Les glissements de terrain sont un des principaux facteurs d’érosion des chaînes de montagne. L’étude des facteurs de déclenchement et des paramètres contrôlant l’évolution des instabilités gravitaires est donc un enjeu très important dans la compréhension des processus de dénudation des reliefs et dans la prévention du risque naturel associé. De nombreuses instabilités gravitaires affectent la Chaîne Côtière de l’île du Nord de Nouvelle-Zélande. L’analyse détaillée du complexe glissé de Waitawhiti, situé au cœur du synclinal de Tawhero, a permis de mettre en évidence un mécanisme de glissement original dans ce domaine émergé de marge active. Les glissements du complexe sont bordés en bas de pente par des vallées profondément incisées, dont la direction est perpendiculaire à la direction de mouvement des glissements. Trois zones d’échappement de fluides, mettant en évidence la migration vers la surface de gaz thermogéniques, ont été découvertes dans la région. Ces fluides peuvent se trouver confinés à la base de niveaux silteux peu perméables, et ainsi entrer en régime de surpression. De telles surpressions réduisent de façon critique la résistance au cisaillement de ces niveaux peu perméables et facilitent alors le glissement de la couverture sus-jacente. De plus, les fortes incisions fluviatiles érodent les butoirs distaux et éliminent ainsi toute force résistant au mouvement en bas de pente des glissements.Des modélisations analogiques ont montré que la combinaison de surpressions de fluide et d’incision favorise le déclenchement de glissements, même le long de faibles pentes basales. Des failles normales se forment le long des flancs de la vallée, et se propagent ensuite de façon rétrogressive vers le haut de pente. L’étendue de la déformation augmente avec l’augmentation de la pression de fluide et/ou de l’angle de base. Nous avons également développé un modèle analytique de glissement afin de détailler les forces mises en jeu et l’impact de la pression de fluide sur l’évolution des glissements en l’absence d’un butoir distal. Les résultats analytiques montrent, à l’instar des modèles expérimentaux, que le mouvement peut être initié dans ce cas lorsque de faibles pressions sont appliquées à la base de la couverture potentiellement mobile. La longueur de glissement augmente quand la pression de fluide augmente.L’incision fluviatile conduisant à la mise à l’affleurement de niveaux soumis à des surpressions de fluide et dont la résistance au cisaillement est réduite, et à l’absence de résistance en bas de pente, est identifiée ici comme un facteur important de déclenchement d’instabilités gravitaires de grande ampleur. / Landsliding is a major erosional factor in mountain ranges. The study of the triggering factors and of the parameters controlling the evolution of gravitational instabilities is therefore an important stake in the understanding of the processes leading to the denudation of reliefs and in the prevention of the associated natural hazard. Multiple gravitational instabilities affect the Coastal Ranges of the North Island of New Zealand. The detailed analysis of the Waitawhiti sliding complex, located in the core of the Tawhero syncline, permits to reveal an original sliding mechanism in this emerged active margin setting.In this complex, the landslides are bounded downslope by deep-incised valleys having directions perpendicular to the sliding directions. Three gas seeps, evidencing upward migration of thermogenic gases to the surface have been discovered in the area. These fluids might be confined at the base of low-permeability siltstone layers, and be overpressured. Such fluid overpressure critically decrease the shear strength of these low-permeability layers and facilitate sliding of the overlying cover. Furthermore, deep fluvial incisions erode downslope buttresses, therefore removing any force resisting sliding at the base of the slope.Analogue modelling show that combined fluid overpressure and incision promote sliding, even on low-angle basal slopes. Normal faults form on the valley flanks, and propagate retrogressively upslope. The extent of the deformation increases with increasing fluid pressure and/or basal slope angle. We have also developed an analytical model of gravity sliding in order to detail the forces in presence and the influence of fluid pressure on the evolution of landslides in the absence of any downslope buttress. The analytical results show, as observed in the experimental models, that sliding might be triggered in this case where low pressures are applied at the base of the potentially mobile cover. The sliding-sheet length increases with increasing fluid pressure.Fluvial incision, leading to the exposure of mechanically weak layers subjected to fluid overpressure and to the removal of the force resisting sliding at the base of the slope, is identified in this study as an important triggering factor for large-scale gravitational instabilities.

