Rozprawy doktorskie na temat „Bassin Levant”

La Méditerranée orientale doit sa complexité aux mouvements tectoniques des plaques Africaines, d’Arabie et d'Eurasie. Les récentes découvertes pétrolières du bassin Levantin (2009) renforcent la nécessité d’une approche combinée sismique/terrain pour comprendre l’évolution de son remplissage. L’intégration des données de sismique 2D et des données de terrain a permis de proposer des modèles conceptuels 3D qui, couplées aux données de puits, ont permis de définir les sources sédiementaires et les principales phases de remplissages correspondantes aux grands évènements géodynamiques. Ainsi l’évolution du bassin du Levan est marquée par la transition d’une sédimentation carbonate vers une sédimentation mixte (silicoclatisque/carbonaté) au cours du Crétacé. Seul le mont Ératosthène, situé sur une tête de bloc basculé hérité du rifting thétysien, conserve une sédimentation carbonatée superficielle jusqu’au Crétacé supérieur, liée à sa distance des sources silicoclastiques. Celui-ci présente 4 séquences de sédimentation carbonatée alternant superficielle et profonde: La fin du Jurassique moyen, le Crétacé inférieur, le Crétacé supérieur suivie et le Miocène. L'amorce de la collision Miocène en les plaques Eurasienne et Africaine coïncide avec le soulèvement d'Eratosthène avec une phase paroxysmique au cours du Miocène supérieur suivi par son basculement vers le nord en avant de l’ile de Chypre. Nous montrons que la collision a provoqué la formation de petits bassins au sud de Chypre ; un bassin piggyback (Polis Basin) et un bassin flexural (bassin de Limassol) ; contrôlés par la distribution des sédiments mésozoïques
The Eastern Mediterranean owes its complex nature to the movement of Africa, Arabia and Eurasia. The recent gas discoveries in the Levant Basin (2009) provoked the necessity of necessity of conducting a combined (seismic and field) study to better understand the geological evolution of the Basin. The combination of geophysical and field data allows the conceptualization of onshore and, offshore 3D models in order to characterize the tectonostratigraphic evolution of this area and eventually trace the main sources and pathways that contributed to the infilling of the Levant Basin. The evolution of the Levant Basin is marked by the transition from a pure carbonate system to a mix system (carbonate /siliciclastic) during the Cenozoic. The Eratosthenes block corresponds to a fault block platform. Four major seismic sequences, characterized by periods of aggradation, retrogradation and progradation, punctuated by major unconformities and drowning surfaces have been recognized on the Eratosthenes Seamount. These periods are: the Late Jurassic; the Early Cretaceous, the Late Cretaceous and the Miocene. The initiation of the collision during the Miocene between the African and Eurasian plates coincides with the uplift of the Eratosthenes Seamount with a peak during the upper Miocene (pre-Messinian Salinity Crisis) followed by its northward tilting under Cyprus thrusting. We show that the collision of the two plates caused the formation of small basins in southern part of Cyprus; a piggyback basin (Polis), and a flexural basin (Limassol) that were controlled by the different substratum of the Mesozoic sediments

D’importantes découvertes de gaz ont été faites récemment en Méditerranée orientale (www.nobleenergyinc.com), incitant les compagnies pétrolières à s’intéresser de plus près au bassin du Levant, considéré aujourd’hui comme une véritable province pétrolière. Par conséquent, une quantité considérable de données géophysiques a été produite et une série d'études académiques et industrielles ont été réalisées. La compréhension de l’architecture crustale et sédimentaire associée à celle de la thermicité actuelle et passée des marges de ce bassin, notamment la marge continentale du Liban, présente des enjeux industriels et scientifiques majeurs. Cette question a des implications majeures pour l'évolution tectonique, les prévisions des tremblements de terre ainsi que celle des systèmes pétroliers. Malgré les différents travaux géophysiques menés sur la Méditerranée orientale ces dernières années, la configuration crustale profonde du bassin du Levant, connu pour avoir été le siège d’un rifting à la fin du Paléozoïque et au début du Mésozoïque, reste imprécise. La transition d’une croûte continentale épaisse vers une croûte atténuée en mer (peut-être même une croûte océanique) a été invoquée, mais pas encore prouvée. Des approches géophysiques intégrées ainsi qu’un travail de modélisation ont été utilisés dans cette thèse pour étudier la structure profonde de la lithosphère sous la région Est de la Méditerranée.Une modélisation crustale 2D à l’échelle régionale (du delta du Nil au sud à la Turquie au nord, et du bassin Hérodote à l’ouest à la plaque arabe à l’est) a été effectuée dans le but d’étudier l’architecture de la croûte dans cette partie de la méditerranée orientale. L’algorithme utilisé est une méthode d’essai-erreur qui fournit l’épaisseur crustale et la profondeur de la limite lithosphère- asthénosphère (LAB) ainsi que la distribution de la densité crustale par l’intégration du flux de chaleur surfacique, l’anomalie gravimétrique à l’air libre, les données du géoïde et la topographie. La profondeur du Moho et l’épaisseur de la croûte ont été contraintes localement par des données de sismique réfraction là où elles sont disponibles. Les résultats montrent une croûte cristalline progressivement atténuée dans une direction EW. Dans le bassin du Levant, la croûte est interprétée comme continentale et composée de deux croûtes distinctes, une supérieure et une inférieure, contrairement au bassin Hérodote qui repose sur une croûte mince, probablement océanique.Une inversion 3D jointe des données de gravité, du géoïde et de la topographie appliquée sur la même région a confirmé les résultats de la modélisation crustale 2D. A total of 168 simulations ont été réalisées, parmi lesquelles, la simulation avec les erreurs les moins grandes sur les données correspond à l’inversion d’un modèle dans lequel la profondeur du Moho varie entre 23 et 26 km dans le bassin du Levant et devient plus profond dans le bassin Hérodote et aux larges des côtes africaines. La profondeur de la LAB est située entre 100 et 150 km dans le bassin du Levant et atteint plus de 180 km dans le bassin Hérodotes. L’interprétation de cinq lignes de sismique réflexion 2D PSTM à 14 s TWT couvrant la partie nord du bassin du Levant a révélé un total de 10 horizons, dont le plus profond pourrait être une interface croûte-manteau. L’interprétation des paquets sismiques, leurs surfaces de raccord ainsi que l’analyse des facies ont été contraints par les interprétations sismiques 2D publiées de la partie nord de l’offshore Libanais (Hawie et al., 2013b), dans lesquelles les connaissances stratigraphiques et sédimentologiques récentes de la marge libanaise ont été extrapolées jusqu’au bassin. Un total de huit paquets sédimentaires a été identifié dans le bassin aux âges variant du Jurassique Moyen au Quaternaire
Significant gas discoveries have been made recently in the Eastern Mediterranean (www.nobleenergyinc.com), which turned the attention of oil companies towards the Levant Basin. This region is considered today as a typical hydrocarbon frontier province. Hence, a considerable amount of geophysical data has been produced and a series of academic and industry-based studies have been performed. Understanding the crustal and sedimentary architecture, the actual and past thermicity of this basin, in particular on the Lebanese continental margin, has major academic and economic interests. This has important implications on understanding tectonic evolution and earthquakes generation and on assessing petroleum systems. Despite numerous old and recent geophysical studies in this region, the deep crustal configuration of the Levant Basin, known to be the site of rifting in the Late Paleozoic and Early Mesozoic, remains enigmatic. The transition from a typical thick continental crust to thinner attenuated crust offshore (possibly even oceanic crust) has been invoked, but not yet proven. Integrated geophysical approaches and modeling techniques are used in this thesis to study the deep structure of the lithosphere underlying the easternmost Mediterranean region.A 2D modeling approach was accomplished at a regional scale (1000x1000 km2) extending from the Nile delta in the south, to Turkey in the north, from the Herodotus Basin in the west to the Arabian plate in the east. The algorithm used is a trial and error method that delivers the crustal thickness and the depth of the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) as well as the crustal density distribution by integrating top basement heat flow data, free-air gravity anomaly, Geoid and topography data. Moho depth and crustal thickness were locally constrained by refraction data where available. Three models are presented, two in EW direction (580 and 650 km long) and one in SN direction (570 km long). The models in EW sections show a progressively attenuated crystalline crust from E to W (35 to 8 km). The SN section presents a 12 km thick crust to the south, thinning to 9-7 km towards the Lebanese offshore and reaching 20 km in the north. The crystalline crust is best interpreted as a strongly thinned continental crust under the Levant Basin, represented by two distinct components, an upper and a lower crust. The Herodotus Basin, however, shows a very thin crystalline crust, likely oceanic, with a thickness between 6 and 10 km. The Moho under the Arabian plate is 35-40 km deep and becomes shallower towards the Mediterranean coast. Within the Levant Basin, the Moho appears to be situated between 20 and 23 km, reaching 26 km in the Herodotus Basin. While depth to LAB is around 110 km under the Arabian and the Eurasian plates, it is about 150 km under the Levant Basin and plunges finally to 180 km under the Herodotus Basin.A 3D joint inversion of gravity, geoid and topography data applied on the same region confirmed the results of the 2D modeling. A total of 168 of simulations were run, among which the simulation with the minimal data misfits corresponds to a model where the Moho depth varies between 23 and 26 km in the Levant Basin and becomes deeper in the Herodotus Basin and off the African coast. The LAB is 100 to 150 km deep in the Levant Basin and deepens to more than 180 km in the Herodotus Basin

