La tectonique actuelle et récente (~40 Ma) de la région Egée-Anatolie en fait un laboratoire naturel privilégié pour l'étude de la déformation continentale. L'analyse de la structure détaillée et de la déformation du manteau de cette zone de collision continentale immature constitue une étape indispensable pour comprendre les relations entre la cinématique de surface et la dynamique du manteau. La structure du manteau supérieur a été étudiée à l'échelle de la région en réalisant un modèle 3-D de la vitesse des ondes S par tomographie télésismique en ondes de surface. Les résolutions latérale (~100-200 km) et verticale (~50 km) des images obtenues, grâce à l'utilisation d'un réseau sismologique large bande composé de ~150 stations (permanentes et temporaires (expérience SIMBAAD), apporte de nouvelles contraintes sur la structure du manteau de la Grèce continentale à l'Anatolie centrale. Cette tomographie révèle notamment des corrélations verticales claires entre les géométries des déchirures affectant le slab Hellénique et celles des zones de cisaillement trans-tensives qui accommodent le mouvement rapide du bloc Egéen vers le SW. Le slab Chypriote est clairement imagé dans le modèle 3-D comme plissé et déchiré en plusieurs segments sous l'Anatolie. L'analyse de l'anisotropie azimutale par méthode de réseau sur les ondes de Rayleigh a permis de proposer l'existence de deux couches anisotropes dans le manteau supérieur. L'étude de variations latérales de l'anisotropie sous la région suggère que la déformation des slabs et la cinématique de surface sont contrôlées par des flux mantelliques toroïdaux de différentes échelles. / The last ~40 M.y. tectonics of the Aegean-Anatolia region has shaped a natural laboratory ideal to study the continental deformation processes. The detailed analysis of the mantle structure and deformation of this non-mature continental collision zone constitutes an essential step to investigate the contribution of mantle dynamics to surface kinematics. The upper mantle structure is investigated over the entire region through a new 3-D S-wave velocity model from surface-wave tomography. The model reveals remarkable vertical correlations between geometries of the Hellenic slab tears and geometries of shear zones which accommodate the rapid SW movement of the Aegean bloc. The Cyprus slab is clearly identified in the 3-D model as fold and torn in tree segments beneath Anatolia. The observed azimuthal anisotropy from Rayleigh-wave array analysis suggests the existence of two anisotropic layers in the upper mantle. The lateral variations of anisotropy beneath the region are interpreted as the indication of toroidal mantle flows at different scales governing the slabs deformation and the surface kinematics.

