Tesis sobre el tema "Tectonique en subduction et décrochement"

Les transitions spatiale et temporelle de la subduction à la collision sont des charnières géodynamiques. Nous précisons dans ce travail le rôle et le devenir de ces zones grâce à des modèles analogiques et l'étude tectonique d'un cas réel. La modélisation a montré qu'une transition temporelle entre subduction et collision est toujours marquée par une phase de subduction continentale. La durée de cette phase dépend de la façon dont se déforme la lithosphère subductée en profondeur. Plus elle se déforme, plus courte est la subduction continentale. Dans le cas d'une transition latérale entre subduction et collision, la déformation de la plaque supérieure est aussi fonction de sa résistance à la déformation et notamment de l'existence de zones de faiblesse. Notre analyse tectonique montre que la déformation actuelle à la transition Zagros-Makran (SE Iran) est distribuée sur un large domaine, au niveau de deux systèmes de failles, d'orientation N 160° et N 0°. Le régime est globalement transpressif, et montre deux phases distinctes. 1-Mio-Pliocène : failles inverses avec un probable partitionnement avec des plis. 2-Plio-Quaternaire : déformation purement cassante, avec une contrainte principale horizontale, s1, de direction NE-SO, homogène sur toute la zone. L'analyse de marqueurs géomorphologiques décalés et datés (datations 10Be, et corrélations paléoclimatiques et archéologiques), nous a permis de déterminer les vitesses de déplacement de chaque faille et d'obtenir le déplacement total sur la zone, de 12±2 mm/a dans une direction environ ~10°. La distribution de la déformation montrée par la tectonique peut être attribuée à la prolongation du slab du Makran sous le Zagros, et montre, comme la modélisation, à quel point la déformation de surface est tributaire de processus profonds. La déformation en Iran comme celle des modèles montre de plus une forte localisation de la déformation par des zones de faiblesse héritées de l'histoire géologique régionale.

La repetition de mesures geodesiques sur des reseaux implantes autour des failles de sumatra et philippines a permis de quantifier les vitesses de deplacement le long de ces accidents tectoniques majeurs, de comprendre le comportement sismogeniques de ces failles et de contraindre les etudes de geodynamique regionale. Les mesures geodesiques le long de la grande faille de sumatra montrent que les segments etudies ont un comportement sismique. Dans le sud de l'ile, un seisme de magnitude 6. 8 a rompu le segment etudie de la faille entre deux epoques de mesures du reseau. En revanche, dans la partie centrale, le segment de la faille etudie est bloque entre les epoques de mesures. L'etude du mouvement en champ lointain donne une vitesse le long de la faille de 27 mm par an. Cette etude montre egalement une dissymetrie des deformations entre les lanieres situees a l'est et a l'ouest de la faille. La vitesse de decrochement le long de la faille philippine est plus rapide que la vitesse le long de la faille de sumatra. L'ensemble des resultats geodesiques sur la partie centrale des philippines conduit a une vitesse de 31 a 35 mm/an. Cette vitesse est plus elevee que la vitesse deduite des etudes tectonique et cinematique. Ces etudes prealables sont mal contraintes ou utilisent des hypotheses trop simplificatrices. Contrairement aux segments etudies de la faille de sumatra, les segments de la faille philippine etudies ont un comportement totalement ou en partie asismique. Toutefois, il existe de la deformation dans le voisinage proche de la faille. Ces deformations sont liees a la non-continuite dans le temps des deplacements le long de la faille. Enfin, l'etude geodesique et sismologique sur l'ile de leyte a permis de montrer l'existence d'une branche de la faille philippine jusqu'alors non identifiee.

Le magmatisme cénozoïque de la ceinture orogénique qui relie les zones tectoniques de l'Iran, du bloc arménien méridional (petit Caucase) et de la Turquie, reste un sujet de débat. Cette recherche se concentre sur l'épaisse succession géologique de roches volcaniques shoshonitiques calco-alcalines riches en K exposées dans le massif de Talysh, qui fait partie de la ceinture magmatique de l'Alborz, dans le nord-ouest de l'Iran. L'objectif de cette étude est d'étudier les roches volcaniques relativement peu étudiées du massif de Talysh afin de mieux contraindre le cadre géodynamique du magmatisme pendant la convergence régionale. Une étude complète incluant de nouvelles données de terrain, la chimie minérale, la géochimie des éléments majeurs et traces des roches totales, la composition isotopique (Sr, Nd, Pb, Hf), la géochronologie 40Ar-39Ar, et le zircon U-Pb. Cette montre une série magmatique de basaltes riches en olivine, basaltes à clinopyroxène-phyrique, basaltes à clinopyroxène-phyrique, basaltes à amphibole-phyrique, téphrites, trachy-andésites et roches pyroclastiques. Ils contiennent de multiples populations de cristaux : olivine, clinopyroxène, amphibole et phlogopite, avec des textures de rééquilibrage ainsi qu'une zonation oscillatoire et inverse complexe, des textures criblées et des textures de résorption, ce qui suggère que les magmas ont été stockés dans et différenciés dans des chambres magmatiques avec des réinjections successives avant l'éruption. En outre, les âges 40Ar-39Ar de la biotite et des amphiboles des basaltes et les âges U-Pb du zircon des roches pyroclastiques indiquent que l'activité volcanique s'est déroulée pendant ~ 10 Myr (49-38 Myr). L'enrichissement en LILE et l'appauvrissement en Nb, Ta et Ti sont des caractéristiques des laves de Talysh, qui présentent des caractéristiques géochimiques d'arc. Leurs compositions isotopiques varient : 87Sr/86Sr (i) de 0,7045 à 0,7066, ɛNd(i) de ~-2,2 à +1,7, et ɛHf(i) de -2,5 à +3,6. Les roches ont des compositions radiogéniques en plomb (206Pb/204Pb de 18,51 à 19,04, 207Pb/204Pb de 15,59 à 15,63, et 208Pb/204Pb de 38,67 à 39,15). Les éléments majeurs de la plupart des échantillons primitifs (MgO > 5 % en poids) sont comparables à ceux des fusions partielles à faible degré (4-9%) d'une lherzolite à grenat et spinelle avec des rapports grenat:spinelle de 40:60 à 20:80. Les résultats obtenus par géothermobarométrie clinopyroxène-liquide indiquent une variété de réservoirs magmatiques, allant de niveaux profonds (79-60 km) à des niveaux moins profonds (2 km). Les rapports isotopiques de Sr, Nd, Pb et Hf, ainsi que les profils similaires d'éléments traces incompatibles normalisés par la chondrite et par le manteau primitif, ainsi que les estimations thermobarométriques sur les cristaux d'olivine, de clinopyroxène et d'amphibole, suggèrent que la source mantellique est une source asthénosphérique enrichie et que de la croûte continentale a été mélangée au cours du processus de différenciation. Les données sont cohérentes avec la fusion partielle d'un manteau sous-continental à grenat modifié par subduction et les interactions avec un manteau à spinelle pendant l'ascension magmatique. La phase magmatique éocène pourrait avoir été déclenchée par une remontée de l'Asthénosphère liée au début de la subduction à pendage sud du bassin transcaucasien. L'ascension magmatique a probablement été facilitée par des failles décrochantes trans-lithosphériques mises en évidence par les données paléomagnétiques. Le passage d'une composante magmatique calco-alcaline à une composante magmatique plus alcaline avec le temps, du sud au nord du massif de Talysh, suggère un raidissement de la plaque en réponse à un retournement à l'Éocène supérieur. Après cette période, le volcanisme s'est arrêté dans le Talysh Sud et a considérablement diminué dans le massif du Talysh Nord, où il a évolué vers un magmatisme de type adakitique au cours du Miocène supérieur et du Quaternaire
The Cenozoic magmatism of the Central Tethyan orogenic belt, which links the tectonic zones of Iran, the South Armenian Block (lesser Caucasus), and Turkey, remains a topic of debate. This research focuses on the thick geological succession of high-K calc-alkaline shoshonitic volcanic rocks exposed in the Talysh Massif, part of the Alborz magmatic belt, northwestern Iran. The aim of this study is to investigate the relatively unstudied volcanic rocks of the Talysh Massif to better constrain the geodynamic setting of magmatism during regional convergence. A comprehensive study including new field data, mineral chemistry, bulk-rock major and trace element geochemistry, isotope composition (Sr, Nd, Pb, Hf), geochronology 40Ar-39Ar, and zircon U-Pb. We classify them as olivine, clinopyroxene-phyric basalts, clinopyroxene-phyric basalts, amphibole-phyric basalts, tephrites, trachy-andesites, and pyroclastic rocks. They contain multiple crystal populations, including phenocrysts, antecrysts, and xenocrysts: olivine, clinopyroxene, amphibole, and re-equilibrium phlogopite, along with complex oscillatory and reverse zoning, sieve textures, and resorption textures, which suggests that the magmas stalled and differentiated in the crust prior to eruption. Olivine-clinopyroxene-phyric samples in the southern part of the study area exhibit olivine phenocrysts chemically balanced with their host rock, with a slight zoning from high-Mg# cores (Mg# = 90) to rims (Mg# = 80). Furthermore, the amphiboles, biotite 40Ar-39Ar ages of basalts, and zircon U-Pb ages of pyroclastic rocks indicate that volcanic activity took place for ~ 10 Myr (between 49 and 38 Myr). Enrichment in LILE and depletion in Nb, Ta, and Ti are characteristics of the Talysh lavas, which exhibit arc geochemical features. They have isotopic compositions that vary, for 87Sr/86Sr (i) from 0.7045 to 0.7066, for ɛNd(i) from ~-2.2 to +1.7, and ɛHf(i) from -2.5 to +3.6. The rocks have radiogenic lead 206Pb/204Pb ratios from 18.51 to 19.04, 207Pb/204Pb from 15.59 to 15.63, and 208Pb/204Pb from 38.67 to 39.15. The major elements of most primitive samples (MgO > 5 wt%) are comparable to those of melts obtained from low-degree (4–9%) partial melting of a spinel-garnet lherzolite with garnet:spinel ratios of 40:60 to 20:80. The results obtained from clinopyroxene-liquid geothermobarometry indicate a variety of magma reservoirs, ranging from deep levels (79–60 km) to shallower levels (2 km). The isotopic ratios of Sr, Nd, Pb, and Hf, as well as the similar chondrite-normalized REE and primitive-mantle-normalized incompatible trace element patterns along thermobarometry estimates on olivine, clinopyroxene, and amphibole crystals, suggests that the mantle source is an enriched asthenospheric source, and that continental crust was mixed in during the differentiation process. The data are consistent with the partial melting of a garnet-bearing subduction-modified subcontinental mantle and interactions with a spinel-bearing mantle during magmatic ascent. This magmatic flare-up could have been triggered by an asthenosphere upwelling related to the onset of south-dipping subduction of the Transcaucasus basin. Asthenosphere flow and magmatic ascent were likely facilitated by trans-lithospheric strike-slip faults and block rotations highlighted by paleomagnetic data. A transition from calc-alkaline towards a more alkaline magmatic component with time, from south to north of the Talysh massif, suggests a slab steepening in response to roll-back in the Late Eocene. After this period, volcanism stopped in the South Talysh and significantly decreased in the North Talysh massif, where it evolved into an adakitic-type magmatism during the Late Miocene and Quaternary

La region du nord-chili entre 19 s et 23. 5 s a ete le site d'un seisme de subduction de magnitude 9 en 1877 et constitue actuellement l'une des lacunes sismiques les plus importantes au monde. L'analyse de la microsismicite enregistree par un reseau local installe au niveau de l'extremite sud de la lacune de 1877 (region d'antofagasta) permet d'obtenir une image tres nette de la geometrie de la zone de wadati-benioff. L'etude conjointe des mecanismes au foyer et du tenseur des contraintes le long de la subduction permet de confirmer l'etat presismique de la region. Un seisme de subduction de magnitude mw=8. 0 s'est produit le 30 juillet 1995 immediatement au sud de la lacune sismique de 1877. La sequence de repliques est etudiee en detail a l'aide du reseau local et une image precise de la surface de rupture est obtenue. L'etude du processus complet de rupture est entreprise par une modelisation des ondes de volume enregistrees par le reseau mondial large bande. Des informations supplementaires sur la rupture sont obtenues a partir d'un enregistrement accelerometrique en champ proche. L'etude de la deformation continentale au-dessus de la zone de subduction est menee tout d'abord par une analyse des photos satellitaires spot et des photos aeriennes. Une mission de terrain a permis de preciser la cinematique recente des failles et a conduit a la mise en evidence d'un regime de contrainte neotectonique extensif pour la cordillere de la cote, avec une direction d'extension e-w. Il est propose que le regime extensif dans la region cotiere trouve son origine dans les processus tectoniques agissant au niveau de la subduction

Le complexe de subduction de Makran, au nord de la mer d’Arabie, à développé un vaste prisme d’accrétion en réponse à la subduction de la plaque Arabe sous la plaque Eurasie. Les différentes campagnes océanographiques, menées au large du Pakistan, ont révélé la morphologie et la configuration des structures des plaques plongeante et chevauchante. A partir du nouveau jeu de données acquis en 2004, j’évalue les implications des structures de la plaque plongeante sur la déformation dans le prisme mais également sur la cinématique de la région. Par ailleurs, grâce à la couverture quasiment continue des données, j’ai pu étudier dans un deuxième volet la dispersion des sédiments sur le prisme et dans la fosse du Makran.

Deux cas particuliers d'évolution de la lithosphère océanique aux frontières de plaques sont examinés en utilisant les méthodes modernes de la géophysique marine. Le premier est celui de l'abduction d'une nappe ophiolitique sur un fragment continental en Nouvelle-Calédonie et le second celui de la déformation de la lithosphère de l'arc insulaire des Nouvelles-Hébrides en réponse à la collision d'aspérités topographiques portées par la plaque plongeante. La nappe ophiolitique de Nouvelle-Calédonie s'est mise en place tectoniquement à l'Eocène supérieur sur un substratum permien à éocène supérieur. Notre étude montre que cette ophiolite, épaisse au maximum de 10 km, résulte de l'obduction d'un fragment de lithosphère océanique du bassin des Loyauté adjacent à la Nouvelle-Calédonie. Cette abduction se serait accomplie sur environ 800 km, le long de la ride de Nouvelle-Calédonie, sans faire intervenir de collision continent-arc ou continent-continent. Nous discutons du contexte géodynamique de l'ophiolite au moment de sa rupture et de son abduction. La Zone d'Entrecasteaux (DEZ) et le Massif Ouest Torres sont deux aspérités topographiques sous-marines hautes de 1000 à 3000 rn qui entrent en collision et subductent sous l'arc insulaire des Nouvelles-Hébrides à 10 cm/an. La DEZ est légèrement oblique à la direction de convergence des plaques de telle façon qu'elle balaye l'arc vers le Nord à environ 2. 5 cm/an. L'analyse des structures de la plaque plongeante et de l'arc des Nouvelles-Hébrides centrales suggère que la déformation résultant d'une collision peut se développer dans des directions opposées. Dans le cas de la subduction/collision de la DEZ, la déformation se développe sur l'arc et affecte la marge qui s'épaissit et se soulève de 3 à 4 mm/an depuis le Pliocène terminal, le bassin intra-arc qui se fracture et subside et la zone arrière-arc qui se comprime et tend à chevaucher la bassin marginal adjacent. A l'opposé au sud de cette zone de collision, dans une région précédemment balayée par la DEZ, la déformation se développe vers l'océan depuis la marge qui s'effondre, jusque sur la plaque plongeante qui subit un raccourcissement. Bien que des indices d'accrétion sous la marge soient discutés, l'érosion tectonique de cette marge semble être un des phénomènes majeurs résultant de la collision et du balayage d'une aspérité topographique le long de l'arc.