D’importantes découvertes de gaz ont été faites récemment en Méditerranée orientale (www.nobleenergyinc.com), incitant les compagnies pétrolières à s’intéresser de plus près au bassin du Levant, considéré aujourd’hui comme une véritable province pétrolière. Par conséquent, une quantité considérable de données géophysiques a été produite et une série d'études académiques et industrielles ont été réalisées. La compréhension de l’architecture crustale et sédimentaire associée à celle de la thermicité actuelle et passée des marges de ce bassin, notamment la marge continentale du Liban, présente des enjeux industriels et scientifiques majeurs. Cette question a des implications majeures pour l'évolution tectonique, les prévisions des tremblements de terre ainsi que celle des systèmes pétroliers. Malgré les différents travaux géophysiques menés sur la Méditerranée orientale ces dernières années, la configuration crustale profonde du bassin du Levant, connu pour avoir été le siège d’un rifting à la fin du Paléozoïque et au début du Mésozoïque, reste imprécise. La transition d’une croûte continentale épaisse vers une croûte atténuée en mer (peut-être même une croûte océanique) a été invoquée, mais pas encore prouvée. Des approches géophysiques intégrées ainsi qu’un travail de modélisation ont été utilisés dans cette thèse pour étudier la structure profonde de la lithosphère sous la région Est de la Méditerranée.Une modélisation crustale 2D à l’échelle régionale (du delta du Nil au sud à la Turquie au nord, et du bassin Hérodote à l’ouest à la plaque arabe à l’est) a été effectuée dans le but d’étudier l’architecture de la croûte dans cette partie de la méditerranée orientale. L’algorithme utilisé est une méthode d’essai-erreur qui fournit l’épaisseur crustale et la profondeur de la limite lithosphère- asthénosphère (LAB) ainsi que la distribution de la densité crustale par l’intégration du flux de chaleur surfacique, l’anomalie gravimétrique à l’air libre, les données du géoïde et la topographie. La profondeur du Moho et l’épaisseur de la croûte ont été contraintes localement par des données de sismique réfraction là où elles sont disponibles. Les résultats montrent une croûte cristalline progressivement atténuée dans une direction EW. Dans le bassin du Levant, la croûte est interprétée comme continentale et composée de deux croûtes distinctes, une supérieure et une inférieure, contrairement au bassin Hérodote qui repose sur une croûte mince, probablement océanique.Une inversion 3D jointe des données de gravité, du géoïde et de la topographie appliquée sur la même région a confirmé les résultats de la modélisation crustale 2D. A total of 168 simulations ont été réalisées, parmi lesquelles, la simulation avec les erreurs les moins grandes sur les données correspond à l’inversion d’un modèle dans lequel la profondeur du Moho varie entre 23 et 26 km dans le bassin du Levant et devient plus profond dans le bassin Hérodote et aux larges des côtes africaines. La profondeur de la LAB est située entre 100 et 150 km dans le bassin du Levant et atteint plus de 180 km dans le bassin Hérodotes. L’interprétation de cinq lignes de sismique réflexion 2D PSTM à 14 s TWT couvrant la partie nord du bassin du Levant a révélé un total de 10 horizons, dont le plus profond pourrait être une interface croûte-manteau. L’interprétation des paquets sismiques, leurs surfaces de raccord ainsi que l’analyse des facies ont été contraints par les interprétations sismiques 2D publiées de la partie nord de l’offshore Libanais (Hawie et al., 2013b), dans lesquelles les connaissances stratigraphiques et sédimentologiques récentes de la marge libanaise ont été extrapolées jusqu’au bassin. Un total de huit paquets sédimentaires a été identifié dans le bassin aux âges variant du Jurassique Moyen au Quaternaire
Significant gas discoveries have been made recently in the Eastern Mediterranean (www.nobleenergyinc.com), which turned the attention of oil companies towards the Levant Basin. This region is considered today as a typical hydrocarbon frontier province. Hence, a considerable amount of geophysical data has been produced and a series of academic and industry-based studies have been performed. Understanding the crustal and sedimentary architecture, the actual and past thermicity of this basin, in particular on the Lebanese continental margin, has major academic and economic interests. This has important implications on understanding tectonic evolution and earthquakes generation and on assessing petroleum systems. Despite numerous old and recent geophysical studies in this region, the deep crustal configuration of the Levant Basin, known to be the site of rifting in the Late Paleozoic and Early Mesozoic, remains enigmatic. The transition from a typical thick continental crust to thinner attenuated crust offshore (possibly even oceanic crust) has been invoked, but not yet proven. Integrated geophysical approaches and modeling techniques are used in this thesis to study the deep structure of the lithosphere underlying the easternmost Mediterranean region.A 2D modeling approach was accomplished at a regional scale (1000x1000 km2) extending from the Nile delta in the south, to Turkey in the north, from the Herodotus Basin in the west to the Arabian plate in the east. The algorithm used is a trial and error method that delivers the crustal thickness and the depth of the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) as well as the crustal density distribution by integrating top basement heat flow data, free-air gravity anomaly, Geoid and topography data. Moho depth and crustal thickness were locally constrained by refraction data where available. Three models are presented, two in EW direction (580 and 650 km long) and one in SN direction (570 km long). The models in EW sections show a progressively attenuated crystalline crust from E to W (35 to 8 km). The SN section presents a 12 km thick crust to the south, thinning to 9-7 km towards the Lebanese offshore and reaching 20 km in the north. The crystalline crust is best interpreted as a strongly thinned continental crust under the Levant Basin, represented by two distinct components, an upper and a lower crust. The Herodotus Basin, however, shows a very thin crystalline crust, likely oceanic, with a thickness between 6 and 10 km. The Moho under the Arabian plate is 35-40 km deep and becomes shallower towards the Mediterranean coast. Within the Levant Basin, the Moho appears to be situated between 20 and 23 km, reaching 26 km in the Herodotus Basin. While depth to LAB is around 110 km under the Arabian and the Eurasian plates, it is about 150 km under the Levant Basin and plunges finally to 180 km under the Herodotus Basin.A 3D joint inversion of gravity, geoid and topography data applied on the same region confirmed the results of the 2D modeling. A total of 168 of simulations were run, among which the simulation with the minimal data misfits corresponds to a model where the Moho depth varies between 23 and 26 km in the Levant Basin and becomes deeper in the Herodotus Basin and off the African coast. The LAB is 100 to 150 km deep in the Levant Basin and deepens to more than 180 km in the Herodotus Basin

La Méditerranée orientale doit sa complexité aux mouvements tectoniques des plaques Africaines, d’Arabie et d'Eurasie. Les récentes découvertes pétrolières du bassin Levantin (2009) renforcent la nécessité d’une approche combinée sismique/terrain pour comprendre l’évolution de son remplissage. L’intégration des données de sismique 2D et des données de terrain a permis de proposer des modèles conceptuels 3D qui, couplées aux données de puits, ont permis de définir les sources sédiementaires et les principales phases de remplissages correspondantes aux grands évènements géodynamiques. Ainsi l’évolution du bassin du Levan est marquée par la transition d’une sédimentation carbonate vers une sédimentation mixte (silicoclatisque/carbonaté) au cours du Crétacé. Seul le mont Ératosthène, situé sur une tête de bloc basculé hérité du rifting thétysien, conserve une sédimentation carbonatée superficielle jusqu’au Crétacé supérieur, liée à sa distance des sources silicoclastiques. Celui-ci présente 4 séquences de sédimentation carbonatée alternant superficielle et profonde: La fin du Jurassique moyen, le Crétacé inférieur, le Crétacé supérieur suivie et le Miocène. L'amorce de la collision Miocène en les plaques Eurasienne et Africaine coïncide avec le soulèvement d'Eratosthène avec une phase paroxysmique au cours du Miocène supérieur suivi par son basculement vers le nord en avant de l’ile de Chypre. Nous montrons que la collision a provoqué la formation de petits bassins au sud de Chypre ; un bassin piggyback (Polis Basin) et un bassin flexural (bassin de Limassol) ; contrôlés par la distribution des sédiments mésozoïques
The Eastern Mediterranean owes its complex nature to the movement of Africa, Arabia and Eurasia. The recent gas discoveries in the Levant Basin (2009) provoked the necessity of necessity of conducting a combined (seismic and field) study to better understand the geological evolution of the Basin. The combination of geophysical and field data allows the conceptualization of onshore and, offshore 3D models in order to characterize the tectonostratigraphic evolution of this area and eventually trace the main sources and pathways that contributed to the infilling of the Levant Basin. The evolution of the Levant Basin is marked by the transition from a pure carbonate system to a mix system (carbonate /siliciclastic) during the Cenozoic. The Eratosthenes block corresponds to a fault block platform. Four major seismic sequences, characterized by periods of aggradation, retrogradation and progradation, punctuated by major unconformities and drowning surfaces have been recognized on the Eratosthenes Seamount. These periods are: the Late Jurassic; the Early Cretaceous, the Late Cretaceous and the Miocene. The initiation of the collision during the Miocene between the African and Eurasian plates coincides with the uplift of the Eratosthenes Seamount with a peak during the upper Miocene (pre-Messinian Salinity Crisis) followed by its northward tilting under Cyprus thrusting. We show that the collision of the two plates caused the formation of small basins in southern part of Cyprus; a piggyback basin (Polis), and a flexural basin (Limassol) that were controlled by the different substratum of the Mesozoic sediments

La plate-forme arabe en Syrie a été affectée depuis le Mésozoïque par plusieurs événements tectoniques régionaux. Les tectoniques extensives sont à l’origine des bassins sédimentaires Mésozoïque-Paléogène de la région. Au Crétacée inférieur, elles sont associées à une extension NW-SW dans la Chaîne Côtière. Au Sénonien, la plate-forme arabe en Syrie est marquée par une extension régionale NE-SW et puis par une extension NNE-SSW au Paléogène. Les structures extensives mésozoïques ont été inversées lors des épisodes compressifs cénozoïques en relation à la collision Arabie-Eurasie. La collision est scindée en deux phases: (1) Au Miocène inférieur, une compression NW-SE associe le chevauchement majeur NE-SW intra-plate-forme au sud-est de la région de Baer-Bassit et des Palmyrides ; (2) avec l’apparition de la Faille du Levant à la fin du Miocène, la région est marqué par une compression sub-méridienne. 30 km du déplacement sur la Faille du Levant en Syrie a été estimé depuis son apparition.

