audience; Bien moins connu que son équivalent sud du fait de la rareté des affleurements, le remplissage tertiaire du Bassin d’Aquitaine offre un bel exemple de remplissage d’un retroforeland qui peut être mis en relation avec la dynamique de l’orogène pyrénéen et celle du proforeland sud-pyrénéen. La synthèse des données de subsurface permet actuellement de reconstituer les principales phases de son évolution. L’Eocene correspond à la période syn-orogénique et à une décharge terrigène majeure en lien avec le début de l’exhumation des reliefs. Il se traduit par le comblement progressif d’est en ouest du bassin, tandis que le piedmont Est enregistre plusieurs séquences de mise en place de cônes alluviaux. L’objectif de ce travail est d’identifier les contraintes de premier ordre sur l’évolution du système source to sink au cours de cette période. Les dépôts carbonatés dominent largement durant le Paléogène. L’Yprésien est marqué par une progradation très rapide de dépôts deltaïques associée à (1) la première phase d’exhumation significative dans la chaîne, (2) au développement d’un bassin flexural de grande taille et (3) d’une contribution relativement importante de l’avant pays (4) dans un contexte climatique humide. Ce comblement a pour conséquence un très fort allongement de la zone de transfert entre pied- mont et sédimentation marine à partir du Lutétien, qui se marque par une modification importante du système source to sink. En effet, durant l’intervalle Lutétien moyen – Bartonien, la sédimentation marine est dominée par les dépôts carbonatés alors qu’une progradation majeure des cônes alluviaux est enregistrée dans le piedmont oriental, corrélée avec la phase majeure d’exhumation dans les Pyrénées. Cette situation suggère un fort tampon dans le transfert des sédiments. Nous montrerons que si une cause climatique peut expliquer une partie de la réduction d’apports vers le domaine marin, le tampon de la zone de transfert est en premier lieu dû à un contrôle tectonique marqué par une forte déformation dans l’avant pays qui a pour conséquence une forte segmentation du bassin et la génération de dépôts-centre isolés qui piègent une grande partie du sédiment. L’Eocène période s’achève par un ralentissement progressif de la subsidence à partir du Pri- abonien associé à une avancée importante de la sédimentation continentale et un comblement complet du bassin. Ces travaux de recherche ont été financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTAL Source-to-Sink.

International audience; The English Channel has been an area of intense geological investigation for decades, spanning various subjects such as structural and basin evolution between variscan and alpine orogenic cycles or sediment transport over a wide platform under tidal and storm currents. Among these subjects, one specific and noticeable feature of the English Channel is the occurrence of a complex network of channels with clear morphological expression at the seabed. Since the beginning of the 20th century, and more pragmatically since the 1970s and the development of high-resolution seismic acquisition, this network has been the focus of several studies that proposed various scenarii for its origin and age. The existence of two superimposed networks had already been proposed in the late 70's by Alduc. Since 2007, in the framework of the geological mapping of the French continental shelf, BRGM and collaborators (University of Caen Basse-Normandie/UMR M2C; University of Lille 1/UMR LOG,…) acquired a dense grid of very high resolution marine seismic data. Interpretation of these data (i) confirms that several networks are superimposed, and (ii) details the real complexity and discontinuity of the older network(s) associated to the "Fosses de la Manche" system. Finally, thanks to high quality oil exploration seismic data, we were able to reveal a local unexpected increase of bedrock incision and associated sedimentary fill up to c. 350 m. These observations and subsequent implications for networks origin (fluvial or tidal) and development are discussed with respect to regional geological settings and controlling parameters. Their significance in terms of source-to-sink features is a key aspect as the English Channel is certainly an important zone of sediment transfer during Neogene, collecting from a large catchment and delivering to Western Approaches, Celtic Sea and Bay of Biscay abyssal plains. Drilling selected targets to provide groundtruthing now sounds like the obvious step.

International audience; The European Cenozoic Rift System (ECRIS) attests to an intracontinental rifting period attributed to the late Eocene-Oligocene period of time. The opening mechanisms of ECRIS still remain discussed, mainly because they took place during the regional compressive period related to the Africa-Eurasia convergence. Several geodynamic-related mechanisms are proposed, such as (1) a mantle activity, (2) an extension of the European plate related to the Alpine subduction (slab pull or slab roll-back), (3) a transtension related to strike slips induced by the Iberia-Eurasia and Apulia-Eurasia convergences. Our study discusses the mechanism for opening the Upper Rhine Graben (URG), located in the middle part of the ECRIS. Using reprocessed seismic lines and well data, we carried out a detailed sedimentary infilling analysis coupled with a structural study of the graben and its borders. As a result, three steps are identified for its tectonic evolution: (1) Lutetian-Bartonian: the first step of the opening is recorded by small lacustrine basins bounded by N060-and N010-020-trending inherited normal faults. These basins open either by transtension in a NS compressive context, or by NW-SE extension. (2) Priabonian-Rupelian: the subsidence occurs at a wider scale; the geographic extension of the basin is larger than the current borders of the URG. The structure is controlled essentially by N010-20-trending normal faults and by N060-trending transfer faults. Three structural blocks, bounded by N060-trending transfer faults, are identified from north to south. Each structural block displays an E-W sedimentary filling asymmetry. This period records an NW-SE extension. (3) Chattian-Miocene: the tectonic activity increases and a large-scale strike slip (sinistral) system takes place. This sinistral strike slip is contemporaneous with an uplift of the southern part of the URG and a rapid subsidence of its northern part. These events are related to compressive alpine constraints. During the syn-rift period, the tectonic activity and the amplitude of the vertical movements are low compared to those of the post-rift period. Finally, the NW-SE extension is in the same axis as the NW-SE compressive alpine constraints, likely indicating a direct relation with the alpine dynamic.

