Dans cette thèse, on présente les résultats de l'analyse structurale de différentes portions de croûte continentale archéenne (> 2.5 Ga) dans lesquelles les champs de déformation sont compatibles avec le développement d'instabilités gravitaires d'échelle crustale. Sont présentés également des modèles expérimentaux visant à simuler le développement de telles instabilités gravitaires, afin de comprendre leur signification thermomécanique à l'intérieur de la lithosphère continentale archéenne. Résultats de l'étude structurale L'étude structurale de différentes ceintures du Super.groupe de Dharwar (craton de Dharwar, Inde), permet de décrire, dans un modèle de déformation progressive, les premiers stades du développement d'instabilités gravitaires entre le bassin et son socle dans les niveaux structuraux supérieurs de la croûte archéenne du craton. La discordance basale du Supergroupe de Dharwar est tectonisée en un niveau de décollement dont la cinématique traduit un déplacement des séries supracrustales vers le coeur des ceintures de roches vertes. Les structures développées aux marges des ceintures sont replissées à l'aplomb des zones de subsidence maximale. Selon la ceinture de roches vertes considérée, le phénomène gravitaire a pu interagir avec le champ de déformation régional caractérisé par un raccourcissement E-W et des cisaillements transcurrents de direct'ion moyenne N-S. Cette déformation gravitaire du bassin intracratonique de Dharwar est associée au dernier épisode tectonométamorphique ayant affecté le craton, il y a environ 2.5 Ga. Cet épisode est caractérisé par la formation généralisée de granulites dans la croûte profonde ainsi que par une migmatisation régionale associée à la mise en place d'une quantité importante de matériel juvénile. On considère que l'important flux de chaleur mantellique et la fusion partielle permettent l'amollissement de la croûte continentale, favorisant ainsi le développement des instabilités gravitaires décrites. Dans la Dorsale Reguibat occidentale (Mauritanie), l'analyse structurale révèle la présence de structures en dôme-at-bassin. Les champs de déformation sont interprétés comme le résultat de l'interférence entre la mise en place diapirique de dômes de granitoïdes dans les séries de roches vertes et un raccourcissement régional E-W. A l'échelle de la partie méridionale de la Dorsale Reguibat archéenne, les trajectoires de déformation sont compatibles dans les terrains granulitiques et dans les terrains de degré métamorphique intermédiaire. Entre ces deux domaines métamorphiques, aucune discontinuité structurale majeure n'est identifiée. Ceci impliquerait que la formation des dômes diapiriques soit sub-synchrone de la formation des granulites et de la déformation régionale dans la croûte inférieure, c'est-à-dire vers -2.7 Ga. Résultats expérimentaux Grâce à l'emploi d'une resme thermosensible et d'un dispositif permettant le chauffage des modèles expérimentaux, il a été possible de réaliser des expériences simulant les bicouches granite/roches vertes gravitairement instables, soumis à un gradient vertical de température et aux seules forces gravitaires. Pour une température fixée à la base des modèles, les paramètres que l'on a fait varier d'une expérience à l'autre sont les épaisseurs relatives des différentes couches. On a pu également introduire dans les modèles une couche superficielle à rhéologie fragile (sable). Les expérie"ces révèlent (1) que le déclenchement d'instabilités gravitaires n'est possible que si les matériaux situés au niveau de l'interface instable (contact socle/couverture) ont des rhéologies ductiles et (2) que la vitesse du développement des instabilités est une fonction exponentielle de la température au niveau de l'interface instable et du gradient de température au sommet de la couche instable. Ces résultats suggèrent que ce type d'instabilités gravitaires ne puisse pas se développer à l'intérieur d'une lithosphère continentale moderne.

Les instabilités rocheuses constituent l'un des risques naturels le plus souvent rencontre dans les grands reliefs alpins et restent malgré tout un domaine encore mal connu des Sciences de la Terre. Compte tenu de leurs caractéristiques, l'amélioration de nos connaissances dans les domaine de la stabilité des massifs rocheux passe par l'instrumentation et la surveillance de ces instabilités. L'objet de cette thèse a ainsi tout d'abord consisté à mettre au point un dispositif instrumental multi-capteurs, constituant une base solide pour l'acquisition en continu de paramètres pertinents pour les suivi temporel de la stabilité des massifs rocheux. Ce dispositif permet en effet de mesurer et stocker en continu et de façon autonome pendant de longues durées (plusieurs mois) des données hautes fréquences (jusqu'à 1 kHz) et lentes issues de différents types de capteurs. Par ailleurs, il peut être télémétré de façon à suivre à distance l'évolution du site surveille ainsi que les fonctionnement de l'instrumentation. La station de mesure mise au point permet également de faire un pré-traitement des données et a été agrémentée d'algorithmes de surveillance permettant de combiner différents critères pour une première gestion d'alerte. Le travail réalisé a en outre permis de mettre au point un système de transmission par réseau maillé et un système de supervision distant orienté client-serveur. En juin 2008, ce système de surveillance permet de suivre une quinzaine de sites instables en France. Dans les cadre de cette thèse, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l'évolution des déformations subies par une écaille rocheuse instable, sur les site de Chamousset (Sud-Est Vercors), jusqu'à environ une semaine avant son éboulement. L'observation de différents paramètres (déformation, météorologie, écoute sismique) et leur suivi temporel pendant environ 3 mois ont ainsi permis de mettre en évidence : une accélération nette mais modérée du déplacement horizontal du sommet de l'écaille, fortement liée aux épisodes de gel-dégel; de très nombreux nano-séismes, dus à la rupture progressive de l'écaille et dont certains présentent une fréquence dominante très basse (5 a 10 Hz), probablement dominée par la résonance de l'écaille;des modes spectraux s'individualisant à des fréquences supérieures à 10-15 Hz sur l'écaille et ayant tendance à augmenter en moyenne avec les temps; l'occurrence de crises sismiques qui ne dégénèrent pas vers l'instabilité. Compte tenu de sa dynamique, l'expérimentation réalisée sur ce site a permis de progresser dans la connaissance des processus mis en jeu et notamment de mettre en évidence de nouveaux paramètres dignes d'intérêt pour l'étude de ce type d'instabilités et donc de préciser les spécifications des caractéristiques instrumentales à atteindre.