Academic literature on the topic 'Structure de zone de faille'

Les zones de failles concentrent la migration de fluides et la déformation dans la croûte supérieure. Les propriétés hydrauliques des formations argileuses en font des excellents sites de stockage et des roches mères performants. Les zones de failles peuvent jouer deux rôles contraires dans la circulation de fluides, soit elles s’expriment sous forme de drains, soit elles constituent une barrière, et souvent les deux rôles sont combinés au sein d’une même zone de failles. Les processus de migration des fluides dans les zones de failles affectant les argiles sont peu connus. Cette étude s’est focalisée sur la structure, les paléo-circulations, les circulations actuelles lors de tests d’injection et les propriétés pétro-physiques de la zone de failles présente dans le laboratoire de recherche souterrain de Tournemire dans les argilites Toarciennes. La structure de la zone de failles a été caractérisée par des forages et reconstituée en 3D par modélisation numérique, permettant de définir des faciès de déformation. L’architecture de la zone de failles se caractérise par une imbrication de facies de déformations plus ou moins intenses sans claire organisation en cœur et zone endommagée comme observée dans les roches plus dures. Les zones intactes, fracturées et les brèches sont respectivement caractérisées par des porosités matricielles comprises entre 9.5-13.5, 10-15 et 13-21%. La circulation de fluide se concentrant aux limites de la brèche et au niveau des zones de failles «immatures» ou secondaires comprises dans les zones fracturées. Lors de son activité, la zone de failles a déjà été affectée par au moins deux phases de circulations de fluides<br>Fault zones concentrate fluids migration and deformations in the upper crust. The shale hydraulic properties make them excellent storage sites and hydrocarbon reservoirs/source rocks. Fault zones can play two roles in the fluid circulation; drains or barriers, in general, both roles are combined within the same fault zone. What are the conditions that promote the fluid circulation along the fault zones in shales and what are the fault zone impacts on the formation properties are relatively poorly explored key questions. This study focused on characterizing the relationships between fault architecture, paleo-fluid as well as current fluid circulations through the analysis of fault calcite mineralization, injection tests and petrophysical properties conducted on a fault zone outcropping underground in the Tournemire research laboratory nested in the Toarcian shale. The fault zone structure was characterized using boreholes data and reconstructed in 3D through modeling to define different deformation facies. No clear facies organization is observed, a fault core and a fault damage zone being difficult to define as it is in hard rocks. The intact, fractured and breccia facies are characterized by a porosity of 9.5-13.5, 10-15 and 13-21%. Large fluid flowrate concentrated along a few “channels” located at the breccia boundaries and in the secondary fault zones that displayed fractured facies and limited breccia fillings. Detailed microstructural and geochemical analysis at the breccia/fractured zones interface revealed that fluids circulated out of the main shear zones, in micro-more or less inherited fractures highlighting a decoupling between fault slip and fluid migrations

Les zones de failles ont un impact important sur les réservoirs carbonatés car elles peuvent agir comme des drains ou des barrières en fonction de leurs propriétés structurales et diagénétiques. Il est important de bien comprendre ces propriétés pour déterminer les caractéristiques hydrauliques des zones de failles. Pour cela, l'approche multidisciplinaire de cette thèse combinant l’analyse structurale, diagénétique et géochimique vise à (1) contraindre l'évolution structurale et diagénétique des zones de failles dans les carbonates, (2) établir des règles et des concepts géométriques permettant de construire des modèles géologiques cohérents, et (3) permettre une meilleure compréhension de la réponse dynamique hydraulique des zones de failles dans les carbonates à travers leurs évolutions. Nous avons étudié 3 zones de failles (Castellas, D19) affectant les carbonates de plate-forme du Barrémien inférieur (faciès Urgonien) situées dans l'anticlinal de La Fare et dans celui de la Nerthe (Provence - SE France). Ces travaux ont permis de restaurer les séquences diagénétiques des zones de failles avec des