Les Alpes sont classiquement décrites comme étant une chaîne de collision type. Cependant les données métamorphiques et géochronologiques montrent que l'essentiel de l'histoire des Alpes s'est déroulée en contexte de subduction. La subduction continentale est responsable de la formation des unités cristallines internes en raison du réchauffement au sommet de la lithosphère subduite, comme le montre les modèles thermique 1D et thermomécanique 2D élaborés dans cette étude. Ces modèles permettent de quantifier l'angle et la vitesse d'une subduction à partir des données Pression - Température des unités écaillées durant celle-ci. Ces estimations permettent de reconstruire la géométrie 3D et l'évolution de la subduction Alpine, permettant de valider un nouveau modèle d'exhumation : l'extension associée au retrait de la subduction. Des modèles paléogéographiques permettent d'imager ce modèle d'exhumation, mettant en évidence le synchronisme de l'exhumation, du retrait de la subduction
Classicaly, the Alps are described as typical collision mountain belt. However, PT and geochronological data show that major building processes in the Alps occured during subduction. The continental subduction induces burial and stacking of uppercrustal high-pressure units. 1D thermal and 2D thermomechanical models demonstrate that stacking is due to the heating from the top of the subducted lithosphere. Those models allow to quantitatively estimate the dip angle and the velocity of the subduction from PT data of stacked units during continental subduction. From these results, it is possible to quantitatively reconstruct a past slab geometry and kinematic which allow to strengthen a new exhumation process: extension due to slab rollback. Paleogeographical models illustrate such an exhumation process and highligth exhumation and slab rollback synchronicity

La Méditerranée se situe dans une zone de convergence lente entre les plaques Eurasienne et Africaine (~5 mm/an), où des restes d'anciens bassins Téthysiens sont progressivement consommés par le retrait rapide de zones de subductions (~20-30 mm/an sur la zone de subduction Hellénique). En Méditerranée Orientale, une transition collision-subduction se produit dans l'Ouest de la Grèce (collision de la Plateforme Apulienne au nord et subduction Hellénique au sud), pratiquement à l'extrémité du Golfe de Corinthe et dans une région de propagation potentielle de la faille Nord Anatolienne. Afin d'étudier la cinématique actuelle de l'Ouest de la Grèce, nous adoptons une approche multi-échelle de la déformation:(1) Une modélisation grande échelle du champ de vitesses crustale horizontales mesuré par géodésie est effectuée afin de contraindre la cinématique au voisinage de l'Ouest de la Grèce, à la fois à terre et en mer. Un résultat majeur est qu'une zone d'extension distribuée N-S s'étendant de la Bulgarie à l'Est du Golfe de Corinthe a pour conséquence de désactiver la terminaison Ouest de la faille Nord Anatolienne dans le nord de la Mer Egée. Cette extension d'échelle régionale pourrait être causée par le retrait du slab Hellénique. (2) Une étude tectonique active permet d'établir une cartographie précise des failles actives de la région, leur chronologie relative et une estimation de leur vitesse de déplacement. Le demi-graben actif du Golfe Amvrakikos et la faille active N155° de Katouna-Stamna, qui constituent les frontières Nord et Est d'un bloc Iles Ioniennes-Akarnanie (IAB), sont caractérisés par des vitesses géologiques d'au moins ~ 4 mm/an et des vitesses mesurées par GPS de l'ordre de ~10 mm/an. Ce bloc IAB est limité à l'Ouest par la faille transformante de Céphalonie et semble se comporter de manière rigide.(3) Une fois les frontières du bloc IAB connues, nous montrons que le champ de vitesse GPS mesuré dans la région peut être entièrement expliqué par des effets transitoires de blocage élastique associés aux failles bordières de ce bloc. Le couplage sur l'interface de subduction n'a pas d'expression en surface, ce qui suggère qu'il doit être faible. Enfin, nous justifions l'existence d'un point triple de type Rift-Faille-Faille à la terminaison Ouest du Golfe du Corinthe.

Etude géodynamique de la zone de subduction Tonga-Kermadec par une approche couplée de modélisation numérique 3D et de sismotectonique La zone de subduction des Tonga-Kermadec est le résultat d’une évolution géodynamique complexe. L’interaction des mécanismes d’ouverture du domaine arrière-arc, de la subduction de la ride oblique de Louisville, de la d´echirure de la plaque Pacifique plongeante ou encore d’une obliquité de convergence croissante du Nord au Sud de la zone, est `a l’origine de la segmentation morphotectonique actuelle du système. Une approche couplée de modélisation numérique 3D et de sismotectonique a permis d’étudier l’état de contrainte d’un système convergent induit lors de la subduction d’une plaque océanique le long d’une marge courbe ou encore, lors de la subduction d’un relief océanique. Pour cela, un code numérique en éléments finis thermo-mécanique en 3D (ADELI-3D) a été développé par R. Hassani, puis validé dans le cadre de cette thèse. Les résultats soulignent un effet significatif des variations latérales d’un système convergent sur les déformations lithosphériques engendrées. (1) Dans le cas de marges à géométrie courbe, une convexité ou concavité vers l’océan, induit respectivement un régime compressif ou extensif dans la plaque supérieure et ce, quel que soit le contraste de densité entre la lithosphère et l’asthénosphère ou encore la valeur du coefficient de friction interplaque. (2) Les résultats des simulations numériques 3D et de l’étude sismotectonique ont mis en évidence le rôle significatif de la subduction d’une ride océanique sur l’état de contrainte de la plaque supérieure. La subduction d’une ride se traduit par la surrection de la marge et un régime compressif au front du relief en subduction. Nos simulations montrent que la distribution des contraintes au sein de la plaque chevauchante est contrôlée par l’obliquité de la ride. Dans la plaque chevauchante du système Tonga-Kermadec, une segmentation tectonique et cinématique des zones d’arc et d’arrière-arc est mise en évidence à travers la résolution de l’état de contraintes déduit des mécanismes au foyer. Un régime de contraintes similaire est obtenu dans nos modèles 3D et nous permet de confirmer le rôle significatif de la subduction de la ride de Louisville sur la structuration actuelle du bassin arrière-arc de Lau. (3) L’étude de la distribution de la sismicité et des mécanismes au foyer de la plaque plongeante révèle une influence de cette ride sur le comportement profond de la plaque. Un saut de subduction, qui coÏncide avec l’arrivée de la ride de Louisville dans la fosse est mis en évidence au Nord de la ride de Peggy. Ce saut de subduction s’est accompagné d’un détachement de la partie profonde du panneau plongeant, souligné par une vaste lacune de sismicité sous le Bassin de Lau. Une étude fine de la distribution de la sismicité de la plaque supérieure a permis d’identifier de nouvelles structures tectoniques dans le Nord du système Tonga, `a savoir l’axe Futuna-Niua Fo’ou, interpréé comme une ancienne frontière de plaques et l’accident intra-arc de Niuatoputapu, impliqués dans la réorganisation globale du système
Geodynamical study of the Tonga-Kermadec subduction zone using both 3-D numerical modelling and seismotectonics approaches The Tonga-Kermadec subduction zone is the consequence of a complex geodynamical evolution. The interaction between the back-arc opening mechanisms, the subduction of the oblique aseismic Louisville Seamount Chain, the tearing of the Pacific Plate and the increasing obliquity of convergence from North to South results in the presentday morphotectonic segmentation of the convergent system. Using both 3-D numerical modelling and seismotectonics, we attempt to determine the state of stress inferred in a convergent system (1) from a convergence accommodated along a curved margin and (2) from the subduction of an oceanic aseismic ridge. For that purpose, a finite element thermo-mechanical code was developped in 3-D by R. Hassani and then validated within the framework of this study. The results highlight a significant effect of the along-strike variations in a convergent system on the style of lithospheric deformation. (1) A convexity or concavity of the margin towards the ocean enhances respectively a compressive or extensive regime within the upper plate, whatever are the density contrast between the lithosphere and the asthenosphere or the value of the friction coefficient. (2) The results from both the numerical simulations and the seismotectonics study highlight a significant role of an oceanic ridge subduction on the state of stress within the overriding plate. A compressive regime as well as the uplift of the margin are induced in front of the subducted ridge. The numerical simulations indicate that the stress distribution within the upper plate is controlled by the obliquity of the subducted ridge. A tectono-kinematics segmentation of the arc and back-arc domains in the Tonga-Kermadec subduction zone, is revealed through the stress tensor resolution deduced from the CMTS. Since this segmentation is likely correlated to the numerical results, we confirm the influence of the Louisville Seamount Chain on the present-day structure of the Lau back-arc basin. (3) The study of the shallow seismicity distribution and of the CMTS indicate also the influence of the Louisville ridge on the deep slab behaviour. A subduction jump correlated with the initiation of the Louisville Ridge subduction is identified to the North of the Peggy Ridge. A detachment of the deep slab, which is underlined by a major seismic gap below the Lau Basin, accommodated this subduction jump. From a precise study of the shallow seismicity distribution, new tectonic features are identified in the Northern part of the Lau Basin : the Futuna-Niua Fo’ou alignement interpreted as a fossil plate boundary and the intra-arc Niuatoputapu structure. They are both involved in the global reorganisation of the subduction zone

Cette thèse présente les résultats et conclusions issues d'une série de modèles analogiques de systèmes de compressif à différentes échelles : Les expériences réalisées à l'échelle crustale montrent que la symétrie de structures compressives, de type plis et chevauchements avec 3 niveaux de décollement, est fortement dépendante de la vitesse de sédimentation. Les résultats ont été appliqués au Subandin Bolivien. Les expériences réalisées à l'échelle lithosphérique simulent la subduction et l'extension arrière-arc dans un système subissant une compression parallèle à la marge continent-océan (COB). Ces modèles démontrent que la différence de densité entre les plaques continentales et océaniques est le paramètre clé pour expliquer l'extension arrière-arc: plus petite est la différence de densité, plus faible est l'extension produite. Les résultats ont été appliqués al 'Anatolie. Enfin, ces modèles ont été utilisés pour tester la reproductibilité et les limites de la modélisation analogique.

Ma thèse se focalise sur l'étude des mécanismes qui ont conduit au soulèvement et à la construction du relief dans les Andes du Nord du Pérou. Dans cette région, la Cordillère Blanche forme les plus hauts sommets péruviens (> 6000 m) et constitue une anomalie à l'échelle des Andes. La morphologie de cette région des Andes est marquée par un pluton de forme atypique, allongé et à l'affleurement sur plus de 150 km. Ce pluton est bordé par une faille normale de plus de 200 km de long. La présence de cette faille normale majeure en contexte de subduction plane reste surprenante car ces zones de subduction planes semblent induire une augmentation du raccourcissement dans la plaque chevauchante. Mon travail a eu pour objectifs de caractériser les variations de l'état de contraintes régional, l'âge du soulèvement et de discuter les processus géodynamiques qui ont contribué à la formation du relief. Dans ce cadre, j'ai utilisé une approche pluridisciplinaire impliquant sur plusieurs échelles spatio-temporelles et comprenant à la fois de nouvelles données de terrain, leur analyse et leur modélisation.Mes données de microtectonique indiquent qu'il est possible de générer de l'extension au dessus d'une subduction plane à l'échelle régionale. Ces données sont en contradiction avec l'augmentation du raccourcissement classiquement attendue dans la plaque chevauchante. Mes nouvelles données de thermochronologie basse température et leur modélisation montrent une augmentation de l'exhumation induite par le soulèvement de la Cordillère Occidentale à 15 Ma. En les confrontant aux modèles précédents, je propose un soulèvement régional lié à l'aplatissement de la subduction et à la topographie dynamique associée.J'ai également étudié l'impact de l'arc Miocène sur le soulèvement à une échelle plus locale. Pour cela, j'ai compilé tous les âges de refroidissement du pluton disponibles dans la littérature. En parallèle, j'ai obtenu les premières données de profondeur de mise en place du batholite de la Cordillère Blanche. Cela m'a permis de proposer une structure du batholite en sills empilés puis basculés vers l'est. De plus, la modélisation des variations spatio-temporelle des taux d'érosion à partir des données de thermochronologie basse température indique une augmentation importante des taux d'érosion dans la Cordillère Blanche à partir de 2 Ma. L'arc Miocène ne semble donc pas contribuer significativement au soulèvement malgré sa probable contribution à l'épaississement de la lithosphère. En revanche, l'érosion glaciaire récente semble contribuer fortement à l'exhumation de la Cordillère Blanche et au basculement du batholite.Dans la dernière partie de ma thèse, pour quantifier l'importance de l'érosion dans la création du relief et le soulèvement, j'ai modélisé l'évolution du paysage de la région (FastScape). Mes modélisations numériques démontrent le rôle majeur de l'érosion et du rebond flexural associé dans la création du relief et les taux de soulèvement. Pour finir, basée sur les données de la littérature et celles apportées par mon travail de thèse, je propose un nouveau modèle pour expliquer la faille normale de la Cordillère Blanche dans son contexte régional. Ce modèle implique une faille normale d'extrado et l'érosion importante du mur de la faille
My thesis focuses on the mechanisms that controlled the uplift and construction of the relief in the northern Peruvian Andes. In this area, the Cordillera Blanca forms the highest peaks in Peru (> 6000 m), which is a topographic anomaly across the Andes. The morphology of the Cordillera Blanca is marked by an elongated pluton, which outcrops over 150 km. In addition, this pluton is bordered by the largest normal fault from South America. The presence of this major normal fault in a flat-slab context remains surprising because flat slabs usually induce an increase of the shortening in the overriding plate. The aim of my work is to characterize the variations of the regional stress field, the age of the uplift and discuss the geodynamic processes that contributed to relief building. To address these issues, I used a multidisciplinary approach involving new field data, their analysis and modeling.My microtectonic dataset reveals regional extension above the Peruvian flat-slab. This data contradicts the expected increase of shortening in the overriding plate. Modeling my new thermochronologic data shows an increase in the exhumation rates induced by the uplift of the Cordillera Occidental since 15 Ma. I propose that the regional uplift relates to the flattening of the subduction and associated dynamic topography.To address the impact of the Miocene arc on the uplift at a more local scale, I compiled the cooling ages of the pluton available in the literature. In parallel, I obtained the first amphibole thermo-barometry data that constrains emplacement depth of the Cordillera Blanca batholith. Following these data, I propose that the batholith is structured in eastward-tilted sills. In addition, modeling of the space and time variations of erosion rates based on the inversion of thermochronologic data indicates that erosion rates significantly increased in the Cordillera Blanca since 2 Ma. The Miocene arc seems to insignificantly contribute to the local uplift despite its contribution to the thickening of the lithosphere. Thus, I suggest that the recent glacial erosion contributes to the exhumation of the Cordillera Blanca and subsequent tilting of the batholith.Then, I modeled the landscape evolution for the Cordillera Blanca region to quantify the contribution of erosion in the relief building and the uplift. My numerical models (FastScape) evidence the importance of erosion and associated flexural rebound in fostering relief building and the uplift rates.Finally, based on all available data, I propose a new regional model to explain the Cordillera Blanca normal fault. This model implies an extrado normal fault and erosion of the footwall

