Thèse (D.R.Min.) -- Université du Québec à Chicoutimi, programme en association avec l'Université du Québec à Montréal, 2005. / Bibliogr.: f. 292-314. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

La marge sud péruvienne est située au niveau d’une zone majeure de subduction océan continent depuis au moins le Paleozoique inférieur. C’est dans ce cadre que s’est formé l’un des plus importants orogènes du monde : les Andes Centrales. En effet, l’épaisseur crustale y est >60 km et ce sur une importante surface. Cependant, on considère actuellement que ce surrépaississement a été acquis incrémentalement seulement depuis ~30 Ma. Dans le but de comprendre comment et quand ce surrépaississement est apparu, la majeure partie des études précédentes s’est focalisée sur l’évolution de l’arc magmatique et sur l’histoire de la déformation, du soulèvement et de l’érosion de la zone d’arrière arc. Cependant, l’évolution tectonique et thermique de l’avant arc reste mal connue bien que cette zone soit susceptible de bien enregistrer les changements liés à la dynamique de subduction.Cette thèse à pour objectif de mieux contraindre l’évolution thermique et les couplages entre les processus magmatiques, tectoniques et sédimentaires depuis 200 Ma dans l’avant-arcactuel du sud du Pérou. De nouvelles données géo-thermochronologiques couplées à une nouvelle carte tecto-stratigraphique éclaircissent l’évolution de la marge péruvienne depuis le Jurassique. Trois périodes clefs sont analysées dans ce mémoire : le début de l’épaississement crustal, les déformations de l’avant-arc associées à la formation de l’Orocline bolivien et l’épaississement crustal de l’orogène des Andes Centrales pendant le Néogène.Nous montrons que l’épaississement crustal a probablement commencé entre 90 et 50Ma après plus de 200 Ma d’amincissement, et ce a la faveur d’une évolution en trois étapes :croissance initiale (90-74 Ma), « flare-up » (74-62 Ma) et effondrement extensionnel (62-50Ma). L’extension a ensuite prédominé dans l’avant-arc tout en diminuant progressivement jusqu’à ~30 Ma. Par ailleurs, nous mettons en évidence d’importantes zones de faillesnormales orientées perpendiculairement à la marge sud-péruvienne et qui délimitent de grands blocs basculés vers le nord-ouest. Ces déformations révèlent une extension parallèle à l’orogène dans l’avant arc pendant le Paléogène, probablement due à la formation de l’Orocline bolivien par rotation antihoraire de blocs rigides. Enfin, les traits géomorphiques visibles dans la zone cotiere du sud du Pérou permettent de définir deux périodes de soulèvement de la surface (entre 23 et 10 Ma et depuis ~4.5 Ma), séparées par une période de subsidence (entre ~10 et ~4.5 Ma). La même chronologie ayant été décrite sur le versant Amazonien de l’orogène, nous proposons que cette évolution soit due à des variations à grande échelle de l’épaisseur crustale ; le soulèvement de la surface étant provoqué par addition à la croûte de magma d’origine mantellique et la subsidence par un flux de matériel crustal ductile depuis les zones précédemment sur-épaissies. / The southern Peruvian margin has been located above a major ocean-continentsubduction zone since at least the Early Paleozoic, resulting in the formation of one of thelargest orogens in the world: the Central Andes, where crustal thickness is >60 km over a largearea. This overthickening is currently thought to have occurred incrementally only during thelast 30 Ma. To understand how and when crustal overthickening was acquired, most of theprevious studies have focused on the magmatic arc evolution and on deformation, uplift anderosion history of the backarc. The tectono-thermal Cenozoic evolution of the forearc remainspoorly known, whereas it is a zone prone to recording changes in subduction dynamics.The objective of this dissertation is to address the thermal evolution and the couplingbetween magmatic, tectonic and sedimentary processes over the past 200 Ma in the presentdayforearc of southern Peru where the crust thickens from ~30 km along the coastline tomore than 60 km under the present-day volcanic arc. New geo- and thermochronological datacoupled to a novel geological map illuminate the evolution of the south Peruvian margin sincethe Jurassic. Three key periods of the margin evolution are addressed in this dissertation: theonset of crustal thickening, the deformations associated in the forearc with the formation ofthe Bolivian Orocline and the Neogene crustal thickening