Les modèles géologiques numériques 2D et 3D permettent de comprendre l'organisation spatiale des roches du sous-sol. Ils sont également conçus pour réaliser des simulations numériques afin d’étudier ou de prédire le comportement physique du sous-sol. Pour résoudre les équations qui gouvernent les phénomènes physiques, les structures internes des modèles géologiques peuvent être discrétisées spatialement à l’aide de maillages. Cependant, la qualité des maillages peut être considérablement altérée à cause de l’inadéquation entre, d’une part, la géométrie et la connectivité des objets géologiques à représenter et, d’autre part, les contraintes requises sur le nombre, la forme et la taille des éléments des maillages. Dans ce cas, il est souhaitable de modifier un modèle géologique afin de pouvoir générer des maillages de bonne qualité permettant la réalisation de simulations physiques fidèles en un temps raisonnable. Dans cette thèse, j’ai développé des stratégies de réparation et de simplification de modèles géologiques 2D dans le but de faciliter la génération de maillages et la simulation de processus physiques sur ces modèles. Je propose des outils permettant de détecter les éléments des modèles qui ne respectent pas le niveau de détail et les prérequis de validité spécifiés. Je présente une méthode pour réparer et simplifier des coupes géologiques de manière locale, limitant ainsi l’extension des modifications. Cette méthode fait appel à des opérations d’édition de la géométrie et de la connectivité des entités constitutives des modèles géologiques. Deux stratégies sont ainsi explorées : modifications géométriques (élargissements locaux de l'épaisseur des couches) et modifications topologiques (suppressions de petites composantes et fusions locales de couches fines). Ces opérations d’édition produisent un modèle sur lequel il est possible de générer un maillage et de réaliser des simulations numériques plus rapidement. Cependant, la simplification des modèles géologiques conduit inévitablement à la modification des résultats des simulations numériques. Afin de comparer les avantages et les inconvénients des simplifications de modèles sur la réalisation de simulations physiques, je présente trois exemples d'application de cette méthode : (1) la simulation de la propagation d'ondes sismiques sur une coupe au sein du bassin houiller lorrain, (2) l’évaluation des effets de site liés à l'amplification des ondes sismiques dans le bassin de la basse vallée du Var, et (3) la simulation d'écoulements fluides dans un milieu poreux fracturé. Je montre ainsi (1) qu'il est possible d’utiliser les paramètres physiques des simulations, la résolution sismique par exemple, pour contraindre la magnitude des simplifications et limiter leur impact sur les simulations numériques, (2) que ma méthode de simplification de modèles permet de réduire drastiquement le temps de calcul de simulations numériques (jusqu’à un facteur 55 sur une coupe 2D dans le cas de l’étude des effets de site) tout en conservant des réponses physiques équivalentes, et (3) que les résultats de simulations numériques peuvent être modifiés en fonction de la stratégie de simplification employée (en particulier, la modification de la connectivité d’un réseau de fractures peut modifier les écoulements fluides et ainsi surestimer ou sous-estimer la quantité des ressources produites). / Numerical geological models help to understand the spatial organization of the subsurface. They are also designed to perform numerical simulations to study or predict the rocks physical behavior. The internal structures of geological models are commonly discretized using meshes to solve the physical governing equations. The quality of the meshes can be, however, considerably degraded due to the mismatch between, on the one hand, the geometry and the connectivity of the geological objects to be discretized and, on the other hand, the constraints imposed on number, shape and size of the mesh elements. As a consequence, it may be desirable to modify a geological model in order to generate good quality meshes that allow realization of reliable physical simulations in a reasonable amount of time. In this thesis, I developed strategies for repairing and simplifying 2D geological models, with the goal of easing mesh generation and simulation of physical processes on these models. I propose tools to detect model elements that do not meet the specified validity and level of detail requirements. I present a method to repair and simplify geological cross-sections locally, thus limiting the extension of modifications. This method uses operations to edit both the geometry and the connectivity of the geological model features. Two strategies