Ce travail de thèse porte sur la tectonique active du système de faille de Doruneh (DFS) situé au NE de l'Iran. Une approche combinée de géologie structurale, morpho-tectonique, géomorphologie quantitative et datation par des nucléides cosmogéniques 36Cl et 10Be nous a permis de décrire la cinématique ainsi que le rôle géodynamique du DFS dans le contexte de la collision Arabie-Eurasie.Le DFS comprend trois zones avec des caractéristiques structurales, géomorphologiques et cinématiques distinctes, (a) inverse-senestre pour la WFZ (Ouest) (b) purement senestre pour la CFZ (Centre) et (c) inverse pour l'EFZ (Est). Les âges d'abandon de trois générations de cônes alluviaux quaternaires ont été déterminés à ~12, ~36 et ~100 ka. Ces âges, combinés avec les décalages mesurés, indiquent une vitesse maximum de déplacement horizontal senestre de ~5,3 mm/an pour l'Holocène. Notre analyse d'aléa sismique indique que la longueur maximale d'un segment sismogène varie de 70 à 100 km, ce qui pourrait produire des séismes caractéristiques de magnitude 7.2 à 7.4 avec des intervalles de récurrence de ~750 ans.Nous proposons un nouveau modèle géodynamique dans lequel l'EFZ est impliquée dans une zone de cisaillement dextre d'orientation NNW entre Iran central et Eurasie. Le mouvement vers le nord de l'Iran central est accommodé dans cette zone de relais en transpression par du raccourcissement sur des failles inverses d'orientation NW, et transféré vers le Nord par des faille dextres d'orientation NNW. / This study focuses on the active tectonics of the Doruneh Fault System (DFS) in the north-eastern part of central Iran. A combined approach of geological and morphotectonic mapping, fault kinematic analysis, as well as in situ-produced cosmogenic dating (36Cl and 10Be) allowed us to characterize the active kinematics and geodynamic role of the DFS in the context of the Arabia-Eurasia collision.The DFS comprises Western, Central and Eastern fault zones (WFZ, CFZ, EFZ) with distinct structural, geomorphic and kinematic characteristics. The WFZ is oblique reverse-left-lateral, the CFZ is pure left-lateral and the EFZ is reverse. Exposure ages of ~12, ~36 and ~100 ka have been determined for three generations of alluvial fan abandonment surfaces along the DFS. Combining geomorphic offsets and their related ages yields a maximum left-lateral slip rate of ~5.3 mm/yr for the CFZ during Holocene. The maximum length of independent seismogenic fault segments varies from ~70 to ~100 km that could produce a characteristic earthquake with a magnitude of Mw =7.2 to 7.4 and recurrence interval of ~750 years.We propose a geodynamic model in which the EFZ is involved in a NNW-trending dextral shear zone between Central Iran and Eurasia. This implies that the EFZ forms a complex right-lateral transpressional relay zone between the eastern and northeastern Arabia-Eurasia convergence boundaries. The northward motion of Central Iran relative to Eurasia is accommodated by shortening on NW-trending reverse faults, and is transferred northward via NNW-trending dextral faults.

Ce travail de thèse a été effectué afin de comprendre les processus de déformation active dans le NE de l'Iran, constitué des chaines de montagnes du Kopeh Dagh et du Binalud. Cet objectif a été poursuivi en combinant plusieurs approches : géologie structurale et tectonique, morpho-tectonique, géomorphologie quantitative et plusieurs méthodes de datation (datation radiométrique par 40Ar/39Ar et nucléides cosmogéniques produits in situ). Ce travail porte sur trois secteurs clefs du NE de l'Iran : le Kopeh Dagh, le Binalud et la Zone de Transfert de Meshkan. Cette étude a permis d'établir les premières estimations de vitesse sur l'ensemble du système de failles dans le Kopeh Dagh. La vitesse de déplacement horizontal dextre sur l'ensemble du système est de 9±2 mm/an. Cette vitesse peut être décomposée en deux vecteurs de déplacement du Kopeh Dagh Occidental par rapport à l'Eurasie stable, de l'ordre de 8 mm/an et 4 mm/an, vers le Nord et l'Ouest, respectivement. De l'ordre de 25% de la déformation décrochante du Kopeh Dagh est transférée vers le Sud, vers le Binalud, grâce à une série de structures tectoniques définissant un domaine de déformation complexe: la Zone de Transfert de Meshkan. Sur les deux versants du Massif du Binalud, nous avons déterminé des vitesses de déplacements horizontaux de 3.6±1.2 mm/an et 1.6±0.1 mm/an, le long de zones de failles affectant les versants méridionaux et septentrionaux du Massif, respectivement. Ces vitesses permettent de calculer un taux de déplacement dextre long-terme et total d'environ 5 mm/an. Il correspond à un mouvement vers le Nord d'environ 4.5 mm/an et un mouvement vers l'Ouest de l'ordre de 2 mm/an, de l'Iran Central, à l'Ouest, par rapport au Kopeh Dagh Oriental, à l'Est. Les analyses cinématiques réalisées pendant ce travail indiquent que la convergence est accommodée par des décrochements et des chevauchements le long de structures d'orientations différentes. Cet assemblage structural est impliqué dans un champ de contraintes actuel mécaniquement compatible et homogène. L'homogénéité des états de contraintes déterminés n'est pas en faveur d'un partitionnement complet entre les failles décrochantes / inverses. Les différents types de mouvements observés sur les failles ne résultent que de l'orientation des failles par rapport au champ de contraintes à l'échelle régionale. L'ensemble de ces observations permettent de proposer un modèle tectonique cohérant qui explique la cinématique et la déformation active du NE de l'Iran.

