Les expériences sismiques actives sont largement utilisées pour caractériser la structure de la subsurface. Les méthodes dites d’analyse de vitesse par migration ont pour but la détermination d’un macro-modèle de vitesse, lisse, et contrôlant la cinématique de propagation des ondes. Le modèle est estimé par des critères de cohérence d’image ou de focalisation d’image. Les images de réflectivité obtenues par les techniques de migration classiques sont cependant contaminées par des artefacts, altérant la qualité de la remise à jour du macro-modèle. Des résultats récents proposent de coupler l’inversion asymptotique, qui donne des images beaucoup plus propres en pratique, avec l’analyse de vitesse pour la version offset en profondeur. Cette approche cependant demande des capacités de calcul et de mémoire importantes et ne peut actuellement être étendue en 3D.Dans ce travail, je propose de développer le couplage entre l’analyse de vitesse et la migration plus conventionnelle par point de tir. La nouvelle approche permet de prendre en compte des modèles de vitesse complexes, comme par exemple en présence d’anomalies de vitesses plus lentes ou de réflectivités discontinues. C’est une alternative avantageuse en termes d’implémentation et de coût numérique par rapport à la version profondeur. Je propose aussi d’étendre l’analyse de vitesse par inversion au domaine des données pour les cas par point de tir. J’établis un lien entre les méthodes formulées dans les domaines données et images. Les méthodologies sont développées et analysées sur des données synthétiques 2D. / Active seismic experiments are widely used to characterize the structure of the subsurface. Migration Velocity Analysis techniques aim at recovering the background velocity model controlling the kinematics of wave propagation. The first step consists of obtaining the reflectivity images by migrating observed data in a given macro velocity model. The estimated model is then updated, assessing the quality of the background velocity model through the image coherency or focusing criteria. Classical migration techniques, however, do not provide a sufficiently accurate reflectivity image, leading to incorrect velocity updates. Recent investigations propose to couple the asymptotic inversion, which can remove migration artifacts in practice, to velocity analysis in the subsurface-offset domain for better robustness. This approach requires large memory and cannot be currently extended to 3D. In this thesis, I propose to transpose the strategy to the more conventional common-shot migration based velocity analysis. I analyze how the approach can deal with complex models, in particular with the presence of low velocity anomaly zones or discontinuous reflectivities. Additionally, it requires less memory than its counterpart in the subsurface-offset domain. I also propose to extend Inversion Velocity Analysis to the data-domain, leading to a more linearized inverse problem than classic waveform inversion. I establish formal links between data-fitting principle and image coherency criteria by comparing the new approach to other reflection-based waveform inversion techniques. The methodologies are developed and analyzed on 2D synthetic data sets.

La séparation de signaux corrélés à partir de leurs combinaisons linéaires est une tâche difficile et possède plusieurs applications en traitement du signal. Nous étudions deux problèmes, à savoir la séparation aveugle de sources parcimonieuses et le filtrage adaptatif des réflexions multiples en acquisition sismique. Un intérêt particulier est porté sur les mélanges convolutifs : pour ces deux problèmes, des filtres à réponses impulsionnelles finies peuvent être estimés afin de récupérer les signaux désirés.Pour les modèles de mélange instantanés et convolutifs, nous donnons les conditions nécessaires et suffisantes pour l'extraction et la séparation exactes de sources parcimonieuses en utilisant la pseudo-norme L0 comme une fonction de contraste. Des équivalences entre l'analyse en composantes parcimonieuses et l'analyse en composantes disjointes sont examinées.Pour la soustraction adaptative des réflexions sismiques, nous discutons les limites des méthodes basées sur l'analyse en composantes indépendantes et nous soulignons l'équivalence avec les méthodes basées sur les normes Lp. Nous examinons de quelle manière les paramètres de régularisation peuvent être plus décisifs pour l'estimation des primaires. Enfin, nous proposons une amélioration de la robustesse de la soustraction adaptative en estimant les filtres adaptatifs directement dans le domaine des curvelets. Les coûts en calcul et en mémoire peuvent être atténués par l'utilisation de la transformée en curvelet discrète et uniforme. / The recovery of correlated signals from their linear combinations is a challenging task and has many applications in signal processing. We focus on two problems that are the blind separation of sparse sources and the adaptive subtraction of multiple events in seismic processing. A special focus is put on convolutive mixtures: for both problems, finite impulse response filters can indeed be estimated for the recovery of the desired signals.For instantaneous and convolutive mixing models, we address the necessary and sufficient conditions for the exact extraction and separation of sparse sources by using the L0 pseudo-norm as a contrast function. Equivalences between sparse component analysis and disjoint component analysis are investigated.For adaptive multiple subtraction, we discuss the limits of methods based on independent component analysis and we highlight equivalence with Lp-norm-based methods. We investigate how other regularization parameters may have more influence on the estimation of the desired primaries. Finally, we propose to improve the robustness of adaptive subtraction by estimating the extracting convolutive filters directly in the curvelet domain. Computation and memory costs are limited by using the uniform discrete curvelet transform.