are thus explored: geometric modifications (local enlargements of the layer thickness) and topological modifications (deletions of small components and local fusions of thin layers). These editing operations produce a model on which it is possible to generate a mesh and to realize numerical simulations more efficiently. But the simplifications of geological models inevitably lead to the modification of the numerical simulation results. To compare the advantages and disadvantages of model simplifications on the physical simulations, I present three applications of the method: (1) the simulation of seismic wave propagation on a cross-section within the Lorraine coal basin, (2) the site effects evaluation related to the seismic wave amplifications in the basin of the lower Var river valley, and (3) the simulation of fluid flows in a fractured porous medium. I show that (1) it is possible to use the physical simulation parameters, like the seismic resolution, to constrain the magnitude of the simplifications and to limit their impact on the numerical simulations, (2) my method of model simplification is able to drastically reduce the computation time of numerical simulations (up to a factor of 55 in the site effects case study) while preserving an equivalent physical response, and (3) the results of numerical simulations can be changed depending on the simplification strategy employed (in particular, changing the connectivity of a fracture network can lead to a modification of fluid flow paths and overestimation or underestimation of the quantity of produced resources).

Three-fifths of the Earth’s crust has been built at oceanic spreading centres in the last 160 million years. To explore crustal extension processes and the architecture of these constructive plate boundaries I have studied the oceanic rift in Iceland. Here the Mid Atlantic Ridge is anomalously elevated above sea level and thus easier to instrument. I have deployed and operated a dense network of seismometers in the remote volcanic highlands in central Iceland, and used the passive seismic data collected from this network to explore crustal structure and volcanic processes in the extensional rift zones. My analysis of persistent seismicity located in an intervening region between individual spreading segments, uniquely records the segmentation of plate spreading on the scale of individual volcanic systems. Precise location and characterisation of micro-earthquakes identifies a series of faults subparallel to the rift fabric, and source mechanisms define left-lateral strike-slip motion on these faults. This extremely high quality microseismic data reveals transform motion being accommodated by bookshelf faulting in a concentrated region between two such volcanic systems, providing evidence for the localisation of spreading in the discrete volcanic systems. While transform motion between spreading centres appears to be accommodated on a continuous basis, the extension of the brittle upper crust within the spreading centres occurs episodically during rifting events. Our local seismic network fortuitously recorded such a rifting episode in August 2014, during which the opening of a 5 metre wide dyke triggered a huge increase in seismicity across large areas of the rift zone. Stress-seismicity-rate modelling of this triggered seismicity, along with geodetic constraints on the deformation, provided a remarkable opportunity with which it was possible to prove the existence of stress-shadowing, a challenge which has eluded earthquake seismologists for decades. Using the excellent coverage of our extended seismic network I have also generated a new high resolution image of the regional crustal seismic structure using surface waves extracted from ambient seismic noise. The structure reveals low seismic velocities which are closely correlated with the volcanic rift zones, and faster wavespeeds in the older and non-volcanically active Tertiary crust. The strongest anomalies are seen in the north-west of the Vatnajökull icecap, at the location of thickest crust and inferred centre of the underlying mantle plume. Inversion for shear wave velocity structure shows high velocity-gradients in the top 10 km, defining a thickened extrusive upper crust in Iceland compared to standard oceanic crust, where it is normally 2–3 km thick. Below this, the shear wave velocity structure reveals a distinct low-velocity zone in the mid crust between 14–20 km depth, which is widespread across Iceland and shallows into the active volcanic rifts. This extensive feature suggests high mid-crustal temperatures and a high temperature-gradient between the extrusives of the upper crust and the intrusive mid-to-lower crust in Iceland.

