Le Golfe de Corinthe (Grèce) est un rift continental caractérisé par un taux élevé d'extension et une microsismicité intense. Actuellement, la connaissance de sa structure crustale représente une étape nécessaire pour la construction de modèles géodynamiques réalistes. L'ojectif de ce travail de thèse est la définition d'une image sismique haute résolution de la région occidentale du Golfe de Corinthe à partir des enregistrements de la sismicité locale. La construction de cette image est effectuée par le biais d'une étude tomographique des temps de première arrivée et d'une migration cinématique en profondeur des ondes converties. La tomographie des premières arrivées nous a fourni des modèles de vitesse tridimensionnels des ondes P et S ainsi qu' une localisation précise de la microsismicité dans les 10 premiers kilomètres de la croûte. Les modèles de vitesse ainsi obtenus constituent les modèles de référence utilisés dans la migration en profondeur des ondes converties. A cet effet , nous avons adapté les techniques propres à la sismique d'exploration afin d'analyser les enregistrements de tremblements de terre avec une configuration d'acquisition irrégulière. Les résultats révèlent une image tridimensionnelle complexe de la zone sismogène du rift (7-10 km de profondeur) dans laquelle deux structures majeures sont identifiées par des importantes énergies transmises PS. Du point de vueméthodologique, ce travail montre la possibilité d 'exploiter les ondes converties à partir des enregistrements de séismes locaux pour définir une image haute fréquence du milieu de propagation à l'échelle de la croute terrestre.

L'objectif de ce travail est de caractériser l'évolution du flux sédimentaire sur la marge sud du golfe de Corinthe, avec un aller-retour entre données de terrain, modélisations expérimentales et modélisations numériques. L'acquisition de données de terrain a permis d'établir l'évolution tectono-sédimentaire du rift de Corinthe dans le contexte climatique et eustatique bien contraint du Plio-Pléistocène. Les simulations numériques stratigraphiques (DIONISOS) ont ensuite permis de valider ce modèle d'évolution, de quantifier les flux sédimentaires et de discuter des facteurs de contrôle de l'architecture stratigraphique à différentes échelles de temps et d'espace. Les modélisations expérimentales ont enfin permis de discuter des facteurs de contrôle des flux sédimentaires et de leurs enregistrements dans les corps sédimentaires.

Le comportement des rivières au cours du rifting joue un rôle important dans la sédimentation syn-rift et la distribution de la subsidence. Pendant la croissance des failles normales, les rivières répondent aux mouvements verticaux. En réponse au soulèvement tectonique, les rivières peuvent être déviées vers les zones en subsidence ou inversées. Les rivières peuvent aussi inciser les zones en soulèvement. L'évolution à long terme des rivières et leurs enregistrements stratigraphiques restent mal documentés pendant les processus de croissance et de migration des failles normales. Cette thèse analyse les interactions entre les rivières antécédentes et la croissance des réseaux de failles normales. Les implications en termes de distribution des faciès syn-rift sont étudiées à l'échelle du bassin et des blocs de failles. Les dépôts fluviatiles et deltaïques sont préservés dans plusieurs blocs de failles normales soulevés le long de la marge sud du rift de Corinthe (Grèce). Les logs sédimentaires et la cartographie des faciès syn-rift permettent le découpage lithostratigraphique de la zone d'étude. La série syn-rift est principalement conglomératique et difficile à dater. La magnétostratigraphie et quelques marqueurs biostratigraphiques sont utilisés pour dater et corréler les dépôts entre les différents blocs de faille. L'analyse des isotopes cosmogéniques 26Al et 10Be dans les dépôts a permis la détermination d'âge d'enfouissement. L'ensemble des âges obtenus par ces différentes méthodes permet de proposer un modèle de corrélation et de reconstruire l'évolution du rift précoce entre 3,6 et 1,8 Ma environ. (1) Le système fluviatile étudié évolue à travers plusieurs blocs de failles actives. (2) Le système de drainage antécédent hérité de la chaîne hellénique est caractérisé par un flux sédimentaire important depuis le début du rifting. (3) Le système fluviatile (au moins 30 km de long) remplit le paléorelief et le flux sédimentaire dépasse largement l'accommodation créée par les failles. L'enfouissement