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La convergence entre l'Arabie et l'Eurasie est accommodée à l'intérieur du territoire iranien. Nous présentons des champs de vitesse GPS denses couvrant une grande partie de l'Iran (Zagros, block de Lut et Kopeh Dagh) avec des précisions meilleures que 2 mm/an.<br />Dans le Zagros, la convergence est accommodée par du partitionnement dans la partie nord. 2-4 mm/an de décrochement dextre sur la MRF sont transférés sur les failles de Dena, Kazerun et Kareh Bas dans le système de failles de Kazerun, se déplaçant à 3-4 mm/an chacune. Dans le Zagros Central, 8 mm/an de raccourcissement sont concentrés près du Golf Persique, contrastant avec une sismicité plus distribuée et indiquant un découplage de la déformation superficielle du socle.<br />A l'est de l'Iran, entre le block central Iranien et le block de Hellmand, 14 mm/an de cisaillement dextre orienté NS sont observés au travers du block de Lut, avec 6.5 mm/an absorbés à l'ouest (failles de Bam, Gowk et Sabzevaran) et 7.5 mm/an à l'est (zone de suture de Sistan). Des failles majeures senestres orientées EW au nord du block de Lut accommodent une partie du cisaillement (Dasht-e-Bayaz 1.5 mm/an, Doruneh 2.5 mm/an). Au sud de la chaîne du Kopeh Dagh 8 mm/an de cisaillement persistent, dont 3.5 et 2.5 mm/an sont absorbés par du raccourcissement NS dans le Binalud et l'est Kopeh Dagh, 5 mm/an par du décrochement dextre au travers le système de failles de Quchan, et 5-8 mm/an par l'expulsion du basin Sud Caspien vers l'ouest.<br />La comparaison des taux de glissement actuels avec des taux géologiques court et long terme montre une évolution complexe des activités des failles même dans le contexte de collision continental récente de l'Iran.

Le Japon s’est doté du réseau sismologique à haute sensibilité (Hi-net) qui contient plus de 1000 stations permanentes, qui fournissent d’immenses ensembles des données continues au Japon. Dans le cadre d’un accord avec le NIED, nous bénéficions d’enregis- trements de fond de données à court et à long periodes pour analyser les variations de vitesse sismiques, afin de suivre l’évolution mécanique de la croûte temporelle avec une résolution temporelle mensuelle à quotidienne dans les différentes bandes de périodes. Les résultats de courte période nous aident à mieux comprendre la sismologie environnemen- tale sur les processus souterrains sous les impacts de certains forçages environnementaux environnants tels que l’hydrologie, la thermoelasticité et certains effets de charge directe. Les résultats de longues périodes montrent des réponses co- et post-sismiques différentes avec la profondeur. Il s’agit d’une méthode supplémentaire et directe pour révéler en profondeur le champ de contrainte/déformation, ce qui améliore la perception du mécanisme d’un tremblement de terre. Cette thèse comprend principalement les trois parties suivantes.La première partie est consacrée à la présentation de la relation entre la fonction de Green et les corrélations croisées. La simulation numérique à Hokkaido vérifie également l’établissement de la relation entre les deux.La seconde partie concerne l’analyse des variations transitoires de la vitesse des ondes sismiques dans la croûte provoquées par les perturbations environnementales. Les impacts des perturbations saisonnières environnementales sur la déformation de la croûte sont généralement suivis et discutés en fonction des observations géodésiques. Récemment, la surveillance du bruit sismique ambiant fournit de nouvelles informations sur la déformation continue de la croûte, révélée par les changements de vitesse sismiques temporels. Dans cette étude, nous identifions les différents facteurs environnementaux responsables des effets saisonniers locaux et montrons comment une meilleure compréhension de ces perturbations de la croûte causée par l’environnement améliore les observations des modifications des propriétés sismiques induites par la tectonique.La dernière partie consiste à étudier la réponse mécanique de la croûte aux grands séismes. La surveillance de la vitesse