of the Central Andean orogen.We show that crustal thickening likely began between 90 and ~50 Ma after more than200 My of lithospheric thinning during a three step evolution of the magmatic arc as follows:growth (90-74 Ma), flare-up (74-62 Ma), extensional collapse (62-50 Ma). Extension prevailedin the forearc since then and waned until ~30 Ma. In addition, we evidence important normalfault zones striking perpendicular to the southern Peruvian margin that delineate largenorthwestward tilted blocks. This deformation reveals orogen parallel extension in the forearcduring the Paleogene likely due to the formation of the Bolivian Orocline by counterclockwiserotation of rigid blocks. Finally, geomorphic features in the coastal area of southern Perureveal two periods of surface uplift (~23 to 10 Ma and since ~4.5 Ma), separated by a period ofsurface subsidence (from ~10 to ~4.5 Ma). The same chronology has been described on theAmazonian side of the Central Andean orogen. We thus propose that this evolution is due tolarge-scale crustal thickness variations; surface uplift being triggered by addition of mantlederivedmagmas to the crust and subsidence by ductile flow away from the previouslyoverthickened crust.

Le Bassin de Valence, situé à l’est de l’Ibérie et séparé du Bassin Algérien par le Promontoire Baléares, résulte d’une évolution polyphasée dans l’espace et dans le temps. Son histoire cénozoïque, celle d’un bassin d’arrière-arc Oligo-Miocène, est à présent reconnue. Toutefois cette extension se surimpose à plusieurs phases de rift observées à terre du Permien au Crétacé inférieur. Cette histoire plus ancienne demeure méconnue en mer malgré son importance dans l’héritage structural du bassin. Au sud du Bassin de Valence, le Bassin de Columbrets en témoigne en révélant d’épaisses séquences mésozoïques jusqu’alors incluses dans un « socle acoustique » indifférencié. Ce domaine permet donc le déchiffrage du mécanisme des évènements tectoniques qui se sont succédé du Mésozoïque à l’Est de l’Ibérie d’une part, au Cénozoïque en Méditerranée occidentale d’autre part.Basé sur une stratégie d’étude terre-mer, ce travail vise une meilleure compréhension (1) des processus tectoniques tertiaires modelant le sud du Bassin de Valence et la Méditerranée occidentale (2) de la réponse sédimentaire à des processus d’extension et d’hyper-extension au Mésozoïque (3) de l’importance de l’halocinèse lors la mise en place des structures sédimentaires et tectoniques.L’étude structurale d’Ibiza, l’île la plus méridionale du Promontoire Baléare, reconsidère le calendrier tectonique de la région ainsi que son intégration dans l’histoire géodynamique de la Méditerranée occidentale. Le rift Oligo-Miocène décrit dans le Bassin de Valence et initié par le Système de Rifts Cénozoïques Européens a été observé sur Ibiza. Cet évènement est suivi au Miocène Moyen d’une déformation compressive localisée par les failles normales précédemment formées. La comparaison avec le calendrier tectonique des Kabylies en Algérie montre que cette déformation compressive, qui épargne le Bassin Algérien, résulte de la convergence Europe-Afrique. Des cartes rétro-tectoniques intègrent ces évènements dans le contexte géodynamique de la Méditerranée occidentale depuis l’Oligocène.L’étude des séries Mésozoïques effectuées à terre et en mer (grâce à l’interprétation de données sismiques et de forages) révèle plusieurs phases de rifting du Permien au Crétacé inférieur. Un épisode majeur Jurassique supérieur à Crétacé inférieur est à l’origine de l’épaisse séquence sédimentaire du Bassin de Columbrets. Documentée à terre, cette phase ayant conduit à l’ouverture de la partie sud de l’Atlantique Nord est à l’origine de bassins ibériques ou péri-ibériques tels Maestrat, Caméros ou Parentis.Un amincissement majeur de la croûte est visible sous l’épaisse séquence mésozoïque, la réduisant à 5km. Le mécanisme d’extension voire d’hyper-extension proposé invoque une faille de détachement à pendage NW qui s’enracine dans la croûte inférieure litée. Une représentation des structures en 3D a été réalisée afin de comprendre l’évolution du Bassin de Columbrets.L’architecture sédimentaire du Bassin de Columbrets est également contrôlée par le mouvement des séries salifères depuis leur dépôt au Trias supérieur jusqu’à l’actuel. La partie septentrionale du bassin se caractérise par une halocinèse surtout lié aux déformations extensives de la région. En revanche au sud du front chevauchant des Bétiques, le