La caractérisation des réservoirs dans les bassins frontières reste un défi en termes d’exploration et de production de la ressource. Le Bassin du Levant, situé dans la partie la plus orientale de la mer Méditerranée, représente un bassin frontière largement cartographié par des acquisitions sismiques mais qui manque de calibrations diagraphiques. Le manque de données entraîne des incertitudes dans l'interprétation sismique et l'évaluation des propriétés du réservoir. En l'absence de données de puits, les analogues d'affleurements apparaissent comme un outil essentiel pour la caractérisation des plates-formes carbonatées enfouies parfois sous plusieurs kilomètres de sédiments. L'objectif principal de cette thèse est d'intégrer des informations sédimentologiques avec des mesures géophysiques et pétrophysiques afin de caractériser une plate-forme carbonatée Cénomanienne-Turonienne située au nord du Liban. L'investigation de l'analogue d'affleurement permet de mieux contraindre les propriétés de la plate-forme carbonatée sur des données sismiques 2D. Cette approche d’abord été testée et appliquée aux calcaires du Bathonien moyen-supérieur de la carrière de Massangis (formation de l’Oolithe Blanche), représentant un analogue du réservoir géothermal « moyenne température » ciblé par de nombreuses communes de la région Ile-de-France. Une description sédimentologique et pétrographique est réalisée sur un affleurement de la carrière de Massangis. Un total de 1000 vitesses acoustiques sont acquises à une fréquence de 40 kHz ont servi à générer un sismogramme synthétique 2D. La caractérisation sédimentologique et acoustique de l'affleurement permet de comprendre l'influence des variations de faciès et des caractéristiques diagenétiques (firm ground, bioturbation, stylolites) sur les mesures acoustiques et la génération de réflecteurs sismiques. L'affleurement étudié à Kfarhelda au nord du Liban est une plate-forme carbonatée Cénomanienne – Turonienne déposée en environnement marin peu profond. Il représente les formations Sannine et Maameltein caractérisées par des accumulations de rudiste. Une description sédimentaire est réalisée pour la plate-forme carbonatée de 400 m d'épaisseur. La vitesse des ondes P été mesurée directement en surface des roches exposées et les propriétés pétrophysiques mesurées sur 44 échantillons représentatifs. Ces données de vitesses et de densités ont permis de générer un sismogramme synthétique 1D avec une ondelette de Ricker à 25 Hz. Les réflecteurs obtenus sont principalement : (1) des réflecteurs de forte amplitude à la limite entre deux faciès aux propriétés physiques contrastées renforcées par la diagenèse, (2) des réflecteurs d'amplitude modérée correspondant aux limites stratigraphiques à la transition entre faciès, et (3) des réflecteurs de très faible amplitude dans les unités karstifiées. L'intégration des données d'affleurement et des données sismiques se fait au travers du sismogramme synthétique. L'interprétation et l'analyse des faciès sismiques sont réalisées à partir du profil sismique terrestre 2D acquis en 2013. Une étape de calibration entre la sismique terrestre 2D et la sismique synthétique acquise sur affleurement est nécessaire. De cette calibration, deux réflecteurs se distinguent : le premier représente la "Marly Limestone Zone" associée à un fort contraste d'impédance acoustique, et le second représente le contraste entre des carbonates massifs et des carbonates avec des faciès de chenaux caractérisés par une porosité plus élevée. L'approche développée dans ce travail de thèse permettent de mettre en évidence l'importance de combiner des mesures sédimentologiques et acoustiques avec une modélisation sismique synthétique, pour identifier l'origine géologique des réflecteurs sismiques et améliorer l'interprétation sismique en termes de faciès et de propriétés de réservoir
Reservoir characterization in frontier basins remains a challenge for exploration efforts. The Levant Basin, located in the easternmost part of the Mediterranean region, represents a frontier basin that is extensively mapped in terms of seismic survey but lacks well log calibration. The sparse data coverage results in substantial uncertainties in seismic interpretation and evaluation of reservoir properties. In the absence of well data, outcrop analogues can play a key role in the characterization of subsurface carbonate platforms. The main objective of this thesis is to characterize a large-scale Cenomanian – Turonian carbonate platform located northern Lebanon based on integrating sedimentological characterization with geophysical and petrophysical measurements. The investigation of the onshore analogue outcrop allows to constrain the carbonate platform’s properties on onshore seismic data. The developed approach is first applied to the Mid – Late Bathonian limestones of Massangis quarry (Oolithe Blanche formation), representing an analogue of the geothermal reservoir targeted by many municipalities in the Ile-de-France region. Sedimentologic description is completed for the studied outcrop and petrographic analysis is accomplished for representative samples. A total of 1000 acoustic velocities are acquired at 40 kHz to generate a 2D synthetic seismogram. The sedimentologic and acoustic characterization of the section allows to understand the influence of facies variation and diagenetic features (firm grounds, bioturbation, stylolites, etc) on the acoustic measurements and the generation of seismic reflectors. The studied outcrop in Kfarhelda northern Lebanon is a Cenomanian – Turonian shallow marine carbonate platform representing Sannine and Maameltain formations. The formations represent bedded limestones with important Turonian rudist-rich rudstones. A thorough sedimentary description is completed for the 400 m-thick carbonate platform. P-wave velocity is acquired directly on the outcrop, and the petrophysical properties are measured on 44 representative samples. The data are used to generate a 1D synthetic seismogram with a 25 Hz Ricker wavelet. The resulting reflectors are mainly (1) high amplitude reflectors at the limit between two facies with contrasting physical properties enhanced by diagenesis, (2) moderate amplitude reflectors corresponding to stratigraphic limits at the transition between facies, and (3) very low amplitude reflectors in karstified units. The integration of outcrop and seismic data is based on the generation of the synthetic seismogram. Interpretation and seismic facies analysis are completed for the 2D onshore seismic profile acquired in 2013. The best fit between the synthetic seismic and seismic profile resulted in the identification of two distinctive reflectors related to the Marly Limestone Zone causing sharp contrast in acoustic impedance, and the overlying channel facies characterised by higher porosity. The approach developed in this thesis work highlights the importance of combining sedimentologic and acoustic measurements together with synthetic seismic modelling to identify the geological origin of seismic reflectors and improve the seismic interpretation in terms of facies and reservoir properties

En Méditerranée orientale, l’arc de Chypre est une frontière géologique majeure où interagissent les plaques Arabie, Afrique, Eurasie et la microplaque anatolienne. Il constitue la limite Nord du bassin du Levant (croûte continentale amincie étirée) et du bassin d’Hérodote (croûte océanique). L’arc de Chypre est directement lié à la convergence vers le Nord de la plaque Africaine sur la plaque Eurasienne depuis la fin du Crétacé. Dans la région Egéenne, l’indentation de la plaque Arabique sur la partie orientale de la plaque Anatolienne d’une part, et l’effet « roll back » du plan de subduction africain dans la partie occidentale de la plaque Anatolienne d’autre part, ont pour conséquence l’expulsion de l’Anatolie depuis la fin du Miocène à aujourd’hui, ce qui se traduit par un décrochement le long de l’arc de Chypre, se prolongeant sur l’île de Chypre. Plusieurs questions scientifiques concernant le cadre géologique de la région ont été étudiées au cours de ce projet. Comment la déformation est-elle intégrée dans le système de l'Arc de Chypre ? La variation crustale de chaque domaine affecte-t-elle le style de déformation ? Comment cette déformation est-elle enregistrée dans les sédiments de l’île de Chypre ? Comment ces déformations (Onshore / Offshore) peuvent être connectées au contexte géodynamique régional ? Afin de répondre à ces questions scientifiques, des données sismiques de réflexion 2D ont été utilisées, et ont permis d’imager les structures principales et leur évolution spatiale dans les parties Sud et Orientale de Chypre. L'interprétation de ces données conduit à l'identification de neuf unités tectono-sédimentaires dans trois différents domaines de la croûte crustale au sud du système de l'Arc chypriote: (1) le bassin du Levant (croûte continentale amincie), (2) le micro-continent d'Eratosthène (croûte continentale) et (3) le bassin d'Hérodote (croûte océanique). Dans ces domaines, de nombreuses structures tectoniques ont été documentées et analysées afin de comprendre le mécanisme et le timing de la déformation. À la limite nord du domaine du bassin du Levant, des accidents majeures chevauchants vers le Sud ont été documentés dans le bassin de Chypre, commençant au début du Miocène et enregistrés par les failles de Larnaca et de Margat. La faille Latakia n’a quant à elle enregistré aucune activité pendant cette période. L'apogée de la déformation s'est produite du Miocène moyen jusqu’à la fin du Miocene, l'activité de la faille de Latakia indiquant la propagation vers le Sud du front de déformation. Cette migration vers le sud a été documentée à partir du développement de bassins flexuraux et des chevauchements stratigraphiques dans le bassin de Chypre. Les pulses tectoniques successifs depuis la fin du Miocène jusqu’à aujourd’hui, sont indiquées par les discordances angulaires et les bassins piggy back. Pendant la période Plio-Pléistocène, l’expulsion vers l'ouest de la microplaque anatolienne a entraîné la réactivation des structures existantes. L'évolution de la déformation le long de la limite de la plaque est identifiée à partir de la création de structures en fleur positives révélant des mouvements transpressifs le long des failles Larnaca et Latakia (domaines orientaux). Le domaine central comprend le mont sous-marin d'Eratosthène qui se caractérise comme une plate-forme carbonatée mésozoïque recouverte d'une mince séquence sédimentaire allant des dépôts Messinien aux dépôts Pléistocène
The Cyprus Arc system is major plate boundary of the Eastern Mediterranean where different plates interact, namely Arabia, Africa, Eurasia, as well as the Anatolian micro-plate. It constitutes the northern boundary of the Levant Basin (of thin stretched continental crust) and the Herodotus Basin (of oceanic crust). The Cyprus Arc is directly linked with the northward convergence of the African continental plate with respect to the Eurasian continental plate since Late Cretaceous time. The indentation of the Arabian plate and the slab pull effect of the African plate roll back in the Aegean region on the eastern and western part of the Anatolian plate respectively, leads to the westward escape of Anatolia from Late Miocene to Recent, which results in a strike-slip component along the Cyprus Arc system and onshore Cyprus. Several scientific questions with regard to the geological setting of the region were investigated during this project. How is the deformation accommodated at the Cyprus Arc system? Is this deformation style affected by the variation of the crustal nature at each domain? How is this deformation recorded on the sedimentary pile onshore Cyprus? How does the onshore and offshore deformation connect within the geodynamic context of the region? In order to answer these scientific questions, 2D reflection seismic data were utilized, that image the main plate structures and their lateral evolution south and east of Cyprus. Interpretation of these data lead to the identification of nine tectono-sedimentary packages in three different crustal domains south of the Cyprus Arc system: (1) The Levant Basin (attenuated continental crust), (2) The Eratosthenes micro-continent (continental crust) and (3) The Herodotus Basin (oceanic crust). Within these domains, numerous tectonic structures were documented and analysed in order to understand the mechanism and timing of deformation. At the northern boundary of the Levant Basin domain, thrust faults verging towards the south were documented in the Cyprus Basin with the thrust movement commencing in Early Miocene time as indicated by on the Larnaca and Margat Ridges. On the Latakia Ridge no activity was identified during this time interval. The acme of deformation occurred in Middle to Late Miocene time, with the activity of the Latakia Ridge indicating the forward propagation of the deformation front towards the south. This southward migration was documented from the development of flexural basins and from stratigraphic onlaps in the Cyprus Basin. Successive tectonic pulses through the Late Miocene until Recent times, are indicated from the angular unconformities and the piggy back basins. In Plio-Pleistocene time, the westward escape of the Anatolian micro-plate resulted in the reactivation of existing structures. The evolution of deformation along the plate boundary is identified from the creation of positive flower structures revealing transpressive movements along the Larnaca and Latakia Ridges (eastern domains). The central domain includes the Eratosthenes Seamount which is characterized as a Mesozoic carbonate platform covered by a thin sequence of sediments ranging from Miocene-Messinian to Pliocene-Pleistocene depositions