Les principaux résultats obtenus au cours de cette étude dans la zone de faille de Tanlu permettent de proposer un scénario de l'évolution tectonique et géodynamique depuis 245Ma. A- Trias moyen: naissance de la subduction continentale : la convergence du bloc sud chinois vers le bloc nord chinois se fait selon une subduction continentale à pendage SW. La direction de convergence était SSE-NNW, oblique par rapport à la zone de subduction. B- Trias moyen: naissance de la délamination de la lithosphère sud chinoise. C- Trias supérieur: Début de la remontée et exhumation: Dans la lithosphère en subduction une écaille crustale se détache de son manteau. Les roches déformées en profondeur sont exhumées. D- Trias supérieur: initiation de la rupture de la lithosphère sud chinoise: La délamination se propage vers le haut et des plis et de chevauchements se forment sur le bord est de la zone en surrection. E- Jurassique: fin de la collision: A la fin du Jurassique se produit une structuration finale dans le « thrust and fold belt », La zone de convergence est une large zone transpressive sénestre. F- Crétacé inférieur : bombements et extension: intrusion de plutons granodioritiques au voisinage de la faille de Tanlu, avec bombements et extension. L'extension est NW-SE. G: Crétacé inférieur: régime tectonique décrochant: le régime tectonique est décrochant avec compression (1) NW-SE et extension (3) NE-SW faisant jouer la faille de Tanlu en décrochement sénestre. H- Crétacé supérieur – Paleocéne: La faille de Tanlu joue en faille normale et accompagne la formation de bassins sédimentaires sur sa bordure ouest
The main results obtained in the Tanlu Fault zone suggest a scenario of the tectonic and geodynamic evolution during the last 245 Ma. A – Mid Triassic : birth of the continental subduction. The convergence of the South China block to the North China block is getting according to a continental subduction dipping to the NW. The trend of the subduction zone was NE-SW. The direction of the convergence was NNW-SSE, oblique to the trend of the subduction B – Mid. Triassic: birth of the delamination of the SCB lithosphere. C- Late Triassic : beginning of uplifting and exhumation. During subducting a crustal slice separate from the lower part of the SCB lithosphere. Rocks deformed in depth are exhumed. D- Late Triassic: initiation of the lithospheric break off. In the crust the delamination propagate upward, and near the surface forms a fold and thrust belt on the eastern border of the surrection zone. E- Jurassic: end of the collision. At the end of Jurassic the shortening continue producing the final structuration of the thrust and fold belt, refolding fold and fault in the internal area. The whole of the convergence is then a wide transpressive sinistral zone. F- Early Cretaceous doming. A granodioritic plutonism locate near the Tanlu fault, produce local doming and crustal extension, NW-SE (3), active from140 to 127Ma. G- Early Cretaceous strike-slip regime. Towards 127 Ma the tectonic regime become of strike-slip type with NW-SE compression ) and NE-SW extension (3) reworking the Tanlu fault zone as sinistral strike-slip fault. H- Late Cretaceous Palaeocene. The Tanlu fault works as normal fault and permit the formation of a sedimentary basin on this western border

L'ile de Luzon appartient à la ceinture mobile philippine qui marque la frontière de plaques Eurasie mer des Philippines. La convergence NW-SE entre les plaques est absorbée pour une partie par des subductions de convergence opposée (le long de la fosse des Philippines et de la fosse de Manille) et par un grand décrochement senestre actif, la faille Philippine. Les données structurales sur la pointe nord de l'ile de Luzon montrent que des mouvements décrochant importants sont encore présents. Cette constatation amène à s'interroger sur la géométrie du passage entre le dispositif en collision sur Taiwan et le dispositif associant subduction et décrochement sur subduction sur l'ile de Luzon. Afin d'étudier le mécanisme de découplage de la convergence lithosphérique, une série d'expériences analogiques ont été réalisées. Elles permettent de voir l'influence des paramètres rhéologique et géométrique

Le long de l'orocline des Andes Centrales, sous l'avant-arc, la sismicité intracontinentale se connecte à la subduction en profondeur s'expliquant probablement par l'accumulation de contraintes générées dans la croûte par le glissement asismique de la zone de transition de l'interface de subduction en période inter-sismique.
Le long de l'orocline des Andes Centrales, sous la Précordillère et l'arc volcanique, la sismicité intracontinentale se distribue en essaims superficiels dont les plus grands séismes (Mw>5.0) ont lieu en général quelques mois après de grands séismes de subduction de magnitude Mw>7.5, déclenchés par le changement de contraintes dû à la période cosismique et probablement post-sismique.
L'analyse d'images et les observations de terrains interprétées conjointement avec les données sismologiques montrent que la déformation de l'orocline est partitionnée dans la Précordillère et l'arc volcanique le long d'une grande zone de cisaillement parallèle à la marge dont la cinématique varie de sénestre au Sud Pérou à dextre au Nord Chili. Le partitionnement observé est attribué à l'obliquité de la convergence et à l'architecture de l'avant-arc et de l'arc volcanique alors que les variations de la déformation le long de l'orocline sont principalement attribuées à la forme de la marge.
L'analyse sismologique, morphologique, et structurale de la déformation indique que le tenseur de contraintes le long de l'arc volcanique est caractérisé par un σ2 vertical et que σ1 et σ3 montrent une rotation anti-horaire depuis le Sud du Coude vers le Nord. En effet, σ1 s'oriente NE-SW au Nord du Chili, NW-SE à l'extrême Sud du Pérou et E-W au sud Pérou.

Dans la partie superIeure de la croûte continentale; la tectonique en distension s'exprime essentiellement par le développement de champs de failles plus ou moins complexes. L'extension lithosphérique s'accompagne d'une subsidence importante et d'une sédimentation localisée aux régions amincies. Par conséquent, les structures et les mécanismes profonds sont rarement observables et sont le plus souvent déduits de l'observation de l'orientation, la géométrie et la répartition des failles en surface. Dans ce mémoire, nous présentons les résultats et les implications tectoniques de plusieurs séries de modèles expérimentaux dimensionnés. L'étude de ces modèles permet d'établir des relations de cause à effet entre des conditions cinématiques et mécaniques données et la géométrie du champ de failles observé. Inversement, ces relations champ de faille - conditions de déformation peuvent être appliquées aux données naturelles et contribuent à une meilleure interprétation des structures et des mécanismes qui, gouvernent l'extension en profondeur. En première partie, ce travail présente une série de modèles analogiques à grande échelle (lithosphère, croûte, croûte supérieure). Les résultats expérimentaux mettent en évidence le contrôle de la symétrie ou de l'asymétrie du champ de faille par (i) les conditions aux limites imposées à la base et sur les bordures dû système faillé et (ii) les paramètres mécaniques appliqués (orientation des contraintes principales, cisaillement ' basal, cisaillements latéraux). Dans la seconde partie, nous effectuons une revue des caractéristiques structurales, mécaniques et cinématiques des failles normales listriques. Un nouveau mécanisme de formation des failles listriques est proposé et est appliqué au cas des failles de croissance. Enfin, nous présentons les résultats d'une approche expérimentale des deux contextes structuraux particuliers: - fracturation d'une couverture sédimentaire induite par le rejeu d'anciennes failles de socle. Le champ de faille résultant de ces conditions aux limites montre le développement simultané de failles normales et des failles inverses à forte courbure. La géométrie des structures dépend (i) de la rigidité du socle, (ii) de la rhéologie des séries de couverture, et (iii) de l'orientation de la faille de socle. - failles obliques liées à un décrochement : les modèles illustrant les différentes variations structurales liées le long d'un linéament globalement décrochant. Les implications de ces modèles en terme de divergence ou convergence des plaques sont discutés.

La rupture du panneau plongeant ou « slab breakoff » est un processus géodynamique proposé pour expliquer les observations géologiques et géophysiques telles que l’exhumation de roches métamorphiques, le magmatisme des zones de subduction ou le soulèvement régional. Ce travail de thèse présente ainsi la caractérisation en quatre dimensions (4D) de la rupture du slab à travers des expérimentations de modélisation analogique. Différentes configurations de plaques subduite et de transition océan-continent (TOC) ont été testées via une centaine d’expériences. Lorsque la TOC est parallèle à la fosse de subduction, la rupture du slab se produit à 250-280 km de profondeur, tandis que dans le cas contraire, cette rupture est réalisée sur une gamme plus large de profondeurs, de 160 à 345 km. La rupture se produit également à des temps différents, en fonction de la géométrie initiale de la zone de subduction ; elle est presque instantanée lorsque la TOC est parallèle à la fosse, et se produit entre 8.6 et 10.6 Ma après le démarrage de la subduction continentale pour les autres géométries. L’impact de la rupture du slab sur la subduction le long de basins océaniques bordés de failles STEP et de TOC a également été étudié. Ainsi, lorsqu’il se produit un découplage de l’interface de subduction (présence de failles STEP), une augmentation significative du retrait de la fosse est visible dans les modèles présentant un couloir océanique important. Les expériences ont permis de déterminer que l’évolution du signal topographique lors de la rupture du slab est dépendante de l’éduction de la lithosphère continentale, de l’ajustement isostatique graduel pendant la rupture du slab ainsi que la remontée du manteau. Lorsqu’il n’y a pas de subduction continentale ou de rupture du slab, aucune variation topographique n’est visible en surface. Enfin, dans le cas d’une subduction le long de bassins océaniques, la vitesse de la fosse devient quasi-nulle lorsque le matériel continental moins dense commence à subducter, mettant en évidence des processus de déformation du manteau. Les résultats obtenus sont mis en perspective et discutés vis-à-vis des cas naturels, et plus particulièrement concernant la géodynamique de la méditerranée occidentale
Slab breakoff is a tectonic model that has been proposed to explain geological and geophysical observations such as: exhumation of metamorphic rocks, magmatism or regional uplift. This manuscript presents the results from four-dimensional (4D, space and time) analogue experiments of slab breakoff. Different configurations for the subducting plate and the orientation of the oceanic-continental transition (OCT) have been tested over a hundred of experiments. In scenarios where the OCT is parallel to the trench, breakoff occurs between 250-280 km depth, while in opposite scenarios, it occurs on a larger range from 160 to 345 km. The timing of breakoff may also vary accordingly to the initial geometry of the subduction zone: from almost instantaneous when the OCT is parallel to the trench, to 8.6-10.6 Ma after onset of continental subduction for other geometries. I investigated the impact of slab breakoff on subduction along oceanic basins bounded by STEP faults and OCT has also been investigated. When the interface is weak (STEP faults scenario) there is a significant increase in the trench retreat in the model that presents a long oceanic corridor. According to the experiments, the evolution of the topographic signal during breakoff is determined by eduction of continental lithosphere, gradual isostatic adjustments during breakoff, and mantle upwelling. With no breakoff or continental subduction, no topographic variations are seen at the surface. Finally, in the models related to subduction along oceanic basins, the trench retreat velocity becomes almost null when the continental positively buoyant material subducts along the embayment margins, highliting mantle deformation processes. I discussed the possible implications of these results for natural subduction zones, in particular for the Western Mediterranean

Dans cette thèse, nous proposons successivement deux modèles discrets par réseaux d'automates cellulaires, du processus de subduction-érosion en
tectonique des plaques, puis présentons les simulations informatiques parallèles correspondantes.

Après une présentation de la tectonique des plaques et des marges convergentes de type II (avec érosion), nous présentons les deux tendances de modélisation existantes, étudions leurs avantages et inconvénients respectifs et montrons l'intérêt de développer une démarche radicalement différente. Nous exposons alors nos hypothèses de travail relativement restrictives et leurs limites, en commençant d'abord par présenter la géométrie d'ensemble du "plan de coupe de modélisation" et sa dynamique, puis en énumérant les phénomènes à reproduire, enfin, en introduisant des échelles de temps et la représentation de l'érosion par une altération (un changement de matière) due au vieillissement.

En ce qui concerne les modélisations plus précisément, nous nous inspirons très fortement du "Sand Pile Model" uni-dimensionnel pour développer notre propre modèle uni-dimensionnel et introduire la notion de réseau d'automates cellulaires fini généralisé. Dans le cas du modèle bi-dimensionnel, partant du même principe, nous cherchons à implémenter un modèle d'avalanches dans un tas de sable représenté par un réseau d'automates cellulaires bi-dimensionnel. Constatant que la multiplication des informations stockées dans la structure même du réseau offre un meilleur rendu-visuel, nous choisissons alors de généraliser cette méthode et abordons la description de notre propre réseau d'automates cellulaires.

Les temps de calcul respectifs de chacune des simulations séquentielles ainsi que le fait que les réseaux d'automates cellulaires constituent un modèle canonique du calcul parallèle à fine granularité, nous incitent à développer des simulations parallèles et à les porter sur des ordinateurs parallèles tels que le CRAY T3E et l'ORIGIN 2000. Après avoir exposé la stratégie de décomposition de domaine que nous avons employée (avec équi-répartition de la charge des sous-domaines sur l'ensemble des processeurs et minimisation de la taille des problèmes aux interfaces), nous montrons l'intérêt d'utiliser une bibliothèque d'échanges de messages appropriée dans le cadre d'une décomposition de domaine régulière sur une architecture parallèle à mémoire distribuée.

