L’archipel des Açores dans l’océan Atlantique est édifiées sur un épais plateau océanique, à proximité de la jonction triple entre les plaques Nord-américaine (Na), Nubienne (Nu) et Eurasienne (Eu). La formation du plateau et l’origine du volcanisme ont été le plus souvent attribués à la présence d’une instabilité mantellique. Cependant, la répartition et la morphologie des édifices volcaniques semblent avoir été grandement influencés par la déformation régionale liée à la migration de la frontière de plaque (Eu/Nu). En effet, la frontière serait passée d’une faille transformante aujourd’hui inactive, la zone de fracture est des Açores (EAFZ), à un rift ultra lent actif appelé le Rift de Terceira (TR).Lors de ce travail, nous utilisons le volcanisme comme marqueur de la déformation régionale. Nous nous intéressons particulièrement aux îles de S. Miguel et Graciosa, qui sont localisées à l’intérieur du TR, et à Santa Maria, une île volcanique éteinte qui se situe entre la EAFZ et le TR. De par leur position, ces trois îles constituent donc des cibles particulièrement appropriées afin d’étudier l’architecture et l’évolution de la frontière de plaque Eu/Nu durant les dernier Millions d’années. A partir de nouvelles données géomorphologiques, stratigraphiques, géochronologiques et tectoniques, couplées aux données bathymétriques et géophysiques disponibles, nous reconstruisons les étapes successives de construction et de démantèlement de ces îles puis discutons de leur signification géodynamique. Ces données sont ensuite complétées par des expériences de mécanique des fluides afin d’investiguer les liens possibles entre un panache mantellique, la migration de la frontière de plaque sur plusieurs échelles d’espace et de temps.Les résultats montrent que les édifices localisés dans le TR se construisent via des pulses volcaniques courts (<100 kyr) et relativement synchrones, séparés par des épisodes d’effondrements catastrophiques. Nous proposons qu’une telle évolution reflète des épisodes brefs et intenses de déformation régionale le long de la frontière de plaque active. La distribution des marqueurs tectoniques ainsi que leurs orientations N110 et N150 dans la partie Est de S. Miguel, nous conduit à proposer que l’extension oblique du TR est principalement accommodée par les failles bordières majeures du rift. Nous identifions une nouvelle tendance tectonique orientée N50° qui pourrait représenter des failles transformantes accommodant les variations d’obliquité du TR. L’activité de île de Santa Maria est ici datée entre 5.7 et 2.8 Ma. S. Maria a été façonnée par plusieurs effondrements sectoriels catastrophiques, le plus probablement déclenchés par les mouvements tectoniques régionaux. Nous identifions également une nouvelle structure de type graben reliant les îles de S. Maria et S. Jorge plus loin au NW. La forme de ce graben est semblable au TR et est située entre l’ancienne et la nouvelle frontière Eu/Nu. Nous interprétons ce graben comme un ancien rift transitionnel et donc comme une ancienne frontière de plaque Eu/Nu. A partir de nos données géochronologiques, nous proposons que la partie Est de ce rift transitionnel aurait migré vers la partie Est du TR entre 2.8 et 1.7 Ma.La migration de la frontière Eu/Nu a été interprétées par Vogt and Jung (2004) comme résultant de sauts successifs vers le NE de l’axe du Rift afin de maintenir sa position au dessus d’un point chaud fixe. Nos expériences de mécanique des fluides suggèrent que l’archipel des Açores, comme celui des Canaries, du Cap Vert, de Madère ainsi que les volcans sous marins de Great Meteor sont la signature en surface d’un groupe d’instabilités mantellique prenant naissance et remontant à partir du sommet d’un dôme thermochimique situé dans le manteau inférieur. De plus, Ces panaches secondaires pourraient être suffisamment faibles pour adapter leurs mouvements aux équilibres de forces pré-existants, notamment la structure et la morphologie de la lithosphère. / The Azores archipelago in the Atlantic comprises nine volcanic islands which developed on a thick oceanic plateau close to the Triple Junction between the North American (Na), the Nubian (Nu), and the Eurasian (Eu) lithospheric plates. The formation of the plateau and the origin of the volcanism remain controversial, but have been generally attributed to a plume-like mantle instability. However, the distribution of the volcanic edifices east of the Mid-Atlantic Ridge (MAR) appears greatly influenced by regional deformation associated with the northward migration of the Eu/Nu plate boundary from an extinct old transform fault, the East Azores Fracture Zone (EAFZ), up to the presently active ultra-slow Terceira Rift (TR). In this thesis, we use the volcanism as a marker for regional deformation. We especially focus on S. Miguel and Graciosa, which are located within the TR, and on S. Maria, an old volcanically extinct island located between the EAFZ and the TR. These three islands thus constitute particularly suitable targets to track the architecture and the evolution of the Eu/Nu plate boundary during the last few Myr. From new geomorphological, stratigraphic, geochronologic, structural/tectonic data, and existing bathymetric