<p>Two fundamental structural elements, basement architecture and basal decollement, play a significant role in the evolution of a tectonically active region. Using different approaches (field data, literature review and analogue models) this thesis demonstrates that these two elements affected the deformation style in the Zagros fold-thrust belt during Mesozoic extensional and Cenozoic contractional episodes. </p><p>Reassessment of available data suggests a new configuration for the basement to Zagros basin that consists of basement faults with three different trends. Complicated interrelationships of these basement faults divide the Zagros basin into two major basement blocks, active and passive. This model associated with geological evidence suggests that deformation in the basement due to the convergence between Arabia and Iran is not restricted to the Zagros Mountains but already involves a considerable part of the Arabian platform. However, deformation in the cover units is not only governed by the deformation in the basement, which are decoupled from each other by the Hormuz salt in many parts in the Zagros fold-thrust belt. </p><p>Geological evidence shows that there is a clear relationship between activity of the Hormuz structures and the basement faults in the Zagros basin. Extended analogue models indirectly show how Hormuz types of basal decollement associated with the opening of Neo-Tethys can control the distribution, number, width and geometry of faults, penetrative strain, and diapirism. Analogue models shortened from one-end show that the spatial distribution of the Hormuz salt in the Zagros belt map viscous and frictional decollements to the thin-skinned deformation. Shortening of the cover results in formation of partitioning of strain into transpressional zones, different topographic wedges and differential sedimentation of growth sediments along the Zagros belt. Model results supported by geological and geophysical data sets suggest that some of the faults previously attributed to basement could have developed above the initial lateral boundaries between viscous and frictional basal decollements.</p>

Two fundamental structural elements, basement architecture and basal decollement, play a significant role in the evolution of a tectonically active region. Using different approaches (field data, literature review and analogue models) this thesis demonstrates that these two elements affected the deformation style in the Zagros fold-thrust belt during Mesozoic extensional and Cenozoic contractional episodes. Reassessment of available data suggests a new configuration for the basement to Zagros basin that consists of basement faults with three different trends. Complicated interrelationships of these basement faults divide the Zagros basin into two major basement blocks, active and passive. This model associated with geological evidence suggests that deformation in the basement due to the convergence between Arabia and Iran is not restricted to the Zagros Mountains but already involves a considerable part of the Arabian platform. However, deformation in the cover units is not only governed by the deformation in the basement, which are decoupled from each other by the Hormuz salt in many parts in the Zagros fold-thrust belt. Geological evidence shows that there is a clear relationship between activity of the Hormuz structures and the basement faults in the Zagros basin. Extended analogue models indirectly show how Hormuz types of basal decollement associated with the opening of Neo-Tethys can control the distribution, number, width and geometry of faults, penetrative strain, and diapirism. Analogue models shortened from one-end show that the spatial distribution of the Hormuz salt in the Zagros belt map viscous and frictional decollements to the thin-skinned deformation. Shortening of the cover results in formation of partitioning of strain into transpressional zones, different topographic wedges and differential sedimentation of growth sediments along the Zagros belt. Model results supported by geological and geophysical data sets suggest that some of the faults previously attributed to basement could have developed above the initial lateral boundaries between viscous and frictional basal decollements.

