Le Massif Armoricain est un segment affleurant de la Chaîne Hercynienne d'Europe Occidentale et constitue actuellement un domaine de déformation intraplaque en contexte de marge continentale passive. Cette déformation se manifeste par une activité sismique modérée caractérisée par des séismes de faible magnitude. Les bulletins des organismes nationaux décrivent - dans cette région peu couverte par les réseaux sismologiques - une répartition diffuse de la sismicité, avec une grande imprécision sur la localisation des événements. Une nouvelle analyse de l'ensemble des sismogrammes, combinée à une inversion stochastique des temps d'arrivée pointés visuellement au cours de ce travail, a permis la relocalisation d'environ 1500 séismes survenus entre 1980 et 2004. L'interprétation jointe de ces résultats et des données géophysiques existantes conduit à une meilleure compréhension des processus sismotectoniques à l'origine de cette sismicité intraplaque.

京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第13259号 / 論医博第2177号 / 新制||医||1037(附属図書館) / (主査)教授 横出 正之, 教授 富樫 かおり, 教授 湊谷 謙司 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

La topographie de l’Afrique du Nord est marquée en domaine intraplaque par des bombements topographiques importants, associés à du magmatisme cénozoïque. Le Bouclier Touareg, un de ces bombements, est constitué d’un socle précambrien structuré à l’orogénèse panafricaine et culminant à plus de 2400 m d’altitude. Les séries paléozoïques affleurent actuellement sous forme de cuestas autour de ce bombement topographique. Localement, des témoins sédimentaires d’âge présumé crétacé, en discordance sur le socle précambrien, traduisent l’affleurement de celui-ci au Mésozoïque. Le volcanisme cénozoïque, qui se met également en place sur le socle, est actif entre 35 Ma et aujourd’hui. Afin de mieux contraindre l’évolution du Bouclier Touareg durant le Phanérozoïque, nous avons mené deux études : des travaux de modélisation géophysique, et une étude de thermochronologie basse température. L’étude géophysique a consisté en la modélisation de quatre profils longue distance permettant d’imager la structure lithosphérique. Nous avons montré que le bombement du Hoggar est actuellement soutenu par un important amincissement lithosphérique. En outre, nous avons estimé que sans cet amincissement, la topographie serait négative : le bassin ainsi reconstitué avant amincissement de la lithosphère aurait permis le dépôt d’une couverture sédimentaire d’épaisseur plurikilométrique. L’étude de thermochronologie basse température s’est portée sur deux méthodes : les analyses de traces de fission sur apatite, et les analyses (U-Th)/He sur apatite. Les analyses (U-Th)/He ont montré que le socle du Bouclier Touareg, avant d’avoir subi une importante exhumation à l’Eocène Supérieur, étant enseveli sous une couverture sédimentaire et chauffé à approximativement ~80°C. Les analyses de traces de fission ont permis de préciser que cette phase de chauffe, probablement sous couverture sédimentaire, du Bouclier Touareg a eu lieu entre 100 et 50 Ma. Ainsi, le bombement du Hoggar constituait probablement un bassin sédimentaire de grande dimension au cours du Crétacé supérieur/Paléocène. Ces résultats nous ont permis de discuter des mécanismes géodynamiques possiblement actifs durant le Cénozoïque. Nous proposons que le bombement actuel du Bouclier Touareg, ainsi que son magmatisme, soient liés à des perturbations thermiques des parties superficielles de l’asthénosphère. Ces perturbations seraient induites par d’importantes variations d’épaisseur de la lithosphère saharienne, et pourraient expliquer la présence d’autres bombements en Afrique du Nord. / The North-African intraplate topography is underlined by massive topographic swells associated with Cenozoic volcanism. The Tuareg Shield, which is one of these swells, consists of Precambrian basement which has been structured by the Pan-African orogeny and reaches currently an altitude of 2400 m. The Paleozoic sedimentary series are outcropping as important cuestas surrounding the topographic swell. Locally, some Mesozoic sedimentary remnants, lying unconformably over the basement, testify of its exposure during the Mesozoic. The Cenozoic volcanism, which is also taking place on the basement, shows ages from 35 Ma to Quaternary. In order to improve the knowledge of the Phanerozoic evolution of the Tuareg Shield, we performed two separated studies: geophysical modelling works, and a low temperature thermochronology study. The geophysical study consisted of the modelling of four long-distance profiles allowing imaging the lithospheric structure. We have shown that the Tuareg Shield swell is currently sustained by a strong lithospheric thinning. Moreover, we have estimated that without this thinning, the topography would be negative and that such basin, prior to thinning, would have allowed the deposition of a plurikilometric sedimentary cover. The low temperature thermochronological study has focused on two methods: apatite fission-track analysis, and apatite (U-Th)/He analysis. The latter shown that the Tuareg Shield, before an important Late Eocene exhumation, was buried under a sedimentary cover and heated at ~80°C. The fission-track analyses have shown that this heating stage of the Tuareg Shield, related to burying, occurred from 100 and 50 Ma. Thus, the Tuareg Shield was probably a wide scale sedimentary basin during the Upper Cretaceous – Paleocene. These results allowed us to discuss the geodynamic mechanisms potentially active during the Cenozoic. We proposed that the current doming of the Tuareg Shield, as well as its volcanism, were related to thermal perturbations of the shallower levels of the asthenosphere. These instabilities would have been generated by strong Saharan lithospheric thickness variations, and could explain the presence of others swells in North Africa.

