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'Himalaya résultant de la collision indo-asiatique, dans laquelle l'Inde plonge sous le Tibet, initie régulièrement des tremblements de terre destructeurs dont la plupart sont mortel pour les communautés népalaises et limitrophes. Telle une muraille séparant les plaines d’Inde et le haut plateau du Tibet, l’Himalaya façonne la circulation atmosphérique, affectant tant le climat régional que global. Cette thèse vise à se pencher sur l'histoire et l'évolution peu connue du climat et de la sismicité de l'Himalaya, dans une des régions les moins peuplées et la plus reculées du Népal occidental. Dans le contexte de changements climatiques et environnementaux, l'un des aspects les moins bien élucidés de l'histoire de l'Himalaya au cours du Quaternaire supérieur est celui de l'extension des glaciers ainsi que leurs impacts sur l'évolution du paysage. En nous appuyant sur des observations de terrain, sur des datations par nucléides cosmogéniques (10Be) ainsi que des observations satellitaires, nous avons pu estimer l'étendue maximale des glaciers durant le dernier maximum glaciaire. Soutenant ainsi l'hypothèse suivant laquelle la présence de glacier fut relativement plus étendue à l'échelle du Népal occidental mais pas de l’ordre d’une calotte glaciaire. Sur le plan sismologique, l’enjeu à la fois sociale, économique et politique de l’occurrence d’un séisme de magnitude plus élevée que le récent séisme de 2015 dont l’épicentre se situe près de la ville de Gorkha constitue une préoccupation majeure et motive en grande partie cette thèse. Le dernier séisme majeur ayant rompu le Main Frontal Thrust de magnitude supérieure à 8 (Mb) s’est déroulé le 6 juin 1505 et a considérablement impacté la population népalaise et environnante. Le caractère singulier du Népal occidental s’exprimant ainsi par l’hypothèse de la présence d’un hiatus sismique s’étendant sur plus de 500 ans sur base d’archives historiques et d’études paléosismologiques. Dans cette perspective, cette thèse se penche sur deux questions majeures relatives au comportement sismique de l'Himalaya : d'une part, l'hypothèse d'une lacune sismique dans l'Himalaya central et, d'autre part, de la distribution temporelle des séismes au cours de la fin du Quaternaire. A cette fin, une nouvelle approche de recherche, indépendamment du recours aux tranchées paléosismiques, a été mise en œuvre en Himalaya. En utilisant les lacs comme paleoseismomètre, au travers de la collecte de carottes sédimentaires, nous avons pu affiner la résolution temporelle et déceler des séismes à ce jours non répertorié dans les basses de données accessible et ce sur une échelle de 700 ans. La mise en évidence de séismes important (Mw>6.5) non répertorié indique que le Népal occidental connait une activité sismique comparable au centre du Népal et remet en question l’hypothèse d’un gap sismique au centre de l’Himalaya. Sur base d'une carotte sédimentaire plus longue provenant du même lac, nous avons étudié la distribution temporelle des séismes sur une période de 6000 ans, permettant ainsi de mettre en évidence le caractère aléatoire de l’occurrence des séismes constituant un changement de paradigme là où notion de cycle sismique est encore prépondérante. La mise en évidence du caractère aléatoire de l’occurrence des séismes tant à courte échelle de temps (instrumentale) qu’à l’échelle du Quaternaire infirme l’hypothèse du gap sismique au centre de l’Himalaya et mets en évidence le risque permanent pour le million de personnes concernées. Cette thèse s’achève en se penchant sur une possible relation à l’échelle globale entre la variation de taux de séismicité et les changements climatiques au cours de l’Holocène. Nous constatons ainsi que la sismicité globale connu des périodes de séismes accrue sur 7000 ans. Ces périodes de plus fortes activités semblent être synchrone avec la somme des avancées glaciaires de l'Holocène moyen et supérieur. / The Himalayan collision, in which India underthrusts below Tibet, regularly produces major destructive earthquakes in Nepal and its neighboring countries, most of which are fatal to nearby communities. As a wall dividing the Indian plains and the Tibetan plateau, the Himalaya also significantly modifies the atmospheric circulation, affecting both the local and global climate. This thesis explores the poorly known Quaternary history and evolution of Himalayan climate and seismicity, more particularly in the least populated and most remote region of Western Nepal. In terms of climate and environmental