Dans l'histoire de l'Equateur, les séismes ont causé beaucoup de victimes (~60 000) et de nombreux autres problèmes. Les événements récents de la fin du XXe siècle ont mis en évidence que les constructions existantes présentent une vulnérabilité physique importante et que l'impact économique des tremblements de terre pourrait être très élevé. Le risque sismique a trois composantes principales : l'aléa, la vulnérabilité et l'exposition. Par conséquent, pour réduire le risque en Equateur, il est primordial d'effectuer des évaluations probabilistes de l'aléa sismique (PSHA).La première étape du développement du PSHA fut de construire un catalogue sismique dans lequel la sismicité historique et instrumentale est homogène et complète. Les données de sismicité instrumentale ont été rassemblées à partir des catalogues locaux et internationaux. Les événements ont été identifiés et, par l'utilisation d'un régime de hiérarchisation des endroits les plus fiables et des estimations de magnitude, les événements ont été regroupés dans un catalogue unique, unifié et homogénéisé. La sismicité historique réévaluée a ensuite été ajoutée. Le catalogue des séismes en Equateur entre 1587 et 2009 comprend ainsi 10 823 événements instrumentaux et 32 séismes historiques, avec une gamme de magnitude Mw de 3,0 à 8,8.Un modèle de zonage des sources sismiques (SSZ) a ensuite été effectué. Dans le cadre de cette modélisation, une nouvelle vision de la géodynamique de l'Équateur a été conçue. Deux aspects des interactions des plaques à l'échelle continentale permettent d'expliquer plusieurs caractéristiques observées dans la génération des tremblements de terre observés, comme l'essaim sismique d'El Puyo, ainsi que le couplage inter-sismique : les différences de rhéologie des plaques Nazca et Farallon et la convergence oblique provoquée par la forme convexe de la partie nord-ouest de la marge continentale sud-américaine. La paléomarge en extension Grijalva (GRM) marque la frontière entre les deux plaques. La sismicité et le couplage inter-sismique sont faibles et peu profonds au sud de la GRM et augmente vers le nord, avec un modèle de couplage hétérogène associé localement à la subduction de la ride de Carnegie. De grands séismes de décrochement ont rompu l'interface entre la ride de Carnegie et le nord. Au niveau continental, la frontière entre le bloc NA et le bloc stable Amérique du Sud est constituée par le système CCPP de failles. Il concentre la majorité de la libération du moment sismique dans la croûte Equateur. 19 SSZ ont été modélisées : une tranche-externe, trois interfaces, six intra-plaques et neuf croûtes.Le catalogue sismique et une version préliminaire du modèle SSZ ont été appliqués pour déterminer le PSH à Quito et évaluer les incertitudes. La ville est construite sur le toit d'un système de failles inverses actif, qui se déplace de 4,3 à 5,3 mm/an. Les PSH ont montré que la contribution de la SSZ locale explique presque entièrement l'aléa correspondant à une période de retour (PR) de 475 ans. L'analyse a donc été concentrée sur cette zone. La source locale, la géométrie de la SSZ, la modélisation des distributions de fréquence-magnitude et/ou de taux de glissement avec des pourcentages de verrouillage variables, la sélection des GMPEs et l'intégration de l'effet du compartiment chevauchant ont apporté des accélérations avec cette PR avec une variabilité importante. Le PGA moyen obtenu sur un site au rocher est ~0,4g avec cette PR, avec une variabilité de 0,3 à 0,73g.La mise à disposition du PSHA est cruciale pour la gestion des risques mais est compliquée, car les probabilités et les incertitudes ne sont pas facilement assimilées par la société. Suite aux pratiques des sciences sociales et les expériences acquises des alertes précoces d'éruption, une approche participative a été exposée pour construire collectivement des connaissances sur le risque de séisme à Quito, qui pourrait prendre la forme d'un observatoire citoyen. / Seismic hazard and risk are high in Ecuador. Earthquakes are notorious in history both for the number of victims (~60.000) and the hardships they have brought. Moreover, late 20th century events have highlighted evidences that the physical vulnerability of present-day buildings is considerable and that the economic impact of earthquakes could be devastating for Ecuador's sustained growth. Therefore, it is an important contribution for reducing the seismic risk to construct methodologically sound models for probabilistic seismic hazard assessment, which is the main objective of this dissertation.The first step was to construct a seismic catalog for the country where historical and instrumental seismicity is homogeneous and complete. The instrumental seismicity available in local and international catalogs since the beginning of the 20th century was collected. Events were singularized and, by means of a prioritizing scheme of most reliable locations and magnitude estimations, individual events were merged in a single, unified and homogenized catalog. Previously re-evaluated historical seismicity was appended. The 1587–2009 Ecuadorian earthquake catalog finally comprises 10,823 