Les observations détaillés indiquent que la chaîne de Xuefengshan peut être divisé en deux parties, la zone Ouest, caractérisée par des plis-coffrés, et la zone Est à déformation ductile polyphasée. Elles sont séparées par le chevauchement principal vers l'Ouest. Dans la zone Est, les structures dominantes sont des plis à vergence NW associés à des schistosités pénétratives de plan axial et des linéations NW-SE. De l'ouest vers l'est, la schistosité montre un style en éventail. Les roches du socle affleurent seulement autour des plutons triasiques. Les roches de la chaîne de Xuefengshan sont généralement déformées ductilement mais faiblement métamorphisées, toutefois, sous la croûte supérieure, on met en évidence un décollement ductile et synmétamorphe qui accommode les différences de déformation entre les roches sédimentaires et le socle. L'architecture de la chaîne du Xuefengshan résulte de la déformation polyphasée: la première phase (D1) est caractérisée par un cisaillement ver le nord-ouest. Le deuxième phase (D2) correspond au rétro-plissement vers le SE. La dernière phase (D3) est un événement de raccourcissement NW-SE avec des plis doits et schistosités verticales. En combinant ces nouveaux résultats structuraux avec les données géochronologiques, la chaîne de Xuefengshan est interprété comme un orogène intracontinental formé au Trias moyen. Cette chaîne résulte du sous-charriage continental d’une partie du bloc de Chine du Sud, en réponse à l’effet lointain de la subduction de la plaque de Paleo-Pacifique vers le nord-ouest. / Detail field observations indicate that the Xuefengshan Belt can be divided into a Western OuterZone, characterized by km-scale box-fold structures, and an Eastern Zone, separated from theWestern Outer Zone by the Main Xuefengshan Thrust. In the Eastern Zone, NW verging folds coevalwith a pervasive slaty cleavage and a NW-SE trending lineation are the dominant structure. Fromwest to east, the dip of the cleavage surface exhibits a fan-like pattern. Basement rocks are sparselylocated around some Triassic plutons. The rocks of the Xuefengshan Belt are generally ductilelydeformed but weakly metamorphosed, however, below this upper crustal level, a high straindecollement accommodates the difference of deformation between the sedimentary and the basementrocks. The architecture of the Xuefengshan Belt results from polyphase deformation: the first one(D1) is characterized by a top-to-the-NW shearing. The second one (D2) corresponds to a backfoldingand back-thrusting stage. The last phase (D3) is a NW-SE shortening event associated withupright folds with vertical axial plane cleavages. Combined with geochronological data, theXuefengshan Belt is interpreted as an Early Mesozoic intracontinental orogen, which possiblyoriginated from the continental underthrusting to the SE of a piece of the South China block inresponse to the far-field effect of the northwest directed subduction of the Paleo-Pacific plate.

The Cienega Gap area, located about 27 miles southeast of Tucson, Arizona, has long been noted for its structural complexity. Discordances between sedimentary rocks of Paleozoic, Mesozoic, and Cenozoic age and between these rocks and their granitic basement have led previous workers to propose large -scale northward thrusting in an effort to explain the complex structures observed. An alternative hypothesis invoking southward gliding has been considered by several authors but has been assigned a subordinate role in explaining the deformation. The present study was undertaken in an effort to evaluate the relative suitability of dominantly northward versus dominantly southward movement. In the course of this study nine separate localities were examined and mapped in detail in an effort to evaluate movement direction. Evidence of displacement on low -angle faults or glide surfaces was found in each of the areas examined, and definite evidence of movement direction was recognized in five of these. Large-scale recumbent folding, previously unrecognized in the Colossal Cave and Agua Verde Wash areas, was found to be closely related to local uplift. The asymmetry of the folds, plus a very few observed offsets marginal to the uplifts, were the only criteria found for determining the direction of movement. Evidence of northward, southward, and nearly westward movement was found in the course of the study. Areas in the northern Empire Mountains south of Cienega Gap gave evidence of west – northwestward and northward movement. Areas in the southern Rincon Mountains north of Cienega Gap were found to have undergone dominantly southward movement. Involvement of the Pantano Formation in several of the localities suggests that deformation occurred at least as late as early Oligocene time and probably after middle Miocene time. Cienega Gap was therefore the focus of movement for material which was moving laterally away from areas undergoing uplift in Tertiary time.

Les études expérimentales et numériques suivantes visent à la compréhension profonde de l’écoulement se développant dans le compresseur haute-vitesse axial de 3.5 étages CREATE, étudié sur un banc d’essai de 2 MW au Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustique (LMFA) à Lyon, France. Ce travail a trois objectifs principaux : D’abord, une description globale de l’écoulement avec une identification des limites aux méthodes d’exploration utilisées ; Ensuite, la caractérisation de l’effet du clocking stator-stator dans un compresseur à haute-vitesse ; Troisièmement, l’identification des instabilités à faibles débits pour confirmer les études sur les compresseurs à basse-vitesse et contribuer à plus de compréhension.Il est montré qu’une mauvaise interprétation des données de performance stationnaire se fait facilement en raison des contraintes de mesure et des coefficients de correction sont proposés. À certains endroits dans le compresseur, des limites aux méthodes d’exploration (expérimentales et numériques) de l’écoulement sont identifiées. Cette identification va permettre la poursuite du développement des méthodes. Les principales erreurs de prédiction des simulations concernent la surestimation du blocage induit par l’écoulement de jeu et l’augmentation de pression. En outre, les mesures fournies par les sondes de pression pneumatique surestiment la pression statique en amont des stators. Cette erreur est probablement provoquée par l’interaction entre le champ potentiel du stator et la sonde elle-même. De plus, l’anémométrie Doppler laser surestime la vitesse en aval des stators. Le transport des sillages du rotor à travers des stators n’est pas correctement capturé avec les particules d’ensemencement.Le clocking a seulement un petit effet global dans la bande d’incertitude de mesure dans ce compresseur. Plusieurs contributions à ce faible effet de clocking sont identifiées par l’analyse du transport des structures d’écoulement : Le mélange circonférentiel du sillage de stator et la déformation des sillages le long de leur trajet dans l’écoulement. L’effet local du clocking dépend de la hauteur de veine en raison de la variation de la forme des aubages et du transport des sillages. Des effets positifs et négatifs sont présentés, qui globalement se compensent dans ce compresseur. Les instabilités dans ce compresseur dépendent du point de fonctionnement et des méthodes d’exploration de l’écoulement. Aux points de fonctionnement stables et à la vitesse nominale du compresseur, les résultats numériques montrent une perturbation tournante dans les rotors 2 et 3, alors que les mesures montrent une perturbation tournante que dans le premier rotor et seulement à basse vitesse du compresseur. Dans les deux cas, les perturbations montrent des caractéristiques semblables. Une étude numérique permet d’exclure l’influence des interactions rotor-stator sur la perturbation tournante et met en évidence sa source. Des nouvelles connaissances sur le comportement stable et la périodicité du rotating instability (mesuré) sont dérivées contrairement au comportement instable suggéré par la dénomination et la littérature. Il est montré que cette perturbation évolue en cellule de décrochage tournante à l’approche de la limite de stabilité. A la vitesse nominale du compresseur, une entrée en instabilités de type spike est identifiée expérimentalement. Une description précise de l’apparition brutale du spike et sa différence par rapport à une cellule de décollement tournant sont présentées. / The following experimental and numerical investigations aim at the deep understanding of the flow field in the 3.5 stages high-speed axial compressor CREATE, studied on a 2 MW test rig at the Laboratory of Fluid Mechanics and Acoustics (LMFA) in Lyon, France. This work focuses on three major objectives: Firstly, a global description of the flow field with an identification of limitations to the used exploration methods; Secondly, the characterization of the effect of stator-stator clocking in a high-speed compressor; Thirdly, the identification of instabilities arising at low mass flow rates for confirming studies on low-speed compressors and giving new insights.This work demonstrates that a mis-interpretation of steady performance data occurs easily due to measurement constraints and correction coefficients are proposed. At certain locations in the compressor, the flow field exploration (experimental and numerical) methods are identified to be challenged. This identification will initiate further development of the methods. The main mis-predictions of the simulations concern the over-prediction of the blockage induced by the tip leakage flow and eventually an over-predicted pressure rise. Furthermore, the measurements provided by the pneumatic pressure probes over-estimate the static pressure upstream of the stators. This error is induced by the interaction between the stator potential field and the probe it-self. In addition, the laser Doppler anemometry method over-estimates the velocity downstream the stators. The transport of the rotor wakes through the stators might not be correctly captured with the seeding particles in this high-speed compressor.The investigation of the stator clocking reveals only a small global effect within the measurement uncertainty band. Several contributions to the weak effect of clocking are identified by analysis of the flow structure transport, namely the time-mean mixing out of the stator wakes and the deformation of wakes along their flow path. The local effect of clocking depends on the span-height because of the variation of the circumferential position of the stator wakes and the stator blade shape over the span-height. Local possible positive and negative effects of clocking are identified and are shown to be almost in balance in this compressor. Furthermore, this work demonstrates that the unsteadiness in the flow field is not linked conclusively to the stator clocking.In this compressor, the arising instabilities depend on the operating point and flow field exploration methods. At stable operating points and nominal compressor speed, the numerical results reveal a rotating disturbance in the rotors 2 and 3, whereas the measurements show a rotating disturbance only in the first rotor and only at part speed. In both cases the disturbance exhibits rotating instability like characteristics. An exhaustive numerical study allows to exclude the commonly assumed influence of rotor-stator interactions on the rotating disturbance and pinpoints its source. New insights into the stable behavior and periodicity of the measured rotating instability are derived contrary to the unstable behavior suggested by the naming and literature. This disturbance is shown to evolve into rotating stall cells when approaching the stability limit. At nominal compressor speed, a spike type surge inception is identified I n the measured field. A precise description of the abrupt onset of the spike cell and its difference to a rotating stall cell are presented.