change, one of the least understood aspects of Himalayan history during the late Quaternary is the extension of glaciers and their impacts on landscape evolution. Based on field observations, cosmogenic nuclide dating (10Be) and satellite observations, we estimated the maximum extent of glaciers during the Last Glacial Maximum, which supports the hypothesis of a relatively large glacier cover, but not of an extended ice cap, at the scale of Western Nepal. In terms of seismology, the social, economic and political implications of the occurrence of an earthquake of higher magnitude than the recent earthquake of 2015, whose epicenter is located near the city of Gorkha, is a major concern and largely motivates this thesis. The last major earthquake of magnitude greater than 8 (Mb) took place on 6 June 1505 and had a profound impact on the Nepalese population and the surrounding area. In Western Nepal the 1505 event was the last earthquake that ruptured the Main Frontal Thrust according to historical archives and paleoseismological studies, which gave rise to the concept of a seismic gap in western Nepal and adjacent areas in northern India. With this in mind, this thesis addresses two major issues on the Himalayan seismic behavior: on the first hand is the hypothesis of a seismic gap in the central Himalaya and on the second the temporal distribution of earthquakes during the late Quaternary. For this purpose, a new research approach independent of paleoseismic trenches was applied in the Himalaya. By using lakes as paleoseismometers, we were able to refine the temporal resolution and identify earthquakes that had not yet been documented in the accessible databases on a 700-year scale. Our results from Lake Rara highlight significant previously-unknown earthquakes (Mw>6.5) and they reveal that Western Nepal is seismically as active as central Nepal. Furthermore, they call into question the hypothesis of a seismic gap in the central Himalaya. Based on a longer sediment core from the same lake, we studied the temporal distribution of earthquakes over a period of 6000 years, which has highlighted the random nature of the occurrence of earthquakes, constituting a paradigm shift where the notion of seismic cycle is still prevalent. The random nature of the occurrence of earthquakes both on short (instrumental) and Quaternary time scales disproves the hypothesis of the seismic gap in the central Himalaya and underlines the permanent risk for the million people of concern. The final part of this thesis addresses the possible global relationship between seismic rate fluctuations and climate change during the Holocene. Our results show that the global seismicity clustered over 7000 years and appears to be synchronous with the sum of glacial advances through the Mid and Late Holocene.

Le rift de Corinthe, en Grèce, est un jeune rift séparant la Grèce continentale du Péloponnèse. Sa partie la plus active, où la subsidence a été la plus importante durant le Quaternaire récent, a été envahie par la mer Méditerranée et forme le Golfe de Corinthe. Cette région est sujette à de nombreux aléas naturels : fréquents séismes, tsunamis et glissements de terrain côtiers. Cette thèse est dédiée à l'étude de ces processus à l'extrémité ouest du Golfe, où le l'aléa sismique, en particulier, est le plus élevée. Nous avons investigué les sédiments quaternaires accumulés sous le golfe, par l'acquisition de profils sismiques et de carottes sédimentaires. Premièrement, 22 grands glissements de terrains sous-marins ont été découverts. Leur volume varie entre 106 et 109 m3. Ces glissements eurent lieu durant 6 intervalles de temps, 4 durant l'Holocène et 2 durant le Pléistocène supérieur. Parmi les possibles facteurs ayant favorisé ou déclenché ces glissements, le rôle des apports sédimentaires semble avoir été prépondérant. Ensuite, une carte détaillée des failles en mer a été réalisée. Cette carte met en évidence, pour la première fois, des mouvements décrochants significatifs dans la partie marine du rift. Trois phases sont mises en évidence dans l'évolution tectono-sédimentaire. Durant ces phases, nos interprétations suggèrent une migration vers le nord de la déformation, conduisant à la désactivation progressive de grandes failles normales à pendage sud qui contrôlaient la subsidence durant une première phase du rifting. Par l'étude des carottes sédimentaires, nous avons ensuite recherché dans les sédiments récents des événements sédimentaires ayant été déclenchés par les grands séismes historiques. La meilleure correspondance entre