des failles par le système fluviatile limite la création de topographie et le développement d'un réseau de drainage conséquent. (4) L'axe fluviatile antécédent reste constant et contrôle la distribution des faciès. (5) Les changements de faciès et les architectures alluviales sont observés à l'échelle du bassin et ne sont pas directement contrôlés par les variations d'accommodation dans les blocs de failles. (6) Les zones d'accommodation maximale sont ici disposées parallèlement à l'axe fluviatile antécédent. La persistance des rivières et le flux sédimentaire pendant plusieurs centaines de milliers d'années ont permis la localisation de la déformation, induisant une rétroaction positive sur la croissance des failles. Le système distributaire se termine à l'est où des deltas progradent en milieu lacustre peu profond. Les systèmes de dépôts fluviatiles, deltaïques et turbiditiques actifs à l'initiation du rift de Corinthe enregistrent l'approfondissement diachrone du bassin. Le comportement des rivières antécédentes est aussi étudié à l'échelle d'une zone de relais entre deux failles bordières actuellement actives. Pendant le Pléistocène moyen et supérieur, la zone de relais a capturé la rivière antécédente de Krathis qui a construit une succession de deltas. La connexion entre les deux failles majeures est marquée par (1) des failles obliques dites "de transfert", (2) plusieurs familles de terrasses marines enregistrant le soulèvement diachrone de la rampe de relais, et (3) la migration progressive de l'accommodation vers le bassin. Cette étude permet pour la première fois de reconstruire les processus de connexion de failles sur une période 0,5 Ma. La rivière Krathis persiste au cours du développement de la zone de relais et met en évidence, une fois de plus, l'importance des rivières antécédentes dans la localisation des dépocentres majeurs dans les rifts / Rivers behaviour during early rifting can significantly impact on syn-rift sedimentation and the distribution of subsidence. During normal fault growth, existing rivers can be diverted toward subsiding zones. They can respond to footwall uplift either by reversing their flow or by incising into uplifting zones. Long-lived river systems and their stratigraphic record in rifts are poorly documented, not only during early fault propagation and linkage processes but also during successive migrating phases of fault activity. We investigate the interactions of major antecedent rivers with a growing normal fault system and the implications for facies distributions, both on a basin scale and at the scale of individual normal fault blocks. Along the southern margin of the western Corinth rift (Greece), the Plio-Pleistocene fluvial and deltaic successions are investigated. Syn-rift deposits are preserved in a series of uplifted normal fault blocks (10–20 km long, 3–7 km wide). Detailed sedimentary logging and high resolution mapping of the syn-rift deposits document variations of alluvial architecture across the basin and enable to define lithostratigraphic units. Magnetostratigraphy and rare biostratigraphic data are used to date and correlate the alluvial succession between fault blocks. Burial ages were tentatively determined using cosmogenic isotopes 10Be and 26Al produced in situ in quartz grains. Based on the correlation model, we reconstruct the evolution of the early western Corinth rift between about 3.6 and 1.8 Ma. (1) The transverse and antecedent Kalavryta river system flowed and deposited across a series of active normal fault blocks. (2) This river system was inherited from the Hellenide mountain belt and supplied high volumes of coarse sediments from the onset of extension. (3) As depocentres enlarged through time, the fluvial deposits progressively filled palaeorelief. A continuous braided plain developed above active buried faults and no significant consequent drainage system developed between the narrow fault blocks. (4) The main fluvial axis of the antecedent drainage persists through time and controlled facies distribution. (5) The length scale of facies transitions is greater than, and therefore not related to fault spacing. Here, along-strike subsidence variations in individual fault blocks represent a secondary contributor to the alluvial architecture. (6) The zones of maximum subsidence on individual faults are aligned across strike, parallel to the persistent fluvial axis. This implies that long-term sediment supply and loading influenced normal