La Nappe de Lindås, au sein de l'Arc de Bergen, Norvège, est un massif anorthositique enfoui et partiellement éclogitisé en profondeur au cours de l'orogénèse calédonienne, qui fut relativement protégé de la rétromorphose pendant son retour vers la surface. L'étude de ces roches du faciès éclogitique nous permet donc de mieux comprendre le détail des processus d'éclogitisation et ses conséquences en terme d'exhumation et de circulation crustale dans les zones de collision. Les grenats granulitiques, bien que relativement résistants aux réactions métamorphiques, subissent lors de l'éclogitisation une fracturation intense et une rééquilibration partielle par diffusion à partir de leur frontière. L'observation au MEB (BSE) des différentes générations de grenat associées à l'épisode éclogitique, et l'estimation des compositions minérales d'équilibre par des méthodes thermobarométriques multi-équilibre, permet de mettre en lumière la vitesse de diffusion beaucoup plus lente du Ca par rapport aux cations métalliques dans le grenat granulitique lors de sa rééquilibration dans le faciès éclogitique. La distribution des orientations des fractures qui parcourent les grenats granulitiques hérités, montre que leur formation est la conséquence directe de la diminution de volume associée aux réactions métamorphiques. La propagation à petite échelle des domaines éclogitisés ne procède donc pas simplement par diffusion du fluide, mais par un processus complexe couplant diffusion, réactions métamorphiques et fracturation des minéraux granulitiques. La caractérisation de la cinématique de la déformation dans le faciès éclogitique de l'île d'Holsnøy, au sein de la Nappe de Lindås montre sa grande cohérence à l'échelle de la zone d'étude (5*5 km), reflétant l'action de forces aux limites, plutôt que de contraintes locales liées aux réactions métamorphiques. Le cisaillement en moyenne vers l'Est, géométriquement restauré dans le contexte de la subduction calédonienne, est interprété comme reflétant le découplage d'unités crustales du panneau plongeant, qui commencent ainsi leur retour vers la surface. La validité d'un tel modèle, où l'éclogitisation permet l'initiation de l'exhumation, est analysée dans le cadre du modèle analytique du chenal de subduction. L'éclogitisation, qui n'est ni instantanée ni spatialement homogène, modifie les propriétés de la croûte, notamment sa densité et sa viscosité. Alors que l'augmentation de densité réduit sa flottabilité, son adoucissement mécanique lui permet de se découpler du manteau lithosphérique qui la tire vers la profondeur. La compétition entre ces deux phénomènes, variable suivant la progression des transformations métamorphiques, est intégrée dans un unique paramètre adimensionnel, le nombre d'exhumation, dont la valeur décrit la capacité de la croûte à être exhumée. La subduction d'une croûte à fort nombre d'exhumation entraîne la création dans le canal de subduction d'un flux retour à partir du domaine partiellement éclogitisé. L'analyse des conditions de ce flux retour montre entre autres que les vitesses d'exhumation de l'ordre des vitesses de convergence des plaques lithosphériques ne sont possibles que pendant le régime transitoire entre l'enfouissement de croûte à faible et fort nombre d'exhumation. Ce travail, qui montre l'importance des réactions d'éclogitisation pour l'exhumation et plus généralement pour la dynamique des zones de collision, souligne en conséquence la nécessité de décrire avec précision les mécanismes micro- et macroscopiques qui permettent la progression et la propagation de l'éclogitisation.

Das Phänomen der Subduktion eines aktiven Spreizungszentrums an der Südspitze Südamerikas ist seit langem bekannt. Eine Vielzahl von geologischen Beobachtungen wurden mit diesem Phänomen in Verbindung gebracht, trotzdem ist der genaue Mechanismus der Beeinflussung des aktiven Kontinentalrandes weitgehend unbekannt. <br /> <br /> Die Zusammenhänge zwischen den Subduktionsprozessen und der Entwicklung der patagonischen Anden zwischen 47&#176;S und 48&#176;S stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Um eine detaillierte zeitliche Auflösung der zugrunde liegenden Prozesse untersuchen zu können, wurde die Entwicklung der Vorlandsedimentation, die thermische Entwicklung und die Heraushebung der Oberkruste des andinen Orogens untersucht und diese in Bezug zur Subduktion des Chile-Rückens gesetzt. <br /> <br /> Im Bereich von 47&#176;30&prime;S wurden die synorogenen Vorlandsedimente der Santa Cruz Formation sedimentologisch untersucht. Diese fluviatilen Sedimente wurden in einem reliefarmen Vorlandgebiet durch häufige Rinnenverlagerung und dem Aufbau von Rinnenumlagerungsgürteln in Kombination mit assoziierten großräumigen Überflutungsablagerungen akkumuliert. Sie stehen in einem engen Zusammenhang mit der orogenen Entwicklung im andinen Liefergebiet. Dies spiegelt sich in dem nach oben gröber werdenden Zyklus der Santa Cruz Formation wider. Die magnetostratigraphischen Untersuchungen einer 270 m mächtigen Sequenz aus der Basis der Santa Cruz Formation, die mit 329 Einzelproben aus 96 Probenpunkten beprobt wurde, ergab 7 Umkehrungen der geomagnetischen Feldrichtung. Mit Hilfe der geomagnetischen Polaritätszeitskala (CANDE AND KENT, 1995) konnte der untersuchte Abschnitt der Santa Cruz Formation zwischen 16.2 und 18.5 Ma datiert werden. Als Träger der Sedimentations-Remanenz konnten überwiegend Pseudoeinbereichs-Magentitpartikel und untergeordnet Hämatitpartikel identifiziert werden. <br /> <br /> An drei Profilen der Santa Cruz Formation wurden aus Sandsteinlagen unterschiedlicher stratigraphischer Position detritische Apatite mit Hilfe der thermochronologischen Spaltspurmethode untersucht. Die thermisch nicht rückgesetzten, detritischen Apatite spiegeln das Auftreten unterschiedlicher Altersdomänen im Liefergebiet der Sedimente wider. In der Kombination mit den geochemischen Gesamtgesteinsuntersuchungen der Sedimente und den petrographischen Untersuchungen der Sandsteine, die ein überwiegend andesitisch-vulkanisch geprägtes Liefergebiet widerspiegeln, kann nachgewiesen werden, dass die Erosion im Liefergebiet um 16.5 Ma in tiefere, deformierte