Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le Venezuela est traversé par une zone de limite de plaque. Ce système tectonique accommode les mouvements relatifs de trois plaques majeures: la plaque Sud-Américaine, la plaque Caraïbe et la plaque de Nazca. Ce système est constitué de failles décrochantes actives qui ont généré au Venezuela de nombreux séismes de magnitude supérieure à 6-7. Parmi ces failles, cette thèse se focalise sur la faille de Boconó et la faille d’El Pilar.Le but de cette thèse est d'étudier l'activité de ces failles sur plusieurs échelles de temps en utilisant une approche multidisciplinaire qui combine analyses morphotectonique, paléosismologique et géodésique. Cette approche a permis de préciser le régime de déformation de ces failles indispensable à l'estimation de l'aléa sismique.Antérieurement à cette thèse, dans la région de Yaracuy, l’activité tectonique du segment nord de la faille de Boconó était mal contrainte faute de données géodésiques ou géochronologiques suffisantes. Or cette partie de la faille a provoqué en 1812 un séisme de Mwi 7.4 qui a détruit les villes de la région.Grâce à la datation par Béryllium-10 de la surface d’exposition de cônes alluviaux décalés par la cinématique dextre de la faille, cette thèse montre que la vitesse quaternaire de la faille est comprise entre 5.0 et 11.2 mm/an.En comparant cette vitesse estimée sur ~ 200 ka et le taux de glissement estimé en champ lointain par des mesures géodésiques (~ 12 mm/an), il peut être proposé que la faille de Boconó accommode une grande partie de l'extrusion du Bloc Nord Andin. La réalisation de carte de vitesses moyennes de déformation à partir d'images SAR a montré l'absence de glissement asismique le long de la faille de Boconó entre 2007 et 2011. En extrapolant ce comportement aux derniers 200 ans, il en résulte que, depuis le dernier séisme en 1812 il y a une accumulation de déficit de glissement de quelques mètres selon la vitesse de glissement considérée. Cette faille représente donc un aléa sismique important pour la région. Une tranchée réalisée pour préciser cet aléa a montré que trois évènements sismiques de Mw > 6-6.5 ont lieu depuis 1300 ap. J.-C., le dernier de ces événements étant probablement le séisme historique de 1812.Au Nord Est du Venezuela, la faille d’El Pilar accommode l’intégralité du mouvement relatif entre la plaque Sud-Américaine et la plaque Caraïbe (~ 20 mm/an). Après le séisme de Ms 6.8 en 1997, le segment émergé de cette faille a subit un important « afterslip ». Des mesures géodésique réalisées en 2003, 2005 et 2013 ont montré que ce segment glisse encore asismiquement (~12 – 13 mm/an). Cette thèse présente une carte des vitesses de déformation entre 2007 et 2011 calculée par interférométrie radar. Celle-ci a permis de montrer que cette faille glisse asismiquement de façon non uniforme dans l’espace et le temps. L’analyse en série temporelle des déplacements a révélé que le glissement asismique de certains tronçons de la faille subit une accélération en Juin 2009 avec des vitesses de glissement asismiques supérieures au déplacement relatif entre les plaques. Cette observation permet d’interpréter que le glissement asismique a un comportement transitoire, en effet, des périodes de blocage et des périodes de larges glissements se succèdent. Cette succession doit probablement se poursuivre tout le long de la période intersismique comme le suggèrent le faible nombre de séismes historiques et préhistoriques au regard de la vitesse de coulissage le long de la faille. Enfin ce glissement asismique présentant des variations spatiales et temporelles est probablement contrôlé par la présence de serpentinites et d’une activité hydrothermale le long de la zone de faille, contexte connu pour favoriser des comportements rhéologiques de ce type. / Venezuela is crosscut by a plate boundary zone, this tectonic setting accommodates the relative displacements of three plates: the South America, the Caribbean and the Nazca Plate. This tectonic system is constituted of active strike-slip faults which have provoked several events of Mw > 6-7. Among these faults, this thesis focuses on the Boconó Fault and on the El Pilar Fault.The aim of this dissertation is to study fault activities on several time scales using a multidisciplinary approach. This approach, which combines morphotectonic, paleoseismologic and geodetic analyses, leads to clarify the deformation pattern. This knowledge is essential to the seismic hazard assessment.Previously to this thesis, in