Les structures extensives d'âge Mésozoïque tardif (Crétacé) sont très répandues en Eurasie orientale, depuis la Transbaïkalie en Russie jusqu'à l'intérieur de la Chine du Sud. Elles constituent la plus grande province de distension crustale dans le monde. Cette thèse a sélectionné des structures développées dans trois endroits différents du bloc de Chine du sud en utilisant les méthodes de la géologie structurale, de l'anisotropie de la susceptibilité magnétique et de la géochronologie (U-Pb sur zircon et titanite, U-Th-Pb sur monazite et Ar-Ar sur micas et amphiboles). L'expression des structures extensives diffère selon les endroits étudiés: (1) la ceinture orogénique de HP/UHP Tongbai-Dabie, le long de la bordure nord du bloc de Chine du sud a été remaniée par au Crétacé par la formation d'un antiforme ou d'un dôme métamorphique extensif. Contemporaine de la migmatisation et du magmatisme syntectonique, le régime extensif a commencé à environ 145 Ma et s'est approché de son point culminant vers 130 Ma. Ce qui a été interprété comme le résultat de la suppression de la racine orogénique. Localement, un nouvel épisode de distension vers 110-90 Ma a également été enregistré; (2) le batholite de Dayunshan-Mufushan intrudif dans l'orogène Neoproterozoic Jiangnan se compose de deux phases d'intrusions granitiques d'âge Jurassique (ca. 150 Ma) et Crétacé inférieur (ca. 132 Ma). Le pluton le plus récent s'est mis en place dans un contexte d'extension NW-SE correspondant au processus amincissement crustal du Crétacé inférieur, avec une faille de détachement développée le long de sa bordure ouest; (3) l'anticlinal de Huangling dans le craton du Yangtze est un pli asymétrique d'axe N-S formé entre le Jurassique et le Crétacé inférieur. Sur les deux flancs, la couverture sédimentaire a participé à une série de plis d'effondrement de vergence opposée et de glissements banc-sur-banc des couches. Les exemples étudiés ci-dessus représentent une série de structures d'extension d'âge Crétacé développées dans différents niveaux structuraux: exhumation de croûte inférieure et moyenne de accommodée par un fort étirement, mise en place syntectonique de plutons granitiques avec étirement limité, déformation de la couverture sédimentaire sous une faible extension. Ils indiquent que la Chine du Sud a également participé au régime extensif bien connu en Chine du Nord. Ces résultats apportent des données nouvelles de première main permettant de discuter le cadre tectonique et géodynamiques spatio-temporel du régime extensif du Crétacé sur la marge orientale de l'Eurasie. / Late Mesozoic extensional structures are widespread in eastern Eurasia (from Transbaikalia region in Russia to inland South China). They constitute the largest crustal extensional province in the world. This thesis selected extensional structures developed in three different tectonic settings in the South China block. Detailed studies including structural geology, anisotropy of magnetic susceptibility and geochronology (zircon and titanite U-Pb, monazite U-Th-Pb, and mica Ar-Ar) were conducted. The expression of these extensional structures is not the same for each area: (1) the Tongbai-Dabie HP/UHP orogenic belt along the northern edge of the South China block was reworked by Cretaceous extensional antiform or metamorphic core complex. Coeval with migmatization and syntectonic magmatism, the extensional regime started at ca. 145 Ma, and approached its climax at ca. 130 Ma that was signaled by removal of the orogenic root. Locally, a late (110-90 Ma) extensional event was also recorded; (2) the Dayunshan-Mufushan batholith intruding the Neoproterozoic Jiangnan orogen is composed of two phases of granitic intrusions with Late Jurassic (ca. 150 Ma) and Early Cretaceous (ca. 132 Ma) ages, respectively. The late pluton emplaced under a NW-SE extensional setting corresponding to the Early Cretaceous crustal thinning process, with a detachment fault developed along its western margin; (3) the Huangling anticline within the Yangtze craton is a nearly N-S striking asymmetric dome formed between the Late Jurassic and Early Cretaceous. The sedimentary cover on the two flanks was involved in a series of oppositely-directed collapse folding and layer-parallel slipping. These examples of Cretaceous extensional structures in different tectonic levels (exhumation of middle-lower crust by strong stretching, syn-tectonic emplacement of granitic pluton with limited stretching, deformation of sedimentary cover under a weak extension) indicates that South China also was involved into the regional extensional regime coeval with the destruction of the North China craton. These results provide first-hand new structural evidence for further discussing the temporal-spatial framework and geodynamic setting of the Cretaceous extensional tectonics on the eastern margin of Eurasia.

En Asie centro-orientale (Xinjiang nord), l'orogène paléozoïque du Tianshan sépare les blocs du Tarim et du Junggar. Trois unités y sont distinguées : le Tianshan sud, constitué de nappes gneissiques et ophiolitiques siluriennes ; le Tianshan central, caractérisé par un arc volcanique ordovicien et des flyschs siluriens sur un socle protérozoïque ; le Tianshan nord, représenté par un arc volcanique calco-alcalin dévono-carbonifère.<br />L'étude structurale du Tianshan centro-occidental et de la bordure orientale du Junggar a permis de préciser la chronologie et la cinématique des déformations responsables de la structuration paléozoïque controversée de cette région. A part une phase de déformation anté-sinienne D1 reconnue dans le socle protérozoïque des Tianshan sud et central, trois déformations ont été distinguées. La première, D2, à vergence nord, est considérée comme contemporaine de la mise en place des ophiolites de Mishigou au nord du Tianshan central et des ophiolites de Kumux dans le Tianshan sud. L'âge de D2, compris entre le Dévonien moyen et le Dévonien supérieur, est contraint par les âges (Dévonien inférieur) des mélanges et par la discordance du Carbonifère inférieur. Une déformation D3, d'âge Carbonifère moyen-supérieur, est divisée en deux stades : le premier, à vergence sud, est observée le long de la limite entre le Junggar et le bloc Sibérie ; le second, à vergence nord est responsable du développement de plis et de chevauchements dans l'unité du Tianshan nord. Elle serait contemporaine de l'accrétion du bloc du Junggar avec l'arc du Tianshan nord. Enfin, une phase décrochante D4 a affecté tout le pourtour du bassin du Junggar entre 290 et 245 Ma. Dextre dans tout le Tianshan, elle est globalement senestre dans l'Altay chinois et accommode les rotations relatives des blocs du Junggar, du Tarim et de l'Eurasie. <br />En conclusion, les nouvelles données structurales et géochimiques exposées dans ce travail sont synthétisées dans un modèle géodynamique retraçant l'histoire de cette région de l'Asie entre le Cambrien et le Permien, marquée par l'accrétion successive des blocs continentaux et des arcs impliqués.

