La simulation numérique est un outil essentiel pour mieux comprendre la réalité des phénomènes qui se produisent au sein des milieux discrets, en particulier des milieux rocheux fracturés. Notre travail a pour objectif d'étudier le comportement mécanique et dynamique des milieux rocheux en réalisant des modèles discontinus dans lesquels les mesures de l'orientation et l'espacement interfractura, effectuées sur le terrain, sont intégrées au modèle de façon stochastique. Pour la génération des milieux fracturés numériques des algorithmes basés sur les méthodes statistiques et géostatistiques sont développés. Le comportement mécanique de modèles académiques et de structures réelles en maçonnerie est étudié grâce à la méthode Non Smooth Contact Dynamics (NSCD). Des structures en maçonneries telles que le monument historique de l'amphithéâtre de Nîmes et l'aqueduc d'Arles sont étudiées, à échelle réelle, en deux et trois dimensions pour leurs comportements dynamiques pendant une sollicitation sismique. Les modèles de milieux rocheux fracturés engendrés à partir d'études de cas sont analysés selon deux axes : l'étude de la stabilité de pentes rocheuses et la conception de travaux souterrains par la méthode NSCD en utilisant le code LMGC90. La stabilité de ces modèles est étudiée en deux et trois dimensions. Les analyses effectuées sur ces modèles ont permis de proposer des recommandations pour l'installation d'éventuels soutènements. Elles ont également permis la distinction des familles des fractures jouant un rôle prépondérant dans l'instabilité de ces massifs. La modélisation de certaines méthodes de protection en travaux au rocher telles que le boulonnage et les filets pare-pierres est ensuite abordée dans les perspectives envisagées comme développement de nos travaux.

Les séries du Chavanon, de la Sioule et d'Ussel sont situées au coeur du massif central français et constituent donc un secteur clé pour la compréhension de cette zone interne de l'orogène varisque en Europe de l'ouest. Leur métamorphisme inverse est traditionnellement expliqué par un empilement de nappes au cours d'un évènement unique au Dévonien. Cet édifice est ensuite affecté par le jeu de grands décrochements régionaux. Ce mémoire établit une comparaison entre les différentes séries grâce notamment à de nombreuses nouvelles données de terrain et de nouvelles données géochronologiques. La succession des déformations telle qu'elle peut être mise en évidence est la suivante : 1) un stade D1, caractérisé par une foliation S1 anatectique fortement pentée, 2) un stade D2 au cours duquel la S1 est reprise par une S2 de faciès amphibolite subhorizontale, de plus en plus pénétrative vers la base des séries et 3) le bâti est affecté par de grands décrochements (cisaillement de la Courtine notamment). Les nouvelles données géochronologiques mettent en avant un polyphasage des métamorphismes et des déformations. L'intégration de ces données dans un modèle géodynamique plus global fait appel à une structure de type " extrusion par poinçonnement ". La discussion met en avant les problèmes du modèle de nappes qui prévalait jusqu'ici.

les terrains cristallins de Belledonne et du Grand Chatelard sont étudiés du point de vue pétrologique, géochimique et structurale. Cette étude à mis en évidence d'Ouest en Est : (i) le caractère principalement chevauchant de l'accident médian, (ii) des conditions de T° et de P pour le métamorphisme des gneiss de St Rémy évaluées respectivement à 635 +/- 30°C et 4>P<6 kb, (iii) une mise en place du monzogranite des Sept Laux tardive par rapport à (iV) le complexe granitique de St Colomban, lui même composé de faciès hétérogènes comprenant des gneiss +/- migmatitiques, et de faciès plutonique allant des diorites à des leucogranites. Enfin, (v) la tectonique tardi-hercynienne puis alpine le long de l'accident de Fond de France entraine une mylonitisation progressive dans le faciès schistes verts, notamment des granitoïdes.

Ce travail intéresse la zone des Brèches de Tarentaise, ainsi que la klippe des Schistes lustrés du Mont Jovet, dans la région de Moûtiers (Alpes occidentales françaises du Nord). Il repose sur l'utilisation simultanée de trois méthodes d'étude: l'analyse géométrique des structures,l'analyse quantitative de la déformation et la modélisation expérimentale. 1- analyse géométrique des structures A l'échelle de la carte géologique à 1/25.000, on montre que: - d'une part la"zone des Brèches de Tarentaise", dans la région de Moûtiers, appartient à un couloir de fracturation, tardif par rapport aux structures plicatives générales polyphasées. Ainsi le découpage paléogéographique ne peut en aucun cas être superposable au compartimentage tectonique actuel ; - d'autre part, la klippe des schistes lustrés du Mont Jovet, ainsi que son coussinet gypseux de base, sont conservés à I'intérieur d'une zone effondrée, orientée sensiblement N-NE - S-SW et faite de plusieurs blocs juxtaposés. A l'échelle des méso et des micro-structures: - l'analyse des stries (par la méthode des dièdres droits) essentiellement développées sur les failles des niveaux gréseux du Carbonifère de la zone houillère briançonnaise, autochtone relatif de la klippe du Jovet, révèle des diagrammes en raccourcissement par décrochement. La direction de contraction s'avère sub-horizontale et proche de N 120° Est. On notera que le sens de mouvement des failles de la région de Moûtiers est compatible avec cette direction ; - l'analyse des figures d'interférence de plis, dans les deux régions, met en évidence trois phases de plissements synschisteux et le caractère progressif de la déformation en regime de cisaillement, de la phase (2) à la phase (3). Des plis en fourreau peuvent s'individualiser au çours de la phase (2). 2 - L'analyse quantitative de la déformation. Dans le flysch de la zone des Brèches de Tarentaise de la region de Moûtiers, l'étude de la croissance des fibres développées dans les fractures d'extension pendant ou juste après la déformation synschisteuse (2 et 3), indique un taux d'extension variant entre 40 et 45% selon la direction N 30°. Dans les schistes verts et violets du Permien de la même zone, l'ellipsoïde de déformation correspondant à la phase (2), est allongé en forme de cigare selon la direction XZ, parallèlement aux axes de plis P2, et la déformation est de type constrictif. Par la méthode de Fry on obtient les rapports suivants, pour cet éllipsolde : X/Z = 9,8 et Y/Z = 1,5. 3°/ La modélisation analogigue. Les essais réalisés en régime de cisaillement simple global, et en regime de cisaillement pur, confirment les processus de la déformation progressive et la formation des plis actifs.