sel est aussi remobilisé en compression. La géométrie et la répartition des structures salifères décrites à terre et en mer dépendent fortement de l’épaisseur initiale de la couche de sel dans le bassin; cette observation apporte des éléments de réponse sur la paléogéographie des séries du Keuper au sud du Bassin de Valence.Au final cette étude aborde d’une part des thèmes liés au mécanisme de formation des bassins intracontinentaux et plus particulièrement la relation entre hyper-extension, signature sédimentaire et halocinèse. D’autre, elle permet une meilleure intégration du sud du Promontoire Baléare et du Bassin de Valence dans la géodynamique Ouest- Méditerranéenne. / The Valencia Basin, located east of Iberia and separated from the Algerian Basin by the Balearic promontory, underwent a poly-phased tectonic evolution in space and time. The Cenozoic evolution of the basin has been widely discussed, the most classical interpretation being an Oligo-Miocene aborted back-arc basin. However, this extensional tectonic regime postdated several rifting events from the Permian to the Lower Cretaceous. This older evolution remains poorly understood offshore, despite its influence on the tectonic inheritance of the basin. The Columbrets Basin, in the southernmost part of the Valencia Basin, exhibits a thick Mesozoic sequence that was considered to belong to an undifferentiated “acoustic basement”. Hence, the Columbrets Basin is a key study area to unravel the successive Mesozoic to Cenozoic tectonic events in Eastern Iberia and Western Mediterranean.Our study integrates onshore and offshore data to better constrain (1) the Cenozoic tectonic processes that led to the current morphology of the southern Valencia Basin and the Western Mediterranean (2) the sedimentary records Mesozoic extensional to hyper-extensional processes and (3) the importance of the halokinesis in the sedimentary and tectonic architectures.Ibiza Island, located on the southernmost part of the Balearic Promontory, questions the standard tectonic agenda of the area and its integration in the Western Mediterranean geodynamic frame. The Oligo-Miocene rifting phase described in the Valencia basin is initiated by the European Cenozoic Rift System (ECRIS) and has been observed in Ibiza. This event is followed by a Middle Miocene contractional phase reactivating the inherited normal faults. The comparison with the tectonic history of the Kabylies in Algeria shows that this stage that does not affect the Algeria basin, results from the convergence between Europe and Africa. A set of retro-tectonic maps integrates these events in the geodynamic context of West Mediterranean.The Mesozoic units were studied onshore and offshore (using drilling and seismic data); it reveals several rifting phases from the Permian to the Lower Cretaceous. A major Upper Jurassic to Lower Cretaceous event was responsible for the deposition of the thick sequence present in the Columbrets Basin. This tectonic event led to the opening of the southern part of the north Atlantic but is also at the origin of several Iberian or peri-iberian basins such as Maestrat, Cameros, or Parentis basins.A major crustal thinning has been observed underneath the thick Mesozoic sequence, reducing the crustal thickness to 5 km. The proposed extensional and even hyper-extensional mechanism used a NW dipping detachment fault rooting deeply into the layered lower crust. A 3D geometrical model of the structures illustrates the evolution of the Columbrets Basin.The sedimentary architecture of this basin is also controlled by salt movements from their deposition during the Late Triassic to current times. The northern part of the Basin is characterized by salt movements mainly linked to the extensional deformations of the area. South of the Betics Front, the salt is remobilized by compressional deformations. The geometry and the location of the salt structures described onshore and offshore depend on the initial thickness of the salt in the basin; this observation gives evidence for the paleogeography of the Keuper sequences in the south of Valencia Basin.Finally, this study documents the mechanisms leading to the formation of intracontinental basins and especially the relationships between hyperextension, sedimentary filling and halokinesis. On the other hand, our study allows a better integration of the southern part of the Balearic Promontory and Valencia Basin in the geodynamic frame of the West Mediterranean.