fault growth. Sediment supply largely outpaced local hangingwall subsidence and overfilled the early rift basin. The river system terminated eastward where small deltas are built into a shallow lake that occupied the central Corinth rift. During this time, another river system built fan deltas along the southern margin, recording diachronous deepening of the basin. The behaviour of antecedent rivers is also studied at the scale of a relay zone, that developed later in the rift history between two growing fault segments. During the Middle to Late Pleistocene, the relay zone captured the antecedent Krathis River, which deposited prograding Gilbert-type deltas. Transfer faults record progressive linkage and basinward migration of accommodation along the ramp axis, while marine terraces record diachronous uplift in their footwalls. Although early linkage occurred, the main normal faults continued to propagate until final connexion. For the first time a reconstruction of the linkage phase is presented over a period of ca. 0.5 Myr. Throughout this linkage history, the Krathis River continued to flow across the relay zone. Again, this emphasizes the role of antecedent rivers in supplying sediments and controlling the location of the major depocentres along the rift margins

La partie ouest du rift de Corinthe, en Grèce, s'ouvre à une vitesse d'environ 15 mm par an générant un taux de déformation parmi les plus élevés au monde, quelques séismes destructeurs de magnitude M>6 par décennie, et une forte activité microsismique irrégulière spatialement et temporellement. Afin de mieux comprendre les mécanismes liés à cette déformation crustale et de préciser les structures majeures actives, ce travail de recherche exploite la base de données sismologiques du Corinth Rift Laboratory de 2000 à 2015 en analysant finement les microséismes et leur évolution spatio-temporelle. La relocalisation globale des sources sismiques ainsi que leur classification en multiplets ont permis de préciser la géométrie des failles et d'identifier des comportements mécaniques différents. La zone ouest, au milieu du golfe, est affectée par des variations de pressions de fluides dans une couche géologique, entraînant des migrations des essaims de microséismes à des vitesses d'environ 50 m par jour. Les multiplets profonds de la partie centrale, près de la côte nord, sont persistants et semblent déclenchés par des épisodes de glissements lents asismiques sur un détachement immature pouvant atteindre la croûte ductile. Le faible pourcentage de déclenchement dynamique par les ondes sismiques suggère que l'état global du système de failles n'est pas au seuil critique de rupture. La magnitude des séismes est corrélée à l'impulsivité initiale de la rupture. Ces résultats précisent la dynamique de déformation du rift, les interactions sismique-asismiques, et permettront d'améliorer les modèles d'aléas sismiques de la région / The western part of the Corinth Rift in Greece is opening at about 15 mm per year, generating one of the highest deformation rates in the world, some destructive earthquakes of magnitude M>6 per decade, and high microseismic activity irregular in space and time. In order to better understand the mechanisms related to this crustal deformation and to specify the major active structures, this research work makes use of the seismological database of the Corinth Rift Laboratory from 2000 to 2015 by finely analyzing microearthquakes and their spatio-temporal evolution. The global relocation of the seismic sources and their classification into multiplets enable to refine the geometry of the faults and to identify different mechanical behaviors. The western zone, in the middle of the gulf, is affected by fluctuations of fluid pore pressures in a geological layer, resulting in microseismic swarm migrations at a velocity of about 50 m per day. The deep multiplets of the central part, near the northern coast, are persistent and appear to be triggered by episodes of slow aseismic slip along an immature detachment, which can reach the ductile crust. The low percentage of dynamic triggering by passing seismic waves suggests that the overall state of the fault system is not at the critical breaking point. The magnitude of earthquakes is correlated with the initial impulsiveness of the rupture. These results specify the dynamics of the rift deformation, the seismic-aseismic interactions, and will make possible the improvement of the seismic hazard models of the region