instrumental events plus 32 historical earthquakes with a Mw magnitude range from 3.0 to 8.8.Next a seismic source zones (SSZ) model for probabilistic seismic hazard analysis was worked out. In the course of modeling the SSZ, a new view of Ecuador's complex geodynamics was conceived. This view emphasizes two aspects of the plates' interactions at continental scale: the differences in rheology of Farallon and Nazca plates and the convergence obliquity resulting from the convex shape of the South American northwestern continental margin. Both conditions satisfactorily explain several characteristics of the observed earthquake generation –such as the El Puyo seismic cluster– as well as the interseismic coupling. The Grijalva rifted margin (GRM) marks the boundary between the two plates. Seismicity and interseismic coupling are weak and shallow south of the GRM and increases northward, showing a heterogeneous coupling pattern locally associated to Carnegie ridge's subduction. Great thrust earthquakes have ruptured the interface from Carnegie to the north, not breaking through Carnegie. In the continental realm the CCPP localized fault system constitutes the boundary between the NA block and stable South America. It concentrates most of the seismic moment release in crustal Ecuador. 19 SSZs have been modeled accounting for this new scheme: 1 outer-trench, 3 interface, six intraplate and 9 crustal.The catalog and a preliminary version of the SSZ model were applied in determining the PSH in Quito and assessing the uncertainties. The city is built on the hanging wall of an active reverse fault system that is moving at 4.3-5.3 mm/yr. PSH estimates showed that hazard levels at 475 years return period (RT) almost entirely proceed from the contribution of the local SSZ, therefore the analysis was concentrated on it. Significant variability in accelerations at that RT resulted from a variety of considerations: modeling the local source either as a zone or as fault source, the geometry of the SSZ, the way frequency-magnitude distributions and/or slip rates with variable locking percentages were modeled, the GMPEs selection and the inclusion of the hanging wall effect. The PGA mean value obtained for a rock site Quito is ~0.4 g in that RT with variability ranging from 0.3 to 0.73g.PSHA communication is crucial for risk management, but is difficult since probabilities and uncertainties are not easily assimilated by society. Following the practices of the social sciences and of experiences acquired in issuing eruption early warnings to rural communities, a participatory approach has been outlined to collectively build up knowledge about the earthquake risk in Quito that could take the form of a citizens' observatory for seismic risk awareness and reduction.

Aujourd’hui, la communauté scientifique dispose de jeux de données gravimétriques avec une précision et une résolution spatiale sans précédent qui améliorent nos connaissances du champ gravitationnel terrestre à différentes échelles et longueurs d’ondes, obtenues de mesures du sol à des satellites. Parallèlement à la gravimétrie, l’avancement des observations par satellite fournit à la communauté des modèles d’élévation numérique plus détaillés pour refléter la géométrie de la structure terrestre. Ensemble, ces nouveaux jeux de données offrent une excellente occasion de mieux comprendre les structures et la dynamique de la Terre à l’échelle locale, régionale et mondiale. L'utilisation et l'interprétation de ces données de haute qualité exigent le raffinement des approches standards dans le traitement et l'analyse des données liées à la gravité. Cette thèse consiste en une série d’études visant à améliorer la précision du traitement des données de gravité et gravité de gravité gradients pour les études géodynamiques. Pour ce faire, nous développons un outil, appelé GEEC (Gal Eötvös Earth Calculator), pour calculer précisément les effets gravimétriques dues à tout corps de masse, indépendamment de sa géométrie et de sa distance par rapport aux mesures. Les effets de gravité et des gravité gradients sont calculés analytiquement en utilisant la solution intégrale linéaire d'un polyèdre irrégulier. Les validations aux échelles locale, régionale et mondiale confirment la robustesse des performances du GEEC, où la résolution du modèle, qui dépend à la fois de la taille de la masse corporelle et de sa distance par rapport au point de mesure, contrôle fortement la précision des résultats. Nous présentons une application pour évaluer les paramètres optimaux dans le calcul des gradients de gravité et de gravité dus aux variations de topographie. La topographie joue un rôle majeur dans l'attraction gravitationnelle de la Terre; par conséquent, l'estimation des effets topographiques doit être soigneusement prise en compte dans le traitement des données gravimétriques, en particulier dans les zones de topographie accidentée ou à grande échelle. Pour les études de gravité de haute précision à l'échelle mondiale, le processus de correction de la topographie doit prendre en compte l'effet topographique de la Terre entière. Mais pour les applications locales à