Les séismes de type longue période (LP) sont aujourd’hui enregistrés sur la plupart des volcans dans le monde entier. Malgré cela, le mécanisme à leur source n’est encore que très peu compris. A l’heure actuelle les modèles proposés pour expliquer leur origine sont : 1) la résonance d’une fracture remplie de gaz ou de fluides excités par des instabilités dans l’écoulement des fluides ou par la rupture fragile du magma ; 2) la fracturation lente des sédiments peu consolidés à la surface des volcans, dans des conditions de transition entre le ductile et le fragile. L’outil le plus utilisé pour comprendre leur nature est aujourd’hui l’inversion du tenseur des moments. Au cours des dernières années, les inversions du tenseur des moments se concentraient principalement sur la compréhension du mécanisme physique à l’origine des séismes LP qui souvent supposaient des milieux géologiques très simples, voire homogènes. Des études récentes ont montré l’influence des sédiments peu consolidés à la surface des volcans sur la propagation des ondes à basse fréquence et en conséquence, sur l’inversion du tenseur des moments quand ils ne sont pas pris en compte dans le processus d’inversion. Le but de cette thèse est de mieux comprendre les processus physiques qui génèrent les séismes LP et de quantifier les incertitudes liées à leur interprétation. / Long-period (LP) seismic events are abundantly recorded during rest and unrest periods at many volcanoes worldwide. However, their source mechanism is still poorly understood. Models which have been proposed so far to explain their origin are: 1) the resonance of a fluid-filled cavity triggered by fluid instabilities or the brittle failure of magma; 2) slow-rupture earthquakes occurring in the low consolidated materials composing the shallow portion of the volcanic edifice. Nowadays the main tool used to get insights into their nature is moment tensor (MT) inversion. MT inversions carried out in the past years focused mainly on the understanding of the physical origin of LP events and often supposed a relative simple geological structure of the medium. Recent studies highlighted the strong influence of shallow unconsolidated materials on the retrieved MT solutions and the importance of considering geological inhomogeneity in the inversion process. The principal aim of this thesis is to gain a better understanding of the source processes that generate LP events and to quantify the uncertainties related to the MT inversion process.

