La sismicité présente le long du méga-chevauchement himalayen, dans la trace du fort séisme de 1505, des variations spatiales qui restaient peu résolues. Nous y avons déployé un réseau sismologique temporaire de 15 stations pour la période 2014-2016, en complément du réseau national. Nous avons effectué une détection automatique Seiscomp3 puis un pointé manuel des séismes enregistrés par le réseau, suivi par une localisation absolue Hypo71 et une relocalisation relative d’essaims HypoDD. Le catalogue résultant compte 2154 évènements dans notre zone d’étude dont les profondeurs (8-16 km) sont bien résolues. La confrontation de la sismicité avec des coupes géologiques équilibrées montre que les séismes se localisent dans le compartiment supérieur à proximité du grand chevauchement himalayen au voisinage de rampes ou contacts suspectés entre écailles de moyen pays. Les variations latérales de structures associées à cette sismicité sont susceptibles de contrôler pour partie les ruptures cosismiques de séismes intermédiaires, qui viennent rompre partiellement le chevauchement, comme l’ont démontré les études du séisme de Mw7.8 de Gorkha-Népal, 2015. La segmentation qui en résulte est une donnée importante dans les études d’aléa sismique. / The seismicity located along the Himalayan mega-thrust, within the trace of the great M8+ 1505AD earthquake, displays striking spatial variations which remained poorly resolved. In order to better constrain and understand these variations, we deployed a 15-stations temporary seismological network for 2 years (2014-2016) as a complement to the national network. We first processed the data with an automatic detection with Seiscomp3, then a manual picking of earthquakes recorded by the network, followed by a Hypo71 absolute localization and HypoDD relative relocation of clustered events. The resulting catalogue contains 2154 local events, shallow to midcrustal (8 - 16 km). The seismicity presented temporal variations suggesting fluid migrations. The confrontation between the seismicity and the geologic balanced cross-sections shows that most eartbquakes happen within the hangingwall of the Main Himalayan Thrust fault nearby ramps or suspected contacts between lesser Himalayan slivers. The lateral variations of some of the structures associated to this seismicity are likely to partially control the extent of the coseismic ruptures during intermediate earthquakes that break partly the locked fault zone, in a similar way as what was reported after the Mw7.8 2015 Gorkha-Nepal earthquake. Better characterizing the segmentation of such faults is an important input for seismic hazard studies.

Une station sismologique trois composantes, 24 bits, enregistrement continu, faible coût et basse consommation a été développée en collaboration avec une société française. L'instrument est entièrement contrôlé par ligne téléphonique, mais il peut aussi être utilisé de façon autonome. L'architecture de la station inclut une carte PC. On dispose alors d'un véritable ordinateur au coeur de l'appareil. Le stockage de l'information est fait sur un disque dur PCMCIA (340 Mo). Un enregistrement sur carte flash ou sur DAT serait aussi possible. Des logiciels écrits par l'utilisateur peuvent être installés sur le disque dur pour traiter les dornnées sur le terrain. La communication téléphonique est faite avec des modems 14400 bps. La largeur de bande et le faIble bruit électronique pemlettent l' utilisation de plusieurs types de sismométres. Une expression analytique de la réponse instrumentale de la station a éle déterminée à partir des spécifications techniques. Le capteur trois composantes a été étalonné avec une méthode qui utilise un signal binaire pseudo-aléatoire. Une procédure de minimisation est utilisée pour ajuster les paramètres du sismomètre aux résultats expérimentaux. Ce processus de calibration peut être exécuté de façon périodique et automatisée.

La tomographie sismologique à l'échelle régionale peut donner des informations sur la structure profonde des continents anciens. Nous développons une méthode de tomographie en ondes de surface, puis nous l'appliquons aux ondes de Rayleigh du projet SVEKALAPKO (bouclier Balte). Cette méthode est basée sur le tracé de rais 2D, elle tient compte de la courbure des fronts d'onde incidents. Le profil moyen en vitesse des ondes S obtenu est de 4% plus rapide que des modèles de Terre standards et ne présente pas de zone à moindre vitesse. La comparaison avec des données issues de xénolithes implique une stratification chimique de la lithosphère. Le modèle 3D présente des variations latérales de +/-3% attribuées à des différences de composition des roches. La limite Archéen-Protérozoïque n'a pas de signature nette peut-être à cause d'une modification du manteau à grande échelle au cours du Protérozoïque et/ou de la structure complexe du domaine Protérozoïque, héritée de sa formation.