analyses de ciment sous catholuminescence et des mesures des isotopes 13C et 18O. L'analyse structurale a permis de compléter l'évolution diagénétique en déterminant les caractéristiques architecturales liées à chaque activité de faille et en discriminant l'effet des structures préexistantes sur le développement ultérieur de ces dernières. Enfin, cette étude a permis d'améliorer notre compréhension du comportement hydraulique des zones de failles dans les carbonates au cours temps<br>Fault zones strongly impact carbonates reservoir properties as they can act as drains or barriers depending of their structural and diagenetic properties. Hence, it is important to have an integrativecomprehension of these properties that affect the fault zones hydraulic properties. To this end, the multidisciplinary approach of this thesis combining structural, diagenetic and geochemical approaches aims to (1) constrain the structural and diagenetic evolution of fault zones in carbonates (2) draw rules and geometrical concepts allowing building of coherent geological models, and (3) allow a better understanding of the hydraulic dynamic response of fault zones in carbonates through their evolutions. We studied 3 fault zones (Castellas, D19) affecting lower Barremian platform carbonates (Urgonian facies) located in La Fare and Nerthe anticlines (Provence – SE France). This work allowed the restoration of fault zones diagenetic sequences with cement analyses under catholuminescence and 13C and 18O isotopes. The structural analysis completed the diagenetic evolution by determining the architectural characteristics related to each fault activity and discriminating the effect of pre-existing structures on subsequent fault development. Finally, this study improved our understanding of fault zones hydraulic behaviour in carbonates through times

La zone de subduction Hellénique, en Méditerranée orientale, est caractérisée par le taux de sismicité le plus important d’Europe. Des séismes de forte magnitude (Mw 7,5-8) ont eu lieu le long du segment Sud-Ouest de la zone de subduction Hellénique, au large du Péloponnèse, au cours du 19ème et 20ème siècle. Ce segment de 400 km de long a également été le lieu de nucléation du plus important séisme d’Europe, en 365 ap J.C, avec une magnitude supérieure à 8, ayant entraîné un tsunami dévastateur. Deux principaux modèles scientifiques s’opposent sur la question du couplage sismique de l’interface de subduction, allant d’un couplage sismique total au niveau de l’interface, à l’hypothèse opposée d’un couplage quasi inexistant. Cependant, ces modèles opposés considèrent des géométries approximatives et parfois extrêmes, fautes de contraintes disponibles sur la structure et la géométrie de l’interplaque sous l’avant-arc dans cette zone. La localisation de la faille responsable du séisme de 365 ap J.C est également débattue, en l’absence de données géophysiques permettant d’identifier les interfaces potentiellement responsables de cet événement dévastateur. La faille de méga-chevauchement et le domaine avant-arc du segment Sud-Ouest de l’arc Hellénique ont été l’objet d’étude de la campagne océanographique Ulysse en Novembre 2012 afin de déterminer la géométrie des structures et unités majeures dans cette portion de la zone de subduction, mais également d’apporter un éclairage sur la tectonique récente qui affecte cette zone<br>The Hellenic subduction zone, in the eastern part of the Mediterranean sea, is characterized by the highest rate of current seismicity in Europe. In the southwestern segment, several earthquakes of large magnitude (Mw 7,5-8) occured a the turn of the 19th to 20th century. This segment of 400 km long, has also been the nucleation site of the largest historical earthquake in Europe, named the 365 AD earthquake, with a magnitude of Mw 8. This event generates a devastating tsunami, which spread along the Adriactic Sea and in the Nile Delta region. Two main models differ about the interplate seismic coupling question in this region, from a total seismic coupling at the interplate, at the opposite assumption of a very weak seismic coupling. However, these opposing models consider an approximate geometry, mostly because of the lack of information available on the geometry and the localization of the interplate in this region of the forearc domain. The localization of the fault responsible of the 365 AD event is also debated, because, there is no available data who provides imagery of the interfaces potentially responsible of this devastating earthquake. The megathrust fault and the forearc domain of the southwestern segment of the Hellenic subduction zone has been the target of the Ulysse marine survey in November 2012. The aim of this survey was to provide information of the structural geometry of the main units in this part of the subduction zone, and to bring information on the recent tectonic activity in this region