Η περιοχή του ανατολικού τμήματος της τάφρου της Κορίνθου αποτελεί μια ταχύτατα αναπτυσσόμενη περιοχή φιλοξενώντας σημαντικότατες υποδομές. Η ανάπτυξη αυτής της περιοχής είναι απειλούμενη από την εξίσου σημαντική σεισμική δραστηριότητα που εμφανίζει και είχε ως αποτέλεσμα, σε προηγούμενους ιστορικούς χρόνους εκτεταμένες καταρρεύσεις κτηρίων, θανάτους ή και την πλήρη καταστροφή πόλεων. Σήμερα, νέες επιστημονικές μέθοδοι επικεντρώνονται στα εντυπωσιακά ρηξιγενή πρανή που τη διατρέχουν, η δράση των οποίων θεωρείται υπεύθυνη για τα ισχυρά σεισμικά επεισόδια που συμβαίνουν στην περιοχή. Η εκτίμηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των ενεργών ρηγμάτων που εντοπίζονται στο θαλάσσιο και στο χερσαίο νότιο τμήμα της τάφρου οδήγησε σε μορφοκλασματικές κατανομές των δύο πληθυσμών από όπου προέκυψε ότι η κυρίαρχη διαδικασία ανάπτυξης των ρηγμάτων στον Κορινθιακό κόλπο είναι η συνένωση μικρότερων ρηγμάτων. Η διαδικασία αυτή φαίνεται να βρίσκεται σε ένα πιο πρώιμο στάδιο στον θαλάσσιο πληθυσμό, ενώ αντίθετα ο χερσαίος πληθυσμός έχει εισαχθεί σε ένα στάδιο ωριμότητας της παραμόρφωσης. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι ο διαχωρισμός σε μήκη ρηγμάτων μικρότερα και μεγαλύτερα από 5km αναπαριστά ένα ανώτερο όριο στο οποίο πραγματοποιείται η αλλαγή στον τρόπο ανάπτυξης των ρηγμάτων αλλά μπορεί να συσχετιστεί και με την υποκείμενη μηχανική στρωμάτωση. Από αυτές τις κατανομές επιλέχθηκε μια ομάδα δεκατεσσάρων ρηγμάτων που αποτελούν σαφώς προσδιορισμένες σεισμικές πηγές και κυριαρχούν σε περιοχές με υψηλή σεισμικότητα. Ιδιαίτερα μελετήθηκε το ρήγμα των Κεγχρεών το οποίο είναι παρακείμενο σημαντικών υποδομών και στο οποίο πραγματοποιήθηκε γεωμορφολογική ανάλυση που απέδειξε ότι όλο το ρήγμα είναι ενεργό, αλλά και παλαιοσεισμολογική εκσκαφή στην οποία αναγνωρίστηκαν τρία τουλάχιστον σεισμικά γεγονότα μεγέθους 6.3 με κυμαινόμενη περίοδο επανάληψης. Τέλος, για αυτή την ομάδα ρηγμάτων κατασκευάστηκαν δενδροδιαγράμματα εκτίμησης της σεισμικής επικινδυνότητας από τα οποία υπολογίστηκε η ένταση Arias με τη χρήση διαφορετικής βαρύτητας εμπειρικών σχέσεων. Συνεκτιμώντας τη γωνία κλίσης του πρανούς, την επικρατούσα λιθολογία στην επικεντρική περιοχή καθώς και τα όρια της έντασης Arias εντοπίστηκαν θέσεις που εμφανίζονται επιδεκτικές σε διάφορους τύπους δευτερογενών φαινομένων, όπως ρευστοποιήσεις, ολισθήσεις και πτώσεις βράχων. Οι παράκτιες περιοχές των πόλεων του Κιάτου της Κορίνθου, του Λουτρακίου και οι βόρειες ακτές της χερσονήσου της Περαχώρας φαίνεται να επηρεάζονται σε σημαντικότερο βαθμό από την ενεργοποίηση τέτοιων φαινομένων. / The area of the eastern part of the Gulf of Corinth constitutes a rapid developing region hosting significant infrastructures. The significant seismic activity put a threat on this development as it has been noticed during historical time, triggering extensive collapses, human casualties and total disaster of cities. Today new scientific methods are implemented on the spectacular fault arrays that dissect the graben and whose activity is related to the important seismic events, occurred in the area. The scaling properties estimation of the active faults along the Gulf, both onshore and offshore, defines the fractal distributions of both populations. These fractal distributions show that the main fault growth process is the linkage and interaction between smaller fault segments. The offshore population is characterized by an earlier stage of this process, whereas the onshore population indicates a more mature stage of deformation. Additionally, the subdivision of fault length above and beyond 5km represents a maximum bound, where the change in the growth process takes place, but it can also be associated with the underlying crustal mechanical layering. These fractal distributions determine a selection of a group of fourteen active faults that represent unambiguous seismic sources located on highly seismic areas. From this group, the Kencreai fault was especially studied due to its proximity to essential infrastructure. The geomorphology and palaeoseimological analysis of this fault reveal that the fault is active all along its trace, hosting at least three major seismic events with maximum magnitude 6.3 and fluctuant recurrence interval. Finally, for this fault group, seismic hazard assessment logic trees are produced, that calculate the Arias intensity considering the uncertainty of different attenuation relationships. By evaluating the slope gradient, the lithology conditions in the epicentral area and the upper bounds of the Arias intensity, areas highly susceptible to future site effects such as liquefactions, landslides and rock falls are located. The coastal areas of the Kiato, Corinthos and Loutraki cities and the north coast of the Perachora peninsula as well seem more influenced by site effects induced by major earthquakes.