En Méditerranée orientale, l’arc de Chypre est une frontière géologique majeure où interagissent les plaques Arabie, Afrique, Eurasie et la microplaque anatolienne. Il constitue la limite Nord du bassin du Levant (croûte continentale amincie étirée) et du bassin d’Hérodote (croûte océanique). L’arc de Chypre est directement lié à la convergence vers le Nord de la plaque Africaine sur la plaque Eurasienne depuis la fin du Crétacé. Dans la région Egéenne, l’indentation de la plaque Arabique sur la partie orientale de la plaque Anatolienne d’une part, et l’effet « roll back » du plan de subduction africain dans la partie occidentale de la plaque Anatolienne d’autre part, ont pour conséquence l’expulsion de l’Anatolie depuis la fin du Miocène à aujourd’hui, ce qui se traduit par un décrochement le long de l’arc de Chypre, se prolongeant sur l’île de Chypre. Plusieurs questions scientifiques concernant le cadre géologique de la région ont été étudiées au cours de ce projet. Comment la déformation est-elle intégrée dans le système de l'Arc de Chypre ? La variation crustale de chaque domaine affecte-t-elle le style de déformation ? Comment cette déformation est-elle enregistrée dans les sédiments de l’île de Chypre ? Comment ces déformations (Onshore / Offshore) peuvent être connectées au contexte géodynamique régional ? Afin de répondre à ces questions scientifiques, des données sismiques de réflexion 2D ont été utilisées, et ont permis d’imager les structures principales et leur évolution spatiale dans les parties Sud et Orientale de Chypre. L'interprétation de ces données conduit à l'identification de neuf unités tectono-sédimentaires dans trois différents domaines de la croûte crustale au sud du système de l'Arc chypriote: (1) le bassin du Levant (croûte continentale amincie), (2) le micro-continent d'Eratosthène (croûte continentale) et (3) le bassin d'Hérodote (croûte océanique). Dans ces domaines, de nombreuses structures tectoniques ont été documentées et analysées afin de comprendre le mécanisme et le timing de la déformation. À la limite nord du domaine du bassin du Levant, des accidents majeures chevauchants vers le Sud ont été documentés dans le bassin de Chypre, commençant au début du Miocène et enregistrés par les failles de Larnaca et de Margat. La faille Latakia n’a quant à elle enregistré aucune activité pendant cette période. L'apogée de la déformation s'est produite du Miocène moyen jusqu’à la fin du Miocene, l'activité de la faille de Latakia indiquant la propagation vers le Sud du front de déformation. Cette migration vers le sud a été documentée à partir du développement de bassins flexuraux et des chevauchements stratigraphiques dans le bassin de Chypre. Les pulses tectoniques successifs depuis la fin du Miocène jusqu’à aujourd’hui, sont indiquées par les discordances angulaires et les bassins piggy back. Pendant la période Plio-Pléistocène, l’expulsion vers l'ouest de la microplaque anatolienne a entraîné la réactivation des structures existantes. L'évolution de la déformation le long de la limite de la plaque est identifiée à partir de la création de structures en fleur positives révélant des mouvements transpressifs le long des failles Larnaca et Latakia (domaines orientaux). Le domaine central comprend le mont sous-marin d'Eratosthène qui se caractérise comme une plate-forme carbonatée mésozoïque recouverte d'une mince séquence sédimentaire allant des dépôts Messinien aux dépôts Pléistocène
The Cyprus Arc system is major plate boundary of the Eastern Mediterranean where different plates interact, namely Arabia, Africa, Eurasia, as well as the Anatolian micro-plate. It constitutes the northern boundary of the Levant Basin (of thin stretched continental crust) and the Herodotus Basin (of oceanic crust). The Cyprus Arc is directly linked with the northward convergence of the African continental plate with respect to the Eurasian continental plate since Late Cretaceous time. The indentation of the Arabian plate and the slab pull effect of the African plate roll back in the Aegean region on the eastern and western part of the Anatolian plate respectively, leads to the westward escape of Anatolia from Late Miocene to Recent, which results in a strike-slip component along the Cyprus Arc system and onshore Cyprus. Several scientific questions with regard to the geological setting of the region were investigated during this project. How is the deformation accommodated at the Cyprus Arc system? Is this deformation style affected by the variation of the crustal nature at each domain? How is this deformation recorded on the sedimentary pile onshore Cyprus? How does the onshore and offshore deformation connect within the geodynamic context of the region? In order to answer these scientific questions, 2D reflection seismic data were utilized, that image the main plate structures and their lateral evolution south and east of Cyprus. Interpretation of these data lead to the identification of nine tectono-sedimentary packages in three different crustal domains south of the Cyprus Arc system: (1) The Levant Basin (attenuated continental crust), (2) The Eratosthenes micro-continent (continental crust) and (3) The Herodotus Basin (oceanic crust). Within these domains, numerous tectonic structures were documented and analysed in order to understand the mechanism and timing of deformation. At the northern boundary of the Levant Basin domain, thrust faults verging towards the south were documented in the Cyprus Basin with the thrust movement commencing in Early Miocene time as indicated by on the Larnaca and Margat Ridges. On the Latakia Ridge no activity was identified during this time interval. The acme of deformation occurred in Middle to Late Miocene time, with the activity of the Latakia Ridge indicating the forward propagation of the deformation front towards the south. This southward migration was documented from the development of flexural basins and from stratigraphic onlaps in the Cyprus Basin. Successive tectonic pulses through the Late Miocene until Recent times, are indicated from the angular unconformities and the piggy back basins. In Plio-Pleistocene time, the westward escape of the Anatolian micro-plate resulted in the reactivation of existing structures. The evolution of deformation along the plate boundary is identified from the creation of positive flower structures revealing transpressive movements along the Larnaca and Latakia Ridges (eastern domains). The central domain includes the Eratosthenes Seamount which is characterized as a Mesozoic carbonate platform covered by a thin sequence of sediments ranging from Miocene-Messinian to Pliocene-Pleistocene depositions

