Les transitions spatiale et temporelle de la subduction à la collision sont des charnières géodynamiques. Nous précisons dans ce travail le rôle et le devenir de ces zones grâce à des modèles analogiques et l'étude tectonique d'un cas réel. La modélisation a montré qu'une transition temporelle entre subduction et collision est toujours marquée par une phase de subduction continentale. La durée de cette phase dépend de la façon dont se déforme la lithosphère subductée en profondeur. Plus elle se déforme, plus courte est la subduction continentale. Dans le cas d'une transition latérale entre subduction et collision, la déformation de la plaque supérieure est aussi fonction de sa résistance à la déformation et notamment de l'existence de zones de faiblesse. Notre analyse tectonique montre que la déformation actuelle à la transition Zagros-Makran (SE Iran) est distribuée sur un large domaine, au niveau de deux systèmes de failles, d'orientation N 160° et N 0°. Le régime est globalement transpressif, et montre deux phases distinctes. 1-Mio-Pliocène : failles inverses avec un probable partitionnement avec des plis. 2-Plio-Quaternaire : déformation purement cassante, avec une contrainte principale horizontale, s1, de direction NE-SO, homogène sur toute la zone. L'analyse de marqueurs géomorphologiques décalés et datés (datations 10Be, et corrélations paléoclimatiques et archéologiques), nous a permis de déterminer les vitesses de déplacement de chaque faille et d'obtenir le déplacement total sur la zone, de 12±2 mm/a dans une direction environ ~10°. La distribution de la déformation montrée par la tectonique peut être attribuée à la prolongation du slab du Makran sous le Zagros, et montre, comme la modélisation, à quel point la déformation de surface est tributaire de processus profonds. La déformation en Iran comme celle des modèles montre de plus une forte localisation de la déformation par des zones de faiblesse héritées de l'histoire géologique régionale.

Les ondes de surface de période 10-100 secondes sont sensibles à la rigidité de la lithosphère échantillonnée. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à l'étude des variations latérales de la lithosphère par l'analyse des ondes de surface. La longueur d'onde des variations latérales étudiées est de l'ordre de grandeur décakilométrique. Les méthodes habituellement utilisées avec des stations sismologiques espacées de plusieurs centaines de kilomètres ne sont donc plus satisfaisantes. C'est pourquoi nous avons développé des analyses dites de réseaux denses ou régionaux. Ainsi nous pouvons déterminer les variations latérales de la structure lithosphérique et étudier la propagation des ondes de surface à l'échelle régionale. Nous avons appliqué ces analyses de réseau pour trois études régionales différentes. Tout d'abord nous avons montré les variations brutales de la structure crustale de part et d'autre de la suture du Tsangpo au sud du plateau tibétain. Pour cela, nous avons analysé la vitesse de phase locale ainsi que les variations d'amplitude au travers de la suture. Au nord de la suture du Tsangpo nous avons déterminé une zone à moindre vitesse dans la croûte inférieure alors que nous ne l'observons pas au sud de la suture. Nous avons aussi étudié la lithosphère dans les Alpes françaises et nous avons montré qu'elle s'épaississait d'ouest en est, de 85 à plus de 200 km d'épaisseur sous l'axe de la chaîne alpine. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux anomalies de la propagation des ondes de surface dans cette région en dissociant les effets dus aux échelles globale et locale. Finalement, nous avons aussi travaillé sur la zone de Sorgenfrei-Tornquist qui sépare l'Europe phanérozoïque à l'ouest de l'Europe paléozoïque à l'est. Nous montrons qu'au sud-ouest de cette zone la lithosphère est peu épaisse, autour de 50-100 km, et qu'au nord-est elle atteint une épaisseur supérieure à 200 km sous le bouclier baltique. Au niveau de la transition, la lithosphère est épaisse de 120 km .

