Thèse doctorat : Géophysique, Géologique : Strasbourg 1 : 2006. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 16 p.

Les mécanismes qui mènent à la morphologie actuelle des Andes de Neuquén, dans le sud des Andes centrales (Argentine), sont mal compris. Dans ce travail, nous avons étudié les marqueurs morphotectoniques de la déformation au front de l'orogène qui montrent que le régime tectonique régional est compressif au Plio-Quaternaire. La partie méridionale des Andes de Neuquén constitue un prisme orogénique critique alors que la partie septentrionale implique plutôt la réactivation de blocs crustaux isolés dans l'avant-pays. Par ailleurs, le soulèvement dans l'avant-pays d'une large province crustale loin du front orogénique habituellement considéré à ces latitudes, traduit l'élargissement de l'orogène. Certaines structures extensives contemporaines de la compression s'expliquent par des glissements gravitaires similaires à ceux observés sur les marges passives. Les soulèvements crustaux et les couches sédimentaires ductiles contrôlent au premier ordre le processus. Des modèles numériques et une solution analytique montrent que l'incision fluviatile et la sédimentation favorisent ou inhibent l'initiation du processus.

Le Venezuela est traversé par une zone de limite de plaque. Ce système tectonique accommode les mouvements relatifs de trois plaques majeures: la plaque Sud-Américaine, la plaque Caraïbe et la plaque de Nazca. Ce système est constitué de failles décrochantes actives qui ont généré au Venezuela de nombreux séismes de magnitude supérieure à 6-7. Parmi ces failles, cette thèse se focalise sur la faille de Boconó et la faille d’El Pilar.Le but de cette thèse est d'étudier l'activité de ces failles sur plusieurs échelles de temps en utilisant une approche multidisciplinaire qui combine analyses morphotectonique, paléosismologique et géodésique. Cette approche a permis de préciser le régime de déformation de ces failles indispensable à l'estimation de l'aléa sismique.Antérieurement à cette thèse, dans la région de Yaracuy, l’activité tectonique du segment nord de la faille de Boconó était mal contrainte faute de données géodésiques ou géochronologiques suffisantes. Or cette partie de la faille a provoqué en 1812 un séisme de Mwi 7.4 qui a détruit les villes de la région.Grâce à la datation par Béryllium-10 de la surface d’exposition de cônes alluviaux décalés par la cinématique dextre de la faille, cette thèse montre que la vitesse quaternaire de la faille est comprise entre 5.0 et 11.2 mm/an.En comparant cette vitesse estimée sur ~ 200 ka et le taux de glissement estimé en champ lointain par des mesures géodésiques (~ 12 mm/an), il peut être proposé que la faille de Boconó accommode une grande partie de l'extrusion du Bloc Nord Andin. La réalisation de carte de vitesses moyennes de déformation à partir d'images SAR a montré l'absence de glissement asismique le long de la faille de Boconó entre 2007 et 2011. En extrapolant ce comportement aux derniers 200 ans, il en résulte que, depuis le dernier séisme en 1812 il y a une accumulation de déficit de glissement de quelques mètres selon la vitesse de glissement considérée. Cette faille représente donc un aléa sismique important pour la région. Une tranchée réalisée pour préciser cet aléa a montré que trois évènements sismiques de Mw > 6-6.5 ont lieu depuis 1300 ap. J.-C., le dernier de ces événements étant probablement le séisme historique de 1812.Au Nord Est du Venezuela, la faille d’El Pilar accommode l’intégralité du mouvement relatif entre la plaque Sud-Américaine et la plaque Caraïbe (~ 20 mm/an). Après le séisme de Ms 6.8 en 1997, le segment émergé de cette faille a subit un important « afterslip ». Des mesures géodésique réalisées en 2003, 2005 et 2013 ont montré que ce segment glisse encore asismiquement (~12 – 13 mm/an). Cette thèse présente une carte des vitesses de déformation entre 2007 et 2011 calculée par interférométrie radar. Celle-ci a permis de montrer que cette faille glisse asismiquement de façon non uniforme dans l’espace et le temps. L’analyse en