Cette thèse a pour sujet l'étude du régolithe développé sur les massifs ultrabasiques de Nouvelle-Calédonie. Dès l'Oligocène, la Nappe des Péridotites est soumise à l'altération supergène sous climat tropical humide. Le manteau d'altération (régolithe) qui se développe est le siège de phénomènes géologiques dont l'un des plus remarquables estl'enrichissement des teneurs en Ni et Co. Ce régolithe très particulier, que constituent les profils latéritiques sur rochesultrabasiques, a été largement étudié par le passé, surtout pour son intérêt économique. Une synthèse des connaissances a été réalisée. De nombreuses données acquises durant cette thèse permettent de mieux cerner l'évolution minéralogique, géochimique et géologique des profils d'altération. Un apport important sur la connaissance des saprolites fines (oulatérites), peu étudiées, a été réalisé. La cartographie des formations ultrabasiques et de leur manteau d'altération (1/ 50000) s'appuie sur des observations de terrain classiques, et fait appel à la géomorphologie, l'analyse structurale, l'altérologie, l'hydrogéologie, etc. Afin d'améliorer la couverture cartographique sur des zones difficiles d'accès, de nouveaux outils ont été évalués. Le premier outil, la télédetection hyperspectrale, a permis avec succès de cartographier des zones de sols nus, mais aussi de réaliser des cartes minéralogiques ayant un intérêt pour la prospection minière (carte de répartition des oxy-hydroxydes de fer, carte du taux de serpentinisation). La deuxième méthode utilise quant à elle la spectrométrie gamma au sol, pour cartographier le cortège d'intrusif de l'ophiolite. L'âge de formation des manteaux d'altération reste difficile à établir. Le recours à une méthode de datation par paléomagnétisme a permis pour la première fois d' attribuer un âge aux cuirasses sommitales des profil s. Les âges les plus anciens obtenus (25 Ma) montrent que l'altération a débuté dès l'Oligocène supérieur à Thiébaghi et Goro, aux deux extrémités de la Grande Terre, mais qu'elle s'est interrompue à Thiébagi et qu'elle s'est pours uivie jusqu'à la période actuelle dans le Sud du Massif du Sud (Goro). L'étude pétrographique et paléomagnétique des cuirasses des klippes de la côte ouest montrent la difficulté de retrouver des témoins de la surface oligocène sur ces massifs. Les observations géomorphologiques témoignent d'un démantèlement avancé de ces massifs sous l'effet de mouvements verticaux importants. Une vision globale des évènements« post-abduction » peut-être proposée par l'étude complémentaire des (i) sédiments post-abd uction [Népoui principalement) et des (ii) granitoïdes oligocènes. En effet, la découverte récente d'un calcaire d'âge Miocène inférieur sous le conglomérat de Pindaï (Groupe de Népoui) permet de réévaluer précisément l'âge de dépôt de ce conglomérat torrentiel, constitué principalement d'éléments des profils d'altération oligocènes. L'âge obtenu est très proche de de celui du granite de Koum ayant subi une exhumation rapide (données traces de fissions sur apatite). L'ensemble des donnéesconvergent vers une cause tectonique plutôt qu'eustatique pour expliquer les mouvements verticaux importants responsables de la géomorphologie actuelle de la Ride de Norfolk. La rupture de la plaque plongeante, responsable de l'abduction, a permis la mise en place du granitoïde de Koum et le soulèvement de la Ride, à la faveur de l'ouverture d'une fenêtre asthénosphérique permettant la remontée de manteau.Le taux de surrection différent entre le Nord et le Sud de la Grande Terre est responsable de la configuration actuelle des massifs de péridotite. Dans le Nord du Massif duSud, la côte ouest et le Nord, les massifs sont montagneux