The geometry, deformation mechanism and kinematics of the S&uuml / rg&uuml / Fault Zone is investigated by using remotely sensed data including Landsat TM and ASTER imagery combined with SRTM, and stereo-aerial photographs. They are used to extract information related to regional lineaments and tectono-morphological characteristics of the SFZ. Various image processing and enhancement techniques including contrast enhancement, PCA, DS and color composites are applied on the imagery and three different approaches including manual, semi automatic and automatic lineament extraction methods are followed. Then the lineaments obtained from ASTER and Landsat imagery using manual and automatic methods are overlaid to produce a final lineaments map. The results have indicated that, the total number and length of the lineaments obtained from automatic is more than other methods while the percentages of overlapping lineaments for the manual method is more than the automatic method which indicate that the lineaments from automatic method does not discriminate man made features which result more lineaments and less overlapping ratio with respect to final map. It is revealed from the detail analysis that, the SFZ displays characteristic deformation patterns of strike-slip faults, such as pressure ridges, linear fault controlled valleys, deflected stream courses, rotated blocks and juxtaposition of stratigraphical horizons in macroscopic scale. In addition to these, kinematic analyses carried out using fault slip data indicated that the S&uuml / rg&uuml / Fault Zone is dextral strike-slip fault zone with a reverse component of slip and cumulative displacement along the fault is more than 2 km.

L’objectif principal de cette thèse est de tirer de données LiDAR de télédétection à très haute résolution afin d’extraire une partie du traces tectono-géomorphiques imprimées dans la morphologie de grands tremblements de terre préhistoriques. Les informations consultées dans ces traces constituent l'historique des glissements cumulés de grands tremblements paléoséismique successifs le long d'une faille donnée. L'historique des glissements permet de déterminer le nombre d'événements et les glissements les plus importants produits par ces événements. La connaissance des plus grandes glissades produites par des grands séismes historiques et préhistoriques permettra de déduire l'ampleur potentielle des événements futurs. La caractérisation de la distribution du glissement superficiel fournit des informations importantes sur la mécanique des failles, les contrôles de la propagation de la rupture et la répétabilité de la rupture à certains points le long de la faille. Cependant, la caractérisation et la mesure correctes de la distribution des glissements à partir de formes de relief géomorphologiques déplacées par tectonisme sont accompagnées d'incertitudes considérables, résultant principalement de processus d'érosion et de dépôt. Ces incertitudes pourraient entraîner à la fois une sous-estimation et une surestimation du glissement, ainsi que des résultats contradictoires issus d'enquêtes différentes sur le même défaut. Par conséquent, nous avons développé une nouvelle technique basée sur MATLAB, 3D_Fault_Offsets, pour caractériser mathématiquement, et donc automatiquement, la géométrie 3D de marqueurs géomorphiques décalés (définie par 9 entités géométriques situées de part et d'autre de la faille), puis calculer composants latéraux et verticaux du glissement. Nous estimons que les incertitudes générées par cette technique définissent mieux la gamme des "véritables" compensations potentielles par rapport aux incertitudes plus libérales proposées dans d’autres études, pourtant ils se révèlent assez volumineux. Après vérification de l'efficacité du code en mesurant à nouveau 3 ensembles de données paléosismiques, nous avons l’appliqué à une faille de décrochement qui était historiquement capable d'un séisme de chute de contrainte importante (MW ~ 8,2 en 1855), la faille de Wairarapa. Nous avons identifié et analysé un total d'environ 700 marqueurs géomorphiques déplacés le long d'une zone de données LiDAR de 70 km, ce qui en fait l'un des ensembles de données paléosismiques les plus vastes et les plus denses. Les décalages latéraux mesurés vont de quelques mètres à environ 800 m, mais la majorité d'entre eux sont inférieurs à 80 m, ce qui permet d'examiner les plus récents glissements de faille latéraux. Les décalages verticaux varient entre 0 et ~ 30 m et suggèrent des rapports de glissement vertical / latéral généralement compris entre 10 et 20%. Nous avons effectué les analyses statistiques de la collection dense de décalages mesurés séparément le long des principaux segments successifs qui constituent l'étendue de la faille étudiée. Dans la plupart des segments, cette analyse a révélé la présence de 6 à 7 amas décalés dans la plage allant de 0 à 80 m, suggérant la rupture de la faille de Wairarapa lors de 6 à 7 grands séismes précédents. Les plus grandes glissades que nous déduisons pour ces tremblements de terre passés sont importantes, la plupart dans la plage 7-15 m. Chaque glissement sismique semble varier le long de la faille et généralement plus grand dans sa partie sud. La faille de Wairarapa a ainsi provoqué à plusieurs reprises d'importants séismes dus à la chute de contraintes au cours de la période préhistorique, ce qui souligne le risque sismique élevé qu'elle pose dans le sud de la Nouvelle-Zélande. Par conséquent, l'utilisation de notre nouveau code 3D_Fault_Offsets avec des données topographiques à haute résolution telles que LIDAR peut permettre de mieux évaluer le comportement futur des failles sismogènes. / The main scope of this PhD thesis is to utilize very high-resolution remote sensing LiDAR data to extract some of the tectono-geomorphic traces imprinted in the morphology from large prehistoric earthquakes. The information that is accessed in these traces is the cumulative slip history of successive large paleoearthquakes along a given fault. The slip history allows the determination of the number of events and the largest slips produced by those respective events. The knowledge of the largest slips produced by historic and prehistoric large earthquakes will enable some inference into the potential magnitude of future events. Characterizing the distribution of surface slip provides important insights into fault mechanics, controls on rupture propagation, and repeatability of rupture at certain points along the fault. However, properly characterizing and measuring the slip distribution from tectonically-displaced geomorphic landforms comes with considerable uncertainties mostly resulting from erosion and depositional processes. These uncertainties could lead to both underestimation and overestimation of the slip, and to conflicting results from different surveys of the same fault. Therefore, we have developed a new MATLAB-based technique, 3D_Fault_Offsets, to mathematically, and hence automatically, characterize the 3D geometry of offset geomorphic markers (defined by 9 geometric features either side of the fault), and then calculate the lateral and vertical components of slip. We believe that the uncertainties obtained from this technique better define the range of potential ‘true’ offsets compared to more liberal uncertainties offered in other studies, yet they reveal to be fairly large. Upon verification of the code efficacy by successfully re-measuring 3 paleoseismic datasets, we applied it to a strike-slip fault in New Zealand that was historically capable of a large stress drop earthquake (MW~8.2 in 1855), the Wairarapa fault. We identified and analyzed a total of ~700 displaced geomorphic markers along a 70-km stretch of LiDAR data, making this one of the largest and densest paleoseismic datasets. Measured lateral offsets range from a few meters to about 800 m, but the majority are lower than 80 m, providing the means to examine the most recent lateral fault slips. The vertical offsets range between 0 and ~30 m, and suggest vertical to lateral slip ratios commonly in the range 10-20%. We conducted the statistical analyses of the dense collection of measured offsets separately along the successive major segments that form the investigated fault stretch. In most segments, this analysis revealed 6-7 offset clusters in the range 0-80 m, suggesting the Wairarapa fault ruptured in 6-7 previous large earthquakes. The largest slips we infer for these past earthquakes are large, most in the range 7-15 m. Each earthquake slip seems to vary along the fault length, and be generally greater in its southern part. The Wairarapa fault has thus repeatedly produced large stress drop earthquakes in prehistoric time, which emphasizes the elevated seismic hazard it poses in Southern New Zealand. Therefore, the use of our new code 3D_Fault_Offsets with high resolution topographic data such as LIDAR can lead to better assessments of future behavior of seismogenic faults.