série temporelle des déplacements a révélé que le glissement asismique de certains tronçons de la faille subit une accélération en Juin 2009 avec des vitesses de glissement asismiques supérieures au déplacement relatif entre les plaques. Cette observation permet d’interpréter que le glissement asismique a un comportement transitoire, en effet, des périodes de blocage et des périodes de larges glissements se succèdent. Cette succession doit probablement se poursuivre tout le long de la période intersismique comme le suggèrent le faible nombre de séismes historiques et préhistoriques au regard de la vitesse de coulissage le long de la faille. Enfin ce glissement asismique présentant des variations spatiales et temporelles est probablement contrôlé par la présence de serpentinites et d’une activité hydrothermale le long de la zone de faille, contexte connu pour favoriser des comportements rhéologiques de ce type. / Venezuela is crosscut by a plate boundary zone, this tectonic setting accommodates the relative displacements of three plates: the South America, the Caribbean and the Nazca Plate. This tectonic system is constituted of active strike-slip faults which have provoked several events of Mw > 6-7. Among these faults, this thesis focuses on the Boconó Fault and on the El Pilar Fault.The aim of this dissertation is to study fault activities on several time scales using a multidisciplinary approach. This approach, which combines morphotectonic, paleoseismologic and geodetic analyses, leads to clarify the deformation pattern. This knowledge is essential to the seismic hazard assessment.Previously to this thesis, in the Yaracuy valley, the tectonic activity of the Boconó fault was poorly constrained due to the lack of geodetic and geochronological data; although a part of this fault triggered in 1812 an earthquake of Mwi 7.4. Through 10-Beryllium surface exposition dating of two alluvial fans shifted by the fault, this thesis shows that the Quaternary slip rate of the fault ranges from 5.0 to 11.2 mm/yr. By comparing this rate estimated on ~ 200 ka with the slip rate estimated in far field with geodesy (~ 12 mm/yr), it can be proposed that the Boconó fault accommodates a major part of the North Andean Block extrusion. Velocity map of ground displacements calculated using SAR images shows the lack of aseismic slip along the Boconó Fault during the 2007-2011 period. The extrapolation of this locked activity since the 1812 event, implies that there is a slip deficit of several meters. Therefore, the Boconó Fault have to be taken into account in the regional seismic hazard assessment. A paleoseismological trench across the studied segment is also presented in this thesis in order to constrain this assessment. Three events of Mw > 6 - 6.5 have been recorded in this trench since 1300 CE, the last of these events is probably the 1812 historical earthquake.In the north-western region of Venezuela, the El Pilar Fault accommodates the whole relative displacement between South-America and Caribbean Plates (~ 20 mm/yr). After the last event in 1997 (Ms 6.8) the on-shore segment of this fault undergoes an important afterslip. Geodetic campaign measurements performed in 2003, 2005 and 2013 showed that this segment was still creeping (~ 12 - 13 mm/yr). This thesis presents an InSAR analysis performed with 18 SAR images spanning the 2007-2011 period. The velocity map shows that the aseismic slip is not uniform along the El Pilar Fault. Time-series analysis reveals locally a creep acceleration. This transient is characterised by a rate exceeding the rate of surrounding plate motion. Therefore, the El Pilar fault seems to be partially locked during several years and then undergoes transient creep during several months. This succession should last during the whole interseismic period as suggested by the low seismic activity and paleoseismological trenches. This creep showing spatio-temporal variations is probably controlled by the existence of serpentinites lenses and the hydrothermal activity, which are known to promote this kind of rheological behaviour.