La déformation actuelle et la sismicité en domaine intraplaque sont des phénomènes mal compris. En particulier le rôle de l'héritage structural sur les variations spatiales de sismicité, et donc d'aléa sismique, reste une problématique majeure à la fois académique et sociétale. Plusieurs études semblent montrer que l'adoucissement rhéologique créé lors de la formation de grandes structures tectoniques aujourd'hui héritées, est un facteur indispensable pour expliquer la localisation et la magnitude de la déformation actuelle. Cependant, la quantification de l'impact de cet l’héritage structural sur la déformation de la croûte supérieure est toujours mal contrainte voir inconnue.Ces travaux de thèse ont pour but de quantifier l'impact de l'héritage structural sur la déformation actuelle des premiers kilomètres de la croûte. Il s’articule autour de deux axes de recherche. Le premier est la mesure précise des taux de déformations dans la vallée du Saint Laurent, à l’Est du Canada, à l’aide du Global Positioning System (GPS). Cette zone présente un fort héritage structural associé au paléo-rift Iapetus (~700 Ma) et une forte densité de station GPS permettant la mesure des taux de déformation tant à l’extérieur qu’à l’intérieur de la zone d’héritage structural. Une des nouveautés de cette étude est la combinaison de stations GPS continues et de campagnes (réseau de campagne dédié, pour la première fois utilisé pour contraindre les taux de déformation dans cette zone). L’analyse des taux de déformation obtenus à l’aide du GPS a montré qu’avec des taux de déformation de 2 à 11 fois supérieurs aux régions limitrophes, la zone d’héritage structural concentre significativement la déformation de surface. La comparaison des taux de déformation GPS avec ceux prédits par les modèles de réajustement isostatique glaciaire (GIA, processus majeur actif dans la région) a mis en évidence que l’héritage structural amplifie les taux de déformation générés par le GIA d’un facteur 6 à 28.Le deuxième axe de recherche consiste à développer des modèles numériques thermo-mécaniques 2D prenant en compte l’adoucissement rhéologique associé à l’héritage structural. La quantification de l’amplification des taux de déformation de la croûte supérieure est effectuée pour différentes localisations de l'adoucissement au sein de la lithosphère. Les modèles sont d’abord réalisés pour un cas intraplaque générique, puis appliqués à la vallée du St Laurent. Une des nouveautés de cette étude est d’analyser les modèles pour une force fixée, représentative du bilan des forces agissant sur la lithosphère, et supposée être à l’équilibre avec la résistance intégrée de la lithosphère. Cela permet d’appréhender le comportement mécanique de la lithosphère pour un état non stationnaire. Pour les modèles intraplaques génériques, l’amplification des taux de déformation varie de 1 à 27 en fonction des paramètres testés (lithologie crustale, quantité de déformation héritée, géotherme et force). Ces amplifications modélisées sont en accord avec celles mesurées par le GPS ou la sismicité à grande échelle spatiale (100s km) dans l’est de l’Amérique du Nord. Les modèles numériques associés à la vallée du St Laurent intègrent l’impact de la géométrie de la zone adoucie et des variations latérales de la quantité d’adoucissement et du géotherme. Les amplifications associées vont de 1 à 11, en accord avec les amplifications GPS calculées dans cette zone. Un résultat majeur mis en évidence par cette étude est la présence d’un noyau élastique conservé dans le manteau lithosphérique supérieur malgré le fort adoucissement imposé, limitant les effets d’amplification.Nos résultats reflètent un comportement mécanique de la lithosphère et de la déformation associée, supposés long-terme (10^3 à 10^5 ans). Des travaux restent à entreprendre pour quantifier l’impact des processus transitoires pouvant être à l’origine de la réactivation des zones d’héritage structural. / Current deformation and seismicity are poorly understood phenomena in intraplate domains. In particular, the role of structural inheritance on spatial variations of seismicity, and hence seismic hazard, remains a major social and academic issue. Previous studies tend to show that rheology weakening created during the formation of large tectonic structures, currently inherited, is essential to explain the current deformation localization and magnitude. However, quantifying the structural inheritance impact on upper crustal deformation is still poorly constrained, if not unknown.The goal of this thesis is to quantify the impact of structural inheritance on present-day upper crustal deformation. It is performed through