Krustensegmente einschneidet. Dies bedeutet, dass aufgrund der Denudation im andinen Orogen erste Sockelgesteinseinheiten in den Bereich der Abtragung gelangen und dass dieser Eintrag um 12 bis 10 Ma ein Volumen einnimmt, das zu signifikanten Änderungen der Gesamtgesteinsgeochemie der Vorlandsedimente führt. <br /> <br /> Die thermochronologische Untersuchung von Apatiten aus rezenten topographischen Höhenprofilen aus der Kernzone der patagonischen Anden im Bereich von 47&#176;30&prime;S zeigen den Beginn einer beschleunigten Heraushebung des Orogens um 7.5 Ma. Aus diesen Untersuchungen kann eine Denudationsrate im Zeitraum der letzen 7 bis 8 Ma von 600 bis 650 m/Ma abgeschätzt werden. Die Modellierung der Apatit-Spaltspurergebnisse zeigt eine signifikante Temperaturerhöhung im Zeitraum zwischen 12 und 8 Ma um 20 bis 30&#176;C für diesen Krustenbereich, die mit der Subduktion des aktiven Chile-Rückens in diesem Bereich der Anden in Verbindung gebracht wird. <br /> <br /> Aus den gewonnen Daten kann ein Modell für die Entwicklung der patagonischen Anden seit dem frühen Miozän abgeleitet werden. In diesem Modell wird die orogene Entwicklung in den patagonischen Anden auf eine erhöhte Konvergenzrate zwischen der Nazca Platte und der Südamerikanischen Platte zurückgeführt, die für die Heraushebung und Denudation der Anden sowie für die damit verbundene Entwicklung im Vorlandbereich verantwortlich ist. Diese orogene Entwicklung wird in einer späten Phase durch die nordwärts wandernde Subduktion des aktiven Spreizungszentrums des Chile Rückens überprägt und beeinflusst. Das auf der Integration von geologischen, chronologischen sowie thermochronologischen Daten beruhende Modell kann zahlreiche geologische und geophysikalische Beobachtungen in diesem Bereich der südlichen Anden konsistent erklären. / The phenomenon of active ridge subduction to the continental margin of southern South America has been well known for a long time. A diversity of geological observations are related to this phenomenon, however, the exact mechanism of the influence of ridge subduction to the active continental margin is unknown.<br /> <br /> The aim of the present investigations is to determine connections between the subduction processes and the development of the Patagonian Andes between 47&#176;S and 48&#176;S. In order to reach that objective, the development of the foreland basin settings, the uplift of the upper crust of the Andean Orogeny, and the relation with the subduction of the Chile Ridge were investigated to obtain a detailed temporal resolution of the basic geological processes.<br /> <br /> Within the area of 47&#176;30'S the style and sedimentological pattern of the synorogenic foreland deposits of the Santa Cruz Formation were investigated. These fluvial sediments were accumulated in a foreland basin of small scale topography by frequent progradational avulsions, which were accompanied by deposition of avulsion-belt sediments associated with thick overbank deposits. <br /> <br /> The upward-coarsening is best explained by progradation of fan deposits during an eastwards advancement of the deformation in the western Andes at that time. <br /> <br /> Magnetostratigraphic investigations of a total of 329 drill cores, which were collected at 96 sites, show seven major reversals in a thick stratigraphic section of 270 m from the base of the Santa Cruz Formation. A comparison with the geomagnetic polarity timescale of Cande and Kent (1995) gives a sedimentation age between 16.2 and 18.5 Ma for the investigated section of the Santa Cruz Formation. The investigation of rock-magnetism predominantly indicates magnetite and subordinated haematite as the dominant carrier of remanence. All results from hysteresis data determination cluster in the coarse pseudo-single (PSD) to multi-domain (MD) grain size range of the Day Diagram (DAY ET AL. 1977)<br /> <br /> Fission track analysis was applied to detrital apatite of sandstone samples at different stratigraphic positions within three sections of the Santa Cruz Formation. The fission track ages of the not reseted detrital apatite are assumed to be related to the age of the sediment provenance area. In combination with sandstone petrographic investigations, which indicate a dominant andesitic volcanic source for the sediment and geochemical whole rock investigations can be shown, that the erosion cuts into the basement of the source area at 16.5 Ma. This means, that due to the denudation in the Andean Orogen first deformed basement units arrive into the sedimentation cycle. In the range of 12 to 10 Ma this sediment input attained such a volume, that the whole-rock geochemistry of the sediments was changed .<br /> <br /> The thermochronological investigations of apatites from vertical profiles covering the largest elevation range of the central zone of the Patagonian Andes within the range of 47&#176;30'S show the beginning of an accelerated cooling and related uplift phase of the orogen at approximately 7.5 Ma. The calculated denudation rate in the period of the last 7 to 8 Ma ranges from 600 to 650 m/Ma. The modelling of apatite fission-track data shows a significant reheating in the range of 20 to 30&#176;C between 12 and 8 Ma for the upper crust. This is interpreted as an influence of the active Chile rise mid-oceanic spreading center on the overriding plate.<br /> <br /> The modelling of the apatite fission-track results shows a significant rise in temperature between 12 and 8 Ma around 20 to 30&#176;C for this crust area, which is associated with the subduction of the active Chile back in this area of the Andes. <br /> <br /> A model has been derived from the obtained data to explain the evolution of the Patagonian Andes since the early Miocene. In this model, orogeny is attributed to the increasing convergence rate between the Nazca plate and South America and its response due to uplift and denudation of the Patagonian Andes and the development of the adjacent foreland basin. In a late phase, orogeny is influenced and overprinted by the northward migration of the Chile ridge subduction. The model consistently explains many of the geological and geophysical observations.