Le volcan actif Mont Nemrut, situé à l'ouest du lac Van, est l'un des volcans les plus importants d'Anatolie orientale. Il possède une caldeira sommitale de 8.5 x 7 km de diamètres. L'activité volcanique du Nemrut a commencé il y a ~ 1Ma et s'est poursuivie jusque dans les périodes historiques. Les éruptions les plus récentes ont été signalées en 1441, 1597 et 1692 A.D. Parmi les volcans anatoliens orientaux, le Nemrut est le volcan le plus dangereux, compte tenu de sa proximité avec des sites urbanisés environnants ; il menace directement 135 000 habitants. Les manifestations actuelles de l'activité volcanique sont représentées par une activité hydrothermale et fumerollienne au sein de la caldeira. L'évolution structurale du volcan se subdivise en deux stades principaux ( pré-caldeira et post-caldeira) séparés par l'effondrement catastrophique de la caldeira. Les produits de l'activité anté-caldeira sont majoritairement représentés par des écoulements et des dômes de lave felsiques. Les séries ignimbritiques du Nemrut et de Kantasi, manifestations majeures de l'activité de la caldeira, sont constituées d'unités pliniennes et d'écoulements ignimbritiques. L'activité post-caldeira est représentée par une activité phréatomagmatique explosive et une activité effusive basaltique-rhyolitique bimodale, concentrées au sein de la caldeira et au niveau de la zone de rift récent du Nemrut, sur le flanc nord. L'analyse des données multisources (études de polarisation spontanée, modèles numériques de terrain et bathymétrie ainsi que de leurs produits dérivés, images Landsat et ASTER) a permis de caractériser la structure de la caldeira du Nemrut et les circulations hydrothermales associées. La synthèse de ces approches pluri-thématiques et des interprétations correspondantes permet de proposer que la caldeira est constituée de 3 blocs principaux, conséquence des processus de fragmentation générés lors des phases d'effondrement. Les frontières délimitant ces blocs et la frontière structurale principale de la caldeira contrôlent les principales activités hydrothermales intra-caldeira. Le régime tectonique régional de compression-extension existant au Pliocène est structuralement enraciné et est responsable du déclenchement du volcanisme du Mont Nemrut. Le jeu de systèmes décrochants surimposés aux structures pré-existantes a provoqué l'apparition d'une zone de faiblesse localisée au sein de laquelle le système volcanique du Nemrut s'est préférentiellement mis en place. La surveillance de l'activité du volcan a été initiée par l'installation d'un ensemble de 3 sismomètres, ce qui constitue le 1er réseau de surveillance sismo-volcanique sur un volcan en Turquie. Les données temps réel sont acquises, traitées et archivées depuis octobre 2003. L'interprétation des signaux volcaniques acquis dans le cadre de cette surveillance sismologique, couplée aux résultats de l'étude du système hydrothermal, confortent clairement l'existence d'une chambre magmatique active localisée aux environs de 4-5 km de profondeur. La surveillance à long terme de ce volcan potentiellement actif est essentielle pour la prévention des risques associés et fournira de plus une base de données essentielle pour une meilleure connaissance et compréhension du mode de fonctionnement de ce volcan.

Cette thèse porte sur l’application de la technique de corrélation de bruit sismologique ambiant pour l'imagerie et le suivi des réservoirs géothermiques de Rittershoffen (ECOGI) et de Soultz-sous-Forêts (GEIE-EMC). La forte variabilité spatio-temporelle des sources du bruit de fond sismologique dans la gamme de période 0.2-7s limite la reconstruction des fonctions de Green. Cela induit des erreurs dans la construction des modèles de vitesse. Deux approches sont proposées pour s’affranchir des effets de la non-uniformité spatiale du bruit. Par ailleurs, la variabilité temporelle des sources de bruit est un facteur limitant pour le suivi du réservoir. On estime que les perturbations de vitesse doivent être de l’ordre de 0.1% à 1% pour pouvoir être détectées par les réseaux disponibles. Ce seuil n’a pas été franchi lors de la construction du site Rittershoffen mais une modification probable des propriétés diffractantes du milieu a été observée à la suite d’une stimulation. / This work focuses on the application of the ambient seismic noise correlation technique for the imaging and monitoring of deep geothermal reservoirs near Rittershoffen (ECOGI) and Soultz-sous-Forêts (GEIE-EMC). The strong spatial and temporal variability of the noise sources in the period range 0.2-7s limits the reconstruction of the Green’s functions. This results in significant errors in the velocity models. Two approaches are proposed to overcome the spatial non-uniformity of the noise and to improve the quality of the velocity models. Besides that, the temporal variability of the noise sources is a limiting factor for monitoring purposes. We estimate that the speed variations should be larger than 0.1% to 1% to be detected by the available networks. This threshold was not reached at Rittershoffen during the drillings or the stimulations. However, a probable change of the diffracting properties of the medium was observed following a hydraulic stimulation.