Le point triple d’Hatay ne peut pas être décrit par un modèle simple à trois grandes plaques comme il était proposé par les études précédentes. Un modèle de bloc plus complexe est proposé dans cette étude en rajoutant les micros blocs d’Iskenderun et d’Amanous; la faille de Karasu et la faille de Karatas-Osmaniye ont été définies comme des failles individuelles et non pas comme l'extension d'autres failles majeurs dans la région. Notre modélisation assume que la jonction triple de Maras est formée par la connexion de et la faille de Karatas-Osmaniye (KOF) avec la faille de Karasu (KF) et la faille East Anatolienne (EAF). La KF montre un taux de glissement senestre de 4,0±1,0 mm/an et un comportement de compression, avec un taux de raccourcie de 2.1 à 2.7 mm/an, ce qui contredit la nature extensionnelle proposée par les études précédentes. L'EAF montre un taux pur de glissement latéral gauche de 9,0±0,3 mm/an sans extension ou compression significative, la DSF a un taux de glissement de 3,5±0,3 mm/an sur les segments nord et sud, la KOF a 3,6±0,7 mm/an; l'arc de Chypre a une déformation de compression clair avec un taux de glissement revers de 2.0 à 5.0 mm/an et sans significative dérochement. Les pôles relatifs d’Euler ont été estimés dans cette modélisation de blocs, nous définissons l’Euler pôle de l'Anatolie-Arabie à (27.61±0.98 °N, 45.127±2.45 °E, 0.391±0.056 °/Ma), et l’Euler pôle de Sinaï-Arabie à (31.012±1.51 °N, 46.464±4.44 °E, 0.202±0.067 °/Ma). / The Hatay Triple Junction (HTJ) cannot be described by a simple model with three major plates as proposed by previous studies. A more complex block model is proposed in this study by adding the Iskenderun block and Amanous micro block, the Karasu fault and Karatas-Osmaniye fault being defined as individual faults not as the extension of other major faults in the region. Our modeling assumes that the Maras triple junction is formed by the connection of the Karatas-Osmaniye Fault (KOF) with the Karasu Fault (KF) and the East Anatolian Fault (EAF). The KF shows a sinistral slip rate of 4.0±1.0 mm/yr and a compressional behavior with a compression rate of 2.1-2.7 mm/yr which contradicts the extensional nature proposed by previous studies. The EAF shows pure left lateral slip rate of 9.0±0.3 mm/yr with no significant extension or compression; the DSF has a slip rate of 3.5±0.3 mm/yr over the northern and southern segments; the KOF has a 3.6±0.7 mm/yr; the Cyprus arc has a clear compressional deformation with a revers slip rate of 2.0-5.0 mm/yr and with no significant strike-slip component. The relative Euler poles are estimated in this block modeling, we define the Anatolia-Arabia Euler pole at (27.61±0.98 °N, 45.127±2.45 °E, 0.391± 0.056°/Myr), and (31.012±1.51 °N, 46.464±4.44 °E, 0.202±0.067°/Myr) Sinai-Arabia Euler pole.