Le bassin de Levant, localisé à l’extrémité la plus orientale de la Méditerranée, se situe à jonction de trois plaques tectoniques majeures (Afrique, Arabie, Eurasie ainsi que la microplaque Anatolienne). Il est bordé à l’Est par la faille du Levant (frontière Arabie/Afrique), qui représente un système transformant de 1000 km de long, reliant le rift dans la Mer Rouge au sud avec la zone de convergence le long du Taurus au nord (frontière Arabie/Eurasie). Son extrémité nord est marquée par la frontière convergente Afrique/Anatolie soulignée par l’arc de Chypre. Le bassin Levantin a enregistré l’interaction entre ces différentes plaques au cours du Cénozoïque et sa bordure Est a été en particulier déformée par la mise en place de la faille du Levant. Cette limite de plaque majeure est marquée au Liban par un relais compressif qui a été actif depuis la fin du Miocène. Jusque récemment, l’absence de données sismiques dans la partie centrale du bassin levantin (offshore Liban) a constitué un handicap important dans la caractérisation de ce basin. Dans ce secteur, la géométrie, cinématique, l’âge des structures tectoniques ne sont pas connus. Plusieurs questions en découlent. Quel est impact de la frontière transformante du Levant sur la structure du bassin? Le bassin a-t-il enregistré d’autres déformations au cours du Cénozoïque ? Quel est l’effet de la structuration ancienne et profonde de la marge sur la déformation actuelle ? Ce travail s’est appuyé sur l’interprétation des données sismiques 2D et 3D de haute qualité dont deux cubes 3D de 4290 m3 et sept lignes 2D de 830 km de long. Cette étude a permis d’identifier les structures tectoniques affectant le secteur offshore Libanais et de caractériser leurs origines. Plusieurs familles de failles tout au long de la marge Est du bassin ont été identifiées et témoigne d’une histoire tectonique méso-cénozoïque longue et complexe. Les structures reconnues sont tout d’abord (1) des failles chevauchantes NNE-SSW actives depuis le début du Tertiaire jusqu’à la fin Miocène, (2) des anticlinaux NNE-SSW formés durant le Miocène supérieur et se localisant sur des structures préexistantes et (3) des failles décrochantes dextres, héritées des structures mésozoïques et réactivées durant le Miocène supérieur. Seules les failles décrochantes dextres montrent des preuves d’une activité actuelle, liée à la transpression au long de la faille du Levant. Ces structures constituent le prolongement vers l’ouest de la frontière de plaque du Levant sous un régime transpressif et une compression NW-SE. Nous mettons en évidence que cette frontière de plaque montre une évolution au cours du Néogène avec une forte décroissance de la composante de raccourcissement à partir du Pliocène. La mise en évidence de jeux plus anciens témoigne d’une structuration profonde E-W de la marge, vraisemblablement héritée des tectoniques mésozoïques. L’impact de cette structuration a été évalué à travers une modélisation analogique. Les résultats démontrent le rôle considérable de cet héritage sur l’évolution du relais compressif de la faille du Levant au Liban, entre autre en localisant la déformation le long de couloirs E-W et en segmentant les structures transpressives NNE-SSW. Ces résultats nous conduisent à interpréter les structures E-W comme majeures et traduisant la prolongation vers l’ouest du bassin mésozoïque des Palmyrides. Nous mettons ici en évidence le rôle majeure d’une marge sur la structure d’une frontière de plaques transformante. Le développement de failles antithétiques (failles dextres dans une frontière transformante senestre), connus dans d’autres frontières de ce type, est ici clairement associé à une anisotropie profonde forçant la localisation de la déformation
The Levant Basin is located at the easternmost Mediterranean at the intersection of three major tectonic plates (Africa, Arabia, Eurasia and the smaller Anatolian microplate). The Levant Fracture System (Arabia-Africa plate boundary) borders the basin to its east and represents a 1000 km long left-lateral transform system linking rifting in the Red Sea with plate convergence along the Taurus Mountains (Arabia-Eurasia plate boundary). The Levant Basin is bordered to the north by the Cyprus Arc (Africa-Eurasia plate boundary). The interaction between these tectonic plates had important consequences on the evolution of the Levant Basin whereby its eastern boundary has been affected by deformation along the Levant Fracture System. This major plate boundary is associated with a restraining bend in Lebanon and has been active since the Late Miocene. Until recent days, the absence of seismic data in the central Levant Basin was an obstacle against characterizing the tectonic setting of the basin. In this area, the geometry, kinematics and the age of the tectonic structures are poorly understood. A focal question thus remains on how the Levant Basin was affected by this adjacent plate boundary. Therefore, what is the impact of the deformation along the Levant Fracture System since the Late Miocene on this basin and how can we assess it? Has the latter been affected by other tectonic regimes prior to the onset of transpression? If so, how would the existing structures influence the style of modern deformation? In this study, high quality 2D and 3D seismic reflection data (with two 4290 m3 3D seismic cubes and seven 830 km long 2D seismic lines) were interpreted allowing identification and timing of the structures in the Levant Basin offshore Lebanon. Several fault families, mapped along the margin, are remnants of a lasting and complex tectonic history since Mesozoic times. These include NNE-SSW striking thrust faults active during the early Tertiary and inactive since the Pliocene; NNE-SSW striking anticlines folded during the Late Miocene and overlying pre-existing structuresd; and ENE-WSW striking dextral strike-slip faults inherited from Mesozoic times and reactivated during the Late Miocene. Only the dextral strike-slip faults show evidence of current activity and are interpreted to be linked to transpression along the Levant Fracture System. They constitute the westward extension of the plate boundary, formed under a transpressif regime and a NW-SE compression. We have showed how this plate boundary has evolved through the Neogene with a decrease in the shortening component during the Pliocene.The identification of pre-existing structures along the eastern Levant margin shed the light on the deep structuration affecting this area, inherited from Mesozoic tectonic events. The impact of these structures was tested through analogue modeling. Results indicated a considerable impact of pre-existing structures on the development of the restraining bend, localizing deformation at the onset of transpression and responsible of segmenting the restraining bend along an ENE direction. These ENE-WSW faults are thus major and are most likely associated with the deformation affecting the Palmyra basin since the Mesozoic, which is thus extending westward to Lebanon. This study has shown the important role of a margin on a strike-slip plate boundary. Namely, the development of antithetic faults (local dextral strike-slip faults in a regional sinistral strike-slip plate boundary) known in other similar plate boundaries is associated with a deep crustal anisotropy localizing the subsequent deformation

This thesis uses industry seismic (3D and 2D) and well data to investigate the depositional and deformational processes of the Messinian evaporites in the Levant Basin, Eastern Mediterranean. Detailed interpretation of the geometry, structural and stratigraphic context of the evaporites has been undertaken in order to improve our understanding of the events occurring during the Messinian Salinity Crisis in the region. The Messinian evaporites form a wedge up to 1.8km thick that pinches out towards the continental margin, where they pass laterally to a prominent erosional surface. The 3D seismic data have allowed the complete basinal evaporitic series to be imaged in three dimensions for the first time. Investigations showed that clastic bodies and focused incisional pattern developed at their base. The internal part of the evaporites is composed of parallel and continuous seismic reflections, alternating with transparent seismic facies. These internal reflections are truncated at the top of the Messinian evaporites, against a widespread erosional unconformity. The analysis of the 2D seismic data permitted the connection of these morphological features with a regional system of canyons, developed on the Levant continental margin since the Oligocene. The canyons acted during the Messinian Salinity Crisis as clastic fairways, erosional loci and depocentres for the evaporites. The morpho-structural observations collected have been compared to the pre- and post-evaporitic setting, in order to infer the depositional environment and post-depositional behaviour of the evaporites. Relative sea-level changes in the basin have been interpreted in relation with two major erosional events developed at the base and at the top of the evaporites. Finally, the three-dimensional analysis also allowed an early (Messinian) stage of deformation of the evaporites to be identified, and the discovery of the occurrence of evaporite dissolution during the Pliocene.

Le bassin de Levant, localisé à l’extrémité la plus orientale de la Méditerranée, se situe à jonction de trois plaques tectoniques majeures (Afrique, Arabie, Eurasie ainsi que la microplaque Anatolienne). Il est bordé à l’Est par la faille du Levant (frontière Arabie/Afrique), qui représente un système transformant de 1000 km de long, reliant le rift dans la Mer Rouge au sud avec la zone de convergence le long du Taurus au nord (frontière Arabie/Eurasie). Son extrémité nord est marquée par la frontière convergente Afrique/Anatolie soulignée par l’arc de Chypre. Le bassin Levantin a enregistré l’interaction entre ces différentes plaques au cours du Cénozoïque et sa bordure Est a été en particulier déformée par la mise en place de la faille du Levant. Cette limite de plaque majeure est marquée au Liban par un relais compressif qui a été actif depuis la fin du Miocène. Jusque récemment, l’absence de données sismiques dans la partie centrale du bassin levantin (offshore Liban) a constitué un handicap important dans la caractérisation de ce basin. Dans ce secteur, la géométrie, cinématique, l’âge des structures tectoniques ne sont pas connus. Plusieurs questions en découlent. Quel est impact de la frontière transformante du Levant sur la structure du bassin? Le bassin a-t-il enregistré d’autres déformations au cours du Cénozoïque ? Quel est l’effet de la structuration ancienne et profonde de la marge sur la déformation actuelle ? Ce travail s’est appuyé sur l’interprétation des données sismiques 2D et 3D de haute qualité dont deux cubes 3D de 4290 m3 et sept lignes 2D de 830 km de long. Cette étude a permis d’identifier les structures tectoniques affectant le secteur offshore Libanais et de caractériser leurs origines. Plusieurs familles de failles tout au long de la marge Est du bassin ont été identifiées et témoigne d’une histoire tectonique méso-cénozoïque longue et complexe. Les structures reconnues sont tout d’abord (1) des failles chevauchantes NNE-SSW actives depuis le début du Tertiaire jusqu’à la fin Miocène, (2) des anticlinaux NNE-SSW formés durant le Miocène supérieur et se localisant sur des structures préexistantes et (3) des failles décrochantes dextres, héritées des structures mésozoïques et réactivées durant le Miocène supérieur. Seules les failles décrochantes dextres montrent des preuves d’une activité actuelle, liée à la transpression au long de la faille du Levant. Ces structures constituent le prolongement vers l’ouest de la frontière de plaque du Levant sous un régime transpressif et une compression NW-SE. Nous mettons en évidence que cette frontière de plaque montre une évolution au cours du Néogène avec une forte décroissance de la composante de raccourcissement à partir du Pliocène. La mise en évidence de jeux plus anciens témoigne d’une structuration profonde E-W de la marge, vraisemblablement héritée des tectoniques mésozoïques. L’impact de cette structuration a été évalué à travers une modélisation analogique. Les résultats démontrent le rôle considérable de cet héritage sur l’évolution du relais compressif de la faille du Levant au Liban, entre autre en localisant la déformation le long de couloirs E-W et en segmentant les structures transpressives NNE-SSW. Ces résultats nous conduisent à interpréter les structures E-W comme majeures et traduisant la prolongation vers l’ouest du bassin mésozoïque des Palmyrides. Nous mettons ici en évidence le rôle majeure d’une marge sur la structure d’une frontière de plaques transformante. Le développement de failles antithétiques (failles dextres dans une frontière transformante senestre), connus dans d’autres frontières de ce type, est ici clairement associé à une anisotropie profonde forçant la localisation de la déformation
The Levant Basin is located at the easternmost Mediterranean at the intersection of three major tectonic plates (Africa, Arabia, Eurasia and the smaller Anatolian microplate). The Levant Fracture System (Arabia-Africa plate boundary) borders the basin to its east and represents a 1000 km long left-lateral transform system linking rifting in the Red Sea with plate convergence along the Taurus Mountains (Arabia-Eurasia plate boundary). The Levant Basin is bordered to the north by the Cyprus Arc (Africa-Eurasia plate boundary). The interaction between these tectonic plates had important consequences on the evolution of the Levant Basin whereby its eastern boundary has been affected by deformation along the Levant Fracture System. This major plate boundary is associated with a restraining bend in Lebanon and has been active since the Late Miocene. Until recent days, the absence of seismic data in the central Levant Basin was an obstacle against characterizing the tectonic setting of the basin. In this area, the geometry, kinematics and the age of the tectonic structures are poorly understood. A focal question thus remains on how the Levant Basin was affected by this adjacent plate boundary. Therefore, what is the impact of the deformation along the Levant Fracture System since the Late Miocene on this basin and how can we assess it? Has the latter been affected by other tectonic regimes prior to the onset of transpression? If so, how would the existing structures influence the style of modern deformation? In this study, high quality 2D and 3D seismic reflection data (with two 4290 m3 3D seismic cubes and seven 830 km long 2D seismic lines) were interpreted allowing identification and timing of the structures in the Levant Basin offshore Lebanon. Several fault families, mapped along the margin, are remnants of a lasting and complex tectonic history since Mesozoic times. These include NNE-SSW striking thrust faults active during the early Tertiary and inactive since the Pliocene; NNE-SSW striking anticlines folded during the Late Miocene and overlying pre-existing structuresd; and ENE-WSW striking dextral strike-slip faults inherited from Mesozoic times and reactivated during the Late Miocene. Only the dextral strike-slip faults show evidence of current activity and are interpreted to be linked to transpression along the Levant Fracture System. They constitute the westward extension of the plate boundary, formed under a transpressif regime and a NW-SE compression. We have showed how this plate boundary has evolved through the Neogene with a decrease in the shortening component during the Pliocene.The identification of pre-existing structures along the eastern Levant margin shed the light on the deep structuration affecting this area, inherited from Mesozoic tectonic events. The impact of these structures was tested through analogue modeling. Results indicated a considerable impact of pre-existing structures on the development of the restraining bend, localizing deformation at the onset of transpression and responsible of segmenting the restraining bend along an ENE direction. These ENE-WSW faults are thus major and are most likely associated with the deformation affecting the Palmyra basin since the Mesozoic, which is thus extending westward to Lebanon. This study has shown the important role of a margin on a strike-slip plate boundary. Namely, the development of antithetic faults (local dextral strike-slip faults in a regional sinistral strike-slip plate boundary) known in other similar plate boundaries is associated with a deep crustal anisotropy localizing the subsequent deformation