Cette thèse vise à proposer de nouvelles méthodes permettant de reconstruire la circulation dans le manteau terrestre et l'évolution de la tectonique de surface pour les deux cents derniers millions d'années. Nous utilisons des modèles numériques de convection mantellique dans lesquels la dynamique de surface est comparable à la tectonique terrestre. En combinant ces modèles avec des reconstructions de la tectonique des plaques il est possible d'estimerla structure et l'évolution du champ de température dans le manteau. Jusqu'à présent, l'inclusion des reconstructions de la tectonique des plaques se faisait en imposant des conditions aux limites du modèle (équilibre des forces, vitesses imposées...). Ces techniques, bien que permettant de tester la validité de différents scénarios tectoniques alternatifs, n'autorisent pas de rétroaction dynamique de la convection mantellique sur la tectonique de surface.Dans ce travail, nous avons développé des techniques d'assimilation de données permettant d'intégrer les reconstructions de la tectonique des plaques dans un modèle numérique tout en laissant se développer de manière auto-cohérente cette rétroaction. Les techniques développées permettent également de prendre en compte les incertitudes associées aux reconstructions de la tectonique des plaques et de calculer les erreurs sur l'estimation finale de la circulationmantellique.Dans un premier temps, nous avons développé un filtre de Kalman suboptimal qui permet d'estimer la structure et l'évolution de la circulation mantellique la plus probable à partir d'un modèle numérique de convection et d'une sérietemporelle d'observations de surface, ainsi que de leurs incertitudes respectives.Ce filtre a été testé sur des expériences synthétiques. Celles-ci consistent à tenter de retrouver une évolution témoin à partir d'une série temporelle de données issues de cette évolution. Ces expériences ont montré qu'il était possible, enprincipe, de reconstruire la structure et l'évolution de l'ensemble du manteau à partir d'observations de vitesses et de flux de chaleur à la surface.Dans un second temps, nous avons développé un filtre de Kalman d'ensemble. Ce filtre permet non seulement d'estimer de manière plus précise la géométrie des structures mantelliques, mais aussi les incertitudes sur cette estimation. / This dissertation focuses on the developpement of data assimilation methods to reconstruct the circulation of the Earth's mantle and the evolution of its surface tectonics for the last 200~Myrs. We use numerical models of mantle convection in which the surface dynamics is similar to the Earth's. By combining these models with plate tectonics reconstructions, it is possible to estimate the structure and evolution of the temperature field of the mantle. So far, the assimilation of plate tectonics reconstructions was done by imposing specific boundary conditions in the model (force balance, imposed velocities...). These techniques, although insightful to test the likeliness of alternative tectonic scenarios, do not allow the full expression of the dynamical feedback between mantle convection and surface tectonics. We develop sequential data assimilation techniques able to assimilate plate tectonics reconstructions in a numerical model while simultaneously letting this dynamicalfeedback develop self-consistently. Moreover, these techniques take into account errors in plate tectonics reconstructions, and compute the error on the final estimation of mantle circulation.First, we develop a suboptimal Kalman filter. This filter estimates the most likely structure and evolution of mantle circulation from a numerical model of mantle convection, a time series of surface observations and the uncertainty on both. This filter was tested on synthetic experiments. The principle of a synthetic experiment is to apply the data assimilation algorithm to a set of synthetic observations obtained from a reference run, and to then compare the obtained estimation of the evolution with the reference evolution. The synthetic experiments we conducted showed that it was possible, in principle, to reconstruct the structure and evolution of the whole mantle from surface velocities and heat flux observations.Second, we develop an Ensemble Kalman Filter. Instead of estimating the most likely evolution, an ensemble of possible evolutions are computed. This technique leads to a better estimation of the geometry of mantle structures and a more complete estimation of the uncertainties associated.