Plus de 70 % de la surface terrestre est recouverte par les mers et océans. Nombre de phénomènes tectoniques parmi les plus dévastateurs ont par ailleurs lieu en environnement océanique. On peut citer en exemple les zones de subduction, pouvant générer des mégaséismes associés à des tsunamis dévastateurs (Sumatra en 2004, Tohokuen 2011), mais aussi les failles décrochantes sous-marines. Dans de nombreux cas, les méthodes de géodésie spatiale ne permettent pas de discriminer entre un comportement bloqué ou asismique, les instruments étant situés trop loin de la zone potentiellement déformée par le processus tectonique. Il faut alors mettre au point de nouvelles techniques qui permettent de prolonger les réseaux d’observation classiques au large afin de cartographier la déformation sur l’intégralité de la zone. Cette thèse s’intéresse à deux méthodes de géodésie fond de mer permettant d’aider à l’évaluation du risque sismique. La première est la distancemétrie relative acoustique, avec comme zone d’application effective la mer de Marmara. Nos premiers résultats laissent supposer un comportement bloqué au niveau du segment de la faille nord-anatolienne immergé devant İstanbul. La seconde zone d’étude considérée est la subduction antillaise. L’échelle de travail nécessite une localisation des points observés dans un référentiel global. Nous étudions les phénomènes océaniques à considérer et détaillons une méthodologie dite GNSS/A (pour Acoustique), consistant en des interrogations acoustiques depuis une plateforme de surface précisément positionnée par GNSS, pour une future expérience de positionnement absolu au large de la Guadeloupe. / More than 70 % of the Earth surface is covered by seas and oceans. Several tectonic phenomena, among the most devastating, take place in ocean environment. For example, the subduction zones, which can generate mega-earthquakes associated with devastating tsunamis (Sumatra in 2004, Tōhoku in 2011), but also the underwater strike-slip faults. In many cases, methods of space geodesy cannot discriminate between a blocked or aseismic behavior, because the instruments are located too far from the area potentially deformed by the tectonic process. Thus, it is necessary to develop new techniques to extend conventional observation networks off-shore to map the deformation in the entire area. This thesis focuses on two seafloor geodesy methods, in order to assess the seismic risk evaluation. The first is the relative acoustic ranging, with an efective deployment of the Marmara Sea area. Our early results suggest a locked state at the segment of the North Anatolian fault of İstanbul. The second area considered is the Caribbean subduction. The working scale requires localization of the observed points in a global reference frame. We study ocean processes to consider, and detail a GNSS/A (Acoustic) methodology, consisting of acoustic interrogations from a precisely GNSS positioned surface platform, for a future absolute positioning experience of Guadeloupe.

Bolu-Ilgaz region was damaged by several large earthquakes in the last century and the structural damage was substantial especially after the 1944 and 1999 earthquakes. The objective of this study is to build the seismic source characterization model for the rupture zone of 1944 Bolu-Gerede earthquake and perform probabilistic seismic hazard assessment (PSHA) in the region. One of the major improvements over the previous PSHA practices accomplished in this study is the development of advanced seismic source models in terms of source geometry and reoccurrence relations. Geometry of the linear fault segments are determined and incorporated with the help of available fault maps. Composite magnitude distribution model is used to properly represent the characteristic behavior of NAF without an additional background zone. Fault segments, rupture sources, rupture scenarios and fault rupture models are determined using the WG-2003 terminology. The Turkey-Adjusted NGAW1 (G&uuml / lerce et al., 2013) prediction models are employed for the first time on NAF system. The results of the study is presented in terms of hazard curves, deaggregation of the hazard and uniform hazard spectrum for four main locations in the region to provide basis for evaluation of the seismic design of special structures in the area. Hazard maps of the region for rock site conditions and for the proposed site characterization model are provided to allow the user perform site-specific hazard assessment for local site conditions and develop site-specific design spectrum. The results of the study will be useful to manage the future seismic hazard in the region.

Turkey is one of the most earthquake prone countries in the world. The study area, Erbaa, is located in a seismically active fault zone known as North Anatolian Fault Zone (NAFZ). Erbaa is one of the towns of Tokat located in the Middle Black Sea Region. According to the Earthquake zoning map of Turkey, the study area is in the First Degree Earthquake Zone. The city center of Erbaa (Tokat) was previously settled on the left embankment of Kelkit River. After the disastrous 1942 Niksar-Erbaa earthquake (Mw = 7.2), the settlement was moved southwards. From the period of 1900s, several earthquakes occurred in this region and around Erbaa. The 1942 earthquake is the most destructive earthquake in the center of Erbaa settlement. In this study, the geological and geotechnical properties of the study area were investigated by detailed site investigations. The Erbaa settlement is located on alluvial and Pliocene deposits. The Pliocene clay, silt, sand, and gravel layers exist in the southern part of Erbaa. Alluvium in Erbaa region consists of gravelly, sandy, silty, and clayey layers. The alluvial deposits are composed of stratified materials of heterogeneous grain sizes, derived from various geological units in the vicinity. The main objective of this study is to prepare a seismic microzonation map of the study area for urban planning purposes since it is getting more essential to plan new settlements considering safe development strategies after the disastrous earthquakes. In this respect, seismic hazard analyses were performed to deterministically assess the seismic hazard of the study area. Afterwards, the essential ground motions were predicted regarding near fault effects as the study area is settled on an active fault zone. 1-D equivalent linear site response analyses were carried out to evaluate the site effects in the study area. Amplification values obtained from site response analyses reveal that the soil layers in the study area is quite rigid. Furthermore, liquefaction potential and post liquefaction effects including lateral spreading and vertical settlement were also delineated for the study area. The above-mentioned parameters were taken into account in order to prepare a final seismic microzonation map of the study area. The layers were evaluated on the basis of overlay methodologies including Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA). Two different MCDA techniques, Simple Additive Weighting (SAW) and Analytical Hierarchical Process (AHP), were carried out in GIS environment. The seismic microzonation maps prepared by SAW and AHP methods are compared to obtain a final seismic microzonation map. Finally, the map derived from the AHP method is proposed to be the final seismic microzonation map of Erbaa. As an overall conclusion, the northwestern part of the study area where the loose alluvial units exist is found to be vulnerable to earthquake-induced deformations. On the other hand, the Pliocene units in the southern and alluvial units in the northeastern part are quite resistant to earthquake effects. In addition, the proposed final seismic microzonation map should be considered by urban planners and policy makers during urban planning projects in Erbaa.