International audience; The Mesozoic Aquitaine Basin (alternations through time of rifts and intracratonic to passive margin basins) is inverted during Cenozoic times to become the retro-foreland of the Pyrenees Mountain Belt. A lot of studies were carried out on the paroxystic phase of the retro-foreland activity, few paid attention on the latest-post orogenic-stage, the so-called "Molassic" periods. This can be explained by the monotonous facies distribution along poor outcrops with few dating available. For a better understanding of the last stage evolution of both the Pyrenees and Massif central relief-and their consequences on the sediment routing system-we performed a stratigraphic study of the "Molassic" deposits and their marine equivalent, from the upstream part (Lannemezan area) to the distal part (Landais Plateau and Biscaye Bay abyssal plain). This study was mainly based on subsurface data, seismic lines and wells (industrial and BSS) provided by the BRGM and TOTAL. Wells correlation was based on the principles of stacking pattern calibrated in age and facies on cuttings and clabs. The seismic lines were interpreted using the principles of the shoreline trajectory and calibrated in age and facies on wells. This study is part of frame of the s2s project funded by TOTAL and the BRGM. The main results are as follows. (1) A sharp transition between continental and marine environments characterized by mixed carbonate-siliciclastic (clays and silts) platforms. The Bartonian to Priabonian shelves are reefal platforms with a major downward shift at the Bartonian-Priabonian boundary. The exact location of the Eocene-Oligocene boundary is unknown (ongoing biostratigraphic studies) but the time interval between the base Priabonian and the Rupelian eustatic maximum flooding is characterised by a nice lowstand (LNR) wedge followed by an aggrading highstand (HNR) wedge. The Late Rupelian is progradational agradational and the Rupelian-Chattian boundary is a major unconformity. (2) Continental environments (Priabonian to Chattian) are made up of palustrine to carbonate lacustrine sediments passing to mixed to suspended-load rivers, local base level of conglomeratic alluvial fans located in the extreme inner part of the basin at the feet of the Pyrenees. (3) A major erosion occurred in the Chattian (ongoing biostratigraphic dating for a more precise age) with present-day preservation of the Chattian in the inner part of the basin along the Pyrénées (500 to 1500 m-thick wedge). Chatiian sediments were partly removed by erosion in the western part of the Lannemezan Plateau area and are mostly missing along the Aquitaine Basin. (4) Lower to Middle Miocene sediments (with the same facies than above) are quite thin (50 to 200 m-low preservation). They record a major fall in the subsidence pattern. (5) A two phases major uplift of the Lannemezan and Ger Plateaus occurred during Serravallian and base Tortonian times sealed by weatherings and fluvio-lacustrine sediments (Orignac lignites) (6) From Late Miocene to today, the Aquitaine Basin is a sediment transit zone with deposition on the Landais Plateau as thick siliciclastic prograding wedges.

International audience; To update the geological mapping over the French continental shelfthat mostly dates back to the 70s-80s, BRGM has carried out series of studies and surveys since the early 2000s with the fruitful collaboration of several institutes (CNRS, Universities, Ifremer…) as the one started in 2007 with the University of Caen – Basse-Normandie within the framework of Benabdellouahed PhD thesis (2011).Offshore very-high resolution seismic and geological sampling surveys (2007 to 2009)resulted in a detailed revision of the stratigraphy and structural scheme of the Baie de Seine (BdS). This unprecedented level of details encourages us completing the data set in order to produce anupdated versionof the geological map of the area. Since 2013, three very high seismic surveys (MERCAUX 2013 and 2015, TREMOR 2014) combined with geological sampling have been carried out by BRGM and collaborators (CNRS; Universitiesof Caen – Basse-Normandie, Rennes 1, and Lille 1; Polytech Mons). Together with bathymetric data from SHOM, seismic data interpretation allows us to extend our geological understanding to the surrounding areas. In the northern BdS and offshore Pays de Caux, seismic data provided detail images of the Cretaceous series from the erosion unconformity over Jurassic deposits (K/J), to the onset of Cenozoic sedimentation. The older Cretaceous deposits are correlated to the Wealdianfacies (lower Cretaceous) and are recognized NE of a large structural feature that includes bothFécamp-Lillebonne (FL) and Nord-Baie-de-Seine (NBdS) faults.The transgressive Apto-Albian deposits described onshore are clearly visible above the K/J erosionsurface to the west. The Upper Cretaceous (Cenomanian to Santonian-Maastrichtian chalks) is well developed as a stacking of sedimentary bodies revealing a transgressive trend towards the west. Within each of these sedimentary bodies, reflections show mostly progradational/regressive trend with evidence of a forced regression (channels), probably at the Mid-Late Cenomanian transition. Seismic data also provide high resolution images of the contourite-like geometries described along the coastal cliffs of Normandy (Lasseur, 2007), thus allowing first glance tridimensional reconstruction.Finally, seismic profiles image the structures that affect the area and show clear evidences of large tectonic inversion between Jurassic and Cenozoic. Both FL and NBdS faults definitely play a role in terms of sediment distribution and preservation during Cretaceous and then Cenozoic, and can be seen as the structural limit of the BdS area.