Les résultats obtenus sont révélateurs (pour la simulation bi-dimensionnelle du moins) de la très bonne parallélisabilité du problème posé. Ils nous permettent de présenter quelques copies d'écran des animations graphiques
obtenues et leur validation d'un point de vue géotectonique. Des développements futurs pourraient être orientés vers la mise au point d'une plate-forme logicielle parallèle adaptée, puis vers une étude de qualification de la concentration des déformations au sein de la plaque chevauchante.

Dans cette these, nous proposons successivement deux modeles discrets par reseaux d'automates cellulaires, du processus de subduction-erosion en tectonique des plaques, puis presentons les simulations informatiques paralleles correspondantes. Apres une presentation de la tectonique des plaques et des marges convergentes de type ii (avec erosion), nous presentons les deux tendances de modelisation existantes, etudions leurs avantages et inconvenients respectifs et montrons l'interet de developper une demarche radicalement differente. Nous exposons alors nos hypotheses de travail relativement restrictives et leurs limites, en commencant d'abord par presenter la geometrie d'ensemble du plan de coupe de modelisation et sa dynamique, puis en enumerant les phenomenes a reproduire, enfin, en introduisant des echelles de temps et la representation de l'erosion par une alteration (un changement de matiere) due au vieillissement. En ce qui concerne les modelisations plus precisement, nous nous inspirons tres fortement du sand pile model uni-dimensionnel pour developper notre propre modele uni-dimensionnel et introduire la notion de reseau d'automates cellulaires fini generalise. Dans le cas du modele bi-dimensionnel, partant du meme principe, nous cherchons a implementer un modele d'avalanches dans un tas de sable represente par un reseau d'automates cellulaires bi-dimensionnel. Constatant que la multiplication des informations stockees dans la structure meme du reseau offre un meilleur rendu-visuel, nous choisissons alors de generaliser cette methode et abordons la description de notre propre reseau d'automates cellulaires. Les temps de calcul respectifs de chacune des simulations sequentielles ainsi que le fait que les reseaux d'automates cellulaires constituent un modele canonique du calcul parallele a fine granularite, nous incitent a developper des simulations paralleles et a les porter sur des ordinateurs paralleles tels que le cray t3e et l'origin 2000. Apres avoir expose la strategie de decomposition de domaine que nous avons employee (avec equi-repartition de la charge des sous-domaines sur l'ensemble des processeurs et minimisation de la taille des problemes aux interfaces), nous montrons l'interet d'utiliser une bibliotheque d'echanges de messages appropriee dans le cadre d'une decomposition de domaine reguliere sur une architecture parallele a memoire distribuee. Les resultats obtenus sont revelateurs (pour la simulation bi-dimensionnelle du moins) de la tres bonne parallelisabilite du probleme pose. Ils nous permettent de presenter quelques copies d'ecran des animations graphiques obtenues et leur validation d'un point de vue geotectonique. Des developpements futurs pourraient etre orientes vers la mise au point d'une plate-forme logicielle parallele adaptee, puis vers une etude de qualification de la concentration des deformations au sein de la plaque chevauchante.

Deux exemples de subduction en convergence hyper oblique furent étudiés: la Ride Méditerranéenne, et la Marge Indo-Birmane. En Méditerranée, le mouvement cumulé de la convergence Afrique/Europe avec la rotation de "Anatolie crée une convergence oblique sur la terminaison Nord Occidentale des Fosses Helléniques. Le taux de convergence est orienté en NS et de 35 mm/an. La campagne MEDEE (Lab. De Géologie, ENS-1995), combinant bathymétrie multifaisceaux et des profils sismiques, montre que la convergence oblique est partitionnée sur un front compressif et des failles décrochantes dextres N160ʿE. Ces failles sont localisées dans la partie interne du prisme et dans la zone de contact entre le prisme et le butoir. Au Nord, ces failles sont fortement perturbées par la terminaison en queue-de-cheval compressive de la Faille N20ʿE de Céphalonie. Le prisme est lui aussi affecté par cette faille. Les observations dans cette zone sont également compliquées par la présence du Prisme Calabrais. La Marge Indo-Birmane présente les mêmes degrés d'obliquité et de vitesses de convergence que pour la Ride Méditerranéenne. La Campagne ANDAMAN (Lab. De Géologie, ENS-2000) permet d'observer que le front de la marge est marqué par des structures décrochantes dextres N30ʿE, et une absence de structures d'accrétion. Ici, le partitionnement induit l'individualisation d'une lanière entre la plaque indienne et le Bloc de la Sonde dont la frontière ouest présente une augmentation graduelle du taux de partitionnement, de partiel au Sud, à total au Nord. Dans le cas méditerranéen, les forces qui conduisent le mouvement de la plaque supérieure, associées au blocage parla Plate-Forme Apulienne, empêchent la formation d'une lanière. L'obliquité est alors accommodée entre le butoir et le prisme, formant un sliver de prisme. Ces deux études permettent d'affirmer que la localisation du partitionnement est régie par l'héritage structural et le degré de liberté de mouvement d'une lanière crustale
The partitioning at very oblique subduction zone is constrained by two studies: the Hellenic trench and the Burman Margin. On the Ionian Islands area, the cumulated motion of the slow African convergence and rapid rotation of the Anatolian Block induces oblique convergence at the western termination of the Hellenic Trench. The NS convergence is about 35 mm/yr. MEDEE Cruise data (ENS 1995) including multibeam bathymetry and shallow seismic profiles, indicate that the motion is partitioned into a frontal compressive wedge and N160ʿE dextral strike-slip. Strike slip faults are localized within the wedge, and between the backstop and the wedge. In this area, the dextral Kephalonia Fault and the presence of the Calabrian wedge disturb structures. So, a comparative study helps to better understand the termination of oblique subduction. The Indo-Burman trench presents the same type of obliquity and velocity. The ANDAMAN Cruise data (ENS 2000) were used to constrain the offshore deformation along the Burma Trench. The front of the wedge is marked by N30ʿE trending dextral strike slip faults, and the absence of accretionary structures. Partitioning of the very oblique convergence induces the motion of an independent sliver located between the Indian plate and the Sunda Block. Along the western boundary of this sliver, partitioning increases from partial (southward) to full partitioning (northward). In the Mediterrnean case, we suggest that forces that drive the upper plate, plus the northwestern locking by the Apulian platform, overcome forces that would allow the motion of a large independent crustal sliver. The obliquity is thus accommodated at the boundary between the backstop and the wedge, resulting in a deforming "wedge sliver" rather thon a rigid crustal sliver. These two studies, compared with other subduction zone in oblique convergence setting, indicate that the partitioning depends on the pre-existent structures and the presence or absence of buttress

La frontière tectonique entre les plaques indienne et birmane est principalement décrochante avec une faible composante de raccourcissement. La plaque subduite, le bassin du Bengale, est parcourue par des hétérogénéités crustales majeures acquises lors de son processus de formation et de migration vers le Nord (rides de point chaud, failles transformantes...). La plaque supérieure, la microplaque birmane, délimitée à l'Est par la faille décrochante dextre de Sagaing, est dans la zone d'influence du flux crustal Est-Tibétain.
Le long d'une large coupe Terre-Mer depuis le bassin du Bengale jusqu'au Nord de la Birmanie, je me suis intéressé à la géométrie structurale et à la cinématique de la subduction hyper-oblique Indo-Birmane en insistant sur les effets d'éléments perturbateurs (flux et hétérogénéités crustaux). Par une approche pluridisciplinaire combinant des observations géologiques structurales de terrain, des données géophysiques marines et des mesures géodésiques, je présente un modèle d'évolution néogène de la subduction oblique en réponse à ces perturbations. Une étude de la sismicité et quelques mesures paléomagnétiques ont complété ce travail.

La ride de 90°E, formée au sein de la croûte océanique du Bengale vers 100Ma, est entrée en collision avec la marge Birmane au Miocène supérieur. Elle a probablement bloqué la subduction dans sa partie méridionale de telle sorte que seule une déformation décrochante dextre le long de son flanc Est est exprimé structuralement. Au Nord de la ride, le prisme externe Indo-Birman est libre de se développer rapidement vers l'Ouest depuis 2Ma à la faveur d'une forte épaisseur de sédiments déposés sur la plaque plongeante (delta du Ganges-Brahmapoutre).
Ce prisme Indo-Birman, construit en convergence hyper-oblique, a enregistré un partitionnement de la déformation : les zones internes sont cisaillées sur une direction Nord-Sud et les zones externes sont raccourcies sur une direction Est-Ouest.
La faille de Sagaing est défléchie de plus de 100km vers l'Ouest dans sa partie Nord. Je propose un modèle dans lequel le flux crustal résultant de l'effondrement du Tibet, est responsable de cette inflexion. Ce modèle questionne le rôle de ce flux dans la construction du prisme partitionné. Appuyé sur l'ensemble des données géodésiques disponibles autour de la syntaxe Est Himalayenne, il établit un lien entre les déformations finis néogènes de la région.

Les données de sismique réflexion ont apporté des contraintes fortes sur la partie marine de la section. Ainsi, la présence de la ride de 90°E et la nature océanique de la croûte du Bengale ont pu être fixées. En revanche, le flux crustal Est-Tibétain reste mal compris. Les données géodésiques permettent d'en approcher la cinématique mais il est nécessaire, pour en connaître la nature, d'y combiner des données géologiques de terrain, qui sont les seuls à permettre l'observation direct de la déformation crustale profonde aujourd'hui exhumée. Ces observations géologiques peuvent aussi apporter des éléments de réponses sur la stabilité du flux au cours du temps. Un travail de modélisation doit encore être mené pour confronter ces idées nouvelles aux propriétés physiques de la lithosphère continentale en cours de déformation.

La marge de Nankai dans la zone Tokai n'a pas subi de rupture lors du dernier épisode sismique de 1944-1946, qui a affectée tout le reste de la marge. Un fort séisme est donc à attendre à cet endroit au cours des prochaines années. Afin de mieux contraindre l'étendue de la zone sismogène, une campagne sismique 3D a été menée en 2000 sur le prisme de Nankai. Cette thèse s'inscrit dans la double thématique méthodologique et géologique de cette campagne. L'aspect méthodologique comprend la prise en compte des specificités de l'imagerie 3D par rapport à l'imagerie 2D classique. Lors de l'acquisition, la géométrie du dispositif source-récepteurs doit être parfaitement connue. Grâce à une méthode mise au point à cet effet, la géométrie a pu être reconstruite avec une excellente précision. Le traitement a également amélioré sensiblement les images obtenues, même si certains objets n'apparaissent pas de manière évidente dans les données. Les images 3D ont cependant permis de beaucoup mieux contraindre la position des failles majeures du prisme (Tokai, Kodaiba) en profondeur, et donc de mieux comprendre la cinématique du prisme. L'aspect géologique a révélé que la déformation de la marge est dominée par les événements Quaternaires, qui ont affecté une couverture du bassin d'avant-arc très calme auparavant. Plusieurs phases de plissement sont visibles, dont une en avant du bassin qui peut chronologiquement être reliée à l'arrivée en subduction d'une ride océanique. L'étude du BSR a également permis indirectement de donner un ordre de grandeur des processus d'érosion et de sédimentation sur la marge. Les larges glissements de terrains observés peuvent être simplement liés à l'activité sismique de la marge, sans intervention de surpression de fluides dans les pores. Enfin, un volcan observé en subduction est peut-être à l'origine de l'inactivation de la faille de Tokai, qui ne présente aucun signe d'activité récente.

L’analyse de la déformation cassante permet de caractériser trois épisodes tectoniques compressifs décrochant dans la région du graben rhénan: une compression N-S éocène, une compression NE-SW miocène moyen, une compression NW-SE à partir du miocène supérieur. Au niveau du rift, un régime distensif pur, responsable d'une fracturation de type "blocs bascules" s'installe à l'oligocène. Une distension N-S permienne découpe de façon identique le bassin houiller lorrain. La reconstruction de cette déformation permet de calculer un taux d'extension de beta =1. 15 en moyenne. Ce taux est retrouvé par l'application d'un modèle thermique de déformation la lithosphère, qui permet également de préciser les différences d'évolution entre la partie nord et sud du graben.