La faille Nord-Anatolienne est une faille décrochante dextre de 1500 km et la frontière de plaque entre l’Anatolie au sud et l’Eurasie au nord. Le mouvement vers l’Ouest de l’Anatolie par rapport à l’Eurasie à une vitesse de 21 mm/an est accommodé par le jeu de cette faille. Durant le 20ième siècle, cette faille a rompu d’est en ouest lors d’une séquence de larges tremblements de terre qui ont eu lieu à intervalles rapprochés. De nombreux géologues ont cherché à mieux comprendre l’histoire récente de cette faille, et plus parti-culièrement son histoire sismique ou paléosismologique. La recherche en paléosismologie consiste à contraindre en utilisant l’enregistrement sédimentaire existant la nature et la distribution des tremblements de terre passés. Dans cette thèse, j’ai effectué 4 investi-gations paléosismologiques le long de la faille Nord-Anatolienne dans des lieux où à chaque tremblement de terre la faille forme des escarpements à contre-pente et constitue un piège à sédiment. En étudiant la composition et la distribution des sols enfouis et ex-posés dans de larges tranchées creusées au travers de ces pièges sédimentaires, on peut identifier des « horizons sismiques » (c’est-à-dire la surface terrestre lors du séisme). En datant par le radiocarbone les matériaux déposés au-dessous (avant) et au-dessus (après) d’un horizon sismique, on peut contraindre à quel moment un paléoséisme a eu lieu. Fi-nalement dans cette thèse, j’ai compilé une base de donnée des chronologies de l’ensemble de paléoséismes documentés sur la faille Nord-Anatolienne. Grâce à cette base de données, j’ai pu déterminer l’occurrence des séismes avec une méthodologie cohérente, et analyser la chronologie obtenue à la fois qualitativement et quantitativement. L’analyse des données révèle que la faille Nord-Anatolienne ne rompt habituellement pas en cascade comme durant le 20ième siècle, et que l’activité de la faille est fortement influencé par les trois principaux régimes tectoniques existant en Turquie. Les variabilités d’activité le long de la faille pourraient résulter de contraintes normales à la faille, qui décroissent d’une façon générale de l’Est vers l’Ouest. Une décroissance des contraintes normales à la faille diminuerait localement le seuil de contrainte requis pour déclencher un séisme. Ceci explique l’observation que le temps de récurrence des séismes est plus court à l’Ouest. A l’Est, les ruptures sont plus variables, et le temps de récurrence est bimodal. Ceci peut être lié à des variations temporelles des contraintes normales à la faille, peut-être induites par le jeu sismique des failles Est-Anatolienne et de la Mer Morte. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les réseaux de coordination, ou Metal Organic Frameworks (MOFs), sont des architectures cristallines hybrides organiques-inorganiques qui présentent des propriétés découlant de leurs compostions et de leurs architectures. L'objectif de ce travail fut la synthèse contrôlée de nouveaux réseaux de coordination homo- (MOFs) et hétérométalliques (M'MOFs) à base de ligands dipyrrines (dpms). Dans une première partie, une stratégie de synthèse basée sur l'auto-assemblage a permis l'obtention d'une nouvelle famille de réseaux constituée de MOFs luminescents [CdII(dpm)2] et de MOFs [NiII(dpm)2]. Dans une seconde partie, l'utilisation d'une stratégie séquentielle a permis de préparer des M'MOFs de type grille basés sur différents cations métalliques primaires (CuII, PdII, ZnII) et différents nœuds métalliques secondaires (CdCl2, Cd(NCS)2, Fe(NCS)2). Ces M'MOFs font partie des rares exemples d’architectures modulables conçues par une approche rationnelle et prédictible. De plus, il a été montré que ces composés pouvaient être synthétisés en une seule étape par une méthode avantageuse de synthèse "one pot". Pour finir, une stratégie "zip-Unzip-Rezip" consistant à convertir des MOFs préalablement formés en M'MOFs hétérométalliques par l'emploi de ligands auxiliaires a été mise au point. Cette nouvelle voie permet d'incorporer aisément de la fonctionnalité dans des architectures. / Coordination networks or Metal Organic Frameworks (MOFs) are hybrid organic-Inorganic crystalline architectures displaying properties resulting from their composition and organization. The aim of this work was to synthesize, in a controlled manner, dipyrrin based new homometallic (MOFs) and heterometallic (M'MOF) coordination networks.In the first part, a strategy based on self-Assembly leading to the formation of a new family of luminescent networks [CdII(dpm)2] MOFs and [NiII(dpm)2] MOFs is described.In a second part, generation of grid-Type M'MOFs based on different primary cations (CuII, PdII, ZnII) and secondary metallic nodes (CdCl2, Cd(NCS)2, Fe(NCS)2) by a sequential strategy is presented and discussed. These M'MOFs are among the rare examples of predesigned architectures displaying substantial modularity. Importantly, it has been also demonstrated that these architectures may be efficiently prepared by a "one pot" procedure. Finally, a "zip-Unzip-Rezip" strategy consisting in the conversion of preformed MOFs into M'MOFs using auxillary ligands was developed. This unprecedented approach allows the introduction of functionality within the architectures.