sismique basée sur le bruit peut directement son- der en permanence l’état mécanique de la croûte en profondeur. Dans ce travail, nous étudions la réponse de la croûte terrestre au séisme de Tohoku-oki Mw 9.0, 2011. Nous employons ici pour la première fois le réseau très dense de Hi-Net tiltmètre en tant que sismomètres de longue période (8 - 50 s) pour que la surveillance basée sur le bruit échantillonne la croûte à plus de 5 km en profondeur. L’évolution spatio-temporelle des changements de vitesse sismiques dans différentes bandes de périodes révèle une réponse sismique dépendant de la profondeur, qui est la limite pour les données des sismomètres courte période. Le résultat pourrait avoir des implications à la fois sur la réponse viscoélastique de la croûte aux grands déformations ou sur une réponse complexe des vitesses sismiques de la croûte à un ècoulement de fluide transitoire.Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration plus générale entre ISTerre- Universit Grenoble Aples et le Massachusetts Institute of Technology visant à développer des outils de surveillance dans des contextes naturels et industriels. / The Japanese High Sensitivity Seismograph Network (Hi-net) contains more than 1000 permanent stations, which provide large continuous data sets throughout Japan. In the framework of an agreement with NIED, we benefit from both short period and tilt meters data downhole recordings to analyze the seismic velocity variations, thus to follow the mechanical evolution of the crust in different time scales with a temporal re- solution from monthly to daily in different period ranges. The short period results help us better understanding the environmental seismology on the subsurface processes under the impacts of some surrounding environmental forcing such as hydrology, thermoelas- ticity, and some direct loading effects. The results from long periods show different co- and postseismic responses with depth. This is a supplementary and direct method to disclose the stress/strain field at depth improving the perception of the mechanism of an earthquake. This thesis mainly consists of the following three parts.The first part is devoted to the theoretical demonstration of the relationship between the Green’s function and cross-correlations. The numerical simulation in Hokkaido also verifies the establishment of the in-between connection.The second part is about the analysis of the transient changes of seismic wave velo- city in the crust caused by environmental perturbations. The impacts of environmental seasonal disturbances to crustal deformation are usually tracked and discussed based on geodetic observations. Recently, ambient seismic noise-based monitoring provides new insights into the continuous deformation in the crust as revealed by the temporal seismic velocity changes. In this study, we identify the different environmental factors in charge of the local seasonal effects and show how better understanding these environmentally induced crustal perturbations improves the observations of tectonic-induced seismic pro- perty changes.The last part is to study the mechanical response of the crust to large earthquakes.Noise-based seismic velocity monitoring can directly probe the mechanical state of the crust at depth continuously in time. In this work, we study the response of the crust to the Mw 9.0, 2011 Tohoku-oki earthquake. we employ here for the first time the very dense network of Hi-net tilt meters as long period (8 – 50 s) seismometers for the noise-based monitoring to sample the crust below 5 km depth. Spatio-temporal evolution of seismic velocity changes in different period bands reveals depth-dependent seismic response. The result could have implications of both nonelastic response of the crust to large strain changes or a complex response of crustal seismic velocities to transient fluid flow.This thesis is in the context of a more general collaboration between ISTerre- Universit Grenoble Aples, and the Massachusetts Institute of Technology aiming at developing tools for monitoring in natural and industrial contexts.