régionales basées sur des variations relatives à l'intérieur de la zone, nous montrons que la topographie tronquée à une distance spécifique peut être adéquate, même si ignorer la topographie de cette distance peut générer des erreurs. Pour soutenir ces arguments, nous montrons les relations entre les erreurs relatives à la gravité, la distance de troncature de la topographie et l'étendue de la zone d'étude. Enfin, nous abordons le problème: les mesures GOCE sont-elles pertinentes pour obtenir une image détaillée de la structure d'une plaque de subduction, y compris sa géométrie et ses variations latérales? Les résultats du calcul des avec des modèles de subduction synthétiques calculés à l’altitude moyenne du GOCE (255 km) démontrent que les bords de subduction et les variations latérales du pendage produisent des variations des gradients détectables avec le jeu de données GOCE. Dans l'application à la zone de subduction Izu-Bonin-Mariana (IBM), la topographie et les effets bathymétriques ont été supprimés avec succès. Cependant, dans l'application au cas réel de la zone de subduction Izu-Bonin-Mariana, les caractéristiques géométriques du second ordre du slab sont difficiles à détecter en raison de la présence des effets crustaux restants. Ceci est dû à l'imprécision du modèle crustal global existant qui est utilisée, qui conduit à une élimination impropre de l'effet crustal. / Nowadays, the scientific community has at its disposal gravity and gravity gradient datasets with unprecedented accuracy and spatial resolution that enhances our knowledge of Earth gravitational field at various scales and wavelengths, obtained from ground to satellite measurements. In parallel with gravimetry, the advancement of satellite observations provides the community with more detailed digital elevation models to reflect the Earth’s structure geometry. Together, these novel datasets provide a great opportunity to better understand the Earth’s structures and dynamics at local, regional, and global scales. The use and interpretation of these high-quality data require refinement of standard approaches in gravity-related data processing and analysis. This thesis consists of a series of studies aiming to improve the precision in the chain of gravity and gravity gradient data processing for geodynamic studies. To that aim, we develop a tool, named GEEC (Gal Eötvös Earth Calculator) to compute precisely the gravity and gravity gradients effects of due to any mass body regardless of its geometry and its distance from measurements. The gravity and gravity gradients effects are computed analytically using the line integral solution of an irregular polyhedron. The validations at local, regional, and global scales confirm the robustness of GEEC’s performance, where the resolution of the model, that depends on both size of the body mass and its distance from the measurement point, control strongly the accuracy of the results. We present an application for assessing the optimum parameters in computing gravity and gravity gradients due to topography variations. Topography has a major contribution in Earth gravitational attraction, therefore the estimation of topography effects must be carefully considered in the processing of gravity data, especially in areas of rugged topography or in large-scale studies. For high-accuracy gravity studies at a global scale, the topography correction process must consider the topography effect of the entire Earth. But for local to regional applications based on relative variations within the zone, we show that truncated topography at a specific distance can be adequate, although, ignoring the topography pas this distance could produce errors. To support these arguments, we show the relationships between gravity relative errors, topography truncation distance, and the extent of study zone. Lastly, we approach the issue: Are GOCE measurements relevant to obtain a detailed image of the structure of a subducting plate, including its geometry and lateral variation? The results of gravity gradient forward modelling using synthetic subduction models computed at GOCE’s mean altitude (255 km) demonstrate that both subduction edges and lateral variations of subduction angle produce gravity gradient variations that are detectable with GOCE dataset (∼100 km wavelength and 10 mE amplitude). However, in the application to the real case of Izu-Bonin-Mariana subduction zone, the second-order geometric features of the subducting plate are difficult to be detected due to the presence of the remaining crustal effects. This is caused by the inaccuracy of the existing global crustal model, that leads to inaccurate crustal effect removal.