La structure des zones de faille a une directe implication sur l'évaluation des risques sismiques. Les techniques d'imagerie par réflexion, en particulier la migration, sont couramment utilisées pour imager le sous-sol. Un modèle de vitesse précis est souvent nécessaire pour localiser correctement les réflecteurs en profondeur. L'imagerie des zones de faille est un défi en raison de la distribution complexe de la vitesse des ondes de volume en leur sein. La plupart des techniques de réflexion imagent les zones de faille indirectement à partir de la discontinuité des couches géologiques. Les hétérogénéités à petite échelle, telles que les fissures et les fractures, sont généralement négligées. Dans cette thèse, nous proposons une approche d'imagerie matricielle pour l'exploration géophysique qui compense les variations de vitesse dans la croûte pour imager les hétérogénéités de cette dernière avec une résolution de l'ordre de la longueur d'onde autour des zones de faille.L'imagerie matricielle est inspirée de précédents travaux en imagerie ultrasonore et optique. D'une part, les corrélations du bruit ambiant sont utilisées pour construire la matrice de réflexion. La composante des ondes de volume dans cette matrice contient toute l'information disponible sur le milieu. D’autre part, l'approche présentée ne nécessite pas un modèle de vitesse détaillé du sous-sol.Dans une première application, nous utilisons des enregistrements de bruit ambiant dans la bande de fréquence [10 20] Hz provenant d'un réseau dense de géophones afin d'imager la faille de San Jacinto, Californie, à petite échelle. Les corrélations ZZ sont calculées et organisées en matrice 2D. En appliquant des lois de retard temporels sur les réponses impulsionnelles entre géophones, la matrice de réponse est projetée en profondeur, en se basant sur un modèle de vitesse homogène. Une matrice de réflexion focalisée est obtenue et contient les réponses impulsionnelles entre un ensemble de sources et récepteurs virtuels à chaque profondeur. A partir de cette matrice, l'image du milieu est construite et ses aberrations peuvent être quantifiées. La différence entre le modèle de vitesse considéré et la réalité entraînent des distorsions de phase, qui dégradent la résolution de l'image. Un processus de correction matricielle des aberrations permet de compenser ces distorsions en introduisant la matrice distorsion. Une image 3D des 4 premiers km de la croûte terrestre est obtenue avec une résolution huit fois plus fine que celle attendue en milieu homogène. Des différences de réflectivité sont observées entre le Nord-Ouest et le Sud-Est de la faille avec une zone de dommages intense et localisée dans le Sud-Est.Dans un deuxième cas d'étude, nous imageons la structure à grande échelle de la faille Nord Anatolienne en utilisant les corrélations horizontales [0.1 0.5] Hz calculées entre 73 paires de stations. Un modèle de vitesse multi-couches est considéré. Une correction locale des distorsions de phase est effectuée. La structure profonde des principaux blocs géologiques est révélée. Des différences dans la profondeur du Moho sont mises en lumière, avec un saut sous la branche nord. Une forte réflectivité est observée dans la région située le long de la branche Nord de la faille, coïncidant avec la limite des blocs lithosphériques. La diffusion dans le nord s'étend jusqu'à 60 km de profondeur, suggérant une zone de cisaillement qui pénètre dans le manteau supérieur sous la branche Nord.Dans la dernière partie de cette thèse, nous proposons une approche qui ouvre la voie à une tomographie passive 3D de la vitesse des ondes de volume. Enfin, toutes les applications présentées confirment l'efficacité de la matrice de réflexion pour révéler la distribution des hétérogénéités dans la croûte terrestre. Elle peut être appliquée sur n'importe quelle bande de fréquence, pourvu que l'échantillonnage spatial du réseau de géophones satisfasse au critère de Nyquist<br>Revealing the structure of fault zones provides insights required to assess seismic hazards. Reflection imaging methods, in particular migration, are commonly used to image the subsurface. An accurate velocity model