The Paris basin is currently considered as a typical example of intracratonic basin (sag) affected by long term thermal subsidence. The Cenozoic is a period a low subsidence (less than 300m thick) and correspond to the end of the Paris basin sedimentation. Moreover, it is a period of strong deformation of the European plate related to Africa Europe convergence and North Atlantic opening, well known through numerous grabens inversions in northern and eastern Europe. While hiatus have been highlighted within Paris Basin sedimentation, cenozoic deformations of this thicker crust basin still poorly known. This thesis aims at recompose high resolution temporal and spatial evolution of 3D sedimentary geometries and palaeogeographies from Thanetian to Lower Oligocene. This work is firstly based on available and newly acquired biostratigraphic data. Facies sedimentolgy and well data correlations based on sequence stratigraphy principles allowed to recompose the basin evolution at 1Ma timescale. 2 orders of sequences were identified. Third order sequences (1My duration) seems to be controlled by climate-eustasy. Five main (2nd order) sequences bounded by unconformities and/or palaeogeographic reorganization are highlighted : (1) Maastrichtian-Danian ; (2) Thanetian-Ypresian ; (3) Lutetian-Bartonian ; (4) Bartonian-top Priabonian et (5) Top Priabonian-Chattian. Sequences 1 to 4 correspond to basin scale flexure which control their architecture. Following emersion during the main flexural phases, flooding start with relatively steep depositional profiles. As flexure progressively relax, flatter depositional profiles take place together with overall transgression. This work yield high resolution constraints for the understanding and thermomechanical modelling of intraplate deformations various lenght of flexures form 150 to 300km and more are identified and traduces different thickness of deformed lithosphere. From Thanetian to Bartonian, successives E-W oriented flexures take place which ages are congruent with the main phases of Iberia-Eurasia convergence. A short term deformation in basal Ypresian is attributed to the onset of North Atlantic opening. Finally major basin-scale reorientation during Priabonian could be linked to the onset of Apulia- Eurasia continental collision., Le bassin de Paris est considéré comme un exemple typique de bassin intracratonique (sag) affecté par une subsidence thermique long terme. Le Cénozoïque correspond à une période de faible subsidence (épaisseurs inférieures à 350m) et marque la fin du fonctionnement de ce bassin. C'est en outre une période de forte déformation de la plaque européenne, dans un contexte de convergence Afrique-Eurasie et d'ouverture de l'Atlantique Nord caractérisée par des inversions de grabens dans le Nord et l'Est de l'Europe. Si de nombreux hiatus ont été identifiés, les déformations cénozoïques du bassin de Paris, situées sur une croûte à l'équilibre et leur relation aux contraintes en limite de plaque restent méconnues. Cette thèse a pour objectif de recomposer à haute résolution spatiale et temporelle (de l'ordre du million d'années) les géométries sédimentaires 3D et les paléogéographies successives du Paléocène au début de l'Oligocène. Ce travail qui s'appuie sur de nombreuses données biostratigraphiques consiste en une approche couplée de sédimentologie de faciès et de corrélations diagraphiques (500 puits) selon les principes de la stratigraphie séquentielle. Trois ordres de séquences sont définis. Les cycles d'ordre supérieur (4ème et 3ème ordre) enregistrent les variations climato-eustatiques. Cinq séquences de dépôt (2e ordre), limitées par des discontinuités et/ou des réorganisations paléogéographiques sont identifiées : (1) Maastrichtien-Danien ; (2) Thanétien-Yprésien ; (3) Lutétien-Bartonien ; (4) Bartonien-Priabonien terminal et (5) Priabonien terminal-Chattien. Les architectures des séquences (1) à (4) sont contrôlées par des phases de flexures. Après des émersions lors des paroxysmes de flexuration, la relaxation progressive des flexures se traduit tout d'abord par la mise en place de profils pentés et ouverts, puis par des profils de plus en plus plats et confinés associés à une transgression généralisée. Du Thanétien au Bartonien s'observent des flexures d'axe E-W, dont les âges sont compatibles avec les différentes phases de la convergence Ibérie-Eurasie. En outre, une déformation de courte durée à l'Yprésien basal est rattachée à l'ouverture de l'Atlantique Nord. Enfin, une réorientation majeure du bassin possiblement liée au début de la collision Apulie-Eurasie est observée au Priabonien. Ce travail fournit un calage à haute résolution pour la compréhension et la modélisation des déformations intraplaques. Différentes tailles de flexure, de l'ordre de 150 à plus 300 km sont observées traduisant une implication d'épaisseurs plus ou moins importantes de la lithosphère.