La présente thèse s'insère dans le projet SALSA (Sergipe Alagoas Seismic Acquisition), mené en collaboration entre le Département de Géosciences Marines; I'IFREMER, I'IUEM, la Faculté des sciences de I'Université de Lisbonne (IDL, Portugal), I'Université de Brasilia (Brésil) et la PETROBRAS (Brésil). Des acquisitions conjointes de sismique réflexion (MCS) et de sismique grand-angle (OBS) ont été réalisées sur le N/O L'Atalante (IFREMER) Ie long de 12 profils sur la région du point triple de Camamú, NE, Brazil. Le point triple de Camamú, où le système de rift avorté Recôncavo-Tucano-Jatobá est relié aux systèmes de rift Jequitinhonha-Camamú-Almada et Jacuípe-Sergipe-Alagoas, a joué un rôle essentiel dans l'ouverture de I'océan Atlantique Sud. Parmi eux, cinq ont été prolongés à terre par des stations sismiques terrestres (LSS). Les modèles de vitesse d'onde P ont été construits sur Ia base de I'interprétation conjointe de données sismiques réflexion et grand-angle en utilisant le logiciel RAYINVR. Nous présentons des modèles de vitesse le long de deux profils parallèles situés dans le bassin de Sergipe-Alagoas (SL01 et SL02), s'étendant sur 220 km et 200 km, respectivement du plateau continental au bassin profond de Sergipe au nord de la zone de transfert de Vaza-Barris. L'un d'eux, le profil SL02 se prolonge sur 150 km à travers le continent, dans la partie continentale du bassin de Sergipe -Alagoas. La modélisation de la marge passive du bassin de Sergipe Alagoas contraint précisément les géométries crustales et la segmentation. Les différences entre les profils éclairent I'influence de I'héritage tectonique résultant de Ia zone de transfert de Vaza-Barris. Ces informations intégrées permettent de nouvelles conjectures autour de I'histoire géodynamique de la région. / The present thesis is inserted in the SALSA project (Seryipe Alagoas Seismic Acquisition), which was conducted by a collaboration between the Department of Marine Geosciences : IFREMER, the Laboratory of Oceanic Domain IUEM, the Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (IDL, Portugal), the Universidade de Brasilia (Brazil) and PETROBRAS (Brazil).Seismic shot, Multi-Channel Seismic acquisition (MCS) and Ocean Bottom Seismometers (OBS) deployments were performed by the R/V L'Atalante (IFREMER) along 1-2 profiles.Among them, five were extended onshore by Land Seismic Stations (LSS). P-wave velocity models were constructed based on the joint interpretation of multichannel and wide-angle seismic data using the RAYINVR software.We present models derived from wide-angle refraction and coincident reflection data along two parallel profiles located on the Sergipe-Alagoas basin (SL01 and SL02), extending approximately 220 km and 200 km from the continental shelf to the distal Sergipe basin north to the Vaza-Barris Transfer zone, and one of them, the SL02 prolongates for 150 km through the continent, on Sergipe -Alagoas continental basin and its basement, the Sergipana FoId Belt.The foward modelling of the passive margin in the Sergipe Alagoas basin precisely constrains crustal geometries and segmentation. The crustal geometry puts in question the origin of the Sergipana Fold Belt, when compared with the geometries of the adjacent geological domains, the Sao Francisco Craton and the Borborema Province.The differences between the profiles illuminate the influence of the tectonic inheritance resulted by the Vaza-Barris Transfer Zone. These integrated information allowed some new conjectures around the geodynamic history of the region.

Cette étude s'inscrit dans un contexte de demande croissante en ressources en eau, conduisant à mieux contraindre et estimer la distribution des aquifères karstifiés qui représentent une ressource importante, notamment sur le pourtour Méditerranéen. Le but de ce travail est d'élaborer une méthode prédictive de la distribution de la karstification et de l'épaisseur de massifs carbonatés karstifiés, notamment pour les karsts profonds. La méthodologie est développée à partir de l'étude des karsts de la plateforme carbonatée téthysienne du Languedoc montpelliérain; région qui a subi une histoire tectonique complexe et polyphasée, entrainant des phases de karstification successives. Elle est basée sur la compréhension des relations entre eustatisme, géodynamique et niveau de base, enregistrées par les paléokarsts de la région. Le remplissage sédimentaire des paléokarsts permet d'identifier les épisodes de karstification et de les dater ; c'est un marqueur des variations -que l'on cherche à quantifier- du niveau de base local responsable de la formation et du comblement des karsts. On analyse 3 paléokarsts d'extension régionale dont on peut étudier : le remplissage karstique, la distribution le long de profils amont-aval et l'extension verticale indicatrice de l'amplitude de l'abaissement du niveau de base dont il est issu. On en déduit les causes géodynamiques à l'origine de leur formation: - Le « Paléokarst des bauxites » à remplissage caractéristique, résulte de l'évolution en 2 phases de « l'isthme Durancien » : altération bauxitique de la couverture Néocomienne sur le sud du Massif Central, liée à une inversion au Barrémien, suivi d'une surrection ≥ 1600m à l'Aptien-Albien, causant l'érosion des altérites en amont et le dépôt des bauxites détritiques en aval..- Le « Paléokarst à remplissage marin Paléocène inférieur » indiquent des variations du niveau de base local ≥350m dans la zone amont sud-cévenole. On propose que ces variations de niveau de base d'amplitude très supérieures aux variations eustatiques et dans une zone faiblement déformée, résultent d'assèchements et d'ennoiements d'un bassin endoréique à seuil.