is often needed to properly locate the reflectors in depth.Imaging fault zones is challenging due to the complex distribution of velocity. Also, most reflection techniques image fault zones indirectly from the discontinuity of geological layers. Wave diffraction by small-scale heterogeneities, such as cracks and fractures is generally neglected.In this thesis, we propose a matrix imaging approach for geophysical exploration that handles the velocity variation in the crust and allows to resolve heterogeneities of the order of the wavelength throughout the fault zone.The reflection matrix approach is inspired from previous studies in ultrasound and optical imaging of complex media. First, ambient noise cross-correlations are used to retrieve the reflection matrix associated with a dense array of geophones. The body wave components of this matrix contains all the information available on the medium. Second, the presented approach does not require a detailed velocity model of the subsurface. A set of matrix operation is applied to compensate for the mismatch between the actual wave velocity model and its approximate model.In a first application, we use ambient noise records in the frequency band [10 20] Hz from a dense array in order image the San Jacinto Fault, California, at small scale with an horizontal resolution of 80 m. ZZ cross-correlations are computed and arranged as 2D matrix. By applying time delays, the response matrix is projected to depth, using a homogeneous velocity model. A focused reflection matrix is obtained, that contains the impulse response between virtual sources and receivers at depth. From this matrix, the image of the medium is built and the resolution of the image can be quantified.Variations between the considered model and the reality result in phase distortions, i.e aberrations, that have detrimental effects on the image of the medium.We develop an aberration correction process that allows to compensate for these distortions by introducing a novel operator, the distortion matrix. 3D images of the first 4 km of the crust are retrieved. These images reveal the backscattered intensity generated by the heterogeneities in the medium. The location and reflectivity of scatterers are retrieved with a resolution 8 times better than the one in free space. Differences in the scattering between the Northwest and the Southeast of the fault were reported with an intense localized damage zone in the Southeast.In a second application, we image the large scale structure of North Anatolian Fault using [0.1 0.5] Hz horizontal cross-correlations computed between 73 pairs of stations. A multi-layered velocity model is considered. A local correction of the phase distortions is performed. The scattering structure of the crust and the upper mantle is revealed. Differences in the Moho depth are reported, with a step below the northern branch. Strong scattering is observed in the region lying along the northern strand of the fault, coinciding with the limit of the lithospheric blocks. The scattering in the North extends to 60 km depth, suggesting a shear zone that penetrates in the upper mantle beneath the northern strand. The scattering also reveals the deep structure of the main geological blocks.In the last part of this thesis, we propose an approach that paves the route towards a 3D passive tomography of the body wave velocity. Finally, all the presented applications confirm the efficiency of the reflection matrix approach in revealing the structure of the subsurface. It provides new insights into the scattering distribution in the Earth. It can be applied to any scale, scattering regime, and frequency bandwith, if the spatial sampling of the geophones' array satisfies the Nyquist criterion

Le rift nord islandais peut être considéré comme l'équivalent émergé de la dorsale de Kolbeinsey. Il est cependant décalé de 120km vers l'est par rapport à celle-ci. La Zone de Fracture de Tjörnes, une zone transformante dextre, absorbe ce décalage. L'analyse des grandes structures ainsi que l'inversion de données de failles à stries ont permis de caractériser la géométrie et le fonctionnement de la faille d'Húsavík-Flatey (FHF), l'une des structures majeures de la Zone de Fracture de Tjörnes. L'inversion de mécanismes au foyer, fournis par l'Office Météorologique Islandais, a permis de compléter l'étude, pour la période actuelle. L'obliquité de la FHF, de direction WNW-ESE, par rapport à la divergence des plaques de direction E-W induit depuis la fin du Tertiaire une transtension