Au Nord-Est de la microplaque Adriatique la jonction Alpes-Dinarides représente une région clé pour comprendre les interactions entre la microplaque et l’Europe stable. Alors que la tectonique active de la partie alpine de cette zone est relativement bien contrainte, peu de données sont disponibles quant aux déformations actives contrôlées par la rotation de la microplaque à travers les Dinarides. Par une approche morpho-tectonique (étude de terrain combinée à l’analyse d’images aériennes et satellitaires, de cartes topographiques et modèles numériques de terrain haute résolution) nous avons cartographié en détails les failles actives des Dinarides septentrionales et de la partie orientale des Alpes du Sud. Sur la base de cette cartographie et des données géologiques une quarantaine de décalages tectoniques cumulés allant de quelques mètres à plusieurs kilomètres a été identifiée. A l’aide de datations 36Cl de marqueurs morphologiques affectés par les failles combinées aux chronologies existantes les vitesses de déformation actuelles ont ensuite été estimées. L’évolution des déformations depuis le Pliocène a pu être contrainte dans les Dinarides mettant en évidence une initiation des failles au début du Pliocène et un changement cinématique important autour du Pléistocène moyen. Les vitesses obtenues, notamment environ 3mm/an de mouvement dextre le long des Dinarides, ont finalement été confrontées aux modèles existants ce qui a conduit à proposer un modèle cinématique décrivant l’accommodation de la rotation de l’Adriatique par le mouvement relatif de blocs lithosphériques rigides et qui permet d’expliquer les déformations actives observées aux frontières de ces blocs. / At the northeastern corner of the Adria microplate the Alps-Dinarides junction represents a key region to understand the interactions between the microplate and the stable Europe. While the active tectonics of the alpine part of the area is relatively well-known, few data allow characterizing the present-day deformations controlled by the microplate rotation across the Dinarides. Using a morpho-tectonic approach (field study combined to the analysis of aerial and satellite images, topographical maps and high-resolution digital elevation models) we mapped in details the active faults in the Northern Dinarides and the eastern part of the Southern Alps. Based on this mapping and geologic data forty tectonic cumulative displacements ranging from few meters to several kilometers have been identified. By determining the 36Cl exposure ages of faulted geomorphic markers and comparing it to existing chronologies the present-day rates of deformation have then been assessed. The evolution of the deformations since the Pliocene could also have been constrained revealing an Early Pliocene age for the onset of strike-slip faulting and a major kinematic change during the Middle Pleistocene. Finally the yielded faults slip-rates, especially about 3 mm/yr of right-lateral motion across the Dinarides, have been compared to existing models. That allowed proposing a kinematic model describing the Adria rotation accommodation through the relative motion of rigid lithospheric blocks and explaining the observed active deformations at their boundaries.

Ce travail de thèse porte sur la tectonique active du système de faille de Doruneh (DFS) situé au NE de l'Iran. Une approche combinée de géologie structurale, morpho-tectonique, géomorphologie quantitative et datation par des nucléides cosmogéniques 36Cl et 10Be nous a permis de décrire la cinématique ainsi que le rôle géodynamique du DFS dans le contexte de la collision Arabie-Eurasie.Le DFS comprend trois zones avec des caractéristiques structurales, géomorphologiques et cinématiques distinctes, (a) inverse-senestre pour la WFZ (Ouest) (b) purement senestre pour la CFZ (Centre) et (c) inverse pour l'EFZ (Est). Les âges d'abandon de trois générations de cônes alluviaux quaternaires ont été déterminés à ~12, ~36 et ~100 ka. Ces âges, combinés avec les décalages mesurés, indiquent une vitesse maximum de déplacement horizontal senestre de ~5,3 mm/an pour l'Holocène. Notre analyse d'aléa sismique indique que la longueur maximale d'un segment sismogène varie de 70 à 100 km, ce qui pourrait produire des séismes caractéristiques de magnitude 7.2 à 7.4 avec des intervalles de récurrence de ~750 ans.Nous proposons un nouveau modèle géodynamique dans lequel l'EFZ est