et les gisements de nickel sont de type silicaté saprolitique (quelques plateaux présentent des latérites). Dans l'extrémité méridionale du Massif du Sud, les paysages sont des bassins et les gisements de nickel sont du type oxydé latéritique. / This work deals with regolith development on ultramafic rocks in New Caledonia. From the Oligocene on, the peridotite Nappe is subject to supergene weathering under wet tropical climate. The weathering mantle (regolith) that develops, led to geological phenomena of which the most remarkable are economie concentrations of Ni and Co. This particular regolith developed on ultramafic rocks, has been extensively studied in the past, especially for its economie interest. A lmowledge synthesis is presented. Data acquired during this work helps identifying the mineralogical, geochemical and geologicalevolution of weathering profiles. An important contribution to the knowledge of the Jess known fine saprolite (or laterite), has been done. Mapping ultramafic units and their weathering mantle (1/50, 000) is based on usual field observations, geomorphology, structural analysis, alterology, hydrogeology, etc. To improve mapping in remote areas, new tools were assessed. The first tool, hyperspectral remote sensing, has been successful used on areas of bare sail, but also to performmineralogical mapping having an interest in mineral exploration (mapping of distribution of iron oxy-hydroxides and of serpentinisation grade). The second method used is the gamma spectrometry to map the late-intrusive dyke network of the ophiolite. The age of formation of the regolith remains difficult to establish. The use of an indirect method by paleomagnetic dating allows for the first time to assign an age to the top-most ferricrete of the weathering profiles. The oldest age obtained (25 Ma) shows that weathering began during Late Oligocene at Thiébaghi and Goro, at both ends of the Grande Terre, butceased at Thiébagi while continuing up to the present period in the south of Massif du Sud (Goro). The paleomagnetic and petrographie study of ferricretes from the West Coast klippen, show the difficulty of finding remnants of the Oligocene surface on these units. Geomorphological observations show evidences of an early dismantling of the regolith onthese units due to large vertical movements. An overview of "post-abduction" events may be proposed by the further study of (i) post-abduction Oligocene sediments (Népoui series) and (ii) Late Oligocene granitoids. The recent discovery of an Early Miocene limestone unit of younger age below the Pindaï conglomerate (Népoui Group) allows to reassess precisely the time of deposition of this torrential conglomerate, consisting mainly of Oligocene regolith elements. Age obtained is very close to that of the Koum granite that has undergone a rapid exhumation (new apatite fission tracks data). A tectonic rather than eustatic cause explains better the large vertical movements responsible for the present geomorphology of the Norfolk Ridge. Slab break off of the overridden plate, responsible for the abduction, allowed the intrusion of Koum granitoid and the uplift of the ridge, du ring the opening of an asthenospheric window. The different rate of uplift between the North and the South of Grande Terre is responsible for the present configuration of peridotite massifs. In the northern part of Massif du Sud, the West Coast and the North of Grande Terre, the ultramafic units are in a mountainous context and nickel deposits are of the saproiite silicate type (a few plateaus have also laterite deposits). In the southern part of Massif du Sud, in a context of basins, nickel deposits are of the oxide lateritic type.

