L'objectif de cette thèse est de comprendre la formation, la structuration et les processus de réactivation d'une chaîne de montagne intracontinentale atypique : les Longmen Shan, situés dans la province du Sichuan, en Chine. Localisés à la limite entre le craton du Yangtze où s'est déposé le bassin du Sichuan (au Sud-Est) et le bloc du Songpan Garze appartenant au plateau tibétain (au Nord-Ouest), les Longmen Shan se sont majoritairement structurés lors de l'orogénèse indosinienne, à la fin du Trias et ont ensuite subit plusieurs réactivations.Cette chaîne de montagne est donc un endroit privilégié pour étudier la réactivation et l'héritage structural et thermique d'une structure intracontinentale, en relation étroite avec la formation et l'évolution du plateau tibétain. Tout d'abord, pour contraindre les paramètres crustaux, une imagerie crustale détaillée le long d'une coupe à travers cette chaîne est proposée. Une réseau sismologique de 35 stations a été déployé pendant plus de 2 ans le long d'un profil dense. La technique des fonctions récepteurs a été appliquée et les données gravimétriques ont été utilisées conjointement pour renforcer l'imagerie obtenue. Un saut de Moho abrupt de 20km a été imagé, entre une croûte tibétaine épaisse d'environ 63km et la croûte du craton du Yangtze , épaisse de 45km. Ce résultat traduit la confrontation de deux lithosphères d'épaisseurs et de propriétés physiques contrastées. Les rapports Vp/Vs ainsi que les mesures d'anisotropie crustale et mantellique ont montré l'absence d'une zone à faible vitesse ou d'une zone de fluage important au sein de la croûte, ce qui réfute les modèles de déformation de la croûte tibétaine impliquant un chenal de déformation au sein de la croûte tibétaine. L'imagerie crustale a donc mis en évidence un important contraste à l'échelle lithosphérique. Le second axe de ce travail a consisté à étudier cette région à plus long terme en menant une étude stratigraphique, tectonique et métamorphique afin de déduire l'importance de l'héritage géologique dans sa structuration actuelle. Dès le début du Paléozoïque, la marge passive qui sera ensuite inversée présentait déja probablement une variation abrupte de l'épaisseur crustale. Un premier contraste d'épaisseur lithosphérique au niveau des Longmen Shan se situaient donc à la limite entre deux domaines paléogéographiques différents. A la fin du Trias, lors de la fermeture de la Paléotéthys, l'épais prisme sédimentaire du Songpan Garze a débordé sur la marge passive de la bordure Ouest du craton du Yangtze, dans la région des Longmen Shan. Cependant, il n'y a aucune évidence de subduction dans cette chaîne et le métamorphisme associé à cette phase de déformation correspond à des moyennes températures (jusqu'à plus de 600°C) pour des pressions relativement modestes. Les données métamorphiques ont montré un pic de pression (relativement faible, inférieur à 8kbar) suivi d'un pic de température pouvant conduire à une migmatisation associée à une exhumation variable en fonction de la localisation au sein de la chaîne. Les variations latérales de l'exhumation sont interprétées comme directement associées à la dynamique de la mise en place de la nappe du Songpan Garze sur la marge Ouest du craton du Yangtze. L'apex des Longmen Shan correspond donc au front de la nappe du Songpan Garze et délimite deux domaines structuraux et métamorphiques contrastés.Cette étude met en évidence une phase de réactivation à la fin du Crétacé de la chaîne, probablement associée à la rotation dans le sens horaire du craton du Yangtze. Enfin, la dernière phase de déformation affectant les Longmen Shan est une répercussion de la collision entre l'Inde et l'Eurasie qui fini de structurer cette chaîne.Nous avons donc montré qu'une limite paléogéographique majeure, héritée d'une structure en marge passive transtensive peut subir le débordement de nappes sédimentaires provenant d'un prisme distant de très grande taille. Ce débordement a provoqué une inversion de relief et un surépaississement crustal en conséquence de la superposition de ces épaisses nappes. Une fois cette limite tectonique formée, la région va subir plusieurs réactivations liées à des déformations annexes comme l'orogénèse Yanshanienne ou la collision entre l'Inde et l'Eurasie. Cette chaîne est encore active aujourd'hui comme l'a démontré le séisme du Sichuan du 12 Mai 2008 qui a eu lieu dans les Longmen Shan avec des caractéristiques atypiques.

