UNIVERSITÉ DE STRASBOURG ÉFROH'RFWRUDOHGHV6FLHQFHVGHOD7HUUHHWGHO¶(QYLURQQHPHQW (' Institut de Physique du Globe de Strasbourg (UMR 7516) THÈSE présentée par : Sonia Brahimi Soutenue le : 10 avril 2019 pour obtenir le grade de : 'RFWHXUGHO¶XQLYHUVLWpGH6WUDVERXUJ Discipline : Sciences de la Terre Spécialité : Géophysique - Géologie Caractérisation géophysique (méthodes potentielles, imagerie sismique) de structures géologiques : des terranes panafricains de la chaine trans-saharienne, aux vallées-tunnel et incisions glaciaires GH0HUGX1RUGHWG¶$OJpULH THÈSE dirigée par : Dr. Munschy Marc Université de Strasbourg RAPPORTEURS : Dr. Eschard Rémi Total, Paris Dr. Quesnel Yoann CEREGE, CNRS, Université Aix Marseille EXAMINATEURS : Dr. Ghienne Jean-François (co-encadrant) CNRS, Université de Strasbourg Pr. Liégeois Jean-Paul 0XVpH5R\DOGHO¶$IULTXH&HQWUDOH, Belgique Pr. Shulmann Karel Université de Strasbourg UNIVERSITÉ DE STRASBOURG ÉFROH'RFWRUDOHGHV6FLHQFHVGHOD7HUUHHWGHO¶(QYLURQQHPHQW (' Institut de Physique du Globe de Strasbourg (UMR 7516) THÈSE présentée par : Sonia Brahimi Soutenue le : 10 avril 2019 pour obtenir le grade de : 'RFWHXUGHO¶XQLYHUVLWpGH6WUDVERXUJ Discipline : Sciences de la Terre Spécialité : Géophysique - Géologie Caractérisation géophysique (méthodes potentielles, imagerie sismique) de structures géologiques : des terranes panafricains de la chaine trans-saharienne, aux vallées-tunnel et incisions glaciaires GH0HUGX1RUGHWG¶$OJpULH THÈSE dirigée par : Dr. Munschy Marc Université de Strasbourg RAPPORTEURS : Dr. Eschard Rémi Total, Paris Dr. Quesnel Yoann CEREGE, CNRS, Université Aix Marseille EXAMINATEURS : Dr. Ghienne Jean-François (co-encadrant) CNRS, Université de Strasbourg Pr. Liégeois Jean-Paul 0XVpH5R\DOGHO¶$IULTXH&HQWUDOH , Belgique Pr. Shulmann Karel Université de Strasbourg À mes parents, À Moh, À pps Remerciements 7 ,O \ D GpMj TXDWUH DQQpHV GH FHOD DORUV TXH MH YHQDLV G¶DUULYHU j 6WUDVERXUJ HQ SURYHQDQFH G¶$OJHUHQYXHGHUpDOLVHUXQHWKqVHGHGRFWRUDWMHQHVDYDLVSDVHQFRUHTXHMHP¶DSSUrWD is à vivre une expérience aussi enrichissante que passionnante ! $XMRXUG¶KXL HQ clôturant ce manuscrit de WKqVHFRPPHQWQHSDVpSURXYHUXQHFKDOHXUHXVHSHQVpHjO¶pJDUGGHWRXWHVOHV personnes qui ont contribué de près ou de loin à sa concrétisation. Je voudrais tout d ¶DERUGUHPHUFLHUJUDQGHPHQWPHVGLUHFWHXUVGHWKqVH0DUF0XQVFK\HW-HDQ - )UDQoRLV*KLHQQHGHP¶DYRLUDFFRPSDJQp et soutenu avec abnégation et patience tout au long de ce projet. 0DUF PHUFL GH P¶DYRLU LQLWLp e à la méthode magnétique et plus encore en m¶LQFXOTXDQW le gout. *pRORJXH TXH M¶pWDLV FDU MH VXLV SDUWLHOOHPHQW JpRSK\VLFLHQQH maintenant !), tu as été très patient avec moi HQP¶DSSUHQDQWOHVEDVHVOHVRXWLOVGHWUDLWHPHQW et interprétations de la méthode, sachant que les fonctions mathématiques Q¶pWDLHQWSDVPRQ point fort. Par- GHVVXVWRXWMHWHUHPHUFLHGHP¶DYRLUDVVRFLp e aux autres projets de recherche et missions de terrain, que VRQW OHV FDUWRJUDSKLHV PDJQpWLTXHV DX VRO SRXU O¶DUFKpRORJLH HW OD dépollution pyrotechnique en Égypte et en France. Sans nul doute, ton optimisme, ton enthousiasme inaltérable, ta sympathie et ta bonne humeur ont été pour moi la source de ma motivation. Je te répète pour la énième fois, je