The surface expression of upper crustal deformation varies widely based on geologic settings. Normal faults within an intra-arc basin, strike-slip faulting within a wide shear zone, and creeping fault behavior all manifest differently and require a variety of techniques for analysis. In this dissertation I studied three different actively deforming regions across a variety of geologic settings. First, I explored the drivers of extension within the La Pine graben in the Oregon Cascades. I mapped >20 new Quaternary faults and conducted paleoseismic trenching, where I found evidence for a mid-late Holocene earthquake on the Twin Lakes maar fault. I suggest that tectonics and not volcanism is responsible for the most recent deformation in the region based on fault geometries and earthquake timings, although more research is needed to tease out finer temporal and genetic relationships between tectonics and volcanism regionally. Second, I investigated the rupture pattern and earthquake history of the Calico fault system in the Eastern California Shear Zone. We mapped ~18 km of continuous rupture, with a mean offset of 2.3 m based on 39 field measurements. We also found evidence for two earthquakes, 0.5 - 1.7 ka and 5.5 - 6.6 ka through paleoseismic trenching. We develop a number of different multifault rupture scenarios using our rupture mapping and rupture scaling relationships to conduct Coulomb stress change modeling for the most recent earthquake on the Calico fault system. We find that the most recent event places regions adjacent to the fault in a stress shadow and may have both delayed the historic Landers and Hector Mine ruptures and prevented triggering of the Calico fault system during those events. Last, I studied the spatial distribution of the southern transition zone of the creeping section of the San Andreas fault at Parkfield, CA to determine if it shifted in response to the M6 2004 Parkfield earthquake. I used an Iterative Closest Point algorithm to find the displacement between two lidar datasets acquired 13 years apart. I compared creep rates measured before the 2004 earthquake to creep rates calculated from my lidar displacement results and found that there is not a discernible change in the overall pattern or distribution of creep as a response to the 2004 earthquake. Peaks within the lidar displacement results indicate complexity in the geometry of fault locking. / Doctor of Philosophy / Fault behavior varies widely across different regions, depending on the type of fault and local geology. In this dissertation I examine three regions with different mechanisms controlling deformation within them. First, I study the relationship between volcanic and tectonic induced faulting in the La Pine graben in the Oregon Cascades. While volcanoes and tectonics can both produce faults within a region, the surface expression of those faults changes depending on the underlying driver. I map > 20 new faults in the La Pine graben. I also conduct paleoseismic trenching on one of the newly identified faults, the Twin Lakes maar fault, and find that its most recent rupture occurred < 7.6 ka. I conclude that tectonism is the dominant driver of faulting within the La Pine graben based on the fault geometries and timing between identified regional earthquakes and volcanism. Second, I explore recent rupture on the Calico fault system in the Eastern California Shear Zone, which is a wide region across eastern California where deformation is distributed among many faults. Faulting in this region is complex, with some earthquakes occurring on multiple connected faults. I conducted a paleoseismic survey to determine the timing of the most recent earthquake(s) on the Calico fault system. This trenching effort found evidence for 1-2 earthquakes, the most recent occurring 0.5 – 1.7 ka. I use the rupture mapping and earthquake timing to develop a number of various rupture scenarios. I use these scenarios as inputs for computer modeling to explore the regional stress changes from these events and find that they reduce the overall stress in the area, elongating the amount of time between regional earthquakes. Last, I examine how creeping fault behavior on the San Andreas fault near Parkfield, CA changes as a response to an earthquake. Creeping behavior is where the two sides of a fault are continuously moving past one another. I examine the spatial distribution of where the San Andreas fault transitions from creeping to locked behavior by differencing two high-resolution lidar topographic datasets taken after the M6 2004 Parkfield earthquake. I compare my displacement results to pre-2004 datasets and conclude that the transition zone did not appreciably change as a result of the earthquake.

Riedel shear zones are geometric fault patterns commonly associated with strike-slip fault systems. The progressive evolution of natural Riedel shear zones within the Navajo Sandstone of southern Utah is interpreted from the spatial evolution of small-scale, incipient Proto-Riedel Zones (PRZs) to better-developed Riedel shear zones using field mapping and three-dimensional digital modeling. PRZs nucleate as a tabular zone of localized shearing marked by en èchelon deformation bands, each of which is no more than a few mm wide and tens of cm long, and oriented at 55° - 85° to the trend of the zone. With increasing strain, deformation bands and sedimentary markers are sheared ductily through granular flow and assume a sigmoidal form. The temporal and spatial evolution of bands comprising a Riedel shear zone suggests that PRZs nucleate as transitional-compactional deformation bands under localized, supra-lithostatic fluid pressure. Subsequent bands develop under modified regional stresses as conjugate shear fractures within the strain- hardened axis of the PRZ. These antithetic driven systems are not compatible with traditional synthetic driven models of Riedel shear zones. Unlike most synthetic driven examples, these antithetic driven systems are not controlled by preexisting "basement" structures, thus their geometries reflect a primary propagation or secondary passive deformation mechanism.

