Les dômes de lave sont associés à des éruptions volcaniques violentes et des indices d’explosivité élevés. L’observation et la surveillance de dômes actifs (e.g. St. Helens, Unzen, Montserrat) ont mis en évidence des modes de croissance caractérisés par des phases d’extrusion, d’explosion et des phénomènes d’effondrement, impliquant une structure interne souvent complexe de ces édifices volcaniques. L’étude du Puy de Dôme (Massif Central français), un dôme trachytique âgé de 11 000 ans, grâce à l’apport de l’imagerie géophysique et à la modélisation des données, ainsi qu’à une analyse morpho-structurale détaillée, a permis d’établir un modèle précis de la structure interne du dôme et a fourni de nouvelles contraintes concernant sa croissance et son évolution. L’analyse du Modèle Numérique de Terrain haute résolution (0,5 m) a permis d’identifier différentes unités sur le dôme, morphologiquement distinctes, et associées à des dynamismes éruptifs différents, ainsi que des structures volcano-tectoniques remarquables sur les édifices volcaniques voisins (Petit Puy de Dôme et Puy des Grosmanaux). Différentes méthodes géophysiques (tomographie des résistivités électriques – ERT -, gravimétrie et magnétisme) ont été mises en oeuvre afin d’étudier la structure interne du dôme, et de caractériser la nature des mécanismes à l’origine des zones de déformations identifiées dans l’environnement du Puy de Dôme. L’utilisation de plusieurs méthodes a permis d’étudier des paramètres physiques différents mais complémentaires, bien que l’interprétation globale des résultats géophysiques ait parfois été délicate dans le cas d’un édifice volcanique aussi complexe. Les modèles géophysiques 2D et 3D obtenus montrent que le Puy de Dôme repose sur des édifices volcaniques préexistants, un ensemble de volcans stromboliens dont la présence et/ou l’extension exacte étaient partiellement méconnues jusqu’alors. La structure interne de l’édifice, très hétérogène, est constituée d’une partie centrale très massive, entourée d’une ceinture de brèches d’effondrement, la zone sommitale du conduit étant affectée de nombreuses évidences d’une forte altération hydrothermale, caractéristique des dômes volcaniques. La partie supérieure du dôme est définie par une carapace de roches consolidées, de quelques dizaines de mètres d’épaisseur au maximum, alors que la base de l’édifice forme un talus constitué des dépôts d’effondrements gravitaires et d’écoulements pyroclastiques associés à la croissance du dôme. Enfin, les données gravimétriques et magnétiques ont permis la mise en évidence de la présence d’intrusions sous les édifices du Petit Puy de Dôme et du Puy des Grosmanaux. La géométrie de ces intrusions, déterminées grâce à différentes approches de modélisation, ainsi que la nature des roches qui les composent indiquent des processus de mise en place complexes. / Volcanic domes are associated to violent volcanic eruptions and high explosivity indexes. Observation and monitoring of active domes (e.g. St. Helens, Unzen, Montserrat) underlined growth patterns characterized by extrusion phases, explosions and collapse events, involving the complex inner structure of these volcanic edifices. The study of the Puy de Dôme volcano (French Massif Central), a 11,000 years old trachytic lava dome, through geophysical imaging and data modelling, as well as a detailed morpho-structural analysis, allowed to build a precise model of the inner structure of the dome and provided new constraints about its growth and its evolution. The analysis of the high resolution Digital Terrain Model (0.5 m) allowed to identify distinct morphological units on the dome, as well as volcano-tectonic structures on the neighboring volcanic edifices (Petit Puy de Dôme and Puy des Grosmanaux). Different geophysical methods (Electrical Resistivity Tomography – ERT -, gravity and magnetism) have been implemented in order to study the inner structure of the dome and to characterize the initiating mechanisms of the deformations areas identified in the Puy de Dôme vicinity. The use of several methods allowed to study different, but complementary physical parameters, although the overall interpretation of the geophysical results is sometimes difficult in the case of a volcanic edifice so complex. The 2D and 3D geophysical models obtained indicate that the Puy de Dôme is based on preexisting volcanic edifices, a cluster of strombolian volcanoes whose the presence and/or the exact extension were partially unknown until now. The internal structure of the edifice, highly heterogeneous, is composed of a massive central part, encompassed of collapse breccia, and its summit part highlights evidences of a strong hydrothermal alteration, characteristic feature of volcanic domes. The upper part of the dome is defined by a carapace of consolidated rocks, a few meters thick, whereas the base of the edifice forms a talus composed of collapses and pyroclastic flows deposits associated to the dome growth. Finally, gravity and magnetic data pointed out the presence of intrusions beneath the Petit Puy de Dôme and the Puy des Grosmanaux edifices. The geometry of these intrusions, determined through different modelling approaches, and the nature of the rocks that composed them, indicate complex emplacement processes.