Cette thèse porte sur la déformation et les migrations de fluides associées à la Faille Nord Anatolienne en Mer de Marmara (Turquie).Nous étudions tout d'abord l'évolution de la géométrie et du taux de glissement du système de faille, par deux approches indépendantes: - modélisation thermique de l'histoire d'un bassin, - définition d'un marqueur temporel de type Dépôt de Transport en Masse, daté par interprétation stratigraphique. Nous montrons que: -(1) le système de failles actuel, défini comme une faille principale accommodant la majorité de la déformation inter-plaque, n'a pas significativement évolué depuis 330.000 ± 100.000 ans dans la partie Ouest de la mer; -(2) le système de faille s'est progressivement réorganisé depuis 2.5-1.5 Ma.Dans un deuxième temps, nous étudions les processus d'initiation des Transports en Masse. Nous montrons que: -(1) même si les Transports en Masse sont contrôlés par des processus tectoniques (principalement les séismes et l'extension crustale), leur fréquence et leur taille sont conditionnées par les oscillations glacio-eustatiques; -(2) des Dépôts en Masse ont une périodicité corrélée aux transitions marins/lacustres. Cette cyclicité peut être expliquée par la diffusion d'eau saumâtre, dans les argiles marines entraînant leur gonflement et déstabilisant les sédiments. Dans une troisième partie, nous étudions la diversité des contextes des sites d'émissions de fluides en fonds de mer. Nous montrons que l'occurrence des sites d'émission de fluides est en partie liée au flux ascendant de gaz le long de couches perméables des bassins vers leurs bords, et le long des fractures du socle vers les bords des bassins et les anticlinaux. / This study addresses the issue on the deformation and the fluid migration, associated to the North Anatolian Fault within the Sea of Marmara (Turkey).First, we aim to constrain the evolution of the fault network and the slip rate through time, by two independent approaches: - historical thermal modeling of a basin of the Sea of Marmara; - definition of a Mass Transport Deposit as a fault lateral slip marker, and dated by stratigraphic interpretation. We show that: - (1) the present day fault system, formed by a main fault which accommodated the main part of the inter-plate deformation does not significantly evolved since 330.000 ± 100.000 years - (2) a progressive reorganization of the fault network occurred since the last 2.5-1.5 Ma.Secondly, we discuss the triggers of Mass Transport Processes. We show that: - (1) despite submarine mass movements are related to tectonic activity (mainly earthquakes and crustal stretching), their frequency and their size are also modulated by glacio-eustatic changes; -(2) remarkable Mass Transport Deposits display some cyclicity in stratigraphic sequences which are apparently correlated to transitions between salty marine and lacustrine environments. This cyclicity is perhaps explained by marine clay activity (swelling) under low brackish-fresh water conditions, which can trigger sediment destabilization.Third, we investigate the diversity of active fluid seepages contexts. We propose that the widespread occurrence of fluid expulsion sites can be explained by up-dip gas migration by buoyancy along permeable strata toward their edges, and along fractures within the basement toward both the edges of the basins and topographic highs.