Depuis une vingtaine d'années, un effort considérable a été effectué dans le développement d'outils dédiés à la caractérisation rapide de la source sismique. Jusqu'à récemment, plusieurs heures étaient encore nécessaires pour obtenir une information fiable sur la source des grands tremblements de terre. C'est dans ce cadre que s'inscrit ce travail, dont l'objectif principal est le développement et la mise en oeuvre d'une méthode de détermination rapide du tenseur moment sismique centroid (CMT) basée sur l'utilisation de la phase W pour les grands séismes. La phase W est une phase sismique correspondant essentiellement à la superposition des modes normaux supérieurs à très longue période (entre 100 sec et 1000 sec) arrivant entre l'onde P et les ondes de surface. Nous montrons que la phase W a l'avantage de ne pas être affectée par les hétérogénéités latérales superficielles puisque la majeure partie de son énergie se propage en profondeur. De par son caractère longue période, la phase W est particulièrement bien adapté à la caractérisation de la source pour les évènements de Mw>7.5. Pour les grands séismes en effet, la complexité de la source apparaît de plus en plus évidente aboutissant inévitablement à une variabilité des scénarios de sources estimés à courte période dans des bandes fréquentielles étroites. Les "séismes tsunami" et les séismes "outer-rise" sont des exemples extrêmes illustrant bien ce problème. Nous démontrons la robustesse de l'algorithme phase W développé pendant ce travail pour effectuer la caractérisation rapide et systématique de la source sismique. Il est aujourd'hui implémenté en temps réel dans plusieurs centres d'alerte à l'échelle globale et à l'échelle régionale. A des distances télésismiques, la méthode permet l'obtention du CMT dans la première demi-heure après le temps origine. A des échelles régionales, les résultats sont disponibles beaucoup plus rapidement, entre 6 et 12 minutes après le temps origine. Les résultats obtenus en temps réel à l'United States Geological Survey (USGS), au Pacific Tsunami Warning Center (PTWC), à l'Institut de Physique du Globe de Strasbourg (IPGS) et à l'échelle régionale au Mexique montrent clairement la robustesse et la fiabilité des solutions CMT obtenues en utilisant la phase W. En suivant une formulation bayesienne, nous proposons une analyse d'erreur formelle lors de l'inversion de la source sismique à longue période. La prise en compte plus réaliste de l'erreur sur les données permet non-seulement une estimation fiable de l'incertitude sur le modèle de source mais aussi l'amélioration de la solution elle même. Nous développons également une approche pour estimer l'erreursur la profondeur du centroid. Ce paramètre est important étant donné son influence sur le moment sismique scalaire et le pendage du plan de faille déterminés lors des inversions CMT.

Le Bloc de Yili est un domaine triangulaire limité par les branches nord et sud du Tianshan<br />Chinois occidental. Il est considéré comme un micro-continent avec un substratum précambrien<br />qui se prolonge vers l'Ouest au Kazakhstan, mais ses limites ne sont pas claires. Le Bloc de Yili<br />est important pour comprendre l'évolution géodynamique du Tianshan Paléozoïque qui résulte de<br />processus de subduction et collision polyphasés. Classiquement, la chaîne du Tianshan est divisée<br />en trois domaines: le Tianshan Nord, le Tianshan Central et le Tianshan Sud. Mais nos travaux<br />structuraux, géochimiques et paléomagnétiques suggèrent que ces domaines et leurs limites<br />doivent être redéfinis.<br />Le bloc de Yili était auparavant considéré comme l'extension vers l'Ouest du Tianshan<br />Central. En fait, il s'agit d'un arc magmatique Dévonien-Carbonifère situé sur un socle continental<br />protérozoïque et une plate-forme sédimentaire du Paléozoïque inférieur. Des roches volcaniques<br />d'âge Carbonifère sont très répandues sur les bordures du bloc de Yili. Leurs caractéristiques<br />pétrologiques et géochimiques montrent 1) qu'il s'agit surtout d'andésites, de rhyolites et plus<br />rarement de basaltes appartenant à la série calco-alcaline, 2) que les importantes anomalies en Nb<br />et Ta s'accordent avec des magmas liés à une subduction, 3) que les dicriminations fondées sur les<br />HFSE placent ces roches dans le champ des arcs continentaux. Les études isotopiques Rb-Sr et<br />Sm-Nd indiquent que ces roches magmatiques sont issues d'un réservoir magmatique situé dans le<br />manteau appauvri. En considérant les formations sédimentaires de faible profondeur associées au<br />magmatisme, on suggère que les roches magmatiques carbonifères se sont formées sur une marge<br />continentale active. Des datations, par ICP-MS ablation laser, de zircons issus de roches<br />volcaniques et granitiques de l'ensemble du bloc de Yili, indiquent des âges compris entre 389 et<br />310 Ma, c'est à dire fini Dévonien moyen à Carbonifère supérieur.