L'analyse de la déformation des massifs subalpins de Vercors et Chartreuse, qui constituent l'avant-pays des massifs cristallins externes de Belledonne et du Pelvoux chevauchant vers l'Ouest, a permis de reconstituer le champ de déplacement ainsi que l'état initial avant déformation de cet avant-pays. Cette analyse repose sur un grand nombre de données géologiques et géophysiques, et en particulier sur des données issues de profils sismiques réalisés dans les massifs subalpins. Ces données ont permis de préciser la géométrie des structures profondes, et notamment la position des plans de décollement. Deux méthodes. qui intègrent toutes les données disponibles dans un schéma de déformation cohérent. ont été utilisées. Il s'agit d'une part de la construction de coupes géologiques équilibrées et d'autre part de l'établissement de carte de déformation finie. La déformation globale des massifs subalpins de Vercors et de Chartreuse est liée principalement au chevauchement crustal de la partie externe du massif de Belledonne et peut se décomposer en deux étapes majeures : un premier chevauchement de grande ampleur déformé ensuite par des épisodes chevauchants secondaires.

L'analyse des chevauchements à vergence opposée du secteur de la Sainte-Victoire (Provence) a permis de définir les modalités d'amortissement de systèmes chevauchants, principalement dans l'avant pays des chaînes de collision. Cette analyse s'est appuyée sur un grand nombre de données géologiques et géophysiques, et en particulier sur des données issues de profils sismiques réalisés pour cette étude. La construction de coupes géologiques équilibrées a permis d'intégrer au mieux l'ensemble des données de surface et de profondeur et de proposer un modèle géométrique et une cinématique cohérente. Le problème de la détermination des facteurs qui conditionnent l'apparition de l'une ou l'autre des vergences a ensuite été abordé par une approche mécanique (calcul de l'énergie minimale dissipée dans la déformation) et cinématique (comparaison avec des modèles analogiques). Les valeurs des paramètres mécaniques ont pu être calculées sur l'exemple d'inversion de vergence observée sur les coupes équilibrées. Il a été montré que dans le cas d'une série décollée sur un palier légèrement montant, un pro-chevauchement est plus économique, en terme d'énergie dépensée, qu'un rétro-chevauchement. Mais un basculement progressif vers l'arrière de l'ensemble socle/couverture qui affecte le pendage des rampes, conduit à faciliter le développement de rétro-chevauchement ; ce type de flexion progressive de l'avant-pays est classiquement observé dans les chaînes de collision. Ces rétro-chevauchements peuvent être aussi facilités par des gradients de vitesse de déplacement entre le bas et le haut de la série (rôle déterminant des conditions aux limites et de la cinématique des systèmes chevauchants .).