La marge continentale péruvienne correspond à l'avant-arc des Andes Centrales et est caractérisée par la présence de deux séries de bassins sédimentaires: les bassins internes et las bassins externes. Les premiers occupent la plate-forme continentale et le piedmont pacifique de la Cordillère, les derniers étant situés sur la pente continentale supérieure. L'origine ainsi que la faible subsidence de ces "couples" de bassins peuvent être expliqués par un modèle physique simple de dislocations dans la zone de subduction. Depuis leur individualisation au Tertiaire inférieur, les bassins internes ont évolué en milieu soit marin soit continental, les bassins externes étant exclusivement marins; dans tous les cas les dépôts sont essentiellement détritiques d'origine terrigène et subsidiairement biogéniques et volcanogéniques. La sédimentation dans tous ces bassins n'est pas continue, elle se réalise pendant des longues périodes de subsidence qui sont interrompues par des courtes phases de non-dépôt. Ces phases apparaissent dues à des phénomènes tectoniques (soulèvement) et/ou eustatiques (baisse du niveau de la mer), elles sont contemporaines à des phases de tectonique compressive qui ont affecté la marge et le domaine andin. Les périodes de subsidence sont, par contre, associées à une tectonique en extension. Trois types principaux de régime de contraintes sont mis en évidence dans les bassins d'avant-arc pendant le Cénozoïque: 1) extension selon une direction orthogonal à la convergence des plaques 2) extension selon une direction orthogonale à celle de la fosse océanique et 3) compression selon une direction parallèle à la convergence l'apparition de chaque type de régime de contraintes dépend de l'interaction entre les forces compressives liées à la convergence et des forces gravitaires induites par la présence proche de la fosse océanique. La subduction des rides asismiques produit un soulèvement local et temporaire de la marge sans modifier sensiblement le régime de contraintes
La margen continental peruana corresponde al antearco de los Andes y esta caracterizada por la presencia de dos series de cuencas sedimentarias: las cuencas internas y las cuencas externas. Las primeras ocupan la plataforma continental y el piedemonte pacifiee de la Cordillera y las ultimas estan situadas en el talud continental superior. El origen y la pequena subsidencia de estas cuencas ··emparejadas" pueden ser explicadas por un modela fisico sencillo de dislocaciôn en la zona de subducciôn. Desde su individualizaciôn en el Terciario inferior, las cuencas internas han evolucionado en ambiente marino o continental, mientras que las cuencas externas son exclusivamente marinas; en todo caso, los depôsitos son esencialmente detriticos de origen terrigeno y accesoriamente biogénicos y volcanogénicos. La sedimentaciôn en las cuencas no es continua, ella se realiza durante largos periodes de subsidencia que son interrumpidos por fases breves de no-depôsito. EsLas ulLimas son debiàas a fenomenos tectonicos (levantamiento) y/o eustaticos (descenso del nivel marino), ellas son contemporâneas a fases de tectonica compresiva que han afectado tanto la margen como el dominic andino. Por lo conLrar1o, los periodes de subsidencia estan asociados a una LeCLonica en extension. Durante el Cenozoico, se han puesto en evidencia tres tipos princ pales de regimenes de esfuerzos en las cuencas del anLearco: 1) extension en direcciôn perpendicular a aquella de la convergencia de placas, 2) exten­ sion en direcciôn perpendicular a aquella de la fosa oceanica y 3) compres on segun una direcciôn paralela a la de la convergencia. La apariciôn de cacia tipo de régimen de esfuerzos depenàe de la interaccion entre las fuerzas compresivas asociadas a la convergencia de placas y las fuerzas gravitacionales ligadas a la presencia cercana de la fosa oceânica. La subduccion de dorsales asismicas produce un levantamiento local y temporal de la margen, sin modificar notablemente el régimen de esiuerzos
The Peruvian continental margin is characterized by the presence of two series of forearc basins: the inner and the outer basins. The first ones occupe the continental shelf and the Pacific lowlands, the second ones being located in the upper continental slope. The dynamics of this paired-basins system, which shows very weak subsidence, is explained by applying a simple physical dislocation model to the subduction zone. Since their individualization in early Tertiary times, the inner basins have evolved either in marine or continental environments whereas the outer basins are exclusively marine. Their infill is essentially composed by detrital land-derived sediments, and secondarily by biogenic and volcanogenic sediments. Deposition process is not continuous, it takes place during long periods of subsidence which are interrupted by short-lived periods of non­ deposition. These latters appear related to either tectonic (uplift) or eustatic (sea-level drop) phenomena, and be contemporaneous to compressional tectonic events that have affected both the margin and he Andean zone. The periods of subsidence are associated with tensional tectonics. Three main types of stress regime have been present in the forearc basins during the Cenozoic: 1) extension trending orthogonal to the convergence direction, 2) extension trending orthogonal to the trench axis, and 3) compression trending parallel to the convergence direction. The occurence of each of these stress regimes depends on the balance between compressive forces related to the convergence and gravitational forces induced by the presence of the nearby deep oceanic trench. The subduction of aseismic ridges locally produce uplift of the margin, without modifying notably the stress regime

Par une étude pluridisciplinaire, cette thèse propose un modéle d'orogénèse pour les Andes Centrales du nord du Pérou au niveau d'un transect situé entre 5 et 9°S de latitude. La structure de la chaîne est analysée grâce à la construction de ~600 km de coupes équilibrées. Le raccourcissement horizontal total calculé est d'au moins 220 km. La cinématique de la déformation du prisme orogénique a pu être déterminée à partir de données sismiques, de travaux de terrain, de datations de thermochronologie basse-température (traces de fission et (U-Th)/He sur Apatite) et de mesures de réflectance de la vitrinite. Les résultats montrent que la déformation est très influencée par les évènements tectoniques pré-andins. Des structures de rift permo-triasique, inversées dés le Turonien, contrôlent â partir de l·Oligocéne la déformation du prisme orogénique oriental andin composé de la Cordillère Orientale et de la zone Subandine. Du Turonien â l·Eocéne, la dpformation du prisme occidental, composé de la Cordillère Occidentale et des bassins d·avant-arc, se propage de façon continue et est influencpe par des structures extensives jurassiques. L·intpgration de donnpes gpophysiques (gravimptrie, sismicitp) â d·autres datations (UPb, Ar-Ar, 14C), indique que le prisme est toujours en cours de déformation. Le régime tectonique auquel est soumis le prisme orogénique est dépendant des vitesses de convergence des plaques, elles-mêmes corrélées avec le pendage de la subduction et les phénomènes magmatiques. Entre 17 et 8 Ma, le synchronisme de l·exhumation â l·pchelle de la chaîne à des vitesses variant de 0. 1 à 0. 2 mm. An -1 et sa surrection est attribué à la propagation du prisme orogénique à la vitesse de ~7. 1 mm. An -1. Vers 8 Ma, l·instauration d·une subduction plane engendrée en partie par l·entrpe en subduction du Plateau Inca permet l·arrêt de l·arc magmatique et la propagation de la déformation à la vitesse de 3. 6 mm. An -1 de 200 km vers l·avant-pays, guidée par l·hpritage tectonique. Le modèle tectonique proposé prouve que le climat plus humide depuis le Miocéne n·a pas d·influence sur la propagation de la dpformation. L·absence de hauts plateaux sur cette zone est attribuée au contexte de subduction plane depuis le Miocène infprieur et â l·plargissement du prisme depuis ~8 Ma
This PhD thesis aim to constrain the formation and structural style of Central Andes in northern Peru (5-9°S) using ~600 km of balanced cross-sections. The minimum horizontal shortening of the entire mountain belt is estimated at about 220 km. The eastern orogenic wedge composed by the Eastern Cordillera and the Subandean zone, has been sequentially restored and calibrated by syn-tectonic sedimentation geometry, apatite fission-tracks and (U-Th)/He dating combined with vitrinite reflectance measurements. Results show that the deformation is strongly influenced by inheritance tectonics. Permo-Triassic rifts are reactivated during Turonian times and are responsible of the Upper Oligocene deformation of the eastern orogenic wedge. Deformation of the continued western wedge, composed by the Western Cordillera and the forearc basins, occurs from Turonian to Eocene following inherited Jurassic extensive structures. The integration of new ages (U/Pb, Ar-Ar, 14C) and geophysical data (gravimetry, seismicity) proves that the orogenic wedge propagation is ongoing. Tectonic regime is closely related to plate convergence rates, themselves correlated to subduction dipping and magmatic processes. Between 17 and 8 Ma, the generalized exhumation rates ranging from 0. 1 to 0. 2 mm. Yr-1 is attributed to the 7. 1 mm. Yr-1 orogenic wedge propagation. Around 8 Ma, the slab subduction flattening, supported by the Inca Plateau subduction, is responsible of the magmatic arc ending and of 200 km eastward deformation front propagation. No climatic control is necessary to propagate the deformation. The absence of high plateaus on this transect is attributed to the flat subduction context with a too recent 8 Ma belt widening

Les processus gravitaires sur une marge passive sont majoritairement contrôlés par l’eustatisme, le taux de sédimentation, la sismicité, et la déformation tectonique. Ces paramètres agissent également sur les marges actives, mais la sismicité et la déformation tectonique y sont prépondérants. L’objectif de ce travail est de caractériser les principales zones sujettes à des processus gravitaires sur la marge active Nord Equateur Sud Colombie, afin de contraindre ses modes de déformation à court (plusieurs cycles sismiques) et moyen terme (Quaternaire). La marge convergente Nord Equateur est caractérisée par un régime en érosion tectonique, qui passe vers le Nord, en Colombie, à un régime d’accrétion tectonique. Cette marge est le siège d’une forte sismicité, puisque 4 forts séismes (Mw 7. 7-8. 8) s’y sont produits au XXe siècle. Un premier travail a permis d’identifier les zones préférentielles des déstabilisations. Elles sont situées en front de marge dans la partie en érosion tectonique, et sur les flancs des canyons subissant une surrection. Le long du segment de marge en érosion, la fosse est isolée et reçoit peu de sédiments détritiques, laissant supposer que les MTDs identifiés résultent des séismes. Des données bathymétriques, de sismique réflexion, de CHIRP (3. 5 kHz) et des carottes sédimentaires, ont permis d’étudier la mise en place des dépôt en masse (MTDs) au cours des derniers ~ka et des turbidites depuis ~ 4. 5 ka. L’étude de l’organisation spatiale des MTDs, de leurs sources, et de leur temps de retour, permet de proposer un modèle de déstabilisation sur une marge en érosion à l’échelle d’un et de nombreux cycles sismiques. Parallèlement, l’étude morpho-structurale d’un important système de canyons transverse à la marge (canyon de Mira et Patia) a permis de mettre en évidence les modalités de développement de canyons sur une marge active et de replacer les instabilités gravitaires de bord de canyon dans cette évolution ? Cette étude permet aussi de préciser l’évolution tectonique quaternaire de la marge. Nous avons également simulé numériquement le potentiel tsunamigène de glissements sous-marins à partir de cicatrices et du volume de masses glissées sélectionnées en front de marge. Nous montrons que des structures tectoniques sous-marines majeures jouent un rôle clef de concentrateur de l’énergie maximale des vagues, à partir desquelles l’énergie radiative tend à se dissiper, protégeant ainsi naturellement certains segments de côte des effets les plus néfastes du tsunami
Gravity processes on a passive margin are mainly controlled by eustatism, sedimentation rate, seismicity, and tectonic deformation? These parameters also act on an active margin, however seismicity and tectonic deformation are dominant? The aim of this study is to characterize the main areas undergoing gravity processes along the North Ecuador South Colombia active margin, in order to constrain its deformation modes on the short term (several seismic cycles) and mid term (Quaternary). North Ecuadorian convergent margin is characterized by a tectonic erosion regime, evolving to tectonic accretion northward in South Colombia. The margin is undergoing strong seismicity as 4 great earthquakes (Mw 7. 7-8. 8) have occurred during the XXth century. A first study allowed identifying destabilization preferential areas. They are located at the margin toe on the erosional margin, and along canyon walls undergoing tectonic uplift. Along the erosional margin segment, the trench is isolated and receives few sediment, suggesting that the MTDs for the last ~ 20 kyr and turbidites for the last ~ 4. 5 kyr. MTDs spatial organization, source and return time analysis lead to the establishment of a destabilization model along an erosional margin for one and many seismic cycles. On the other side, the morphostructural analysis of an important canyons system (Mira and Patia canyons) has led to establish canyon development modalities on an active margin. We have also simulated numerically the tsunamigenic potential of submarine landslides using selected slump scars and their volume on the margin toe. We show that submarine tectonic structures tend to play a key-role as maximum wave energy focus from which radiative energy tends to dissipate, thus protecting some coastal segments form tsunami damage

Le complexe volcanique Atacazo-Ninahuilca (CVAN) est localisé au sud de Quito. Trois édifices ont été distingués : la Carchacha, l'Atacazo et les dômes internes. Des datations 40Ar/39Ar et 14C ont permis d'établir leur chronologie absolue vers 1,29 Ma, 222-71 ka et 20-2,3 ka. La modélisation géochimique indique la participation de la cristallisation fractionnée dans l'évolution des édifices anciens. Leurs magmas parents apparaissent issus de la fusion partielle d'un manteau métasomatisé par des liquides adakitiques, tandis que les dômes récents correspondent à des produits de la fusion de basaltes. Ainsi, tous ces magmas possèdent un caractère adakitique, lequel devient de plus en plus important au cours du temps. Ce changement dans la nature du magmatisme reflète un changement de la source et montre le rôle de plus en plus important de la fusion de la plaque océanique subductée, cette dernière possible grâce à la présence de la ride de Carnegie à l'aplomb de l'arc équatorien

La chaîne de Taïwan est un exemple unique où il est possible d’étudier une transition subduction/collision active. L’obliquité de la convergence permet en effet d’observer du Sud vers le Nord les stades initiaux de l’accrétion continentale en mer jusqu’au stade mature de la collision. Je montre que la Chaîne Centrale au Sud de Taiwan, située la zone de transition, exhume des assemblages pétrographiques de grades croissants vers le Nord, dans un couloir décrochant senestre qui résulte du partitionnement de la convergence. Dans ce couloir l’extension sub-parallèle à la chaîne accommode une partie de l’exhumation. A proximité de la zone de suture principale, des assemblages de haute pression (12-15 kbars et 380-420 °C) associés à des blocs exotiques de serpentinites se sont mis en place dans un encaissant d’âge Miocène HT-BP associé à une intense déformation cisaillante senestre. Les analyses pétrologiques et géochimiques des mélanges ophiolitiques de Kenting et Lichi montrent que ces mélanges proviennent de deux sources situées à l’origine au pied de la marge continentale et dans la croûte océanique. Enfin, je propose, un nouveau modèle tectonique 3D du sud de Taïwan qui tient compte de l’architecture de la marge continentale, et qui met en avant la formation de la chaîne de Taiwan en contexte décrochant
The Taiwan collision is the unique example where to examine ongoing tectonic processes at the subduction/collision transition. The oblique convergence setting allows observations of first continental accretion offshore to the mature stage of collision onshore. I show that the southern Central Range, located at the transition, exhumed petrographic assemblages with peak metamorphism increasing northwards, in a corridor characterized by left-lateral transcurrent deformation. Extension sub-parallel to the belt is also understood as a major ingredient of rock exhumation. Near the suture zone, HP rocks (12-15 kbars and 380-420 °C) associated with isolated serpentinite bodies were emplaced in association with intense ductile strain localization in the strike-slip corridor. Petrographc and geochemical analyses of the Kenting and Lichi ophiolitic mélanges reveal that these mélanges originated from the distal rifted margin and the oceanic crust of the South China Sea. I propose a 3D geodynamic model of the evolution of the Taiwan orogen in which the rifted margin architecture is taken into account and the strike-slip kinematic component of the convergence is the main driver of mountain building

