L'érosion fluviatile par abrasion joue un rôle prépondérant dans l'évolution du paysage, notamment en contexte orogénique dans les rivières à fond rocheux. Le but de cette thèse est de démontrer qu'une étude intégrée des processus d'abrasion (petite échelle et courte période se temps) est possible sur le terrain à condition de bien contraindre « l'environnement érosif », c'est-à-dire : (1) les caractéristiques des flux d'eau (fréquence des crues, modélisation des écoulement dans le chenal) et des flux de sédiment (volume de sédiments transporté, granulométrie) ; (2) la résistance mécanique à l'érosion des roches du substrat. L'autre point essentiel est naturellement la mesure de l'érosion in situ qui nécessite la conception d'outils originaux. <br />Au travers des plis de l'avant pays himalayen que nous avons choisis comme « laboratoire naturel », dans les Siwaliks du Népal Central, l'abrasion fluviatile annuelle a atteint localement plusieurs millimètres voire dizaines de millimètres en 2006. Nous proposons un modèle simple intégrant les caractéristiques des flux et les l'érodabilités des roches permettant de reproduire assez fidèlement les valeurs d'érosion mesurées sur le terrain (à l'échelle d'une section de chenal). Ce mémoire est également l'occasion d'avancées méthodologiques, notamment sur la mesure indirecte de la charge de fond (granulométrie sur image des séries conglomératiques, désagrégation des grès) et sur la mesure de « l'érodabilité » des roches directement sur le terrain grâce au rebond du marteau de Schmidt. Nous présentons enfin de nouveaux dispositifs autonomes de mesure en continu dont un « capteur d'érosion » très prometteur.

Dans les systèmes chevauchants la tectonique, l'érosion et la sédimentation interagissent pour créer des reliefs et des bassins syntectoniques. Le but de ce travail est d'aider à mieux comprendre et quantifier le contrôle exercé par ces trois phénomènes sur 1) la morphologie des reliefs; 2) la localisation des dépôts sédimentaires et les types de dépôt; 3) la localisation de la déformation. Dans ce but, et dans la première partie de mon travail, j'ai procédé au développement d'un modèle numérique comportant une simulation de la croissance incrémentale des plis par propagation de faille, couplée à une loi de diffusion rendant compte des transports superficiels (érosion et sédimentation). Ceci permet d'étudier la répartition de l'érosion et de la sédimentation en fonction de l'activité tectonique et des relations entre plissement/chevauchement. La mise en oeuvre des modélisations permet aussi une analyse de l'évolution des systèmes chevauchants. L'application à l'exemple du Subandin de Bolivie, montre que 1) L'évolution du prisme tectonique et la formation des grands bassins sont pour une grande part contrôlées par la géométrie du prisme initial ainsi que par celle du plan de décollement régional; 2) Les phénomènes superficiels qui permettent la formation de vastes bassins syntectoniques influencent la localisation de la déformation, en contrôlant la géométrie de la surface du prisme. Dans la seconde partie de ce travail la méthodologie mise au point, est appliquée aux Siwalik de l'Ouest Népal. Dans cette région, où le système chevauchant est de mieux en mieux contraint par des études de terrain, on observe également de vastes bassins transportés inégalement répartis sur la zone d'étude. Les modélisations montrent que le paramètre contrôlant au premier ordre le développement des bassins transportés est le pendage du plan de décollement. Un fort pendage du plan de décollement, qui induit une forte épaisseur des écailles tectoniques, favorise l'apparition de vastes bassins transportés. Dans le cas contraire, où le pendage du plan de décollement est faible, la forte pente de surface du prisme favorise l'érosion et les réactivations hors séquence. Ces résultats sont confirmés grâce aux coupes équilibrées effectuées dans l'Ouest Népal qui montrent que les bassins transportés se développent au-dessus d'un prisme tectonique épais (5500 m), alors que là où le système tectonique, incorporant des écailles, n'est plus épais que de 4000 m, on observe des réactivations d'un chevauchement interne. Les modélisations montrent , aussi, que le développement latéral des structures frontales par le biais de plis par propagation de faille, contrôle les morphologies du synclinal et du crêt situes en position interne. Ceci est confirmé par une étude morphostructurale qui montre que la structure frontale est constituée de tronçons assez courts qui se relaient et que la sédimentation et la morphologie du système sont contrôlés par ces relais. Dans les Siwalik de l'Ouest Népal, existe une lacune de sismicité, et les vitesses de raccourcissement instantanées sont faibles (2-7 mm/an). L'étude des terrasses alluviales des bassins syntectoniques, montre 1) que le remplissage holocène du Dun de Deukhury est largement dépendant de la localisation de l'activité tectonique le long des chevauchements limitant ces bassins, et formant des "barrages tectoniques"; 2) que l'enregistrement des variations climatiques est masqué par l'importance des phénomènes tectoniques; 3) que les vitesses de surrection de ces terrasses alluviales, déduites de datations au C14, permettent de calculer des vitesses moyennes de raccourcissement de l'ordre de 15 à 20 mm/an pour la période holocène; 4) qu'il existe de nombreuses réactivations hors séquence, se localisant le long d'un chevauchement intermédiaire, le MDT. Les faibles déformations actuelles déduites de mesures GPS ne sont donc pas représentatives de la déformation de cette partie de la chaîne himalayenne sur une longue période. Ces différences de vitesses entre déformations actuelles et déformations moyennes telles qu'elles sont enregistrées dans cette partie du Népal, témoignent d'un rallentissement momentané de la déformation qui pourrait être en accord avec une période intersismique d'un cycle sismique. Des périodes de relatif calme tectonique comme la période actuelle pourraient être suivies de période où l'activité tectonique est plus intense (le futur proche?). L'alternance de la localisation du raccourcissement le long des structures chevauchantes, frontales ou en position plus interne, suivrait un cycle de quelques milliers d'années. Une étape du cycle serait caractérisée par une activité tectonique concentrée sur le chevauchement frontal; une autre étape verrait l'activité tectonique se répartir équitablement entre la structurefrontale et un chevauchement en position interne.