L’objectif de cette étude était de contribuer à une meilleure compréhension des poissons cartilagineux dans les eaux côtières libanaises du bassin oriental de la Méditerranée. Dans ce contexte, les différents aspects relatifs à la distribution, la diversité, la biologie et l’écologie de ces espèces ont été développés. Au total, 315 spécimens de poissons cartilagineux ont été échantillonnés appartenant à 25 espèces, dont 11 espèces de requins et 14 espèces de batoïdes. Aucune chimère n’a été enregistrée. Les données ont été collectées à partir (a) de captures expérimentales dans le cadre du projet "CIHEAM PESCA-Libano" et (b) d’observations périodiques des poissons dans les poissonneries et capturés par les pêcheurs. A partir des données de captures expérimentales, la distribution spatio-temporelle a été évaluée à travers lecalcul de ‘la capture par unité d'effort’. Cette dernière a été estimée à la fois à partir des données des scientifiques et commerciales, en prenant en considération le nombre total d’espèces. Différentes relations longueur-poids ont été établies pour 3 requins et 5 batoïdes, et cela pour les espèces présentant un nombre d’individus supérieur à 10. Finalement, la biologie et l’écologie de deux espèces commerciales bien exploitées dans les eaux côtières libanaises ont été présentées
The aim of this study is to contribute to a better knowledge of cartilaginous fish in the Lebanese coastal waters, Eastern Mediterranean. Emphasis was placed on various aspects of the distribution, diversity, biology and ecology of these species. In this study, a total of 314 specimens of cartilaginous fish were sampled. These specimens constituted of 25 cartilaginousfish species, 11 shark species and 14 batoid species. No chimaeras were recorded. The data was collected from two sources: (a) an experimental survey in the framework of the CIHEAM PESCA-Libano project and (b) periodic observation of fisheries and catches of hired fishermen. Spatiotemporal distribution was evaluated using the Catch Per Unit Effort of the experimental survey data. Spatiotemporal diversity was also estimated taking into account the total number of species caught in the survey and fisheries/fishermen data. Length-weight relationships for three sharks and five batoids were also presented for species of the combined data sources having more than 10 individuals. Finally, the biology and ecology of two commercially significant and exploited species were also presented as a first step in their fishery management andconservation

Sedimentological and biostratigraphic investigations onshore Lebanon coupled with 2D offshore reflection seismic data allowed proposing a new Mesozoic-Present tectono-stratigraphic framework for the northern Levant Margin and Basin. The seismic interpretation supported by in-depth facies analysis permitted to depict the potential depositional environments offshore Lebanon as no well has yet been drilled. The Levant region has been affected by successive geodynamic events that modified the architecture of its margin and basin from a Late Triassic to Middle Jurassic rift into a Late Cretaceous subduction followed by collision and Miocene-Present strike slip motion. The interplay between major geodynamic events as well as sea level fluctuations impacted on the sedimentary infill of the basin. During Jurassic and Cretaceous, the Levant Margin is dominated by the aggradation of a carbonate platform while deepwater mixed-systems prevailed in the basin during the Oligo-Miocene, three major sedimentary pathways are expected to drive important quantities of clastic material into the Levant Basin: (1) canyons along the Levant Margin, (2) the Latakia region (coastlal Syria) and (3) the Nile Deep sea cone. Regional drainage system analysis was performed to estimate the contribution of the different sediment sources to the infill of the basin. A numerical stratigraphic forward model, Dionisos, was used to test the Middle-Late Miocene source-to-sink scenarios permitting to better assess the plausibility of the expected sedimentary volumes for each source through a comparison with actual drainage systems

Les études sédimentologiques et biostratigraphiques menées au Liban couplés avec données sismiques 2D de réflexion en mer ont permis de proposer un nouveau cadre tectono-stratigraphique pour la région Levantine a partir du Mésozoïque. L'interprétation sismique soutenue par une analyse détaillée des faciès à permis de représenter les environnements de dépôt au large du Liban où aucun puits n'a été foré. Le rifting dans le bassin du Levant prend fin au Jurassique moyen. L'initiation de subduction de la plaque Afro-Arabe sous l'Eurasie au Crétacé supérieur est suivie par des mouvements décrochants à partir du Miocène. L'interaction entre ces événements géodynamiques ainsi que les fluctuations du niveau marin affecte le remplissage sédimentaire du bassin. Au cours du Jurassique et du Crétacé, la marge Levantine est dominée par l'évolution de plate-forme carbonatée tandis qu'un système mixte (silicoclastic et carbonaté) en eau profonde ont prévalu dans le bassin au cours de l'Oligo-Miocène. Trois grandes voies sédimentaires sont attendus à conduire d'importantes quantités de matériel clastiques dans le bassin: (1) les canyons incisant la marge, (2) la région de Lattaquié (Syrie) et (3) le fan profond du Nil. L'analyse régionale des systèmes de drainage a été réalisée pour estimer la contribution au remplissage du bassin des différentes sources de sédiments. Un modèle stratigraphique, Dionisos, a été utilisé pour tester les scénarios du remplissage du bassin pendant le Miocène Moyen et Supérieur. Une comparaison avec les systèmes de drainage actuels a permis une meilleure évaluation de la plausibilité des volumes sédimentaires attendus pour chaque source
Sedimentological and biostratigraphic investigations onshore Lebanon coupled with 2D offshore reflection seismic data allowed proposing a new Mesozoic-Present tectono-stratigraphic framework for the northern Levant Margin and Basin. The seismic interpretation supported by in-depth facies analysis permitted to depict the potential depositional environments offshore Lebanon as no well has yet been drilled. The Levant region has been affected by successive geodynamic events that modified the architecture of its margin and basin from a Late Triassic to Middle Jurassic rift into a Late Cretaceous subduction followed by collision and Miocene-Present strike slip motion. The interplay between major geodynamic events as well as sea level fluctuations impacted on the sedimentary infill of the basin. During Jurassic and Cretaceous, the Levant Margin is dominated by the aggradation of a carbonate platform while deepwater mixed-systems prevailed in the basin during the Oligo-Miocene, three major sedimentary pathways are expected to drive important quantities of clastic material into the Levant Basin: (1) canyons along the Levant Margin, (2) the Latakia region (coastlal Syria) and (3) the Nile Deep sea cone. Regional drainage system analysis was performed to estimate the contribution of the different sediment sources to the infill of the basin. A numerical stratigraphic forward model, Dionisos, was used to test the Middle-Late Miocene source-to-sink scenarios permitting to better assess the plausibility of the expected sedimentary volumes for each source through a comparison with actual drainage systems

La répétitivité de l’Eastern Mediterranean Transient et le changement climatique affecte les écosystèmes marins du Levantin. La compréhension des réponses du zooplancton à ces variations est donc d’une importance majeure pour les services écosystèmiques. Ce travail est le premier à étudier la variabilité saisonnière et interannuelle et les spectres de taille du zooplancton en relation avec l’environnement au point B2 (N34º14.856 ; E35º36.067, Liban Nord). Dans ce contexte, une série temporelle unique de 14 ans a été effectuée avec un filet de 52 µm et analysée à l’aide d’un système d’imagerie semi-automatique, le Zooscan, pour détecter un changement dans le système pélagique. Les résultats ont montré que la biomasse maximale du zooplancton a été couplée au bloom phytoplanctonique printanier. Alors qu’une abondance maximale de petits organismes a été observée en été suggérant une période de recrutement des organismes. Suite à l’EMT-like en 2005, la salinité a augmenté dans la zone d’étude et tout le bassin. L’abondance et la biomasse du zooplancton ont augmenté subitement, lié à une augmentation probable de la production du phytoplancton cependant masquée par un possible contrôle de type "top down". L’enrichissement de la couche de surface en nutriments anthropiques a mené à des périodes ponctuels plus ou moins productives. La structure en taille du zooplancton a varié en fonction des facteurs hydrologiques. L’analyse des pentes a présenté une variabilité interannuelle liée aux abondances du zooplancton. Tandis que les formes ont montré une domination des individus de grandes tailles en hiver et au printemps. Cette mesure automatique peut être utilisée comme proxy de changement dans l’écosystème pélagique
The occurring of the cyclic Eastern Mediterranean Transient and the climatic change have effects on the Levantine marine ecosystem. Understanding the response of zooplankton to such variations is of importance for ecosystem services. This thesis represents a pioneer study in enlightening the seasonality and the interannuality, as well as the spectra size of the zooplankton at a fix point B2 (N34º14.856; E35º36.067, North Lebanon). In this context, a 14 years unique time-series was conducted by a 52 µm mesh size net and analyzed with a powerful synthetic index, the Zooscan to monitor changes in the pelagic system. The results found that the maximum zooplankton biomass was coupled to the phytoplankton spring bloom, whereas abundances increased in the summer possibly due to the recruitment. Following the EMT-like in 2005, the salinity increased in the study area and the whole basin. Zooplankton abundance and biomass increased abruptly possibly related to the enhanced primary production which is hidden by the "top down" control by zooplankton. Moreover, the nutrients enrichment of anthropogenic origin at the sea surface characterized the site by more or less productive occasional periods. The zooplankton size structure has also changed along the period depending on the hydrological factors. The spectral slope analysis showed an interannual variability according to the abundances. While the spectra shape analysis displayed a domination of big size individuals during winter and spring seasons. This automatic measurement highlighted the efficiency of detecting changes in zooplankton that can be related to broader ecosystem perturbation