Les talus d'éboulis du massif de la Grande Chartreuse retenus par la Directive « Habitats, faune et flore » comme des sites d'intérêt communautaire, abritent de nombreuses espèces rupicoles considérées comme prioritaires. La diversité spécifique de ces talus d'éboulis semble inféodée à leur structure paysagère en mosaïque, dont la dynamique est régie par l'interaction de facteurs topo-climatiques, édaphiques, géomorphologiques, géodynamiques et biologiques, agissant à plusieurs échelles spatio-temporelles. La colonisation végétale constatée, sur certains talus d'éboulis au cours des trente dernières années, pourrait être à l'origine d'une modification de la phytodiversité. Sur des talus d'éboulis sujets dans le passé, à une pression anthropique réduite, ce phénomène semble être une conséquence du ralentissement de la fréquence et de l'intensité des processus nivéo-périglaciaires, lié au réchauffement climatique. Cette étude repose sur une approche géo-écologique des talus d'éboulis. La méthodologie mise en œuvre permet de caractériser la structure et le fonctionnement des mosaïques mais aussi de cerner leur évolution depuis le début du siècle dernier. De plus, elle révèle la richesse de ces habitats qui pourraient constituer des observatoires privilégiés, pour le suivi à long terme de la phytodiversité sous l'effet des changements environnementaux en cours.

La tectonique actuelle et récente (~40 Ma) de la région Egée-Anatolie en fait un laboratoire naturel privilégié pour l'étude de la déformation continentale. L'analyse de la structure détaillée et de la déformation du manteau de cette zone de collision continentale immature constitue une étape indispensable pour comprendre les relations entre la cinématique de surface et la dynamique du manteau. La structure du manteau supérieur a été étudiée à l'échelle de la région en réalisant un modèle 3-D de la vitesse des ondes S par tomographie télésismique en ondes de surface. Les résolutions latérale (~100-200 km) et verticale (~50 km) des images obtenues, grâce à l'utilisation d'un réseau sismologique large bande composé de ~150 stations (permanentes et temporaires (expérience SIMBAAD), apporte de nouvelles contraintes sur la structure du manteau de la Grèce continentale à l'Anatolie centrale. Cette tomographie révèle notamment des corrélations verticales claires entre les géométries des déchirures affectant le slab Hellénique et celles des zones de cisaillement trans-tensives qui accommodent le mouvement rapide du bloc Egéen vers le SW. Le slab Chypriote est clairement imagé dans le modèle 3-D comme plissé et déchiré en plusieurs segments sous l'Anatolie. L'analyse de l'anisotropie azimutale par méthode de réseau sur les ondes de Rayleigh a permis de proposer l'existence de deux couches anisotropes dans le manteau supérieur. L'étude de variations latérales de l'anisotropie sous la région suggère que la déformation des slabs et la cinématique de surface sont contrôlées par des flux mantelliques toroïdaux de différentes échelles.