dextre de direction ENE-WSW le long de la FHF. Ce mouvement transtensif se partitionne localement en une extension de direction NE-SW, sub-perpendiculaire à la FHF, et une extension de direction NW-SE, sub-parallèle à la FHF. Ces trois régimes ne correspondent pas à une succession bien définie d'épisodes régionaux mais à des variations locales et temporelles du mouvement transformant. A proximité de la jonction de la FHF avec la dorsale de Kolbeinsey, les failles dextres qui accommodent principalement le mouvement décrochant sont majoritairement remplacées par des failles normales à composante dextre. A l'autre extrémité de la FHF, au niveau de sa jonction avec le rift nord islandais, la faille est divisée en deux branches parallèles. L'une d'elles se connecte directement au rift nord islandais en définissant un point triple tandis que l'autre branche évolue progressivement d'une faille transformante de direction WNW-ESE jusqu'à une faille normale de direction N-S parallèle au rift. Ces différences structurales s'expliqueraient par la propagation vers le nord du rift nord islandais ainsi que par l'influence de structures préexistantes, telles que des volcans, lors du développement de ces deux failles. De plus, le fonctionnement du rift nord islandais à proximité de la FHF paraît fortement influencé par celui de cette dernière. Enfin, l'activité séismique liée à l'actuel déblocage de la partie de la FHF bloquée depuis la dernière crise éruptive du rift nord islandais s'intégrerait dans le modèle de fonctionnement en transtension dextre de cette faille. Le décalage du rift nord islandais et de la dorsale de Kolbeinsey résulte d'un saut vers l'est de la zone d'accrétion nord islandaise. La dérive vers l'ouest de la dorsale médio-Atlantique par rapport au point chaud islandais serait à l'origine de tels sauts. A partir de datations 40Ar/39Ar de dykes échantillonnés le long d'un profil parallèle à la direction de divergence des plaques, l'initiation de l'actuel rift nord islandais a été datée à 8-8.5 Ma. Elle eut lieu dans des roches qui n'avaient alors que 1 Ma. Le paléo-rift, dont l'axe a été localisé le long du fjord de Skagafjördur, c'est-à-dire 60 km à l'est de l'emplacement généralement admis, et le rift actuel ont fonctionné simultanément et de façon asymétrique, l'accrétion étant plus importante sur leurs flancs extérieurs, jusqu'à 3 Ma. L'absence supposée de dérive du rift nord islandais par rapport au point chaud implique une très forte asymétrie d'accrétion de la plaque Nord Amérique par rapport à la plaque Eurasie. Si l'activité du point chaud venait à diminuer, le rift nord islandais pourrait être libéré et dériver vers l'ouest jusqu'à ce qu'un nouveau pulse mantellique provoque un saut de rift vers l'est et ramène la zone d'accrétion à l'aplomb du point chaud. Les déformations observées dans le Nord de l'Islande s'expliquent par la réorganisation tectonique liée au dernier saut de rift. Le mécanisme d'abandon du paléo-rift de Skagafjördur est interprété comme un retrait symétrique et synchrone vers la ride de Kolbeinsey et vers la zone volcanique du centre de l'Islande, cette dernière constituant probablement une zone de relais entre les rifts nord et sud islandais. Le poids des laves émises depuis 3 Ma par la zone volcanique du centre de l'Islande a provoqué une flexuration des laves issues du paléo-rift vers le centre de l'Islande de la même manière qu'elles ont été flexurées par et en direction de celles émises par le rift nord islandais. Cette profonde réorganisation structurale expliquerait l'absence d'une synforme le long de la partie méridionale du paléo-rift de Skagafjördur alors qu'une telle synforme, caractéristique d'un rift en Islande, est présente le long de sa partie septentrionale. La synforme initialement considérée comme localisant l'axe du paléo-rift dans le Nord de l'Islande ne serait alors que l'axe d'une zone de flexure due à l'épanchement des laves plio-pléistocènes. Malgré la faible quantité de données radiochronologiques disponibles pour la partie sud de l'Islande, le modèle d'évolution tectonique proposé pour le Nord de l'Islande a été intégré dans un schéma d'évolution de l'ensemble de l'île. En accommodant les différences d'évolution entre les parties nord et sud de l'île, telles que le diachronisme entre les sauts de rift ayant eu lieu dans ces deux parties de l'Islande et donc le décalage des zones d'accrétion au travers de l'île, la zone volcanique du centre de l'Islande a ainsi joué un rôle primordial tout le long du développement de l'île.