ne suis pas une tunisienne et bel et bien une ALGERIENNE. Jean-François, merci GHP¶DYRLURXYHUWWRQXQLYHUVµ¶OHVSDOpRJODFLDWLRQV¶¶ Merci pour toutes les discussions pertinentes que nous avions eu à échanger ainsi que les cours accélérés sur les paléovallées glaciaires. La mission des Evettes bien que courte a été très intéressante. Tu P¶DVDSSULVWHOOHPHQWGHFKRVH s en un temps record. Merci pour ta rigueur et ton suivi acharné dans mon travail, ce qui m'a permis d'aller à chaque fois très loin dans les analyses des données. Jean-François et Marc, un grand Merci pour vous GHX[G¶DYRLU G¶HPEOpH FUXHQPRLG¶DYRLUDSSUpFLpPHVHIIRUWVHWPRQWUDYDLO et bien plus encore de P¶DYRLUGRQQp cette chance de vivre une si belle expérience ! -¶DGUHVVHWRXWPRQUHVSHFWHWPHVUHPHUFLHPHQWVj0RQVLHXU.DUHO6FKXPDQG¶DYRLUSUpVLGp la séance ainsi que tous les membres TXL P¶RQW IDLW O¶KRQQHXU G¶H[DPLQHU mon travail et de P¶DYRLUIDLWSDUWGHOHXUV chaleureuses félicitations. Je remercie Messieurs Rémi Eschard et <RDQQ 4XHVQHO G¶DYRLU DFFHSWp GH UDSSRUWHU FHWWH thèse. Je les remercie sincèrement pour O¶LQWpUrW GRQW LOV RQW WpPRLJQp dans ma thèse HW SRXU OHV TXHVWLRQV TX¶LOV RQW VRXOHYpHV Je remercie vivement Monsieur Jean- 3DXO /LpJHRLV G¶DYRLU SDUWLFLS é au jury et plus SDUWLFXOLqUHPHQWG¶DYRLUDFFHSW é de collaborer avec nous. Merci pour toutes les discussions que nous avions eu à pFKDQJHUSDUSOXVG¶XQHFHQWDLQHGHPDLOV Merci G¶DYRLUELHQYRXOX te déplacer à Strasbourg pour discuter avec moi-même Jean-François et Marc HWGHP¶DYRLUDFFXHLOOL e une petite semaine à Tervuren, me consacrant WRXWOHWHPSVTX¶LOIDXW en me donnant DXVVLO¶ occasion de faire connaissance avec Monsieur Jean Boissonnas et toute O¶ équipe du Musée royal de O¶$IULTXH centrale. Je tiens à remercier tout particulièrement M RQVLHXU$PDU%RXUPDWWHF¶HVWDYHFOXLTXLM¶DL commencé les premiers pas du projet doctoral à Alger, autant que directeur de thèse (côté DOJpULHQ /HVFLUFRQVWDQFHVP¶RQWREOLJp e à poursuivre la thèse j6WUDVERXUJM¶\UHYLHQGUDL ! &HWWHWKqVHQ¶DSXrWUHUpDOLVpHVDQVO¶DFFRUGGH collaboration, conclu avec la Société nationale pour la recherche, la production, le transport, la transformation, et la commercialisation des hydrocarbures (SONATRACH) et l ¶$JHQFH1DWLRQDOHSRXUOD9DORULVDWLRQGHV5HVVRXUFHVHQ 8 Hydrocarbures (ALNAFT). Je tiens à remercier ces deux sociétés de m'avoir offert la possibilité d'utiliser exclusivement des données originales. Je tiens à remercier le personnel de O¶H[SORUDWLRQGH%RXPHUGqV $OJpULH SRXUP DYRLUDFFRPSDJQp e dans toutes les démarches de la collecte des données, tout particulièrement, Mme Benantar Hassaim, Mme Hakima de GpSDUWHPHQWG¶,OOL]L0PH'RXLGL -Hamdi, Mr Bellahcene, Mr Djebbar, Mr Medaouri, Mr Badji et Mr Mahiout. Je remercie tous mes collègues de la Team GEOLS, pour leur bonne humeur et leur sympathie, tant de cafés et discussions partagées, je ne pourrais citer toutes les personnes présentes, mais elles se reconnaîtront. Particulièrement, je remercie Julia Autin pour sa sympathie, sa disponibilité et O¶DLGHTX¶HOOHP¶DDSSRUWp e SRXUO¶XWLOLVDWLRQGH3HWUHO Sans oublier, le personnel administratif, Binta, Ghenima, Joelle et Betty, merci pour tout le travail que vous faites et votre sympathie ! Bien sûr, une