two research axes. The first one is the measure of precise strain rates in the Saint Lawrence Valley, eastern Canada, using the Global Positioning System (GPS). This region presents a strong structural inheritance related to the Iapetus paleo-rift (~700 Ma) and a dense GPS network, allowing a high resolution in the strain rate measurements both outside and inside the structural inheritance area. One of the novelties in this study is the combination of continues and campaign GPS stations (dedicated network, used for the first time to constrain strain rates in this region). GPS strain rate analysis show that structural inheritance significantly localizes the deformation, increasing 2-11 times the average surface strain rates in the structural inheritance area compared to surrounding regions. The comparison of GPS strain rates and glacial isostatic adjustment models (GIA, the main active process in the St Lawrence Valley) shows that GIA-induced strain rates are amplified inside the inheritance area about a factor of 6 to 28, whereas they are not amplified outside the inherited domain.The second research axe involves developing 2D thermo-mechanical numerical models including rheology weakening related to structural inheritance. Quantification of the upper crustal strain rate amplification is carried out following different weak zone localization in the lithosphere. Models are first produced for a generic intraplate domain and then, dedicated to the St Lawrence Valley. One of the novelties of this study is to analyze the models for a fixed net driving force (including the impact of regional and local forces) assumed to be at equilibrium with the lithospheric integrated strength. This approach allows studying the mechanical behavior of the lithosphere for a non-steady state. For a generic intraplate model, the strain rate amplification varies between 1 to 27 depending on the tested parameters (crustal strength, amount of inherited strain, geotherm and net driving force). These model amplification factors are in good agreement with observed GPS and seismic strain rates calculated on a large spatial scale (100s km) in Eastern North America. Representatives models of the St Lawrence Valley investigate the impact of the weak zone geometry and lateral variations of both the amount of weakening and the geotherm. The associated amplification range between 1-11 and is in good agreement with GPS amplifications calculated in this region. A major feature highlighted through this study is the presence of a preserved elastic core in the upper lithospheric mantle despite the high imposed weakening, limiting amplification effects.Our results reflect long-term behavior (10^3 to 10^5 yrs) of the lithosphere deformation and mechanical behavior. The next step is to include and quantify the impact of transient processes, which could be at the origin of structural inheritance reactivation.

Le Massif composite du Tichka a été étudié dans le but de préciser les mécanismes de sa formation, pour les raisons suivantes : il offre une coupe verticale de 2500m avec une qualité exceptionnelle d'affleurements qui permet de faire des observations et des échantillonnages en continu ; il montre une gamme de composition allant des gabbros aux leucogranites avec des relations spectaculaires entre les diorites et les granitoïdes contemporains. Les études de terrain, pétrographiques, minéralogiques, géochimiques, isotopiques (Sr et Nd) ont été utilisées pour mieux cerner sa genèse. De plus, l'étude des structures magmatiques et des propriétés rhéologiques des magmas a permis de mieux comprendre le mode d'ascension et de mise place du pluton. Le modèle génétique ainsi proposé peut être appliqué à d'autres associations plutoniques comparables, d'âges et d'environnements géotectoniques variés. Le Massif du Tichka s'est mis en place il y a 291 ± 5 Ma (isochrone Rb-Sr sur roches totales) dans des séries cambriennes au Nord de l'accident du Tizi n'Test (N70), branche de la faille Sud-Atlasique. La profondeur de cette mise en place a été estimée, par barométrie sur les amphiboles des plutonites, à 7 km environ, en accord (1) avec les estimations des épaisseurs de la pile sédimentaire encaissante et (2) avec les conditions thermobarométriques de développement des minéraux, par métamorphisme de contact, à proximité immédiate du pluton. Sur l'ensemble du massif, cinq groupes de roches ont été identifiés sur la base de critères de terrain, pétrographiques et géochimiques : gabbros, diorites (subdivisées en méladiorites, diorites communes et diorites hétérogènes), granodiorites-tonalites, monzogranites, leucogranites (subdivisés en leucogranites à biotite ± amphibole et leucogranites à deux micas). Toutes ces roches, mis à part les leucogranites à deux micas plus jeunes, sont contemporaines. L'étude des structures acquises' à l'état magmatique montre que: (1) le complexe est constitué de trois intrusions composites, à géométrie bien définie, sub - contemporaines, limitées au Sud par des écrans d'encaissant méta-volcanosédimentaire, et d'une intrusion de leucogranites à deux micas, localisée dans le Nord-Est, légèrement plus tardive et à géométrie mal définie; (2) la source magmatique a migré au cours du temps du Sud-Ouest vers le Nord-Est; (3) le mouvement de la composante décrochante dextre de l'accident du Tizi n'Test était -relativement faible par rapport à la composante inverse au moment de la mise en place; (4) les parties internes du massif montaient plus vite que, les parties externes lors de l'ascension des intrusions; (5) l'intrusion de leucogranites à deux micas, la plus récente, est constituée de petits corps diapiriques rassemblés autour du diapir kilométrique du Tasghimout; elle s'est mise en place alors que les autres intrusions étaient déjà cristallisées mais pas entièrement refroidies. Les études pétrographiques, minéralogiques, géochimiques, isotopiques (Sr et Nd) ont permis de proposer le type de genèse suivant: deux magmas basiques issus du manteau sous-continental par des taux de fusion différents, se mettent en place successivement en base de croûte. Le premier cristallise rapidement en évoluant peu et pratiquement sans contamination; il donnera le groupe des gabbros. Le second est soumis à un processus complexe qui allie cristallisation fractionnée et contamination (AFC) par la croûte. Il formera le groupe des diorites. La montée de ces magmas et de l'anomalie thermique qui les accompagne induit la fusion de la base de la croûte de nature hétérogène et litée. Cette croûte a été injectée de magmas basiques à intermédiaires peu de temps avant sa fusion. Son anatexie génère des magmas de composition granodioritique et monzogranitique. Le magma monzogranitique évolue par cristallisation fractionnée jusqu'à des leucogranites à biotite ± amphibole. Les magmas dioritique et granodioritique sont rassemblés à la profondeur de 15 à 20 km dans une chambre magmatique où une stratification est obtenue par convection et instabilité gravitaire et où des échanges entre les magmas, qui commencent à cristalliser, ont probablement eu lieu mais de façon limitée. Les leucogranites à deux micas qui forment l'essentiel de l'intrusion Nord-Est sont des granites de type S formés par anatexie de la croûte supérieure. Ils se mettent en place tardivement alors que le bâti avait un comportement cassant. La fin de l'activité magmatique est marquée par une activité hydrothermale localisée et par la mise en place de filons doléritiques. Le Massif du Tichka est de type calédonien post collision; les roches basiques qui le composent ont des caractères de basaltes intraplaques continentales plus précisément transitionnels et les granitoïdes ont des traits de granites post-collision. L'association du Tichka est de, type cafémique métalumineuse, transitionnelle à tendance suba1caline sodique. Les leucogranites à deux micas appartiennent au domaine alumino-potassique. Les calculs des densités et des viscosités des magmas montrent que (1) leur montée a pu se faire sous forme diapirique, (2) le magma dioritique a une viscosité plus faible (104 poises) que le magma granodioritique (106 poises) et (3) les viscosités peuvent s'inverser au cours de la cristallisation vers des températures de 850°C. L'évolution des viscosités au cours du refroidissement et l'inversion de leur courbe, permettent d'expliquer toutes les figures observées aux interfaces entre les diorites et les granodiorites synchrones. L'accident du Tizi n'Test (de direction N70) et, dans une moindre mesure, la zone faillée ouest-atlasique (subméridienne), à proximité desquels le Massif du Tichka s'est mis en place, ont joué un rôle important dans la genèse du pluton. Le premier a permis, en effet, par décompression adiabatique et introduction d'eau, la fusion du manteau et a facilité la montée des magmas basiques. Cette genèse est intracontinentale dans un bloc émergé (ou presque) depuis le Tournaisien ; elle se déroulerait dans cette période charnière entre la collision (épaississement) continentale carbonifère et la distension permienne. Par son histoire complexe impliquant des intrusions emboîtées multiples, des sources magmatiques nombreuses, des processus de genèse variés, le Massif du Tichka présente des affinités avec d'autres massifs hercyniens au Maroc ou ailleurs dans la chaîne varisque ouest européenne.

