L’Himalaya est un prisme orogénique cylindrique, répondant dans son ensemble aux caractéristiques du prisme de Coulomb. Ainsi, la localisation de la déformation s’effectue principalement au front du prisme et les chevauchements transportés ne sont affectés que par de faibles réactivations hors séquence. Cependant, la terminaison ouest de la chaîne himalayenne, appelée syntaxe nord-ouest himalayenne, apparaît comme une singularité. Cette région correspond à une zone d’interaction entre différentes directions de déformation, avec, d’est en ouest, la chaîne du Pir Panjal au sud du bassin du Cachemire orientée NW-SE, la syntaxe d’Hazara-Kashmir et la chaîne des Salt Range orientée E-W, et la chaîne des Sulaiman Range orientée NE-SW. La séquence normale de déformation dans la syntaxe nord-ouest himalayenne n’est pas respectée : une activité hors séquence importante, caractérisée par une déformation accommodée sur des structures internes au front de la chaîne, a été mesurée dans la chaîne des Salt Range par l’étude structurale de la région. De plus, la chaîne du Pir Panjal présente une activité tectonique hors séquence à l’échelle du cycle sismique : le séisme du Kashmir de magnitude Mw = 7.6 du 8 octobre 2005 s’est produit sur la faille de Balakot-Bagh (extrémité nord-ouest du Medlicott Wadia Thrust, MWT) située à plus de 100 km du front de la chaîne. Ces observations posent deux interrogations : (i) la déformation hors séquence observée dans la syntaxe nord-ouest himalayenne à l’échelle du cycle sismique et à l’échelle long terme existe-t-elle à l’échelle intermédiaire ? (ii) la configuration géométrique de la syntaxe nord-ouest himalayenne favorise-t-elle la déformation hors séquence observée ? Pour répondre à ces questions nous avons entrepris une étude de terrain morphotectonique afin de caractériser la déformation dans la chaîne du Pir Panjal. Pour cela, nous avons cartographié le long de la rivière Chenab 7 niveaux de terrasses d’abrasion au toit du MWT, et trois événements d’aggradation régionaux que nous avons datés grâce à trois méthodes (53 échantillons 10Be, 6 OSL et 4 14C). Ces remplissages se terminent aux environs de 35 ka, 15 ka et 3.5 ka à la fin d’épisodes de moussons intenses. La topographie de ces terrasses a été mesurée grâce au GPS cinématique et une station totale, et leur déformation montre qu’il existe actuellement deux structures actives dans cette région : la structure frontale qui conduit au développement d’un anticlinal, et un grand chevauchement situé 20 km en position interne : le Riasi Thrust (portion du MWT). La majorité du raccourcissement, qui atteint 16 mm/an dans la région, est accommodée par le Riasi Thrust avec un déplacement sur la faille compris entre 10 et 14 mm/an. Le reste étant principalement accommodé sur la structure frontale. L’étude du chevauchement situé encore en position interne, le Main Boundary Thrust, a montré que cette structure n’est plus active depuis 15 ka. En parallèle, nous avons réalisé une série de 24 expériences analogiques en utilisant une boîte à sable dont la géométrie des bordures reproduit la partie externe de la syntaxe nord-ouest himalayenne et en faisant varier la rhéologie basale et les épaisseurs de matériaux. Ces expériences ont montré un important raccourcissement perpendiculaire à la direction de convergence, et une influence de cette géométrie des conditions aux limites sur la séquence de déformation : le pourcentage de déformation hors séquence est plus important dans ce cas que dans celui d’un prisme cylindrique. Notre étude montre donc que la déformation hors séquence dans la syntaxe nord-ouest himalayenne existe aussi sur une échelle de temps intermédiaire entre le cycle sismique et le long terme. Nous l’expliquons en partie comme une caractéristique de la déformation d’une forme en syntaxe. D’autres mécanismes tels que l’érosion due à de fortes précipitations locales et un héritage structural pourraient également être envisagés. / Himalaya is a mountain range that follows globally characteristics of the Coulomb prism. Upon them, the deformation is globally localized at the front of the range, and transported thrusts show few out of sequence activity. The northern western Himalayan syntax is different from the rest of the range. In this area, several ranges with different orientations interact; from east to west the Pir Panjal Range, orientated NW-SE, the Salt Range globally orientated E-W and the Sulaiman Range orientated NE-SW. The normal sequence of deformation in the syntax is not respected: an important out of sequence deformation has been measured in the Salt Range by structural studies. Moreover, Pir Panjal Range also presents out of sequence deformation as illustrated by the Mw 7.6 earthquake on 8th October 2005. It occurred on the Balakot-Bagh fault (northern extremity of the Medlicott Wadia Thrust, MWT), located more than 100 km from the front. These observations arise two questions: (i) does out of sequence deformation observed in the syntax at seismic and long term time scale exists at intermediate