the Yaracuy valley, the tectonic activity of the Boconó fault was poorly constrained due to the lack of geodetic and geochronological data; although a part of this fault triggered in 1812 an earthquake of Mwi 7.4. Through 10-Beryllium surface exposition dating of two alluvial fans shifted by the fault, this thesis shows that the Quaternary slip rate of the fault ranges from 5.0 to 11.2 mm/yr. By comparing this rate estimated on ~ 200 ka with the slip rate estimated in far field with geodesy (~ 12 mm/yr), it can be proposed that the Boconó fault accommodates a major part of the North Andean Block extrusion. Velocity map of ground displacements calculated using SAR images shows the lack of aseismic slip along the Boconó Fault during the 2007-2011 period. The extrapolation of this locked activity since the 1812 event, implies that there is a slip deficit of several meters. Therefore, the Boconó Fault have to be taken into account in the regional seismic hazard assessment. A paleoseismological trench across the studied segment is also presented in this thesis in order to constrain this assessment. Three events of Mw > 6 - 6.5 have been recorded in this trench since 1300 CE, the last of these events is probably the 1812 historical earthquake.In the north-western region of Venezuela, the El Pilar Fault accommodates the whole relative displacement between South-America and Caribbean Plates (~ 20 mm/yr). After the last event in 1997 (Ms 6.8) the on-shore segment of this fault undergoes an important afterslip. Geodetic campaign measurements performed in 2003, 2005 and 2013 showed that this segment was still creeping (~ 12 - 13 mm/yr). This thesis presents an InSAR analysis performed with 18 SAR images spanning the 2007-2011 period. The velocity map shows that the aseismic slip is not uniform along the El Pilar Fault. Time-series analysis reveals locally a creep acceleration. This transient is characterised by a rate exceeding the rate of surrounding plate motion. Therefore, the El Pilar fault seems to be partially locked during several years and then undergoes transient creep during several months. This succession should last during the whole interseismic period as suggested by the low seismic activity and paleoseismological trenches. This creep showing spatio-temporal variations is probably controlled by the existence of serpentinites lenses and the hydrothermal activity, which are known to promote this kind of rheological behaviour.

Cette recherche porte sur les interactions entre la tectonique, le climat et les processus géomorphologiques de la surface de la Terre à travers l'étude des terrasses fluviales au Venezuela et l'Albanie. Ces deux domaines ont été soumis à une surrection modérée, aux variations climatiques du Quaternaire et fournissent un large registre de terrasses fluviales. Ces contextes donnent l'opportunité d'étudier la dynamique de la formation des terrasses fluviales à l'échelle de temps 102-105 ans. Ainsi, une approche morpho-chronologique a été appliquée afin de parvenir à une meilleure compréhension de cette dynamique dans les rivières du Venezuela et de l'Albanie.Dans le système des rivières Pueblo Llano et Santo Domingo situé sur le flanc sud-est des Andes de Mérida au Venezuela, douze terrasses fluviales ont été identifiées pour les derniers 200 ka. Les mesures des concentrations du 10Be réalisées sur les dépôts fluviatiles et glaciaires ont permis d'estimer l'âge d'exposition de sept terrasses et d'un complexe de moraines frontales. Un modèle dynamique de terrasses soutenues par ces datations et des données géomorphologiques, stratigraphiques et sédimentologiques, indique que la formation de terrasses est principalement contrôlée par des variations climatiques de haute fréquence (103 à 104 ans) qui induisent un déséquilibre entre capacité de transport de l'eau et apport des sédiments. Néanmoins, le type de réponse a été très lié à l'altitude du site et l'influence des glaciers en amont. En effet, dans la partie supérieure du système, la succession des phases d'aggradation et d'incision a été synchronisée avec la succession des périodes froides-sèches et chaudes-humides, tandis que la partie inférieure du système montre une tendance opposée. Basé sur la restauration temporelle du taux d'incision de la partie inférieure du système, un taux de surrection de 1.1 mm/an au cours des dernières 70 ka a été estimé pour le flanc sud-est des Andes de Mérida. En outre, l'identification et la datation d'un complexe de moraines frontales situé à l'altitude de 2300 m