Les surpressions de fluide sont très souvent invoquées pour expliquer les très faibles frottements observés à la base des nappes chevauchantes ou les glissements de sédiments sur de très faibles pentes. La modélisation analogique ne les avait cependant jamais prises en compte. Dans cette thèse, nous développons une nouvelle technique qui consiste à injecter de l'air dans des modèles de sable afin de simuler ces surpressions. Grâce à cette méthode, nous montrons comment les fluides agissent sur la déformation par l'intermédiaire des forces de courant (gradient de pression), en modifiant l'intensité et l'orientation des contraintes effectives. Nous effectuons ensuite des expériences de déformation compressive, dans lesquelles nous générons des niveaux de décollement en jouant sur la perméabilité du sable utilisé dans la construction des modèles. L'efficacité de ces décollements dépend alors de la pression de fluide appliquée et contrôle le style de la déformation. Ces expériences analogiques sont comparées avec un modèle numérique d'éléments distincts couplé à une phase fluide, que nous avons également développé au cours de cette thèse. La confrontation des résultats issus des deux méthodes apparaît assez convaincante. Nous simulons ensuite des glissements gravitaires et montrons comment les surpressions de fluide peuvent créer des failles normales listriques en modifiant l'orientation des contraintes. Ces expériences sont enfin appliquées aux déformations du delta de l'Amazone. La corrélation entre la forme des glissements, la distribution des pressions et la présence d'une roche mère en probable génération de gaz, nous permet de préciser l'origine des surpressions dans ce delta. Pour terminer, nous nous plaçons à l'échelle du grain de sable, et nous utilisons la méthode numérique pour caractériser l'évolution de la texture d'un milieu granulaire soumis à un gradient de pression de fluide croissant.

Le Massif de la Vanoise appartient à la Zone briançonnaise classique mais, à la différence de celle-ci, il a subi les effets d'un métamorphisme et de défornations très intenses. Le Massif du Grand Paradis se situe, quant à lui dans la Zone piémontaise. Le secteur étudié dans ce mémoire correspond à la terminaison orientale d'une vaste fenêtre d'érosion ouverte dans la nappe des Schistes lustrés. A l'intérieur de cette fenêtre, on rencontre les affleurements les plus orientaux de la série Val d'Isère - Ambin et localement son socle de type Vanoise. En contact tectonique sur cet ensemble, on retrouve la nappe de la Grande Motte et la nappe des Schistes lustrés avec, à la base, une semelle gypseuse d'origine problématique. En outre, à l'E du secteur étudié, affleure le flanc occidental du dôme du Grand Paradis et sa couverture propre, lui aussi en fenêtre sous la nappe des schistes lustrés.

L'analyse des phases tectono-metamorphiques et surtout des successions sédimentaires a permis de reconstituer l'évolution des différents domaines d'où proviennent ces unités. On distingue: une période de distension généralisée du Permien au Cretace inf et une période de compression du Crétacé sup à l'Eocène sup au cours de laquelle le domaine océanique se referme.

Le périmètre de recherche faisant l'objet de mon mémoire a été établi de façon à déterminer la structure de ces deux ensembles géologiques et leurs relations. Ce travail a été réalisé sur la base des levés cartographiques à l'échelle du 20 000ème qui seule permet de saisir les relations géométriques des différents éléments structuraux de ce secteur. Les levés géologiques couvrent partiellement les feuilles de Castellane 6 et 7 et de Fayence 2 et 3 . L'analyse de mon secteur de recherche a été abordée principalement sur son aspect structural et stratigraphique. L'étude de cette région, au même titre que toute la bordure externe de l'arc de Castellane est primordiale pour contribuer à la compréhension de la genèse des chaînes subalpines méridionales. Il était intéressant de subdiviser les différents évènements tectoniques et de retrouver dans les divers ensembles structuraux la part qui leur revient. L'hétérogénéité des structures appelait en outre une explication plus complète que celle des auteurs précédents: il importait en particulier de redéfinir le style et les modalités de la superposition des différentes déformations et de préciser leur âge. En ce qui concerne la stratigraphie, celle des séries marines mésozoïques a été établie depuis longtemps, tout au moins dans ses grandes lignes. En revanche, celle des bassins tertiaires continentaux regroupés dans une formation unique sur les cartes existantes nécessitait une révision complète. L'analyse de ces séries m'a permis d'individualiser plusieurs formations distinctes et de montrer leur lien étroit avec les diverses pulsations tectoniques.