L'objectif de ce mémoire de thèse est l'étude de la tectonique récente et l'évaluation de l'aléa sismique pour trois villes importante, Téhéran, Tabriz et Zandjan, situées dans le nord-ouest de l'Iran. Dans la capitale de l'Iran, Téhéran, nous nous sommes concentrés sur le système de faille active de Mosha-Nord Téhéran. Nos travaux démontrent que ce système est essentiellement décrochant sénestre. Nos analyses paléosismologiques sur la portion est de ce système (dans la vallée de Tar) montrent au minimum les évidences de sept grands événements sismiques (M>7) pendant les derniers 10000 ans (l'intervalle de récurrence est de 1100 à 1400 ans). Les études que nous avons mené dans la partie centrale de ce système (région d'Abali) révèlent qu'il pourrait être la source du dernier événement sismique ayant affecté la ville de Téhéran en 1830 AD. Dans la région de Tabriz, nous nous sommes intéressés au segment SE de la faille décrochante dextre de Nord Tabriz où nous avons trouvé les évidences de trois grands séismes pendant les derniers 33500 ans. Nos études montrent que la faille Nord Tabriz qui est la portion centrale d'un système de faille (TFS) est constituée par deux segments NW et SE dextres. Notre étude paléosismologique suggère une variation de la vitesse qui diminue du NW vers SE le long de ces segments. Les extrémités ouest (Mishu) et est (Bozghush) de ce système correspondent à des zones compressives qui absorbent les déplacements horizontaux sur les segments NW et SE. D'un point de vue général la TFS est une partie d'un système de failles régionales (GSKT) qui relie une zone d'extension active dans la partie centrale de la collision Arabie-Eurasie et une zone de compression active à l'Est. Enfin, à Zandjan qui est une ville située dans une région de lacune sismique, nous avons découvert un important réseau de failles actives. Le tracé sud-est de ce réseau de failles passe par la ville de Zandjan. En conclusion, les localisations et les cinématiques des systèmes de faille étudiés sont discutées dans le cadre géodynamique général de la collision Arabie-Eurasie. On remarquera que la faille majeure de Nord Tabriz qui correspond essentiellement à un décrochement dextre a la même direction NW-SE que les décrochements sénestres présents dans la chaîne de l'Alborz (les failles de : Mosha, Talaghan et Manjil). Cette observation nécessite une variation de la direction de compression entre ces deux régions.

Ce travail de thèse a pour objectifs d'analyser la tectonique active et son héritage structural<br />dans l'Alborz Central - chaîne de montagne active située au Nord de l'Iran et bordant le bassin Sud-<br />Caspien - et de caractériser l'aléa sismique dans la région de Téhéran, située sur le front Sud de<br />cette chaîne, où vivent quinze millions d'habitants. Les méthodes d'analyse misent en oeuvre sont<br />celles de l'étude morphotectonique et de la paléosismologie (images satellitaires, photos aériennes,<br />Modèles Numériques de terrains, géomorphologie, géologie du quaternaire, tranchées). Après un<br />rappel du cadre géologique et structural, une nouvelle synthèse paléogéographique à l'échelle de<br />l'Alborz – resitué dans le contexte de convergence entre l'Arabie et l'Eurasie - est proposée à partir de<br />l'analyse des structures et de leur réactivation au cours du temps. L'analyse de la cinématique des<br />failles actives, en particulier dans la zone interne de l'Alborz Central, permet de proposer un nouveau<br />modèle géodynamique de la région Sud-Caspienne. Un premier bilan de l'alea sismique (source,<br />vitesse, magnitude, intervalle de récurrence) est dressé pour la région de Téhéran.

L’Arménie se situe dans la zone de collision entre Arabie et Eurasie et est le siège d’une déformation intracontinental active comme l’atteste les nombreux tremblements de terre historiques qui s’y sont produits. Tous ces séismes, destructeurs, attestent d’une forte activité sismique régionale, et il est par conséquent important d'évaluer l’aléa sismique associé aux structures actives qui génère cette sismicité.Le travail présenté ici, expose les résultats de l’analyse de la tectonique active au niveau des terminaisons nord-ouest et sud-est de la faille de Pambak-Sevan-Syunik (PSSF), une des failles décrochant majeure qui traverse l'Arménie du NW au SE. La quantification des déformations en termes de géométrie, cinématique, vitesse de glissement et paléosismicité, en utilisant les méthodes de datation 3He cosmogénique, OSL/IRSL et radiocarbone, révèlent des comportements différents entre les deux régions.Au