L’étude morphostructurale de la Jeffara orientale a été basée sur l’analyse des anomalies du réseau de drainage et l’analyse structurale du modèle numérique de terrain (MNT, SRTM), comparées aux interprétations de lignes sismiques réflexion 2D onshore et offshore, de données structurales et lithologiques de terrain et la relecture et ré-interpretation de travaux préexistants. La présente étude a, notamment, mis en évidence de nouveaux indices structuraux qui plaident en faveur de la présence d’un mouvement décrochant dextre : (1) des fentes de tension en échelon et des fentes de tension sigmoïdes (en S), caractéristiques d’un mouvement décrochant dextre de direction NW-SE pour l’île de Jerba, associées à des failles de directions prédominantes N120 °E à N130 °E décrivant un mouvement transtensif décrochant dextre. Ces failles décrochantes à composante normale sont structurées en « couloirs de décrochements transtensifs » bien visibles sur les profils de sismique réflexion 2D, par le pendage régional des réflecteurs sismiques vers le NE (mer Méditerranée), par les zones transparentes et les décalages verticaux des faciès sismiques ; (2) des plis parallèles, de direction N070 °E (au SE de Jerba, au Nord de la ville de Zarzis et au NW de Bahiret el Bibane), des axes de plis décalés en dextre (au SE de l’ile de Jerba et au Nord de la ville de Zarzis), des plis dissymétriques et (3) des diapirs NW-SE et NE-SW, qui s’étalent suivant les directions préférentielles de fractures en offshore. Sur le plan géodynamique, la présente étude pluridisciplinaire permet de simplifier l’histoire tectonique de la Jeffara maritime, depuis la limite Crétacé Inférieur – Crétacé Supérieur, par (1) un relatif continuum de régime tectonique compressif/décrochant avec σ1 globalement NNW-SSE à N-S entrainant un raccourcissement presque N-S et un échappement local du « plancher » du golf de Gabès vers l’Est, liée à la bordure libre méditerranéenne. Chaque déplacement transtensif engendrerait une remontée diapirique et une extension halocinétique pluri à multidirectionnelle. En plus, l’étude morphostructurale associée à l’interprétation d’un maillage serré de lignes de sismique réflexion 2D couvrant une partie SE de la Jeffara, a permis de souligner les directions de failles majeures E –W du craâton africain avant le rifting téthysien et leur faible ré-activation postérieure et de mettre en place un modèle structural silurien de la région de Ksar Haddada. Ce dernier est caractérisé par une structuration en horsts et grabens, orientés E – W, qui se trouvent entrecoupés par des failles normales majeures de même direction. L’analyse des linéaments morphostructuraux met en avant une possible relation entre la structuration profonde E – W, décelée sur les cartes isobathes au toits des formations siluriennes (Accacus d’âge Silurien Supérieur et Tannezuft d’âge Silurien Inférieur) et les alignements morphostructuraux de surface, qui ont montré une direction majeure caractéristique E-W.En conclusion, les répercussions pétrolières de la structuration de la Jeffara apparaissent intéressantes. Le bassin pull apart que forment l’île de Jerba et les péninsules de Jorf et Zarzis, dont le cœur est occupé par Bahiret Boughrara permet la mise en place d’un complexe diapirique à fort intérêt pétrolier, favorisant le piégeage des hydrocarbures par les remontées salifères / The morphostructurale study of oriental Jeffara was based on the analysis of the anomalies of the network of drainage and the structural analysis of the digital terrain model (MNT, SRTM), compared with the interpretations(performances) of seismic lines onshore and offshore 2D reflection, of structural data and lithologiques by ground and the review(proofreading) and the ré-interpretation(ré-performance) of pre-existent works. The present study highlighted, in particular, new structural indications which advocate for the presence of a movement dropping out dexter: (1) of the cracks of tension in level and cracks of tension sigmoïdes (in S), characteristics of a movement picking up(taking down) right hand of direction(management) NW-SE for the island of Jerba, associated with weaknesses(faults) of dominant directions(managements) N120 °E to N130 °E describing a transtensif movement

Les méthodes sismiques peuvent jouer un rôle clé dans notre adaptation aux changements climatiques en permettant d'évaluer les caractéristiques géotechniques des sols, de surveiller les contaminants ou de caractériser les aquifères en vue d'une utilisation durable de l'eau potable. En particulier, le profilage sismique vertical possède la capacité d'imager des volumes de matériau autour du trou de forage (3D-VSP) à une résolution et à une échelle qui ne peuvent être atteintes avec d'autres méthodes d'imagerie géophysique. Cependant, les outils actuellement disponibles sur le marché sont développés majoritairement pour les applications pétrolière et gazière. De plus, la complexité et la propriété intellectuelle reliées à ces outils font de ceux-ci des boîtes noires pour la plupart des utilisateurs. Cette situation freine l'utilisation du profilage sismique vertical dans des applications géotechnique, hydrogéologique et minière. Afin de remédier à ce problème, les travaux réalisés dans le cadre de ce mémoire visent l'introduction d'instruments sismiques multicomposants, abordables, modulaires et légers qui peuvent être déployés facilement par les chercheurs et les praticiens. Le petit diamètre de l'outil et son libre accès sont des éléments clés qui vont permettre son utilisation dans plusieurs applications à des coûts raisonnables. Le système d'acquisition sismique développé est basé sur des accéléromètres très sensibles et compacts. Celui-ci a été comparé avec un numériseur de référence lors de tests en laboratoire et sur le terrain. Il affiche des performances égales et même supérieures dans le cas de signaux haute fréquence. L'outil développé est modulaire et la flexibilité de ses composants permet de le modifier facilement pour l'adapter à de nombreux autres projets d'instrumentation géophysique. Nous croyons que le système développé sous le nom de Geophysical Open Seismic Hardware représente le premier d'une série d'outils en libre accès qui contribueront à démocratiser l'utilisation de la géophysique. / Seismic methods play a key role in our adaptation to climate change by allowing us to assess geotechnical characteristics of soils, monitor contaminants, or characterize aquifers for sustainable drinking water usage. In particular, vertical seismic profiling has the ability to image volumes of material around the borehole (3D-VSP) at a resolution and scale that cannot be achieved with other geophysical imaging methods. However, the tools currently available on the market are mainly developed for oil and gas applications. In addition, the complexity and intellectual property associated with these tools have made them black boxes for most users. This situation has hindered the use of vertical seismic profiling in geotechnical, hydrogeological and mining applications. To address this problem, the work in this thesis aims to introduce affordable, modular, and lightweight multi-component seismic instruments that can be easily deployed by researchers and practitioners. The small diameter of the tool and its open access are key elements that will allow its use in several applications at reasonable costs. The seismic acquisition system developed is based on highly sensitive and compact accelerometers. It has been compared with a reference digitizer in laboratory and field tests. The latter shows equal and even better performances in the case of high frequency signals. The tool developed is modular and the flexibility of its components allows it to be easily modified to accomodate many other geophysical instrumentation projects. We believe that the developed system (Geophysical Open Seismic Hardware) represents the first of a series of open source tools that will democratize the use of geophysics.