La croissance des volcans océaniques est fréquemment ponctuée par des effondrements latéraux géants qui peuvent générer des avalanches de débris volumineuses et engendrer des tsunamis dévastateurs. Néanmoins, les causes, les mécanismes et les conséquences de telles déstabilisations, critiques pour la caractérisation des aléas, demeurent largement incompris.L'île de Tenerife (Canaries, Espagne) constitue une cible privilégiée pour étudier ces phénomènes. Son évolution récente inclue le développement d'un volcan central différencié et d'une ride volcanique proéminente le long d'une rift-zone principale NE-SW (NERZ). Durant le dernier Myr, ces systèmes ont été tronqués par trois effondrements de flanc géants, dont la semelle est partiellement accessible à la faveur de galeries souterraines à usage hydrogéologique.Cette thèse développe une analyse systématique des relations entre construction volcanique et instabilités récurrentes le long de l’axe de la NERZ. L'approche inclut des investigations de terrain en surface et dans les galeries, afin de reconnaître et d’échantillonner les séquences volcaniques affectées par chaque effondrement et remplissant leurs structures; la datation K/Ar Cassignol-Gillot sur phases séparées pour en contraindre l’âge précisément ; des reconstructions morphologiques 3D afin d'estimer le volume des édifices et des structures gravitaires; des analyses chimiques sur roches totales, visant à caractériser l’évolution de la composition des laves avant et après chaque déstabilisation.Les nouveaux résultats montrent le fonctionnement intermittent des différents tronçons la NERZ, avec un schéma récurrent comprenant :1) la croissance rapide d'un édifice imposant, dont la charge induit la création de niveaux de stockage superficiels et l’éruption de termes différenciés visqueux, favorisant l'inflation locale de la structure et sa déstabilisation2) la rupture proprement dite, datée à environ 840 ka, 525 ka et 175 ka (glissements de Güimar, La Orotava et Icod, respectivement)3) une réponse éruptive immédiate, impliquant la vidange rapide (<50kyr) du système d’alimentation, et le comblement des loupes de glissement sous des dizaines de km3 de lave.4) Un déplacement consécutif de la construction volcanique vers les secteurs moins matures de la NERZ (moindre épaisseur de l'édifice/moindre pression lithostatique)Nous montrons que les phénomènes de charge/décharge ont une influence primordiale sur le développement des instabilités gravitaires et l'évolution des systèmes d'alimentation des îles océaniques. / The growth of oceanic volcanoes is frequently punctuated by large flank collapses, which can generate voluminous debris avalanches and destructive tsunamis. The causes, the mechanisms and the consequences of such instabilities, crucial for risk assessment, remain poorly understood.Tenerife (Canary Islands, Spain) is a target of particular interest to study such phenomena. Its recent evolution includes the development of a large silicic central volcano and a prominent volcanic ridge along a main NE-SW trending rift zone (NERZ). During the last Myr, these volcanic systems have been truncated by three large flank collapses, the base of which is partly accessible through underground water mining galleries.This thesis develops a systematic analysis of the relationships between volcanic construction and recurrent flank instabilities along the NERZ. Our approach includes field investigations at the surface and in the galleries to identify and sample the volcanic units affected by each landslide and the successions filling their scar; unspiked K/Ar dating (Cassignol-Gillot technique) on fresh separated groundmass to constrain precisely the timing of the landslides; 3-D morphological reconstructions to estimate the volume of the edifices and landslides structures; and whole-rock geochemical analyses to characterize the compositional evolution of the magma prior to and after each collapse event.Our new results show the intermittent functioning of the various sections of the NERZ with a recurrent pattern comprising:(1) The rapid construction of a large volcanic edifice. The resulting load favors the creation of superficial storage levels, the associated evolution of the magma and the eruption of viscous differentiated terms, favoring local inflation of the structure and its destabilization(2) The collapse of a flank of the NERZ, dated at ca. 840 ka, 525 ka, and 175 ka (Güimar, La Orotava and Icod, events respectively)(3) An immediate eruptive response, implying the rapid emptying (<50kyr) of the feeding system and the filling of the landslide scars under tens of km3 of lava.(4) The subsequent displacement of volcanic activity towards the less mature sectors (lower thickness/lower lithostatic pressure).We show here that loading/unloading processes have a strong influence on the development of gravitational instabilities and the evolution of the magma feeding systems on such large intraplate volcanic islands.