Le segment 16°N de la dorsale Est-Pacifique (EPR) est le plus large et le moins profond de cette dorsale rapide. Cette morphologie atypique est liée à un apport magmatique accru sous la dorsale dû à la proximité du point chaud des Mathématiciens. Ce travail présente une étude morphostructurale et de chronologie relative détaillée de la zone axiale de ce segment, réalisée à partir de l’analyse de données bathymétriques à 40 m, 10 m et 1 m de résolution, combinée à l’analyse de photos et vidéos de plongées Nautile acquises lors de la campagne PARISUB (PAnache Ridge SUBmersible.). Cette étude permet de discuter des processus tectoniques, de la dynamique des éruptions, ainsi que de l’influence du point chaud sur les processus d’accrétion. Sur les bordures du plateau sommital, ainsi que sur les plaines abyssales adjacentes au dôme, les failles et les grabens abyssaux apparaissent moins développés que le long des autres segments de l’EPR. Cette structuration du plancher serait la conséquence directe d’une lithosphère plus chaude et plus mince. A l’axe, le système éruptif complexe et très segmenté, reflète une faible localisation des intrusions et une grande variabilité spatiale et temporelle de l’activité magmatique. En effet, le fossé sommital est parfois large, d’autre fois étroit, parfois unique et parfois parallèle à un second fossé sur plusieurs kilomètres. Cette variabilité et la disposition de ces segments en échelon, décalés vers le point chaud, traduit l’influence du point chaud sur l’activité magmatique et son organisation. Cette influence est observée également sur la morphologie des coulées, mais cette fois-ci de manière indirecte. En effet, l’apport magmatique accru à l’axe est responsable de la formation d’un plateau sommital subhorizontal atteignant 5 km de large au centre du segment. Les faibles pentes de ce plateau sont à l’origine de la mise en place de coulées d’inflation en nappe et en coussin qui constituent plus d’un tiers des coulées de la zone cartographiée. La morphologie atypique de ces coulées, notamment celles en nappe, a conduit au développement d’un modèle théorique sur la dynamique des éruptions sur un plancher subhorizontal et d’un modèle conceptuel de la mise en place de ces laves. Ces coulées aux faciès contrastés semblent s’être mises en place au cours d’une même éruption qui se serait étalée sur jusqu’à plusieurs dizaines de jours, permettant ainsi une inflation des coulée jusqu’à 30 m de hauteur. Ce type d’éruptions aurait pour origine un apport de magma plus conséquent, qui trouverait sa source dans le point chaud. L’influence du point chaud des Mathématiciens sur les processus d’accrétion est donc observable de l’échelle décimétrique à plurikilométrique. / The 16°N segment of the East Pacific Rise (EPR) is the most over-inflated and shallowest of this fast -spreading ridge, in relation with an important magma flux due to the proximity of the Mathematician hotspot. The goal of this thesis is to analyze in detail the magmatic and tectonic processes along this segment in regards to the influence of the hotspot. The study of these processes is based on a morpho-structural and chronological analysis of the segment between 15°36.N and 15°53.N using bathymetric data (1,10 and 40 m resolution) and Nautile dive photos and videos of the French PARISUB (.PAnach Ridge SUBmerssible.) cruise. The characterization of the faults and fissures geometry (e.g., vertical throw, dip, length, depth, width) and their orientation reveled that tectonic processes occur more than 750 m of the ridge axis. Lateral and abyssal grabens formed by fault, less developed than in other EPR segments would be the consequence of a warmer and thinner lithosphere. At the axis, the existence of two parallel and contiguous Axial Summit Troughs (ASTs) over a distance of about 20 km and above a wide magma lens, indicate a wide zone of diking and thus a poor localization of magmatic processes. This poor localization, and the highly segmented and global “en echelon” shift of the ASTs that progressively accommodate the bow shape of the axial dome in the direction of the hotspot, revealed the importance of the Mathematician hotspot influences on spreading processes. This hotspot also influences, although indirectly lava flows morphologies.Indeed, it is at the origin of the formation of a wide sub-horizontal plateau that results in the formation of inflated sheet and pillow flows. That flows covering about one third of the plateau allows us to develop theoretical and conceptual models to investigate lava flow dynamics. Models revealed that inflated sheet and pillow flows may emplace during the same long-live (few hours to 20 days) eruption, with sheet flows erupted at the end.