Le Massif Armoricain est situé dans la syntaxe Ibéro-Armoricaine, à l'extrémité Ouest de la chaîne hercynienne d'Europe. Cette structure arquée se referme pendant toute l'histoire de la collision continentale jusqu'au cours du Carbonifère, et de grands décrochements se forment à travers ces domaines. Deux de ces grands décrochements, le Cisaillement Nord Armoricain et le Cisaillement Sud Armoricain, délimitent un domaine supra-crustal peu épaissi au cours de l'orogenèse hercynienne : la Bretagne Centrale. La partie orientale de ce domaine présente tous les caractères d'une zone de cisaillement simple dextre. L'étude présentée dans cette thèse aboutit à une modélisation nouvelle du cisaillement simple. La modélisation est basée sur une analyse géostatistique des données structurales compilées à travers toute la zone d'étude. Cette analyse permet en outre de filtrer les variations locales du champ de déformation par rapport à celles régionalement corrélées et de quantifier ainsi les paramètres cinématiques du cisaillement simple en Bretagne Centrale. La restauration de ce cisaillement régional conduit à réinterpréter les déformations subies aux limites du domaine et dans les zones adjacentes ; par exemple, le bassin Carbonifère de Châteaulin, jusqu'à présent interprété comme extensif s'avère être vraisemblablement transpressif. Le domaine situé au Sud de la Bretagne Centrale a aussi pu être restauré à l'aide de l'interprétation des structures d'échelle crustale imagées par les données géophysiques récemment acquises dans le cadre du projet de recherche Armor2-Géofrance3D (données sismiques, gravimétriques et magnétiques). On montre que dans cette zone, le cisaillement régional est largement accommodé par de grandes structures chevauchantes en ciseaux. Enfin, la confrontation des données de tomographie sismique au modèle de déformation obtenu à partir des données de terrain suggère que le cisaillement simple de Bretagne Centrale a affecté l'ensemble de la lithosphère sous-jacente.

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.

Dans ce travail de thèse, nous analysons la structure crustale de la marge est-algérienne et du bassin adjacent (région d’Annaba), à partir d’un ensemble de nouvelles données acquises durant la Campagne SPIRAL’2009 incluant un profil sismique terre-mer de ~240 km de long, des lignes sismiques réflexion pénétrante 360-traces, et des profils gravimétriques et magnétiques. Nous avons par ailleurs disposé pour cette étude de données complémentaires incluant notamment un ensemble de profils de sismique réflexion offrant des résolutions complémentaires. La structure crustale ainsi établie nous permet de discuter les nombreux modèles cinématiques d’ouverture du bassin est-algérien proposés dans la littérature, afin de caler dans le temps la formation du bassin par rapport à la collision. Elle permet également de discuter la localisation de la déformation liée à la réactivation de la marge, par rapport aux grands domaines lithosphériques du système marge-bassin, afin de mieux comprendre les modalités de l’inversion. Dans le bassin profond, la modélisation directe des temps d’arrivée et des amplitudes des ondes réfractées et réfléchies met en évidence une croûte océanique anormalement mince de 5-5.5 km d’épaisseur, composée de deux couches. La première, de 2.2 km d’épaisseur, montre des vitesses comprises entre 4.8 à 6.0 km/s impliquant un fort gradient; la seconde de 3.3 km d’épaisseur, présente des vitesses comprises entre 6.0 à 7.1 km/s et un plus faible gradient de vitesse. La modélisation des temps d’arrivées des ondes S fourni pour cette couche un coefficient de Poisson de 0.28, indiquant qu’elle est majoritairement constituée de gabbros. / In this study, we determine the deep structure of the eastern Algerian basin and its southern margin in the Annaba region (easternmost Algeria), to better constrain the plate kinematic reconstruction in this region. This study is based on new geophysical data collected during the SPIRAL cruise in 2009 that included a wide-angle, 240-km-long, onshore-offshore seismic profile, multichannel seismic reflection lines, and gravity and magnetic data, which was complemented by the available geophysical data for the study area. The analysis and modeling of the wide-angle seismic data using travel-times and amplitudes, and integrated with the multichannel seismic lines, reveal the detailed structure of an ocean-to-continent transition. In the deep basin, there is an ~5.5-km-thick oceanic crust that is composed of two layers. The upper layer of the crust is defined by a high velocity gradient and P-wave velocities between 4.8 km/s and 6.0 km/s from the top to the bottom. The lower crust is defined by a lower velocity gradient and P-wave velocity between 6.0 km/s and 7.1 km/s. The Poisson ratio in the lower crust deduced from S-wave modeling is 0.28, which indicates that the lower crust is composed mainly of gabbros. Below the continental edge, a typical continental crust with P-wave velocities between 5.2 km/s and 7.0 km/s from the top to the bottom shows a gradual seaward thinning of ~15 km over an ~35-km distance.