Ce mémoire présente une étude pluridisciplinaire, structurale, pétrologique et géochronologique multiméthodes (Ar-Ar, traces de fission, (U-Th)/He et cosmogénique 10Be) permettant de contraindre les processus tectoniques (enfouissement, exhumation, faille active,…) depuis la croûte moyenne jusqu’en surface dans l’arc alpin Sud-Occidental. L’étude thermo-barométrique et Ar-Ar des zones de cisaillement montre que le massif de l’Argentera-Mercantour et sa couverture attachée permienne ont subi une histoire tectono-métamorphique similaire avec un pic d’enfouissement à 15-18 km autour de 34 Ma en relation avec le sous-charriage sous les unités métamorphiques internes. L’exhumation du massif (0. 8mm/an) s’effectue en deux temps témoignant d’une transition entre une tectonique transpressive puis transtensive durant le Miocène (26 à 4 Ma) en relation avec le poinçonnement N-S mantellique (Corps d’Ivrée) et les mouvements rotationnels de la plaque adriatique. La couverture sédimentaire est raccourcie et se deplace vers le Sud et ce durant tout le Miocène (23-8Ma). Ce déplacement est directement relié à la dynamique d’exhumation du massif cristallin externe de l’Argentera-Mercantour, la pente résultant du soulévement est favorable au découplage et au glissement de la couverture sédimentaire sus-jacente. De plus, le saut métamorphique entre le massif cristallin et la couverture sédimentaire ainsi que leur relation structurale conduit au concept de substitution de socle. Après 8 Ma, socle et couverture sont couplés comme l’indiquent des âges AFT identiques dans la couverture et le socle. La tectonique récente affectant à la fois la couverture et le massif de l’Argentera-Mercatour est caractérisée par un système principal décrochant N140°, et N-S extensif minoritaire, à l’origine de l’ouverture du bassin en pull-apart de l’Embrunais-Ubaye. L’initiation de ce jeu normal à 4-5Ma est contrainte par les âges AHe sous la faille du Camp des Fourches. Ce système de failles toujours actif (sismicité et activité gravitaire associée) rend compte de ~40-60% de la rotation de la plaque adriatique. Il est mis en évidence par des morphologies glaciaires Holocènes décalées, datées par la méthode 10Be à 12-13 ka, les surfaces de failles étant datées à 11-8 ka, et les glissements gravitaires à 10-2 ka
This PhD thesis presents a multidisciplinary approach, structural, petrologic, geochronologic (Ar-Ar, fission tracks, (U-Th)/He and 10Be dating) allowing to constrain the tectonic processes (burial, exhumation, active fault…) from the mid-crustal depth to the surface in the South-Western Alps. Ar-Ar and thermobarometry in shear zones show that the Argentera-Mercantour massif and its attached Permian cover underwent a similar tectono-metamorphic history with a burial peak of 15-18 km at around 34 Ma due to underthrusting below the internal metamorphic unit. The exhumation path (0. 8mm/an) of the massif took place in a transpressive, followed by a transtensive, regimes between 26 Ma and 5 Ma and between 5 and 0 Ma, respectively. Transpression is ascribed to Ivrea mantle body indentation while transtension is related to rotational movement of the Adriatic plate. The sedimentary cover is shortened and transported southward during the Miocene period (23-7Ma). This displacement is directly linked to the exhumation of the Argentera-Mercantour crystalline massif. The resulting slope of the basement-cover interface due to this uplift led to decoupling and downsliding of the overlying sedimentary cover. Further, the metamorphic gap between the crystalline massif and the sedimentary cover and their structural relationship lead to propose a model of basement substitution. Since 8 Ma, cover-basement decoupling ceased as featured by similar AFT ages in both cover and basement rocks. The recent/brittle tectonic regime is characterized by a main network of N140°E strike slip faults, and a minor N-S extensional component. Tectonic displacement along both these faults led to the opening and development of the Embrunais-Ubaye pull-apart system. The initiation age of the pull-apart is dated at 4-5 Ma by AHe ages below the Camp des Fourches fault. This fault system still active (seismicity and landslide activity) accommodating 40-60% of counterclockwise rotation of the Adriatic plate. It resulted in offsets of the Holocene glacial morphologies, dated by 10Be on quartz at 12-13 ka, while fault surfaces are dated at 11-8 ka, and gravity features at 10 to 2 ka

Ce memoire est consacre a derager deux modeles simples des interactions sur les zones de subduction au cours d'episodes d'erosion tectonique. Dans la premiere partie de ce travail, je pose les bases qui permettent d'evaluer l'ampleur des processus d'erosion tectonique au japon et au perou. Dans la seconde, j'expose les mecanismes moteurs de l'erosion. Le chapitre 1 met en evidence, sur un echantillon de 28 zone de subduction, la variete des regimes de partitionnement des sediments qui conduisent a l'accretion et/ou a l'erosion. Le chapitre 2 est consacre a proposer un modele lineaire de la subduction base sur l'isostasie et la predominance de la charge que constitue la plaque chevauchante sur la position de la lithosphere subduite. Cette hypothese permet de restituer les paleo-geometries des marges japonaises et peruviennes et de quantifier les episodes d'erosion tectonique qui les ont affecte depuis le miocene. Dans le chapitre 3, la simulation analogique en boite a sable, numerique par elements finis, et le calcule analytique, autour de l'ouverture d'une fenetre d'erosion ou de la subduction d'asperites, mettent en evidence des processus d'erosion ou de plaquage sous crustal. Enfin, au chapitre 4, je propose, sur la base de deux profils de sismique reflexion multi-traces, une estimation des episodes d'accretion et d'erosion qui ont affecte la fosse des kouriles vers 42n depuis le miocene

Nous présentons ici un travail qui combine des études de géochronologie, géochimie et géomorphologie sur l'île de la Martinique afin de contraindre l'évolution de l'activité volcanique de l'île. L'arc insulaire des Petites Antilles, double dans sa moitié nord, résulte de la subduction vers l'ouest de la plaque Atlantique sous la plaque Caraïbe à 2 cm/an. Grâce à sa position centrale où les deux branches nord se rejoignent, la Martinique est la seule île des Petites Antilles où l'histoire la plus complète de l'arc affleure. Nos âges K-Ar montrent que l'Arc Ancien a été actif de 25 à 21 Ma. L'Arc Intermédiaire s'est ensuite mis en place en milieu sous-marin puis subaérien entre 16 et 7 Ma. Au cours du Miocène, l'activité volcanique s'est déplacée vers l'ouest avec la mise en place de petits volcans monogéniques, alignés le long de failles, entre 3 Ma et 340 ka. Au même moment, le compartiment septentrional s'est édifié au niveau du volcan bouclier du Morne Jacob (5.5 – 1.5 Ma), du Complexe du Carbet (1 Ma – 322 ka), du Mont Conil (550 – 190 ka) et enfin de la Montagne Pelée. Nous avons mis en évidence l'étroite relation de l'évolution chimique des laves et des taux d'éruption avec les modifications de surface, ainsi que l'influence de la subduction de rides asismiques sur la migration et la répartition de l'activité volcanique à travers et le long de l'arc. En conclusion, notre compilation de 56 nouveaux âges K-Ar entre 26 Ma et 190 ka, nous permet de mieux contraindre les différentes phases volcaniques de l'île de la Martinique, et d'identifier des épisodes de forte production magmatique liés aux changements géodynamiques régionaux et/ou les événements d'effondrement de flanc.

Une large part des deformations observees dans les marges actives est liee a la subduction des reliefs du plancher oceanique (volcans sous-marins, rides et plateaux volcaniques). Afin d'etudier les mecanismes et la cinematique de ces deformations, nous avons analyse des donnees geophysiques provenant de campagnes oceanographiques et des donnees experimentales issues de modelisations analogiques. L'etude des deformations en trois dimensions de la structure interne de la marge a permis de mettre en evidence le role majeur que joue la subduction des reliefs oceaniques dans l'evolution structurale de la plaque chevauchante et dans les transferts de matiere au sein de la marge. La subduction de ces asperites engendre un champ de contraintes caracteristique qui se traduit par un soulevement et un poinconnement de la marge en avant du relief qui subduit, suivie par une phase de subsidence tres rapide en arriere. La propagation du niveau de decollement basal est fortement perturbee par la subduction du relief et se traduit par la formation d'une zone abritee dans son sillage. Une partie du front de la marge est alors entrainee en subduction en arriere du relief puis finalement sous-plaquee a la base de la marge. L'intense fracturation de la marge favorise aussi l'expulsion des fluides et a probablement pour consequence une diminution de la pression de fluide au niveau du decollement basal et donc une augmentation locale du couplage mecanique inter-plaque.

Plusieurs séismes intraplaques de profondeur intermédiaire de Mw >= 6 se produisirent au Salvador ainsi que dans les zones de subduction plates du Chili, du Pérou et du Mexique. Certains furent compressifs et d'autres extensifs. L'objectif de ce travail fut de définir les contextes dans lesquels eurent lieu ces séismes à partir d'inversions des formes d'onde de volume et de relocalisations relatives. Ces séismes sont-ils principalement influencés par des interactions avec la zone de couplage interplaque ou par des contraintes inhérentes à l'intérieur du panneau océanique subduit? Au Salvador, un séisme extensif de profondeur intermédiaire eut lieu le 13 janvier 2001 (Mw = 7. 7) à l'intérieur de la plaque Cocos. Il peut être expliqué par un état de contrainte extensif dans la partie supérieure de la plaque lorsque celle-ci suit un pliage marqué. Son déclenchement a également pu être favorise par le blocage de la zone de contact, si l'on admet que l'absence de séismes interplaques au Salvador dénote d'une lacune sismique. Le tremblement de terre chilien du 15 octobre 1997 (Mw = 7. 1) ainsi que deux événements péruviens de 1991 (Mw = 6. 3 et 5. 9) furent compressifs et situés au voisinage de la partie supérieure du coude que forme la plaque avant de devenir horizontale. Aucun de ces événements n'a pu être associé à un précédant séisme interplaque. Enfin, entre 1994 et 1999 trois séismes compressifs et trois séismes extensifs plus profonds et plus éloignés de la fosse eurent lieu à la limite ouest du segment plat de la subduction du Mexique central. Cette bipolarité de la sismicité de profondeur intermédiaire ne peut pas être liée aux grands séismes interplaques qui s'étalèrent entre 1979 et 1985 dans cette région. La sismicité intraplaque de profondeur intermédiaire que nous avons observée semble très influencée par les hétérogénéités de contrainte liées aux variations du pendage de la plaque océanique subduite
Several Mw > 6 intraplate intermediate depth earthquakes occurred in Salvador and in the shallow dipping subduction zones of Chile, Peru and Mexico. Events were either compressionnal or tensional. The aim of this work was to understand in which context do these earthquakes took place using body-waveform inversions and relative relocation. The objective of this work was to determine which phenomenon influence predominantly intraplate intermediate depth earthquakes: stress transfert with the thrust zone during the earthquake cycle or static stress field within the subducted slab. An intermediate depth event occurred in Salvador on January 13, 2001 (Mw = 7. 7) inside the downgoing Cocos plate. Its tensional mechanism can be explained by the tensional stress field within the upper part of the bending lithosphere. It can also have been favored by an highly coupled subduction zone. Three compressional intermediate depth earthquakes occurred in central Chile on October 15, 1997 (Mw = 7. 1) and in Peru in 1991 (Mw = 6. 3 and 5. 9). They took place on the upper part of the unbending oceanic lithosphere, just before the flat segments of the slab which are well known in central Chile and central Peru. None of these events can be linked to a previous large interplate thrust eartquake. Between 1994 and 1999, three intermediate depth compressional events took place next to three extensional ones. Extensional events occurred deeper and more inland than the compressional ones, they were all located next to the western boundary of the flat segment of central Mexico. These two kinds of intermediate depth earthquakes closely related in space and time can not be linked to large thrust events that took place between 1979 and 1985. Intraplate intermediate depth seismicity we observed seems to be strongly influenced by stress field heterogeneities linked to dip variations of the oceanic subducted slab

A l'échelle de plusieurs dizaines de millions d'années, un système de subduction implique de grandes déformations de la plaque plongeante assimilée un solide viscoélastique, et du manteau supérieur assimilé à un fluide newtonien. L'objectif de ce travail est de développer une stratégie de couplage solide-fluide appliquée à l'étude de l'interaction lithosphère-asthénosphère. Cette stratégie est basée sur l'utilisation de maillages non-conformes aux interfaces et d'une méthode de domaines fictifs (MDF) pour la résolution du problème fluide. Pour l'efficience des modèles 3D, nous employons une formulation simplifiée de la méthode de domaines fictifs par multiplicateurs de Lagrange. La MDF développée est validée par des comparaisons avec des solutions analytiques qui montrent que la méthode est d'ordre 1. La stratégie de couplage est également validée par la comparaison avec d'autres méthodes de couplage solide-fluide. Une première étude est ensuite menée pour analyser l'influence de certains paramètres rhéologiques et cinématiques sur la dynamique d'une subduction contrôlée par les vitesses des plaques. Cette étude, en 2D, concerne plus spécifiquement le mécanisme de plissement périodique du slab lorsque celui-ci est ancré à 660 km de profondeur. Ce mécanisme induit des variations de pendage du slab générant des variations de l'état de contrainte de la plaque chevauchante. Un intérêt particulier est porté sur l'influence de la viscosité du manteau sur les plissements. Dans ce cadre, nous réalisons une application à la subduction andine
Over the time scale of tens of millions of years, a subduction system involves large deformations of tectonics plates, as one plate sinks into the Earth's mantle. The aim of this work was to develop a soli-fluid coupling method applied to the lithosphere-asthenosphere interaction in the context of subduction zones. Plates were assumed to behave as viscoelastic bodies, while the upper mantle was assimilated to a newtonian fluid. The method developped here is based on the use of non-matching interface meshes and a fictitious domain method (FDM) for the fluid problem. To optimize the computational efficiency of 3D model, we used a simplified version of the Lagrange multipliers fictitious domain method. The developped FDM has been benchmarked with analytical solutions and we showed that this FDM is a first-order method. The coupling method has also been compared to other fluid-solid coupling methods using matching interfaces meshes. A first two-dimensional study was performed in order to evaluate the influence of some rheological and kinematic parameters on the dynamics of a subduction controlled by the velocity of the plates. This study aimed at investigating cyclic slab folding over a rigid 660 km depth transition zone. This folding mechanism induces variations in slab dip that generate variations in the stress state of the overriding plate. We focussed on the influence of the upper mantle viscosity on slab folding. We also applied this model to the Andean subduction zone. Several studies have determined a cyclic variation of the South-American tectonic regime (period of 30-40~Myrs) which may have been related to the slab dip evolution

Dans le bassin permien de Saint-Dié (Vosges), les dépôts sont disposés en cinq formations. Pour chacune d'elles, une étude sédimentologique précise a été réalisée : analyse pétrographique, étude des lithofacies, des structures sédimentaires, des paléocourants. Elle a permis de reconstituer le contexte paléogéographique, paléoclimatique et diagénétique des dépôts et de proposer une évolution générale du bassin à partir de la synthèse des résultats. Le bassin évolue en pull-apart au cours de deux phases tectoniques, la plus importante étant la phase saalienne. On propose enfin une nouvelle attribution stratigraphique pour les formations du Bassin de Saint Dié