Le gisement de Tocantinzinho est situé sur la province aurifère de Tapajós et est le plus grand gisement d'or de la province, avec 53,9 tonnes d'or estimées. Sa formation commence par un magmatisme granodioritique autour de 2005 Ma, suivi d'un magmatisme granitique. Le granite Tocantinzinho est composé de deux faciès principaux (syenogranite - 1996± 2Ma; monzogranite 1989±1 Ma), des corps d’aplite et de pegmatite, qui suggère un magmatisme enrichie en fluide et mis en place à faible profondeur. Intrusifs dans ces roches, des dykes d'andésite (1998±8Ma) ont des fragments de granite et des mélanges entre les 2 magmas suggèrent un magmatisme à la fois continu et polyphasé. Il est proposé que les premiers dykes d’andésite se sont mis en place alors que le granite n’était pas entièrement cristallisé (mingling) et les derniers lors des stades de déformation à l’état solide du granite. Utilisant la courbe de refroidissement, un âge minimum de 1975 Ma a été estimé pour l’andésite. Les taux de refroidissement des roches plutoniques varient de 3,6 à 14,7°C/Ma, avec une moyenne de 7,5°C/Ma, suggérant que les processus d'exhumation verticale sont faibles. La géométrie allongée du granite ainsi que la tectonique syn-magmatique de l'andésite corroborent la prédominance des mouvements horizontaux. L’affinité calc-alcaline fortement potassique et des anomalies en niobium définissent deux configurations possibles pour le cadre géotectonique: arc continental de type Andin ou Post-collisionnel. Compte tenue la relation génétique entre magmatisme, cisaillement décrochant et les faibles taux de refroidissement, l’environnement post-collisionnel est plus probable. Cela ensemble avec les âges nous permettent de comparer ces roches avec celles de la Suite Intrusive Creporizão (1997-1957Ma). La dacite (1992 ± 2 Ma) recoupe les autres roches, cependant, la signature géochimique comparable aux roches anorogéniques suggère qu’elle appartient à une série magmatique distinct. La zone minéralisée est limitée par deux failles majeures senestres de direction N100°-130E°. Le granite Tocantinzinho et les roches hypo-volcaniques déformées sont dans ce couloir, altérées par de fluides hydrothermaux et minéralisées pendant deux phases tectoniques distinctes. La première est caractérisée par des brèches et des microfractures remplies par muscovite (1864±5Ma) et pyrite, associées à de faibles teneur d’or (<1,5ppm) restreintes au granite. La deuxième phase a été contrôlée par le cisaillement décrochant senestre normal générant des fentes de tension et des brèches remplies par quartz, chlorite, calcite, albite, rutile, pyrite, galène, sphalérite, chalcopyrite et or. La teneur en or peut atteindre jusqu'à 70 ppm dans les veines riches en sulfures. Ces structures de remplissage syntectonique sont parallèles entre elles et orientées N30-60°E. Deux hypothèses ont été proposées pour expliquer la genèse du gisement: la première considère une relation génétique entre magmatisme et minéralisation au moins pour le premier stage de minéralisation selon un modèle porphyrique et la seconde alternative considère une réactivation des failles préexistantes par une tectonique transtensive liée au magmatisme Maloquinha (ca. 1880Ma) pour les deux stades minéralisateurs. Les deux phases dans les deux hypothèses, ont été classées comme des minéralisations de type magmato-hydrothermale qui pourraient être classées soit comme des systèmes d'or liés à l'intrusion. De nouveaux travaux sur le terrain et en laboratoire seraient nécessaires pour identifier et caractériser la nature et la source des fluides hydrothermaux, pour dater la minéralisation et mieux comprendre le rôle des roches hypo-volcaniques. Toutefois, les premiers résultats, et notamment le rôle fondamental du contrôle tectonique pour la minéralisation sont très significatifs et peuvent aider de manière conséquente à l'établissement des programmes d'exploration et d'exploitation futurs. / The Tocantinzinho deposit is located on the Tapajós Gold Province and is the largest gold deposit within Province, with 53,9 tons of gold. Its formation begins with a granodioritic magmatism around 2005Ma, followed by a granitic magmatism 10 Ma latter. The Tocantinzinho granite is composed by two main facies, syenogranite (1996±2Ma) and monzogranite (1989±1Ma), and by aplite and pegmatite bodies, suggesting a fluid-rich magmatism at shallow depth. Andesite dikes (1998±8Ma) are intrusive in both rocks. Sharp fragments of those rocks along contacts and minor mingling with granitic magma suggest a multiphase magmatism at distinct timing. The first dikes have intruded within granite when it was crystalizing, thus a minimum age of 1975Ma was estimated. Cooling rates of plutonic rocks vary from 3.6 to 14.7°C/Ma, with an average of 7.5°C/Ma, suggesting vertical exhumation processes were minor. The elongated geometry of granite along with sin-magmatic strike-slip tectonics of andesite corroborate the predominance of horizontal movements. Geochemical analysis show high-K calk-alkaline affinity and niobium anomaly indicator of two possible geotectonic settings for these rocks: Andean-type continental arc or post-collisional one. Considering the genetic relationship between magmatism, strike-slip faults, and low cooling rates, a post-collisional setting is more likely. The geochemical signature, ages and style of tectonism allow us to compare those rocks with the ones from Creporizão Intrusive Suite (1997-1957Ma). Dacite dikes (1992±2Ma) cut across all other rocks, but the temporal relationship among them remains misunderstood, due to the geochemical signature similar to the anorogenic rocks, suggesting it belongs to a distinct and latter magmatic series. Indeed, the dated zircons were probably inherited from host rocks. The mineralized area is restricted to a domain constrained by two major sinistral strike-slip N100°-130E°E faults that comprises the Tocantinzinho granite and sub-volcanic rocks, which were hydrothermally altered, brittle deformed and mineralized during two phases. The first one is characterized by breccias and microfractures infilled with muscovite (1864±5Ma) and pyrite, which contains low gold grades and are restricted to the Tocantinzinho granite. The second phase was controlled by strike-slip and normal tectonics generating tension gashes veins and pull apart breccias infilled with quartz, chlorite, calcite, albite, rutile, pyrite, galena, sphalerite, chalcopyrite, and gold. The gold grade can reach up to 70 ppm in some sulfide-rich veins. These structures are parallel and mainly trends N30-60°E, showing textures and orientated minerals typical of syn-tectonic infilling. Based on petrographical features and argon ages two hypothesis were proposed for the ore genesis: the first one consider a genetic relationship between magmatism and ore fluids for first mineralization stage and the second hypothesis consider a reactivation of pre-existing faults by an extensional tectonism related to the Maloquinha Intrusive Suite magmatism (ca.1880Ma) for this phase. The second mineralization phase is considered as formed as consequence of tectonic reactivation at ca. 1880Ma, in both hypothesis. Both phases in both hypothesis were classified as magmatic-hydrothermal ore mineralization and might be classified as intrusion-related gold systems. However, new field works are important in order to identify and characterize the nature and source of hydrothermal fluids, as well as ore dating and new geochemical and geochronological data of sub-volcanic rocks are imperative to better understand the genesis and evolution of the Tocantinzinho gold deposit. Such results, strongly linked to the fact that the tectonic control seem significant, may help for future exploration and exploitation programs.