La mise en oeuvre de diverses techniques d'analyse des données sismologiqucs des campagnes Lithoscope, BANJO et SEDA ont permis d'étudier la structure lithosphérique des Andes Centrales. Dans la première partie, nous posons la problématique liée à l'existence des Andes Centrales et de leur trait le plus remarquable qu'est l'Altiplano-Puna. Dans la seconde partie, nous mettons en évidence l'existence d'anomalies de propagation des phases régionales Pg et Lg. Une régionalisation du facteur de qualité moyen Q de la croutee est effectuée pour cartographier ces anomalies. Cette étude met en évidence les fortes valeurs de l'atténuation dans l'Altiplano et à sa bordure est. L'analyse de la dépendance fréquentielle de Q réalisée afin d'évaluer l 'importance respective de l'ab_ sorption anélastique et de la diffraction dans l'atténuation apparente aboutit à la prédominance de la diffraction, minimisant la quantité de fusion partielle. La troisième partie est consacrée à la détermination de la structure en vitesse des ondes S dans la lithosphère au travers des Andes Centrales par analyse-des courbes de dispersion des ondes de surface. Cette étude a révélé l'existence danomalies de vitesse en ondes S dans la croûte et dans le manteau. Enfin, nous avons étudié la géométrie du Moho par l'analyse des fonctions récepteurs et nous nous sommes intéressés à la propagation des ondes Pn en tant que marqueur des variations latérales de la géométrie du Moho.

Cette thèse concerne l'étude du message magnétique de la lithosphère océanique. Nous nous sommes, dans un premier temps, intéressés à l'évolution du signal magnétique à travers une section de croûte océanique complète et continue des basaltes jusqu'aux gabbros. Le but était de comprendre comment les propriétés magnétiques des roches peuvent nous renseigner sur les conditions d'altération dans la croûte océanique. Nous avons donc établi un jeu de données magnétiques (température de Curie, paramètres d'hystérésis, mesures magnétiques basse température) sur l'ensemble de la section de croûte océanique forée au site IODP 1256D, dans l'océan Pacifique. Ces données sont confrontées aux températures d'altération, établies par thermo barométrie et mettent en évidence une étroite relation entre l'altération des phases magnétiques et les températures d'altération. De plus, des analyses semi-quantitatives et des observations microscopiques (optique, MEB et MET) mettent en évidence un changement de structure cristalline, associée à une perte de titane, permettant la formation d'une phase secondaire, l'hydroschorlomite, dans un intervalle de forte altération des phases magnétiques (entre 670 et 1028 mbsf (meters below sea floor)). Dans un second temps, l'acquisition de profils d'anomalies magnétiques marines de surface et d'un profil d'anomalies de fond " deep tow " à travers le superchron du Crétacé (entre 83 et 120 Ma) nous a permis de tester la stabilité de polarité du champ géomagnétique durant cette période. Nous mettons en évidence la présence d'anomalies magnétiques : des anomalies de courtes longueurs d'onde ou " tiny-wiggles " à travers l'ensemble du superchron et des anomalies magnétiques de plus grande longueur d'onde, assimilables à de courts intervalles de polarité inverse. Nos mesures montrent que le comportement du champ magnétique durant le superchron n'est pas différent des périodes qui le précèdent (chrons M0-M1-M2) et le suivent (chrons 33n et 33r). La définition de superchron doit être remise en question.

L'amortissement des déplacements et des déformations de l'avant-pays d'une chal ne de collision est étudié grâce à l'utilisation conjointe de plusieurs méthodes. Les déformations à l'échelle de l'affleurement sont analysées par des mesures microstructurales. Les déplacements horizontaux et les déformations à l'échelle des méga-structures sont quantifiés par l'analyse des bilans géométriques d'une coupe. Les déplacements verticaux du socle sont étudiés grâce à un modèle de flex ion d'une plaque Iithosphérique. La zonation des déformations de la couverture est reliée, grâce à des modèles mécaniques à l'influence respective des forces de surface et des forces de volume. Chacune de ces méthodes est d'abord présentée, puis détaillée de manière à faire partie d'une méthode d'aide à la conception de coupes géologiques, basées sur l'utilisation d'un micro-ordinateur. Le problème des relations entre la formation du Jura et celle des Alpes est ensuite étudié. Différentes hypothèses sur la genèse du Jura sont analysées grâce aux méthodes présentées précédemment. Ce travail conduit à exclure certaines d'entreelles, et à proposer un schéma cinématique et dynamique compatible avec les observations structurales et stratigraphiques, les données géophysiques disponibles, et les résultats de modèles. mécaniques. Si la déformation du Jura interne peut correspondre à un chevauchement Alpin propagé jusqu'à cette région périphérique par le décollement généralisé de la couverture du bassin molassique, la déformation du Jura Externe ne peut être reliée de la même manière à la formation des Alpes, et doit être expli- . quée par une tectonique du socle, liée aux régimes successifs d'extention (formation des fossés Bressan et Rhénan) et de corn· pression (formation des Alpes) qui se produisent régionalement.