abstract: Shallow earthquakes in the upper part of the overriding plate of subduction zones can be devastating due to their proximity to population centers despite the smaller rupture extents than commonly occur on subduction megathrusts that produce the largest earthquakes. Damaging effects can be greater in volcanic arcs like Java because ground shaking is amplified by surficial deposits of uncompacted volcaniclastic sediments. Identifying the upper-plate structures and their potential hazards is key for minimizing the dangers they pose. In particular, the knowledge of the regional stress field and deformation pattern in this region will help us to better understand how subduction and collision affects deformation in this part of the overriding plate. The majority of the upper plate deformation studies have been focused on the deformation in the main thrusts of the fore-arc region. Study of deformation within volcanic arc is limited despite the associated earthquake hazards. In this study, I use maps of active upper-plate structures, earthquake moment tensor data and stress orientation deduced from volcano morphology analysis to characterize the strain field of Java arc. In addition, I use sandbox analog modeling to evaluate the mechanical factors that may be important in controlling deformation. My field- and remotely-based mapping of active faults and folds, supplemented by results from my paleoseismic studies and physical models of the system, suggest that Java’s deformation is distributed over broad areas along small-scale structures. Java is segmented into three main zones based on their distinctive structural patterns and stress orientation. East Java is characterized by NW-SE normal and strike-slip faults, Central Java has E-W folds and thrust faults, and NE-SW strike-slip faults dominate West Java. The sandbox analog models indicate that the strain in response to collision is partitioned into thrusting and strike-slip faulting, with the dominance of margin-normal thrust faulting. My models test the effects of convergence obliquity, geometry, preexisting weaknesses, asperities, and lateral strength contrast. The result suggest that slight variations in convergence obliquity do not affect the deformation pattern significantly, while the margin shape, lateral strength contrast, and perturbation of deformation from asperities each have a greater impact on deformation. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Geological Sciences 2016

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La marge Ligure est une marge passive soumise à une déformation tectonique compressive associée à la tectonique salifère messinienne. La reprise en compression de la marge s’accompagne d’une sismicité modérée récurrente ponctuée d’évènements plus forts. La marge Ligure est le siège d’une sédimentation importante au Plio-Quaternaire. Elle constitue un environnement propice à l’étude des déstabilisations gravitaires. L’objectif principal de ce travail était de décrire et caractériser les principaux mouvements en masse ayant affecté la marge continentale Ligure au cours du Plio-Quaternaire, de localiser les principales zones sujettes aux déstabilisations et d’identifier les facteurs pré-conditionnant et déclenchant les ruptures dans le but de mieux évaluer l’aléa gravitaire. Une large couverture de données bathymétriques, géophysiques et des carottages acquis sur l’ensemble de la marge a permis de réaliser une étude multi-échelles des processus de ruptures gravitaires et des facteurs déclenchant associés. Près de 1500 glissements ont été identifiés. L’étude de leur répartition spatio-temporelle illustre que l’ensemble de la marge a toujours été affectée par des déstabilisations de pente mais que les principales zones de ruptures auraient migré vers l’ouest au cours du Plio-Quaternaire. Les grandes ruptures sous-marines sont préférentiellement associées aux zones de déformation maximale, cette dernière étant contrôlée par la tectonique crustale et/ou la tectonique salifère. Il apparaît que les ruptures résultent plus généralement d’une association de facteurs distincts qui ont participé à fragiliser la stabilité des dépôts de la pente et qui ont pu provoquer leur rupture. / The Ligurian margin is a passive margin characterized by high sedimentation rates during the Plio-Quaternary. It is affected by a compressive tectonic deformation leading to the inversion of the margin, together with a salt tectonic. The present-day moderate seismic activity is punctuated by stronger seismic events. Thus, this margin offers a good natural laboratory to study submarine landslides and their triggering factors. Although the Var Turbidite System has been well investigated over the last 20 years, the morphology and tectonics/sedimentary processes affecting the whole margin remained poorly known. This study aims to describe and to characterize the main types of mass movements, their preferential locations along the Ligurian margin during the Plio-Quaternary and their triggering factors to improve geohazards assessment related to landslides. A dataset including bathymetric and geophysical data and cores allowed to realize a multi-scale study of submarine failures and their associated triggering factors. About 1500 landslides were identified on the margin and in the basin. The study of their spatio-temporal distribution revealed that the margin has always been affected by mass-wasting processes and that the main zones of landsliding migrated westward during the Plio-Quaternary. The largest submarine landslides are preferentially associated with the highest deformation rates and their location is controlled by crustal tectonics and/or salt tectonics. The initiation of failures results from the combination of several factors including the margin deformation, earthquakes, salt tectonics and sediment under-consolidation.