Les réseaux de coordination sont des architectures cristallines hybrides organiques-inorganiques pouvant présenter des propriétés découlant de leurs compositions et de leurs architectures. L’objectif de ce travail fut la synthèse de réseaux de coordination hétérométalliques à base de complexes d’Iridium (III) chiraux et luminescents.Dans un premier temps, la synthèse de nouveaux complexes d’Iridium cationiques bis-cyclométallés sous forme racémique et énantiopure a été réalisée avec succès. L'étude de leurs propriétés photophysiques a montré une émission dans le rouge par excitation dans le visible. La formation de réseaux de coordination à partir de ces métallatectons cationiques a ensuite été étudiée. Un réseau de coordination homochiral monodimensionnel luminescent a notamment été obtenu via l’auto-assemblage d'un complexe énantiopure avec un sel de cadmium(II). D’autre part, la synthèse de complexes d’Iridium neutres tris-cyclométallés possédant un troisième ligand dérivé de l’unité 2-phénylpyridine comportant des sites de coordination périphériques a été optimisée et les propriétés photophysiques de ces complexes discrets ont été étudiées. L'utilisation de ces complexes comme métallatectons neutres a conduit à la formation de différents réseaux de coordination luminescents. / Coordination networks or Metal Organic Frameworks (MOFs) are hybrid organic–inorganic crystalline architectures that, depending on their composition and organization, may display tailored properties. The aim of this PhD work was to synthesize heterometallic coordination networks based on chiral luminescent Iridium(III) complexes. On the one hand, the synthesis of cationic bis-cyclometallated Ir(III) complexes, both as racemate and as enantiopure species, was achieved. These complexes display red emission upon excitation in the visible domain. Formation of coordination networks using the prepared cationic metallatectons was studied. Notably, a luminescent enantiopure 1D coordination network was obtained upon self-assembly of one of the enantiopure cationic metallatectons with Cd(II) salts. On the other hand, synthesis of racemic neutral tris-cyclometallated Ir(III) complexes was also optimized and their photophysical properties studied. Different coordination networks have been also generated and studied.