L'objectif de cette thèse est de comprendre la formation, la structuration et les processus de réactivation d'une chaîne de montagne intracontinentale atypique : les Longmen Shan, situés dans la province du Sichuan, en Chine. Localisés à la limite entre le craton du Yangtze où s'est déposé le bassin du Sichuan (au Sud-Est) et le bloc du Songpan Garze appartenant au plateau tibétain (au Nord-Ouest), les Longmen Shan se sont majoritairement structurés lors de l'orogénèse indosinienne, à la fin du Trias et ont ensuite subit plusieurs réactivations.Cette chaîne de montagne est donc un endroit privilégié pour étudier la réactivation et l'héritage structural et thermique d'une structure intracontinentale, en relation étroite avec la formation et l'évolution du plateau tibétain. Tout d'abord, pour contraindre les paramètres crustaux, une imagerie crustale détaillée le long d'une coupe à travers cette chaîne est proposée. Une réseau sismologique de 35 stations a été déployé pendant plus de 2 ans le long d'un profil dense. La technique des fonctions récepteurs a été appliquée et les données gravimétriques ont été utilisées conjointement pour renforcer l'imagerie obtenue. Un saut de Moho abrupt de 20km a été imagé, entre une croûte tibétaine épaisse d'environ 63km et la croûte du craton du Yangtze , épaisse de 45km. Ce résultat traduit la confrontation de deux lithosphères d'épaisseurs et de propriétés physiques contrastées. Les rapports Vp/Vs ainsi que les mesures d'anisotropie crustale et mantellique ont montré l'absence d'une zone à faible vitesse ou d'une zone de fluage important au sein de la croûte, ce qui réfute les modèles de déformation de la croûte tibétaine impliquant un chenal de déformation au sein de la croûte tibétaine. L'imagerie crustale a donc mis en évidence un important contraste à l'échelle lithosphérique. Le second axe de ce travail a consisté à étudier cette région à plus long terme en menant une étude stratigraphique, tectonique et métamorphique afin de déduire l'importance de l'héritage géologique dans sa structuration actuelle. Dès le début du Paléozoïque, la marge passive qui sera ensuite inversée présentait déja probablement une variation abrupte de l'épaisseur crustale. Un premier contraste d'épaisseur lithosphérique au niveau des Longmen Shan se situaient donc à la limite entre deux domaines paléogéographiques différents. A la fin du Trias, lors de la fermeture de la Paléotéthys, l'épais prisme sédimentaire du Songpan Garze a débordé sur la marge passive de la bordure Ouest du craton du Yangtze, dans la région des Longmen Shan. Cependant, il n'y a aucune évidence de subduction dans cette chaîne et le métamorphisme associé à cette phase de déformation correspond à des moyennes températures (jusqu'à plus de 600°C) pour des pressions relativement modestes. Les données métamorphiques ont montré un pic de pression (relativement faible, inférieur à 8kbar) suivi d'un pic de température pouvant conduire à une migmatisation associée à une exhumation variable en fonction de la localisation au sein de la chaîne. Les variations latérales de l'exhumation sont interprétées comme directement associées à la dynamique de la mise en place de la nappe du Songpan Garze sur la marge Ouest du craton du Yangtze. L'apex des Longmen Shan correspond donc au front de la nappe du Songpan Garze et délimite deux domaines structuraux et métamorphiques contrastés.Cette étude met en évidence une phase de réactivation à la fin du Crétacé de la chaîne, probablement associée à la rotation dans le sens horaire du craton du Yangtze. Enfin, la dernière phase de déformation affectant les Longmen Shan est une répercussion de la collision entre l'Inde et l'Eurasie qui fini de structurer cette chaîne.Nous avons donc montré qu'une limite paléogéographique majeure, héritée d'une structure en marge passive transtensive peut subir le débordement de nappes sédimentaires provenant d'un prisme distant de très grande taille. Ce débordement a provoqué une