niveau de la terminaison nord-ouest, dans la région d’Amassia, la faille PSSF s’incurve vers l'ouest et se subdivise en deux branches de direction WNW-ESE, et de cinématique inverse, définissant une structure en pop-up. Nous estimons une vitesse de soulèvement de 0.5 ± 0.1 mm/an et une vitesse de raccourcissement NNE-SSW de 1.4 ± 0.6 mm/an. Ces résultats suggère que l’essentiel des ~2 mm/an de mouvement dextre estimés le long de la faille de PSSF sont absorbés au niveau du pop-up d’Amassia.Au niveau de la terminaison sud-est, dans la région du volcan Tsghuk, la faille PSSF semble disparaitre. Le peu d’activité tectonique est caractérisée par des failles normales sub-méridiennes associées à une légère composante décrochant dextre. Nous déterminons une vitesse de glissement vertical de ~0,2 mm/an, une vitesse d’extension ~EW de ~0,1 mm/an associée à une composante dextre de ~0,05 mm/an. Ces résultats suggèrent que le mouvement dextre observé le long de la faille de PSSF plus au nord, a été transféré sur d'autres failles plus à l'ouest dans le Karabakh (faille Hagari ou autres structures situés encore plus au NW). / The territory of Armenia was located in the collision zone between Arabia and Eurasia, and is the seat of active intercontinental deformations, which was attested by the many historical earthquakes that have occurred in this region. All these destructive earthquakes show a strong regional seismic activity, and therefore it is important to evaluate the seismic hazard associated with active structures that generates this seismicity.This study presents the results of the analysis of the active tectonics within the northwestern and southeastern extensions of the Pambak-Sevan-Syunik fault (PSSF), a major right-lateral strike-slip fault cutting through Armenia (NW - SE). Quantifying the deformations in terms of geometry, kinematics, slip rates and earthquake activity, using cosmogenic 3He, OSL/IRSL and radiocarbon dating techniques, reveal different behaviors between the two regions.Within the northwestern extension, in the region of Amassia, the PSSF bends to the west and splits into two main WNW-ESE trending reverse faults defining a compressional pop-up structure. We estimate an uplift rate and a shortening rate of 0.5 ± 0.1 mm/y and 1.4 ± 0.6 mm/y, respectively. This suggests that most of the ~2 mm/y right lateral movement of the PSSF seems to be absorbed within the Amasia pop-structure.Within the southeastern extension, in the region of Tsghuk volcano, the PSSF shows signs of dying out at the southernmost tip of the Syunik graben. A very slow NS trending normal faulting associated with a slight right-lateral movement characterizes the tectonic activity in the region of Tsghuk volcano. We estimate vertical slip rates, EW stretching rate, and right-lateral slip rate of ~0.2 mm/y, ~0.1 mm/y and ~0.05 mm/y, respectively. These results lead to the conclusion that the right lateral movement observed further north along the PSSF is mainly transferred within other active faults further west within the Karabagh (Hagari fault or other structures further northwestwards).

La subduction d'une dorsale active sous un continent est un processus inévitable dans l'évolution des chaînes de subduction. Le travail de cette thèse concerne l'évolution de la Cordillère de Patagonie Centrale, à la latitude du point triple du Chili, en relation avec la subduction de la dorsale active du Chili induisant le développement d'une fenêtre asthénosphérique sous la plaque sudaméricaine. A l'aide d'une approche morphologique, structurale, couplée à l'analyse d'images satellites et topographiques, nous montrons l'influence de la fenêtre asthénosphérique depuis 3 Ma sur l'évolution morphostructurale de la Patagonie Centrale. Au cours du Pliocène, la Cordillère de Patagonie Centrale est marquée par une phase d'extension majeure induisant la formation de dépressions transverses et internes à la chaîne. L'inversion négative du relief responsable de la topographie générale de type rift induit l'inversion du front morphotectonique et la déconnexion du piedmont volcano-sédimentaire du reste de la Cordillère à partir de 3 Ma. L'extension radiale dont l'amplitude est comprise entre 800 mètres et 3500 mètres, se localise dans la plupart des cas au niveau de failles polyphasées. L'évolution morphostructurale plioquaternaire proposée est directement reliée à l'ouverture de la fenêtre asthénosphérique à 3 Ma sous la Patagonie et à la remontée de matériel asthénosphérique chaud induisant la collapse régionale de la Cordillère de Patagonie Centrale.

