La lithosphère continentale peut s'étirer selon trois modes (rift large, rift étroit et Core Complex). En Asie de l'Est, une extension continentale a eu lieu de la fin du Mésozoïque au Cénozoïque et ne semble correspondre à aucun des trois modes actuellement définis. Cette période est caractérisée par un amincissement lithosphérique exceptionnel (>100 km), la présence de MCC, de bassins sédimentaires et une importante activité magmatique. Basé sur une approche multi-échelles, ce travail vise à mieux comprendre les mécanismes à l'origine de cette déformation lithosphérique (jamais abordés) ainsi que du moteur de l'extension (encore vivement discuté). Pluridisciplinaire, cette étude apporte de nouvelles contraintes à partir de l'analyse de la déformation finie (ductile ou fragile), du magnétisme des roches (ASM, paléomagnétisme), de la géochronologie (U/Pb sur zircon et 40Ar/39Ar sur monograins) et de la gravimétrie. Différents objets reconnus, révélant des quantités d'extension différentes (MCC vs. pluton cisaillé), montrent que la croûte continentale se déforme de manière très localisée, par la mise en place de larges dômes extensifs séparant des domaines de « radeaux » ou « boudins » présentant une déformation faible à nulle. Par comparaison des données crustales et mantelliques (tomographie sismique, géochimie) disponibles, cette étude met en évidence que l'amincissement lithosphérique reconnu pour le Mésozoïque est principalement lié à un important flux thermique du manteau, l'extension n'ayant qu'un rôle limité dans cet amincissement (<20%). En outre, eu égard au gradient géothermique exceptionnellement élevé de la région, à la fin du Mésozoïque, il semble très probable que des MCC puissent s'être développés sans épaississement préalable de la croûte. L'analyse comparée des directions d'étirement dans la croûte et dans le manteau met en évidence le rôle majeur de la subduction des panneaux plongeants le long de la marge est-asiatique. Un modèle géodynamique a été proposé montrant le rôle du retrait successif des panneaux plongeants couplé à un phénomène d'érosion thermique de la lithosphère.

La déformation de la partie supérieure de la lithosphère continentale s'exprime à travers la nucléation, la croissance et la coalescence de failles. A l'échelle de l'affleurement (échelle locale), ces failles traduisent une localisation de la déformation. Cependant, à une échelle globale (échelle du système), elles peuvent traduire une déformation plus distribuée. Ce transfert d'échelle (de l'échelle locale à l'échelle globale) dépend fortement des mécanismes de déformation impliqués. La lithosphère est un milieu au sein duquel coexistent différents mécanismes de déformation (la rupture fragile et le fluage ductile par exemple). Comprendre son comportement mécanique nécessite de prendre en compte cette variation rhéologique. Dans ce but, nous avons réalisé des modèles analogiques qui respectent la stratification fragile-ductile et qui sont dimensionnés par rapport à la gravité. Ces modèles sont construit en superposant un niveau de sable (localisant la déformation) sur un niveau de silicone (qui distribue la déformation). Le comportement mécanique de ces modèles est décrit à l'aide d'un nombre adimensionnel déterminé expérimentalement (r). Selon la valeur de r, deux modes de déformation peuvent être individualisés, chacun caractérisés par une géométrie des réseaux de failles différente (distribution des longueurs et organisation spatiale). Lorsque r est inférieur à 0,5, la déformation est distribuée sur l'ensemble de l'expérience. Le réseau de failles se caractérise par une distribution de longueurs qui suit une loi exponentielle dont la longueur caractéristique /0 est égale à l'épaisseur du niveau fragile. Les failles sont réparties uniformément dans l'espace et la dimension fractale de ce réseau est égale à 2. Lorsque r est supérieur à 0,5 la déformation est localisée le long de deux bandes de cisaillement auxquelles est associé un réseau complexe de failles. Une analyse très fine du champ de déformation a montré l'existence de fluctuations spatiales et temporelle de l'intensité de la déformation (liées aux fonctionnement des failles) et une organisation spatiale qui évolue au cours du temps. Avant la localisation, la dimension fractale est égale à 2, ce qui traduit la nature décorrélée du champ de déformation. Après la localisation, la dimension fractale devient égale à 1,9. La distribution des longueurs de failles suit une loi gamma. Cette loi est une fonction . mixte entre une loi exponentielle et une loi de puissance qui se caractérise à l'aide d'une longueur caractéristique 10 et d'un exposant a. La longueur /0 augmente fortement selon la valeur de r. L'exp'osant a est toujours proche de 2 indépendamment de la valeur der. La dimension fractale des failles est égale à 1,8, traduisant la nature corrélée de la fracturation et la localisation. Cette approche expérimentale a permis 'de relier la géométrie des réseaux de failles à la mécanique du système et donc de préciser le mode de croissance de ces réseaux. La transition entre les ces deux modes de déformation est brutale et intervient pour un rapport de résistance r critique. Elle peut être assimilée dans sa nature à une transition de phase. Cette transition est effective lorsque la longueur caractéristique /0 devient plus grande que l'épaisseur finie du niveau fragile. Elle s'interprète comme le passage d'une croissance des failles suivant les directions verticales et horizontales, à une croissance dans la direction horizontale. Ces différents résultats, concernant la dépendance r sur la distribution des longueurs de failles et sur l'organisation spatiale des réseaux de failles permettent de préciser le mode de déformation de la lithosphère continentale. Une estimation de r montre que celui-ci est proche de la valeur critique, la déformation pouvant donc être localisante ou non localisante. Une analyse plus précise du réseau de failles en Afars (Ethiopie) suggère une déformation plutôt localisante.