Les études couplant des observations provenant des marges passives actuelles et d’analogues fossiles ont permis de mieux appréhender les mécanismes d’extension de la lithosphère. Néanmoins, l’évolution spatiale et temporelle des processus de rupture continentale et de formation de croûte océanique reste mal contrainte. Le Golfe de Gascogne et les Pyrénées sont utilisés dans ce travail comme laboratoire naturel pour étudier la formation et la réactivation des systèmes de rift. Le développement et l’application d’une approche terre-mer a permis d’identifier, caractériser et cartographier les domaines de rift formés lors de l’ouverture du Golfe de Gascogne et partiellement intégrés à l’orogène Pyrénéenne. Cette cartographie révèle l’architecture complexe de la limite de plaque Ibérie-Europe résultant d’une évolution fortement polyphasée. Plusieurs systèmes de rift spatialement distincts sont préservés à des stades d’évolution différents. Une segmentation importante partiellement héritée de la structuration prérift contrôle la formation des systèmes de rift ce qui a des implications pour la cinématique régionale. Plusieurs étapes de la déformation compressive ont pu être distinguées et mises en relation avec l’architecture héritée du rift. La réactivation est initiée dans le domaine de manteau exhumé. Après lasubduction de croûte hyper-amincie, la collision continentale est contrôlée par les domaines proximaux et de necking qui jouent le rôle de buttoirs. Ces résultats soulignent l’interaction étroite entre l’héritage pré-rift et l’évolution spatiale des systèmes de rift ainsi que l’importance de l’architecture du rift pour comprendre la formation des orogènes. / Knowledge on lithosphere extensional mechanisms has greatly benefited from studies made both at presentday rifted margins and onshore fossil analogues. Nevertheless, the spatial and temporal evolution of the processes leading to continental break-up and oceanic crust formation remains poorly constrained. The Bay of Biscay and Pyrenees is used in this study as a natural laboratory to investigate the formation and reactivation of rift systems. A new offshore-onshore approach is developed and applied to identify, characterize and map the rift domains inherited from the Bay of Biscay opening and partly integrated into the Pyrenean orogen. This mapping reveals the complex architecture of European-Iberian plate boundary resulting from a strongly polyphased evolution. Several rift systems spatially distinct are preserved at different evolutionary stages. An important segmentation partially inherited from the pre-rift structuration controls the formation of the rift systems, an observation that has important implications for regional kinematic restorations. Several steps in compressional deformation can be distinguished and related to the rift inherited architecture. Reactivation is initiated in the exhumed mantle domain. Following the subduction of hyperthinned crust, continental collision processes are controlled by the proximal and necking domains acting as buttresses. These results emphasize the role of pre-rift inheritance for the spatial evolution of rift systems and the importance of the rift-related architecture to unravel the formation of collisional orogen.

Le Golfe de Californie (GOC) est un exemple de rift très oblique, au stade d'accrétion depuis 3,6 Ma au sud. La déformation continentale débute au Miocène dans un contexte arrière-arc, en relation avec la subduction de la plaque Pacifique sous la Plaque Nord-Américaine. L'objectif de cette thèse est de déterminer I'histoire de la déformation à I'origine de la rupture continentale ainsi que les phénomènes post-rupture. Cette étude utilise des données tectoniques, sismologiques et géomorphologiques sur la marge Ouest du GOC en Basse Californie du Sud. Elles sont calées temporellement par des datations d'isotopes radiogéniques et cosmogéniques. Une histoire polyphasée de la déformation, essentiellement post-magmatique, est proposée en termes d'évolution des directions des failles et de déformations relativement à la cinématique des plaques. Je démontre dans cette zone que la déformation qui conduit à l'amincissement et à l'étirement lithosphérique est d'abord fortement oblique et devient transtensive et moins oblique relativement à la cinématique à partir de 7-8 Ma. La marge étudiée est intégrée de manière cohérente à I'ensemble des domaines déformés associés à la formation du GOC. On montre notamment que les marges du GOC sont diachrones et qu'elles se forment par migration vers I'Ouest de la déformation vers la zone de subduction, qui devient inactive vers 12 Ma. La dynamique post-breakup du GOC est interprétée en termes de mobilisation par fluage de la croûte inférieure en relation avec un évènement thermique lié à la rupture du slab. En conclusion, l'évolution du GOC ne peut s'expliquer par les modèles simples de rifting oblique et de formation de marges passives. / The Gulf of California (GOC) is an example of highly-oblique rift. Oceanic accretion started 3.6 Ma ago at its southern end. The earliest continental extension started during the Miocene, in a back-arc setting, in connection with the subduction of the Pacific plate (PAC) beneath North America (NAM). ln this study, I reconstitute the strain evolution along the proximal Baja California margin. For this, I used original tectonic and seismological data which I collected in Baja California Sur (BCS). Those data were time-constrained with absolute dating (radiogenic and cosmogenic isotopes). I outline that the main stretching and thinning of the Late Miocene-Pliocene Baja California margin was highly oblique regarding NAM-PAC kinematic vector, turning less oblique. By integrating the studied margin in the evolution of the GOC, it is proposed that the final break-up mechanism occurred within a broad semi-ductile right-lateral central shear-zone. lt is shown that the two GOC passive margins didn't form at the same time, crustal strain migrating westward during the Miocene in response to a probable retreat of the dying slab. The active post-breakup deformation in the proximal BCS is best interpreted in connection with an outward flow of the lower crust in a trend compatible with the margin shaping inherited from the major GOC-normal to GOC-oblique Miocene crustal deformation. This ductile flow would be enhanced by the heat input from the slab rupture. To conclude, the GOC evolution as an oblique rift system adjusts with no existing analogical or numerical model of strain field evolution of oblique rifting, a probable consequence to the complex dynamics in back-arc settings.