Pendant 10 ans, j'ai travaillé au LAREG (Laboratoire de Recherche en Géodésie de l'IGN) sur la méthodologie du traitement GPS pour le positionnement vertical précis, avec plusieurs applications à des domaines variés des sciences de la Terre. J'ai cherché : 1) à mettre en évidence et quantifier les sources d'incertitudes, qu'elles viennent d'effets physiques (traversée de l'atmosphère par les signaux GPS en particulier) ou géodésiques (effets géométriques ou de systèmes de référence..) ; 2) à obtenir les résultats les plus précis, voire les plus exacts possible, en développant une méthodologie adaptée. Les domaines d'application où j'ai obtenu des résultats novateurs sont : la déformation d'une zone de subduction rapide, l'arc des Vanuatu. Sur cette zone bien instrumentée par l'IRD depuis plus de 15 ans, nous avons obtenu un champ de vitesses 3D précis grâce à un traitement adapté et cohérent. On met ainsi en évidence l'effet de la Ride d'Entrecasteaux, relief sous marin qui s'engage dans la subduction, sur les vitesses verticales proches de la fosse et très probablement sur le cycle sismique. l'étude des variations à long terme du niveau de la mer. La mise en place d'un centre d'analyse GPS des données des stations colocalisées avec les marégraphes d'un réseau mondial permet, avec près de 10 ans de données continues traitées de 1) proposer un champ de vitesses verticales homogènes sur plus de 220 stations, validé par des estimations géophysiques indépendantes ; 2) en utilisant ces vitesses, réévaluer la vitesse long terme de variation du niveau de la mer dans un référentiel absolu (donc comparable aux variations données par l'altimétrie sur 15 ans). l'étude de l'humidité atmosphérique dans le cycle de mousson en Afrique de l'Ouest. Durant la campagne AMMA, qui s'est déroulée principalement de 2005 à 2007 en Afrique de l'Ouest, nous avons mis en place un réseau de 6 stations GPS permanentes et un centre d'analyse de leurs données pour la production de Contenus Intégrés en Vapeur d'Eau atmosphérique. Des traitements automatiques en temps peu différé ont fourni, pendant toute la durée de la campagne, des indicateurs d'aide à la décision, avec des CIVE comparables aux prévisions et aux analyses. Le traitement scientifique, à l'état de l'art, met en évidence des biais importants des mesures « classiques » de radio sondages en Afrique, qui se répercutent ensuite sur les analyses. Il apporte des informations nouvelles sur les différentes étapes de la mousson (que l'on caractérise bien par l'évolution de la vapeur d'eau atmosphérique) et sur le cycle diurne et son évolution au cours du cycle de mousson. la géodésie de fond de mer. Les résultats ne concernent pour l'instant que la composante verticale. Sur une zone calme au Vanuatu, des tests sur un réseau de répétition montrent que la répétabilité sur la hauteur ellipsoïdale d'un repère installé par 16 m de fond est sub centimétrique. Le facteur limitant est la précision que l'on peut obtenir sur la mesure de hauteur par GPS en surface, évaluée grâce à une étude méthodologique à 10 à 15 cm sur la zone d'intérêt (fosse de subduction). On a obtenu, sur cette zone, une cartographie GPS de la surface moyenne océanique à même précision, qui met en évidence des biais importants dans les surfaces altimétriques et alti-gravimétriques au Vanuatu.

La Belgique et les régions voisines sont situées loin des limites des plaques tectoniques, pourtant, l'activité sismique y démontre l'existence de phénomènes géodynamiques récents. Le séisme historique le plus important (magnitude 6 ¼) au nord des Alpes s'est produit le 18 septembre 1692 dans le nord de l'Ardenne et a été fortement destructeur dans la région de Verviers, provoquant des dégâts légers jusqu'à Londres. L'étude de l'activité sismique en Ardenne et l'identification de failles actives en lien avec la tectonique active régionale est donc primordiale pour la caractérisation du cadre séismotectonique et donc de l'évaluation de l'aléa sismique de la région. L'activité sismique depuis 1985, date de l'installation du réseau sismique moderne en Belgique, a été étudiée en matière de localisation relative des séismes et de caractérisation de leur distribution spatiale en relation avec les mécanismes au foyer. Cette étude a été effectuée après adaptation, comparaison et évaluation de la qualité des différents algorithmes de relocalisation disponibles. Une structuration de l'Ardenne a été mise en évidence en étudiant la relation entre la distribution géographique et la profondeur d'occurrence des séismes. Différents alignements des foyers sismiques et le lien avec une structure plane ont été déterminés, par exemple dans la région de Charleroi, sous les Hautes-Fagnes ou dans la région de Manderfeld. La corrélation entre les structures de la croûte sous l'Ardenne mises en évidence par les grandes études géophysiques dans les années 70-80 et la distribution géographique des séismes illustrent le rôle important joué par la Zone Faillée de Hockai, qui limite l'Ardenne en terme de propriétés rhéologiques déduites de la profondeur des foyers sismiques. Nous montrons aussi la faiblesse de l'hypothèse affirmant que la Faille du Midi accommode la déformation actuelle dans nos régions. De même, la corrélation entre les anomalies magnétiques et gravimétriques de la croûte sous l'Ardenne a été étudiée qualitativement. Les causes et conséquences du soulèvement Cénozoïque ont été critiquées objectivement. Cette première partie permet de dessiner un cadre séismotectonique bien défini en Ardenne. L'identification de failles actives sur le terrain en Ardenne est compliquée par le faible taux de déformation qu'elle subi. Les grands tremblements de terre sont peu fréquents et leur trace éventuelle à la surface est rapidement effacée par l'érosion et l'altération. La Zone Faillée de Hockai (ZFH), siège supposé du séisme de 1692, a été étudiée par des méthodes de prospections géophysiques le long d'un profil de 6 km sur la Crête de la Vecquée. Différentes structures ont pu être mises en évidence, certaines en lien avec la stratigraphie et d'autres avec des structures faillées orientées dans une direction similaire à celles connues pour la ZFH. Ce premier profil d'envergure donne des arguments importants pour la recherche de failles actives en lien avec la ZFH au niveau de la Crête de la Vecquée et leur lien potentiel avec la séquence de séismes de 1989-1990.