Ce travail a pour objectif l'étude des différents paramètres sismologiques utilisables en géodynamique, c'est à-dire principalement l'étude des structures profondes, de la sismicité et des mécanismes focaux. La première étape consiste dans la collecte de données nouvelles et fiables ce qui nous a amenés : premièrement à compléter le réseau sismologique existant au Maroc et deuxièmement à organiser ou participer à plusieurs campagnes de sondages sismiques profonds. De nombreux modèles géodynamiques ont été proposés pour la Méditerranée occidentale, nous présenterons les principaux d'entre eux en tentant d'expliquer quelles sont les données qui ont été à l'origine de leur élaboration. Souvent ces modèles s'appuient sur des données géologiques mais peu tiennent compte de l'ensemble des contraintes apportées par les données géophysiques. Ayant acquis des données géophysiques récentes, je les confronterai à ces modèles et à leurs conséquences. Notre exposé sera composé de plusieurs chapitres dans lesquels nous introduirons en annexe certaines de nos publications ayant trait au sujet. - Une étude de la dispersion des ondes de surface pour preclser la structure profonde dans le domaine atlantique et le domaine nord africain et tenter de déceler une différence entre la plaque Europe et la plaque Afrique. - Plusieurs interprétations de sondages sismiques profonds, en mer d'Alboran où la nature de la croùte (océanique, continentale ... ) conditionne toute hypothèse quant à son mode de formation, au Maroc où de nombreux profils ont été effectués principalement dans la zone rifaine. - Une étude gravimétrique faite en mer d'Alboran en utilisant les structures définies par les sondages sismiques pour confirmer ou infirmer certains résultats de ces derniers. - Plusieurs études de sismicité: de type général à partir du fichier de données U.S.G.S. de 1900 à 1976, ou plus locales concernant particulièrement l'arc de Gibraltar à partir des nouvelles données ou l'Algérie du Nord en redéterminant les épicentres de la période 1950-1970. Le problème de la profondeur des foyers est crucial pour tout modèle supposant une subduction lithosphérique, nous tenterons, examinant les données avec un soin particulier, de préciser la profondeur des foyers. Ce chapitre se terminera par quelques considérations sur les mécanismes associés aux tremblements de terre en domaine océanique ou continental. Les mécanismes focaux, du fait de la faible magnitude des séismes sur le pourtour méditerranéen, sont mal connus ; nous tenterons. à partir de données de sismogrammes courte période d'en proposer de nouveaux et de les relier à des accidents tectoniques existants. Cet exposé se terminera, non par la proposition d'un nouveau modèle supplantant tous les précédents, mais par une revue critique des différents modèles proposés à la lumière des données nouvellement acquises ou de données géophysiques déjà publiées.

L'enregistrement, à l'intérieur d'un puits de forage, du champ d'ondes élastiques généré par une source sismique permet d'étudier en détail, suivant la profondeur et suivant Ie temps, la formation et la propagation des différentes ondes qui constituent l'information sismique enregistrée en surface. On présente une simulation numérique de la technique des profils sismiques verticaux. Les sismogrammes synthétiques sont calculés par la méthode des nombres d'ondes discrets pour des milieux à stratification plane, et les champs d'ondes sont produits par une force ponctuelle verticale appliquée en surface ou une source ponctuelle explosive placée à faible profondeur. Les effets de l'atténuation et de la dispersion sont pris en compte dans les solutions. Les calculs réalisés à la fois dans les cas acoustique et élastique montrent toute la complexité de la propagation des ondes, et mettent en évidence l'importance des ondes transversales et converties en profondeur. On s'intéresse, dans une seconde partie, aux mesures d 'atténuation des ondes sismiques réalisées à partir de profils verticaux. On montre que les déterminations d'atténuation, obtenues par la méthode du rapport spectral réduit, sont fortement influencées par la stratigraphie locale au voisinage des récepteurs. Pour éliminer les effets de la stratification du milieu, on étudie une déconvolution de la structure en vitesse et en densité, avant d'introduire une nouvelle méthode d'inversion des facteurs de qualité pour des milieux finement stratifiés à une dimension. Cette méthode repose sur un processus itératif, et amène un gain appréciable dans la résolution en profondeur de la détermination de l'atténuation intrinsèque des roches.