<br />La limite Nord du Bloc de Yili est représentée par les turbidites du Carbonifère supérieur et le<br />mélange ophiolitique de Bayingou-Motuogou qui constituent le Tianshan Nord. Les données<br />pétrologiques et géochimiques suggèrent que les turbidites et le mélange ophiolitique représentent<br />un complexe de subduction. Le mélange ophiolitique résulterait d'une tectonique intraocéanique<br />suivie de resédimentation et de déformation pendant la subduction du bassin océanique du<br />Nord-Tianshan qui existait au moins depuis le Dévonien supérieur-Carbonifère inférieur d'après<br />les faunes de radiolaires des cherts ophiolitiques. Les données structurales, pétrologiques,<br />géochimiques et géochronologiques sur le mélange ophiolitique et les turbidites sont en faveur<br />d'une subduction du bassin océanique de Nord-Tianshan vers le Sud, est responsable de la<br />formation de l'arc magmatique de Yili. Comme ce complexe de subduction a été redéformé et<br />charrié vers le Nord sur le bassin Cénozoïque du Junggar, la véritable suture du Nord Tianshan est<br />cachée par les chevauchements cénozoïques. La prolongation orientale du Nord Tianshan se<br />trouve dans l'arc de Bogda qui est composé de sédiments carbonifères, de volcanites et de<br />granitoides. De nouvelles données géochimiques dans la région de Houxia indiquent que les<br />dolérites, andésites et dacites rhyolitiques sont des volcanites d'arc d'affinité calco-alcaline. La<br />cohérence temporelle et la corrélation spatiale entre le complexe de subduction du Tianshan Nord et l'arc de Bogda suggèrent que la suture du Tianshan Nord se prolonge vers l'est, où elle serait<br />cachée sous l'arc de Bogda par le chevauchement tertiaire.<br />La limite sud du bloc de Yili est une zone complexe polydéformée qui contient des roches<br />métamorphiques de haute-pression (HP), des mélanges ophiolitiques, un socle fait de roches<br />métamorphiques crustales et de roches sédimentaires de plate-forme, le tout affecté par des<br />décrochements. L'étude géologique détaillée le long de la rivière Kekesu révèle l'existence d'une<br />déformation ductile à faible pendage et dirigée vers le nord qui affecte des roches océaniques<br />métamorphisées dans des faciès de HP (schistes bleus et éclogite) et des roches continentales<br />interprétées comme la bordure méridionale du bloc de Yili. Des preuves d'une déformation ductile<br />extensive dans le faciès schiste vert sont également rencontrées le long de la Rivière Kekesu. Des<br />datations Ar/Ar par sonde laser de micas blancs dans des métapélites issues de schistes bleus<br />rétromorphosés et de quartzites dans le faciès schiste verts donnent des âges compris entre 330 et<br />315 Ma qui sont interprétés comme l'âge de la fin de l'exhumation des roches de HP. La formation<br />des roches de HP a été interprétée comme associée à une subduction vers le nord de l'océan du<br />Tianshan, également responsable du magmatisme d'arc de la partie sud de Yili. Cependant,<br />comme le magmatisme d'arc du bloc de Yili est significativement plus jeune que le pic du<br />métamorphisme prograde (antérieur à 350 Ma) et même que la rétromorphose, et que l'analyse<br />cinématique indique un mouvement vers le Nord, cette interprétation n'est pas étayée par nos<br />données. Par ailleurs, la structure de la rivière Kekesu est en accord avec les données cinématiques<br />vers le nord observées dans la région de Mishigou et Gangou, plus à l'Est. Cette dernière<br />correspond à la suture entre le Tianshan Nord et Central. Dans le Tianshan Central, au sud du<br />complexe métamorphique de HP, il n'existe pas d'arc magmatique Carbonifère, mais un arc<br />Ordovicien -Silurien et des turbidites du même âge. Des calcaires et des grès du Carbonifère<br />inférieur recouvrent en discordance l'arc d'âge Paléozoïque inférieur. Des roches métamorphiques<br />protérozoïques représentent le substratum de cet arc.<br />Dans les régions de Aheqi, Wushi, Heiyingshan, sur le versant sud du Tianshan, on rencontre<br />un mélange ophiolitique contenant des blocs de gabbros datés à 390 Ma avec une signature<br />géochimique de bassin d'arrière arc. Par ailleurs, l'évolution de la plate-forme carbonatée du<br />Tianshan Central vers des roches siliceuses (cherts rubanés et pélites siliceuses) suggère un<br />approfondissement de cette marge continentale pendant le Dévonien. Ces données s'accordent<br />avec l'existence d'un bassin marginal entre le Tianshan Central et le Tarim. Les observations de<br />terrain suggèrent que le mélange est charrié du Sud vers le Nord sur les séries carbonatées<br />dévoniennes du Tianshan Central. Cette déformation ductile s'est produite avant le dépôt des<br />séries terrigènes et carbonatées du Carbonifère inférieur-moyen qui recouvrent en discordance le<br />mélange ophiolitique et son substratum tectonique. Il faut cependant remarquer que les séries<br />carbonifères sont déformées par des plis, parfois synschisteux, à vergence Sud. Mais l'âge de cette<br />déformation n'est pas établi avec certitude. Il est peut-être Cénozoïque, mais des âges compris<br />entre le Permien et le Paléocène ne peuvent pas être définitivement écartés. Ces observations sont<br />en bon accord avec celles de la région de Kulehu et de Kumux-Yushugou. Ce mélange<br />ophiolitique correspond au Tianshan sud, il a été souvent interprété comme des klippes déplacées<br />du Nord vers le Sud. Dans notre interprétation, il est au contraire issu d'une suture méridionale qui<br />sépare le Tianshan du Tarim.