L’étude des failles affectant la croûte supérieure suscite un intérêt particulier pour la modélisation de leur impact sur l’écoulement des fluides et le comportement mécanique de la croûte terrestre. Les zones d’endommagements de failles sont d’importantes structures aux multiples implications pour les problématiques de gestions des ressources et de risque/aléa sismiques. Cette thèse a pour objectif de déterminer la distribution de l’endommagement autour des failles, comprendre sa croissance et étudier son impact sur la loi d’échelle Déplacement – Epaisseur d’endommagement (D-T). Pour répondre à cette problématique, deux approches complémentaires sont développées : des études tectoniques d’exemples naturels et des modélisations analogiques de failles normales. Ce manuscrit présente de nouvelles cartographies de l’endommagement, une première loi D-T pour les failles dans des roches carbonatées, ainsi que les premières expériences de modélisation analogique dédiées à l’étude de l’endommagement. Les résultats montrent que la distribution de l’endommagement autour des failles est hétérogène et asymétrique, principalement influencée par les nombreuses interactions de failles lors de leur croissance (segmentation, failles conjuguées). Une loi D-T spécifique à l’endommagement de type wall damage est établie, qui montre une corrélation normale entre D et T pour les failles de rejet inférieur à 100 m et confirme l’existence d’un seuil d’épaisseur d’endommagement au-delà de 100 m de rejet. Pour expliquer cette loi nous proposons un modèle de croissance de zone d’endommagement contrôlée par les processus d’interaction et de coalescence de la segmentation précoce. Les expériences de modélisations analogiques ont permis de décrire deux nouveaux types d’endommagement (graben damage et dip-change link damage), et d’identifier une transition de mode de déformation, depuis un cisaillement dilatant segmenté vers un cisaillement compactant localisé dans les zones de failles. Elles démontrent également que l’initiation de la segmentation, la sélection de l’activité des segments, leurs interactions et leurs coalescences sont des processus essentiels contrôlant le développement des zones d’endommagement et la loi D-T. Nous proposons que l’épaisseur de l’unité fragile contenant les failles est un paramètre principal du contrôle de l’évolution de la segmentation, de la localisation de la déformation et donc du seuil d’épaisseur d’endommagement observé<br>The study of faults in the upper crust generates interest in modeling their impact on fluid flow and the mechanical behavior of the earth's crust. Fault damage zones are important structures with multiple implications for resource management and earthquake studies. This thesis aims to characterize the distribution and growth of damage around faults and to study its impact on the Displacement - Damage thickness (D-T) scaling law. Two complementary approaches of field measurements and analog modeling of normal faults are developed to answer this question. This manuscript presents new results of fault damage mapping, D-T scaling in carbonate rocks, and the first analog modeling experiments of fault damage zones. The results show a heterogeneous and asymmetric distribution of damage around faults, mainly influenced by fault interactions during their growth (segmentation, conjugate faults). A D-T law specific to wall damage is established and shows a normal correlation between D and T for less than 100 m of fault displacement, and also confirms the existence of a damage thickness threshold after 100 m of displacement. To explain this law, we propose a damage zone growth model controlled by the interaction and coalescence of fault segments. Analog modeling experiments allowed the description of two new types of damage (graben damage and dip-change link damage), and show a failure mode transition during fault growth, from a segmented dilatational-shear mode to a localized compactional-shear mode. They also demonstrate that initiation of segmentation, segment activity selection, interaction and coalescence processes control the development of fault damage zones and the D-T law. We propose that the thickness of the faulted brittle layer is a main controlling parameter of segmentation, strain localization, and the fault damage thickness threshold observed