L’architecture crustale d’orogènes d’accrétion et de collision à grande échelle est étudiée en combinant géologie structurale, litho-stratigraphie, géochronologie et pétrologie magmatique avec les données gravimétriques, magnétiques et sismiques. Cette approche pluridisciplinaire permet de caractériser la structure et la composition de la croûte orogénique dans deux systèmes d’accrétion-collision : la Ceinture Orogénique d’Asie Centrale (CAOC) et le Massif de Bohême. La CAOC représente près d’un tiers du continent asiatique actuel. Ce système orogénique s’est construit par une accrétion continue de matériel depuis le Paléozoïque jusqu’au début du Mésozoïque, suivie par une collision durant le Mésozoïque. La comparaison des champs de potentiels avec les données géologiques met en évidence une compartimentation erronée de l’orogène en unités litho-stratigraphiques. Par rapport à la géologie, la géophysique permet une analyse directe des structures de la croûte orogénique sur toute son épaisseur. Le travail de thèse présente une compilation de données géologiques et de traitements gravimétriques et magnétiques inédits, dont la modélisation préliminaire pour contraindre l’architecture de la croûte continentale est proposée. Le Massif de Bohême possède quant à lui un catalogue de données complémentaires plus conséquent, ce qui permet une modélisation géophysique 3D plus précise. Dans cette zone, les données géophysiques mettent en évidence l’existence d’une croûte inférieure allochtone de composition felsique. Ceci indique que la croûte orogénique hercynienne est également le résultat d’une accrétion de portions crustales contrastées. / Large-scale accretionary and collisional crustal orogenic architecture is studied combining structural geology, lithostratigraphy, geochronology and magmatic petrology with gravity, magnetic and seismic data. This multidisciplinary approach allows characterizing the structure and composition of the orogenic crust in two accretionary-collisional systems. The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) constituting one third of the Asia continent and the Bohemian Massif are two Palaeozoic orogens formed by accretion followed by collision. It is proposed that the CAOB formed by successive Paleozoic accretion of oceanic and continental fragments followed by a late Palaeozoic to early Mesozoic N-S convergence of North Chinese and Siberian Cratons. The comparison between the potential fields and the geological data reveals an incorrect compartmentalization into different lithostratigraphic terranes. In contrast to geology the geophysical approach allows the analysis of the crustal structures on a complete thickness of crustal column. This thesis presents a compilation of geological data combined with unique gravity and magnetic results which are integrated into a preliminary model for the architecture of the continental crust. Conversely, an important collection of complementary data is available for the Bohemian Massif, allow more precise 3D geophysical forward modeling. In this area, geophysical data reveal the occurrence of an allochtonous lower crustal layer with a felsic composition. This indicates that the Variscan orogenic crust actually resulted from the accretion of contrasted crustal fragments.