<br />Les deux limites nord et sud du bloc de Yili ont été redéformées par les décrochements<br />permiens. Les turbidites du Tianshan Nord sont affectées par une foliation verticale et une linéation horizontale associée à une cinématique dextre. Nos datations Ar/Ar sur roche totale<br />indiquent un âge de 270 Ma qui correspond au mouvement de la faille du Tianshan Nord. Ceci<br />s'accorde avec les données disponibles sur la Faille Principale du Tianshan (MTSF) où les<br />datations se distribuent entre 280 et 250Ma. Les failles de Nalati et de Qinbulak recoupent la<br />limite entre les blocs de Yili et du Tianshan Central. Nos observations en plusieurs points entre<br />Kekesu, Laerdun, Sanghuyanzi confirment la cinématique dextre. Ces mouvements coulissants<br />sont associés à un magmatisme intraplaque, représenté par des granites alcalins, des basaltes<br />tholéiitiques continentaux, et des roches volcaniques acides. Les décrochements permiens<br />apparaissent comme complètement indépendants de la tectonique de convergence N-S du<br />Paléozoïque pré-permien. Ces coulissements jouent un grand rôle dans l'architecture finale du<br />Tianshan.<br />Afin de mieux contraindre les mouvements coulissants d'âge Permien, des données<br />paléomagnétiques ont été acquises sur des roches d'âge Ordovicien, Carbonifère et Permien dans<br />le bloc de Yili et les régions voisines. Plus de 500 échantillons de roches volcaniques et<br />sédimentaires ont été prélevés sur 61 sites. Les études magnétiques (minéralogie, démagnétisation,<br />etc...) montrent que les porteurs de l'aimantation sont la magnétite et l'hématite. Après une étude<br />soignée des caractéristiques de l'aimantation rémanente dans la région de Zhaosu, Xinyuan et<br />Gongliu, deux pôles pour le Carbonifère supérieur (C2) et Permien supérieur (P2) sont calculés<br />pour le bloc de Yili. La comparaison de ces pôles C2 et P2 avec ceux du même âge disponibles<br />pour le Tarim, le Junggar et la Sibérie indique 1) qu'il n'y a pas de mouvement différentiel<br />significatif entre le Bloc de Yili et le Junggar depuis le Carbonifère terminal ; 2) qu'il n'y a pas de<br />mouvement latitudinal significatif entre ces blocs depuis le Carbonifère supérieur ; 3) qu'il existe<br />des rotations anti-horaires d'environ 46± 15° et 32±15° entre l'ensemble Yili-Junggar par rapport<br />au Tarim et à la Sibérie entre C2 et P2. Ces rotations sont accommodées par les décrochements<br />dextres le long des failles bordières nord et sud du bloc de Yili et par le décrochement senestre de<br />l'Irtish dans l'Altaï. Il en résulte un mouvement relatif d'environ 1000 et 600 km sur ces deux<br />failles.<br />Finalement, en tenant compte des déformations Cénozoïques liées à la collision Inde-Asie, un<br />modèle simple de l'évolution du bloc de Yili et de l'ouest du Tianshan chinois est proposé.<br />Pendant l'Ordovicien et le Silurien inférieur, un bassin océanique appelé l'Océan Tianshan existait<br />entre le Tianshan Central et le Bloc de Yili. Cet océan a commencé à se fermer par subduction vers<br />le Sud pendant l'Ordovicien supérieur et le Silurien inférieur en produisant l'arc du Tianshan<br />Central. Entre le Silurien moyen et le Dévonien moyen, l'Océan Tianshan continue de se fermer.<br />La subduction océanique est suivie par la subduction continentale du Bloc de Yili sous le Tianshan<br />Central qui est responsable de la formation des roches métamorphiques de HP. Simultanément à la<br />fermeture de l'Océan Tianshan, une mer marginale s'ouvre au sud du Tianshan Central pendant le<br />Dévonien inférieur à moyen. Pendant le Paléozoïque inférieur, les dépôts de grès et de calcaires<br />suggèrent que la marge nord du bloc de Yili était une marge passive. Entre le Dévonien moyen et<br />le Carbonifère inférieur, à cause de la fermeture de l'Océan Tianshan, les blocs de Yili et du<br />Tianshan Central sont soudés pour former une seule masse continentale. A ce moment là, les<br />roches de HP sont exhumées. La fermeture du bassin d'arrière arc est associée au charriage du<br />mélange ophiolitique du Tianshan Sud. Simultanément, la subduction vers le sud d'un bassin<br />océanique, appelé océan Nord Tianshan est responsable de la formation de l'arc magmatique de<br />Yili et du complexe de subduction du Tianshan Nord. La subduction de l'Océan Nord Tianshan s'achève au Carbonifère supérieur quand se produit la collision entre le Bloc de Yili et le Junggar.<br />A la fin du Carbonifère, la convergence sub-méridienne (par rapport aux coordonnées actuelles)<br />est achevée. Tous les blocs continentaux sont alors soudés. Au Permien, les décrochements dextres<br />d'ampleur plurikilométrique perturbent la géométrie initiale. Par exemple, la continuité de l'arc du<br />Tianshan Nord-Bogda est détruite.