- Le « paléokarst à remplissage détritique d'origine cévenole », enregistre la chute du niveau de base au Serravalien-Tortonien, qui se traduit par l'incision de canyons dans l'arrière-pays de la marge du Golfe du Lion. On détermine une surrection de plus de 400 mètres à l'amont, près de 250m dans les blocs faillés intermédiaires et quelques dizaines de mètres dans la zone aval. En parallèle, on établit la géométrie et la distribution actuelles des massifs carbonatés dans la zone d'étude (y compris sous couverture), en construisant un modèle géologique 3D, des Cévennes à la Méditerranée. On intègre les données de sismique réflexion, de forages et les données gravimétriques. La restauration tectonique séquentielle d'une coupe Nord-Sud extraite du modèle géologique permet d'appréhender la position des paléo-niveaux de base par rapport aux massifs carbonatés, pour chaque époque de karstification. On déduit l'organisation 3D des paléo-écoulements à travers la géométrie complexe des massifs carbonatés languedociens, notamment pendant l'évènement Messinien. En terme d'évaluation de la ressource en eau, on déduit que: - Les surrections de l'arrière-pays (Crétacé « moyen », Miocène) produisent des karsts de grande amplitude, mais ne constituent pas de réservoirs significatifs.- La karstification à l'origine de réservoirs exploitables importants et profonds est créée par l'assèchement de bassins endoréiques, qui ont affecté la région au Paléocène inférieur et au Messinien. / The present study addresses the question of increasing need in water supply. One line of research consists in investigating karst aquifers that represent significant water supplies for the areas around the Mediterranean. This work aims at developing a methodology of predictive evaluation of karst distribution and karst thickness within the carbonate massifs. It is based on the study of the Tethysian carbonate platform from the area of Montpellier, South of France. This area underwent a polyphased, complex, tectonic evolution, involving successive karst forming events. The approach is based on the relationships between eustacy and geodynamics, on one hand, and base-level variation recorded within palaeokarsts, on the other hand. Sedimentary fill of palaeokarsts allows to identify distinct karstification phases and sometimes to date them. It is a marker of base-level variations, which we attempt to quantify, that is responsible for karst formation and karst filling and sealing. For three palaeokarsts of regional extent, we analyze : karst sedimentary-fill, the distribution along upstream-downstream profile, the vertical extension of palaeokarsts, indicative of the base-level lowering.- The « Bauxite palaeokarst » results from the two-stage evolution of the « Isthme Durancien » : i) Bauxitic weathering of the Neocomian cover over the southern Massif Central , related to an inversion during Barremian ; ii) ≥1600 m uplift and exhumation during Aptian-Albian, inducing erosion of alterites, upstream, and deposition of detrital bauxites, downstream.- The « Early Paleocene palaeokarsts with marine sedimentary-fill » indicate base level variations of more than 350m in the upstream area. It is suggested here that such base-level variations, exceeding eustacy and recorded in tabular undeformed series, result from desiccation-flooding events in an endoreic silled basin.- The « Miocene palaeokarst with Cevennes-sourced sediment-fill » records a Serravalian-Tortonian base-level drop, depicted by canyon incision in the hinterland of the Gulf of Lion Margin. Uplift values of ≥ 400m upstream, about 250m in an intermediate area and 10's of m downstream, are measured. The present 3D geometry and distribution of carbonate massifs (exposed and covered) are modeled in the study area, from the Cevennes to the Mediterranean. The 3D geological model integrates seismic reflection, borehole and gravimetric data. Tectonic restoration of a N-S section, extracted from the 3D model, allows to reconstruct paleo-base-levels with respect with the carbonate massifs, at different stages of deformation and successive phases of karstification. The 3D paleo-flows through carbonates across the study area, are thus constrained, especially during the Messinian desiccation stage. Application of the results to hydrogeology leads to the following :- Uplift of upstream hinterland (Cretaceous, Miocene) produces large amplitude karsts, but they do not make significant reservoirs.- Karstification responsible for the development of important and deep karst reservoirs is related to desiccation of endoreic basins (early Paleocene and Messinian).- Theses two events have produced two main deep karst reservoirs, with a gravimetric signature : (1) Upstream of Montpellier Thrust, between Pic St Loup, Les Matelles Fault and Hérault Basin, a deep karsts developed over 900m thickness in the Malm limestone, during Paleocene. (2) Downstream (south) of Montpellier Thrust, the coastal karsts extend offshore over more than 10km, they are sealed by a thick Miocene to Quaternary cover, and they result from the Messinian event.