Entre 1976 ct 1984, trois séismes de magnitude 7 ont affecté la région intraplaque de Gazli (Ouzbékistan), région de 50x70 km2 auparavant qualifiée de peu sismique. La présence d'un important champ de gaz à proximité immédiate des épicentres suggéra la possibiiité d'une relation entre l'exploitation d'hydrocarbures et l'occurrence de cette sèquence sismique. Trois approches différentes, approche sismologique, tectonique et mécanique furent nécessaires pour contraindre le modèle proposé. D'après ce dernier, l'activité sismique majeure de la région de Gazli est due à la propagation, à l'Ouest du Pamir, de la déformation engendrée par la collision lnde-Asie. ' Le confinement à l'Ouest du Pamir impose que les mouvements décrochants dextres initiés aux abords du poinçon soient absorbés rapidement sur la plateforme par des structures compressives. L'existence de cette structure d'orientation NE-SW est confirmée par l'analyse de photos satellites et par la présence à l'Ouest de la zone épicentrale, d'un bassin compressif post-Oligocène. Quelque soit la magnitude des séismes considérés, des événements de ML > = 3.2 enregistrés en 1991 aux chocs principaux de Ms= 7.0, la sismicité de Gazli se caractérise par une grande variabilité de solutions focales. Pourtant, diverses inversions de contraintes démontrent qu'un état des contraintes unique, lui-même gouverné par la tectonique régionale, peut expliquer ces diverses solutions focales. Pour une structure tectonique donnée, nous proposons que la complexité de localisation de la déformation sismique, déjà observée dans plusieurs zones intraplaques, soit une conséquence du faible déplacement accommodé par cette structure. Nous parlerons alors de structure immature, à opposer à une structure mature, elle même caractérisée par la présence de failles bien développées. Ce concept a de nombreuses implications, notamment en risque sismique. C'est pourquoi nous proposons une méthode statistique permettant de quantitier la "maturité" d'une structure à partir de quelques dizaines de solutions focales.

La présence à l'affleurement de roches à texture grossière, en volumes certes faibles, apparaît être un point commun à nombre d'édifices volcaniques intraplaques océaniques. Ainsi, des roches plutoniques/intrusives de textures et de géochimies très variées (cumulats ou non, tant sous-saturées que sursaturées en silice, mafiques aussi bien que felsiques) ont été décrites par exemple au Piton des Neiges et au Piton de la Fournaise (île de la Réunion), aux îles Marquises, en Islande, dans les îles Hawaii, les îles Canaries ou dans l'archipel des Kerguelen. Dans l'archipel volcanique intraplaque océanique de la Société (Polynésie française), la présence de roches intrusives à texture grossière (roches grenues ou pegmatitoïdiques) au sein des édifices est connue depuis le milieu du XIXème siècle. Elles ont été identifiées en place dans les îles de Tahiti (Tahiti Nui et Taiarapu), Raiatea, Tahaa, Bora Bora et Maupiti, et sous forme de blocs dans les îles de Moorea et Huahine. Le présent travail constitue la première étude synthétique des roches à texture grossière des îles de la Société. Il s'appuie sur des observations de terrain et un échantillonnage effectués sur les massifs grenus et pegmatitoïdiques des îles de Tahiti Nui (massif de Ahititera), Raiatea (massif de la Vallée de Faaroa), Bora Bora (intrusion de la Cloche de Hiro) et Maupiti (deux intrusions: le Faataufi et la Barque de Hiro). Même si chaque intrusion possède ses caractères propres qui permettent d'y étudier des problèmes particuliers, cette étude a conduit à constituer deux groupes au sein de ces cinq intrusions, chacun d'entre eux étant défini par des caractéristiques spécifiques ayant trait à la morphologie, à la lithologie et au mode de mise en place des roches. Le premier groupe comprend les deux grands massifs lithologiquement complexes de Tahiti Nui et de Raiatea; le second réunit les trois intrusions de petite dimension de Maupiti et Bora Bora. o Le massif de Ahititera (Tahiti Nui) affleure sur plus de 3 km2 dans le centre de la dépression en forme de fer à cheval de 8 km de diamètre qui occupe le cœur de l'île. Les sept types pétrographiques qui le constituent sont associées en trois ensembles distincts: les cumulats clinopyroxénolitiques et les gabbros forment un groupe faiblement sous-saturé en silice; les hornblendites à texture de cumulat, les théralites, les essexites et les (monzo-)syénites néphéliniques constituent un second groupe plus fortement sous-saturé. Les syénites sont à classer à part, car ces roches se sont mises en place sous la forme d'une petite intrusion en marge du massif de Ahititera. Les