Le magmatisme Néogène italien est caractérisé par une grande variété pétrologique et géochimique, couvrant presque entièrement le spectre des roches magmatiques connues dans le monde entier. Le volcanisme récent, Quaternaire, comprenant des laves de composition<br />basiques et intermédiaires, est à la base de la majorité des modèles géodynamiques. Comparativement, le magmatisme acide, correspondant aux premières manifestations sur la marge Tyrrhénienne est beaucoup pour les édifices de la Province Toscane (San Vincenzo, Roccastrada et Amiata). Pour le volcan de Monte Amiata, de nouvelles données isotopiques Sr-Nd et Pb confirment qu'il est en terme de sources un hybride entre les Province Toscane et Romaine. Nous proposons grâce aux âges obtenus un nouveau scénario pour sa mise en place. L'analyse en composantes principales (ACP) des données isotopiques du Pb de toutes les manifestations acides étudiées dans cette thèse a permis d'identifier les deux composants source à l'origine de ces roches. Le composant le plus important est un pôle mantellique<br />correspondant à un mélange entre DM et HIMU, tandis que le second, dont le rôle est mineur comparé au premier, est un pôle enrichi de type crustal. Les roches acides les plus au Sud (Pontines) montrent une influence plus forte du composant DM+HIMU. Ainsi, même sur des<br />roches aussi différenciées et à plus petite échelle (l'Italie centrale), on retrouve la tendance générale propre à l'ensemble de la péninsule Italienne et de la Sicile, dérivée de l'étude isotopique des roches basiques, qui montre un mélange général entre DM et HIMU auquel s'ajoute un composant dérivé de la croûte. L'influence du pôle DM-HIMU est croissante du<br />Nord au Sud de l'Italie. Etendue à l'échelle de la marge Tyrrhénienne italienne, l'ACP permet d'identifier deux<br />domaines sources, délimités par une discontinuité lithosphérique majeure de l'Italie centrale, le 41ème Parallèle, dans lesquels les composants évoluent différemment. Les caractéristiques du domaine Nord pourraient être contrôlées par un processus de délamination de la lithosphère inférieure, celles du domaine Sud par un retrait rapide du slab, les deux<br />phénomènes provoquant une remontée asthénosphérique.

La modélisation des structures magnétiques qUI définissent depuis le plateau continental sud-armoricain jusqu'à l'intérieur du Bassin Aquitain un "marqueur" linéaire d'une longueur d'environ six cents kilomètres, confirme l'existence d'un accid ent crustal majeur dont les diverses signatures géophysiques (magnétisme, gravimétrie, séismicité) sont compatibles avec une interprétation de suture interplaque. Une tentative de reconstitution spatiale des principales limites interplaques et intraplaques du domaine ibéro-armoricain a conduit à envisager l'existence de deux sutures dont la plus interne délimiterait une éventuelle microplaque "ébroaquitaine". La répartition des zones de magmatisme et de subsidence de la période cambro-ordovicienne ainsi que l'enregristrement à la même époque de mouvements "calédoniens" possiblement compressifs pou;raient s'expliquer en terme d'un processus de convergence de plaques initiés dès le Cambrien supérieur.

At the northern extent of the Cascadia subduction zone, the subducting Explorer and Juan de Fuca plates interact across a translational deformation zone, known as the Nootka fault zone. The Seafloor Earthquake Array Japan-Canada Cascadia Experiment (SeaJade) was designed to study this region. In two parts (SeaJade I and II, deployed from July – September 2010 and January – September 2014), seismic data from the SeaJade project has led to several important discoveries. Hypocenter distributions from SeaJade I and II indicate primary and secondary conjugate faults within the Nootka fault zone. Converted phase analysis and jointly determined seismic tomography with double-difference relocated hypocenters provide evidence to several velocity-contrasting interfaces seaward of the Cascadia subduction front at depths of ~4-6 km, ~6-9 km, ~11-14 km, and ~14-18 km, which have been interpreted as the top of the oceanic crust, upper/lower crust boundary, oceanic Moho, and the base of the highly fractured and seawater/mineral enriched veins within oceanic mantle. During SeaJade II, a MW 6.4 mainshock and subsequent aftershocks, known as the Nootka Sequence, highlighted a previously unidentified fault within the subducted Explorer plate. This fault reflects the geometry of the subducting plate, showing downward bending of the plate toward the northwest. This plate bend can be attributed to negative buoyancy from margin parallel mantle flow induced by intraslab tearing further northwest. Seismic tomography reinforces the conclusions drawn from the Nootka Sequence hypocenter distribution. Earthquakes from the entire SeaJade II catalogue reveal possible rotated paleo-faults, identifying the former extent of the Nootka fault zone from ~3.5 Ma. / Graduate

La sédimentation marine récente dans les fosses de subduction est caractérisée par l'interstratification de sédiments hémipélagiques et de turbidites localement intercalées avec les coulées de débris, qui peuvent résulter de la destabilisation des pentes continentales par de tremblements de terre. La marge d’Equateur est constituée par une forte érosion tectonique qui contribue à la formation d'une fosse profonde remplie d'une suite complexe de faciès sédimentaires. La sédimentation par écoulements gravitaires est omniprésente le long de la marge et les faciès vont de dépôts de transport de masse d'épaisseur métriques latéralement continus à des turbidites d'épaisseur centimétriques isolées intercalées avec des couches d'hémipélagites, de volcanoclastiques et de téphras. Nous présentons l'interprétation de la bathymétrie, des profils sismiques à haute résolution et des données pétrophysiques des carottes