Ce travail de thèse est divisé en deux parties. La première porte sur l'acquisition d'un nouvel enregistrement paléosismologique en Mer de Marmara. Différentes méthodes ont été utilisées afin d'identifier et de caractériser les perturbations sédimentaires associées aux tremblements de terre dans les carottes étudiées. Nous avons cherché à acquérir une compréhension spatio-temporelle des distributions des séismes en mer pour aboutir à une meilleure compréhension du comportement de la Faille Nord Anatolienne sur le long terme. Nous avons par ailleurs cherché à corréler les données de sismicité historique avec de nouvelles données paléosismologiques. Les événements sédimentaires associés aux séismes ont été caractérisés en combinant l'imagerie aux rayons X, des mesures de susceptibilité magnétique, de granulométrie et de composition géochimique. Les données des compositions élémentaires nous ont permis de tracer au travers des différents bassins les changements environnementaux et anthropiques ayant lieu dans la région. L’obtention d’une chronologie robuste dans les carottes a également été recherchée en combinant des datations carbone 14 et des données de 210Pb et 137Cs afin de relier les sismoturbidites à la sismicité historique. Les variations d'aimantation au travers des carottes ont été mesurées dans le but initial de contraindre par une méthode indépendante l'âge des sédiments échantillonnés. Les variations des propriétés magnétiques ont mis en évidence une chute d'aimantation importante que nous avons reliée à des dépôts sapropéliques.La deuxième partie porte sur l’étude géomorphologique du décalage de la rivière Kizilirmak le long du segment central de la Faille Nord Anatolienne. À cet endroit, trois terrasses préservées le long de deux bassins en pull-apart incisés par la rivière Kizilirmak ont été cartographiées. Les résultats principaux de cette étude ont été de contraindre par la méthode des isotopes cosmogéniques 10Be, 26Al et 36Cl l'âge de ces terrasses. Les datations montrent que la terrasse la plus basse est âgée de 6 ka, que la deuxième terrasses est âgée de 50 ka et que la troisième a un âge de 80 ka. Cette dernière montre une contribution importante d'âges jeunes liée à l'érosion du bassin versant situé au-dessus d'elle. Les résultats montrent une origine climatique des terrasses et ont permis d'estimer une vitesse d'incision de la rivière de l'ordre de 3 mm/an depuis le début de l'Holocène. / This PhD work is divided in two parts. The first part focuses on obtaining a new paleoseismological record of earthquakes in the Marmara Sea (West of Turkey) using different analysis to pinpoint and characterize earthquake-related sedimentary disturbance in the studied cores. We seek to provide a spatio-temporal understanding of earthquakes in the Marmara Sea allowing greater insight into long-term fault behaviour and seismic interaction by integrating historical and new paleosismological data (recurrence rate in the Sea of Marmara). We characterized earthquake-related sedimentary events by combining X-ray imagery, magnetic susceptibility, granulometry and XRF (chemical analyses) measurements. Geochemistry data also allowed us to trace between basin anthropogenic and environmental changes occurring in the Marmara Sea. We also aim at establishing a reliable and robust chronology of the cores combining radiocarbon dating (bulk sedimentation, foraminifers, shelves), 210Pb and 137Cs data to connect seismoturbidites to historical seismicity. Magnetic variations were also recorded in the cores to obtain a time constrain for the cores. The down-core changes in magnetic properties suggest taking into account possible delays in the acquisition of magnetization and have been correlated to lower sapropelic layers in the Marmara Sea.The second part deals with geomorphology and tectonic in the central part of the North Anatolian Fault situated in Turkey. There, three terraces preserved in two pull-apart and incised by the longest river in Turkey (the Kizilirmak River) are mapped. The main results of this work are several constraints on the ages of the terraces using 10Be, 26Al and 36Cl cosmogenic dating methods. The obtained in situ cosmogenic 36Cl exposure ages calculated are 6 ka for the lowest terrace, 50ka for the middle terrace, and 80ka for the highest terrace in the areas preserved from erosion. The highest terrace shows a contribution of younger ages due to erosion of the nearby limestone catchment. The obtained results imply a climatic origin of the terraces, and a mean incision rate of about 3 mm/yr since the early Holocene along the Kizilirmak River.