La Mongolie occidentale a connu une sismicité intracontinentale exceptionnelle au cours de la première moitié du XXe siècle, avec 4 évènements sismiques d'une magnitude supérieure à 7.9, localisés sur des grandes structures décrochantes en régime transpressif senestre. Cette sismicité historique a été qualifiée d’essaim sismique, et des études paléosismologiques indiquent que ce phénomène a déjà pu se produire par le passé (3 à 4 ka). Mais si la partie est de la chaine du Gobi-Altaï a rompu lors du séisme du même nom en 1957 (Mw8) le long de la faille de Bogd orientale (WBF), plusieurs traces de failles affectant des formations Holocènes et présentant des longueurs > 100 km ont été documentées dans la partie ouest du massif, sans pour autant faire l’objet d’études quantitatives.Cette thèse apporte un état des lieux de l’activité sismique dans le Gobi-Altaï, au travers d’une cartographie détaillée des escarpements de failles actives au cours du pléistocène supérieur, associée à une analyse de la segmentation au regard de critères géométriques et cinématiques. Parallèlement, des investigations morphotectoniques et paléosismologiques, couplées à des méthodes de datations au 10Be in situ, OSL et 14C, ont permis de quantifier les vitesses de glissement depuis le Pléistocène supérieur, et les âges des paléo-ruptures au cours de l’Holocène sur les deux principaux décrochements analysés : les failles de la Vallée des Lacs (VOLF), et de Bogd occidentale (WBF) ; des données préliminaires permettent également de contraindre l’âge de la dernière rupture et la vitesse de glissement sur les failles de Tsogt (TF) et de Tsagaan Gol (TGF), situées respectivement dans le prolongement occidental de la WBF et de la VOLF. De plus, des mesures systématiques des décalages cosismiques horizontaux enregistrés par la morphologie, notamment le long de la rupture de surface du séisme de 1957, couplés à l’utilisation et le développement d’une approche statistique de détermination des glissements cosismiques moyens au regard de la segmentation, a permis de déterminer la fonction de distribution du glissement le long de l’EBF sur 3 cycles sismiques, suggérant d’une part une distribution du glissement assez homogène le long de la rupture, et d’autre part que le glissement du séisme généré en 1957 est d’une amplitude comparable de celle des précédents séismes, pour au moins 50 % de la rupture principale. Cette approche de détermination statistique des glissements moyens sur plusieurs cycles sismiques est prometteuse mais présente néanmoins certaines incohérences, et des voies de développement et de validations sont proposées.Les paramètres morphotectoniques et les âges des paléoséismes documentés dans cette thèse présentent une grande cohérence avec les données précédemment acquises sur l’EBF, avec des vitesses de faille lentes (0,7 ± 0,2 mm.a-1 sur la WBF et 0,5 ± 0,1 mm.a-1 sur la VOLF), des périodes de retour longues (4,0 ± 1,2 ka pour la WBF), et des décalages cosismiques relativement importants (2 – 4 m). Nos mesures de vitesses de faille indiquent par ailleurs une distribution de la déformation depuis la EBF vers les WBF et VOLF, séparant la déformation en deux faisceaux de failles, l’un se branchant au nord depuis la VOLF sur la TGF. Les déterminations des âges de paléoséismes indiquent une possibilité de cluster entre les différentes failles étudiées, avec trois ruptures potentiellement synchrones au cours de l’Holocène, dont une, rompant l’intégralité des décrochements analysés (WBF, EBF et VOLF), s’avère être temporellement corrélée au précédent cluster potentiellement identifié à 3 – 4 ka. Les paramètres présentés dans cette thèse permettent finalement de calculer des paléomagnitudes associées aux deniers évènements sur les WBF et VOLF, comprises entre Mw7,6 et Mw8 selon les paramètres et les lois considérés. Ces données fondamentales pourront servir de canevas de base pour les actuelles études d’aléas sismique en Mongolie. / Western Mongolia experienced an exceptional intracontinental seismic activity during the first part of the XXth century, with four seismic events with Mw > 7.9, located on large strike-slip faults with a transpressive left-lateral motion. This historical seismicity has been qualified as a cluster, and paleoseismological studies indicate that this phenomenon might have occurred 3 to 4 ka ago. Although the eastern part of the Gobi-Altai mountain range broke during the eponymous earthquake in 1957 (Mw8) along the Eastern Bogd Fault (EBF), several fault traces affecting Holocene formations and presenting continuous fault length > 100 km have been documented on the western part of the range, while not been the purpose of quantitative studies.This thesis first gives an inventory of the seismic activity within the Gobi-Altai, through detailed mapping of the fault scarps which show activity during the late-Pleistocene, also with an analyze of the fault segmentation regarding to