L'Afrique de l'est représente un site idéal pour étudier les mécanismes à l'origine de la mise en place et du maintien d'une région en extension. Le rift est africain marque la séparation intra-continentale entre les plaques Nubie et Somalie, dans un contexte principalement tectonique dominé par l'activité de failles normales, alors qu'au niveau des rides de la Mer Rouge et d'Aden l'Arabie se détache du couple de plaques Somalie/Nubie dans un contexte principalement magmatique avec accrétion océanique. Ces trois frontières de plaques se rejoignent au niveau de la dépression Afar. Elles forment une jonction triple qui correspond à une zone de transition entre une lithosphère continentale étirée et des axes d'accrétion océaniques où la présence du point chaud sous la lithosphère a fortement influencé l'extension. À partir de mesures et de traitements géodésiques (GPS, InSAR), l'objectif de ce travail de thèse est de décrire les mouvements actuels de la surface dans cette région de l'Afrique de l'est, où trois plaques s'éloignent les unes des autres, et où les différentes frontières de plaques sont à des stades différents de rifting. L'analyse de la déformation actuelle permet de préciser la dynamique des zones d'extension à court terme, en tenant compte de leur stade d'évolution et notamment des variations de l'activité magmatique et de l'activité sismique. Ainsi trois études ont été menées à des échelles spatiales différentes. La première porte sur l'ensemble du REA (3000 km), la seconde sur la partie centrale de la dépression Afar où se localise la jonction triple (quelques centaines de km), et la troisième sur le rift d'Asal Ghoubbet à Djibouti (quelques dizaines de km). / Eastern Africa is a natural laboratory for investigating rifting and break-up. Along the East African Rift, the divergence between Nubia and Somalia plates is accommodated within a mainly tectonic framework dominated by active normal faulting. While Arabia plate moves apart from the African plate couple at the Red Sea and Aden Ridges within a mainly magmatic framework with seafloor spreading. These three plate boundaries meet in Afar Depression forming a triple junction, which correspond to a transition zone between stretched continental lithosphere and oceanic spreading axes, where the role of the mantle plume impacts is determinant. In this thesis, current deformation of the Earth's surface is monitored using geodetics data (GPS, InSAR), in the East African zone where three plates are splitting apart and where the different boundaries encompass areas in all stages of rifting. The current deformation analysis allows clarify extension zone dynamics at short term, taking into account their stage of rifting evolution and especially the variations of magmatic and/or seismic activity. Three studies were carried out at three different spatial scales. The first one considers the whole East African Rift (3000 km), the second one is about the central part of the Afar Depression where the triple junction is situated (a few hundreds of km) and the third focuses on the Asal-Ghoubbet rift in Djibouti (a few tens of km).

Le but de cette étude est de caractériser par une approche multi-disciplinaire les déformations tectoniques Plio-Quaternaire associées au système de failles de Belledonne (Alpes de l'Ouest).Ce système de faille est composé de plusieurs décrochements qui sont des Bauges au Vercors, la faille dextre NE-SW de l'Arcalod, la faille bordière de Belledonne, dextre et NE-SW, la faille sénestre NW-SE du Brion et la faille NE-SW dextre du Jasneuf.La détermination des états de contraintes tardi-Cénozoique montre que le champ de contrainte actuel responsable de la cinématique en décrochement le long du système de faille de Belledonne date de la fin du Pliocène supérieur/début du Pléistocène et a succédé au champ de contrainte causé par la collision alpine.Les failles de l'Arcalod et du Brion présentent des marqueurs morphologiques décalés mais ambiguës et d'âge incertain (probablement anté-Rissiens). La trace de la faille bordière de Belledonne n'a pu être déterminée, suggérant que la déformation associée à cette dernière soit accommodée dans une large bande de cisaillement.La faille du Jasneuf décale des morphologies d'âges supposés messiniens et anté-Rissiens. La vitesse de cette faille intégrée depuis le messinien serait de 0,13±0,03 mm/an. Considérant que cette faille est limitée à la couverture elle pourrait générer des séismes de magnitude 5,7 tous les ~500 ans.L’accommodation de la déformation actuelle dans l'avant-pays a été étudié dans la vallée de Toulaud (SW de Valence) où une faille tardi-hercynienne recoupe le canyon messinien du Rhône. Les premiers résultats indiquent que la faille décale verticalement le canyon, attestant d'une tectonique Plio-Quaternaire. / The aim of this study is to characterize the Plio-Quaternary tectonic deformations related to the Belledonne fault system (western Alps). The low deformation rates and high erosion rates in the study area imply that a multi-disciplinary approach.From the Bauges to the Vercors massif this fault system is composed of strike-slip faults that are the NE trending right-lateral strike-slip Arcalod fault, the NE trending right-lateral strike-slip Belledonne border fault, the NW trending left-lateral strike-slip Brion fault and the NE trending right-lateral strike-slip Jasneuf fault.The determination of the late Cenozoic stress states revealed that the modern stress field responsible for the Belledonne fault system strike-slip kinematics dates from late upper Pliocene/early Pleistocene and came after the stress field caused by alpine collision.Unclear and undated (but probably pre Rissian) offset morphologic markers are described along the Arcalod and Brion faults. Belledonne border fault trace is not determined suggesting that deformation is accommodated in a wide shearing band.The Jasneuf fault offset morphologies whom ages are supposed Messinian and pre Rissian. Fault slip rate integrated since Messinian would be of 0.13±0.03 mm/yr. Considering that this fault appears limited to the sedimentary cover and excluding an aseismic behavior, she can generate 5.7 Mw earthquake each ~500 years.Modern deformation in the foreland is studied in the Toulaud valley (SW of Valence city) where a late Hercinian fault cross-cut the Messinian canyon of the Rhône river. First results show that the fault offset vertically the canyon, attesting aof Plio-Quaternary tectonics along it.