International audience; La campagne MERCAUX 2013 d’acquisition sismique marine TrèsHaute Résolution s’est déroulée dans le cadre du projet de cartographiegéologique du plateau continental français mené par le BRGM.Elle avait pour objectif d’obtenir une imagerie sismique détaillée dusous-sol afin d’améliorer la connaissance régionale de la bordure ouestdu Bassin de Paris (Baie de Seine - Pays de Caux). Cette zone souffreen effet d’un déficit de données de subsurface à terre (sismique, puits)qui limite la connaissance de sa géologie régionale et de son évolution,notamment au cours du Méso-Cénozoïque.La campagne MERCAUX 2013 a permis l’acquisition de 1600 km desismique THR de bonne qualité dans le nord Baie de Seine et au largedu Pays de Caux, faisant suite aux 3000 km acquis en Baie de Seine en2007 et 2008 (Thèse BRGM-Université de Caen de M. Benabdellouahed,2011).Un exemple d’apport de connaissances est l’imagerie fine des géométriessédimentaires en ondulation de la craie (Coniacien-Santonien), visiblessur les falaises Etretat et Fécamp. Les données de MERCAUX2013 permettent de déterminer l’extension géographique des champs de ces géométries, de même que leurs dimensions et l’orientation des« levées » et « chenaux », ainsi que des courants impliqués dans leurformation.Les données sismiques obtenues imagent l’ensemble des séries mésocénozoïquesjusqu’au remplissage complexe au sommet des séries dubassin tertiaire nord Baie de Seine. L’imagerie sismique a égalementmontré son intérêt pour la caractérisation des déformations, et l’améliorationdu schéma structural régional.Les résultats de la campagne 2013 seront complétés par une campagnede prélèvements géologiques et d’acquisition sismique THR (MERCAUX2015) et intègreront la nouvelle carte géologiques de la zoneBaie de Seine- Pays de Caux à 1 / 250 000ème.

National audience; Le Paléogène du Bassin de Paris marque la transition entre une phase subsidente (Mésozoïque) et une phase en surrection (Néogène) dans la dynamique de ce bassin intracratonique. Ce bassin situé au nord-ouest de la plaque européenne enregistre d'une part les collisions pyrénéenne et alpine et d'autre part les grands réajustements paléogéographiques relatifs à l'ouverture de l'Atlantique Nord. Au cours de cette grande réorganisation cinématique, liée à la convergence Afrique-Eurasie, diverses phases de plissement sont enregistrées dans le bassin de Paris. Dans ce contexte de faible subsidence, se déposent des systèmes sédimentaires complexes, caractérisés par de faibles taux de préservation, d'importants transits sédimentaires, et de grandes phases d'altérations. L'objectif est d'identifier les géométries sédimentaires et les réponses syn-sédimentaires aux déformations. Afin de répondre à ces questions, des transects de corrélation de puits ont été réalisés (diagraphies), à haute résolution, selon les principes de la stratigraphie séquentielle. Une première phase de déformation est enregistrée au Paléocène: elle est marquée par deux discontinuités majeures associées à des lacunes importantes au Danien inf. et au Sélandien. Ce n'est qu'à partir du Thanétien sup. que reprend la subsidence dans la moitié Nord du bassin. Au Paléocène, l'ensemble du bassin de Paris est affecté par des déformations qui sont de ce fait de grande longueur d'onde. Elles sont, de plus, contemporaines du début du raccourcissement crustal pyrénéen et des inversions des grabens enregistrées en mer du Nord. L'Yprésien inférieur est également associé à une tectonique active. Les géométries sédimentaires témoignent pour cette période d'une aire de subsidence orientée vers le Nord, au-delà de l'accident de Bray, qui semble être un seuil paléogéographique. La limite Yprésien-Lutétien correspond dans le bassin de Paris, à une surrection et à une érosion majeure identifiée par des géométries en "toplap" sous la surface transgressive du Lutétien. Cette érosion est associée à une lacune de 2Ma, qui est inconnue dans les bassins nord-européens. En revanche, plus à l'Ouest, les premières inversions en Manche sont enregistrées à cette même période. Au cours du Lutétien supérieur et du Bartonien inférieur, une autre phase de déformation de moyenne longueur d'onde est enregistrée. Les géométries syn-sédimentaires à ces contraintes présentent de fortes variations d'épaisseurs, notamment dans la partie Ouest. Ces déformations ressenties dans le bassin de Paris sont contemporaines des déformations pyrénéennes qui atteignent leur phase paroxysmale à l'Eocène moyen-supérieur. Les géométries du Bartonien sup. et du Priabonien sont isopaques et révèlent une subsidence homogène. Cette subsidence s'explique dans un contexte distensif qui se manifeste plus à l'Est par l'ouverture du rift ouest-européen. En revanche, des contraintes compressives sont enregistrées à l'Ouest du bassin de Paris (Manche, Angleterre, Mer d'Iroise). Les corrélations diagraphiques ont permis d'obtenir une image 3D des géométries sédimentaires à l'échelle du bassin. Ces résultats apportent d'une part, une meilleure compréhension de la dynamique d'un bassin en contexte de faible subsidence, et permettent, d'autre part, d'identifier la réponse d'un bassin intracratonique, à des déformations de grande longueur d'onde.