Cette thèse cible l'évolution Néogène de la branche sud de l'arc alpin occidental. Une approche multi-méthodes associant études de terrain, sismotectonique et thermochronologie basse température y met en évidence un régime tectonique complexe ainsi qu'une évolution morphologique et structurale originale au sein de l'arc. La fracturation s'organise autour d'un faisceau d'accidents NW-SE, à jeu principalement dextre, accompagnant la courbure de l'arc et commandant structure et morphologie. Par ailleurs, à l'échelle des massifs, une structuration en failles normales conjuguées NE-SW traduit une extension parallèle à la chaîne. D'autres failles normales traduisent une extension perpendiculaire à la chaîne. L'inversion des données microtectoniques a permis de caractériser des régimes de paléocontraintes décrochant et extensif. L'absence d'une chronologie cohérente à l'échelle régionale suggère que ces régimes ont coexisté. Je propose que ces régimes constituent deux extrêmes d'un régime de contrainte unique variable, résultant de l'interférence entre un champ de contraintes extensif, à tendance multidirectionnelle et propre à la partie interne, surépaissie de la chaîne, et un champ de contraintes décrochant à transpressif commandé aux limites de la chaîne. L'analyse sismologique montre que l'arc interne subit actuellement un régime transtensif en zone Briançonnaise et un régime purement extensif en Zone Piémontaise, plus interne. La direction d'extension reste proche d'E-W, comme plus au nord à la latitude du Pelvoux, et indépendante de la courbure de l'arc. La caractérisation du régime extensif actuel en termes de directions tangentes ou radiales à l'arc est donc ici inadaptée. La Zone Externe présente un régime globalement transpressif à nuancer puisqu'elle est également affectée par de l'extension dans sa partie la plus interne. Je propose une corrélation entre la zone subissant l'extension et la zone d'épaisseur crustale maximum. Ce modèle s'inspire et étend celui proposé par [Delacou et al., 2004]. Il favorise un processus d'extension lié à un effondrement gravitaire de la chaîne. La structure arquée concerne surtout la croûte supérieure, les structures plus profondes étant plus linéaires. Ce découplage vertical des structures est probablement hérité du poinçonnement syncollision oligocène, responsable de la formation de l'arc interne. Il peut expliquer qu'au Néogène le découplage tectonique entre arc interne en extension et zone externe en transpression ne réactive pas, près de la surface, l'ancien front chevauchant de l'arc interne, comme c'est le cas plus au nord au sein de l'arc. Quelques nouvelles données thermochronologiques (traces de fission dans l'apatite), replacées dans une synthèse des données existantes, confirment que les Alpes sud-occidentales ont connu une évolution structurale et morphologique originale au Néogène. Les zones internes présentent un refroidissement final homogène et rapide dès la fin de l'Oligocène. Le saut d'âge entre zone externe et zones internes, récemment mis en évidence à la latitude du Pelvoux, est confirmé dans l'ensemble de la branche sud de l'arc. Il témoigne de l'inversion du front chevauchant des zones internes peu de temps après le paroxysme de la collision. Je relie l'exhumation rapide des zones internes de la branche sud à la forte érosion d'une cordillère alpine axée sur les zones internes au front du poinçon apulien. La quantification de l'évolution du relief à partir du système traces de fission sur Apatite a été testée sur la base de deux transects échantillonnés dans les massifs du Pelvoux et Dora-Maira. Les relations âges-altitudes à différentes longueurs d'onde permettent d'estimer un taux d'exhumation moyen de 0.4km/Ma pour le Pelvoux au cours des 7 derniers Ma, et de 0.1Km/Ma pour Dora-Maira au cours des 20 derniers Ma. Pour ces deux massifs, aucune évolution probante du relief n'est mise en évidence. On souligne dès lors le manque de résolution du système apatite pour quantifier l'évolution du relief. Une synthèse des résultats permet de proposer que la déformation soit le résultat d'un équilibre instable entre l'étalement de la chaîne sous l'effet des forces de volume et la cinématique complexe de l'Apulie qui intègre à la fois une composante en translation et une composante rotationnelle.

Les zones de subduction représentent des zones d'évolution clés dans la compréhension des processus géologiques majeurs actifs sur notre planète. En particulier, la caractérisation et l'évolution des magmas générés dans les zones d'arcs océaniques et la relation entre leur genèse et les processus de croissance crustale sont des axes primordiaux. Cette étude est focalisée sur la portion d'arc océanique exhumée du Kohistan (Nord Pakistan) qui constitue un laboratoire exceptionnel pour appréhender cette problématique. Basée sur une approche géochimique multi-méthodes (éléments majeurs et en trace, isotopes), cette étude a permis d'établir : 1/ l'absence de relation génétique directe entre les roches ultrabasiques de la racine de l'arc et la section crustale sus-jacente. La formation de la séquence ultrabasique de Jijal se produit à ~117 Ma via une réaction de type magma-roche entre des liquides de type boninitique (appauvris en terres rares), et le manteau lithosphérique de type MORB-Indien ; 2/ un modèle géodynamique en trois stades majeurs résumant l'évolution de l'arc océanique et de la subduction sur une période d'environ 30 Ma. Ce modèle débute par l'initiation de la subduction et la formation de l'arc volcanique s.s. (1er stade) ; le 2ème stade correspond à un évènement thermique majeur. Il est représenté par un sous-placage important de magmas et une granulitisation intense de la base de l'arc. Le recyclage de la croûte inférieure cumulative et résiduelle, dans le manteau sous-jacent, se produit durant cette étape vraisemblablement suite à des processus d'érosion thermo-mécanique. Le dernier stade, entre 95 Ma et 85 Ma, scelle la fin du fonctionnement de la zone de subduction et correspond à une période amagmatique suivie par une brève reprise du magmatisme avant la collision de l'arc après 85 Ma. Enfin, une modélisation numérique comparative avec la croûte continentale globale met en évidence la composition significativement plus basique de la croûte de l'arc insulaire du Kohistan. De fortes similitudes sont en revanche observées entre la section d'arc étudiée et la croûte continentale inférieure.