Le basin du Qaidam, situé sur la bordure nord du Plateau Tibétain est unique au monde en ce qu’il représente le bassin intracontinental le plus profond bien que situé sur le plus haut plateau et la plus épaisse croute continentale actuels. Comprendre le développement et l’évolution de ce bassin en lien avec la collision Inde-Asie a des implications multiples pour la géologie du Tibet en particulier et la tectonique continentale en général. De nombreuses études incluant de la thermochronologie, de la paléobotanique, du paléomagnétisme, de la paléoaltimétrie, de la sédimentologie et de la géologie structurale se sont intéressées à l’histoire tectonique et topographique de cette région. Toutefois la topographie initiale de la région actuellement représentée par le Plateau Tibétain ainsi que les premiers stades de développement du plateau restent méconnus et très débattus. Les travaux présentés ici sont basés sur des données de terrain, de sismique 2D et 3D, de géochimie, de géochronologie détritique, de sédimentologie et d’analyse d’images satellitaires. Ils décrivent: 1) l’évolution cénozoïque conjointe du bassin du Qaidam et de la chaine des Eastern Kunlun ; 2) les relations entre la sédimentation dans le bassin du Qaidam et la tectonique le long de la faille de l’Altyn Tagh ; 3) une estimation quantitative de l’extrusion latérale du nord Tibet les long du système Altyn Tagh – Qilian Shan ; 4) la nature et la typologie du bassin du Qaidam. Je démontre que la chaîne du Kunlun formait un relief en érosion au Paléocène et que la zone de dépôt du bassin du Qaidam s’est élargie vers le sud jusqu’à l’Oligocène. Dès le Miocène inférieur le SO du bassin du Qaidam était limité par un système tectonique décrochant. L’accroissement du relief dans les chaines du Kunlun et de l’Altyn Tagh entraine alors un isolement puis un rétrécissement du bassin. Je suggère que la faille de l’Altyn Tagh qui forme la bordure nord du Plateau, a accommodé environs 360 km de déplacement depuis sont initiation au Miocène inférieur. Cette déformation est prise en compte par du décrochement et de l’épaississement dans les Qilian Shan, de l’épaississement crustal dans les Qinling et de l’extension dans le système de grabens de Chine du Nord. Enfin, je conclu que le bassin du Qaidam est contrôlé conjointement par les failles décrochantes de l’Altyn Tagh et du Kunlun Est. La superposition dans le temps et l’espace des effets de ces deux décrochements majeurs durant le Cénozoïque a contrôlé l’évolution du bassin et la répartition des réserves d’huile et de gaz. / The Qaidam basin, located within the northern Tibetan plateau, is the deepest intracontinental basin, yet located in the highest plateau with the thickest continental crust. Understanding how this peculiar basin developed has broad implications for the Tibetan geology in particular and for continental tectonics in general. Many approaches have been used to decipher the tectonic and topographic history of that region, however, the initial topography of the area now represented by the northern Tibetan plateau, as well as the early stages of development of the present day topography remain poorly constrained and highly debated. In order to better understand the Cenozoic evolution of the Qaidam basin and its surrounding regions (including Eastern Kunlun Range to the south, Altyn Tagh Range to the northwest, and Qilian Shan to the northeast), four critical issues are addressed in this thesis: 1) the Cenozoic joint tectonic evolution of the Qaidam basin and the Eastern Kunlun Range; 2) the interplay between the sedimentation within the Qaidam basin and the active tectonics within the Altyn Tagh Range; 3) a quantitative estimate of the lateral extrusion along the Altyn Tagh Fault-Qilian Shan tectonic system; 4) the nature and classification of the Qaidam basin. I suggest that the SW Qaidam basin has been bordered by a series of strike-slip faults to the south since the Early Miocene, rather than, as previously suggested by a continuous northward or southward thrusting system. Based on U-Pb dating (LA-ICP-MS) of detrital zircons collected from 4 sections (Paleocene to Holocene) within the southwestern Qaidam basin combined with provenance analysis and new seismic profile interpretation, I demonstrated that the Eastern Kunlun Range was already exhumed prior to the Paleocene. I show that the Qaidam basin was widening southward during thet early Cenozoic period (Paleocene to Oligocene). From Oligocene the relief of the Eastern Kunlun and Altyn Tagh ranges increased, leading to isolation and narrowing of the Qaidam basin from Miocene to the present. Along the northern edge of the basin, I identified the Tula-Huatugou and Anxi-Eboliang regions as residual parts of the original Qaidam basin. I suggest that the Altyn Tagh Fault has experienced a total of ~360 km of displacement since its Early Eocene initiation. Based on this ~360 km northeastward migration of the relatively rigid Qaidam block along the Altyn Tagh Fault and 3D isovolumetric balance of the crustal deformation within the Altyn Tagh Fault – Qilian Shan system, I demonstrate that 250 ± 28 km (43.8~49.4 %) of N20E directed crustal shortening and an additional ~250 to ~370 km of eastward motion of the Qilian Shan crust must be accounted for by strike-slip faulting in the Qilian Shan and crustal thickening in the Qinling area, as well as extension in the adjoining North China block graben systems.