Dans ce manuscrit nous développons l'approche cinématique 2D du calcul à la rupture pour examinerles effondrements en extension (ou failles normales) de la croûte supérieure cassante qui résultent desurpressions de fluides. Les sujets d'intérêt liés à la déformation en extension sont (1) les roles de lapression des fluides, des processus de surface, et des propriétés des matériaux et des failles sur lastabilité des structures d'extension; (2) la formation de failles normales à faible pendage et de failleslistriques; (3) la distribution de la déformation au dessus d'un glissement à faible pendage; et (4)l'influence de l'adoucissement mécanique des failles et des processus de sédimentation sur cettedistribution.Cette approche mécanique est vérifiée par la théorie du prisme critique de Coulomb, et la généralise pour étudier la topographie complexe de la péninsule de Mejillones dans le Nord du Chili. Cetteapproche est aussi appliquée à l'instabilité gravitaire dans le delta du Niger en reliant les structurescompressives en bas de pente aux structure extensives en amont par un détachement profond. Nousprédisons des surpressions de fluides beaucoup plus élevée que celles obtenues par application duprisme de Coulomb. Enfin, cette méthodologie est appliquée à l'étude de la forme de failles normalesreliant un détachement profond à la surface. Dans le cas du delta du Niger, nous montrons que lesfailles à faible pendage et les failles listriques impliquent que la profondeur de rétention des fluides estfaible. La version séquentielle de l'analyse limite ouvre de nouvelles voies pour suivre l'évolutionstructurale dans le temps du jeu sur les failles normales. Les simulations montrent en particulier qu'unefaille normale tourne vers des pendage plus faibles au fur et à mesure de la dénudation du mur, formantune région qui passe du mur au toit de la faille active en rotation. La prédiction de cette région estillustrée par des expériences analogiques et des exemples de terrain. / This manuscript develops a 2D kinematic approach of Limit Analysis to examine the extensionalfailures in the brittle, upper crust resulting from fluid overpressures and normal faulting. There aremany interesting topics related to the extensional deformation such as (1) the roles of fluid pressure,topographic process, material and fault properties on the stability of extensional structures; (2) theformation of low-angle and listric normal fault; (3) the deformation pattern due to slip on a low-anglefault; and (4) the influence of fault softening and sedimentation processes on this deformation pattern.This mechanical approach applied to wedge prototypes is validated by the critical Coulomb wedge(CCW) theory, and it generalizes the CCW theory to investigate the complex topography on theMejillones peninsula, Northern Chile. Additionally, this approach is also applied to investigate gravityinstability of Niger Delta by linking down-slope compressional to up-slope extensional failures througha deep detachment. We predict much higher fluid overpressures than that of the CCW theory. Finally,this Limit Analysis methodology is applied to investigate the shape of normal fault linking a lowdetachment to the surface. The application to Niger Delta implies that the formation of very low-angleand strongly listric faults results from a shallow fluid-retention depth. The sequential version of LimitAnalysis opens new ways to envision the structural evolution through time resulting from normalfaulting. The simulations show that the normal fault rotates during extension, forming a region of Footto-Hanging Wall (FHW) where the material in the footwall is sheared upon entering the hanging wall.The creation of the FHW region is illustrated by sandbox experiments and field examples.