Dans les regions orogéniques, l'accent a été très souvent mis sur la description des plis, des chevauchements et autres structures associées. Si les bassins avant-pays sont mieux documentés, en revanche, les autres structures flexurales liées au raccourcissement sont très peu décrites. De plus, les relations entre structures compressives, en général, et le processus d'érosionsédimentation ne sont quasiment pas abordées. Le but de ce travail consiste donc à chercher: 1) dans un contexte de raccourcissement horizontal et d'épaississement vertical de la croûte, les relations entre l'érosion-sédimentation et les structures compressives, 2) pourquoi les structures flexuralés (en particulier intrachaîne) sont si rarement décrites. Une série d'expériences analogiques de compression crustale et supracrustale ou lithosphérique nous a permis de faire de nombreuses observations. Un chevauchement mis en place, avec érosion au toit et sédimentation au mur, voit son activité se prolonger. Au cours de cette évolution synsédimentaire, le chevauchement acquiert une géométrie listrique de plus en plus accrue. Cette évolution peut aussi s'accompagner de la mise en place des structures chevauchantes secondaires où la propagation est très souvent rétrograde. Ces chevauchements peuvent limiter une structure flexurale sur une seule de ces bordures. ~a subsidence y est accentuée par la sédimentation et l'évolution de cette structure asymétrique (de type avant-pays) peut aboutir à un enfouissement profond des sédiments le long des chevauchants limitrophes. Les structures flexurales peuvent aussi se trouver limitées de part et d'autre par des chevauchements de vergences opposées et convergentes. On a ainsi, à chacune des bordures, une évolution proche de celle d'une structure d'avant-pays. Mais, dans ces conditions, en fonction de la distance entre failles opposées, les structures peuvent finir par se "suturer" en surface piégeant ainsi le bassin compressif (généralement intramontagneux) qui peut demeurer inconnu.

Flux de chaleur et anomalies de vitesse; relation avec l'épaisseur de la lithosphère continentale. Modélisation tres schématique de l'évolution thermique de la lithosphère continentale. Contraste de densité entre l'asthenosphère et la base de la lithosphère