impliquée dans une zone de cisaillement dextre d'orientation NNW entre Iran central et Eurasie. Le mouvement vers le nord de l'Iran central est accommodé dans cette zone de relais en transpression par du raccourcissement sur des failles inverses d'orientation NW, et transféré vers le Nord par des faille dextres d'orientation NNW. / This study focuses on the active tectonics of the Doruneh Fault System (DFS) in the north-eastern part of central Iran. A combined approach of geological and morphotectonic mapping, fault kinematic analysis, as well as in situ-produced cosmogenic dating (36Cl and 10Be) allowed us to characterize the active kinematics and geodynamic role of the DFS in the context of the Arabia-Eurasia collision.The DFS comprises Western, Central and Eastern fault zones (WFZ, CFZ, EFZ) with distinct structural, geomorphic and kinematic characteristics. The WFZ is oblique reverse-left-lateral, the CFZ is pure left-lateral and the EFZ is reverse. Exposure ages of ~12, ~36 and ~100 ka have been determined for three generations of alluvial fan abandonment surfaces along the DFS. Combining geomorphic offsets and their related ages yields a maximum left-lateral slip rate of ~5.3 mm/yr for the CFZ during Holocene. The maximum length of independent seismogenic fault segments varies from ~70 to ~100 km that could produce a characteristic earthquake with a magnitude of Mw =7.2 to 7.4 and recurrence interval of ~750 years.We propose a geodynamic model in which the EFZ is involved in a NNW-trending dextral shear zone between Central Iran and Eurasia. This implies that the EFZ forms a complex right-lateral transpressional relay zone between the eastern and northeastern Arabia-Eurasia convergence boundaries. The northward motion of Central Iran relative to Eurasia is accommodated by shortening on NW-trending reverse faults, and is transferred northward via NNW-trending dextral faults.

Ce travail de thèse a été effectué afin de comprendre les processus de déformation active dans le NE de l'Iran, constitué des chaines de montagnes du Kopeh Dagh et du Binalud. Cet objectif a été poursuivi en combinant plusieurs approches : géologie structurale et tectonique, morpho-tectonique, géomorphologie quantitative et plusieurs méthodes de datation (datation radiométrique par 40Ar/39Ar et nucléides cosmogéniques produits in situ). Ce travail porte sur trois secteurs clefs du NE de l'Iran : le Kopeh Dagh, le Binalud et la Zone de Transfert de Meshkan. Cette étude a permis d'établir les premières estimations de vitesse sur l'ensemble du système de failles dans le Kopeh Dagh. La vitesse de déplacement horizontal dextre sur l'ensemble du système est de 9±2 mm/an. Cette vitesse peut être décomposée en deux vecteurs de déplacement du Kopeh Dagh Occidental par rapport à l'Eurasie stable, de l'ordre de 8 mm/an et 4 mm/an, vers le Nord et l'Ouest, respectivement. De l'ordre de 25% de la déformation décrochante du Kopeh Dagh est transférée vers le Sud, vers le Binalud, grâce à une série de structures tectoniques définissant un domaine de déformation complexe: la Zone de Transfert de Meshkan. Sur les deux versants du Massif du Binalud, nous avons déterminé des vitesses de déplacements horizontaux de 3.6±1.2 mm/an et 1.6±0.1 mm/an, le long de zones de failles affectant les versants méridionaux et septentrionaux du Massif, respectivement. Ces vitesses permettent de calculer un taux de déplacement dextre long-terme et total d'environ 5 mm/an. Il correspond à un mouvement vers le Nord d'environ 4.5 mm/an et un mouvement vers l'Ouest de l'ordre de 2 mm/an, de l'Iran Central, à l'Ouest, par rapport au Kopeh Dagh Oriental, à l'Est. Les analyses cinématiques réalisées pendant ce travail indiquent que la convergence est accommodée par des décrochements et des chevauchements le long de structures d'orientations différentes. Cet assemblage structural est impliqué dans un champ de contraintes actuel mécaniquement compatible et homogène. L'homogénéité des états de contraintes déterminés n'est pas en faveur d'un partitionnement complet entre les failles décrochantes / inverses. Les différents types de mouvements observés sur les failles ne résultent que de l'orientation des failles par rapport au champ de contraintes à l'échelle régionale. L'ensemble de ces observations permettent de proposer un modèle tectonique cohérant qui explique la cinématique et la déformation active du NE de l'Iran.