National audience; Le transfert des sédiments dans un domaine orogénique est contrôlé par les interactionsentre les processus géodynamiques et tectoniques, le climat, les conditions de drainagedans les bassins ainsi que les variations de niveaux marins. Les approches de traçage desources considèrent généralement un temps négligeable d’export des sédiments depuisleur lieu d’érosion jusqu’à leur bassin terminal. Pourtant, l’évolution pluri-phasée d’uneorogène et de ses bassins d’avant-pays laissent présager d’une évolution plus complexedu routage sédimentaire.Avec cette étude combinée des flux et volumes de sédiments érodés et préservés, nousretraçons l’évolution sédimentaire du système Pyrénées-Aquitaine-Golfe de Gascognepour en relier les phases critiques de construction et destruction de la chaine avec lesprocessus responsables du routage sédimentaire.Pour ce faire, nous combinons un modèle thermique d’inversion des donnésthermochronologiques qui documente l’évolution de l’érosion de la chaine, avecl’analyse de nombreuses données de sismiques et forages en Aquitaine et Golfe deGascogne pour évaluer les sédiments préservés et leur partitionnement dans ces deuxbassins. Les dernières études du remplissage syn- à post-orogénique ont permis dereplacer, dans un cadre chronostratigraphique précis, l’évolution tectono-sédimentairede ces deux bassins.Par cette approche, nous pouvons observer l’évolution du « mass balance » pyrénéenfocalisé sur la partie Nord du système. Ces résultats nous permettent de quantifier (1) lestockage des sédiments depuis le Nord des Pyrénées jusqu’au bassin foreland Aquitaineau syn-orogénique et (2) l’export d’une grande partie de ces sédiments vers le golfe deGascogne au post- orogénique. Nous en déduisons également le stockage transitoire dessédiments dans le bassin d’Aquitaine pendant ~20 Myr entre les stades (1) et (2),mettant en évidence un potentiel recyclage des sédiments avant leur export versl’offshore.Travaux de recherche financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTALSource-to-Sink

International audience; The English Channel has been an area of intense geological investigation for decades, spanning various subjects such as structural and basin evolution between variscan and alpine orogenic cycles or sediment transport over a wide platform under tidal and storm currents. Among these subjects, one specific and noticeable feature of the English Channel is the occurrence of a complex network of channels with clear morphological expression at the seabed. Since the beginning of the 20th century, and more pragmatically since the 1970s and the development of high-resolution seismic acquisition, this network has been the focus of several studies that proposed various scenarii for its origin and age. The existence of two superimposed networks had already been proposed in the late 70's by Alduc. Since 2007, in the framework of the geological mapping of the French continental shelf, BRGM and collaborators (University of Caen Basse-Normandie/UMR M2C; University of Lille 1/UMR LOG,…) acquired a dense grid of very high resolution marine seismic data. Interpretation of these data (i) confirms that several networks are superimposed, and (ii) details the real complexity and discontinuity of the older network(s) associated to the " Fosses de la Manche " system. Finally, thanks to high quality oil exploration seismic data, we were able to reveal a local unexpected increase of bedrock incision and associated sedimentary fill up to c. 350 m. These observations and subsequent implications for networks origin (fluvial or tidal) and development are discussed with respect to regional geological settings and controlling parameters. Their significance in terms of source-to-sink features is a key aspect as the English Channel is certainly an important zone of sediment transfer during Neogene, collecting from a large catchment and delivering to the Western Approaches, the Celtic Sea and the Bay of Biscay abyssal plains. Drilling selected targets to provide groundtruthing sounds now like the obvious next step.

International audience

International audience; Le bassin aquitain, retroforeland pyrénéen enregistre les déformations liées à la convergence Ibérie-Eurasie sur la période Crétacé supérieur à Paléogène. Le calendrier et le style structural des déformations du retroforeland sont relativement mal contraints. Afin de mieux contraindre la propagation de la déformation plusieurs coupes géologiques sont réalisées du Sud vers le Nord, depuis la chaine en direction du Massif Central. Ces coupes sont réalisées à partir de puits corrélés en stratigraphie séquentielle, de données de terrains, et de sismique.Les résultats montrent plusieurs étapes dans l'évolution du bassin aquitain :(1) Les géométries du Crétacé supérieur montrent l'existence d'un premier bassin flexural au Campanien qui est scellé par les dépôts maastrichtiens relativement isopaques et très étendus en direction du nord.(2) Le Paléocène n'enregistre pas de déformations significatives.(3) Les géométries de l'intervalle Yprésien-Bartonien montrent une réponse flexurale en lien avec la croissance du prisme orogénique et une migration importante des systèmes de dépôts vers le Nord à la fin de cette période. Cette période s'achève au Bartonien avec une propagation de la déformation cassante dans l'avant-pays ; elle correspond aux chevauchements de la Montagne Noire (faille de Mazamet) et au jeu de la faille de Villefranche.Les données thermochronologiques acquises récemment sont compatibles avec les données sédimentologiques, en particulier en Montagne Noire.(4) Aux alentours de la limite Bartonien-Priabonien, une transgression marine est enregistrée dans le bassin de Castres impliquant un profil plat et une subsidence à grande échelle. Cet évènement marin est scellé par des dépôts priaboniens qui ont une géométrie isopaque. Cette géométrie ne montre plus de réponse flexurale liée à la charge orogénique. L'origine de cette subsidence reste méconnue. Elle pourrait être liée à la dynamique mantellique qui aboutirait à l'ouverture du golfe du lion et à l'érosion de la racine lithosphérique des Pyrénées orientales.Il existe ainsi trois stades bien distincts dans la propagation de la déformation que sont (1) une réponse flexurale liée à la charge orogénique du Crétacé supérieur au Bartonien (phase paroxysmale) puis (2) cassante à la fin du Bartonien également enregistrée à plus grande échelle. Suite aux déformations cassantes, (3) une « relaxation des contraintes » semble s'enregistrer par une transgression marine et par une subsidence homogène à partir du Priabonien. Ce dernier stade marque la transition syn-à-post-orogénique.Ce travail de recherche est financé par le BRGM et par TOTAL dans le cadre du projet S2S