Ce manuscrit concerne l'analyse tectonique et géomorphologique du système de failles de Longriba (LFS), localisé à l'Est du plateau tibétain à environ 200 km au Nord-ouest de la chaîne des Longmen Shan. Le LFS est constitué de deux zones de failles décrochantes dextres, parallèles et d'orientation N55°E : la faille de Longriqu, au Nord, et la faille de Maoergai, au Sud. Le rôle géodynamique de ce système est primordial puisqu'il accommode 5 ± 1 mm/an de la composante décrochante induite par la convergence oblique du bloc Aba, elle-même liée à la collision Inde-Asie. De plus, le LFS partitionne la déformation de la marge Est tibétaine; les structures des Longmen Shan étant essentiellement chevauchantes. Cependant l'histoire long-terme du LFS est mal contrainte. L'objectif de cette thèse est donc d'apporter des informations spatio-temporelles sur l'activité du système à l'échelle du Cénozoïque. Pour cela trois études ont été réalisées. La première a permis de mieux contraindre le comportement sismogénique des deux zones de failles à l'aide d'images satellites de basse (90m) et très haute résolution (50cm). L'analyse des déplacements cumulés le long de la faille de Maoergai a permis de proposer que celle-ci était active vers ~15Ma. La seconde étude a mis en évidence un contrôle du système sur la répartition des taux de dénudation au travers de la marge Est tibétaine à l'échelle de l'Holocène. Enfin, les données de thermochronologie basse température suggèrent que la faille de Maoergai a accommodé un mouvement vertical vers ~10Ma. Ce mouvement est probablement lié au rebond isostatique de la marge, découplé du mouvement décrochant qu'elle accommode à la même période. / This manuscript concerns the tectonic and geomorphic analysis of the Longriba fault system (LFS), located in the eastern Tibetan plateau at about 200 km north-west of the Longmen Shan. The LFS consists of two dextral strike-slip fault zones, parallel and N55 °-trending: the Longriqu fault to the north and the Maoergai fault the south. The geodynamic role of the system is essential as accommodates 5 ± 1 mm / year of the slip component induced by the oblique convergence of the Aba block, itself linked to the India-Asia collision. In addition, the LFS partitions the deformation of the east Tibetan margin; the structures of the Longmen Shan are mainly thrust faults. However the long-term history of LFS is poorly constrained. The objective of this thesis is to bring spatial and temporal information on system activity throughout the Cenozoic. To do so, three studies were performed. The first led to better constrain the seismogenic behavior of the two fault zones with low resolution (90m) and very high resolution satellite images (50cm). The analysis of cumulative displacements along the Maoergai fault allowed to propose that it was active at ~ 15 Ma. The second study showed that the system controls the distribution of the denudation rates over the EastTibetan margin throughout the Holocene. Finally, the low-temperature thermochronology data suggest that, in particular, the Maoergai fault has accommodated a vertical movement at ~ 10 Ma. This movement is probably related to the isostatic rebound of the margin, decoupled from the strike-slip movement it accommodates at the same period.

Ein transversales Störungssystem im Nahen Osten, die Dead Sea Transform (DST), trennt die Arabische Platte von der Sinai-Mikroplatte und erstreckt sich von Süden nach Norden vom Extensionsgebiet im Roten Meer über das Tote Meer bis zur Taurus-Zagros Kollisionszone. Die sinistrale DST bildete sich im Miozän vor etwa 17 Ma und steht mit dem Aufbrechen des Afro-Arabischen Kontinents in Verbindung. Das Untersuchungsgebiet liegt im Arava Tal zwischen Totem und Rotem Meer, mittig über der Arava Störung (Arava Fault, AF), die hier den Hauptast der DST bildet.<br /> <br /> Eine Reihe seismischer Experimente, aufgebaut aus künstlichen Quellen, linearen Profilen über die Störung und entsprechend entworfenen Empfänger-Arrays, zeigt die Untergrundstruktur in der Umgebung der AF und der Verwerfungszone selbst bis in eine Tiefe von 3-4 km. Ein tomographisch bestimmtes Modell der seismischen Geschwindigkeiten von P-Wellen zeigt einen starken Kontrast nahe der AF mit niedrigeren Geschwindigkeiten auf der westlichen Seite als im Osten. Scherwellen lokaler Erdbeben liefern ein mittleres P-zu-S Geschwindigkeitsverhältnis und es gibt Anzeichen für Änderungen über die Störung hinweg. Hoch aufgelöste tomographische Geschwindigkeitsmodelle bestätigen der Verlauf der AF und stimmen gut mit der Oberflächengeologie überein. <br /> <br /> Modelle des elektrischen Widerstands aus magnetotellurischen Messungen im selben Gebiet zeigen eine leitfähige Schicht westlich der AF, schlecht leitendes Material östlich davon und einen starken Kontrast nahe der AF, die den Fluss von Fluiden von einer Seite zur anderen zu verhindern scheint. Die Korrelation seismischer Geschwindigkeiten und elektrischer Widerstände erlaubt eine Charakterisierung verschiedener Lithologien im Untergrund aus deren physikalischen Eigenschaften. Die westliche Seite lässt sich durch eine geschichtete Struktur beschreiben, wogegen die östliche Seite eher einheitlich erscheint. Die senkrechte Grenze zwischen den westlichen Einheiten und der östlichen scheint gegenüber der Oberflächenausprägung der AF nach Osten verschoben zu sein.<br /> <br /> Eine Modellierung von seismischen Reflexionen an einer Störung deutet an, dass die Grenze zwischen niedrigen und hohen Geschwindigkeiten eher scharf ist, sich aber durch eine raue Oberfläche auf der Längenskala einiger hundert Meter auszeichnen kann, was die Streuung seismischer Wellen begünstigte. Das verwendete Abbildungsverfahren (Migrationsverfahren) für seismische Streukörper basiert auf Array Beamforming und der Kohärenzanalyse P-zu-P gestreuter seismischer Phasen. Eine sorgfältige Bestimmung der Auflösung sichert zuverlässige Abbildungsergebnisse.<br /> <br /> Die niedrigen Geschwindigkeiten im Westen entsprechen der jungen sedimentären Füllung im Arava Tal, und die hohen Geschwindigkeiten stehen mit den dortigen präkambrischen Magmatiten in Verbindung. Eine 7 km lange Zone seismischer Streuung (Reflektor) ist gegenüber der an der Oberfläche sichtbaren AF um 1 km nach Osten verschoben und lässt sich im Tiefenbereich von 1 km bis 4 km abbilden. Dieser Reflektor markiert die Grenze zwischen zwei lithologischen Blöcken, die vermutlich wegen des horizontalen Versatzes entlang der DST nebeneinander zu liegen kamen. Diese Interpretation als lithologische Grenze wird durch die gemeinsame Auswertung der seismischen und magnetotellurischen Modelle gestützt. Die Grenze ist möglicherweise ein Ast der AF, der versetzt gegenüber des heutigen, aktiven Asts verläuft. Der Gesamtversatz der DST könnte räumlich und zeitlich auf diese beiden Äste und möglicherweise auch auf andere Störungen in dem Gebiet verteilt sein. / The Dead Sea Transform (DST) is a prominent shear zone in the Middle East. It separates the Arabian plate from the Sinai microplate and stretches from the Red Sea rift in the south via the Dead Sea to the Taurus-Zagros collision zone in the north. Formed in the Miocene about 17 Ma ago and related to the breakup of the Afro-Arabian continent, the DST accommodates the left-lateral movement between the two plates. The study area is located in the Arava Valley between the Dead Sea and the Red Sea, centered across the Arava Fault (AF), which constitutes the major branch of the transform in this region.<br /> <br /> A set of seismic experiments comprising controlled sources, linear profiles across the fault, and specifically designed receiver arrays reveals the subsurface structure in the vicinity of the AF and of the fault zone itself down to about 3-4 km depth. A tomographically determined seismic P velocity model shows a pronounced velocity contrast near the fault with lower velocities on the western side than east of it. Additionally, S waves from local earthquakes provide an average P-to-S velocity ratio in the study area, and there are indications for a variations across the fault. High-resolution tomographic velocity sections and seismic reflection profiles confirm the surface trace of the AF, and observed features correlate well with fault-related geological observations.<br /> <br /> Coincident electrical resistivity sections from magnetotelluric measurements across the AF show a conductive layer west of the fault, resistive regions east of it, and a marked contrast near the trace of the AF, which seems to act as an impermeable barrier for fluid flow. The correlation of seismic velocities and electrical resistivities lead to a characterisation of subsurface lithologies from their physical properties. Whereas the western side of the fault is characterised by a layered structure, the eastern side is rather uniform. The vertical boundary between the western and the eastern units seems to be offset to the east of the AF surface trace.<br /> <br /> A modelling of fault-zone reflected waves indicates that the boundary between low and high velocities is possibly rather sharp but exhibits a rough surface on the length scale a few hundreds of metres. This gives rise to scattering of seismic waves at this boundary. The imaging (migration) method used is based on array beamforming and coherency analysis of P-to-P scattered seismic phases. Careful assessment of the resolution ensures reliable imaging results.<br /> <br /> The western low velocities correspond to the young sedimentary fill in the Arava Valley, and the high velocities in the east reflect mainly Precambrian igneous rocks. A 7 km long subvertical scattering zone reflector is offset about 1 km east of the AF surface trace and can be imaged from 1 km to about 4 km depth. The reflector marks the boundary between two lithological blocks juxtaposed most probably by displacement along the DST. This interpretation as a lithological boundary is supported by the combined seismic and magnetotelluric analysis. The boundary may be a strand of the AF, which is offset from the current, recently active surface trace. The total slip of the DST may be distributed spatially and in time over these two strands and possibly other faults in the area.