au dessus du niveau de la mer met en évidence le fait que l'avancée glaciaire au cours du Dernier Maximum Glaciaire, dans d'autres domaines des Andes de Mérida, pourrait également avoir atteint des élévations inférieures à celles déjà signalés entre 2900 et 3500 m au dessus du niveau de la mer.En Albanie, les six principales rivières ont été analysées. De nouvelles données géomorphologiques et géochronologiques ont été intégrées aux données publiées afin de proposer un cadre stratigraphique et chronologique homogène à l'échelle régional pour les derniers 200 ka. Sur la base de ce cadre, l'âge de la formation de onze terrasses fluviales régionales a été établi. En Albanie, les processus de formation des terrasses ont également été principalement contrôlés par des variations climatiques de haute fréquence (103 à 104 ans). Néanmoins, les résultats montrent également que la réponse géomorphologique du système fluvial était probablement modulée par la taille des bassins versants et par les variations eustatiques. En effet, pour la période précédant le MIS 2, les terrasses de remplissage et d'abrasion ont été formées respectivement dans les grands et petits bassins versants. Pour la période après le début du MIS 2, une relation complexe entre les variations climatiques et eustatiques a favorisé le développement de terrasses d'abrasion partout en Albanie. Malgré des différences entre les réponses des rivières, la succession de phases d'aggradation ou d'abrasion latérale et de phases d'incision a été synchronisée avec la succession des périodes froides-sèches et chaudes-humides dans toutes les rivières de l'Albanie.

Cette recherche porte sur les interactions entre la tectonique, le climat et les processus géomorphologiques de la surface de la Terre à travers l'étude des terrasses fluviales au Venezuela et l’Albanie. Ces deux domaines ont été soumis à une surrection modérée, aux variations climatiques du Quaternaire et fournissent un large registre de terrasses fluviales. Ces contextes donnent l’opportunité d’étudier la dynamique de la formation des terrasses fluviales à l'échelle de temps 102-105 ans. Ainsi, une approche morpho-chronologique a été appliquée afin de parvenir à une meilleure compréhension de cette dynamique dans les rivières du Venezuela et de l’Albanie.Dans le système des rivières Pueblo Llano et Santo Domingo situé sur le flanc sud-est des Andes de Mérida au Venezuela, douze terrasses fluviales ont été identifiées pour les derniers 200 ka. Les mesures des concentrations du 10Be réalisées sur les dépôts fluviatiles et glaciaires ont permis d'estimer l'âge d’exposition de sept terrasses et d’un complexe de moraines frontales. Un modèle dynamique de terrasses soutenues par ces datations et des données géomorphologiques, stratigraphiques et sédimentologiques, indique que la formation de terrasses est principalement contrôlée par des variations climatiques de haute fréquence (103 à 104 ans) qui induisent un déséquilibre entre capacité de transport de l'eau et apport des sédiments. Néanmoins, le type de réponse a été très lié à l'altitude du site et l'influence des glaciers en amont. En effet, dans la partie supérieure du système, la succession des phases d'aggradation et d’incision a été synchronisée avec la succession des périodes froides-sèches et chaudes-humides, tandis que la partie inférieure du système montre une tendance opposée. Basé sur la restauration temporelle du taux d'incision de la partie inférieure du système, un taux de surrection de 1.1 mm/an au cours des dernières 70 ka a été estimé pour le flanc sud-est des Andes de Mérida. En outre, l'identification et la datation d'un complexe de moraines frontales situé à l'altitude de 2300 m au dessus du niveau de la mer met en évidence le fait que l'avancée glaciaire au cours du Dernier Maximum Glaciaire, dans d'autres domaines des Andes de Mérida, pourrait également avoir atteint des élévations inférieures à celles déjà signalés entre 2900 et 3500 m au dessus du niveau de la mer.En Albanie, les six principales rivières ont été analysées. De nouvelles données géomorphologiques et géochronologiques ont été intégrées aux données publiées afin de proposer un cadre stratigraphique et chronologique homogène à l’échelle régional pour les derniers 200 ka. Sur la base de ce cadre, l’âge de la formation de onze terrasses fluviales régionales a été établi. En Albanie, les processus de formation des terrasses ont également été principalement contrôlés par des variations climatiques de haute fréquence (103 à 104 