En étudiant la propagation des ondes de volume, nous pouvons d'une part oaractériser les variations brutales des propriétés physiques des matériaux et d'autre part évaluer l'anisotropie du manteau. Le calcul des fonctions de transfert apporte une normalisation des signaux sismologiques en supprimant les effets de la source et de la propagation des ondes au voisinage de celle-ci et en isolant les phases converties PS sous le point d'enregistrement. Plusieurs traitements ont été appliqués aux fonctions de transfert obtenues à partir des enregistrements du réseau TGRS installé à partir de 1995 dans le sud des Alpes françaises et la Corse. Afin de compléter les données, nous avons déployé des stations temporaires dans le cadre du programme Géofrance 3D. L'étude conjointe de la fonne des composantes longitudinales et transverses de ces fonctions a permis de mettre en évidence une croûte anormalement. fine, sous l'extrême sud-est de la France, accompagnée d'une géométrie complexe de l'interface croûte/manteau. Nous montrons également les fortes variations de profondeur des principales discontinuités du manteau supérieur entre le sud *de l'Europe occidentale et l'Afrique du nord. Nous observons ainsi un approfondissement significatif de la discontinuité "410" entre les Alpes Maritimes et le sud algérien tandis que dans un même temps, l'interface "670" s'élève d'une trentaine de kilomètres. Les données sismologiques acquises lors de la campagne BROADVES nous ont permis d'observer un pendage vers le nord-est du Moho sous la région du Vésuve (Italie). D'autre part, un deuxième réflecteur plus profond est interprété comme la trace fossile d'une subduction européenne. Dans le sud des Alpes occidentales, l'analyse de l'anisotropie du manteau est menée à partir de l'observation de la biréfringence des ondes SKS. Les données elliptiques que nous étudions foumissent une direction d'axe rapide et un délai moyen pour la région. Les résultats obtenus aux stations sont très homogènes mais ne correspondent pas au mouvement absolu des plaques prédit par le modèle NNRNUVEL1. La direction de l'axe rapide NI 0° refléterait ainsi la déformation de la lithosphère et non la direction d'écoulement du manteau à sa base. Le délai moyen obtenu permet d'estimer l'épaisseur de la zone anisotrope à 130 kilomètres.

Le nord-ouest des Alpes est un domaine intraplaque présentant de très faibles déformations. C'est pourquoi il paraît délicat de déduire la probabilité d'occurrence d'un séisme de taille lithosphérique (magnitude supérieure à 7) à partir des observations de microsismicité. De telles observations sont en effet des processus superficiels et présentent peu ou pas de lien avec des processus profonds de plus grande ampleur. L'objectif est de déterminer le potentiel sismique d'un secteur au nord-ouest des Alpes en étudiant le champ de contrainte résultant d'un chargement gravitaire. Seuls les objets de taille lithosphérique, i.e. de l'ordre de la centaine de kilomètres sont pris en compte. Un modèle de contraintes à l'échelle 360 km par 400 km par 230 km d'épaisseur, centré sur la subduction fossile des Alpes de l'ouest et s'étendant jusqu'au nord de Strasbourg, est établi. L'étude des structures du nord-ouest alpin montre l'importance de l'orogène alpin qui se retrouve, enparticulier, dans les variations de profondeur des interfaces de la lithosphère. Une étude du champ de contrainte dans le socle a permis d'identifier une rotation des contraintes principales horizontales avec l'axe des Alpes. Bien que la valeur absolue des contraintes principales n'ait pas pu être déterminée, un rapport de valeur relative est calculé. Le résultat de la modélisation montre l'importance de la rhéologie dans le cas d'un chargement gravitaire. Si une rhéologie élastique est prise en compte, les directions de contrainte calculées sont totalement différentes des observations. Par contre, l'utilisation d'une rhéologie élasto-plastique combinée à l'utilisation d'une géométrie réaliste des interfaces lithosphériques permet d'obtenir des directions de contraintes cohérentes avec les données.