L'étude du volcanisme du synclinal de Saint-Antonin a permis de mettre en évidence la dynamique peléenne du volcanisme. Ces épisodes sont suivis par des processus volcano-sedimentaires amenant à la creation de lahars froids

La déflexion majeure d'Arica, située entre 19-22° S et qui dévie l'orientation générale des structures des Andes Centrales depuis une direction péruvienne N W-SE jusqu'à une direction chilienne presque NS, est une des caractéristiques importantes de la chaîne andine. Aussi à cette latitude la croûte sud-américaine atteint une épaisseur double de la normale (-70 km). Cet épaississement crustal est à l'origine du développement de l'Altiplano, vaste plateau situé à une altitude moyenne proche de 4000 m. Pour déterminer et expliquer les mécanismes à l'origine de cet épaississement crustal et de la haute altitude de la chaîne que lui est associé plusieurs modèles ont été proposés, les uns privilégiant des processus magmatiques les autres des processus tectoniques. Le but de cette étude est d'apporter des contraintes à ces différents modèles et en particulier d'évaluer la contribution des processus tectoniques dans le soulèvement andin par l'obtention des données paléomagnétiques couvrant à la fois une vaste étendue géographique (Cordillère Occidentale du Centre et du Sud du Pérou) ainsi qu'une importante tranche d'âge (les derniers 110 Ma, qui englobe l'ensemble de l'orgenèse andine) . L'ensemble d'es résultats obtenus montre de manière claire que la marge péruvienne a subi dans son ensemble et pendant le Cénozoïque une rotation antihoraire d'environ 20°, qui se serait déroulée de manière progressive. Nos résultats montrent également l'absence de rotation de la marge péruvienne durant le Crétacé, ainsi que l'absence de rotation relative entre le Centre et le Sud du Pérou lors de la formation de la déflexion mineure d'Abancay (située vers 14° S). L'absence de grands accidents décrochants et la remarquable cohérence des résultats paléomagnétiques indiquent que les rotations antihoraires observées dans le Centre ett le Sud du Pérou correspondent à une rotation d'ensemble de la marge péruvienne depuis le Paléocène pour s'achever au Miocène supérieur. Cette rotation, dont le pivot peut être placé à la latitude de Huancabamba (vers 5° S), s'accorde avec les données géologiques qui indiquent un gradient latitudinal croissant des racourcissements du nord au sud du Pérou. Les nouvelles données paléomagnétiques que nous avons obtenues sont alors en accord avec le modèle tectonique de surrection des Andes Centrales proposé par Isacks (1988), qui fait appel à des rotations de sens opposés des marges péruvienne et nord-chilienne pour former la deflexion d'Arica actuelle. Le soulèvement des Andes Centrales peut être expliqué simplement par ces processus tectoniques sans faire appel à une contribution magmatique importante.

La convergence lente entre plaques pose d'importants problèmes d'évaluation du risque sismique, moins faciles à résoudre que dans les subductions. Ainsi l'Afrique du Nord est un chantier majeur pour étudier la réactivation en compression d'une marge passive cénozoïque complexe. Cette étude basée sur les campagnes MARADJA'03 et MARADJA2/SAMRA'05 (bathymétrie multifaisceau, sismique-réflexion, réflectivité, CHIRP, gravimétrie, SAR) permet de caractériser pour la première fois la structure multiéchelle de la marge sous-marine algérienne. L'enregistrement sédimentaire (dont instabilités sédimentaires) et tectonique (géomorphologie, plis, failles) révèle de grandes structures récentes et actives, ainsi que l'héritage géologique de la marge. Deux grands styles tectoniques sont identifiés: décrochant à l'ouest, et inverse au centre et à l'est, où des failles aveugles néoformées (plio-quaternaires) à pendage sud (opposé aux structures préexistantes), sub-perpendiculaires à la direction de convergence et souvent en échelon, génèrent des plis asymétriques. Ces failles (à vitesse minimale long-terme de raccourcissement de 0.1-0.6 mm/an) peuvent générer des séismes de M=6-7.5 (dont la faille de Khayr al Din près d'Alger). Parmi elles, celle associée au séisme de Boumerdès (21/5/2003, Mw:6.8) se prolongerait à la surface par des replats et rampes, créant des bassins en piggy-back (jusqu'à 60 km au large) ou rollover (sur la pente). Une grande part de la déformation liée à la convergence Afrique-Europe NNO-SSE (~5 mm/an à la longitude d'Alger) est donc accommodée en pied de marge algérienne, ce qui indiquerait, avec la flexion en compression du bassin adjacent, une future initiation de subduction.