L'unité de Saint-Georges-sur-Loire située dans le domaine ligérien entre la ride de Lanvaux-Les-Ponts-de-Cé au Nord et la faille de Nort-sur-Erdre au Sud constitue une zone clef pour la compréhension de la géodynamique hercynienne. Cette unité est constituée de deux sous-unités distinctes, l'unité sans blocs schisto-gréseuse au Nord (Ordovicien inférieur à Silurien inférieur) et l'unité à blocs, schisto-gréseuse et volcanique au Sud. L'unité à blocs méridionale est considérée comme un olistostrome dévonien à blocs mono- ou poly-lithologiques de nature et d'âges variés : radiolarites (Silurien), calcaires (Silurien sup. à Dévonien moy.), laves et tufs basiques (Silurien), rhyolites et grès. Ces blocs sont remaniés au sein d'une matrice schisto-gréseuse d'âge probable Dévonien moyen à supérieur. Cette unité à blocs est déformée par des plis synchisteux déversés vers le Nord et présente une linéation d'allongement N-S à N60E ; elle chevauche l'unité sans blocs. Des plis droits ou légèrement déversés vers le Nord sont rencontrés dans l'unité sans blocs, ainsi qu'une linéation minérale et d'allongement NW-SE de plus en plus marquée à mesure que l'on se rapproche de la bande ductile de Lanvaux, où elle s'exprime pleinement. L'unité à blocs constitue également une zone intermédiaire entre des terrains paléozoïques peu métamorphiques à vergences nord dans le sous-domaine ligérien septentrional et des terrains impliqués dans la structure de nappes de Champtoceaux et le métamorphisme de haute pression, à structures vers le Sud dans le sous-domaine méridional. Une nouvelle interprétation géodynamique intégrant toutes les données disponibles est donc proposée afin de replacer l'unité de Saint-Georges-sur-Loire dans un schéma interprétatif à plus grande échelle. Cette interprétation précise l'évolution du domaine nord gondwanien et de la marge sud de la microplaque Armorica au Paléozoïque. Elle souligne l'existence de zones de subductions diachrones et de vergences opposées au sein de la microplaque Armorica, met en valeur le rôle de la faille de Nort-sur-Erdre, considérée comme une zone de suture polyphasée majeure en Armorique et précise la nature géotectonique de l'unité de Saint-Georges-sur-Loire, formation chaotique déposée dans un prisme d'accrétion lié à la fermeture du « rift du Layon ».

Un des problèmes non résolus en sismologie concerne l'occurrence de séismes de forte intensité dans des régions intra plaques à faible déformation. Ce paradoxe (forte magnitude, faible déformation) a été l'objet de nombreux travaux qui intéressaient surtout la zone de New Madrid et le Canada. Cette thèse présente un même type d'étude pour la France et particulièrement pour le centre et l'Ouest où nous bénéficions de bons catalogues de sismicité, de connaissances géologiques précises et de récents résultats de géophysique. Le travail effectué concerne tout d'abord une révision de la sismotectonique dans une région englobant la Normandie, la Bretagne, la Charente et le Massif Central. L'augmentation du nombre de stations sismologiques permet en effet une ré-évaluation de la connaissance sismotectonique régionale, par une relocalisation des séismes, le calcul de nouveaux mécanismes au foyer et par une meilleure définition des champs de contraintes obtenus par inversion des mécanismes au foyer. Ce travail met en évidence un champ décrochant à compression NW-SE de signification régionale, mais aussi trois perturbations extensives au niveau du sud de la Bretagne, du seuil du Poitou et de l'est du Massif Central. L'échelle des perturbations, argumentent en faveur de processus d'ampleur crustale à lithosphérique. Nous proposons d'associer ces perturbations (Bretagne, Poitou) à l'influence d'une force de traction initiée dans Golfe de Gascogne, au niveau de la marge de Galice et pour le Massif Central, à la surrection sous l'effet de la remontée d'un panache mantellique à la base de la lithosphère. L'étude de la répartition des failles, du flux de chaleur et des solutions d'Euler, calculées à partir de l'anomalie de Bouguer régionale, permet de mieux comprendre la distribution des séismes, la concentration des contraintes et l'occurrence de séismes de magnitude supérieure à 4 dans cette région à très faible déformation. Des modélisations thermomécaniques 2D et 3D tenant compte des facteurs à la fois structuraux, thermiques et rhéologiques permettent de valider ces hypothèses.