deux ensembles principaux se sont formés en deux stades distincts: entre 1 et 0,8 Ma pour les gabbros et les clinopyroxénolites; entre 0,60 et 0,39 Ma dans le cas des roches fortement sous-saturées, mises en place de manière "emboîtée" par rapport au premier massif, à la fin de la phase de construction du second volcan bouclier tahitien. L'intrusion de ce dernier ensemble pétrographique, à faible profondeur, est une cause possible de la déstabilisation du flanc nord de l'édifice volcanique qui a précédé le glissement gravitaire du secteur du volcan situé à l'aplomb du massif grenu. Nous considérons qu'un tel glissement sectoriel est probablement à l'origine de la formation de la caldeira centrale de Tahiti Nui et des dépôts d'avalanche de débris, dont l'épaisseur peut atteindre 500 m, qui en occupent le fond et remplissent en partie la Vallée de la Papenoo jusqu'à la côte nord de Tahiti. o Le massif grenu observable à Raiatea affleure sur 1,04 km2 au centre de la caldeira emboîtée en forme de fer à cheval de Faaroa (5,2 km de diamètre), qui occupe la moitié méridionale de l'île. L'intrusion, peut être également zonée, s'est mise en place à la fin de la phase de construction du volcan bouclier de Raiatea (avant 2,53 Ma). Elle associe deux types de roches mafiques: des gabbros, qui peuvent être considérés comme des équivalents grenus de basaltes alcalins de l'île, et des théralites (volumétriquement largement majoritaires) qui sont chimiquement distinctes des roches mafiques effusives de Raiatea. o L'intrusion de la Cloche de Hiro affleure à l'ouest de l'île de Bora Bora. Il s'agit d'un dyke épais (250 m x 120 m) qui s'est mis en place antérieurement à la formation de la caldeira et qui est recoupé transversalement par la faille bordière de cette structure. L'intrusion est formée de roches de composition basaltique à intermédiaire, à texture majoritairement pegmatitoïdique. Dans le détail, ce dyke apparaît chimiquement et texturalement zoné, depuis les parties périphériques jusqu'à la zone axiale. L'état d'évolution des roches est fortement connecté à l'évolution texturale progressive (depuis des texture hétérogranulaires jusqu'à des pegmatitoïdes). La richesse en eau du magma au moment de la mise en place est à l'origine de la texture pegmatitoïdique ainsi que, vraisemblablement, à celle du processus de cristallisation fractionnée in situ qui a conduit à la zonation chimique de l'intrusion. o Géochimiquement distinctes entre elles et différentes des roches mafiques effusives de Maupiti, les deux intrusions du Faataufi et de la Barque de Hiro affleurent dans le quart nord-ouest de l'île. Si l'intrusion du Faataufi (exposée sur 160 x 45 m) présente une géométrie mal contrainte, celle de la Barque de Hiro montre clairement une structure de dyke épais (300 x 60 m). Dans les deux cas, la roche dominante est un gabbro non-cumulatif. L'originalité majeure des roches grenues de Maupiti réside en la présence d'H.T.I. (High Temperature Iddingsite), qui fait l'objet d'une étude structurale et cristallochimique spécifique. Cette étude nous conduit à interpréter l'H.T.I. comme une forme oxydée (présence de Fe3+) et hydroxylée (incorporation de OH-) de l'olivine. Ces transformations se produisent dans les stades précoces de l'histoire de la cristallisation des gabbros. Elles sont probablement à mettre en relation avec des conditions de fugacité d'oxygène temporairement anormalement élevées et pourraient être connectées à l'apparition de structures de différenciation interne (poche hawaiitique à texture pegmatitoïdique). Les variations (sur une large gamme) du degré d'hydroxylation/oxydation de l'olivine conduit à l'apparition au sein des deux massifs de Maupiti d'une "série continue" de faciès d'H.T.I., entre des couronnes fines ceinturant des cœurs d'olivine fraîche (un faciès déjà décrit dans la littérature dans le cas de roches effusives) et des "noyaux" de composition fayalitique au sein des cristaux d'olivine (cette dernière forme n'avait jamais été décrite jusqu'à présent). Chacun des cinq massifs ou intrusions étudiés dans le cadre de ce travail possède une ou des "affinité(s)" texturale(s) qui permettent de le démarquer des autres. La variété texturale est telle qu'il est ainsi possible de recouvrir l'ensemble des types de textures grossières mentionnés dans la littérature. Ceci nous conduit à proposer une première classification (tétraédrique) semi-quantitative mettant en connexion les textures grossières non-cumulatives (textures granulaires et doléritiques) et les pegmatitoïdes en s'appuyant sur l'étude cristallographique d'échantillons sélectionnés provenant des cinq massifs de l'Archipel de la Société.