ans). Néanmoins, les résultats montrent également que la réponse géomorphologique du système fluvial était probablement modulée par la taille des bassins versants et par les variations eustatiques. En effet, pour la période précédant le MIS 2, les terrasses de remplissage et d’abrasion ont été formées respectivement dans les grands et petits bassins versants. Pour la période après le début du MIS 2, une relation complexe entre les variations climatiques et eustatiques a favorisé le développement de terrasses d’abrasion partout en Albanie. Malgré des différences entre les réponses des rivières, la succession de phases d’aggradation ou d'abrasion latérale et de phases d'incision a été synchronisée avec la succession des périodes froides-sèches et chaudes-humides dans toutes les rivières de l'Albanie. / This research addresses interactions between tectonics, climate and geomorphic processes at the surface of the Earth through the study of river terraces in Venezuela and Albania. Both areas have been exposed to moderate uplift, to Quaternary climatic variations and provide a wide record of river terraces. These contexts furnish opportunities to investigate the dynamics of terraces formation at 102-105 year time scale. Thus, a morphochronologic approach was applied in order to achieve greater understanding about this issue for the Venezuelan and Albanian rivers. In the Pueblo Llano and Santo Domingo rivers system located in the Southeastern flank of the Mérida Andes in Venezuela, twelve river terraces were identified for the last 200 ka. Analysis of 10Be concentration provides for the first time exposure ages for seven terraces and for one frontal moraine complex. A terraces model supported by these dating and geomorphologic, stratigraphic and sedimentologic data indicates that the formation of terraces was mainly controlled by high frequency (103-104 years) climatic variations through unsteady discharge of water and sediments. Nevertheless, the type of response was highly related to the altitude of the site and the influence of usptreams glaciers. As a matter of fact, in the upper reaches of the system, the succession of aggradation and incision phases were synchronized with the succession of cold-dry and warm-humid periods, while the lower reaches of the system show the opposite pattern. Based on the temporal restoration of the incision rate of the lower reaches of the system an uplift rate at 1.1 mm/a for the last 70 ka was estimated for the Southeastern flank of the MA. Additionally, the identification and dating of a frontal moraine complex located at elevation of 2300 m a.s.l. in the Pueblo Llano valley highlights the fact that the glacier advance during the Last Glacial Maximum, in other areas of the MA could have also reached lower elevation than those reported between 2900 and 3500 m a.s.l. In the Albania domain, the terrace records of the six main Albanian rivers were analyzed. New geomorphologic and geochronological data were integrated with published data in order to propose a regional homogeneous stratigraphic/chronologic framework for the last 200 ka. Based on this framework the timing of formation of eleven regional river terraces was established. In Albania, the processes of terraces formation were also mainly controlled by high frequency (103-104 years) climatic variations. Nonetheless, the results also show that the geomorphic responses of the fluvial systems were probably modulated by the size of the catchments and by eustatic variations. Indeed, for the pre-Marine Isotope Stage 2 (MIS 2) period, fill and strath terraces were formed in the large and small catchments, respectively. After the beginning of the MIS 2, a complex relation between climatic and eustatic variations only favored the development of strath terraces in large and small catchments. Despite of the differences between the rivers responses, the succession of aggradation or lateral erosion and incision phases were synchronized with the succession of cold-dry and warm-humid periods in all the rivers of Albania. Finally, the restoration of spatial and temporal variation of incision rate allowed: 1) identify the spatial variation of the mean long-term incision rate. It varies from less than 0.1 mm/a in Southern Albania to 1 mm/a in Northern Albania; 2) estimate vertical slip rates for eight active faults for the last 19 ka in Southern Albania. These vertical slip rates appear to decrease from ~2 to ~0.1 mm/a from the extensional domain in the Eastern Albania to the compressional domain in Western Albania.