Nous avons utilisé deux techniques de géodésie spatiale (Global Navigation Satellite System, GNSS, et Interférométrie d'images radar satellite, InSAR) pour estimer la cinématique actuelle et les taux de glissement de la plupart des failles de l'Est et du Nord-Est de l'Iran. En Iran de l'Est, 14 mm/an de cisaillement dextre est accommodé sur les failles décrochantes dextres Est-Lut, West-Lut, Kuhbanan, Anar et Dehshir. Ces failles glissent latéralement à 5.6 ± 0.6, 4.4 ± 0.4, 3.6 ± 1.3, 2.0 ± 0.7 et 1.4 ± 0.9 mm/an, respectivement, de l'est à l'ouest. Au nord de ces failles, nos vitesses GNSS suggèrent une rotation de block rigide du bassin Sud Caspien (SCB) autour d'un pôle qui se trouve plus loin qu'on ne le pensait précédemment. Ce mouvement NW de SCB implique un glissement dextre de jusqu'à 7 mm/an sur la faille Ashkabad, et jusqu'à 4-6 mm/an de glissement senestre à travers le système des failles de Shahroud (SFS). L'analyse InSAR en séries temporelles localise 4.75 ± 0.5 mm/an de glissement senestre plus spécifiquement sur les failles d'Abr et Jajarm.

Situé dans le contexte d'une subduction rapide, (vitesse de convergence de 6-8 cm/an), l'Equateur est particulièrement exposé au risque sismique. La composante de la sismicité qui est directement attribuée au processus de subduction est depuis quelques années l'objet de nombreuses études, mais la sismicité "indirecte" due aux processus de déformation dans la plaque supérieure reste peu étudiée. Pourtant, les populations sont directement exposées à cette séismicité intracontinentale, qui reste dangereuse en raison de sa faible profondeur et distance aux zones densément peuplées.Le premier objectif de cette thèse est l'étude de la cinématique régionale, dominée par la présence d'un grand système de failles continentales décrochantes qui s'étend depuis la marge active (Golfe de Guayaquil) jusqu'à la frontière Colombienne. De nombreuses failles associées au processus d'extrusion du Bloc Nord Andin montrent une trace géomorphologique très nette mais ne sont pourtant pas cartées car les accès terrain ne permettent pas de conclure sur leur activité. L'analyse des photos aériennes, d'images satellite et de MNT à différentes échelles nous a permis d'établir tout d'abord un catalogue tectonique des structures majeures, homogène et systématique, puis de déterminer la cinématique de la plupart des structures actives en Equateur à l'échelle Quaternaire. De plus, nous avons intégré l'information sismologique (sismicité et mécanismes au foyer) et géodésique disponible à partir des réseaux nationaux de l'Equateur. Ceci nous a permis d'apporter des contraintes cinématiques sur le fonctionnement de ces structures et comparer les processus de déformation instantanés et cumulés à l'échelle du Quaternaire. Le système tectonique majeur d'Equateur Chingual-Cosanga-Pallatanga-Puná (CCPP) montre une vitesse moyenne de 7 à 8 mm/an par rapport à Sud Amérique. Les structures qui le définissent sont principalement transpressives dextres, avec une distribution nette de la composante décrochant sur les failles de direction NE-SW, et de la composante inverse sur les structures plutôt NS. Ce système tectonique majeur permet l'extrusion vers le nord du Bloc Nord-Andin. Notre interprétation implique l'existence et la définition d'un nouveau microbloc, isolé sur le flanc Ouest de la structure CCPP, qui est limité à l'ouest par les systèmes chevauchants de Quito et Latacunga, et à l'est par les failles du système Chingual Cosanga, depuis environ 3 Ma.Dans un deuxième temps, l'analyse des marqueurs morphologiques de la déformation et de l'évolution des réseaux de drainage associée à un travail de détail sur le terrain et de datations nous ont permis d'étudier cette deuxième région particulière des Andes d'Equateur. Le système de chevauchements de Quito est formé par des failles inverses aveugles qui produisent en surface une série de plis en échelon à vergence Ouest dans les dépôts volcaniques Quaternaire. Cette cinématique est confirmée par l'analyse de la sismicité superficielle et locale, et les mécanismes au foyer issus du réseau national RENSIG. Les données GPS montrent un taux de raccourcissement EW de 4 mm/an, accommodé sur cette structure compressive particulièrement active à l'échelle régionale. En profondeur le système de faille de Quito se connecte probablement vers l'ouest à l'ancienne suture, qui marque la limite des terrains océaniques accrétés au continent. L'analyse du réseau de drainage souligne de plus la propagation du système de failles de Quito vers le nord et vers l'Est, depuis le Quaternaire récent.Pour finir, à partir de ces nouveaux modèles locaux et régionaux de déformation Quaternaire pour l'Equateur, nous avons caractérisé et défini 19 nouvelles sources sismogéniques pour la croûte continentale. Cet apport permettra d'intégrer la tectonique active dans les futurs calculs d'aléa sismique pour aider à la définition du risque sur le territoire Equatorien.

Au cours du dernier siècle, plusieurs séismes majeurs ont affecté l'Himalaya. Cependant, la taille maximale de ces événements et la probabilité d'occurrence de méga-séismes avec des magnitudes proches de 9 sont toujours matière à débat. L'étude de la segmentation de l'arc Himalayen est donc primordiale afin de comprendre les mécanismes qui contrôlent ces séismes ainsi que leur extension spatiale. La compréhension du cycle sismique en Himalaya est aujourd'hui essentiellement basée sur des études menées au Népal central, ce qui limite notre connaissance de son fonctionnement tri-dimensionnel. Ce travail de thèse permet d'apporter de nouvelles contraintes sur les variations latérales de la déformation crustale dans la zone comprise entre l'ouest Népal (~80°E) et l'est Bhoutan (~92°E). La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude des variations latérales de la structure lithosphérique. Quatre campagnes gravimétriques ont été réalisées entre 2010 et 2012. Elles ont permis d'étendre le réseau gravimétrique Népalais jusqu'à l'ouest Népal et d'établir le premier réseau gravimétrique Bhoutanais. Ce nouveau jeu de données, combiné avec les données sismologiques disponibles, permet de contraindre des modèles thermo-mécaniques de la flexure de la plaque Indienne sous l'Himalaya. Les résultats suggèrent qu'il n'existe pas de variations latérales majeures du comportement mécanique de la lithosphère Indienne entre le centre et l'est Népal contrairement au Bhoutan où une rigidité flexurale plus faible est nécessaire pour expliquer les données.La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude des variations latérales des déformations récentes dans le prisme Himalayen. Les études paléosismologiques menées depuis 15 ans en Himalaya ont permis d'étendre le catalogue des événements majeurs sur le dernier millénaire. En intégrant à la fois les contraintes disponibles sur ces séismes majeurs et le chargement séculaire, nous étudions les variations spatiales et temporelles de l'état de contrainte du chevauchemlent Himalayen principal le long de l'arc. Nos calculs montrent que même dans la cas où un méga-séisme se serait produit en ~1100 en Himalaya, le chargement séculaire a quasiment compensé la chute de contrainte associée. Les modèles montrent aussi que le séisme du Shillong ne joue pas un rôle majeur sur les contraintes accumulées sur le chevauchement Himalayen depuis 1897 au niveau du Bhoutan. Enfin, nous présentons les premières contraintes sur la tectonique active au Bhoutan. L'étude morphotectonique réalisée au centre du Sud-Bhoutan a permis de montrer que la majeure partie de la déformation Holocène est accommodée au niveau du front Himalayen, comme au Népal. Nous montrons aussi des évidences de ruptures de surface avec des décalages verticaux de plusieurs mètres associés à deux séismes majeurs sur le dernier millénaire. Ces évidences remettent en cause l'interprétation d'un méga-séisme en ~1100.

Ce travail de thèse présente une analyse géologique combinant plusieurs méthodes : géologie structurale des bassins néogènes et plio-quaternaires, inversion comparée des couples failles/stries et mécanismes au foyer ainsi qu'une l'analyse de la répartition spatiale et temporelle de la sismicité en relation avec la pluviométrie, avec pour objectif de comprendre quelle est la signification de l'activité sismique dans un système orogénique lent en prenant pour exemple le sud des Alpes Occidentales. Les principaux résultats sont les suivants : La région soumise à un raccourcissement nord-sud révélé par l'analyse et le caractère syn-tectonique des bassins miocènes et plio-quaternaires. La déformation est principalement accommodée par des systèmes décrochants N140 dextres. Ces systèmes décrochants concentrent la déformation active le long de structures héritées. On trouve de façon synchrone de l'extension (au nord-ouest du massif du Mercantour) et de la compression (au pied de la marge Ligure) le long d'un même système décrochant N140 dextre. La transition se fait progressivement, passant d'un régime transtensif au nord (dépression de Jausiers) vers un régime transpressif au sud qui s'explique par des permutations de contraintes. Cette géodynamique alpine est temporellement et cinématiquement reliée à une rotation continue de la micro-plaque apulienne et ce depuis le Miocène, contrôlée par l'ouverture des bassins ligure puis tyrrhénien. Le moteur de la tectonique active semble donc lié à la rotation de l'Apulie elle-même contrôlée par la subduction en Méditerranée.

Mémoire (M.Sc.T.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1993. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

L'évolution d'une chaîne de montagne résulte des rétroactions entre le climat et la tectonique via l'érosion. La chaîne Himalayenne, soumise à des processus climatiques et tectoniques très actifs est un chantier d'étude idéal pour comprendre ces interactions. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à l'évolution topographique de la région du Sikkim (Inde) ainsi qu'aux processus de formation et de développement du mégafan Quaternaire de la Tista, dépôt fluviatile situés au pieds de ces reliefs. Nos résultats indiquent qu'à l'échelle géologique, les taux d'exhumation (obtenus par les traces de fission sur apatite) les plus forts sont concentrés dans le Sud-Ouest du Sikkim (1.2 ± 0.6 mm/an) suggérant un contrôle tectonique lié à la formation du duplex du Moyen-Pays (« Rangit Duplex »). Les taux d'érosion à l'échelle millénaire (obtenus par 10Be) les plus forts (≈ 5 mm/an) sont enregistrés au niveau de la « Main Central Thrust Zone », mais les zones sources de ces échantillons semblent affectées par des glissements de terrain menant à une surestimation de ces taux. Des taux d'érosion importants sont également enregistrés au Nord du Sikkim (1 à 2 mm/an) et coïncident avec les fortes valeurs de l'indice ksn, localisées au niveau de l'altitude d'avancée maximale des glaciers durant le Dernier Maximum Glaciaire. Nous en concluons que l'érosion millénaire au Sikkim soit en partie liée à l'héritage géomorphologique glaciaire. Le mégafan de la Tista stocke les produits d'érosion du Sikkim et s'étend sur plus de 16 000 km2 depuis le front de la chaîne, où il est fortement incisé, jusqu'à la confluence de la Tista avec le Brahmapoutre. Nous présentons un scénario de développement du mégafan avec le développement successifs de deux lobes distaux en aval d'un lobe proximal commun, développé au front de la chaine depuis au moins 50 000 ans et incisé par la Tista depuis 4000+600/-400 ans. Le lobe distal occidental a été formé tôt dans l'histoire du mégafan, par des rivières drainant le Sikkim et se jettant dans le Gange, et a été abandonné au début de l'Holocène (10 000 – 11000 ans). Le lobe distal oriental, très peu incisé et plus récent (< 1000 ans), s'est construit quand le réseau de drainage principal du Sikkim a migré vers l'Est grâce à d'importantes avulsions. Les périodes d'aggradation et d'incision des rivières sont compatibles avec un guidage climatique, où les périodes de forte intensité de mousson et de forts flux sédimentaires associés coïncident avec des phases d'aggradation dans l'avant-pays. Les phases initiales et terminales de ces périodes de fortes moussons sont caractérisées par de l'incision dans l'avant pays. En revanche, le rôle de l'activité tectonique sur l'alluvionnement et l'incision du mégafan semble mineur. Les résultats pétrographiques et isotopiques (Sr et Nd) utilisés pour contraindre les sources des sédiments du mégafan indiquent une forte différence avec les sédiments actuellement transportés par la Tista qui pourrait s'expliquer par l'influence de roches sédimentaires téthysiennes crétacés exposées au nord du Sikkim, et actuellement drainées par la Kosi. Cela suggère que cette zone ait été récemment (4000 ans) capturée par la Kosi, provoquant l'incision récente et importante du mégafan, due au rééquilibrage du profil de la Tista. Cette hypothèse préliminaire permettrait d'expliquer également la taille disproportionnée du mégafan comparée à celle de son bassin versant actuel. Par ailleurs, nos résultats montrent que les variations de l'érosion et de l'altération chimique répondent à des variations climatiques globales et régionales. Les périodes de fortes intensités de précipitations de mousson se traduisent au Sikkim par une plus forte pénétration des précipitations dans la haute chaîne et une plus forte altération chimique des silicates. Depuis le dernier maximum glaciaire, la région du Sikkim est caractérisée par une augmentation de l'érosion et de l'altération chimique. / Understanding the relative strengths of tectonic and climatic forcing, as well as the interactions between these controls, at different spatial and temporal scales is important to understand the evolution of orogenic topography. The Himalayas, subjected to both tectonic and climatic phenomena very active, is one of the most popular sites for the study of these interactions. The focus of this project is to understand (1) the evolution of orogenic topography of Sikkim (India), (2)the processus of formation and development of th quaternary Tista megafan. Our results show that long-term exhumation rates obtained by thermochronology (apatite fission tracks) do not correlate with any geomorphic or climatic parameters. We suggest a tectonic control where high rates in southwest Sikkim (1.2±0.6 mm/yr) may be linked to the building of the lesser Himalaya Rangit Duplex. The highest erosion rates recorded at millennial timescales (10Be ∼5 mm/yr) occur in catchments spanning the Main Central Thrust Zone but appear to be strongly influenced by recent landsliding. High erosion rates (1-2 mm/yr) also occur in north Sikkim and may be linked to a strong glacial inheritance on the landscape, as attested by high channel-steepness values close to the maximum extent of glaciers during the Last Glacial Maximum. In contrast, variations in precipitation rate do not seem to strongly influence either short-term erosion or long-term exhumation rates in Sikkim. The Tista megafan spreads over more than 16 000 km2 form the mountain front, where it is strongly incised, to the confluence of the Tista River with the Brahmaputra River, and stores sediments produced in the Sikkim Himalaya. We propose a scenario for the formation and abandonment of the Tista megafan based on new Infra-Red Stimulated Luminescence (IRSL) and 10Be cosmogenic age constraints. We suggest that two distal lobes developed successively downstream from a common proximal lobe. Deposition took place since ~50 ka assuming a constant sedimentation rate of 0.88±0.10 mm.yr-1 and incision began at 〖4.0〗_(-0.4)^(+0.6) ka at an average rate of 〖10.5〗_(-1.8)^(+0.6) mm yr-1. The western distal lobe of the megafan was deposited early in the history of the megafan, possibly when the Sikkim Himalaya catchments were drained by rivers that where tributaries of the Ganga River, and was abandoned in the early Holocene (10-11 ka). The eastern poorly incised and recent (<1ka) may have been built when the main Tista drainage system had shifted eastward through possible nodal avulsions. Tectonic processes seem to play a minor role in guiding the Tista River course and driving incision of the megafan deposits. Abandonment and incision of megafan surfaces and hinterland terraces appears associated to both the onset and the ending of phases of strong monsoon precipitation, during which the balance between water and sediment discharge changes rapidly. Petrographic ans isotopic (Nd and Sr) used to constrain sources of the megafan deposits display a significant difference with sediments actually transported by the Tista River, which could be explained by the influenced of tethyan sedimentary rocks exposed North to Sikkim, and actually drained by the Kosi River. This suggests that this area has been recently (4000 years) captured by the Kosi River, inducing a recent and important incision of the megafan in its proximal part due to the balancing of the river profile. This preliminary hypothesis could also explain the higher size of the megafan comparing to the one of its catchment. Otherwise, our results show that the variations of erosion and chemical alteration respond to global and regional climatic variations. Periods of strong summer monsoon and heavy rainfall are traduced in Sikkim by the more penetration of precipitation into the relief and a strong chemical weathering. Since the Last Glacial maximum, the Sikkim Himalaya is characterised by an augmentation of erosion and chemical weathering.