La chaîne du Zagros située sur la marge septentrionale de la plaque Arabie, est l'une des plus jeunes chaînes de collision continentale. Elle a été structurée par la collision de la plaque Arabie avec le microcontinent d'Iran central. Une expérience sismologique, appelée « Zagros 2000-2001 », a été réalisée dans le cadre d'une collaboration entre le LGIT et l'IIEES pour étudier la structure lithosphérique sous cette chaîne de collision et une partie du bloc d'Iran Central. Le jeu de données de cette expérience nous a permis de caractériser la structure de la croûte et du manteau lithosphérique sous le réseau de stations. Les variations de l'épaisseur de croûte ont été mises en évidence par analyse en fonctions récepteur. Elles sont caractérisées par un sur-épaississement maximum de 20 km sur une largeur d'environ 100 km immédiatement au nord-est du MZT (« Main Zagros Thrust »). Une épaisseur moyenne de croûte de 45 km a été trouvée sous le Zagros et de 40 km sous l'Iran Central. Nous avons ensuite proposé un modèle de croûte, contraint par la géométrie du Moho tirée de l'analyse en fonctions récepteur, qui est aussi compatible avec les données gravimétriques. Le sur-épaississement est interprété comme lié à un redoublement crustal avec chevauchement de la croûte d'Iran central sur celle du Zagros le long du MZT. L'inversion de plus de 5000 temps d'arrivée P télésismiques nous a permis de caractériser la structure du manteau supérieur jusqu'à 350 km de profondeur. Les résultats de cette inversion montrent un manteau supérieur rapide sous le Zagros et lent sous l'Iran central. Ceci peut être lié à une délamination du manteau lithosphérique sous l'Iran central. La présence d'un manteau lent et léger sous l'Iran central peut expliquer la haute altitude moyenne du plateau iranien. L'analyse de la biréfringence des ondes S télésismiques montre une différence majeure entre la lithosphère du Zagros et celle de l'Iran Central en terme d'anisotropie sismique. Cette analyse met en évidence l'absence de biréfringence des ondes S télésismiques sous le Zagros par opposition à certaines régions d'Iran Central. D'autre part, aucun lien n'est observé entre la direction de l'axe rapide de la biréfringence observée en Iran central et le déplacement actuel relatif ou absolu des plaques. La biréfringence observée doit donc avoir son origine dans une anisotropie gelée dans la lithosphère du bloc d'Iran central liée à un épisode tectonique plus ancien que la collision continentale entre les deux plaques.

L'objectif de cette thèse est l'étude de la structure et la cinématique du Zagros oriental (Iran) et de la zone de transition avec le prisme du Makran appelée syntaxe de Bandar Abbas. Une étude structurale de terrain a été menée pour tenter de comprendre l'architecture de cette région complexe. L'analyse détaillée en carte et en coupe d'un certain nombre de structures typiques montre le contrôle exercé par la stratigraphie mécanique sur le mode de plissement de chaque côté de la syntaxe. Les grands plis dans l'ouest de la syntaxe sont décollés sur une puissante série évaporitique située à 8-9 km de profondeur, tandis que les plis étroits situés à l'est sont décollés sur un niveau à 6 km. Ceci est expliqué par un changement des conditions paleogéographiques d'un côté à l'autre de la syntaxe lié à l'influence de structures (Précambriennes) héritées dans la marge arabe orientale. La restauration de la première coupe équilibrée à travers le sud-est de la ceinture du Zagros permet de montrer que le Zagros plissé a subi deux phases tectoniques majeures, une première, d'age Mio-Pliocene, impliquant la couverture suivie par une deuxième, d'âge Pliocène, impliquant le socle - couverture. Celle-ci se poursuit jusqu'à l'actuel et est soulignée partout dans le Zagros par une sismicité intense dans la croûte supérieure. Le raccourcissement accommodé dans la section depuis le Miocène moyen est d'au moins 45 km. La présence d'une puissante série évaporitique à la base de la couverture a favorisé le développement de grands plis de décollement. L'analyse d'exemples de terrain dans la région d'étude ainsi que de profils sismiques dans le Zagros Central permet de discuter la cinématique de ces plis ainsi que les facteurs contrôlant leur style, notamment la mobilité du sel, l'existence de multiples décollements et le rôle tardif des failles de socle. Enfin, une modélisation géophysique de la structure lithosphérique du Zagros permet de discuter les facteurs fondamentaux qui ont guidé l'évolution récente de l'orogène. On met en évidence un amincissement lithosphérique qui pourrait être lié à un détachement récent du slab plongeant. On propose que ce processus, en modifiant l'angle critique du prisme orogénique, est le facteur fondamental qui a déclenché la transition d'une tectonique de couverture à une tectonique de socle - couverture.

Le mémoire de thèse comporte deux études relatives aux Alpes occidentales: 1) une étude de la sismicité(relocalisation des séismes locaux à l'aide d'un modèle 3D); 2) une étude de la structure lithosphérique à l'aide de résidus télésismiques, Ces deux études sont les premiers résultats significatifs utilisant les données du nouveau réseau SISMALP. La première partie traite essentiellement des problèmes de localisation des séismes alpins. Compte tenu de la complexité structurale des Alpes, un modèle de vitesse 3D a été élaboré afin d'obtenir des relocalisations précises des foyers sismiques. Le modèle crustal, partitionné en blocs de taille variable, est déduit d'une compilation des données et des résultats géophysiques. La méthode est appliquée à la relocalisation de deux crises sismiques : l'une en Ubaye, l'autre en mer Ligure. Une troisième application à l'échelle des Alpes occidentales et concernant quatre années de sismicité, met en évidence des essaims sismiques très bien contraints et montre une nouvelle image de la sismicité. La seconde partie présente une analyse des anomalies des temps de propagation des ondes P télésismiques. Une étude des variations azimutales des résidus relatifs permet de confirmer l'existence d'un plongement Iithosphérique situé en bordure ouest de la plaine du Pô. Un autre résultat important est la mise en évidence d'un accident Iithosphérique majeur orienté N140 séparant une microplaque de Provence d'une microplaque du Briançonnais. L'application d'une méthode de tracé de rais dans un milieu 2,5D montre : l'existence d'une paléo-subduction de la microplaque du Briançonnais sous le promontoire Adriatique atteignant 220 km de profondeur; l'existence d'une asthénosphère très lente sous la plaque Europe et l'existence d'une probable anisotropie de vitesse à grande échelle. De nouvelles implications géodynamiques pour les Alpes occidentales sont discutées.