L’architecture crustale et l’évolution de la partie profonde des marges passives peu-magmatiques sont encore mal comprises. En prenant comme chantier principal les marges Australie-Antarctique, cette thèse montre que l’enregistrement de la déformation dans les sédiments met en évidence une évolution polyphasée des marges distales. Cette évolution polyphasée implique le développement de multiples systèmes de détachement présentant une organisation hors-séquence et menant à une architecture finale symétrique des domaines exhumés. Cette organisation des systèmes de failles est liée à des cycles de délocalisation / relocalisation de la déformation influencés par l’apport magmatique, par un niveau de découplage et par la remontée asthénosphérique. L’interaction faille / magma apparait particulièrement importante dans l’évolution des marges distales. Cette étude a permis de mieux caractériser la rupture lithosphérique, qui peut se définir comme un événement tectono-magmatique progressif. / The crustal architecture and evolution of the deepest part of magma-poor rifted margins is currently not well understood. Taking the Australia-Antarctica margins as main study area, this thesis shows that the record of the deformation in sediments highlights a clear polyphase evolution of distal margins. This polyphase evolution implies the development of multiple detachment systems presenting an out-of-sequence organization and leading to a final symmetric architecture of the exhumed domains. This organization of fault systems is linked to cycles of delocalisation / re-localisation of the deformation influenced by the magmatic supply, by a decoupling level and by the asthenospheric uplift. Fault / magma interaction appears particularly important during the evolution of distal margins. This study allowed a better characterization of the lithospheric breakup, which can be defined as a progressive tectono-magmatic event.

Une estimation précise de la magnitude est primordiale pour établir des catalogues de sismicité fiables. L’objectif de cette thèse est de développer une méthode d’estimation de la magnitude de moment à partir de la coda des ondes crustales applicable sur les sismogrammes numériques et analogiques. Afin d’étudier les propriétés de la coda en France, nous avons réalisé une analyse fréquentielle et régionale des enveloppes de coda. Nous avons pu estimer le moment sismique M0 et la magnitude de moment Mw pour des sismogrammes numériques, mais pas pour des enregistrements sur papier pour lesquels le filtrage n’est pas possible. Nous avons donc observé les propriétés de la coda dans le domaine temporel. Nous avons déterminé un modèle empirique afin de représenter les enveloppes de coda du signal brut et obtenir une magnitude de coda Mcoda. A partir de la relation linéaire Mcoda/Mw, nous avons déterminé la magnitude de moment directement sur les enregistrements analogiques en France. / Accurate magnitude determination is necessary to establish reliable seismicity catalogs in order to assess seismic hazard. The main goal of this PhD is to develop a method for estimating moment magnitude Mw from coda waves applicable to new digital seismograms as well as to old paper records in France. In order to analyze coda waves properties in France, a study of the regional and frequency properties of coda-wave envelopes has been performed. From this spectral analysis of coda waves, we can estimate seismic moment M0 and moment magnitude Mw from digital seismograms but not from paper records for which no frequency filtering is possible. Therefore, in a second step, we have analyzed the coda-waves properties directly in the time domain. We develop an empirical model which fits the coda envelopes of the raw signal and permits to obtain a coda magnitude Mcoda. From the Mcoda/Mw relationship, we determined the moment magnitude directly from the old paper records in France.

Cette thèse porte sur l’application de la technique de corrélation de bruit sismologique ambiant pour l'imagerie et le suivi des réservoirs géothermiques de Rittershoffen (ECOGI) et de Soultz-sous-Forêts (GEIE-EMC). La forte variabilité spatio-temporelle des sources du bruit de fond sismologique dans la gamme de période 0.2-7s limite la reconstruction des fonctions de Green. Cela induit des erreurs dans la construction des modèles de vitesse. Deux approches sont proposées pour s’affranchir des effets de la non-uniformité spatiale du bruit. Par ailleurs, la variabilité temporelle des sources de bruit est un facteur limitant pour le suivi du réservoir. On estime que les perturbations de vitesse doivent être de l’ordre de 0.1% à 1% pour pouvoir être détectées par les réseaux disponibles. Ce seuil n’a pas été franchi lors de la construction du site Rittershoffen mais une modification probable des propriétés diffractantes du milieu a été observée à la suite d’une stimulation. / This work focuses on the application of the ambient seismic noise correlation technique for the imaging and monitoring of deep geothermal reservoirs near Rittershoffen (ECOGI) and Soultz-sous-Forêts (GEIE-EMC). The strong spatial and temporal variability of the noise sources in the period range 0.2-7s limits the reconstruction of the Green’s functions. This results in significant errors in the velocity models. Two approaches are proposed to overcome the spatial non-uniformity of the noise and to improve the quality of the velocity models. Besides that, the temporal variability of the noise sources is a limiting factor for monitoring purposes. We estimate that the speed variations should be larger than 0.1% to 1% to be detected by the available networks. This threshold was not reached at Rittershoffen during the drillings or the stimulations. However, a probable change of the diffracting properties of the medium was observed following a hydraulic stimulation.