Le tremblement est un phénomène qui touche diverses parties de l'avion, pouvant créer des problèmes de fatigue structurelle ou de confort et limiter l'enveloppe de vol. Il est par conséquent important de comprendre ce phénomène afin de mieux le prévoir. Quatre types de tremblement sont étudiés dans cette thèse, le tremblement de l'empennage horizontal, le tremblement intrados voilure, le tremblement de l'AFP et le tremblement de l'extrados voilure. La première partie du mémoire détaille la physique de ces phénomènes à partir d'informations recueillies dans la littérature et de l'analyse de différentes campagnes d'essais en soufflerie. Cette partie met ainsi en évidence les caractéristiques instationnaires propres à chaque type de tremblement. La deuxième partie présente l'état de l'art sur la prévision du tremblement, permettant de montrer non seulement les défauts associés aux méthodes antérieures de modélisation mais également les avantages de l'utilisation de certains outils comme l'approche numérique pour mieux comprendre ces phénomènes. Finalement, la troisième partie présente le nouveau modèle semi-empirique basé sur les fonctions de cohérence et développé pour mieux représenter les phénomènes de tremblement étudiés. Une validation de ce modèle a été effectuée sur les différentes campagnes d'essais en soufflerie, donnant des résultats probants pour la plupart des phénomènes étudiés.

On se propose d'analyser le régime transitoire de décrochage à l'aide de la simulation numérique instationnaire de type DNS. Cette approche permet de reproduire avec fidélité l'écoulement dans la région critique de Bulbe de Décollement Laminaire au bord d'attaque, encore impossible à modéliser ou mesurer avec précision. Après une étape de validation, la sensibilité du BDL au niveau de turbulence extérieure est étudiée et comparée favorablement à celle établie récemment dans la littérature. La phase d'établissement du décollement massif depuis le BDL est reproduite en réalisant de petites variations d'incidence à travers l'angle critique d'apparition du décrochage. Ce raisonnement "aux petites perturbations" permet de reproduire l'éclatement du BDL communément rattaché au décrochage statique. La déstabilisation de la région de BDL est alors étudiée à l'aide d'une base de données instationnaires et moyennes qui permet pour la première fois de rendre compte des déformations 3D du BDL. Conservant ce protocole, et faisant varier la vitesse du profil, on est en mesure d'évaluer l'influence de cette dernière sur le régime transitoire. Des mouvements de rotation de plus forte amplitude angulaire ont permis de mettre en évidence un mécanisme de décrochage sensiblement différent du précédent. La couche de mélange surplombant le BDL s'enroule alors pour donner naissance à un tourbillon énergétique (Leading Edge Vortex), communément associé au décrochage dynamique. Enfin, l'analyse du champ de vitesse moyen a permis de valider un critère empirique d'apparition de l'éclatement du BDL, qui s'est révélé pertinent aussi bien pour les mouvements de faible amplitude que ceux plus amples.