and geophysical data, we reconstruct the successive stages of growth and destruction of the islands, and discuss their geodynamic meaning. These data are then complemented by fluid dynamic modelling using laboratory experiments to examine the possible links between mantle instability, plate boundary migration and the development of the volcanism on various spatial and temporal scales.The new results on the islands show that the edifices located within the TR grew through short (<100 kyr) and partly synchronous volcanic pulses, separated by catastrophic sector collapses. We propose that such evolution reflects brief and intense episodes of regional deformation along the still active Eu/Nu plate boundary. The distribution of tectonic markers and the recognition of N110 and N150 tectonic structures in eastern S. Miguel leads us to propose that oblique extension in the TR is mainly accommodated by the master faults of the rift, and that the TR is presently not the locus of appreciable sea-floor spreading. Furthermore, we identify a new N050 trend, which may represent transform faults accommodating the variation in obliquity of the TR. The activity of S. Maria is here dated between 5.7 and 2.8 Ma. Like the recent islands, S. Maria experienced catastrophic flank collapses, most probably triggered by regional tectonics. We identify a new graben structure linking Santa Maria to the island of S. Jorge further NW. The shape of this graben is similar to the TR and it is located between the EAFZ and the current plate boundary. We interpret this graben as a former transient rift, and therefore an old Eu/Nu plate boundary. From the new data, we propose that the eastern part of the transient rift migrated to the eastern part of the TR between 2.8 Ma and 1.7 Ma.The overall migration of the Eu/Nu plate boundary to the north and the creation of the Azores plateau has been interpreted by Vogt and Jung (2004) as resulting from successive NE jumps of the rift axis to maintain its position over a fixed ‘hotspot’. Our fluid mechanics experiments suggest that the Azores, as Canary, Cape Verde, Madeira Islands and Great Meteor seamounts might be the surface signature of a cluster of mantle instabilities rising from the top of a large thermochemical dome located in the lower mantle. However, such secondary plumes present a strong time-dependence 5-40 Myr time scale. Moreover, they could be sufficiently weak to adapt their motions to the pre-existing force balances and morphology of the lithosphere. We therefore present a scenario of the Azores area evolution combining a triple junction and decompression melting buoyant material (i.e. such in volatiles and/or temperature) under a thickening lithosphere.

Les grands effondrements de flanc sont des phénomènes récurrents dans l'évolution géologique des îles océaniques. Parfois catastrophiques. les épisodes de déstabilisation sont capables de générer d'importants tsunamis, et représentent donc des événements dangereux. Le îles des Açores à l’est de la Dorsale Médio-Atlantique sont situées sur la frontière de plaques diffuse entre l’Eurasie (Eu) et la Nubie (Nu), et donc sous l'influence d’un contrôle structural et d’une activité sismique importante (événements historiques de magnitude jusqu'à environ 7). Avant le projet MEGAHazards (PTDC/CTE-GIX /108149/2008, financé par FCT, Portugal), les effondrements de flanc à grande échelle étaient considérés inexistants aux Açores, principalement à cause de la petite dimension des édifices volcaniques. Ici, nous concluons sans équivoque que de tels événements se sont bien produits dans les Açores. La thèse de doctorat porte sur l'évolution de la ride volcanique escarpée de Pico-Faial, qui se trouve sur une faille normale majeur associée à la limite diffuse Nu/Eu, et particulièrement sur les grands effondrements de flanc qui ont affecté l'île de Pico. A partir de modèles numériques de terrain à haute-résolution, de nouvelles données structurales, stratigraphiques, et de datations K-Ar, nous avons: (1) calibré la stratigraphie volcanique de Pico; (2) reconstruit les phases majeures de croissance et de destruction des îles de Pico durant les derniers 200 kyr; (3) reconstruit l'évolution du slump actif du SE d'île de Pico, au cours des derniers 125 kyr; (4) fourni de nouvelles interprétations concernant l'escarpement qui coupe le flanc S du stratovolcan de Pico; (5) montré l’existence d’effondrements catastrophiques des flancs N et S de l'île de Pico entre ca. 125 et 70 ka, qui ont généré d'importants débris sous-marins; et (6) proposé que l’accommodation de l' extension associé à la limite des plaques Nu/Eu le long de la ride Pico-Faial, a été consolidée dans les derniers ca. 125 ka. De nombreux facteurs favorisant le développement des instabilités de flanc sur les îles volcaniques ont été proposés dans la littérature, mais leur rôle exact et leur contribution mutuelle restent mal compris. Nous présentons ici une solution analytique pour la théorie du Prisme Critique de Coulomb cohésif, appliquée à des instabilités gravitaires, et des simulations analogiques complémentaires pour tester certaines implications structurales du modèle. Nous étudions l'impact de variables comme: la géométrie