1 ° partie: Géométrie et cinématique de la subduction égéenne. Utilisant le fichier de séismes localisés parl'ISC, nous avons effectué un tri (fonction du nombre de lectures, de la couverture azimutale, des ondes pP etc ... ) concernant les séismes subcrustaux. Ce tri nous permet de définir une géométrie précise de la subduction, peu pentée sur environ 150 km, puis plongeant avec un angle de 45° jusqu'à 150 km de profondeur. Cette géométrie, qui n'est pas symétrique, est en accord avec le modèle cinématique de McKenzie . Les vecteurs glissements des mécanismes principaux, le long de l'arc, montre une grande dispersion pour les mécanismes crustaux, mais une direction moyenne similaire à celle du rapprochement Europe-Afrique pour les séismes intermédiaires. 2° partie: Structure en vitesse sous le Péloponnèse. L'inversion des temps d'arrivée de séismes locaux, enregistrés dans un réseau couvrant le Péloponnèse, montre une grande stabilité des résultats quelque soit le type d'onde considéré. Les anomalies de surface sont représentatives de la géologie de surface. Dans la croûte nous retrouvons la direction NW-SE, correspondant aux grandes unités structurales. Sous la croûte, une anomalie rapide peut être associée à la lithosphère plongeante. 3° partie: Structure en atténuation sous le Péloponnèse. Nous avons calculé le facteur Qc à partir de la décroissance de l'amplitude de la coda de séismes locaux enregistrés sous forme numérique dans le Péloponnèse. Une régionalisation du facteur Qc met en évidence une atténuation plus élevée sous le Péloponnèse que sous les bordures, ceci traduit probablement le passage d'une croûte amincie à une croûte épaisse. La variation de Qc avec la fréquence suit une loi de la forme Q, =73.5±34.5f.05±.11 similaire à ce qui est observé dans les régions à tectonique active.

Le sujet de ce travail est l'étude du Paléogène marin de la zone alpine externe. Son objet : rechercher par l'analyse détaillée des unités lithostratigraphiques externe. Son objet : rechercher par l'analyse détaillée des unités lithostratigraphiques formelles, des données et des schémas paléogéographiques cohérents qui permettent de préciser l'évolution tectono-sédimentaire de la marge interne de la plaque européenne au cours de la période paléogène. La principale méthode d'investigation utilisée est la thermoluminescence (TL), en association avec des méthodes d'étude plus classiques empruntant à la biostratigraphie, à la pétrographie et à l'analyse structurale. Quatre parties constituent le présent mémoire. La première partie est d'ordre méthodologique. Successivement , sont précisés: la phénoménologie de la thermoluminescence, les modalités d application de la méthode d'analyse dans le domaine des Sciences de la Terre, les différentes techniques expérimentales utilisées, le choix des paramètres TL et leur traitement statistique. La seconde partie traite des relations entre la thermoluminescence et le métamorphisme mésoalpin. Ce métamorphisme, qui affecte irrégulièrement les matériaux paléogènes et leur substratum, est générateur d'une thermoluminescence de néogenèse dont les caractères spécifiques sont appréhendés grâce à l'analyse des filons de quartz syn- à tardimétamorphes post-priaboniens. Les effets de ce métamorphIsme sont variables et sélectifs à l'échelle des Alpes occidentales,limités dans la zone alpine externe, plus importants dans le domaine interne - notamment dans le Briançonnais - où ils peuvent entraîner l'effacement partiel ou total des caractères thermoluminescents originels du quartz et introduire une part d'incertitude non négligeable dans le raisonnement et les conclusions d'ordre paléogéographique. La troisième partie est consacrée à l'étude régionale des formations détritiques paléogènes de la zone alpine externe affleurant dans les Alpes maritimes s .l., dans le Champsaur et dans le Dévoluy, dans le Pays des Arves et en Haute-Savoie. L'emploi de diagrammes bidimensionnels et de cartes isofactes prenant en compte les paramètres de thermoluminescence les plus performants permet de défInir les principales provinces distributives de matériaux terrigènes, de faire la part des apports d'origine externe et interne lors des différents stades de remplissage des bassins et sous-bassins paléogènes dont l'évolution paléogéographique et structurale est également précisée par l'établissement de cartes de paléofaciès et par l'analyse de la déformation des matériaux à toutes les échelles. Le modèle géodynamique proposé en conclusion, dans la dernière partie du mémoire, lie intimement la sédimentation et la déformation progressive des flyschs crétacés allochtones et des flyschs paléogènes d'avant-pays dans les Alpes occidentales. Il considère l'ensemble de ces flyschs comme un continuum de formations synorogéniques déposées dans des bassins convergents installés par subsidence "forcée' à l'avant de chevauchements crustaux actifs engendrés par la collision Europe-Afrique à partir de l'Albien terminal, le remplissage des bassins sédimentaires étant d'abord assuré par des reliefs bordiers externes rajeunis par le développement de bombements lithosphériques, puis par les parties internes de l'orogène intégrant progressivement ces mêmes flyschs dans leurs superstructures.