geometric and kinematic criteria. Secondly, some morphotectonical and paleoseismological surveys have been carried on, along with dating techniques as 10Be in situ, OSL and radiocarbon, which allow quantifying the faults slip-rates since late-Pleistocene, and paleo-ruptures ages during the Holocene period on the two main strike slip faults analyzed : the Valley of Lakes Fault (VOLF), and the Western Bogd Fault (WBF); preliminary data also allow quantifying the slip rates and the age of the most recent event along the Tsogt Fault (TF) and the Tsagaan Gol fault (TGF), respectively located in the westward continuation of the WBF and the VOLF. Moreover, systematic lateral offset measurements have been carried on along the faults traces, and especially along the 1957 surface rupture, where a statistical approach based on probability density has been applied in order to assess the average lateral offsets successively recorded by the landforms, and reveals that the slip distribution along the EBF on 3 seismic cycles. This suggests first that the slip distributions rather even along the rupture, and secondly that the slip related to the 1957 earthquake is of the same amount than previous major ruptures on that fault, for half of the main 1957 surface rupture. This approach of average coseismic slip assessment on several seismic cycles is promising, but still presents some inconsistencies, and we propose developments and validation perspectives.Morphotectonic parameters and ages of paleo-earthquakes reported in this thesis present a strong consistency with former studies along the EBF, with slow slip-rates (0,7 ± 0,2 mm.yr-1 on the WBF and 0,5 ± 0,1 mm.yr-1 on the VOLF), and significant left lateral coseismic offsets (2 – 4 m). Our measurements of slip rates indicate furthermore a distribution of the on-fault deformation from the EBF to the WBF and the VOLF, splitting the deformation in two branches, the north one reaching the TGF and the southern one visibly branches on the TF. Assessments of the paleoearthquakes ages show three possible clusters between the studied faults during the Holocene time, and one of them may break the three faults (WBF, EBF and VOLF), and seems as well to correspond to the cluster possibly identified 3-4 kyr ago. The fault parameters presented in this thesis allow computing the paleomagnitudes related to last seismic events along the WBF and the VOLF, ranging from Mw7.6 and Mw8, depending of parameters and empirical relations considered. Finally those fundamental data may serve as basic pattern for current seismic hazard assessments in Mongolia.

La chaîne Himalayenne est l'un des exemples les plus spectaculaires de déformation active à la surface de notre planète. Au cours des derniers siècles, de nombreux séismes majeurs (Mw > 7.5) ont affecté cette zone et le lourd bilan humain du séisme de Gorkha en 2015 a une nouvelle fois rappelé l’importance de parvenir à mieux estimer l’aléa sismique de cette région. Bien que les structures lithologiques et tectoniques semblent montrer au premier ordre une cylindricité le long des 2500 km de l'arc Himalayen, de nombreuses études, menées principalement au Népal, ont permis de mettre en évidence des variations latérales structurales, thermochronologiques, morphologiques, gravimétriques, sismologiques ou géodésiques. Le rôle de ces variations latérales sur la segmentation sismique reste cependant mal contraint. La taille maximale et la probabilité d’occurrence de ces méga-séismes sont donc toujours matière à débat.Ainsi, le comportement sismique de l’Himalaya du Bhoutan reste énigmatique. Pour certains les faibles taux de sismicité observés actuellement font de ce royaume une zone asismique de 350 km de long. Pour d’autres, à l’instar de l’Himalaya du Népal, la faible sismicité observée est associé à une forte accumulation de contrainte susceptible de générer des séismes majeurs. L'objectif de ce travail de thèse est d’améliorer notre connaissance de cette région en quantifiant la déformation à différentes échelles spatiales et temporelles via des études morphotectoniques et paléosismologiques.La première partie de cette thèse vise à quantifier les mouvements verticaux à l’ouest Bhutan et le long du Main Frontal Thrust, structure la plus frontale située au sud Bhoutan. Trois campagnes de terrain ont été réalisées permettant l'échantillonnage (1) de terrasses alluviales le long du front afin de quantifier et d'étudier les variations du soulèvement Holocène, (2) de bassins versants pour l'étude de la dénudation court-terme (< 20 ka) dérivée des cosmonucléides ($^{10}$Be) et (3) de terrasses alluviales dans le Moyen-Pays pour quantifier l’incision Holocène. Les vitesses verticales obtenues au front sont comparables à celle proposées le long du reste de l’arc himalayen, suggérant une cinématique relativement simple. Par contre, nos résultats indiquent une variation de la géométrie du chevauchement himalayen (Main