pensée profonde pour mes collègues doctorants et post-doctorant du laboratoire, merci pour la bonne atmosphère et ambiance, les pauses café et déjeuner partagés avec vous. Une pensée toute particulière que je tiens à transmettre à O¶pTXLSH830DYHFTXLM¶DLSDVVpGHV réunions aussi intéressantes que drôles : Rozan (merci pour les restos de la bonne bouffe V\ULHQQH %UXQR O¶HVFURFLWDOLHQ 3DXOLQH 3%UHWRQQH3DWDWH -HDQQHWWH QLoRLVH 3ROR/D sciences P2, et Polo P3. Sans oublier mes autres collègues : Benoit, Francis et Rodolphe (merci pour votre grande générosité et votre sympathie), Médé (Le Hoggar et Tassili quand tu veux et tes savonnettes artisanales sont très douces et parfumées), Charlotte, Simon, Chao, Pauline C, Momo, Meme, Julie, Jeanne V, Pierre et Alexis (Fachistes), Quantin, Patricia, Jordan, Coralie, -DUOXFD1LFROR«« 8QWUqVJUDQG0(5&,jWRXWHPDIDPLOOHPHVSDUHQWVPHVV°XUVHWPRQIUqUHPHVJUDQGV - SDUHQWV TXL P¶RQW JUDWLILp GH OHXU DPRXU HW IRXUQL les motivations qui ont permis à O¶DERXWLVVHPHQWGH ce projet de thèse, ainsi que tout leur soutien au cours de mon parcours VFRODLUH-HOHXUDGUHVVHWRXWHPDJUDWLWXGHGXIRQGGXF°XU0HUFLjPDPHVEHDX[ -parents G¶rWUHSUpVHQWGDQVODGHUQLqUHOLJQHGU oite ੗ (QILQ XQ JUDQG PHUFL j PRQ pSRX[ PRK TXL P¶D VRXWHQX UpFRQIRUWp GDQV OHV PRPHQWV difficiles et redonné du courage. Malgré les 1400 km qui nous séparaient W¶DVVXrWUHSDWLHQWHW présent, et surtout supporter mes coups de stress ingérables 7RXWVLPSOHPHQWPHUFLG¶rWUHj mes côtés ੗ 9 10 SOMMAIRE Résumé étendu ................................................... .................................................................................... 15 Chapitre I: Introduction Contexte de l’étude .............................................................................................................................. 25 Problématiques et déroulement du manuscrit .................................................................................. 27 Chapitre II: Données et méthodes d’interprétation 1. Données ......................................................................................................................................... 34 1.1. Levés aéromagnétiques de la zone sud-est de la plateforme saharienne (Algérie) ........ 34 1.1.1. Historique, caractéristiques et paramètres des levés ................................................ 34 1.1.2. Traitement des données .............................................................................................. 37 1.1.3. Calcul et compilation des grilles ................................................................................. 40 1.2. Données aéromagnétiques de la zone centrale du Graben de Viking (Norvège) ........... 47 2. Méthodes d’interprétations des données de méthodes potenti elles ......................................... 49 2.1. Opérateurs de transformation des données ...................................................................... 50 2.1.1. Double réduction au pôle .......................................................................................... .50 2.1.2. Dérivée verticale fractionnaire ................................................................................... 51 2.1.3. Gradient