Untersuchungen zur internen Architektur von großen Störungszonen beschränken sich üblicherweise auf die, an der Erdoberfläche aufgeschlossene, störungsbezogene Deformation. Eine Methode, die es ermöglicht, Informationen über die Tiefenfortsetzung einer Störung zu erhalten, ist die Abbildung der elektrischen Leitfähigkeit des Untergrundes.<br /> <br /> Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der kombinierten strukturgeologischen und magnetotellurischen Untersuchung eines Segmentes der 'West Fault'-Störung in den nordchilenischen Anden. Die West Fault ist ein Abschnitt des über 2000 km langen Präkordilleren-Störungssystem, welches im Zusammenhang mit der Subduktion vor der südamerikanischen Westküste entstanden ist. Die Aktivität dieses Störungssystems reichte vom Eozän bis in das Quartär. Der Verlauf der West Fault ist im Untersuchungsgebiet (22&#176;04'S, 68&#176;53'W) an der Oberfläche klar definiert und weist über viele zehner Kilometer eine konstante Streichrichtung auf. Die Aufschlussbedingungen und die Morphologie des Arbeitsgebietes sind ideal für kombinierte Untersuchungen der störungsbezogenen Deformation und der elektrischen Leitfähigkeit des Untergrundes mit Hilfe magnetotellurischer Experimente (MT) und der erdmagnetischen Tiefensondierung (GDS). Ziel der Untersuchungen war es, eine mögliche Korrelation der beiden Meßmethoden herauszuarbeiten, und die interne Störungsarchitektur der West Fault umfassend zu beschreiben.<br /> <br /> Die Interpretation von Sprödbruch-Strukturen (kleinmaßstäbliche Störungen sowie Störungsflächen mit/ohne Bewegungslineationen) im Untersuchungsgebiet weist auf überwiegend seitenverschiebende Deformation entlang von subvertikal orientierten Scherflächen hin. Dextrale und sinistrale Bewegungsrichtungen können innerhalb der Störungszone bestätigt werden, was auf Reaktivierungen des Störungssystems schliessen läßt. Die jüngsten Deformationen im Arbeitsgebiet haben dehnenden Charakter, wobei die kinematische Analyse eine unterschiedliche Orientierung der Extensionsrichtung beiderseits der Störung andeutet. Die Bruchflächendichte nimmt mit Annäherung an die Störung zu und zeichnet einen etwa 1000 m breiten Bereich erhöhter Deformationsintensität um die Störungsspur aus (damage zone). Im Zentrum dieser Zone weist das Gestein eine intensive Alteration und Brekzierung auf, die sich über eine Breite von etwa 400 m erstreckt. Kleine Störungen und Scherflächen in diesem zentralen Abschnitt der Störung fallen überwiegend steil nach Osten ein (70-80&#176;).<br /> <br /> Innerhalb desselben Arbeitsgebietes wurde ein 4 km langes MT/GDS Profil vermessen, welches senkrecht zum Streichen der West Fault verläuft. Für die zentralen 2 km dieses Hauptprofils beträgt der Abstand der Meßstationen jeweils 100 m. Ein weiteres Profil, bestehend aus 9 Stationen mit einem Abstand von 300 m zueinander, quert die Störung einige Kilometer entfernt vom eigentlichen Arbeitsgebiet. Die Aufzeichnung der Daten erfolgte mit vier S.P.A.M MkIII Apparaturen in einem Frequenzbereich von 1000 Hz bis 0.001 Hz.<br /> <br /> In den GDS Daten beider Profile ist die Störung für Frequenzen >1 Hz deutlich abgebildet: Die Induktionspfeile kennzeichnen eine mehrere hundert Meter breite Zone erhöhter Leitfähigkeit, welche sich entlang der West Fault erstreckt. Die Dimensionalitätsanalyse der MT Daten rechtfertigt die Anpassung der gemessenen Daten mit einem zwei-dimensionalen Modell für einen Frequenzbereich von 1000 Hz bis 0.1 Hz. In diesem Frequenzbereich, der eine Auflösung der Leitfähigkeitsstruktur bis mindestens 5 km Tiefe ermöglicht, läßt sich eine regionale geoelektrische Streichrichtung parallel zum Verlauf der West Fault nachweisen.<br /> <br /> Die Modellierung der MT Daten beruht auf einem Inversionsalgorithmus von Mackie et al. (1997). Leitfähigkeitsanomalien, die sich aus der Inversions-Modellierung ergeben, werden anhand von empirischen Sensitivitätsstudien auf ihre Robustheit überprüft. Dabei werden die Eigenschaften (Geometrie, Leitfähigkeit) der Strukturen systematisch variiert und sowohl Vorwärts- als auch Inversionsrechnungen der modifizierten Modelle durchgeführt. Die jeweiligen Modellergebnisse werden auf ihre Konsistenz mit dem Ausgangsdatensatz überprüft. Entlang beider MT Profile wird ein guter elektrischer Leiter im zentralen Abschnitt der West Fault aufgelöst, wobei die Bereiche erhöhter Leitfähigkeit östlich der Störungsspur liegen. Für das dicht vermessene MT Profil ergibt sich eine Breite des Störungsleiters von etwa 300 m sowie ein steiles Einfallen der Anomalie nach Osten (70&#176;). Der Störungsleiter reicht bis in eine Tiefe von mindestens 1100 m, während die Modellierungsstudien auf eine maximale Tiefenerstreckung <2000 m hinweisen. Das Profil zeigt weitere leitfähige Anomalien, deren Geometrie aber weniger genau aufgelöst ist.<br /> <br /> Die Störungsleiter der beiden MT Profile stimmen in ihrer Position mit der Alterationszone überein. Im zentralen Bereich des Hauptprofils korreliert darüber hinaus das Einfallen der Sprödbruch-Strukturen und der Leitfähigkeitsanomalie. Dies weist darauf hin, daß die Erhöhung der Leitfähigkeit im Zusammenhang mit einem Netzwerk von Bruchstrukturen steht, welches mögliche Wegsamkeiten für Fluide bietet. Der miteinander in Verbindung stehende Gesteins-Porenraum, der benötigt wird, um die gemessene Erhöhung der Leitfähigkeit durch Fluide im Gestein zu erklären, kann anhand der Salinität einiger Grundwasserproben abgeschätzt werden (Archies Gesetz). Wasserproben aus größerer Tiefe, weisen aufgrund intensiverer Fluid-Gesteins-Wechselwirkung eine höhere Salinität, und damit eine verbesserte Leitfähigkeit, auf. Für eine Probe aus einer Tiefe von 200 m ergibt sich demnach eine benötigte Porosität im Bereich von 0.8% - 4%. Dies legt nahe, daß Wässer, die von der Oberfläche in die Bruchzone der Störung eindringen, ausreichen, um die beobachtete Leitfähigkeitserhöhung zu erklären. Diese Deutung wird von der geochemischen Signatur von Gesteinsproben aus dem Alterationsbereich bestätigt, wonach die Alteration in einem Regime niedriger Temperatur (<95&#176;C) stattfand. Der Einfluß von aufsteigenden Tiefenwässern wurde hier nicht nachgewiesen. Die geringe Tiefenerstreckung des Störungsleiters geht wahrscheinlich auf Verheilungs- und Zementationsprozesse der Bruchstrukturen zurück, die aufgrund der Lösung und Fällung von Mineralen in größerer Tiefe, und damit bei erhöhter Temperatur, aktiv sind.