Les bassins d'avant-pays se développent au front des orogènes par flexure de la lithosphère. L'héritage structural et thermique de celle-ci joue un rôle fondamental dans leur évolution et différentes sources peuvent contribuer à la subsidence du bassin. Cette thèse analyse les effets de l'héritage d'un épisode de rift sur un rétro-bassin d'avant-pays qui s'est développé alors que la lithosphère n'avait pas retrouvé son état d'équilibre. Le Bassin Aquitain est le rétro-bassin d'avant-pays pyrénéen qui s'est développé au Campanien-Miocène. L'orogenèse pyrénéenne fait suite à un épisode de rifting Aptien-Cénomanien durant lequel la croûte a été fortement amincie et le manteau sous-continental exhumé. Les effets de l'héritage crustal dus au rift sur l'évolution du bassin sont étudiés par une analyse des structures dans la croûte, du comportement flexural de la plaque européenne et de la distribution des sédiments synorogéniques. L'évolution de la subsidence dans le bassin est étudiée par analyse de subsidence 1D d'après des données de forages. Enfin, les mécanismes d'inversion de la marge européenne sont étudiés par restauration d'une coupe structurale à échelle crustale. Cette étude aide à définir le rôle de l'héritage d'un ancien système de rift sur la mise en place et l'évolution d'un bassin d'avant-pays ainsi que le rôle des différentes sources de subsidence et leurs variations spatio-temporelles. Cette étude démontre également les liens étroits entre l'histoire du rétro-bassin d'avant-pays et les mécanismes et phases d'inversion de la marge hyper-amincie / Foreland basins develop in front of orogens by flexure of the lithosphere. When they initiate over a crust that has been affected by a previous tectonic event, structural and thermal inheritance have a fundamental role in their evolution and different sources may contribute to basin subsidence. The present work analyzes the impact of inheritance from a rifting event on a foreland basin, which develops while thermal reequilibration has not been achieved at the time of loading. The Aquitaine Basin is the Pyrenean retro-foreland basin that developed from Campanian to Miocene. The Pyrenean orogenesis follows an Aptian-Cenomanian rifting during which the continental crust is thinned and sub-continental mantle exhumed. The orogenesis starts only 10 Myr after the end of rifting. The effects of crustal inheritance due to rifting on the evolution of the basin are studied by analyzing crustal structures, flexural behavior of the European plate, and foreland succession distribution. The subsidence evolution of the basin is studied by the 1D backstripping technique using borehole data. Finally, inversion mechanisms of the European margin are studied by cross-section construction and restoration at crustal scale. This study helps to define the role of rift inheritance on the initiation and the evolution of a retro-foreland basin, as well as the relative role of subsidence sources and their variations in space and time. The present work also shows the strong relationship between the retro-foreland basin's history and both mechanism and the history and mechanisms of inversion of a hyper-extended margin

La transition d’un comportement séismique/instable à un comportement aséismique/stable est observée dans la partie en aval des zones sismogéniques (12-15 km de profondeur). Cette transition est supposée être contrôlée par l’activation de la plasticité de basse température du quartz à ~350°C. À cause de la grande profondeur à laquelle cette transition a lieu, le seul moyen pour étudier les processus physiques qui agissent en ces contestés, est l’étude des anciens prismes d’accrétion exhumés actuellement dans des chaines de montagnes. Le mélange tectonique de Hyuga et l’unité de Morotsuka appartiennent au prisme fossile de Shimanto et sont des unités metasédimentaires