Cette thèse porte sur la tectonique active et l’analyse de deux nouvelles failles : la faille de Sharkhai et la faille d’Avdar. Les deux failles ont été découvertes, en 2011, à partir des images satellitaires HR, à quelques dizaines de kilomètres de la capitale de la Mongolie, Oulan Bator. Une approche morpho-tectonique, géomorphologique et paléosismologique, à partir des images de haute résolution Pléiades et d’études de terrain, notamment de tranchées, a permis: 1) de cartographier les deux failles en détail; 2) de décrire leur géométrie et segmentation; 3) de contraindre leur cinématique; 4) de documenter leur activité récente et leur comportement sismique (décalages co-sismiques et cumulés, période de retour, taux de glissement). La faille de Sharkhai s’étend sur 46 km selon une direction comprise entre N42°E et N72°E en moyenne, avec un pendage de 66° à 72° vers le sud-est entre E106.31°/N47.352° et E106.53°/N47.485°, et sub-vertical entre E106.474°/N47.473° et E106.75°/N47.57°. Elle est caractérisée par une géométrie rectiligne et simple en surface. C’est une faille senestre avec une composante verticale normale. L’étude paléosismique met en évidence trois séismes : le séisme EQ3 s’est produit avant 3850±120 calBP, le séisme EQ2 entre 2400±70 calBP et 2030±40 calBP, et le séisme le plus récent (MRE) entre 1090±84 calBP et avant l’âge du sol récent. La période de retour minimum des forts séismes sur la faille de Sharkhai est 1195±157 ans, ce qui implique une vitesse de glissement maximum comprise entre 0.6±0.2 et 2.14±0.5 mm/an. Plusieurs scénarios de segmentation de la faille sont proposés indiquant que la faille est capable de produire des séismes de magnitude comprise entre 6 et 7. L’accélération maximale du sol (PGA au rocher) générée à Oulan Bator serait de 0.12 g, au nouvel aéroport de 0.28 g, et à la ville de Zuunmod de 0.17 g. Ces valeurs correspondent à une intensité (MMI) comprise entre VI et X. La faille d’Avdar s’étend sur 47 km selon une direction moyenne comprise entre N26°E et N88°E avec un pendage variant de 40° à 55°. La partie sud-ouest de la faille est caractérisé par une géométrie simple et linéaire. Par contre, l’architecture de la faille est complexe dans la partie nord-est. Les décalages mesurés indiquent que la faille est une faille senestre avec une composante normale. Les tranchées paléosismiques documentent son activité sismique pendant le quaternaire. La faille peut se diviser en plusieurs segments, suggérant des séismes de magnitude comprise entre 5.8 et 7. Les valeurs de PGA (au rocher) les plus importants seraient de 0.1 g pour Oulan Bator, 0.18 g pour le nouvel aéroport et 0.19 g pour la ville de Zuunmod. Ces valeurs indiquent une intensité de l’ordre de VI à X. Les investigations paléosismiques montrent que le dernier séisme est plus récent que 5665±85 calBP. Tous ces résultats doivent être pris en compte dans l’estimation de l’aléa sismique de la région de la capitale Oulan Bator, qui a elle seule comprend plus de la moitié de la population du pays. Située sur un bassin sédimentaire, elle est le centre commercial et industriel du pays et contient divers bâtiments vulnérables. Enfin, elle est en pleine croissance avec un nouvel aéroport en construction à proximité de la faille de Sharkhai, secteur où la ville va très rapidement s’étendre. / This thesis focuses on the active tectonic of two new faults: the Sharkhai fault and the Avdar faults. Both faults were discovered in 2011 from HR satellite images at tens kilometers from the capital of Mongolia, Ulaanbaatar.Morpho-tectonic, geomorphological and paleoseismological approaches using high resolution Pleiades satellites images and field investigations allowed: 1) to map the both faults in details; 2) to describe their geometry and segmentation; 3) to identify their kinematic; 4) to document their recent activity and their seismic behavior (co-seismic and cumulated displacements, the time of the last earthquakes, slip rate). The Sharkhai fault extends 46 km with an average direction between N42°E and N72°E, and a dip between 72° and 66° either to south-east, between E106.31°/N47.352° and E106.53°/N47.485°, or