et les dimensions du prisme, la cohésion, le coefficient de friction interne et le rapport de surpression de fluide (surpression de fluide divisé par la pression lithostatique).Nous concluons que: (1) l’augmentation de la pente des flancs du volcan et du décollement basal conduit à une diminution du rapport de surpression de fluide nécessaire pour produire la rupture; (2) la diminution de l'effet stabilisateur de la cohésion avec la profondeur du décollement basal favorise l'occurrence de déstabilisation gravitaire profonde à grande échelle pour des décollements plus profonds que 2000-2500 m. Pour des décollements basales plus superficiels, les rapports de surpression de fluide nécessaires pour induire la rupture sont relativement supérieurs. Pour les décollements moins profonds, des flancs très inclinés et des matériaux très résistants, la rupture superficielle parallèle à la surface du flanc est favorisée, par rapport à la rupture profonde; (3) Pour des profondeurs supérieures à 2500 m (cas des grands édifices volcaniques), tandis que l'impact de la cohésion diminue, l'effet de la friction interne le long du décollement basal devient relativement plus importante. L’étude des grands effondrements de flanc dans les îles des Açores, et la modélisation des variables qui contrôlent la stabilité des édifices volcaniques demeurent cependant incomplets, et seront approfondis dans un futur proche. / Large-scale flank collapses are recurrent in the geological evolution of volcanic ocean islands. Such catastrophic episodes of destabilization can be voluminous and generate large tsunamis, which may cause considerable damage and thus represent extremely hazardous events. The Azores islands east of the Mid-Atlantic Ridge are located on the Eurasia(Eu)/Nubia(Nu) plate boundary, and therefore subject to structural control and seismic activity (historical events of magnitude up to ca. 7). However, prior to MEGAHazards Project (PTDC/CTE-GIX/108149/2008, funded by FCT, Portugal), large-scale flank collapses in the Azores were considered to be lacking, mainly due to the small dimension of the volcanic edifices. Here, we conclude unequivocally on the occurrence of such events in the Azores. The present PhD thesis addresses the evolution of the Pico-Faial steep volcanic ridge, which sits on a major normal fault associated with the Eu/Nu diffuse boundary, focusing especially on the large-scale flank failures in Pico Island. Based on high-resolution sub-aerial and submarine Digital Elevation Models, new structural and stratigraphic data, and high-resolution K-Ar dating on separated volcanic groundmass, we: (1) constrain the volcano stratigraphy of Pico; (2) reconstruct the major phases of growth and destruction in Pico and Faial islands in the last 200 kyr; (3) reconstruct the ca. 125 kyr evolution of the currently active large-scale slump in the SE of Pico Island; (4) provide new structural data/interpretations regarding the scarp that sharply cuts the S flank of Pico Stratovolcano; (5) report on the occurrence of large-scale failures in the N and S flanks of the Pico Island between ca. 125 and 70 ka, which generated large submarine debris deposits; and (6) propose that the role of the Pico-Faial ridge as a structure accommodating part of the extension on the diffuse Nu/Eu boundary has been consolidated in the last ca. 125 kyr. Many factors favouring the development of such large-scale flank instabilities have been proposed in the literature, but their exact role and mutual contribution remain poorly understood. We here present an analytical solution for the cohesive Coulomb Critical Wedge theory applied to gravitational instabilities, and associated analogue simulations to test some structural implications of the model. We investigate the impact of several variables on the stability of volcanic flanks, including: wedge slope and dimensions, cohesion, internal friction along the basal detachment, and fluid overpressure. We conclude that: (1) the steepening of the volcanic flanks and basal detachment lead to a decrease in the fluid overpressure ratio (fluid overpressure divided by lithostatic pressure) necessary to produce failure. (2) The decrease of the stabilizing effect of cohesion with increasing depth of the basal detachment favours the occurrence of deep-seated large-scale gravitational destabilization in basal detachments deeper than ca. 2000-2500 m (in volcanic edifices necessarily higher than 2500 m). For shallower basal detachments, the overpressure ratios required to induce failure are comparatively larger. For shallower basal detachments, steeper flanks and stronger edifice materials, shallow failure parallel to the edifice flank surface is favoured, instead of deep-seated deformation. (3) With increasingly deeper basal detachments (possible in larger volcanic edifices), while the impact of cohesion diminishes, the relative importance of basal internal friction for the stability of the edifice increases. The investigation of the occurrence of large-scale mass-wasting in the Azores islands, and the modelling of the variables controlling the stability of the volcanic edifices are only at their first steps and will be further developed in the future.