sédimentaires. L'objectif de cette étude est de décrire la complexité morphologique à la frontière équatorienne de la plaque de Nazca où un ensemble d'aspérités marines profondes ont subducté à différentes échelles, et ses conséquences sur la distribution latérale des sédiments dans les différents sous-bassins. La marge équatorienne comprend trois segments géomorphologiques: Le segment nord, situé au nord de la crête Carnegie, est caractérisé par une large (5-10 km) et profonde fosse (3800-4000 m), une pente continentale ravinée et une plate-forme (10-40 km de large) avec subsidence active. Le segment central en face de la crête de Carnégie montre une fosse étroite (0-5 km de large) et peu profonde (3100-3700 m), la pente escarpée et ravinée, sans canyons, et plateau continental étroit de 15 à 40 km de large caractérisé par des zones d'affaissement et de soulèvement actifs. Enfin, le segment sud, situé au sud de la crête Carnegie, présente une large (5-10 km) et profonde fosse (4000-4700 m), une pente continentale pauvre en sédiments avec des systèmes de canyons bien définis et une large plate-forme de subsidence (20-50 km). La dynamique sédimentaire le long de la marge est évaluée par l'analyse de 15 carottes sédimentaires dont la description visuelle, les photographies à haute résolution, l'imagerie par rayons X, les données XRF et les propriétés pétrophysiques conduisent à l'identification de 11 faciès sédimentaires caractérisant 7 processus sédimentaires: dépôts de turbidite, hémipélagites, téphras, dépôts de coulées de débris, homogénites, des slumps et des dépôts de carbonate de ooze. Les âges des dépôts sont définis par la datation au radiocarbone des sédiments hémipélagites. Les âges vont de 500 à 48000 ans BP. Les profils sismiques à haute résolution permettent de définir 3 echo-faciès: transparent, stratifiés et chaotiques. Le facies transparent est principalement associé aux dépôts d'homogénites, le facies stratifié est associé aux dépôts interstratifiés turbiditique-hémipélagique et le facies chaotique est associé à des dépôts gravitaires grossiers. Le remplissage de la fosse représente un enregistrement lacunaire mais important de l'histoire de la marge de subduction. De grandes coulées de débris se déplaçant vers l'est dans les deux séquences inférieures du remplissage de la fosse sont initiées le long de la paroi extérieure de la fosse, le long de grandes failles normales dues à la flexion de la plaque océanique subductante. Les sédiments de la séquence supérieure du remplissage qui nappent la fosse sont plus largement fournis par la paroi interne de la fosse mais avec un fort contrôle de la ride de Carnegie. En conséquence, la profondeur, la fréquence, l'épaisseur, la composition et la disposition latérale des dépôts sédimentaires varient grandement entre le nord et le sud. Les grands méga-lits simples, les slumps, les coulées de débris et les homogénites sont situés dans les segments nord et sud. Ils sont déclenchés par de grands escarpements de failles régionales, dans le Nord / Recent deep marine sedimentation in subduction trenches is characterized by the inter-stratification of hemipelagic and turbidite sediments locally interbedded with debris flow, which can result from continental slope shaking triggered by earthquakes. The active margin of Ecuador comprises tectonic erosion that contributes to the formation of a deep trench filled by a complex suite of sedimentary facies. Gravity flow sedimentation is ubiquitous along the margin and facies range from laterally continuous m-thick mass transport deposits to isolated cm-thick turbidites intercalated with hemipelagite, volcanoclastics and tephra. In this study we show interpretation of swath bathymetry, high-resolution seismic profiles and petrophysical data from cores. The objective is to describe the morphologic complexity on the Ecuadorian border of the Nazca plate where a set of deep marine asperities is subducting at different scales, and their consequences on the distribution of sediments in the different sub-basins. Ecuadorian margin comprises three geomorphological segments: The northern segment, northward of the Carnegie Ridge, is characterized by a wide (5-10 km) and deep trench (3800 – 4000 m), a gentler gullied continental slope and a shelf (10-40 km wide) with active subsidence. The central segment facing the Carnegie Ridge, is strongly influenced by the subduction of the Carnegie ridge which induces a narrow (0–5 km wide) and shallow trench (3100 – 3700 m depth), a steep and gullied slope with no canyons and a 15–40 km wide shelf characterized by areas with active subsidence and uplift. Finally, the southern segment, southward of the Carnegie Ridge, presents a wide (5–10 km) and deep (4000–4700 m) trench, a starved continental slope with well-defined canyon systems and a wide subsiding shelf (20–50 km). The sedimentary dynamics along the margin is evaluated by the analysis of 15 cores. Visual description, high-resolution photographs, X-Ray imagery, XRF data and petrophysical properties led to the identification of 11 sedimentary facies that characterize seven sedimentary processes: turbidites, hemipelagites, tephras, debris flows, homogenites, slumps, and ooze carbonate deposits. Age of the deposits is defined by radiocarbon age dating of hemipelagic sediments. Ages range from 500 to 48,000 years BP. High-resolution seismic profiles allow definition of three echo-facies: transparent, layered and chaotic. Transparent echo-facies is mainly associated to homogenite deposits, layered echo-facies is associated to the turbiditic-hemipelagic interbedded deposits and chaotic echo-facies is associated to reworked gravity flow deposits. The trench fill represents a lacunar but important record of the subduction margin history. Large eastward debris flows in the lower two sequences of the trench fill