La contribution de cette thèse est triple. D'abord, le calcul des températures mensuelles moyennes de la surface de la mer (SST) pour les périodes 1985/1997 effectuée dans le cadre du projet Pathfinder relatif à l'analyse des données du radiomètre très haute résolution (AVHRR) par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a été utilisée pour analyser la variabilité temporelle et spatiale des anomalies chaud/froid dans le bassin levantin (LB). Les données de vent provenant du satellite européen (ERS-1/2) sur le LB pour la période de janvier 1992 à décembre 1997 sont analysées et le stress du vent de la surface et le rotationnel de la tension de vent sont calculés. Les coefficients de corrélation croisés entre le rotationnel de la tension de vent et l'anomalie SST sont calculés pour mettre en évidence l'interaction atmosphère-mer dans le LB. Deuxièmement, dans le cadre du projet " Méditerranean Network to Assess and Upgrade Monitoring and Forecasting Activity in the Region " du MedGOOS, un modèle hydrodynamique emboîté haute résolution (grille horizontale de 2. 25Km, 16 niveaux sigma) est mis en œuvre pour la zone côtière, le plateau et le domaine de mer ouverte au large de la côte libanaise, à l'Est du Bassin Levantin de Méditerranée Orientale. Le modèle est une version du Princeton Ocean Model (POM). Il est associé à un modèle régional de faible résolution (grille de 5. 5Km) du Aegean and levantine Eddy Resolving Model (ALERMO) qui couvre la méditerranée orientale
The contribution of this dissertation is threefold. First, the monthly mean sea surface temperature (SST) fields (1985/1997) calculated by the national oceanic and atmospheric administration pathfinder project analysis of the advanced very high resolution radiometer data are used to investigate the temporal and spatial variability to warm/cool anomalies in the Levantine Basin. Wind data from the European remote sensing satellite over the LB in the period from January 1992 to December 1997 are analyzed and the surface wind stress and wind stress curl are calculated. Cross correlation coefficients between the wind stress curl and SST anomaly are calculated to reveal the air-sea interaction in the LB. Second within the framework of the project “Mediterranean network to assess and upgrade monitoring and forecasting activity in the region” of MedGOOS, a high resolution nested hydrodynamic model is implemented for the coastal, shelf and open sea areas off the Lebanese coast, East Levantine basin of the Eastern Mediterranean Sea. The model is a version of the Princeton ocean model. It is nested to a coarse resolution regional model of the Aegean and Levantine Eddy Resolving Model that covers the Eastern Mediterranean

La convergence des plaques eurasienne et africaine s’est réalisée, depuis le Crétacé, par une succession de subductions et de zones de pré-collision qui témoignent d’un processus de fermeture de la Méditerranée. L’arc de Chypre est le segment le plus oriental de ce système de convergence méditerranéen qui se complique par le mouvement vers l’Ouest de la microplaque anatolienne. Ce mouvement génère en Méditerranée Orientale et particulièrement le long de l’Arc de Chypre, un régime tectonique complexe. Au cours d’une campagne de géophysique marine réalisée en 2003 (campagne BLAC, N/O Le Suroît), près de 20000 km2 ont été cartographiés aboutissant à une couverture quasi-complète du segment oriental de l’arc de Chypre depuis les monts Hecataeus jusqu’aux abords de la marge syrienne. Les données suivantes ont été acquises de façon simultanée et continue : bathymétrie multifaisceaux et imagerie acoustique grâce au sondeur multifaisceaux Simrad EM300, sismique réflexion 6-traces, sondeur de sédiments (CHIRP), gravimétrie et magnétisme. Ce travail fournit une analyse structurale et morphologique du segment le plus oriental de l’arc de Chypre ainsi qu’un examen détaillé des instabilités gravitaires sur la marge syrienne et les différentes activités halo/argilocinèse au sein des bassins avoisinants de l’arc de Chypre
The convergence of Eurasian and African plates started since the Cretaceous by a succession of subduction and pre-collision zones that witness a closure process of the Mediterranean. The Cyprus Arc is the easternmost segment of this Mediterranean convergence system which got complicated with the westward extrusion of the Anatolian microplate. This movement generates in the Eastern Mediterranean and in particularly along the Cyprus Arc a complex tectonic regime. During the research cruise BLAC in 2003 onboard the R/V Le Suroît, 20. 000 sq Km of seafloor has been mapped including the easternmost segment of Cyprus Arc and going from Hecataeus Seamount till the Syrian margins. The following data have been acquired continuously and in a simultaneous way: Multibeam bathymetry and backscatter imagery with the multibeam echousounder EM300, 6-traces seismic reflection, subbottom sediment echousounder (CHIRP), gravity and magnetic data. This manuscript gives structural and morphological analysis of the easternmost segment of the Cyprus Arc as well as a detailed study of gravity induced instabilities on the Syrian margin and the different mud and salt activities in the adjacent basins of the Cyprus Arc

La répétitivité de l’Eastern Mediterranean Transient et le changement climatique affecte les écosystèmes marins du Levantin. La compréhension des réponses du zooplancton à ces variations est donc d’une importance majeure pour les services écosystèmiques. Ce travail est le premier à étudier la variabilité saisonnière et interannuelle et les spectres de taille du zooplancton en relation avec l’environnement au point B2 (N34º14.856 ; E35º36.067, Liban Nord). Dans ce contexte, une série temporelle unique de 14 ans a été effectuée avec un filet de 52 µm et analysée à l’aide d’un système d’imagerie semi-automatique, le Zooscan, pour détecter un changement dans le système pélagique. Les résultats ont montré que la biomasse maximale du zooplancton a été couplée au bloom phytoplanctonique printanier. Alors qu’une abondance maximale de petits organismes a été observée en été suggérant une période de recrutement des organismes. Suite à l’EMT-like en 2005, la salinité a augmenté dans la zone d’étude et tout le bassin. L’abondance et la biomasse du zooplancton ont augmenté subitement, lié à une augmentation probable de la production du phytoplancton cependant masquée par un possible contrôle de type "top down". L’enrichissement de la couche de surface en nutriments anthropiques a mené à des périodes ponctuels plus ou moins productives. La structure en taille du zooplancton a varié en fonction des facteurs hydrologiques. L’analyse des pentes a présenté une variabilité interannuelle liée aux abondances du zooplancton. Tandis que les formes ont montré une domination des individus de grandes tailles en hiver et au printemps. Cette mesure automatique peut être utilisée comme proxy de changement dans l’écosystème pélagique
The occurring of the cyclic Eastern Mediterranean Transient and the climatic change have effects on the Levantine marine ecosystem. Understanding the response of zooplankton to such variations is of importance for ecosystem services. This thesis represents a pioneer study in enlightening the seasonality and the interannuality, as well as the spectra size of the zooplankton at a fix point B2 (N34º14.856; E35º36.067, North Lebanon). In this context, a 14 years unique time-series was conducted by a 52 µm mesh size net and analyzed with a powerful synthetic index, the Zooscan to monitor changes in the pelagic system. The results found that the maximum zooplankton biomass was coupled to the phytoplankton spring bloom, whereas abundances increased in the summer possibly due to the recruitment. Following the EMT-like in 2005, the salinity increased in the study area and the whole basin. Zooplankton abundance and biomass increased abruptly possibly related to the enhanced primary production which is hidden by the "top down" control by zooplankton. Moreover, the nutrients enrichment of anthropogenic origin at the sea surface characterized the site by more or less productive occasional periods. The zooplankton size structure has also changed along the period depending on the hydrological factors. The spectral slope analysis showed an interannual variability according to the abundances. While the spectra shape analysis displayed a domination of big size individuals during winter and spring seasons. This automatic measurement highlighted the efficiency of detecting changes in zooplankton that can be related to broader ecosystem perturbation

'The development of urbanism' has been one of the most important topics since V. G Childe's seminal works. This paper will discuss the impact of the development of urbanism III the Southern Levant on pastoral nomads using archaeological data from the Jafr Basin, Southern Jordan. The Jafr Basin is one of the best flint sources in the Southern Levant and yields high quality Eocene flint. In the Early Bronze Age when a number of fortified urban settlements appeared in the Southern Levant, pastoral nomads in the Jafr Basin started intensive flint mining and stone tool production of tabular scrapers. Tabular scrapers were distributed from the basin in large quantities to urban settlements and farming villages. Pastoral nomads in the Negev and Sinai also started utilizing desert resources for urban settelements. It is likely that in the Early Bronze Age the arid areas were economically integrated with the moister zones to a greater degree than before. The development of urbanism had the effect of making pastoral nomads more to\\l1 and market-oriented. In the Early Bronze Age, a variety of desert products were distributed to sedentary settlements by pastoral nomads. Meanwhile, Early Bronze Age pastoral nomads probably became more dependent for living necessities and luxuries such as cereals, foods, vegetables and clothes on markets in urban communities.