L'étude stratigraphique et structurale d'un transect complet de la marge active Hikurangi (Côté Est de l'île Nord de Nouvelle-Zélande), basée sur des données marines et terrestres, permet d'identifier trois domaines morphostructuraux depuis la fosse jusqu'au bassin avant-arc : le prisme d'accrétion sensu-stricto, la plate-forme du Wairarapa, et la plus haute ride du prisme Hikurangi qui émerge au niveau de la Chaîne côtière. Les différences entre ces domaines sont liées à la fois à leurs différences d'âge et à leur position relative au sein du prisme de subduction au cours du temps. Ces domaines morphostructuraux sont séparés par des zones de chevauchements majeurs qui ont contrôlé la croissance de rides structurales bordant des bassins de pente matures mio-pliocènes. L'analyse détaillée des bassins perchés confinés montre que trois principaux systèmes gravitaires, caractérisés par des granulométries très fines, peuvent se développer à des stades différents de l'évolution du bassin, Il s'agit de larges glissements sous-marins (dépôts d'olistostromes), de cônes sous-marins de type riches en sable fin et de rampes sous-marines à faible gradient de pente (dépôts de drappages turbiditiques), L'étude du remplissage sédimentaire des bassins confinés souligne également l'importante contribution des processus de pente, Ceci s'explique par la croissance syn-sédimentaire des rides structurales adjacentes. En effet, les pulsations tectoniques aux bordures des bassins sont à l'origine du basculement des surfaces de dépôt, de rapides variations de faciès et d'importants changements paleoenvironnementaux qui traduisent des créations ou des modifications de pente
La sédimentation au sein des bassins perchés matures est dominée par les processus de remplissage qui conduisent au développement de méga-séquences de comblement similaires à celles identifiées dans les bassins d'avant-pays. Notre étude montre également que l'évolution du prisme de subduction Hikurangi est discontinue et a été contrôlée par des épisodes tectoniques successifs identifiés le long de la transversale d'Akitio : 1) Une phase de mise en place de nappes au Miocène basal (c. 25 - 18 Ma), 2) Un épisode de raccourcissement E-W au Miocène inférieur à moyen (c. 17. 5 - 15 Ma). Cet épisode est à l'origine du développement de hauts structuraux et du confinement des bassins perchés, 3) Un épisode de subsidence majeure associé à des déformations en extension (c. 15 - 6. 5 Ma) et probablement contrôlée par des processus d'érosion tectonique, et 4) Une période Miocène terminal à Quaternaire (c. 6. 5 - 0 Ma)dominée par des épisodes de raccourcissement rapide (c. 1Ma) de direction E-W à NW-SE. Nous avons démontré que la complexité stratigraphique et structurale du prisme de subduction Hikurangi ne résulte pas seulement de cette histoire tectonique polyphasée, mais aussi de variations transversales dans le style et l'amplitude de la déformation au cours du même épisode tectonique. Nous montrons notamment que de l'accrétion frontale peut se développer près du front de subduction alors que la partie supérieure du prisme subit de l'extension et une phase de subsidence au cours d'une période dominé par de l'érosion tectonique

Cette thèse a pour objet les mécanismes et processus tectoniques impliqués à court et à longs termes dans la déformation active de deux chaînes de montagnes, la Cordillère Centrale de Luzon et la Chaîne Centrale de Taiwan, associées à la zone de subduction de Manille. La Cordillère Centrale de Luzon, construite sur l'arc volcanique, se situe à l'extrémité nord de la faille Philippine, un grand décrochement sénestre. L'étude de cette chaîne a pour but de caractériser la déformation permanente actuelle et les processus tectoniques impliqués. Les données GPS sont tout d'abord utilisées pour établir une modèle cinématique qui décrit quantitativement le système tectonique complexe de Luzon. L'interprétation d'images SAR et l'analyse de données de terrain montrent d'autre part que le relief de la Cordillère Centrale est formé par un système chevauchant, actuellement réactivé avec une composante sénestre dans le prolongement de la faille Philippine. Cette étude suggère enfin que ces structures chevauchantes sont liées à la subduction de la ride océanique de Scarborough. La Chaîne Centrale de Taiwan est le prisme d'accrétion formé au fur et à mesure de la convergence de la marge continentale chinoise entraînée dans la subduction de Manille. Les déformations transitoires au cours du cycle sismique sont examinées le long du front chevauchant occidental qui a été rompu par le séisme de Chi-Chi en 1999. La distribution de glissement cosismique en profondeur est déterminée par inversion des déplacements en surface mesurés par GPS et corrélation d'images SPOT. Un bilan des déformations transitoires permet d'en examiner les implications en termes de cycle sismique et de proposer un modèle tectonique. Les hétérogénéités de glissement cosismique peuvent être expliquées par des variations de blocage intersismique, suggérant que le taux de couplage sur le front ouest de Taiwan augmente vers le nord et vers la surface, soit globalement dans la direction de convergence des plaques
This thesis aims to study the mechanisms and tectonic processes involved in long and short terms active deformation of two mountain ranges, the Central Cordillera of Luzon and the Central Range of Taiwan, both along the Manila subduction zone. The Central Cordillera of Luzon, built along the related volcanic arc, extends at the northern extremity of the left-lateral Philippine fault. This study of this chain aims to characterize the present permanent deformation and the involved tectonic processes. GPS data are first used to define a kinematic model which quantitatively describes the complex tectonic system of Luzon. The interpretation of SAR images and the analysis of field data then show that the relief of the Central Cordillera is built by a thrusting system, now reactivated with a left-lateral component in the northern extension of the Philippine fault. This study suggests that the shortening structures are related to the subduction of the oceanic Scarborough ridge. The Central Range of Taiwan is the accretionary wedge built as the Manila subduction zone leads the continental China margin to converge toward the volcanic arc. Transient deformations of the seismic cycle are examined along the western thrust front, broken in 1999 during the Chi-Chi earthquake. The coseismic slip distribution is first calculated by inversion of the surface displacements measured by GPS and SPOT images correlation. The analysis of the whole seismic cycle transient deformations allows then to examine the implications of this coseismic slip distribution and to propose a tectonic model for Taiwan. The coseismic slip heterogeneities are finally explained by the variations of the interseismic locking, suggesting that the coupling along the western thrust front of Taiwan increases toward north and toward surface, that is globally in the plate motion direction

Située au contact entre la plaque australienne et l'arc de Banda, l'ile de Timor, est classiquement considérée comme une chaine issue d'un modèle géodynamique de subduction/collision. Cette ile constituait la bordure septentrionale de la marge passive australienne avant d'être incorporée au fore-arc de Banda. Pour comprendre ce mécanisme tectonique nous avons réalisé un transect tectonique qui recoupe toutes les structures du nord au sud. Les recherches ont porté essentiellement sur l'établissement d'une échelle lithostratigraphique et sur l'étude de la déformation des séries rencontrées le long de ce transect. Structuralement, on distingue : des séries para-autochtones qui constituent en fait le substratum visible de l'ile du permien à l'Éocène au nord aussi bien qu'au sud, des séries allochtones (Jurassique à Éocène) localisées principalement au nord et mises en place pendant la phase tectonique paroxysmale (Oligocène) et des formations autochtones déposées postérieurement à la mise en place des nappes allochtones et dont les âges vont du Miocène inférieur à l'actuel. L'un des buts de l'étude lithostratigraphique était d'établir une succession avec des facies caractéristiques pouvant servir de niveaux repère pour la cartographie et la tectonique. Ces successions (formations) ont été calés dans le temps grâce à 40 nouvelles datations et grâce aux comparaisons avec les travaux antérieurs. Nous avons distingué 9 formations (de a à i) dans les séries para-autochtones, 4 formations dans les séries allochtones et, dans les séries autochtones nous avons individualisé 3 formations dans la partie nord et 4 dans la partie sud. L'étude de la déformation à l'échelle de l'affleurement aussi bien qu'à l'échelle du transect régional, montre que toutes les séries y compris d'ailleurs les séries du Miocène sont plissées et écaillées. Cette structuration de type imbriquée intéresse des séries continues si bien que l'existence d'une structure de type mélange tectonique à l'échelle de l'ile n'a pu être démontrée le long de ce transect. Les comparaisons entre les études structurales et les données stratigraphiques montrent l'existence de deux phases principales dans la structuration de l'ile ; une phase ante-Miocène qui correspond probablement à la mise en place des nappes allochtone et une phase d'écaillage intense située à la limite Pliocène inférieur-Pliocène moyen. Ces travaux constituent un stade obligatoire pour l'établissement d'un modèle géodynamique tenant compte à la fois de l'évolution de la marge passive australienne et de la mer de Banda, avant l'apparition de l'arc volcanique de Banda, à la fin du Miocène

A partir de nouvelles observations structurales, nous proposons un nouveau modèle cinématique pour la Zone Houillère Briançonnaise, située au-dessus du front briançonnais (structure majeure des Alpes occidentales). Ce modèle est conforté par l'inversion des données de déformation finie, interpolées et visualisées à l'aide du modeleur 3D GOCAD (ENSG-LIAD Nancy). Les données de déformation finie ont été acquises par l'utilisation d'algorithmes d'analyse d'images, semi-automatisées au cours de ce travail. L'inversion a été effectuée à l'aide du logiciel FaultPack (Université Rennes 1). Le modèle cinématique qui résulte de ce travail se décompose en trois évènements principaux suivis d'un épisode extensif. L'évènement D1 traduit très probablement la subduction de l'océan piémontais au cours de laquelle, restant dans le prisme d'accrétion tectonique, la Zone Houillère subit un écaillage vers L'ouest alors qu'une partie de la Vanoise est entrainée dans la subduction. Au cours de D2, la subduction de la Vanoise se bloque et cette zone est alors charriée sur la Zone Houillère puis elle l'emboutit. L'évènement D3 est associé à l'indentation de la croûte européenne par le poinçon adriatique. Cette indentation est, entre autre, la cause de la surrection des Massifs cristallins externes qui réactive une surface correspondant au Front Briançonnais originel (décollement précoce D1 et/ou structure D2) en faille normale. Le rebroussement résultant de la surrection des Massifs cristallins externes produit une structure de type roll-over. L'évènement extensif D4, continuum plus superficiel de D3, provoque alors le basculement de tout l'édifice vers l'Ouest

Afin d'étudier la dynamique d'un système orogène/avant-pays et plus particulièrement l'impact des processus de surface sur son développement, notre travail se base sur deux axes principaux. Dans une première partie, à l'aide de modèles analogiques de prisme d'accrétion, nous analysons les interactions entre la tectonique, l'érosion et la sédimentation au cours de la croissance de l'orogène. Le modèle de base reproduit l'évolution d'une section de prisme, qui s'étend de l'orogène au bassin d'avant-pays, et où les héritages à la fois structural et lithologique sont simulés. Dans une seconde partie, l'accent est mis sur la tectonique récente et les processus géomorphologiques qui affectent la klippe des Préalpes suisses et les unités structurales environnantes (le bassin molassique et le Jura). Des analyses de télédétection permettent d'évaluer l'influence de la tectonique sur le réseau de drainage et la morphologie du paysage. De plus, des analyses de terrain menées localement dans les Préalpes fournissent des informations sur la nature et la cinématique des fractures cassantes et des champs de paléocontraintes.

Mise en évidence, dans le nord-ouest du massif central, d'une tectonique polyphasée devono-carbonifere. Le massif central français apparait comme un assemblage. Les blocs limites par de grands cisaillements cristaux qui ont guide la mise en place de magmas. Ce schéma est retrouve pour la période carbonifère dans le meseta marocaine. La chaine hercynienne ouest européenne et marocaine est interprétée comme une vaste zone de décrochements intracontinentaux a jeux polyphasés dextres et senestres

Les deux parties qui constituent cette these s'articulent autour de l'etude tectonique d'une chaine de decollement. La premiere partie est une etude de la chaine de songpan garze-s. G. -(est-tibet, chine). Formee au trias superieur aux depends d'un grand bassin triasique compose de sediments detritiques de type sysch, elle a subi une importante compression liee a une subduction oceanique de la chine du sud sous la chine du nord. Les sediments plisses se sont avances du nord vers le sud sur la marge continentale amincie de la chine du sud a la faveur d'un grand decollement ductile localise dans la couverture paleozoique. Ce decollement peut etre relie a celui mis en evidence dans la chaine des qinling. A la fin du trias, se construit un prisme d'accretion particulier que nous avons baptise chaine de plissement sur decollement. Une phase de granitisation tardi- a post-cinematique date par differentes methodes scelle le fonctionnement du decollement a environ 200 ma. Une etude de la limite sw de cette chaine -arc de litang- est egalement presentee. La deformation tertiaire associee a la collision inde-asie vient modifier la structure de cette chaine. Cette deuxieme deformation se manifeste de deux manieres: 1- par un soulevement general de la region (altitude moyenne: 4000 m) associe a de l'epaississement crustal (subduction intracontinentale du longmen shan). 2- par des zones de coulissage (faille de xianshui he). Nous avons montre que cette faille de xianshui he a eu un rejet senestre de 130 km environ. Nous avons analyse une deformation decrochante senestre dans le massif granitique du konga shan. Deformation et mise en place de granite ont ete dates a 10 ma. Cette faille, encore active, prend le relais a 10 ma de la faille de la riviere rouge. La deuxieme partie de cette these est une approche par la modelisation analogique, a l'aide de modeles en sable, de la deformation dans des prismes d'accretion sedimentaire. Cette partie est organisee sous la forme de publications. Trois themes principaux ont ete abordes ; 1- les zones de transfert de deformation dans les prismes. 2- l'etude des relations entre le bassin avant-arc et la construction du prisme. 3- l'influence sur la deformation d'incorporation d'asperites (ride oceanique) dans un prisme

On presente dans un premier temps, la chronologie et les modalites d'ouverture de la mer du japon et de ses differents bassins. Ils se sont ouverts en pull-apart le long de deux zones de cisaillement ou resultent du blocage du mouvement le long de la faille est-coreenne ou encore d'extension arriere-arc liee a la subduction pacifique. Ceci constitue le contexte geodynamique de la marge pacifique au niveau de la fosse du japon. On observe ensduite la subduction des asperites de la croute oceanique telles que horsts, grabens de la plaque plongeante, anciennes failles reactivees on volcans sous-marins. Le modele du prisme de coulomb semble s'appliquer parfaitement au passage d'un volcan sous une marge