l'âge des événements et l'âge des séismes est observée dans la partie la plus profonde du bassin. Finalement, quatre carottes plus longues ont été prélevées dans cette région et ont révélé une distribution spatiale et temporelle spécifique des glissements sous-marins au cours des derniers 500 à 1000 ans. Cette distribution est interprétée comme résultant principalement de variations dans la fréquence des grands séismes. Ainsi, selon ces nouvelles données, une période de quiescence sismique eut lieu entre ~1740 et ~1890 AD à l'ouest de la zone d'étude alors qu'à l'est, une quiescence sismique aurait eu lieu plus tôt, entre ~1500 et ~1700 AD. / The Corinth Rift, in Greece, is a young and active continental rift stretching between Continental Greece and the Peloponnese. The most active part of the rift, where the subsidence has been the highest during the Late Quaternary, has been covered by the sea and forms the Gulf of Corinth. This area is prone to natural hazards, including frequent large earthquakes, tsunamis and coastal landslides. The present thesis is dedicated to the study of these processes at the western tip of the Gulf, where the earthquake hazard, in particular, is considered as very high. We have investigated the Quaternary sediments below the Gulf of Corinth floor, through seismic reflection profiling and gravity coring. First, 22 large mass transport deposits were discovered. Their estimated volumes range from 106 to 109 m3. Large mass wasting events occurred in six stratigraphic intervals, four attributed to the Holocene and two attributed to the Upper Pleistocene. Among possible preconditioning factors and triggers, the likely influence of the sediment supply is highlighted. Then, an accurate map of offshore faults is presented. The map highlights for the first time significant strike-slip component in the offshore Corinth Rift, in addition to the dominant normal strain. Three phases are proposed for the Late Quaternary tectono-sedimentary evolution of the area. During these phases, the strain was suggested to migrate northward, driving the progressive deactivation of the large south-dipping faults that controlled the subsidence in an earlier phase of the rifting. Based on the sediment cores, sedimentary events triggered by large historical earthquakes in the last 3 centuries have been looked for. The best fit between the age of the identified event deposits and large historical earthquakes is observed in the deep basin. Finally, four longer cores retrieved in this area reveal specific spatial and temporal patterns of slope failures for the last 500-1000 yr. Such pattern is interpreted as resulting primarily from changes in the frequency of strong earthquakes. From these data, a period of seismic quiescence may have occurred between ~1740 and ~1890 AD in the west of the study area, while eastward, seismic quiescence would have occurred earlier, between ~1500 and ~1700 AD.

Notre capacité à anticiper les futurs forts séismes dépend de notre connaissance des événements passés. Or cette connaissance est limitée, faute de méthodes simples pour les identifier et de données pour les décrire. Notre objectif a ainsi été double : 1) Améliorer une méthode d'identification des séismes passés, -celle basée sur la datation des phases d'exhumation sismique de plans calcaires de failles normales par la mesure de leur contenu en 36Cl in-situ cosmogénique ; 2) Utiliser cette méthode pour acquérir de nombreuses données documentant les derniers grands séismes sur des failles cibles. Nous avons ainsi développé un nouveau protocole de modélisation des concentrations en 36Cl. L'originalité du protocole est de prendre en compte tous les facteurs intervenant dans la production du 36Cl et d'intégrer leurs incertitudes. Nous améliorons ainsi significativement la méthode 36Cl et quantifions les incertitudes qu'elle entraîne sur les nombres, âges et déplacements des séismes identifiés. Nous avons aussi collecté ~1000 échantillons à la surface de 11 plans de faille normale exhumés sismiquement (15 sites), dans la région Lazio-Abruzzo (Italie) site des séismes de l'Aquila (04-2009, Mw 6.3, ~300 victimes) et d'Avezzano (1915, Mw 7, ~30 000 victimes). La modélisation de 500 mesures 36Cl effectuées documente le fonctionnement sismique passé (14 ka) de 4 failles majeures, et suggère que celles-ci ont principalement rompu lors de phases paroxysmales (3-4 forts séismes en 2-4 ka), séparées par des phases quiescentes. Les courbes d'occurrence des séismes suggèrent que la région du Fucino présente un risque sismique élevé.