The Lower Cretaceous corresponds, in northwestern Europe, to a period of significant extension with the rifting of the Bay of Biscay and its eastern prolongation, the Parentis Basin. This basin has a long history of rifting and several important discontinuities between the uppermost Jurassic and the Albian (at the top of the Jurassic, top of the Barremian and at the Aptian-Albian boundary). North of this basin i.e. the Aquitaine Platform, the sedimentation is very patchy, the few known Lower Cretaceous deposits suggest continental conditions during this period. Preliminary work carried out on some deep boreholes located on the Aquitaine platform reconstructed temperatures by thermochronology (apatite fission track on Triassic and Permian samples). The preliminary results show that these samples are not in equilibrium with the current sedimentary thickness taking into account a conventional geothermal gradient (35°/km). All these the samples then show a significant cooling at the end of the Lower Cretaceous consistent with a regional erosion event. This preliminary work leads us to make two hypothesis:- The deposition of a Lower Cretaceous sedimentary thickness that was then eroded form the Aptian. This hypothesis is in agreement with study carried out further east (French Massif Central) but not with the first order sedimentary outcropping characterization on the Aquitaine platform.- The high palaeotemperatures recorded are controlled by an increase in the geothermal gradient (a gradient of 50°/km must be considered) during the Upper Jurassic and Lower Cretaceous. This model does not consider the deposition and the erosion of a thick Cretaceous cover. This hypothesis is difficult to explain over such large area without significant crustal thinning.These two-hypothesis lead to very different palaeogeographical situations and to very different vertical displacement. The answer to these questions is a key in order to understand the periods of karstification of the Jurassic carbonate platform and therefore to have a better knowledge of the water reservoir. We presented in this work the results of an integrated study. The results are based on a combination of field study and the interpretation of subsurface data (boreholes and seismic). A wide range of methods has been applied to this dataset (sedimentology, sequence stratigraphy, well correlation, isotopic and geochemical analysis of carbonate, sand and clay and thermochronology).

L’évolution des conditions climatiques du Paléogène a donné lieu à plusieurs synthèses régionales et globales. Le Bassin parisien, qui est l’un des bassins historiques pour la connaissance des dépôts cénozoïques, a été paradoxalement peu étudié du point de vue des paléoclimats. Cela s’explique par des affleurements dispersés, combinés à une grande variation des environnements de dépôts alternant entre continental et marin ouvert, et un calage stratigraphique complexe. Si les reconstitutions de températures sont accessibles par les données floro-faunistiques et isotopiques (δ18O), l’évolution des conditions hydriques et leurs conséquences sur la production et le transport des sédiments terrigènes (argiles, sables) sont peu documentées pour le Bassin parisien. Nous nous intéressons ici à l’Eocène inférieur et moyen, période qui a enregistré deux périodes d’optimum climatiques, le premier autour de 50 Ma (EECO ; Early Eocene Climatic Optimum) et le second à 40 Ma (MECO ; Middle Eocene Climatic Optimum). Une étude combinant minéralogie, étude des assemblages argileux et du  13Corg a été réalisée sur les dépôts 1) du forage d’Ussy-sur-Marne (NE Paris, Seine-et-Marne) qui recoupe les formations des Calcaires à Ditrupa strangulata, des Calcaires à Milioles et Orbitolines, des Marnes et Caillasses inférieures, de l’équivalent des Falun de Foulangues, des Marnes et Caillasses inférieures et des Sables d’Auvers et de Beauchamp, 2) du forage historique du Tillet (N Paris, Oise) qui débute dans la craie du Campanien et se termine dans les Sables de Beauchamp du Bartonien. Pour ce dernier, les dépôts du Lutétien inférieur (Calcaires à Nummulites laevigatus) aux Sables de Beauchamp du Bartonien ont été étudiés. Les données de  13Corg permettent d’affiner les corrélations établies sur la base des unités lithostratigraphiques, des valeurs plus positives étant enregistrées dans les Calcaires du Lutétien, contrastant avec la signature isotopique de l’Yprésien et du Bartonien. Les données minéralogiques sont très cohérentes entre les 2 forages et montrent des variations importantes dans la nature des assemblages argileux. L’arrivée d’argiles fibreuses (palygorskite, sépiolite) couplées aux smectites et à la clinoptilolite à partir des Marnes et Caillasses inférieures, tranche d’avec la sédimentation dominée par des assemblages d’illite, interstratifiés IS R1, smectite et kaolinite du début du Lutétien, qui reprendra avec les Sables d’Auvers et de Beauchamp. Cet épisode témoigne d’une aridification à l’échelle du Bassin parisien à la fin du Lutétien, en parallèle d’une baisse du niveau marin, en accord avec la présence sporadique d’horizons évaporitiques.