Dans ce manuscrit nous développons l'approche cinématique 2D du calcul à la rupture pour examinerles effondrements en extension (ou failles normales) de la croûte supérieure cassante qui résultent desurpressions de fluides. Les sujets d'intérêt liés à la déformation en extension sont (1) les roles de lapression des fluides, des processus de surface, et des propriétés des matériaux et des failles sur lastabilité des structures d'extension; (2) la formation de failles normales à faible pendage et de failleslistriques; (3) la distribution de la déformation au dessus d'un glissement à faible pendage; et (4)l'influence de l'adoucissement mécanique des failles et des processus de sédimentation sur cettedistribution.Cette approche mécanique est vérifiée par la théorie du prisme critique de Coulomb, et la généralise pour étudier la topographie complexe de la péninsule de Mejillones dans le Nord du Chili. Cetteapproche est aussi appliquée à l'instabilité gravitaire dans le delta du Niger en reliant les structurescompressives en bas de pente aux structure extensives en amont par un détachement profond. Nousprédisons des surpressions de fluides beaucoup plus élevée que celles obtenues par application duprisme de Coulomb. Enfin, cette méthodologie est appliquée à l'étude de la forme de failles normalesreliant un détachement profond à la surface. Dans le cas du delta du Niger, nous montrons que lesfailles à faible pendage et les failles listriques impliquent que la profondeur de rétention des fluides estfaible. La version séquentielle de l'analyse limite ouvre de nouvelles voies pour suivre l'évolutionstructurale dans le temps du jeu sur les failles normales. Les simulations montrent en particulier qu'unefaille normale tourne vers des pendage plus faibles au fur et à mesure de la dénudation du mur, formantune région qui passe du mur au toit de la faille active en rotation. La prédiction de cette région estillustrée par des expériences analogiques et des exemples de terrain. / This manuscript develops a 2D kinematic approach of Limit Analysis to examine the extensionalfailures in the brittle, upper crust resulting from fluid overpressures and normal faulting. There aremany interesting topics related to the extensional deformation such as (1) the roles of fluid pressure,topographic process, material and fault properties on the stability of extensional structures; (2) theformation of low-angle and listric normal fault; (3) the deformation pattern due to slip on a low-anglefault; and (4) the influence of fault softening and sedimentation processes on this deformation pattern.This mechanical approach applied to wedge prototypes is validated by the critical Coulomb wedge(CCW) theory, and it generalizes the CCW theory to investigate the complex topography on theMejillones peninsula, Northern Chile. Additionally, this approach is also applied to investigate gravityinstability of Niger Delta by linking down-slope compressional to up-slope extensional failures througha deep detachment. We predict much higher fluid overpressures than that of the CCW theory. Finally,this Limit Analysis methodology is applied to investigate the shape of normal fault linking a lowdetachment to the surface. The application to Niger Delta implies that the formation of very low-angleand strongly listric faults results from a shallow fluid-retention depth. The sequential version of LimitAnalysis opens new ways to envision the structural evolution through time resulting from normalfaulting. The simulations show that the normal fault rotates during extension, forming a region of Footto-Hanging Wall (FHW) where the material in the footwall is sheared upon entering the hanging wall.The creation of the FHW region is illustrated by sandbox experiments and field examples.

L'objet de cette thèse est l'étude de l'effet des surpressions de fluide sur la stabilité globale des prismes d'accrétion ainsi que sur la localisation des failles. Dans cette optique, une méthodologie utilisant le calcul à la rupture avec prise en compte de l'effet des pressions de pore ainsi qu'une approche expérimentale utilisant de l'air comprimé comme fluide interstitiel ont été mises en place. Tout d'abord, du point de vue expérimental, le nouveau protocole élaboré a permis de valider la théorie classique du prisme critique en présence de surpressions de fluide. Ensuite, le calcul à la rupture ainsi développé a permis de montrer, pour un prisme triangulaire, la complexité que peut engendrer une hétérogénéité de propriété simple dans le décollement sur la stabilité globale et sur les mécanismes de ruine mis en jeu. D'autre part, cette thèse a permis de déterminer, pour deux prismes réels (Barbades et Nankai), des champs de pression pouvant conduire à l'activation des structures observées et de proposer des scénarios expliquant la désactivation de la splay fault dans le cas de Nankai.