La Méditerranée se situe dans une zone de convergence lente entre les plaques Eurasienne et Africaine (~5 mm/an), où des restes d'anciens bassins Téthysiens sont progressivement consommés par le retrait rapide de zones de subductions (~20-30 mm/an sur la zone de subduction Hellénique). En Méditerranée Orientale, une transition collision-subduction se produit dans l'Ouest de la Grèce (collision de la Plateforme Apulienne au nord et subduction Hellénique au sud), pratiquement à l’extrémité du Golfe de Corinthe et dans une région de propagation potentielle de la faille Nord Anatolienne. Afin d'étudier la cinématique actuelle de l'Ouest de la Grèce, nous adoptons une approche multi-échelle de la déformation:(1) Une modélisation grande échelle du champ de vitesses crustale horizontales mesuré par géodésie est effectuée afin de contraindre la cinématique au voisinage de l'Ouest de la Grèce, à la fois à terre et en mer. Un résultat majeur est qu'une zone d'extension distribuée N-S s'étendant de la Bulgarie à l'Est du Golfe de Corinthe a pour conséquence de désactiver la terminaison Ouest de la faille Nord Anatolienne dans le nord de la Mer Egée. Cette extension d’échelle régionale pourrait être causée par le retrait du slab Hellénique. (2) Une étude tectonique active permet d'établir une cartographie précise des failles actives de la région, leur chronologie relative et une estimation de leur vitesse de déplacement. Le demi-graben actif du Golfe Amvrakikos et la faille active N155° de Katouna-Stamna, qui constituent les frontières Nord et Est d'un bloc Iles Ioniennes-Akarnanie (IAB), sont caractérisés par des vitesses géologiques d'au moins ~ 4 mm/an et des vitesses mesurées par GPS de l'ordre de ~10 mm/an. Ce bloc IAB est limité à l'Ouest par la faille transformante de Céphalonie et semble se comporter de manière rigide.(3) Une fois les frontières du bloc IAB connues, nous montrons que le champ de vitesse GPS mesuré dans la région peut être entièrement expliqué par des effets transitoires de blocage élastique associés aux failles bordières de ce bloc. Le couplage sur l'interface de subduction n'a pas d'expression en surface, ce qui suggère qu'il doit être faible. Enfin, nous justifions l'existence d'un point triple de type Rift-Faille-Faille à la terminaison Ouest du Golfe du Corinthe. / The Mediterranean is a diffuse plate boundary zone between the slowly converging Eurasian and African plates (~ 5mm/yr), where remnants of old Tethyan basins are progressively consumed by fast trench retreat (~20-30 mm/yr at the Hellenic subduction zone). In Eastern Mediterranean, a collision-subduction transition occurs in Western Greece (collision of the Apulian Platform to the north and Hellenic subduction zone to the south), close to the westward Corinth Rift termination and in a region that may be potentially affected by the westward propagation of the North Anatolian Fault. We used a multi-scale deformation approach to investigate Western Greece active kinematics:(1) We run a large scale model of horizontal crustal velocities measured by GPS to constrain the kinematic boundary conditions of Western Greece, both onshore and offshore. A major result is the occurrence of distributed N-S extension spreading from Bulgaria to the Eastern Corinth rift, resulting in de-activation of the western termination of the North Anatolian Fault in North Aegean Sea. This large scale extension could be associated to the retreat of the Hellenic slab.(2) An active tectonics study has been performed to provide an accurate mapping of active faults in the region, to constrain their relative chronology and to estimate their geological slip-rate. The Amvrakikos Gulf active half-graben and the N155° active Katouna-Stamna Fault, which form the northern and eastern boundaries of a Ionian Island-Akarnania block (IAB), have geological slip rates of at least ~ 4mm/yr and GPS slip-rates of ~ 10 mm/yr. The IAB is bounded to the west by the Kefalonia transform fault and appears to behave rigidly.(3) Once the IAB boundaries are defined, we show that the velocity field measured by GPS in the region can be totally accounted by transient elastic loading along the IAB bordering faults. Subduction interface coupling has no surface expression, suggesting low coupling. Finally, we justify the occurrence of a Rift-Fault-Fault triple junction at the western termination of the Corinth Rift.