Cette thèse concerne l’étude du message magnétique de la lithosphère océanique. Nous nous sommes, dans un premier temps, intéressés à l’évolution du signal magnétique à travers une section de croûte océanique complète et continue des basaltes jusqu’aux gabbros. Le but était de comprendre comment les propriétés magnétiques des roches peuvent nous renseigner sur les conditions d’altération dans la croûte océanique. Nous avons donc établi un jeu de données magnétiques (température de Curie, paramètres d’hystérésis, mesures magnétiques basse température) sur l’ensemble de la section de croûte océanique forée au site IODP 1256D, dans l’océan Pacifique. Ces données sont confrontées aux températures d’altération, établies par thermo barométrie et mettent en évidence une étroite relation entre l’altération des phases magnétiques et les températures d’altération. De plus, des analyses semi-quantitatives et des observations microscopiques (optique, MEB et MET) mettent en évidence un changement de structure cristalline, associée à une perte de titane, permettant la formation d’une phase secondaire, l’hydroschorlomite, dans un intervalle de forte altération des phases magnétiques (entre 670 et 1028 mbsf (meters below sea floor)). Dans un second temps, l’acquisition de profils d’anomalies magnétiques marines de surface et d’un profil d’anomalies de fond « deep tow » à travers le superchron du Crétacé (entre 83 et 120 Ma) nous a permis de tester la stabilité de polarité du champ géomagnétique durant cette période. Nous mettons en évidence la présence d’anomalies magnétiques : des anomalies de courtes longueurs d’onde ou « tiny-wiggles » à travers l’ensemble du superchron et des anomalies magnétiques de plus grande longueur d’onde, assimilables à de courts intervalles de polarité inverse. Nos mesures montrent que le comportement du champ magnétique durant le superchron n’est pas différent des périodes qui le précèdent (chrons M0-M1-M2) et le suivent (chrons 33n et 33r). La définition de superchron doit être remise en question. / So we, in a first part, studied the evolution of the magnetic signal through a section of a, complete and continuous, oceanic crust, from basalts to gabbros. In order to understand how the magnetic properties of rocks can tell us about the conditions of alteration in the oceanic lithosphere, we established a set of magnetic data (Curie temperature, hysteresis parameters, low temperature magnetic measurements) through the entire section of the oceanic crust, drilled at IODP Site 1256D, in the Equatorial Pacific Ocean. These magnetic data are compared to alteration temperatures, determined by thermobarometry (Alt et al., 2010) and show a close relationship between the alteration of the magnetic phases and the alteration temperatures, including the identification of an interval of strong alteration of the titanomagnetites (between 670 and 1028 mbsf (meters below sea floor). In addition, semi quantitative chemical analysis and microscopic observations (optical, SEM and TEM), performed on titanomagnetites, show a change in crystalline structure and a loss of titanium element (Ti4 +) in titanomagnetites to form a secondary phase rich in titanium, in this same interval of strong alteration. In a second part, the acquisition of numerous sea-surface magnetic profiles and a high resolution magnetic profile ("deep tow") through the Cretaceous Normal Superchron (83-120 Ma), allowed us to test the stability of the geomagnetic polarity of the superchron and to highlight the presence of numerous magnetic anomalies: anomalies of short wavelength or "tiny-wiggles” through the entire period and magnetic anomalies of greater length wave, similar to short intervals of reverse polarity. Our measurements show that the behavior of the magnetic field during the superchron is no different from previous periods (chrons M0-M1-M2) and the following magnetic period (chrons 33n and 33R) and the definition of ‘superchron’, long geomagnetic event without inversions, must be questioned