sub-vertical between E106.474°/N47.473° and E106.75°/N47.57°. The fault is characterized by a linear and simple geometry. It is a left lateral strike slip with a normal vertical component. The paleoseismological investigations show evidences for three earthquakes: the EQ3 earthquake occurred before 3850±120 calBP, the EQ2 earthquake between 2400±70 calBP and 2030±40 calBP, and the most recent earthquake (MRE) between 1090±84 calBP and before the age of recent soil. The minimum return period of strong earthquakes on the fault Sharkhai is 1195 ± 157 years, which implies a maximum slip rate between 0.6±0.2 and 2.14±0.5 mm/year. Several segmentation scenarios of the fault where proposed indicating that the fault is capable to produce an earthquake of magnitude between 6 and 7. The maximum peak ground acceleration (PGA at rock) generated at Ulaanbaatar is 0.12 g, 0.28 g at the new airport, and 0.17 g at the city of Zuunmod. These values correspond to intensity between VI and X at rock sites. The Avdar fault, 47 km length, have an average orientation between N26°E and N88°E and a dip between 40° and 55°. The southwestern part of the fault is characterized by a simple and linear geometry while the architecture of the surface rupture is complex in the northeastern part. The measured offsets indicate that the fault is left lateral with a normal component. The paleoseismic trenches attest its seismic activity during the Quaternary. The fault can be divided into several segments suggesting earthquakes of a magnitude ranging from 5.8 to 7. The most important values of PGA (at rock site) would be 0.1 g at Ulaanbaatar, 0.18 g for the new airport and 0.19 g for Zuunmod city. These values indicate an intensity between VI and X. Paleoseismic trench shows that the last earthquake occurred on the fault since 5665± 85calBP. All these results should be considered in estimating the seismic hazard in the region of the capital Ulaanbaatar especially as, alone, it contains more than the half of the country population. Situated in a sedimentary basin, it is the commercial and industrial center of Mongolia and contains many vulnerable buildings. Also, the city is growing with a new airport construction near the fault Sharkhai area where the city will extend very quickly.

Cette thèse s'attache à la compréhension des phénomènes de couplages sismo-électromagnétiques survenant dans des milieux poreux contenant des fluides, ainsi qu'au développement de méthodes d'imagerie géophysique basées sur ces conversions. Deux axes de travail sont investigués. Le premier concerne le traitement des données sismo-électromagnétiques et notamment l'extraction des réponses interfaciales, qui peuvent renseigner sur le sous-sol en profondeur. Nous comparons l'impact de plusieurs méthodes de filtrage sur les amplitudes et les formes d'onde de ces réponses, dont une nouvelle technique de filtrage en domaine des curvelets, qui s'appuie sur les similarités entre les données sismiques et cosismiques. D'autre part, nous étendons la théorie de la propagation couplée des ondes sismiques et électromagnétiques à des milieux partiellement saturés pour le cas d'un mélange air/eau. Nous adaptons un programme de simulation numérique des ondes sismo-électromagnétiques à ces conditions. / This thesis aims to improve our understanding of seismo-electromagnetic coupling phenomena occuring in fluid-containing porous media and to develop geophysical imaging techniques based on conversions.Two areas of work are explored. The first encompasses seismoelectromagnetic data processing, especially the extraction of interface responses, which may provide information about the subsurface at depth. We compare the influence of several filtering techniques on the amplitudes and waveforms of the interface responses, among which a new filtering technique in the curvelet domain, taking advantage of the similarity between seismic and coseismic data. Furthermore, we extend the theory for the coupled propagation of seismic and electromagnetic waves here to partially saturated media for the case of a water/air mixture. We adapt a seismoelectromagnetic wave modelling program to these conditions.