La modélisation des structures magnétiques qUI définissent depuis le plateau continental sud-armoricain jusqu'à l'intérieur du Bassin Aquitain un "marqueur" linéaire d'une longueur d'environ six cents kilomètres, confirme l'existence d'un accid ent crustal majeur dont les diverses signatures géophysiques (magnétisme, gravimétrie, séismicité) sont compatibles avec une interprétation de suture interplaque. Une tentative de reconstitution spatiale des principales limites interplaques et intraplaques du domaine ibéro-armoricain a conduit à envisager l'existence de deux sutures dont la plus interne délimiterait une éventuelle microplaque "ébroaquitaine". La répartition des zones de magmatisme et de subsidence de la période cambro-ordovicienne ainsi que l'enregristrement à la même époque de mouvements "calédoniens" possiblement compressifs pou;raient s'expliquer en terme d'un processus de convergence de plaques initiés dès le Cambrien supérieur.

Les causes de l’activité sismique à l’intérieur des plaques tectoniques sont encore mal comprises, que ce soit l’origine des contraintes responsables des séismes ou leur relation avec la variation dans le temps et dans l’espace de l’activité sismique.<p>Les contraintes à l’intérieur des plaques résultent de l’action de forces de longueurs d’onde différentes, qui se superposent et s’additionnent. En utilisant une nouvelle méthode (Camelbeeck et al. 2013), déterminant les contraintes générées localement (échelle de 10 à 100 km), nous estimons l’importance relative de cette composante locale du champ de contrainte. En comparant ces contraintes locales avec les contraintes déduites des mécanismes au foyer des tremblements de terre en Europe occidentale, nous suggérons que celles-ci semblent jouer un rôle non-négligeable dans l’occurrence de l’activité sismique. C’est le cas dans des régions où les contraintes locales étaient déjà reconnues, mais également dans des régions précédemment identifiées comme dominées par les contraintes à plus grandes longueurs d’onde.<p>Le champ de contrainte généré localement est constant à l’échelle de temps des catalogues sismiques, ce qui ne permet pas d’expliquer l’occurrence dans le temps des séismes. Il est cependant modifié par les variations des contraintes locales générées par l’activité séismique elle-même, ce qui explique les séquences de répliques des séismes de Roermond (13/04/1992, Mw=5.4) et d’Alsdorf (22/07/2002, Mw= 4.7) dans le graben de la Roer. Nous y suggérons également l’importance de ces variations à une échelle de temps plus longue (millier d’années) à partir des données de paléoséismologie.<p>Pour mieux comprendre les relations spatio-temporelles des séismes, nous avons également analysé dans quelle mesure l’occurrence de l’activité sismique dans le graben de la Roer est un processus de Poisson, ou si l’activité future est localisée à proximité des séismes du passé, ou située dans des régions dénuées de séismes à ce jour. L’emploi des méthodes linéaires classiques et de méthodes non-linéaires dans cette région mais aussi dans les îles britanniques et dans le sud de la Norvège montrent que les séismes du passé ne peuvent expliquer les taux d’activité sismique actuellement mesurés. Une partie de l’activité sismique correspond ainsi à une activité de background, indépendante de l’occurrence des séismes du passé. La méthode des multifractales permet aussi de caractériser régionalement l’importance, la variété et continuité des processus responsables de l’activité sismique sans pour autant en identifier les causes. <p>Notre travail nous a permis d’identifier l’importance relative de certaines causes de l’activité sismique, par exemple l’importance des variations locales des contraintes générées par l’activité séismique elle-même, mais n’a pas permis par exemple d’identifier l’origine de l’activité de background, clairement mise en évidence par l’analyse multifractale./<p><p> / Doctorat en sciences, Spécialisation géologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished