Erdogmus-Yenigediz graben is one of the major structural elements of Aksehir-Simav Fault System (ASFS), which is a major extensional structure in the southwestern Anatolian extensional neotectonic province (SWAEP). It is about 6-10-km-wide, 15-km-long and approximately ENE-trending and is actively growing structure as indicated by the 1970.03.28 (Mw= 7.2) Gediz earthquake. The graben is characterized by two distinct units, separated by an angular unconformity: (i) Miocene-middle Pliocene Arica formation and (ii) Plio Quaternary Erdogmus formation. The former unit commences with a basal conglomerate above the basement rocks and is composed mainly of coal-bearing continental and lacustrine sediments with lava flows and pyroclastics, particularly common in the middle parts of the sequence. The volcanics are dated at 18.4 &plusmn / 0.1 Ma (Ar-Ar mica ages). They record evidence for two deformation phases as suggested by twosets of overprinting slickenlines, intense folding, thrust and strike-slip faulting. The Erdogmus formation commences with terrace conglomerates and is composed mainly of travertines, older and younger alluvial deposits, fan-apron sediments and the recent axial graben floor sediments. Kinematic analysis of the graben-bounding normal faults, growth faults within the graben-infill and those deforming the sediments are consistent with three distinct phases of deformation: (i) Miocene middle Pliocene extensional phase, (ii) interveining NE SW contractional phase and (iii) Plio-Quaternary extensional phase. The data also suggests a distributed stress field and a multi-directional recent extension in predominantly NNE&ndash / SSW, E&ndash / W and NE&ndash / SW directions. This is also consistent with available focal mechanism solutions for the region. The graben therefore has an episodic evolutionary history with two extensional phases and an intervening short-term contraction, as described in many different parts of the SWAEP. The latter phase of extension is considered as the part of Neotectonic regime, which therefore commenced by the Late Pliocene.

The analogue models and the kinematic models based on the seismic data results were used to simulate the fault pattern which develops above a basement horst. The two major normal faults intersect with each other along the strike in the sedimentary covers. The fault pattern developed in the sedimentary cover is controlled by the dip of the basement fault and the width of the basement horst. The single horst structure was only developed in the sedimentary covers above the wider end of the basement horst. The hourglass structure was developed in the sedimentary covers above the narrower end of the basement horst. The precursor faults developed ahead of the major second-order normal faults when the dip angle of the basement fault is larger than 60°. The antithetic faults developed ahead of the major second-order normal faults when the dip angle of the basement fault is less than 50°. The analogue models were designed in a way that the two hanging wall blocks glide down along the basement horst simultaneously to simulate the activity of the basement faults. The kinematic models were designed based on the alternative sequential slip method to study the kinematic behaviors of the conjugate normal faults. The Lufeng Sag was characterized by the basement horst in the center and the deep half-grabens developed beside the horst. The width of the basement horst decreases along its strike. The models indicates that the second-order normal faults developed above the basement horst, observed in the Lufeng Sag seismic profiles, were reproducible and much more detailed structures were revealed / Detta projekt har analog modellering och kinematiska modeller baserade på seismiska data använts för att simulera förkastningsmönster ovanför en berggrundshorst. Två stora normal förkastningar möts i strykningsriktningen hos de ovanliggande sedimentlagren. Förkastningsmönstret som utvecklats i ovanliggande sedimentlager styrs av stupningen hos underliggande urberg samt bredden hos den underliggande horsten. Den enda horststrukturen som utvecklades i sedimentlagren skedde i fallet med en bredare underliggande horststruktur. En timglasstruktur bildades i den sedimentära successionen vid den smalare ändan av berggrundshorsten. De initiala förkastningarna bildades tidigt för att sedan övergå i andra ordningens normalförkastningar i de fall då stupningen hos underliggande berggrund överstiger 60°. Mindre antitetiska förkastningar bildades före andra ordningens förkastningar där berggrunds-stupningen understiger 50°. Den analoga modell som nyttjades experimentellt var konstruerad så att de två hängväggskomponenterna kunde röra sig fritt samtidigt längs med berggrundshorsten för att simulera aktivering av befintliga förkastningar i berggrunden. De kinematiska modeller som nyttjades var konstruerade enligt metoden för sekventiella rörelser (eng - sequential slip method) för att studera kinematiska beteenden hos konjugerande förkastningspar. Lufeng-sänkans utseende har kontrollerats av berggrundshorsten i mitten samt av de djupa halv-grabens på båda sidorna av horsten. Bredden på berggrundshorsten minskar längs dess stupning. Modellerna påvisar att andra ordningens normal-förkastningar bildades ovanför berggrundshorsten, likt i de seismiska profilerna över området, samt att strukturerna var reproducerbara och väldigt detaljrika.

Le comportement des rivières au cours du rifting joue un rôle important dans la sédimentation syn-rift et la distribution de la subsidence. Pendant la croissance des failles normales, les rivières répondent aux mouvements verticaux. En réponse au soulèvement tectonique, les rivières peuvent être déviées vers les zones en subsidence ou inversées. Les rivières peuvent aussi inciser les zones en soulèvement. L'évolution à long terme des rivières et leurs enregistrements stratigraphiques restent mal documentés pendant les processus de croissance et de migration des failles normales. Cette thèse analyse les interactions entre les rivières antécédentes et la croissance des réseaux de failles normales. Les implications en termes de distribution des faciès syn-rift sont étudiées à l'échelle du bassin et des blocs de failles. Les dépôts fluviatiles et deltaïques sont préservés dans plusieurs blocs de failles normales soulevés le long de la marge sud du rift de Corinthe (Grèce). Les logs sédimentaires et la cartographie des faciès syn-rift permettent le découpage lithostratigraphique de la zone d'étude. La série syn-rift est principalement conglomératique et difficile à dater. La magnétostratigraphie et quelques marqueurs biostratigraphiques sont utilisés pour dater et corréler les dépôts entre les différents blocs de faille. L'analyse des isotopes cosmogéniques 26Al et 10Be dans les dépôts a permis la détermination d'âge d'enfouissement. L'ensemble des âges obtenus par ces différentes méthodes permet de proposer un modèle de corrélation et de reconstruire l'évolution du rift précoce entre 3,6 et 1,8 Ma environ. (1) Le système fluviatile étudié évolue à travers plusieurs blocs de failles actives. (2) Le système de drainage antécédent hérité de la chaîne hellénique est caractérisé par un flux sédimentaire important depuis le début du rifting. (3) Le système fluviatile (au moins 30 km de long) remplit le paléorelief et le flux sédimentaire dépasse largement l'accommodation créée par les failles. L'enfouissement des failles par le système fluviatile limite la création de topographie et le développement d'un réseau de drainage conséquent. (4) L'axe fluviatile antécédent reste constant et contrôle la distribution des faciès. (5) Les changements de faciès et les architectures alluviales sont observés à l'échelle du bassin et ne sont pas directement contrôlés par les variations d'accommodation dans les blocs de failles. (6) Les zones d'accommodation maximale sont ici disposées parallèlement à l'axe fluviatile antécédent. La persistance des rivières et le flux sédimentaire pendant plusieurs centaines de milliers d'années ont permis la localisation de la déformation, induisant une rétroaction positive sur la croissance des failles. Le système distributaire se termine à l'est où des deltas progradent en milieu lacustre peu profond. Les systèmes de dépôts fluviatiles, deltaïques et turbiditiques actifs à l'initiation du rift de Corinthe enregistrent l'approfondissement diachrone du bassin. Le comportement des rivières antécédentes est aussi étudié à l'échelle d'une zone de relais entre deux failles bordières actuellement actives. Pendant le Pléistocène moyen et supérieur, la zone de relais a capturé la rivière antécédente de Krathis qui a construit une succession de deltas. La connexion entre les deux failles majeures est marquée par (1) des failles obliques dites "de transfert", (2) plusieurs familles de terrasses marines enregistrant le soulèvement diachrone de la rampe de relais, et (3) la migration progressive de l'accommodation vers le bassin. Cette étude permet pour la première fois de reconstruire les processus de connexion de failles sur une période 0,5 Ma. La rivière Krathis persiste au cours du développement de la zone de relais et met en évidence, une fois de plus, l'importance des rivières antécédentes dans la localisation des dépocentres majeurs dans les rifts / Rivers behaviour during early rifting can significantly impact on syn-rift sedimentation and the distribution of subsidence. During normal fault growth, existing rivers can be diverted toward subsiding zones. They can respond to footwall uplift either by reversing their flow or by incising into uplifting zones. Long-lived river systems and their stratigraphic record in rifts are poorly documented, not only during early fault propagation and linkage processes but also during successive migrating phases of fault activity. We investigate the interactions of major antecedent rivers with a growing normal fault system and the implications for facies distributions, both on a basin scale and at the scale of individual normal fault blocks. Along the southern margin of the western Corinth rift (Greece), the Plio-Pleistocene fluvial and deltaic successions are investigated. Syn-rift deposits are preserved in a series of uplifted normal fault blocks (10–20 km long, 3–7 km wide). Detailed sedimentary logging and high resolution mapping of the syn-rift deposits document variations of alluvial architecture across the basin and enable to define lithostratigraphic units. Magnetostratigraphy and rare biostratigraphic data are used to date and correlate the alluvial succession between fault blocks. Burial ages were tentatively determined using cosmogenic isotopes 10Be and 26Al produced in situ in quartz grains. Based on the correlation model, we reconstruct the evolution of the early western Corinth rift between about 3.6 and 1.8 Ma. (1) The transverse and antecedent Kalavryta river system flowed and deposited across a series of active normal fault blocks. (2) This river system was inherited from the Hellenide mountain belt and supplied high volumes of coarse sediments from the onset of extension. (3) As depocentres enlarged through time, the fluvial deposits progressively filled palaeorelief. A continuous braided plain developed above active buried faults and no significant consequent drainage system developed between the narrow fault blocks. (4) The main fluvial axis of the antecedent drainage persists through time and controlled facies distribution. (5) The length scale of facies transitions is greater than, and therefore not related to fault spacing. Here, along-strike subsidence variations in individual fault blocks represent a secondary contributor to the alluvial architecture. (6) The zones of maximum subsidence on individual faults are aligned across strike, parallel to the persistent fluvial axis. This implies that long-term sediment supply and loading influenced normal fault growth. Sediment supply largely outpaced local hangingwall subsidence and overfilled the early rift basin. The river system terminated eastward where small deltas are built into a shallow lake that occupied the central Corinth rift. During this time, another river system built fan deltas along the southern margin, recording diachronous deepening of the basin. The behaviour of antecedent rivers is also studied at the scale of a relay zone, that developed later in the rift history between two growing fault segments. During the Middle to Late Pleistocene, the relay zone captured the antecedent Krathis River, which deposited prograding Gilbert-type deltas. Transfer faults record progressive linkage and basinward migration of accommodation along the ramp axis, while marine terraces record diachronous uplift in their footwalls. Although early linkage occurred, the main normal faults continued to propagate until final connexion. For the first time a reconstruction of the linkage phase is presented over a period of ca. 0.5 Myr. Throughout this linkage history, the Krathis River continued to flow across the relay zone. Again, this emphasizes the role of antecedent rivers in supplying sediments and controlling the location of the major depocentres along the rift margins

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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.