Cette thèse porte sur la tectonique active et l’analyse de deux nouvelles failles : la faille de Sharkhai et la faille d’Avdar. Les deux failles ont été découvertes, en 2011, à partir des images satellitaires HR, à quelques dizaines de kilomètres de la capitale de la Mongolie, Oulan Bator. Une approche morpho-tectonique, géomorphologique et paléosismologique, à partir des images de haute résolution Pléiades et d’études de terrain, notamment de tranchées, a permis: 1) de cartographier les deux failles en détail; 2) de décrire leur géométrie et segmentation; 3) de contraindre leur cinématique; 4) de documenter leur activité récente et leur comportement sismique (décalages co-sismiques et cumulés, période de retour, taux de glissement). La faille de Sharkhai s’étend sur 46 km selon une direction comprise entre N42°E et N72°E en moyenne, avec un pendage de 66° à 72° vers le sud-est entre E106.31°/N47.352° et E106.53°/N47.485°, et sub-vertical entre E106.474°/N47.473° et E106.75°/N47.57°. Elle est caractérisée par une géométrie rectiligne et simple en surface. C’est une faille senestre avec une composante verticale normale. L’étude paléosismique met en évidence trois séismes : le séisme EQ3 s’est produit avant 3850±120 calBP, le séisme EQ2 entre 2400±70 calBP et 2030±40 calBP, et le séisme le plus récent (MRE) entre 1090±84 calBP et avant l’âge du sol récent. La période de retour minimum des forts séismes sur la faille de Sharkhai est 1195±157 ans, ce qui implique une vitesse de glissement maximum comprise entre 0.6±0.2 et 2.14±0.5 mm/an. Plusieurs scénarios de segmentation de la faille sont proposés indiquant que la faille est capable de produire des séismes de magnitude comprise entre 6 et 7. L’accélération maximale du sol (PGA au rocher) générée à Oulan Bator serait de 0.12 g, au nouvel aéroport de 0.28 g, et à la ville de Zuunmod de 0.17 g. Ces valeurs correspondent à une intensité (MMI) comprise entre VI et X. La faille d’Avdar s’étend sur 47 km selon une direction moyenne comprise entre N26°E et N88°E avec un pendage variant de 40° à 55°. La partie sud-ouest de la faille est caractérisé par une géométrie simple et linéaire. Par contre, l’architecture de la faille est complexe dans la partie nord-est. Les décalages mesurés indiquent que la faille est une faille senestre avec une composante normale. Les tranchées paléosismiques documentent son activité sismique pendant le quaternaire. La faille peut se diviser en plusieurs segments, suggérant des séismes de magnitude comprise entre 5.8 et 7. Les valeurs de PGA (au rocher) les plus importants seraient de 0.1 g pour Oulan Bator, 0.18 g pour le nouvel aéroport et 0.19 g pour la ville de Zuunmod. Ces valeurs indiquent une intensité de l’ordre de VI à X. Les investigations paléosismiques montrent que le dernier séisme est plus récent que 5665±85 calBP. Tous ces résultats doivent être pris en compte dans l’estimation de l’aléa sismique de la région de la capitale Oulan Bator, qui a elle seule comprend plus de la moitié de la population du pays. Située sur un bassin sédimentaire, elle est le centre commercial et industriel du pays et contient divers bâtiments vulnérables. Enfin, elle est en pleine croissance avec un nouvel aéroport en construction à proximité de la faille de Sharkhai, secteur où la ville va très rapidement s’étendre. / This thesis focuses on the active tectonic of two new faults: the Sharkhai fault and the Avdar faults. Both faults were discovered in 2011 from HR satellite images at tens kilometers from the capital of Mongolia, Ulaanbaatar.Morpho-tectonic, geomorphological and paleoseismological approaches using high resolution Pleiades satellites images and field investigations allowed: 1) to map the both faults in details; 2) to describe their geometry and segmentation; 3) to identify their kinematic; 4) to document their recent activity and their seismic behavior (co-seismic and cumulated displacements, the time of the last earthquakes, slip rate). The Sharkhai fault extends 46 km with an average direction between N42°E and N72°E, and a dip between 72° and 66° either to south-east, between E106.31°/N47.352° and E106.53°/N47.485°, or sub-vertical between E106.474°/N47.473° and E106.75°/N47.57°. The fault is characterized by a linear and simple geometry. It is a left lateral strike slip with a normal vertical component. The paleoseismological investigations show evidences for three earthquakes: the EQ3 earthquake occurred before 3850±120 calBP, the EQ2 earthquake between 2400±70 calBP and 2030±40 calBP, and the most recent earthquake (MRE) between 1090±84 calBP and before the age of recent soil. The minimum return period of strong earthquakes on the fault Sharkhai is 1195 ± 157 years, which implies a maximum slip rate between 0.6±0.2 and 2.14±0.5 mm/year. Several segmentation scenarios of the fault where