inversion de relief et un surépaississement crustal en conséquence de la superposition de ces épaisses nappes. Une fois cette limite tectonique formée, la région va subir plusieurs réactivations liées à des déformations annexes comme l'orogénèse Yanshanienne ou la collision entre l'Inde et l'Eurasie. Cette chaîne est encore active aujourd'hui comme l'a démontré le séisme du Sichuan du 12 Mai 2008 qui a eu lieu dans les Longmen Shan avec des caractéristiques atypiques. / The aim of this study is to understand formation, evolution and reactivation processes of an atypic intracontinental mountain range : the Longmen Shan (Sichuan, China). The Longmen Shan are located at the boundary between the Yangtze craton and the tibetan crust and were mostly formed during the indosinian orogeny, at the end of the Triassic. After this orogeny, the Longmen Shan were reactivated by several deformation phases. This mountain range is a key area to study reactivation processes and structural and thermal inheritance. Furthermore, the Longmen Shan tectonic history is linked with the formation and the evolution of the Tibetan Plateau.At first, a detailed seismological imagery was performed along a cross-section through the Longmen Shan, passing by the epicenter of the Sichuan earthquake. 35 seismological stations were deployed during more than 2 years with a small interstation distance. Using the receiver function method and gravimetric data, a steep Moho step of about 20km between the 63km-thick Tibetan crust and the 45km-thick Yangtze craton was imaged. This geometry is the result of the confrontation between the thick and soft tibetan lithosphere abutting the resistant Yangtze lithosphere. Vp/Vs ratio and crustal and mantellic anisotropic measurements indicate that there is no extensive zone of partial melting inside the tibetan crust, which is in disagreement with models that proposed the occurence of a channel flow inside the crust. The second part of this word was focused on the long-term study of the deformation in the Longmen Shan using stratigraphic, tectonic and metamorphic data. This part highlights the importance of the geological inheritance in the present-day crustal geometry of the mountain range. Since the beginning of the Paleozoïc, the Western passive margin of the Yangtze crust was probably already associated with a crustal thickness step, as a consequence of the transtensive openning context. The Longmen Shan were located at a paleogeographic boundary. At the end of the Triassic, the closure of the Paleotethys is responsible of the formation of the thick Songpan Garze accretionary wedge which overflowed on the Western part of the Yangtze craton margin, in the Longmen Shan area. There is no evidence of subduction in this belt and the associated metamorphism consists of middle temperatures and relatively low pressures. Metamorphic data indicates that a pressure maximum (lower than 8kbar) was followed by a temperature maximum which could be associated with partial melting, as observed in Danba metamorphic complexe. Lateral variations of the recorded exhumation are interpreted as a consequence of the dynamics of the setting up of the Songpan Garze nappe on the Yangtze craton margin. The Longmen Shan are located at the front of the Songpan Garze nappe and marks a transition zone between two contrasted tectonic and metamorphic provinces.This study highlights a cretaceous reactivation phase probably associated with the clockwise rotation of the Yangtze craton. At the end, the last deformation phase is a consequence of the India/Eurasia collision.The Longmen Shan were a major paleogeographic boundary at the end of the Paleozoïc which were subject to the overflow of the thick Songpan Garze accretionary wedge. This overflow is responsible of a relief inversion and a crustal thickenning as a consequence of superposition of the sedimentary pile. After this episode, the region will be reactivated by the distant Yanshanian and the Himalayan orogenies.

La déformation actuelle et la sismicité en domaine intraplaque sont des phénomènes mal compris. En particulier le rôle de l'héritage structural sur les variations spatiales de sismicité, et donc d'aléa sismique, reste une problématique majeure à la fois académique et sociétale. Plusieurs études semblent montrer que l'adoucissement rhéologique créé lors de la formation de grandes structures tectoniques aujourd'hui héritées, est un facteur indispensable pour expliquer la localisation et la magnitude de la déformation actuelle. Cependant, la quantification de l'impact de cet l’héritage structural sur la déformation de la croûte supérieure est toujours mal contrainte voir inconnue.Ces travaux de thèse ont pour but de quantifier l'impact de l'héritage structural sur la déformation actuelle des premiers kilomètres de la croûte. Il s’articule autour de deux axes de recherche. Le premier est la mesure précise des taux de déformations dans la vallée du Saint Laurent, à l’Est du Canada, à l’aide du Global Positioning System (GPS). Cette zone présente un fort héritage structural associé au paléo-rift Iapetus (~700 Ma) et une forte densité de station GPS permettant la mesure des taux de déformation tant à l’extérieur qu’à l’intérieur de la zone d’héritage structural. Une des nouveautés de cette étude est la combinaison de stations GPS continues et de campagnes (réseau de campagne dédié, pour la première fois utilisé pour contraindre les taux de déformation dans cette zone). L’analyse des taux de déformation obtenus à l’aide du GPS a montré qu’avec des taux de déformation de 2 à 11 fois supérieurs aux régions limitrophes, la zone d’héritage structural concentre significativement la déformation de surface. La comparaison des taux de déformation GPS avec ceux prédits par les modèles de réajustement isostatique glaciaire (GIA, processus majeur actif dans la région) a mis en évidence que l’héritage structural amplifie les taux de déformation générés par le GIA d’un facteur 6 à 28.Le deuxième axe de recherche consiste à développer des modèles numériques thermo-mécaniques 2D prenant en compte l’adoucissement rhéologique associé à l’héritage structural. La quantification de l’amplification des taux de déformation de la croûte supérieure est effectuée pour différentes localisations de l'adoucissement au sein de la lithosphère. Les modèles sont d’abord réalisés pour un cas intraplaque générique, puis appliqués à la vallée du St Laurent. Une des nouveautés de cette étude est d’analyser les modèles pour une force fixée, représentative du bilan des forces agissant sur la lithosphère, et supposée être à l’équilibre avec la résistance intégrée de la lithosphère. Cela permet d’appréhender le comportement mécanique de la lithosphère pour un état non stationnaire. Pour les modèles intraplaques génériques, l’amplification des taux de déformation varie de 1 à 27 en fonction des paramètres testés (lithologie crustale, quantité de déformation héritée, géotherme et force). Ces amplifications modélisées sont en accord avec celles mesurées par le GPS ou la sismicité à grande échelle spatiale (100s km) dans l’est de l’Amérique du Nord. Les modèles numériques associés à la vallée du St Laurent intègrent l’impact de la géométrie de la zone adoucie et des variations latérales de la quantité d’adoucissement et du géotherme. Les amplifications associées vont de 1 à 11, en accord avec les amplifications GPS calculées dans cette zone. Un résultat majeur mis en évidence par cette étude est la présence d’un noyau élastique conservé dans le manteau lithosphérique supérieur malgré le fort adoucissement imposé, limitant les effets d’amplification.Nos résultats reflètent un comportement mécanique de la lithosphère et de la déformation associée, supposés long-terme (10^3 à 10^5 ans). Des travaux restent à entreprendre pour quantifier l’impact des processus transitoires pouvant être à l’origine de la réactivation des zones d’héritage structural. / Current deformation and seismicity are poorly understood phenomena in intraplate domains. In particular, the role of structural inheritance on spatial variations of seismicity, and hence seismic hazard, remains a major social and academic issue. Previous studies tend to show that rheology weakening created during the formation of large tectonic structures, currently inherited, is essential to explain the current deformation localization and magnitude. However, quantifying the structural inheritance impact on upper crustal deformation is still poorly constrained, if not unknown.The goal of this thesis is to quantify the impact of structural inheritance on present-day upper crustal deformation. It is performed through two research axes. The first one is the measure of precise strain rates in the Saint Lawrence Valley, eastern Canada, using the Global Positioning System (GPS). This region presents a strong structural inheritance related to the Iapetus paleo-rift (~700 Ma) and a dense GPS network, allowing a high resolution in the strain rate measurements both outside and inside the structural inheritance area. One of the novelties in this study is the combination of continues and campaign GPS stations (dedicated network, used for the first time to constrain strain rates in this region). GPS strain rate analysis show that structural inheritance significantly localizes the deformation, increasing 2-11 times the average surface strain rates in the structural inheritance area compared to surrounding regions. The comparison of GPS strain rates and glacial isostatic adjustment models (GIA, the main active process in the St Lawrence Valley) shows that GIA-induced strain rates are amplified inside the inheritance area about a factor of 6 to 28, whereas they are not amplified outside the inherited domain.The second research axe involves developing 2D thermo-mechanical numerical models including rheology weakening related to structural inheritance. Quantification of the upper crustal strain rate amplification is carried out following different weak zone localization in the lithosphere. Models are first produced for a generic intraplate domain and then, dedicated to the St Lawrence Valley. One of the novelties of this study is to analyze the models for a fixed net driving force (including the impact of regional and local forces) assumed to be at equilibrium with the lithospheric integrated strength. This approach allows studying the mechanical behavior of the lithosphere for a non-steady state. For a generic intraplate model, the strain rate amplification varies between 1 to 27 depending on the tested parameters (crustal strength, amount of inherited strain, geotherm and net driving force). These model amplification factors are in good agreement with observed GPS and seismic strain rates calculated on a large spatial scale (100s km) in Eastern North America. Representatives models of the St Lawrence Valley investigate the impact of the weak zone geometry and lateral variations of both the amount of weakening and the geotherm. The associated amplification range between 1-11 and is in good agreement with GPS amplifications calculated in this region. A major feature highlighted through this study is the presence of a preserved elastic core in the upper lithospheric mantle despite the high imposed weakening, limiting amplification effects.Our results reflect long-term behavior (10^3 to 10^5 yrs) of the lithosphere deformation and mechanical behavior. The next step is to include and quantify the impact of transient processes, which could be at the origin of structural inheritance reactivation.

L'objectif de cette thèse est l'étude de la structure et la cinématique du Zagros oriental (Iran) et de la zone de transition avec le prisme du Makran appelée syntaxe de Bandar Abbas. Une étude structurale de terrain a été menée pour tenter de comprendre l'architecture de cette région complexe. L'analyse détaillée en carte et en coupe d'un certain nombre de structures typiques montre le contrôle exercé par la stratigraphie mécanique sur le mode de plissement de chaque côté de la syntaxe. Les grands plis dans l'ouest de la syntaxe sont décollés sur une puissante série évaporitique située à 8-9 km de profondeur, tandis que les plis étroits situés à l'est sont décollés sur un niveau à 6 km. Ceci est expliqué par un changement des conditions paleogéographiques d'un côté à l'autre de la syntaxe lié à l'influence de structures (Précambriennes) héritées dans la marge arabe orientale. La restauration de la première coupe équilibrée à travers le sud-est de la ceinture du Zagros permet de montrer que le Zagros plissé a subi deux phases tectoniques majeures, une première, d'age Mio-Pliocene, impliquant la couverture suivie par une deuxième, d'âge Pliocène, impliquant le socle - couverture. Celle-ci se poursuit jusqu'à l'actuel et est soulignée partout dans le Zagros par une sismicité intense dans la croûte supérieure. Le raccourcissement accommodé dans la section depuis le Miocène moyen est d'au moins 45 km. La présence d'une puissante série évaporitique à la base de la couverture a favorisé le développement de grands plis de décollement. L'analyse d'exemples de terrain dans la région d'étude ainsi que de profils sismiques dans le Zagros Central permet de discuter la cinématique de ces plis ainsi que les facteurs contrôlant leur style, notamment la mobilité du sel, l'existence de multiples décollements et le rôle tardif des failles de socle. Enfin, une modélisation géophysique de la structure lithosphérique du Zagros permet de discuter les facteurs fondamentaux qui ont guidé l'évolution récente de l'orogène. On met en évidence un amincissement lithosphérique qui pourrait être lié à un détachement récent du slab plongeant. On propose que ce processus, en modifiant l'angle critique du prisme orogénique, est le facteur fondamental qui a déclenché la transition d'une tectonique de couverture à une tectonique de socle - couverture.

L’architecture structurale et l’évolution du bassin d’avant-pays Pyrénéo-Alpin de Provence sont contrôlées par des failles profondes héritées du rifting de Gondwana au cours du Permo-Trias, par des variations d’épaisseur de la pile sédimentaire mésozoïque et par l'alternance d’évènements tectoniques compressifs et extensifs qui ont affecté la zone depuis la fin du Paléozoïque. La construction de deux coupes équilibrées d’échelle régionale (~150 km) montre que le style tectonique de l’avant-pays provençal est dominé par une tectonique de socle en Provence orientale et par une tectonique de couverture en Provence occidentale, associé avec du diapirisme dans les deux domaines. Les deux domaines sont couplés à l’échelle crustale et séparés par une zone d'accommodation dans la couverture: la Faille de la Moyenne Durance, dont la partie profonde est héritée du Paléozoïque. La structure actuelle de l’avant-pays Pyrénéo-Alpin de Provence correspond essentiellement à la signature de la compression Pyrénéo-Provençale Crétacé supérieur-Eocène (>90%). La part de la déformation Alpine est minime (9%). La phase d'extension Oligocène entre ces deux périodes compressives a été quantifiée à 1.7%. Les données de traces de fission sur apatite suggèrent une exhumation régionale à ~80 Ma reliée à la compression Pyrénéenne. Les chevauchements pyrénéens principaux ont joué simultanément, comme l’indiquent l’âge et la répartition des séries sédimentaires syntectoniques. / The structural architecture and evolution of the Pyrenean-Alpine foreland of Provence are controlled by deep-seated basement faults inherited from Gondwana rifting during Permo-Triassic time, by variations in the Mesozoic sedimentary pile thickness and by alternating compressive and extensive tectonic events that affected the area since the late Paleozoic. The construction of two balanced cross sections at regional scale (~150 km) shows that the structural style of the Provence foreland is dominated by thick-skinned tectonic in eastern Provence and thin-skinned tectonic in western Provence, associated with diapirism in each domain. Both domains are coupled at crustal scale and separated by an accommodation zone in the cover: the Middle Durance Fault, whose deep-seated part is inherited from the Paleozoic. The current structure of the Pyrenean-Alpine foreland of Provence mainly corresponds to the Pyrenean-Provence compression signature during Late Cretaceous to Eocene (>90%). The Alpine deformation proportion is minor (9%). The Oligocene extension phase between these two compressive periods has been quantified at 1.7%. The apatite fission track data suggests an exhumation stage around 80 Ma related to the Pyrenean compression. The main Pyrenean thrusts were synchronous, as indicated by the age and distribution of syntectonic sedimentary series.

Afin de comprendre l'effet des structures préexistantes sur la déformation des plaques continentales, nous avons développé une méthode de modélisation mécanique multi-échelle utilisant une viscosité anisotrope induite par les Orientations Préférentielles du Réseau (OPR) des cristaux d'olivine présents dans le manteau. Cette méthode en couple le calcul viscoplastique autocohérent de la déformation d'un agrégat d'olivine à un code éléments finis 3D. Elle a été utilisée pour le calcul du comportement mécanique d'une plaque continentale soumise à une extension. Une première série d'expériences numériques sur l'extension de plaque lithosphérique présentant des OPR initiales d'olivine homogènes a permis de montrer que l'anisotropie mécanique macroscopique est fortement dépendante de l'orientation initiale de l'OPR. La seconde série de simulations analyse l'extension d'une plaque continentale présentant une zone présentant des OPR d'olivine héritées d'un événement tectonique précédant. Les résultats de ces calculs multi-domaines que l'anisotropie mécanique de l'olivine peut expliquer la réactivation des zones de cisaillement héritées lors du rifting. Les résultats obtenus dans les deux séries de modèles montrent que l'anisotropie mécanique macroscopique induite par l'évolution des OPR d'olivine dans le manteau supérieur est un paramètre clé pour la compréhension de la déformation des plaques continentales et pour expliquer la réactivation observée de structures tectoniques, tels que les grands décrochements, lors des épisodes tectoniques ultérieurs.

La Meseta nord-occidentale est un segment de la chaîne hercynienne du Maroc. L'étude lithostratigraphique et structurale de cette région montre que la paléogéographie joue un rôle déterminant au cours de l'évolution tectonique hercynienne : les grands bassins qui se sont individualisés au cours de la sédimentation du Paléozoïque vont gouverner la géométrie et la cinématique de la déformation. La Meseta nord-occidentale se subdivise, d'Ouest en Est, en deux domaines où la sédimentation et le style de la déformation sont très différents : - le Môle côtier ou domaine occidental, qui est marqué par l'ouverture d'un graben intra-continental actif et fortement subsident au Cambrien. Ce domaine est structuré à l'Hercynien par des grands plis concentriques subméridiens. A proximité des principales failles rectilignes, parallèles à la direction de la chaîne, les plis se disposent en échelon et s'accordent avec un coulissage horizontal dextre du bâti. - la Meseta centrale ou domaine oriental, zone haute inactive au Cambrien, sur lequel s'installe au Dévonien supérieur-Carbonifère un bassin marginal dont la bordure occidentale est découpée en panneaux basculés et marquée par une intense activité volcanique de type alcalin à transitionnel. Dans ce domaine la direction des grandes structures plicatives hercyniennes est guidée par les anciennes failles bordières du bassin de direction N20-N30 et N70. Ces deux domaines sont séparés par la Zone de Cisaillement de la Meseta Occidentale (Z.C.M.O.), qui n'est pas une faille unique mais correspond à une succession d'accidents décrochants disposés en relai où se concentrent le métamorphisme et la déformation. Cette zone, qui coïncide à la fois avec la limite orientale du bassin cambrien et avec la limite occidentale du bassin dévono-carbonifère, s'étend depuis la zone faillée de Rabat-Tiflet en Meseta côtière au Nord jusqu'à la faille du Tizi'n Test dans le Haut-Atlas au Sud. Dans la partie centrale du massif des Rehamna, la Z.C.M.O. est une faille peu pentée à l'Est, héritée du dispositif en extension du Carbonifère. Pendant la phase de déformation hercynienne majeure, le compartiment supérieur oriental s'est déplacé vers le SW parallèlement aux structures majeures de la chaîne. La cinématique particulière de cet accident et le métamorphisme mésozonal qui accompagne la déformation ductile s'expliquent par la forte remontée du socle précambrien qui affleure dans ce secteur.

Les Grès d’Annot préservés dans les chaînes subalpines méridionales sont des turbidites riches en sable déposées dans le basin d’avant pays alpin durant l’Eocène supérieur et l’Oligocène inférieur. La sédimentologie et la stratigraphie de ce système turbiditique ont déjà été étudiées, mais le contexte structural reste mal connu. Cette thèse est consacrée à l’étude tectonique des Grès d’Annot, combinant un travail de terrain et l’utilisation d’outils de modélisation géométrique en 3D (gOcad) et cinématique (Trishear), centrés sur les sous-bassins d’Annot, du Grand Coyer et de Sanguinière. L’objectif est d’étudier l’héritage et l’évolution structural du bassin turbiditique et de le replacer dans le contexte régional du SE de la France. Les résultats indiquent que le remplissage du bassin périalpin précoce (Eocène et Oligocène) est bien plus complexe qu’une simple migration de la sédimentation (Grès d’Annot) et de la déformation vers l’avant pays. Ils révèlent des interactions entre tectonique et sédimentation à différentes échelles. A l’échelle de l’avant-pays, une coupe équilibrée illustre le contrôle primordial de la marge passive salifère préexistante sur la structure de la chaîne plissée. Le sel triasique constitue un décollement basal régional, qui de par sa faiblesse, a accommodé une déformation alpine précoce d’une large zone de l’avant-pays dès l’Éocène moyen et supérieur. Les variations de stratigraphie mécanique des séries mésozoïques sont à l’origine d’un changement de style structural : lors de la compression, plusieurs niveaux de décollement actifs se développent dans la partie orientale où les séries sont plus argileuses et plus fines. Ceci induit, en surface, une géométrie de bassin complexe avec des plis de longueurs d’ondes différentes et des migrations de charnière au cours de la sédimentation turbiditique. L’héritage structural du bassin d’avant-pays, jusqu’alors sous-estimé, est le résultat de l’ouverture de la Téthys alpine et d’une déformation précoce régionale exprimée par des plis d’axe E-W qui débute dès le Crétacé supérieur et s’accentue durant l’Éocène moyen. Des résultats préliminaires de thermochronologie (datations U-Th/He sur zircons détritiques de grès moyens à grossiers ou de granodiorites présentes dans les coulées de débris du dépocentre de Sanguinière) suggèrent une exhumation des reliefs à l’origine du matériel détritique liée à cette déformation crétacée. L’étude structurale détaillée de la série des Grès