Himalayan Thrust) entre l’est Népal et l’ouest Bhoutan.La seconde partie porte sur plusieurs études paléosismologiques le long du front ouest et centre Bhoutanais. Six sites différents ont été étudiés au cours de trois campagnes de terrain. La datation et la modélisation de charbons détritiques a permis de mettre en évidence l'occurrence d’au moins cinq séismes majeurs durant les derniers 2700 ans, faisant du Bhoutan une zone sismiquement aussi active que le Népal. A une échelle régionale, cette étude apporte donc de nouvelles contraintes et contribue au débat sur la possibilité d’occurrence d'un séisme de magnitude 9 le long de l'arc Himalayen. / The Himalayan arc is one of the most active intra-continental mountain belts in the world. Over the last centuries, several major earthquakes (Mw > 7.5) have struck this arc. The dramatic effects of the Gorkha earthquake sequence in 2015 pointed once again the crucial need to improve seismic hazard assessment of this area.Geological explorations of the Himalayas since the late 19th century have emphasized a 2500-km-long roughly cylindrical structure, with striking continuity of main units and thrust faults. However recent geophysical and geological investigations have revealed lateral variations. The relationship between these variations and earthquakes segmentation along the arc remains poorly constraint. The maximum size and the occurrence probability of such earthquakes are still a matter of debate.For instance, the seismic behavior of Bhutan remains enigmatic. The present-day low seismicity rate observed in this area can reflect two opposite fault behaviors: an aseismic creeping zone or a zone of stress accumulation for future great earthquakes as the others parts of Himalayas. The main objective of this thesis is to bring new constraints on the deformation of the Bhutan Himalayas, at different space- and time-scales, through morphotectonic and paleoseismological approaches.The first part of this thesis focuses on the vertical deformation assessment along a N-S transect in western Bhutan and along the Main Frontal Thrust, which is the southern-most thrust in southern Bhutan. In the past three years, we have carried out three fieldwork campaigns to sample (1) frontal terraces to assess Holocene uplift rates, (2) watershed basins to quantify short term denudation rates (< 20 ky) derived from cosmonuclides $^{10}$Be and (3) hinterland alluvial terraces to quantify the Holocene incision rate. Frontal Holocene uplift rates obtained in Bhutan are consistent with those obtained in the others parts of Himalayas. Furthermore, our results reveal a variation in the geometry of the Main Himalayan Thrust between eastern Nepal and western Bhutan.The second part focuses on several paleoseismic studies along the west and central bhutanese Himalayan front. Different sites were investigated during three fieldwork campaigns. Detritic charcoals sampling and modeling suggest the occurrence of at least five surface-rupturing earthquakes during the last ~2700 years. These results demonstrate that the present-day low seismicity rate observed in Bhutan is not representative of the seismic activity at longer time scale. At regional scale, they also take part of a broader discussion on the probability of occurrence of a magnitude 9 earthquake along the Himalayan arc.

Ce travail de thèse a pour but d'analyser les variations de vitesses sur des grandes failles décrochantes en contexte intracontinental, capables de produire des séismes de très fortes magnitudes (M > 7.5). Afin d'illustrer ces variations d'activités, cette analyse a été effectuée sur deux zones d'études situées en domaine continental et sismiquement actives: la région ouest de la Mongolie (failles de Bogd et Bolnay) et le nord de l'Iran (failles d'Astaneh et de Tabriz). À partir d'une approche morphotectonique et paléosismologique, les cinématiques, les vitesses de failles et les intervalles de récurrence entre les séismes majeurs ont été estimés, permettant d'analyser les caractéristiques du cycle sismique sur chacune des failles. En Mongolie, les failles de Bogd et Bolnay présentent respectivement des vitesses de ~ 1,2 et 2,6 mm/an, qui semblent être constantes sur la période Pleistocène supérieur-Holocène. Ces deux failles présentent également des glissements caractéristiques et des intervalles de temps similaires entre les séismes majeurs. Les analyses paléosismologiques suggèrent qu'un essaim sismique comparable à celui enregistré au XXème siècle a eu lieu il y a environ 3000 ans. En Iran, une vitesse géologique de 2 mm/an a été estimée sur la faille d'Astaneh et les données paléosismologiques suggèrent des intervalles de récurrence de 1800 ans, associés à des déplacements en surface compris entre 3 et 4,5 m. Nous avons également estimé une vitesse de 7 mm/an sur la faille de Tabriz, en accord avec les données GPS, suggérant que la vitesse sur cette faille est constante depuis 45 ka.