<br /> <br /> Der Vergleich der Untersuchungsergebnisse der zur Zeit seismisch inaktiven West Fault mit veröffentlichten Studien zur elektrischen Leitfähigkeitsstruktur der aktiven San Andreas Störung, deutet darauf hin, daß die Tiefenerstreckung und die Leitfähigkeit von Störungsleitern eine Funktion der Störungsaktivität ist. Befindet sich eine Störung in einem Stadium der Deformation, so bleibt das Bruchnetzwerk für Fluide permeabel und verhindert die Versiegelung desselben. / The characterisation of the internal architecture of large-scale fault zones is usually restricted to the outcrop-based investigation of fault-related structural damage on the Earth's surface. A method to obtain information on the downward continuation of a fault is to image the subsurface electrical conductivity structure.<br /> <br /> This work deals with such a combined investigation of a segment of the West Fault, which itself is a part of the more than 2000 km long trench-linked Precordilleran Fault System in the northern Chilean Andes. Activity on the fault system lasted from Eocene to Quaternary times. In the working area (22&#176;04'S, 68&#176;53'W), the West Fault exhibits a clearly defined surface trace with a constant strike over many tens of kilometers. Outcrop condition and morphology of the study area allow ideally for a combination of structural geology investigation and magnetotelluric (MT) / geomagnetic depth sounding (GDS) experiments. The aim was to achieve an understanding of the correlation of the two methods and to obtain a comprehensive view of the West Fault's internal architecture.<br /> <br /> Fault-related brittle damage elements (minor faults and slip-surfaces with or without striation) record prevalent strike-slip deformation on subvertically oriented shear planes. Dextral and sinistral slip events occurred within the fault zone and indicate reactivation of the fault system. Youngest deformation increments mapped in the working area are extensional and the findings suggest a different orientation of the extension axes on either side of the fault. Damage element density increases with approach to the fault trace and marks an approximately 1000 m wide damage zone around the fault. A region of profound alteration and comminution of rocks, about 400 m wide, is centered in the damage zone. Damage elements in this central part are predominantly dipping steeply towards the east (70-80&#176;).<br /> <br /> Within the same study area, the electrical conductivity image of the subsurface was measured along a 4 km long MT/GDS profile. This main profile trends perpendicular to the West Fault trace. The MT stations of the central 2 km were 100 m apart from each other. A second profile with 300 m site spacing and 9 recording sites crosses the fault a few kilometers away from the main study area. Data were recorded in the frequency range from 1000 Hz to 0.001 Hz with four real time instruments S.P.A.M. MkIII.<br /> <br /> The GDS data reveal the fault zone for both profiles at frequencies above 1 Hz. Induction arrows indicate a zone of enhanced conductivity several hundred meters wide, that aligns along the WF strike and lies mainly on the eastern side of the surface trace. A dimensionality analysis of the MT data justifies a two dimensional model approximation of the data for the frequency range from 1000 Hz to 0.1 Hz. For this frequency range a regional geoelectric strike parallel to the West Fault trace could be recovered. The data subset allows for a resolution of the conductivity structure of the uppermost crust down to at least 5 km.<br /> <br /> Modelling of the MT data is based on an inversion algorithm developed by Mackie et al. (1997). The features of the resulting resistivity models are tested for their robustness using empirical sensitivity studies. This involves variation of the properties (geometry, conductivity) of the anomalies, the subsequent calculation of forward or constrained inversion models and check for consistency of the obtained model results with the data. A fault zone conductor is resolved on both MT profiles. The zones of enhanced conductivity are located to the east of the West Fault surface trace. On the dense MT profile, the conductive zone is confined to a width of about 300 m and the anomaly exhibits a steep dip towards the east (about 70&#176;). Modelling implies that the conductivity increase reaches to a depth of at least 1100 m and indicates a depth extent of less than 2000 m. Further conductive features are imaged but their geometry is less well constrained.<br /> <br /> The fault zone conductors of both MT profiles coincide in position with the alteration zone. For the dense profile, the dip of the conductive anomaly and the dip of the damage elements of the central part of the fault zone correlate. This suggests that the electrical conductivity enhancement is causally related to a mesh of minor faults and fractures, which is a likely pathway for fluids. The interconnected rock-porosity that is necessary to explain the observed conductivity enhancement by means of fluids is estimated on the basis of the salinity of several ground water samples (Archie's Law). The deeper the source of the water sample, the more saline it is due to longer exposure to fluid-rock interaction and the lower is the fluid's resistivity. A rock porosity in the range of 0.8% - 4% would be required at a depth of 200 m. That indicates that fluids penetrating the damaged fault zone from close to the surface are sufficient to explain the conductivity anomalies. This is as well supported by the preserved geochemical signature of rock samples in the alteration zone. Late stage alteration processes were active in a low temperature regime (<95&#176;C) and the involvement of ascending brines from greater depth is not indicated. The limited depth extent of the fault zone conductors is a likely result of sealing and cementation of the fault fracture mesh due to dissolution and precipitation of minerals at greater depth and increased temperature.<br /> <br /> Comparison of the results of the apparently inactive West Fault with published studies on the electrical conductivity structure of the currently active San Andreas Fault, suggests that the depth extent and conductivity of the fault zone conductor may be correlated to fault activity. Ongoing deformation will keep the fault/fracture mesh permeable for fluids and impede cementation and sealing of fluid pathways.