are provided by the trench outer wall as a results of slope failures along normal faults due to the downward bending of the oceanic plate. The sediment of the upper sequence of the trench fill draping the trench floor, are largely provided by the inner trench wall strongly controlled by the Carnegie Ridge. As a result, depth, frequency, thickness, composition and lateral disposition of the deposits vary greatly from those at north and south. The large, simple mega-beds like slump, debris flows and homogenites are located at the northern and southern segments. They were triggered by large regional faults in the North and enhanced by the activity of sets of splay faults in the South overhanging the seafloor at the slope toe. Small-size, fluid rich events were triggered by subduction of isolated seamounts at the edges of the Carnegie Ridge due to frequent but small destabilizations of an inner trench wall preconditioned by the impacts of successive seamounts. Sets of partly volcanoclastic turbidites in central segment might have been triggered by the complex interaction of slope and continental shelf deformation by seamount subduction

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / The Antler and Sonoma orogenies occurred along the southwest-trending passive Pacific margin of North America during the Paleozoic concluding with the accretion of the McCloud Arc. A southeast-trending sinistral transform fault truncated the continental margin in the Permian, becoming a locus for initiation of an east-dipping subduction zone creating the Sierran magmatic arc. Constrained in age between two early Triassic tuff layers, the volcanic clasts in the breccia of Frog Lakes represent one of the earliest records of mafic magmatism in the eastern Sierra Nevada. Tholeiitic rock clasts found in the breccia of Frog Lakes in the Saddlebag Lake pendant in the east central Sierra Nevada range in composition from 48% to 63% SiO2. Boninites produced by early volcanism of subduction initiation by spontaneous nucleation at the Izu-Bonin-Mariana arc are more depleted in trace element concentrations than the clasts while andesites from the northern volcanic zone of the Andes produced on crust 50 km thick have similar levels of enrichment and provide a better geochemical modern analogue. Textural analysis of the breccia of Frog Lakes suggest a subaqueous environment of deposition from a mature magmatic arc built on continental crust > 50 km thick during the Triassic. The monzodiorites of Saddlebag and Odell Lakes are temporal intrusive equivalents of the breccia of Frog Lakes and zircon geochemistry indicates a magmatic arc petrogenesis.

Ce mémoire d'habilitation décrit ma recherche effectuée en vue de mieux comprendre le mécanisme des tremblements de terre. Les ondes sismiques sont les principales données qui donnent accès à cette information, et mes travaux sont donc en lien direct avec les observations des capteurs sismiques (ou géodésiques) capables de détecter ces ondes. Les qualité, quantité et type de données disponibles m'ont conduit à aborder cette thématique sous trois angles différents, qui recoupent les trois chapitres de ce mémoire. A l'échelle mondiale, les capteurs large-bande du réseau global permettent une étude systématique et homogène de tous les séismes dont la magnitude est suffisante pour générer des ondes clairement analysables. Cette magnitude seuil est de l'ordre de 5.5-6 lorsque l'on analyse les ondes de volume se propageant dans la Terre. Par ailleurs, ces données sont accessibles en temps réel, ce qui permet d'obtenir des informations rapides sur les séismes, à condition que des techniques d'analyse automatisées soient mises en place. Ce double intérêt de l'approche globale -systématisme et rapidité- est développé dans le Chapitre I de ce mémoire. L'échelle mondiale trouve ses limites lorsqu'on s'intéresse aux détails du processus de rupture. Alors que les données mondiales sont suffisantes pour imager les caractéristiques moyennes de source (mécanisme au foyer, profondeur, magnitude de moment, fonction source), elles ne permettent généralement pas d'extraire avec précision les informations internes à la rupture sismique (distribution de glissement, vitesse de rupture locale). Pour ce faire, il est nécessaire d'utiliser des données plus proches de l'événement sismique, et de développer des techniques d'analyse adaptées à chaque configuration (analyses en réseau, analyses comparées entre le séisme principal et l'un de ses précurseurs...). Par ailleurs, et contrairement à l'échelle globale - où les données large-bande sont les données " reines " de l'analyse de la source -, l'analyse à distance plus proche permet et/ou requiert de diversifier les données utilisées. Cela peut passer par l'utilisation des capteurs accélérometriques, ou par la nouvelle utilisation des capteurs GPS en tant que sismomètres. Le Chapitre II s'intéresse à cette thématique de résolution fine des propriétés de source, avec un intérêt particulier pour la détermination de la vitesse de rupture. La mise en évidence récente des vitesses de rupture supershear (plus rapides que les ondes de cisaillement) et de leurs conséquences constituent un point important de ce chapitre. Enfin, il est intéressant de replacer la rupture sismique dans le cadre plus large des conditions qui stimulent ou inhibent son déclenchement. Dans cet esprit, je présente dans le Chapitre III des éléments de réponse venant de l'observation continue de la zone de subduction Equatorienne. Cette observation - incluant capteurs large-bande, accéléromètres, et GPS - se déroule depuis 2008 dans le cadre du projet ANR ADN, soutenu par l'IRD et en collaboration avec l'Institut de Géophysique à Quito. Nous montrerons dans ce chapitre comment l'occurrence de séismes lents sur l'interface de subduction est un facteur déclenchant de la sismicité.