time scale? (ii) does the geometry of the syntax favor the observed out of sequence deformation? To address these questions we characterized the deformation in the Pir Panjal Range through a morphotectonic study. Along the Chenab River, we mapped 7 strath terraces at the hanging wall of the MWT, and dated 3 regional alluviation events using 3 methods (53 10Be samples, 6 OSL and 4 14C). These events correspond to the end of maximum monsoon phases. We measured the topography of alluvial terraces with kinematic GPS and total station and their deformation revealed that in the Pir Panjal Range deformation is localized along two structures: the frontal one that leads to a growing anticline, and a major thrust situated 20 km in internal position, called the Riasi Thrust (segment of the MWT). Most of the 16 mm/yr convergence in the area is absorbed by the Riasi Thrust which fault displacement rate is comprised between 10 and 14 mm/yr. The frontal structure absorbs the remaining part of the convergence. Also, we looked the more internal thrust called Main Boundary Thrust, and showed that this structure is not active since at least 15 kyr. In parallel, we designed a set of 24 analogic experiments using a sand box which borders geometry reproduced the external part of the northern western Himalayan syntax and changing the basal rheology and thickness of materials. These experiments showed an important shortening perpendicular to the convergence direction, and an influence of this geometry on the deformation sequence: the out of sequence deformation percentage is higher than in cylindrical prism. Our study shows that in the northern western Himalayan syntax, out of sequence deformation also exists at intermediate time scale between seismic cycle and long term time scale. It can be partly explained by the geometry of the syntax. Other mechanism such as erosion, due to intense local precipitations and structural heritage could also be considered.

Les effondrements de flanc déclenchent de larges avalanches de débris et glissements de terrain, provoquant ainsi une modification de la pente du volcan et altérant le paysage. Les différents types de volcans subissent des effondrements de flanc lors de leur développement. Aux Philippines, par exemple, les volcans présentant des brèches sont les cônes, sub-cônes et volcans massifs. Les avalanches de débris affectent les édifices volcaniques et non-volcaniques ; leur étude constitue donc un enjeu primordial pour l’évaluation des risques naturels. Les dépôts d’avalanche de débris (DAD) présentent des structures de surface et internes, des morphologies et des textures pouvant être utilisées pour déterminer le type de transport, les mécanismes de déformation et les vitesses d’emplacement de l’avalanche de débris. Cependant, sur le terrain, les DAD sont souvent vastes et chaotiques, ainsi l’apport de la télédétection complète l’étude de terrain en apportant une vision d’ensemble de l’avalanche. Notre étude s’intéresse à la structure et morphologie des DAD par l’utilisation de modèles analogiques et en contexte naturel via l’étude du Mt Iriga et Guinsaugon aux Philippines et à travers d’autres sites dans le monde (Mt Meager, Canada ; Storegga Slide, Norvège). L’étude de la vitesse de mise en place, de la dynamique et des mécanismes de déformation des avalanches de débris s’est faite via la modélisation analogique. Il apparait ainsi que la formation de “hummocks” est un processus clé dans la structuration des DAD. Les “hummocks” sont des parties massives du volcan arrachées lors de l’avalanche de débris et qui se disloquent au fur et à mesure de son avancée. Cette dislocation des “hummocks” s’effectue via l’apparition de failles normales à fort pendage qui fusionnent avec les zones de cisaillement à faible pendage situées à la base du glissement. Les “hummocks” fournissent des informations sur les conditions de transport et la composition initiale de l’avalanche. Leur géométrie (taille et forme), leur structure interne et leur distribution spatiale sont des indicateurs de la vitesse du développement de l’avalanche. Ils permettent d’interpréter sa dynamique de mise en place. Les expériences analogiques utilisant une rampe courbée montrent le développement de zones d’accumulation et d’épaississement à l’endroit où les matériaux atteignent une surface de dépôt à faible pente. Les expériences avec des rampes rectilignes montrent de plus long glissement. L’extension de ces avalanches est accommodée par des structures en horst et graben ainsi qu’en transtension. Le dépôt consécutif à l’avalanche peut ê remobilisé lors d’effondrements secondaires. L’ensemble de ces expériences montre que la morphologie de la surface de glissement influence les mécanismes de mise en place, l’extension spatiale et la structure de l’avalanche. La cartographie structurale et morphologique acquise par télédétection ainsi que la description de caractéristiques récurrentes sur plusieurs DAD, difficiles d’accès et jusqu’ici non cartographiés (Süphan Dağı (Turkey), Cerro Pular-Pajonales (Argentina), and Tacna (Peru), a permis de préciser les scénarios, les causes et les facteurs de mise en place des DAD. La cartographie des DAD est une étape nécessaire pour retracer les évènements passés et estimer les risques naturels dans une zone spécifique. L’identification et la description des morphologies et structures des DAD devraient permettre la compréhension des mécanismes de mise en place de l’avalanche. / Flank collapse generates avalanches and large landslides that significantly change the shape of a volcano and alter the surrounding landscape. Most types of volcanoes experience flank collapse at some point during their development. In the Philippines, for example, the numerous volcanoes with breached edifices belong to the cone, subcone, and massif morphometric classes. Debris avalanches occur frequently on both volcanic and non-volcanic terrains making it an important geologic event to consider for hazard assessment. Debris avalanche deposits (DAD) preserve surface and internal structures, morphology, and texture that can be used to determine transport type, deformation history, causal mechanism, and emplacement kinematics. However, natural DAD are often too vast and chaotic-seeming in the field so that structural and morphological mapping by remote sensing is a good complement to studying them. This study describes and analyses recurrent structural and morphological features of analogue models and natural DAD at Mt Iriga and Guinsaugon (Philippines), and uses several other examples at Mt Meager (Canada), and Storegga Slide (Norway). The study explores the use of analogue models as landslide kinematics, dynamics, and emplacement and causal mechanism indicators. Hummocks are identified as a key structural element of DAD. Hummocks, a major DAD topographic feature, are formed as the mass in motion slides and evolves by progressive spreading and break up. Internally, high angle normal faults dissect hummocks and merge into low angle shear zones at the base of the slide zone. Hummock size distribution is related to lithology, initial position, and avalanche kinematics. Hummocks provide information on the transport conditions and initial composition of the landslide. Their geometry (size and shape), internal structures, and spatial distribution are kinematic indicators for landslides from development until emplacement and provide a framework for interpreting emplacement dynamics. Experiments with curved analogue ramps show the development of an area of accumulation and thickening, where accelerating materials reach a gently sloped depositional surface. Experiments with straight ramps show a longer slides with continued extension by horst and graben structures and transtensional grabens. A thickened mass is found to subsequently remobilise and advance by secondary collapse. This set of experiments show that failure and transport surface morphology can influence the emplacement mechanism, morphology, and avalanche runout. Structural and morphological mapping by remote sensing, and description of recurrent features at the remote and previously unmapped Süphan Dağı (Turkey), Cerro Pular-Pajonales (Argentina), and Tacna (Peru) DAD suggest scenarios, causes, triggering and emplacement mechanisms of these DAD. These are used to explain their avalanche kinematics and dynamics. Mapping DAD is a necessary step for identifying past events and existing hazards in specific areas. Identifying and describing the DAD structures and morphology will help understand the kinematics and dynamics of the emplaced avalanches.

Cette Habilitation à Diriger des Recherches fait le point sur mes activités passées dans les domaines de la tectonique active, géomorphologie et datations 10Be. Ces activités disparates sont centrées autour d'un même thème qui est la signification du relief au dessus des zones de subduction. Au cours de ces années je me suis progressivement intéressé aux mouvements verticaux. Ceux-ci sont particulièrement bien enregistrés par les morphologies côtières et en particulier par les terrasses marines. Ces dernières se sont formées au cours des précédentes périodes interglaciaires, lorsque le niveau de la mer était haut, à peu près au même niveau que l'actuel. Ainsi, ces terrasses contiennent une information de qualité sur le soulèvement à l'échelle de quelques centaines de milliers d'années. Dans le détail, les séquences de terrasses montrent des variations morphologiques qui renferment probablement plus d'informations que leur altitude seule. C'est pourquoi je me suis intéressé à des cas de terrasses en formation : les plateformes côtières, via l'étude de terrain mais aussi la modélisation. J'ai par ailleurs travaillé sur la signification des concentrations en 10Be, et en particulier mis au point une méthode de quantification long-terme du recul des falaises. Ce mémoire se termine sur les perspectives d'avenir en continuité avec ces travaux sur la formation des terrasses, la vitesse d'évolution des plateformes ainsi que sur leurs caractéristiques en fonction des contextes géodynamiques.