Les algues marines présentent un grand intérêt en tant que source prometteuse de composés biochimiquement actifs. Dans ce contexte, l’algue rouge Laurencia papillosa de la côte libanaise a fait l'objet d’un fractionnement bioguidé pour isoler des composés cytotoxiques. En parallèle, une analyse de la composition lipidique de cette algue a été réalisée. L'analyse lipidique a montré que la teneur totale en lipides était faible et que la fraction principale était les glycolipides, suivis des lipides neutres et des phospholipides. Les acides gras saturés constituaient la principale classe d’acides gras, suivis des acides gras polyinsaturés en C20. En outre, divers stérols ont été identifiés et le cholestérol s'est révélé le plus dominant. Le fractionnement bioguidé de l'extrait algal a conduit à l'identification du cholest-4-èn-3-one. L'étude de ce stéroïde sur nos modèles de cellules cancéreuses du sein a montré qu'il réduit l'expression des enzymes de la lipogenèse et de la synthèse du cholestérol. De plus, ce métabolite augmente l'expression des transporteurs ABC impliqués dans l'efflux de cholestérol, ainsi que l'expression de LXR dans un modèle macrophagique. La réduction de l'expression de la flotilline-2 et de l'EGFR dans les radeaux lipidiques témoigne de son action sur les voies de signalisation actives dans le cancer. En conséquence, une inhibition de la croissance et de la migration cellulaire a été notée. Ces résultats indiquent que le cholest-4-èn-3-one exerce une activité agoniste de LXR dans les cellules cancéreuses du sein : il diminue la croissance cellulaire, augmente l'expression des transporteurs ABC et, ce qui est intéressant, réduit la lipogenèse
Marine algae are of great interest as a promising source of biochemically active compounds. In this context, the red alga Laurencia papillosa from the Lebanese coast was subjected to a bioguided fractionation to isolate cytotoxic compounds. In parallel, an analysis of the lipid composition of this alga was performed. Lipid analysis showed that the total lipid content was low and that the main fraction was glycolipids, followed by neutral lipids and phospholipids. Saturated fatty acids were the main class of fatty acids, followed by C20 polyunsaturated fatty acids. Besides, various sterols have been identified and cholesterol has been found to be the most dominant. The bioguided fractionation of the algal extract led to the identification of cholest-4-en-3-one. The study of this steroid on our models of breast cancer cells has shown that it reduces the expression of the enzymes of lipogenesis and cholesterol synthesis. In addition, this metabolite increases the expression of the ABC transporters involved in cholesterol efflux, as well as the expression of LXR in a macrophage model. Moreover, the steroid disrupts the integrity of lipid rafts and active signaling pathways in cancer, evidenced by reduced expression of flotillin-2 and EGFR in lipid rafts. As a result, inhibition of cell growth and migration was noted. These results indicate that cholest-4-en-3-one exerts LXR agonist activity in breast cancer cells: it decreases cell growth, increases expression of ABC transporters and, interestingly, reduces lipogenesis

Le but de cette thèse est de mieux connaître les effets des activités anthropiques sur l'état de conservation des habitats côtiers importants (forêts de Cystoseira et trottoirs à Vermets) dans une région peu connue de la Méditerranée : la côte Libanaise. Plusieurs approches sont appliquées pour la première fois le long de la côte Levantine, tel que l'indice CARLIT (cartographie des communautés benthiques du littoral rocheux), un outil conçu pour évaluer l’Etat Ecologique (EE) dans le cadre de la Directive des Eaux (DCE 2000/60/UE). La description générale du littoral Libanais, résumant les principales caractéristiques environnementales et les activités anthropiques influençant les communautés benthiques, a souligné que la côte Libanaise a été (et est actuellement) soumis à plusieurs pressions de plusieurs origines. L'application du CARLIT, basé sur les communautés de macroalgues a fourni des idées importantes sur l’EE actuel de la côte rocheuse Libanaise en relation avec les impacts humains et a permis d’établir une cartographie détaillée de la répartition et de l'abondance des communautés côtiers, en particulier des forêts de Cystoseira et de Sargassum). L'étude de certains trottoirs à Vermets Libanais a permis d’évaluer leur état actuel en fonction des différentes pressions humaines et confirmer qu’ils sont très affectés et que peu sont encore vivants. Dans une perspective future et avec la découverte de pétrole et du gaz dans les eaux Libanaises, les écosystèmes marins Libanais seront soumis à plusieurs nouveaux menaces ; les recherches de cette thèse présentent une base de référence de l’EE de ces écosystèmes, permettant de les conserver et suivre leur évolution
The aim of this study was to provide further knowledge of the effects of anthropogenic disturbance on the conservation status of important shallow habitats (vermetid reefs, Cystoseira forests) in a relatively poorly known region of the Mediterranean Sea: the Lebanese coast. Multiple approaches were applied for the first time along the Levantine Sea, such as the CARLIT (CARtography of rocky-shore LITtoral communities) index, a tool conceived to quantify the Ecological Status (ES) in the framework of the Water Directive (WFD 2000/60/EU). A general description of the Lebanese coastline, summarizing the major environmental features and anthropogenic activities influencing benthic communities, highlighted that Lebanon has been (and is at present) subject to multiple stressors. The application of the CARLIT, based on macroalgal, gives important insights on the ES of Lebanese ecosystems in relation to human impacts and provides a detailed cartography on the distribution and abundance of shallow communities, and in particular Cystoseira and Sargassum forests. The survey of some Lebanese vermetid reefs allowed the evaluation of their current status according to different human pressures and highlighted that they are highly affected by human pressures and only few of them are still alive. In a view of the upcoming oil and gas discovery offshore Lebanon, Lebanese marine ecosystems are under multiple and massive threats; the data provided in the research performed provide a baseline of the distribution and conservation status of key habitats along Lebanese coasts, in order to follow their evolution and to have a management tool in case of catastrophic oil spills

Ce projet de recherche porte sur l’étude de la contamination de la côte libanaise par les composés organiques (HAP, DDE) et par les éléments-trace métalliques (Hg, Pb principalement). Les travaux sur les compartiments sédimentaires et biologiques de la côte libanaise constituent deux parties aux problématiques et aux approches distinctes autour desquelles s’articule cette thèse. Dans la première partie, l’analyse d’une carotte sédimentaire datée prélevée sur le plateau continental du Sud du Liban a permis de reconstituer l’historique de contamination dans le bassin Levantin. Les analyses de contaminants dans les sédiments de la carotte C1 combinés à la datation aux 210Pb et 137Cs ont permis d’obtenir un enregistrement fiable des variations du dépôt de mercure, de plomb et de HAP sur le plateau continental libanais, dans le bassin Levantin. Bien que les concentrations et les flux soient relativement faibles, une augmentation en deux phases des concentrations est bien mise en évidence par le profil sédimentaire de C1. Le charbon est identifié comme source principale de Pb, de Hg et de HAP dans le bassin Levantin entre la moitié du 19ème siècle et la moitié du 20ème siècle. Les résultats des ratios isotopiques du Pb et des ratios diagnostiques de HAP appuient ce constat. Les archives sédimentaires dans la carotte C1 fournissent un signal du dépôt de contaminants à l’échelle globale probablement lié aux sources d’émissions atmosphériques en provenance d’Europe Centrale et de l’Est. Dans la seconde partie, une étude de la contamination par les HAP du littoral libanais est menée suite à la marée noire résultant du conflit armé israélo-libanais en 2006. Une approche de biomonitoring sur trois ans utilisant l’espèce de moules invasives Brachidontes variabilis a été développée. Les résultats indiquent une décroissance progressive des concentrations de HAP dans l’écosystème intertidal du littoral libanais. La contamination par les HAP du fioul en zone subtidale en 2007 est nettement plus faible. Cependant la signature des HAP dans les tissus de moules prélevées trois ans après la marée noire indique toujours la présence des composés du fioul de Jiyeh. La contamination est particulièrement persistante dans certaines zones fortement touchées par la nappe de fioul en 2006. Il apparaît que l’état initial pré-marée noire n’a pas été atteint, même trois ans après la marée noire de Jiyeh. L’examen détaillé de l’évolution spatiale et temporelle de la contamination par les HAP de l’environnement intertidal est présenté dans ce volet de notre étude
This research project aims at the study of the contamination of the Lebanese coast by PAHs, DDE, Hg and Pb. The research work is divided into two distinct parts concerning two environmental compartments (sedimentary and biological) and it addresses different questions and approaches. In the first part, the study of a dated sediment core raised from the continental shelf in southern Lebanese coast allowed reconstructing the contamination history in the Levantine basin. The contaminants’ analysis as well as 210Pb and 137Cs datation allowed obtaining a reliable record of mercury, lead and PAHs sedimentary deposition in the Lebanese continental margin in the Levantine basin. Although concentrations and fluxes are relatively low, a two-phase increase of concentration is found using C1 core sedimentary profiles. Coal was identified as the main source of Pb, Hg and PAHs in the Levantine basin between the mid 19th and the mid 20th century. Ratios of Pb stable isotopes and PAH diagnostic ratios support this assumption. The studied sedimentary archives provide also information on the deposition of contaminants on a global scale possibly related to atmospheric emissions mainly from Central and Eastern Europe. In the second part of the thesis, the study of contamination by PAHs of the Lebanese coast was undertaken following an oil spill in the south of Lebanon, which occurred after the bombardment by the Israeli military of the electric power plant in Jiyeh in 2006. We have set-up a biomonitoring program with an invasive mussel specie Brachidontes variabilis over a three-year study. Results indicate a progressive decrease of PAH concentrations in the intertidal ecosystem of the Lebanese coast. Contamination of the subtidal zone in 2007 by Jiyeh fuel oil was significantly lower. However, Jiyeh fuel oil signature was still detectable in mussel tissues even three years after the oil spill. Contamination was found to be particularly persistent in some of the highly oiled sites. It appears that pre-spill state was still not reached even three years following the oil spill. Detailed investigation of spatio-temporal changes of intertidal mussels contamination by PAH is also presented in this part of the thesis