Soutenance de thèse de Nazim SEMMANI

Les remplissages sédimentaires des bassins continentaux constituent des archives précieuses de l’évolution des paramètres environnementaux à diverses échelles de temps. Ces paramètres environnementaux comme la topographie du bassin et la salinité sont influencés par la tectonique et le climat. Dans le Sud-est de la France, plusieurs bassins continentaux se sont formés durant l’intervalle Priabonien-Rupélien dans le contexte du changement du régime tectonique compressif lié à l’orogenèse pyrénéo-provençale au régime extensif associé au rift ouest-européen et de la dégradation climatique majeure de la fin de l’Eocène. L’expression de cette dégradation climatique en milieu continental ainsi que l’origine de la salinité des systèmes lacustres du Sud-est de la France sont encore mal comprises. Le bassin de la Vistrenque situé en Camargue, le plus profond dépôt-centre cénozoïque du Sud-est de la France, est constitué de plus de 3200 m de dépôts paléogènes carbonatés, silicoclastiques et évaporitiques. Cette succession très dilatée représente une archive exceptionnelle pour documenter les conséquences environnementales des changements climatiques liés à la transition Eocène-Oligocène et reconstituer la paléogéographie du Sud-est de la France au Paléogène. La méthodologie adoptée dans ce travail repose sur l’analyse sédimentologique, stratigraphique, micropaléontologique et géochimique des données d’affleurements et de forages (carottes, cuttings, diagraphies). L’étude des affleurements situés au nord du bassin permet de reconstituer une marge carbonatée d’un lac salin caractérisée par un fort développement de corps oolithiques au Priabonien. L’analyse stratigraphique met en évidence des connexions avec les masses d’eaux salées voisines du Languedoc et de la Vallée du Rhône pendant les transgressions lacustres. Dans le dépôt-centre, les datations obtenues dans ce travail ont permis de construire un cadre chronostratigraphique robuste des séries étudiées qui s’échelonnent de l’Eocène supérieur à l’Oligocène supérieur. Cette thèse apporte des preuves d’incursions au moins épisodiques d’eaux influencées par la mer dans les fossés continentaux camarguais et languedociens durant le Priabonien, le Rupélien inférieur et le Chattien. La salinisation de ces bassins provient de la mer alpine au Priabonien et au Rupélien inférieur et deux couloirs d’incursion marine peuvent être envisagés : 1) la haute vallée du Rhône via le seuil de Crest, 2) la basse vallée du Rhône via les synclinaux pyrénéens du Haut-Var. Au Chattien, les incursions marines dans la Vistrenque proviennent du sud à la faveur de l’ouverture de la Méditerranée occidentale et la formation de la marge du golfe du Lion à la place des reliefs pyrénéens continus qui formaient une barrière topographique méridionale au Priabonien et au Rupélien inférieur. Quatre séquences de dépôts ont été définies pour documenter l’évolution du bassin de la Vistrenque au Paléogène. La première séquence est constituée de : 1) un hémicycle transgressif (Priabonien à Rupélien basal) marqué par une sédimentation lacustre profonde gravitaire terrigène dans le centre du bassin et une sédimentation carbonatée sur la marge nord ; 2) un hémicycle de régression forcée du lac (Rupélien inférieur) marqué par une réduction des flux terrigènes et la formation locale d’évaporites. La précipitation des évaporites est conséquente de l’aridification continentale en lien avec le refroidissement global à la transition Eocène-Oligocène. Les trois séquences suivantes dont l’ensemble présente une tendance régressive sur le long terme (régression normale) traduisent l’évolution pendant le Rupélien du système sédimentaire d’un lac profond à un lac peu profond à sédimentation deltaïque et littorale et le développement final d’une plaine alluviale à partir du Chattien. Ce changement à long terme des environnements de dépôt est relié à la fin de fonctionnement d’un bassin en décrochement contrôlé par la faille de Nîmes.

Sedimentary infills of continental basins constitute valuable archives of the evolution of environmental parameters at different time scales. These environmental parameters such as basin topography and salinity are influenced by tectonics and climate. In South-east France, several continental basins were formed during the Priabonian-Rupelian interval in a context of change from the compressive tectonic regime linked to the Pyreneo-Provençal orogeny to the extensive regime associated with the European Cenozoic Rift System and the fundamental climatic change at the end of the Eocene. The manifestation of this climatic deterioration in continental areas as well as the origin of the salinity of the lacustrine systems of South-east France are still poorly understood. The Vistrenque Basin located in the Camargue, the deepest Cenozoic depocentre in South-east France, is made up of more than 3200 m of Paleogene carbonate, siliciclastic and evaporite deposits. This highly expanded succession represents an exceptional archive to document the environmental impact of the climatic changes related to the Eocene-Oligocene transition and to reconstruct the palaeogeography of South-east France during the Paleogene. The methodology adopted in this work is based on the sedimentological, stratigraphic, micropaleontological and geochemical analyses of outcrops and borehole data (cores, cuttings, logs). The study of the outcrops located in the northern part of the basin allows to reconstruct a carbonate margin of a saline lake characterized by significant development of oolitic bodies during the Priabonian. Stratigraphic analysis reveals the existence of lake water connections with neighbouring saline waterbodies located in Languedoc and Rhône Valley during lacustrine transgressions. In the depocentre, the ages obtained in this work have allowed to construct a strong chronostratigraphic framework for the investigated sedimentary series, whose ages range from the Upper Eocene to the Upper Oligocene. This thesis provides evidence for, at least transient, incursions of sea-influenced waters into the Camargue and Languedoc continental troughs during the Priabonian, Lower Rupelian and Chattian. The salinization of these basins derived from the Alpine Sea during the Priabonian and Lower Rupelian times and two potential pathways can be considered: 1) the upper Rhône Valley via the Crest Sill, 2) the lower Rhône valley via the Pyrenean synclines of the Haut-Var area. During the Chattian, marine incursions into the Vistrenque derived from the south thanks to the opening of the western Mediterranean and the formation of the Gulf of Lion margin in place of the continuous Pyrenean reliefs that constituted a southern topographic barrier during the Priabonian and Lower Rupelian. Four depositional sequences have been defined to document the evolution of the Vistrenque Basin during the Paleogene. The first sequence consists of: 1) a transgressive hemicycle (Priabonian to basal Rupelian) characterized by gravity-driven terrigenous sedimentation in deep lake setting in the centre of the basin and carbonate sedimentation on the northern margin; 2) a hemicycle of forced lake regression (Lower Rupelian) marked by a reduction in terrigenous fluxes and local formation of evaporites. The precipitation of evaporites is a consequence of the continental aridification associated with the global cooling at the Eocene-Oligocene transition. The next three sequences, which together show a long-term regressive trend (normal regression), reflect the evolution of the sedimentary system during the Rupelian from a deep lake to a shallow lake with deltaic and littoral sedimentation and the final development of an alluvial plain as early as the Chattian. This long-term change in depositional environments is related to the end of the functioning of a strike-slip basin controlled by the Nîmes Fault.