Die folgende Arbeit ist Teil des multidisziplinären Projektes DESERT (DEad SEa Rift Transect), welches seit dem Jahr 2000 im Nahen Osten durchgeführt wird. Dabei geht es primär um die Struktur der südlichen Dead Sea Transform (DST; Tote-Meer-Transformstörung), Plattengrenze zwischen Afrika (Sinai) und der Arabischen Mikroplatte. Seit dem Miozän beträgt der sinistrale Versatz an dieser bedeutenden aktiven Blattverschiebung mehr als 100 km. Das steilwinkelseismische (NVR) Experiment von DESERT querte die DST im Arava Tal zwischen Rotem Meer und Totem Meer, wo die Hauptstörung auch Arava Fault genannt wird. Das 100 km lange Profil erstreckte sich von Sede Boqer/Israel im Nordwesten nach Ma'an/Jordanien im Südosten und fällt mit dem zentralen Teil einer weitwinkelseismischen Profillinie zusammen. <br><br> Steilwinkelseismische Messungen stellen bei der Bestimmung der Krustenstruktur bis zur Krusten/Mantel-Grenze ein wichtiges Instrument dar. Obwohl es kaum möglich ist, steilstehende Störungszonen direkt abzubilden, geben abrupte Veränderungen des Reflektivitätsmuster oder plötzlich endende Reflektoren indirekte Hinweise auf Transformbewegung. Da bis zum DESERT Experiment keine anderen reflexionsseismischen Messungen über die DST ausgeführt worden waren, waren wichtige Aspekte dieser Transform-Plattengrenze und der damit verbundenen Krustenstruktur nicht bekannt. Mit dem Projekt sollte deshalb untersucht werden, wie sich die DST sowohl in der oberen als auch in der unteren Kruste manifestiert. Zu den Fragestellungen gehörte unter anderem, ob sich die DST bis in den Mantel fortsetzt und ob ein Versatz der Krusten/Mantel-Grenze beobachtet werden kann. So ein Versatz ist von anderen großen Transformstörungen bekannt. <br><br> In der vorliegenden Arbeit werden zunächst die Methode der Steilwinkelseismik und die Datenverarbeitung kurz erläutert, bevor die Daten geologisch interpretiert werden. Bei der Interpetation werden die Ergebnisse anderer relevanter Studien berücksichtigt. Geologische Geländearbeiten im Gebiet des NVR Profiles ergaben, dass die Arava Fault zum Teil charakterisiert ist durch niedrige Steilstufen in den neogenen Sedimenten, durch kleine Druckrücken oder Rhomb-Gräben. Ein typischer Aufbau der Störungszone mit einem Störungskern, einer störungsbezogenen Deformationszone und einem undeformierten Ausgangsgestein, wie er von anderen großen Störungszonen beschrieben worden ist, konnte nicht gefunden werden. Deshalb wurden zur Ergänzung der Reflexionsseismik, welche vor allem die tieferen Krustenstrukturen abbildet, ASTER (Advanced Spacebourne Thermal Emission and Reflection Radiometer) Satellitendaten herangezogen, um oberflächennahe Deformation und neotektonische Aktivität zu bestimmen. / Following work is embedded in the multidisciplinary study DESERT (DEad SEa Rift Transect) that has been carried out in the Middle East since the beginning of the year 2000. It focuses on the structure of the southern Dead Sea Transform (DST), the transform plate boundary between Africa (Sinai) and the Arabian microplate. The left-lateral displacement along this major active strike-slip fault amounts to more than 100 km since Miocene times. The DESERT near-vertical seismic reflection (NVR) experiment crossed the DST in the Arava Valley between Red Sea and Dead Sea, where its main fault is called Arava Fault. The 100 km long profile extends in a NW&mdash;SE direction from Sede Boqer/Israel to Ma'an/Jordan and coincides with the central part of a wide-angle seismic refraction/reflection line. <br><br> Near-vertical seismic reflection studies are powerful tools to study the crustal architecture down to the crust/mantle boundary. Although they cannot directly image steeply dipping fault zones, they can give indirect evidence for transform motion by offset reflectors or an abrupt change in reflectivity pattern. Since no seismic reflection profile had crossed the DST before DESERT, important aspects of this transform plate boundary and related crustal structures were not known. Thus this study aimed to resolve the DST's manifestation in both the upper and the lower crust. It was to show, whether the DST penetrates into the mantle and whether it is associated with an offset of the crust/mantle boundary, which is observed at other large strike-slip zones. <br><br> In this work a short description of the seismic reflection method and the various processing steps is followed by a geological interpretation of the seismic data, taking into account relevant information from other studies. Geological investigations in the area of the NVR profile showed, that the Arava Fault can partly be recognized in the field by small scarps in the Neogene sediments, small pressure ridges or rhomb-shaped grabens. A typical fault zone architecture with a fault gauge, fault-related damage zone, and undeformed host rock, that has been reported from other large fault zones, could not be found. Therefore, as a complementary part to the NVR experiment, which was designed to resolve deeper crustal structures, ASTER (Advanced Spacebourne Thermal Emission and Reflection Radiometer) satellite images were used to analyze surface deformation and determine neotectonic activity.