Ce travail s'appuie sur les résultats des deux campagnes de forage du Leg Ocean Drilling Program 190 et 196. L'étude des relations entre la mise en place de déformations et les circulations de fluides est plus particulièrement centrée sur le décollement, au front du prisme. Nous présentons d'abord une estimation de la surpression de fluides dans les formations sédimentaires autour du décollement à partir de l'étude des profils de porosité. Ceci nous permet de montrer que le décollement n'est pas une barrière pour les surpressions de fluides et de proposer que le saut de porosité au niveau du décollement résulte d'une discontinuité de l'état de contrainte au travers du décollement. Nous étudions ensuite l'anomalie de chlorinité présente dans les fluides interstitiels de la formation dans laquelle se développe le décollement. On peut rendre compte de cette anomalie en ne considérant que les processus de compaction des argiles et de transformation des smectites en illites. Par ailleurs, nous avons mesuré la perméabilité d'échantillons du prisme sous contraintes avec une presse triaxiale, nécessaire pour la réalisation de simulations numériques de circulation de fluides. Les perméabilités mesurées sont comprises entre 10^(-18) et 10^(-19) m^2. Nous comparons les mesures de porosité des échantillons et la porosité calculée dans la formation in situ à partir d'un log de résistivité. Cela nous permet de montrer que la zone de décollement présente à la fois des déformations compactantes et dilatantes. Nous estimons la dilatance de fracture du décollement entre 2 et 8 %, et nous proposons un modèle incrémentiel de propagation du décollement par couplage hydromécanique. Enfin, nous présentons une étude numérique en 2D de la propagation d'ondes de surpression de fluide le long du décollement en supposant que la perméabilité dépend de la pression effective. Les ondes peuvent se propager rapidement le long du décollement
This work is based on the results of the two recent 190 and 196 Ocean Drilling Program Legs. We center our study of the relationships between the onset of strains and fluid circulation in the decollement at the toe of the wedge. We first present an estimation of the fluid pressure in the formations above and below the decollement, from the study of the core measured porosity. It shows that the decollement is not a barrier for the fluid pressure, and we propose that the porosity discontinuity at the decollement is the result of a discontinuity of the Stress state across the decollement. Then, we study the fluid chlorinity anomaly in the Shikoku Basin around the décollement. We show that this anomaly can be explained by clay compaction and smectite to illite transformation. We have also realized permeability measurements on wedge samples under Stress with a triaxial press. These measurements are necessary to realize numerical simulations of the fluid circulation in the wedge. The measured permeabilities range between 10^(-18) and 10^(-19) m^2. Samples rupture induces a permeability increase at low confining stress, but no permeability modification at a confining stress corresponding to the sample in-situ vertical stress. Next, we present a comparison of the core measured porosity and the porosity of the formation calculated from a resistivity log. We show that the decollement zone presents both compactive and dilatant strain structures. We estimate the fractures dilatancy of the decollement zone between 2 and 8 %. We propose an incremental model of decollement propagation coupling episodic fluid pressure transfer and mechanical deformation at the tip of the decollement. Finally, we present a 2D numerical study of the fluid pressure solitary , wave propagation along the decollement, supposing an effective pressure dependant permeability in the decollement zone. We show that the pressure waves can propagate rapidly along the decollement

Le Bloc de Yili est un domaine triangulaire limité par les branches nord et sud du Tianshan
Chinois occidental. Il est considéré comme un micro-continent avec un substratum précambrien
qui se prolonge vers l'Ouest au Kazakhstan, mais ses limites ne sont pas claires. Le Bloc de Yili
est important pour comprendre l'évolution géodynamique du Tianshan Paléozoïque qui résulte de
processus de subduction et collision polyphasés. Classiquement, la chaîne du Tianshan est divisée
en trois domaines: le Tianshan Nord, le Tianshan Central et le Tianshan Sud. Mais nos travaux
structuraux, géochimiques et paléomagnétiques suggèrent que ces domaines et leurs limites
doivent être redéfinis.
Le bloc de Yili était auparavant considéré comme l'extension vers l'Ouest du Tianshan
Central. En fait, il s'agit d'un arc magmatique Dévonien-Carbonifère situé sur un socle continental
protérozoïque et une plate-forme sédimentaire du Paléozoïque inférieur. Des roches volcaniques
d'âge Carbonifère sont très répandues sur les bordures du bloc de Yili. Leurs caractéristiques
pétrologiques et géochimiques montrent 1) qu'il s'agit surtout d'andésites, de rhyolites et plus
rarement de basaltes appartenant à la série calco-alcaline, 2) que les importantes anomalies en Nb
et Ta s'accordent avec des magmas liés à une subduction, 3) que les dicriminations fondées sur les
HFSE placent ces roches dans le champ des arcs continentaux. Les études isotopiques Rb-Sr et
Sm-Nd indiquent que ces roches magmatiques sont issues d'un réservoir magmatique situé dans le
manteau appauvri. En considérant les formations sédimentaires de faible profondeur associées au
magmatisme, on suggère que les roches magmatiques carbonifères se sont formées sur une marge
continentale active. Des datations, par ICP-MS ablation laser, de zircons issus de roches
volcaniques et granitiques de l'ensemble du bloc de Yili, indiquent des âges compris entre 389 et
310 Ma, c'est à dire fini Dévonien moyen à Carbonifère supérieur.
La limite Nord du Bloc de Yili est représentée par les turbidites du Carbonifère supérieur et le
mélange ophiolitique de Bayingou-Motuogou qui constituent le Tianshan Nord. Les données
pétrologiques et géochimiques suggèrent que les turbidites et le mélange ophiolitique représentent
un complexe de subduction. Le mélange ophiolitique résulterait d'une tectonique intraocéanique
suivie de resédimentation et de déformation pendant la subduction du bassin océanique du
Nord-Tianshan qui existait au moins depuis le Dévonien supérieur-Carbonifère inférieur d'après
les faunes de radiolaires des cherts ophiolitiques. Les données structurales, pétrologiques,
géochimiques et géochronologiques sur le mélange ophiolitique et les turbidites sont en faveur
d'une subduction du bassin océanique de Nord-Tianshan vers le Sud, est responsable de la
formation de l'arc magmatique de Yili. Comme ce complexe de subduction a été redéformé et
charrié vers le Nord sur le bassin Cénozoïque du Junggar, la véritable suture du Nord Tianshan est
cachée par les chevauchements cénozoïques. La prolongation orientale du Nord Tianshan se
trouve dans l'arc de Bogda qui est composé de sédiments carbonifères, de volcanites et de
granitoides. De nouvelles données géochimiques dans la région de Houxia indiquent que les
dolérites, andésites et dacites rhyolitiques sont des volcanites d'arc d'affinité calco-alcaline. La
cohérence temporelle et la corrélation spatiale entre le complexe de subduction du Tianshan Nord et l'arc de Bogda suggèrent que la suture du Tianshan Nord se prolonge vers l'est, où elle serait
cachée sous l'arc de Bogda par le chevauchement tertiaire.
La limite sud du bloc de Yili est une zone complexe polydéformée qui contient des roches
métamorphiques de haute-pression (HP), des mélanges ophiolitiques, un socle fait de roches
métamorphiques crustales et de roches sédimentaires de plate-forme, le tout affecté par des
décrochements. L'étude géologique détaillée le long de la rivière Kekesu révèle l'existence d'une
déformation ductile à faible pendage et dirigée vers le nord qui affecte des roches océaniques
métamorphisées dans des faciès de HP (schistes bleus et éclogite) et des roches continentales
interprétées comme la bordure méridionale du bloc de Yili. Des preuves d'une déformation ductile
extensive dans le faciès schiste vert sont également rencontrées le long de la Rivière Kekesu. Des
datations Ar/Ar par sonde laser de micas blancs dans des métapélites issues de schistes bleus
rétromorphosés et de quartzites dans le faciès schiste verts donnent des âges compris entre 330 et
315 Ma qui sont interprétés comme l'âge de la fin de l'exhumation des roches de HP. La formation
des roches de HP a été interprétée comme associée à une subduction vers le nord de l'océan du
Tianshan, également responsable du magmatisme d'arc de la partie sud de Yili. Cependant,
comme le magmatisme d'arc du bloc de Yili est significativement plus jeune que le pic du
métamorphisme prograde (antérieur à 350 Ma) et même que la rétromorphose, et que l'analyse
cinématique indique un mouvement vers le Nord, cette interprétation n'est pas étayée par nos
données. Par ailleurs, la structure de la rivière Kekesu est en accord avec les données cinématiques
vers le nord observées dans la région de Mishigou et Gangou, plus à l'Est. Cette dernière
correspond à la suture entre le Tianshan Nord et Central. Dans le Tianshan Central, au sud du
complexe métamorphique de HP, il n'existe pas d'arc magmatique Carbonifère, mais un arc
Ordovicien -Silurien et des turbidites du même âge. Des calcaires et des grès du Carbonifère
inférieur recouvrent en discordance l'arc d'âge Paléozoïque inférieur. Des roches métamorphiques
protérozoïques représentent le substratum de cet arc.
Dans les régions de Aheqi, Wushi, Heiyingshan, sur le versant sud du Tianshan, on rencontre
un mélange ophiolitique contenant des blocs de gabbros datés à 390 Ma avec une signature
géochimique de bassin d'arrière arc. Par ailleurs, l'évolution de la plate-forme carbonatée du
Tianshan Central vers des roches siliceuses (cherts rubanés et pélites siliceuses) suggère un
approfondissement de cette marge continentale pendant le Dévonien. Ces données s'accordent
avec l'existence d'un bassin marginal entre le Tianshan Central et le Tarim. Les observations de
terrain suggèrent que le mélange est charrié du Sud vers le Nord sur les séries carbonatées
dévoniennes du Tianshan Central. Cette déformation ductile s'est produite avant le dépôt des
séries terrigènes et carbonatées du Carbonifère inférieur-moyen qui recouvrent en discordance le
mélange ophiolitique et son substratum tectonique. Il faut cependant remarquer que les séries
carbonifères sont déformées par des plis, parfois synschisteux, à vergence Sud. Mais l'âge de cette
déformation n'est pas établi avec certitude. Il est peut-être Cénozoïque, mais des âges compris
entre le Permien et le Paléocène ne peuvent pas être définitivement écartés. Ces observations sont
en bon accord avec celles de la région de Kulehu et de Kumux-Yushugou. Ce mélange
ophiolitique correspond au Tianshan sud, il a été souvent interprété comme des klippes déplacées
du Nord vers le Sud. Dans notre interprétation, il est au contraire issu d'une suture méridionale qui
sépare le Tianshan du Tarim.
Les deux limites nord et sud du bloc de Yili ont été redéformées par les décrochements
permiens. Les turbidites du Tianshan Nord sont affectées par une foliation verticale et une linéation horizontale associée à une cinématique dextre. Nos datations Ar/Ar sur roche totale
indiquent un âge de 270 Ma qui correspond au mouvement de la faille du Tianshan Nord. Ceci
s'accorde avec les données disponibles sur la Faille Principale du Tianshan (MTSF) où les
datations se distribuent entre 280 et 250Ma. Les failles de Nalati et de Qinbulak recoupent la
limite entre les blocs de Yili et du Tianshan Central. Nos observations en plusieurs points entre
Kekesu, Laerdun, Sanghuyanzi confirment la cinématique dextre. Ces mouvements coulissants
sont associés à un magmatisme intraplaque, représenté par des granites alcalins, des basaltes
tholéiitiques continentaux, et des roches volcaniques acides. Les décrochements permiens
apparaissent comme complètement indépendants de la tectonique de convergence N-S du
Paléozoïque pré-permien. Ces coulissements jouent un grand rôle dans l'architecture finale du
Tianshan.
Afin de mieux contraindre les mouvements coulissants d'âge Permien, des données
paléomagnétiques ont été acquises sur des roches d'âge Ordovicien, Carbonifère et Permien dans
le bloc de Yili et les régions voisines. Plus de 500 échantillons de roches volcaniques et
sédimentaires ont été prélevés sur 61 sites. Les études magnétiques (minéralogie, démagnétisation,
etc...) montrent que les porteurs de l'aimantation sont la magnétite et l'hématite. Après une étude
soignée des caractéristiques de l'aimantation rémanente dans la région de Zhaosu, Xinyuan et
Gongliu, deux pôles pour le Carbonifère supérieur (C2) et Permien supérieur (P2) sont calculés
pour le bloc de Yili. La comparaison de ces pôles C2 et P2 avec ceux du même âge disponibles
pour le Tarim, le Junggar et la Sibérie indique 1) qu'il n'y a pas de mouvement différentiel
significatif entre le Bloc de Yili et le Junggar depuis le Carbonifère terminal ; 2) qu'il n'y a pas de
mouvement latitudinal significatif entre ces blocs depuis le Carbonifère supérieur ; 3) qu'il existe
des rotations anti-horaires d'environ 46± 15° et 32±15° entre l'ensemble Yili-Junggar par rapport
au Tarim et à la Sibérie entre C2 et P2. Ces rotations sont accommodées par les décrochements
dextres le long des failles bordières nord et sud du bloc de Yili et par le décrochement senestre de
l'Irtish dans l'Altaï. Il en résulte un mouvement relatif d'environ 1000 et 600 km sur ces deux
failles.
Finalement, en tenant compte des déformations Cénozoïques liées à la collision Inde-Asie, un
modèle simple de l'évolution du bloc de Yili et de l'ouest du Tianshan chinois est proposé.
Pendant l'Ordovicien et le Silurien inférieur, un bassin océanique appelé l'Océan Tianshan existait
entre le Tianshan Central et le Bloc de Yili. Cet océan a commencé à se fermer par subduction vers
le Sud pendant l'Ordovicien supérieur et le Silurien inférieur en produisant l'arc du Tianshan
Central. Entre le Silurien moyen et le Dévonien moyen, l'Océan Tianshan continue de se fermer.
La subduction océanique est suivie par la subduction continentale du Bloc de Yili sous le Tianshan
Central qui est responsable de la formation des roches métamorphiques de HP. Simultanément à la
fermeture de l'Océan Tianshan, une mer marginale s'ouvre au sud du Tianshan Central pendant le
Dévonien inférieur à moyen. Pendant le Paléozoïque inférieur, les dépôts de grès et de calcaires
suggèrent que la marge nord du bloc de Yili était une marge passive. Entre le Dévonien moyen et
le Carbonifère inférieur, à cause de la fermeture de l'Océan Tianshan, les blocs de Yili et du
Tianshan Central sont soudés pour former une seule masse continentale. A ce moment là, les
roches de HP sont exhumées. La fermeture du bassin d'arrière arc est associée au charriage du
mélange ophiolitique du Tianshan Sud. Simultanément, la subduction vers le sud d'un bassin
océanique, appelé océan Nord Tianshan est responsable de la formation de l'arc magmatique de
Yili et du complexe de subduction du Tianshan Nord. La subduction de l'Océan Nord Tianshan s'achève au Carbonifère supérieur quand se produit la collision entre le Bloc de Yili et le Junggar.
A la fin du Carbonifère, la convergence sub-méridienne (par rapport aux coordonnées actuelles)
est achevée. Tous les blocs continentaux sont alors soudés. Au Permien, les décrochements dextres
d'ampleur plurikilométrique perturbent la géométrie initiale. Par exemple, la continuité de l'arc du
Tianshan Nord-Bogda est détruite.