déformées à des températures peu inférieures ou égales à la limite fragile/ductile (~250 et ~340°C respectivement). Les résultats des observations de microstructures en microscopie optique et en microscopie électronique à balayage (diffraction des électrons rétrodiffusés) confirment que 1) la pression dissolution et une intense microfracturation sont les mécanismes de déformation principaux du quartz dans le mélange de Hyuga et localement l’activation de la plasticité du quartz est aussi observée; 2) dans l’unité de Morotsuka la recristallisation dynamique du quartz est pleinement active. Ces considérations indiquent que la température n’est pas le seul paramètre qui control l’activation de la plasticité du quartz, et laisse supposer la participation de l’effet adoucissant de l’eau. Avec le but de mieux comprendre le rôle de l’eau sur la rhéologie quartz, des expériences en Presse Griggs ont été menées, le matériel du départ étant de porphyroclasts de quartz (immergés dans une matrice sec) à la fois très riches en eau (provenant du mélange tectonique de Hyuga) et secs (quartz du Brésil). Ces expériences montrent l’effet très adoucissant de l’eau, qui à parité de conditions de déformation, favorise la migration de joint des grains dans le quartz de Hyuga tandis que le quartz du Brésil reste indéformé à exceptions de ses bordures extérieures. L’eau « en excès » est expulsée dans la matrice pour le quartz de Hyuga et stockée dans des bandes de cisaillement C’; l’eau incorporée par le quartz de Brésil n’est pas suffisantes pour favoriser la recristallisation dynamique. / The trasition from instable seismic to stable aseismic behaviour is observed in at the lower limit of the seismogenic zones in subduction zones (12-15 km). This transition is supposed to be controlled by the onset of quartz low grade plasticity at about 350°C. Due to inaccessibility of these geodynamic contests, the only way to study the physical processes acting at these depth are exhumed accretionary prisms exposed in mountain chains. The Hyuga tectonic mélange and the Foliated Morotsuka are metasedimentary units constituting the Shimanto accretionary prism (Japan). They were deformed at temperatures of ~250°C and ~340°C respectively, so slightly lower or equal to the temperature transition. Results by optical microscopy and EBSD reveal that 1) quartz deformation mechanisms active in Hyuga Tectonic Mélange are pressure solution and microfracturation accompanied by local quartz low grade plasticity; 2) dynamic recrystallization is totally active in quartz of the Foliated Morotsuka. These considerations allow to consider the role of water in triggering quartz plasticity especially in such water-rich contest as subduction zones. With the aim to better understand the role played by water on quartz rheology, we deformed high hydrated (from Hyuga unit) and dry (classic Brazil) quartz porphyroclasts within a quartz matrix, with the Griggs apparatus. These experiments show the weakening water effect on quartz strength. At the same deformation conditions, the high hydrated Hyuga quartz show recrystallization by grain boundary migration while the dry Brazil porphyroclasts are mostly undeformed, at exception of the outer recrystallized rims. The exceeding water expulsed from Hyuga quartz is stored in C’ shear bands in the matrix; water absorbed by dry Brazil porphyroclasts is not enough to promote dynamic recrystallization.

At head of title: "NERDDC/SENRAC Research Project." / Three folded maps in pocket / Two microfiches in pocket / Bibliography: leaves 155-187 / 118, [70] leaves, [23] leaves of plates : ill. (chiefly col.), maps ; 30 cm. + 2 microfiches / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, National Centre for Petroleum Geology & Geophysics (NCPGG) /Dept. of Geology & Geophysics, 1993

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.