International audience; Les connaissances acquises sur l’exhumation de la chaine Pyrénéenne et l’évolution des bassins d’avant-pays adjacents permettent à présent d’appréhender ce système orogénique complexe dans une démarche intégrative dans l’espace et le temps. Cette approche, dite « source-to-sink » s’attache à comprendre l’évolution du routage sédimentaire depuis la Source (relief orogénique, craton, recyclage de bassin) en passant parla zone de transfert (périphériques ou internes au bassin) jusqu’au réservoir final (bassin flexural, bassin turbiditique profond). Nous proposons, dans le cadre de cette nouvelle cartographie, de compiler les données disponibles et nouvellement acquises dans le projet, sur l’ensemble du domaine péri-pyrénéen du Golfe du Lion à l’Est jusqu’au Golfe de Gascogne à l’Ouest en incluant le Massif Armoricain au Nord jusqu’au bassin de Madrid au Sud. La réalisation de ces cartes s’appuie sur l’utilisation de nombreuses méthodes et outils, tels que les reconstructions cinématiques du système Ibérie-Europe-Méditerranée, les coupes restaurées, l’histoire d’exhumation par thermochronologie, le traçage des sources, lacaractérisation des surfaces d’altération et d’érosion, la synthèse de l’activité des accidents structuraux majeurs, les reconstructions paléogéographiques, l’analyse des géométries sédimentaires et des directions de transport ainsi que la quantification des volumes préservésdans les bassins. Les pas de temps choisis pour ces cartes permettent de rendre compte de différents stades d’évolution tectono-sédimentaire du système péri-pyrénéen au stade de quiescence de l’orogenèse (1) à 65 Ma, Danien, et aux stades précoces de l’orogenèse (2) Thanétien terminal(56Ma) et (3) Yprésien (52 Ma). Les compilations effectuées mettent en regard domaines exhumés et zone de sédimentation en termes de flux et de volumes, et permettent de cartographier les systèmes de routage et leur évolution au cours d’un cycle de construction d’un orogène.Travaux de recherche financés et réalisés dans le cadre du programme BRGM-TOTAL Source-to-Sink

International audience; The North Pyrenean retro-foreland basin is connected westward to a passive margin –the Landais Plateau – that passed to the abyssal plain of the Biscaye Bay, end of the sediments routing system. The objective of this work is (1) to establish the timing of the retro-foreland basin and its post-foreland evolution, (2) the timing of the Pyrenees growth view from the basin (volumes and types of sediment) and (3) the consequences on the sedimentary systems and their architectures. This study is based on a sequence stratigraphic and structural analysis of seismic lines both onshore and offshore calibrated in age, lithology and facies on industrial wells. The end of the Bartonian is characterized by a important change of the subsidence localisation in the flexural basin. It evolved to a piggy-back basin characterized by northward propagation of thrusts coeval with salt diapirs growths that controlled the main depocenters that are not any more located in front of the North Pyrenean thrust. This differential subsidence (l=x10 km) is active up to end-Chattian times, transition to a typical passive margin with a low subsidence flexural (l=x100 km) regime over the former piggy-back area. Two main unconformities at Aquitaine Basin scale recorded deformation during this passive margin period, end Chattian (the base unconformity) and base Tortonian times. They both record uplifts of the Western Pyrenees. The modern relief of the western part of the Pyrenees is inherited from base Upper Miocene. These unconformities recorded changes of sediment routing systems. From Bartonian to end-Chattian times, the sediments are stored both onshore and offshore in the troughs between the thrust-controlled salt ridges. From end-Chattian to base Tortonian, sediments are mainly preserved offshore, with large low subsiding palustrine to lacustrine domains onshore. Since Late Miocene the onshore is a large by-pass domain with upstream river incisions along the Lannemezan and Ger Plateaus, feeding large progradational wedges reworked by deep-sea currents. This work is funded and carried out in the framework of the BRGM-TOTAL project Source-to- Sink.

International audience; Le bassin de Paris est considéré comme un exemple typique de bassin intracratonique affecté par une subsidence thermique long terme. Le Cénozoïque correspond à une période de faible subsidence (épaisseurs inférieures à 350m) et marque la fin du fonctionnement de ce bassin. C’est en outre une période de forte déformation de la plaque européenne, dans un contexte de convergence Afrique-Eurasie et d’ouverture de l'Atlantique Nord caractérisée par des inversions de grabens dans le Nord et l’Est de l’Europe. Si de nombreux hiatus ont été identifiés, les déformations cénozoïques du bassin de Paris, situées sur une croute à l’équilibre et leur relation aux contraintes en limite de plaque restent méconnues. Cette thèse a pour objectif de recomposer à haute résolution spatiale et temporelle (de l’ordre du million d’années) les géométries sédimentaires 3D et les paléogéographies successives du Paléocène au début de l’Oligocène. Ce travail qui s’appuie sur de nombreuses données biostratigraphiques consiste en une approche couplée de sédimentologie de faciès et de corrélations diagraphiques (500 puits) selon les principes de la stratigraphie séquentielle. Trois ordres de séquences sont définis. Les cycles d’ordre supérieur (4ème et 3ème ordre) enregistrent les variations climato-eustatiques. Cinq séquences de dépôt (2e ordre), limitées par des discontinuités et/ou des réorganisations paléogéographiques sont identifiées : (1) Maastrichtien-Danien ; (2) Thanétien-Yprésien ; (3) Lutétien-Bartonien ; (4) Bartonien-Priabonien terminal et (5) Priabonien terminal-Chattien. Les architectures des séquences (1) à (4) sont contrôlées par des phases de flexures. Après des émersions lors des paroxysmes de flexuration, la relaxation progressive des flexures se traduit tout d’abord par la mise en place de profils pentés et ouverts, puis par des profils de plus en plus plats et confinés associés à une transgression généralisée. Du Thanétien au Bartonien s’observent des flexures d’axe E-W, dont les âges sont compatibles avec les différentes phases de la convergence Ibérie-Eurasie. En outre, une déformation de courte durée à l’Yprésien basal est rattachée à l'ouverture de l'Atlantique Nord. Enfin, une réorientation majeure du bassin possiblement liée au début de la collision Apulie-Eurasie est observée au Priabonien. Ce travail fournit un calage à haute résolution pour la compréhension et la modélisation des déformations intraplaques. Différentes tailles de flexure, de l’ordre de 150 à plus 300 km sont observées traduisant une implication d’épaisseurs plus ou moins importantes de la lithosphère.