Le granite de Gangotri-Badrinath, localisé au Garhwal (Indes) appartient à la ceinture des granites du Haut Himalaya. C'est un granite à tourmaline-muscovite fait de plusieurs lentilles d'épaisseur séparées par des zones de pincement. Sa structure se caractérise par une filialité plus ou moins marquée et par une linéation à tourmaline, tous deux d'origine magmatique. Les mesures d'anisotropie de susceptibilité magnétique (ASM) donnent des linéations magnétiques orientées globalement E-W, portées par la tourmaline et la biotite. L'ellipsoïde magnétique est de type aplati. Les mesures de déformation finie effectuées sur le quartz ne donnent pas de direction privilégiée d'étirement. L'ellipsoïde est également de type aplati. Ces résultats suggèrent un mécanisme de déformation non rotationnel, pouvant être responsable des zones de pincements et vont à l'encontre d'une structuration SYN-MCT du granite. Cet événement est peut être relié aux structures collapses du sommet de la dalle du Tibet. L'étude pétrographique montre l'absence de restites et l'origine magmatique de la tourmaline et de la muscovite. L'étude géochimique (majeurs, traces et Ree) montre l'existence de trends, interprétés comme le résultat d'un processus de cristallisation fractionnée. L'hétérogénéité en Rb/Sr implique l'existence de plusieurs unités accolées de magma. Par contre l'homogénéité en 180 suppose que la source soit homogène avant la fusion. Ces données vont dans le sens d'une remontée par fracture et d'une faible viscosité du magma au moment de son extraction (absence de restites et hétérogénéité Rb/Sr)

L’architecture crustale d’orogènes d’accrétion et de collision à grande échelle est étudiée en combinant géologie structurale, litho-stratigraphie, géochronologie et pétrologie magmatique avec les données gravimétriques, magnétiques et sismiques. Cette approche pluridisciplinaire permet de caractériser la structure et la composition de la croûte orogénique dans deux systèmes d’accrétion-collision : la Ceinture Orogénique d’Asie Centrale (CAOC) et le Massif de Bohême. La CAOC représente près d’un tiers du continent asiatique actuel. Ce système orogénique s’est construit par une accrétion continue de matériel depuis le Paléozoïque jusqu’au début du Mésozoïque, suivie par une collision durant le Mésozoïque. La comparaison des champs de potentiels avec les données géologiques met en évidence une compartimentation erronée de l’orogène en unités litho-stratigraphiques. Par rapport à la géologie, la géophysique permet une analyse directe des structures de la croûte orogénique sur toute son épaisseur. Le travail de thèse présente une compilation de données géologiques et de traitements gravimétriques et magnétiques inédits, dont la modélisation préliminaire pour contraindre l’architecture de la croûte continentale est proposée. Le Massif de Bohême possède quant à lui un catalogue de données complémentaires plus conséquent, ce qui permet une modélisation géophysique 3D plus précise. Dans cette zone, les données géophysiques mettent en évidence l’existence d’une croûte inférieure allochtone de composition felsique. Ceci indique que la croûte orogénique hercynienne est également le résultat d’une accrétion de portions crustales contrastées. / Large-scale accretionary and collisional crustal orogenic architecture is studied combining structural geology, lithostratigraphy, geochronology and magmatic petrology with gravity, magnetic and seismic data. This multidisciplinary approach allows characterizing the structure and composition of the orogenic crust in two accretionary-collisional systems. The Central Asian Orogenic Belt (CAOB) constituting one third of the Asia continent and the Bohemian Massif are two Palaeozoic orogens formed by accretion followed by collision. It is proposed that the CAOB formed by successive Paleozoic accretion of oceanic and continental fragments followed by a late Palaeozoic to early Mesozoic N-S convergence of North Chinese and Siberian Cratons. The comparison between the potential fields and the geological data reveals an incorrect compartmentalization into different lithostratigraphic terranes. In contrast to geology the geophysical approach allows the analysis of the crustal structures on a complete thickness of crustal column. This thesis presents a compilation of geological data combined with unique gravity and magnetic results which are integrated into a preliminary model for the architecture of the continental crust. Conversely, an important collection of complementary data is available for the Bohemian Massif, allow more precise 3D geophysical forward modeling. In this area, geophysical data reveal the occurrence of an allochtonous lower crustal layer with a felsic composition. This indicates that the Variscan orogenic crust actually resulted from the accretion of contrasted crustal fragments.