Ce mémoire présente quelques exemples d'application de la géochimie des isotopes stables à l'étude des bassins sédimentaires : 1) la composition chimique et isotopique (H, O, Sr) des eaux de formation du delta de la Mahakam (Indonésie) et la composition isotopique des minéraux carbonatées (C, O) de l'un des champs étudiés (Handil) sont interprétés comme le résultat d'une importante contribution d'eaux météoriques avec un très faible taux de mélange avec l'eau de mer. Ces eaux peuvent s'être mises en place à des âges différents ou à partir de zones de recharge différentes. Leur présence jusqu'a 3000 m de profondeur implique un important lessivage des hydrocarbures ; 2) un protocole expérimental a été élaboré pour mesurer la composition isotopique de l'hydrogène et du carbone des sédiments argileux riches en matière organique et de déterminer par bilan de masse, la composition isotopique de la matière organique associée ; 3) une nouvelle équation de fractionnement de l'hydrogène entre la montmorillonite de l'eau est proposée. La droite des kaolinites de Savin et Epstein (1970) est reconsidérée comme la droite des kaolinites et montmorillonites continentales (KML1). Une nouvelle droite (KML2) est proposée pour tenir compte de la variation de la composition isotopique des eaux météoriques en fonction des températures moyennes annuelles de l'air; 4) une trentaine de mesures isotopiques de l'oxygène, faites sur des roches totales argileuses donnent une variation entre 15 et 20 %. Les carbonates associés sont marins ou dia génétiques et ne montrent pas d'évidence pour un échange isotopique de l'oxygène avec les minéraux silicates. Une approche combinée minéralogique et isotopique est proposée pour déterminer si les sources d'apport détritique des formations argileuses sont les mêmes pour une séquence donnée et pour mesurer le degré d'échange isotopique entre le quartz et les minéraux argileux