De nombreuses failles à faible pendage (pendage inférieur à 30°) ont été décrites en domaine continental extensif depuis leur mise en évidence dans la province des Basin and Range (USA). Bien que les observations de terrain suggèrent, dans plusieurs régions, que le jeu d'une faille se produit à faible pendage dans la croûte cassante (Apennins, Italie ; Basin and Range, USA; Alpes orientales), l'activité sismique liée à ces failles est presque inexistante et est en accord avec les angles de blocage des failles prédits par la mécanique andersonienne associée à la loi de Byerlee. L'étude des Metamorphic Core Complex et de l'exhumation de détachements dans les Cyclades permet d'obtenir un modèle figé de la croûte continentale en extension. Le Metamorphic Core Complex qui affleure sur l'île de Mykonos se caractérise par une intrusion granitique (laccolite) dans le dôme migmatitique, recoupé à son sommet par un système de détachements composé de deux branches. La branche inférieure ductile du détachement met en contact la Nappe Supérieure Cycladique, constituée de métabasites, et le laccolite. La branche supérieure cataclastique du détachement juxtapose une unité sédimentaire molassique sur la Nappe Supérieure Cycladique ou directement sur le laccolite. Le détachement cataclastique conditionne la sédimentation syn-tectonique dans les bassins. Associée au réseau de veines contemporain du jeu du détachement, la déformation dans l'unité sédimentaire montre que le détachement cataclastique de Mykonos a été actif à faible pendage et à faible profondeur, au moins au cours des derniers incréments de déformation. La synthèse des données collectées sur les îles d'Andros, de Tinos et de Mykonos montre que les détachements nord-cyladiques peuvent être considérés à différents stades d'évolution comme une seule et unique structure d'échelle crustale (le Système de Détachement Nord-Cycladique) pouvant accommoder l'extension régionale et l'exhumation des roches de l'unité inférieure. L'étude de l'Anisotropie de la Susceptibilité Magnétique (ASM) dans le laccolite, couplée aux observations de terrain, a permis de mettre en évidence une rotation de l'unité inférieure du détachement de Mykonos autour d'un axe vertical, compatible avec les données paléomagnétiques disponibles dans la littérature. Afin de réconcilier observations de terrain et mécanique des roches, nous proposons un nouveau modèle de réactivation de failles en considérant la faille comme une fine couche déformable plastiquement, contrairement au modèle classique suggérant une dislocation avec des propriétés frictionnelles. Notre modèle permet alors d'inclure les variations volumiques de la zone de faille au cours du cisaillement, et notamment, de prendre en compte des coefficients de dilatation faibles voir négatifs (faille compactante), souvent observés en laboratoire ou sur le terrain. Notre modèle permet, en particulier, de déterminer les quantités de déformation plastique que peuvent accommoder ces failles au cours du cisaillement avant leur blocage. Les angles de blocage obtenus dans notre modèle varient peu par rapport au modèle classique de réactivation de faille, qui apparaît comme un cas particulier de notre modèle. La réactivation d'une faille à faible pendage en extension est alors possible complètement ou partiellement et peut être associée à la formation de veines et de failles normales dans l'encaissant. La réactivation est alors favorisée lorsqu'il s'agit d'une faille compactante et se produit en régime durcissant, suggérant ainsi un comportement asismique de la faille.