proposed indicating that the fault is capable to produce an earthquake of magnitude between 6 and 7. The maximum peak ground acceleration (PGA at rock) generated at Ulaanbaatar is 0.12 g, 0.28 g at the new airport, and 0.17 g at the city of Zuunmod. These values correspond to intensity between VI and X at rock sites. The Avdar fault, 47 km length, have an average orientation between N26°E and N88°E and a dip between 40° and 55°. The southwestern part of the fault is characterized by a simple and linear geometry while the architecture of the surface rupture is complex in the northeastern part. The measured offsets indicate that the fault is left lateral with a normal component. The paleoseismic trenches attest its seismic activity during the Quaternary. The fault can be divided into several segments suggesting earthquakes of a magnitude ranging from 5.8 to 7. The most important values of PGA (at rock site) would be 0.1 g at Ulaanbaatar, 0.18 g for the new airport and 0.19 g for Zuunmod city. These values indicate an intensity between VI and X. Paleoseismic trench shows that the last earthquake occurred on the fault since 5665± 85calBP. All these results should be considered in estimating the seismic hazard in the region of the capital Ulaanbaatar especially as, alone, it contains more than the half of the country population. Situated in a sedimentary basin, it is the commercial and industrial center of Mongolia and contains many vulnerable buildings. Also, the city is growing with a new airport construction near the fault Sharkhai area where the city will extend very quickly.

La mesure et la modélisation des concentrations en $^{36}$Cl accumulé au sein d'un plan de faille normal permet d'estimer l'âge et le glissement des forts séismes passés ayant successivement exhumé ce plan de faille. Si cette méthode présente l'avantage de fournir des enregistrements paléo-sismologiques continus sur des périodes de temps relativement longues (10 000 à 20 000 ans), la modélisation de données repose jusqu’à présent sur un modèle direct qui permet difficilement d'attester de l'unicité du scenario proposé, et d'estimer précisément les incertitudes associées, et ne tient pas compte de l'histoire long-terme du plan de faille, avant son exhumation post-glaciaire (héritage). Nous avons développé dans un premier temps un nouveau modèle qui inclut l’histoire d'héritage, et mis en place une procédure d'inversion des données permettant de 1) déterminer l'ensemble des paramètres de l'histoire sismique d'exhumation, 2) d’attester de l'unicité du scénario proposé, et 3) de contraindre précisément ses incertitudes. Nous appliquons notre méthode d’inversion à 11 failles des Apennins Centraux et montrons une grande variabilité dans leur activité sismique au cours des derniers 10 000 à 45 000 ans, avec des accélérations représentant 2 à 20 fois la vitesse long-terme de la faille. Nos résultats suggèrent en particulier que l'activité sismique des failles des Apennins Centraux pourrait être contrôlée par les propriétés intrinsèques des failles (vitesse long-terme, longueur, segmentation, état de maturité structurale), ainsi que par des processus d'interactions visco-élastiques agissant entre les failles. / The use of $^{36}$Cl cosmogenic nuclide as a paleo-seismological tool to determine the seismic history of normal faults provide continuous records over the past 10 000 to 20 000 yrs. The modeling of the $^{36}$Cl concentrations measured at the surface of an exhumed fault-plane allows determining the age and the displacement of the past seismic events that successively exhumed the fault-plane. The available modeling approach is however unable to attest for the unicity of the inferred scenario, which makes the estimate of the associated uncertainties difficult. An other limitation concerns the long-term history of the fault-plane prior its post-glacial exhumation (inheritance), that is not fully accounted for in this model (Schlagenhauf et al., 2010). We have developed a reappraisal of this model that accounts for the inheritance history, and includes a procedure of data inversion to 1) determine all parameters of the exhumation history at once, 2) attest for the unicity of the proposed scenario, and 3) precisely determine the associated uncertainties. Applying our new modeling to 11 normal faults previously studied in Central Apennines, we observe a large variability of their seismic activity over the last 10 000 - 45 000 yrs, with slip-rate acceleration reaching 2-20 times their long-term slip-rate. In particular, our results suggest that the seismic activity of normal faults in Central Apennines could be controlled by intrinsic properties of the faults (such as their long-term slip-rate, fault-length, segmentation, state of structural maturity), and by visco-elastic stress transfers between faults.