d’Annot et de son substratum dans les sous-bassins d’Annot et du Grand Coyer permet de définir en 3D les connections entre les dépocentres et de proposer une évolution structurale de ceux-ci à l’échelle du bassin. Les paléocourants montrent un parallélisme avec la direction des plis majeurs, indiquant un confinement alors que des directions divergentes à proximité des structures tectoniques plus mineures ou transverses suggèrent que ces dernières interagissent avec les écoulements. Les turbidites se déposent parallèlement dans plusieurs synclinaux alpins, actifs en alternance ou en même temps. A l’échelle des dépocentres, la modélisation géométrique 3D du dépocentre d’Annot en utilisant gOcad permet d’identifier les structures héritées et de démontrer la contemporanéité du plissement alpin et des dépôts turbiditiques. La migration de l’onlap des dépôts de grès et la variation des pendages à l’intérieur des membres turbiditiques sont associées à une migration du dépocentre. Cette géométrie est liée à une migration de la charnière synclinale qui favorise une tendance des dépôts à migrer latéralement plutôt qu’à s’empiler.D’un point de vue sédimentologique et stratigraphique, les Grès d’Annot sont connus pour être un bon analogue des réservoirs des grands fonds de type « riches en sable », situés sur les marges passives en aval de deltas. / The Annot Sandstone, exposed in the southern sub-alpine chains, consists of sand-rich turbidites deposited in the Tertiary Alpine foreland basin (Upper Eocene – Lower Oligocene Annot Sandstone basin). While the sedimentology and stratigraphy of this turbidite system have been largely described and discussed, its structural framework remains unconstrained. This thesis presents a study of the tectonics of the Annot Sandstone basin based on field surveys and 3D geometrical (gOcad) and kinematic modelling (Trishear), focusing in particular on the Annot, Grand Coyer and Sanguinière sub-basins. Objectives were to determine the structural evolution of the sub-basins, including the role of inherited features, and to use these data to better constrain the alpine tectonic history of SE France.Infill of the early alpine foreland basin is more complex than a simple foreland migration of sedimentation and deformation. Results reveal complex interactions of tectonics and sedimentation at different scales during deposition of the Annot Sandstone.•At the foreland scale, a balanced cross-section illustrates the critical control by the pre-existing salt-based passive margin architecture on the structure of the fold and thrust belt. Triassic evaporates regionally acted as a weak basal detachment, accommodating an early alpine deformation phase of the whole foreland from the Middle to Upper Eocene. Variations in mechanical stratigraphy within the Mesozoic sediments generated a change in structural style. For example, the eastern region is characterized by a thinner, shalier Mesozoic succession, leading to several active detachments during alpine compression. Multiple fold wavelengths and synsedimentary rolling hinges generated by these active detachments led to complex depocentres. The previously under-estimated structural heritage of the foreland basin derived from rifting and spreading of the Alpine Tethys and from an early regional deformation responsible for E-W trending folds, which began in the Late Cretaceous and increased during the Middle Eocene. Preliminary thermochronology results (U-Th/He datings on detrital zircons of medium to coarse sandstone blocks and granodiorite blocks from debris flows of the Sanguiniere depocentre) suggest an exhumation of source areas during this Cretaceous deformation.•A detailed study of structures within the Annot and Grand Coyer sub-basins and their Cretaceous substrate revealed connected depocentres evolving in 3D at the basin scale. Paleocurrent directions are mainly parallel to the main alpine fold axes recording structural confinement, while some diverging directions indicate flow interaction with minor or oblique tectonic features. Turbidites were deposited along the axis into several alpine synclines, which were simultaneously or successively active.•Concerning the depocentre infill, 3D geometrical modelling of the Annot depocentre (using gOcad) was used to identify inherited structures and to constrain alpine fold activity during turbidite deposition. The onlap migration and the specific stacking and dip pattern within turbidite members (laterally rather than vertically stacked deposits) record depocentre migration linked with a rolling synclinal hinge. Due to its sedimentology and its stratigraphy, the Annot Sandstone is well-known as an analogue for sand-rich reservoirs deposited at delta toes in deep-water passive margins. This study reveals that, structurally, it is also a good example of axially-sourced turbidite depocentres developed on a multi-detachement fold and thrust belt