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

Ma thèse se focalise sur l'étude des mécanismes qui ont conduit au soulèvement et à la construction du relief dans les Andes du Nord du Pérou. Dans cette région, la Cordillère Blanche forme les plus hauts sommets péruviens (> 6000 m) et constitue une anomalie à l'échelle des Andes. La morphologie de cette région des Andes est marquée par un pluton de forme atypique, allongé et à l'affleurement sur plus de 150 km. Ce pluton est bordé par une faille normale de plus de 200 km de long. La présence de cette faille normale majeure en contexte de subduction plane reste surprenante car ces zones de subduction planes semblent induire une augmentation du raccourcissement dans la plaque chevauchante. Mon travail a eu pour objectifs de caractériser les variations de l'état de contraintes régional, l'âge du soulèvement et de discuter les processus géodynamiques qui ont contribué à la formation du relief. Dans ce cadre, j'ai utilisé une approche pluridisciplinaire impliquant sur plusieurs échelles spatio-temporelles et comprenant à la fois de nouvelles données de terrain, leur analyse et leur modélisation.Mes données de microtectonique indiquent qu'il est possible de générer de l'extension au dessus d'une subduction plane à l'échelle régionale. Ces données sont en contradiction avec l'augmentation du raccourcissement classiquement attendue dans la plaque chevauchante. Mes nouvelles données de thermochronologie basse température et leur modélisation montrent une augmentation de l'exhumation induite par le soulèvement de la Cordillère Occidentale à 15 Ma. En les confrontant aux modèles précédents, je propose un soulèvement régional lié à l'aplatissement de la subduction et à la topographie dynamique associée.J'ai également étudié l'impact de l'arc Miocène sur le soulèvement à une échelle plus locale. Pour cela, j'ai compilé tous les âges de refroidissement du pluton disponibles dans la littérature. En parallèle, j'ai obtenu les premières données de profondeur de mise en place du batholite de la Cordillère Blanche. Cela m'a permis de proposer une structure du batholite en sills empilés puis basculés vers l'est. De plus, la modélisation des variations spatio-temporelle des taux d'érosion à partir des données de thermochronologie basse température indique une augmentation importante des taux d'érosion dans la Cordillère Blanche à partir de 2 Ma. L'arc Miocène ne semble donc pas contribuer significativement au soulèvement malgré sa probable contribution à l'épaississement de la lithosphère. En revanche, l'érosion glaciaire récente semble contribuer fortement à l'exhumation de la Cordillère Blanche et au basculement du batholite.Dans la dernière partie de ma thèse, pour quantifier l'importance de l'érosion dans la création du relief et le soulèvement, j'ai modélisé l'évolution du paysage de la région (FastScape). Mes modélisations numériques démontrent le rôle majeur de l'érosion et du rebond flexural associé dans la création du relief et les taux de soulèvement. Pour finir, basée sur les données de la littérature et celles apportées par mon travail de thèse, je propose un nouveau modèle pour expliquer la faille normale de la Cordillère Blanche dans son contexte régional. Ce modèle implique une faille normale d'extrado et l'érosion importante du mur de la faille. / My thesis focuses on the mechanisms that controlled the uplift and construction of the relief in the northern Peruvian Andes. In this area, the Cordillera Blanca forms the highest peaks in Peru (> 6000 m), which is a topographic anomaly across the Andes. The morphology of the Cordillera Blanca is marked by an elongated pluton, which outcrops over 150 km. In addition, this pluton is bordered by the largest normal fault from South America. The presence of this major normal fault in a flat-slab context remains surprising because flat slabs usually induce an increase of the shortening in the overriding plate. The aim of my work is to characterize the variations of the regional stress field, the age of the uplift and discuss the geodynamic processes that contributed to relief building. To address these issues, I used a multidisciplinary approach involving new field data, their analysis and modeling.My microtectonic dataset reveals regional extension above the Peruvian flat-slab. This data contradicts the expected increase of shortening in the overriding plate. Modeling my new thermochronologic data shows an increase in the exhumation rates induced by the uplift of the Cordillera Occidental since 15 Ma. I propose that the regional uplift relates to the flattening of the subduction and associated dynamic topography.To address the impact of the Miocene arc on the uplift at a more local scale, I compiled the cooling ages of the pluton available in the literature. In parallel, I obtained the first amphibole thermo-barometry data that constrains emplacement depth of the Cordillera Blanca batholith. Following these data, I propose that the batholith is structured in eastward-tilted sills. In addition, modeling of the space and time variations of erosion rates based on the inversion of thermochronologic data indicates that erosion rates significantly increased in the Cordillera Blanca since 2 Ma. The Miocene arc seems to insignificantly contribute to the local uplift despite its contribution to the thickening of the lithosphere. Thus, I suggest that the recent glacial erosion contributes to the exhumation of the Cordillera Blanca and subsequent tilting of the batholith.Then, I modeled the landscape evolution for the Cordillera Blanca region to quantify the contribution of erosion in the relief building and the uplift. My numerical models (FastScape) evidence the importance of erosion and associated flexural rebound in fostering relief building and the uplift rates.Finally, based on all available data, I propose a new regional model to explain the Cordillera Blanca normal fault. This model implies an extrado normal fault and erosion of the footwall.