International audience; Le système de l'ECRIS correspond à une phase de rifting intracontinental attribuéeà l'Eocène supérieur-Oligocène, et couramment rapporté à une extension oligocène. La dynamique de l'ouverture de ces bassins dans le contexte compressif lié à la convergence Afrique-Eurasie restent cependant controversée. Plusieurs hypothèses sont évoquées concernantles mécanismes, dont (1) une activité mantellique, (2) une extension surla plaque européenne liée à la subduction alpine (slab pull ou slab roll-back), et (3) une transtension liée à un mouvement décrochant entrainé par les contraintes N-S pyrénéennes et la convergence Apulie-Eurasie. Ladynamique de l'ouverture de ces fossésest ici étudiée par une analyse du remplissage sédimentaire couplée à une étude structurale des bordures. Nous présenterons ici, les résultats acquis sur le fossé rhénan (partie française). Cette étude nous a permis d'identifierquatre grandes étapes : (1) Lutétien-Bartonien : un premier stade d'ouvertures'enregistre par la mise en place de bassinsà sédimentation lacustre d'extension spatiale limitée. Ces bassins, limités par des failles de direction N060° et N010-020° héritées de l'orogenèse varisque,s'ouvrent en décrochement (senestre ?)dans un contexte compressif N-S. (2) Priabonien: la subsidence est plus homogène avec l'apparition d'un seul bassindont l'extension géographique est plus large que les limites actuelles du bassin.La structuration de ce bassin est essentiellement contrôlée par les failles normales de direction N010-020°, plus nombreuses à l'inverse des failles de direction N060°. Cette période enregistre un changement progressif des contraintescompressives N-S à des contraintes extensives E-W. (3) Rupélien inférieur : la subsidence semble se généraliser à l'échelle du bassin. Trois grands compartiments structuraux du nord au sud sont identifiés et limités par des failles de transfert reprenant les directions initiées au premier stade (1). Chacun présente une asymétrie E-W avec, dans les zones Nord et Sud, un jeu plus important le long de la bordure Est, alors que dans la zone médiane, un jeu plus important est identifié sur la bordure Ouest. La tectonique cassante, moins active est essentiellement caractérisée par les failles normales de direction N010-020° suggérant des contraintes extensives E-W. (4) A partir de l'Oligocène supérieur et du Miocène, le contrôle structural s'intensifie et s'enregistre par de grands décrochements contemporains de la collision continentale de l'orogène alpin. Pendant la période dite « syn-rift », il est montré que le contrôle structural et l'amplitude des mouvements verticaux restent faibles en comparaison à la période dite « post-rift ».

National audience; Le Massif central français est un relief clé du territoire français. Cette région a connuune période intense de volcanisme alcalin, commençant par l’édification duStratovolcan du Cantal à 11 Ma et se terminant à 3 Ma. Pour quantifier la paléoélévationdu Stratovolcan et pour le replacer dans le cadre de l'histoire du soulèvementdu Massif Central, nous avons d'abord reconstitué la végétation et le climat basés surdes analyses polliniques dans les diatomites de Murat, déposées dans un lac de maardont on a précisé l’â e de 5,52 à 5,33 Ma. La végétation était organisée selon trois étagesdifférents : un marécage à Glyptostrobus (cyprès-chauve) autour du lac ; une forêtmixte au-delà et, à plus haute altitude, une forêt de conifères (Cathaya, Cedrus, Tsuga,Picea et Abies) (Fauquette et al., 2020).Les estimations climatiques obtenues par la méthode des amplitudes climatiquesindiquent des températures moyennes annuelles comprises entre 11,4 et 17°C. Enutilisant ces estimations et par comparaison avec des sites contemporains, nousdéduisons une paléo- élévation pour Murat entre 710 et 930 m d'altitude. Ce site adonc subi un soulèvement de 130 à 350 m pendant le Pliocène inférieur, ce qui aentraîné une réorganisation du réseau de drainage avec des rivières coulant de labordure nord du Massif Central vers l'océan Atlantique. Notre étude confirme que lestratovolcan du Cantal était un volcan qui atteignait une altitude élevée au Pliocèneinférieur (>2500 m) avant son démantèlement progressif lors des épisodes glaciairesdu Pléistocène Fauquette et al., 2020).Fauquette S. et al., 2020. Journal of the Geological Society, in press.