La Zone de Fracture d'Owen (ZFO) est une faille de 800 km de long qui accommode actuellement le mouvement dextre entre l'Inde et l'Arabie. Elle s'inscrit le long d'un petit cercle qui implique un mouvement purement dextre sur la majeure partie de la faille. La couverture bathymétrique complète de la ZFO recueillie au cours de la campagne Owen-1 révèle plusieurs segments de failles séparés par des relais, dont un bassin pull-apart de 90 km de long sur 30 km de large à la latitude 20°N. Un bassin pull-apart rhomboédrique (Beautemps-Beaupré) marque la terminaison sud de l'OFZ, tandis qu'un bassin plus complexe, la fosse de Dalrymple, constitue la terminaison Nord. La ZFO recoupe la Ride d'Owen-Murray, qui forme une série d'imposants reliefs océaniques. Les décalages morphologiques de la Ride d'Owen confirment un décalage dextre d'environ 10-12 km le long de l'OFZ. En considérant constant un mouvement de 3±1 mm. A-1 estimé à partir de données géologiques et GPS, l'âge de la ZFO est compris entre 3 et 6 Ma. De même, l'âge du bassin 20°N et de la fosse de Dalrymple sont estimés à 2-3 Ma à partir de calibration avec les forages ODP-DSDP. L'âge de ces bassins est contemporain d'une discordance majeure observée dans la plaine abyssale de l'Oman (discordance "M") associée au prisme du Makran. D'autre part, la Ride d'Owen est érodée par des systèmes complexes de glissements de terrains sous-marins, qui représentent une source potentielle d'aléa tsunami pour les côtes de l'Oman. Les données stratigraphiques indiquent que la récurrence de tels glissements (et des tsunamis associés) est faible, de l'ordre de 105-106 années. Les données de sismique réflexion collectées lors de la campagne Owen-2 ont permis d'identifier les traces Miocène et Paléogène de la limite de plaque, entraînant une révision complète de son histoire géologique. Tout d’abord, l'identification de lambeaux de l'ophiolite de Masirah sur le socle du Bassin d'Owen aux abords de la marge est-omanaise indique que le socle est à cet endroit d'âge Crétacé (au minimum). Cela contraste avec l'âge Paléocène des roches forées au niveau de la Ride d'Owen. Ces observations indiquent que le socle du Bassin d'Owen est d'âge mixte, et que des portions de lithosphère d'âge différent ont été mises en contact par une faille transformante majeure. Le système de failles transformantes structurant le socle du Bassin d'Owen était associé à la dorsale de Carlsberg au cours du Paléocène-Eocène. L'arrêt de son activité, associé à un épisode de transpression à la fin de l'Eocène, est marqué par le soulèvement de rides marginales et une discordance angulaire régionale. La limite de plaque Inde-Arabie est ensuite retrouvée au niveau de l'actuelle Ride d'Owen dès la fin de l'Oligocène. Cette relocalisation de la plaque Arabe a impliqué le transfert d'un vaste segment de la plaque Indienne à la plaque Arabe. Le soulèvement de la Ride d'Owen a eu lieu autour de 8. 2-8. 8 Ma, en réponse à un changement cinématique associé à la plaque Indienne. Cet épisode de déformation est responsable de l'inactivation de la limite de plaque Miocène, et de sa relocalisation au niveau de l'OFZ actuelle. Un changement environnemental majeur a été précédemment identifié sur le pourtour de la Mer d'Arabie dans la séquence de Siwalik au Pakistan. L’augmentation drastique des abondances de G. Bulloides dans la couverture sédimentaire de la Ride d'Owen, précédemment interprétée comme le résultat d'une abrupte intensification de la mousson autour de 8. 5 Ma, marque en réalité un changement des conditions de préservation des foraminifères suite au soulèvement de la ride. Nous proposons que l'épisode de déformation identifié dans le Bassin d'Owen ait pu également favoriser le soulèvement de reliefs au niveau de la marge du Dhofar et du prisme d'accrétion du Makran, conduisant à une réorganisation de la circulation atmosphérique à l'origine du changement environnemental de Siwalik<br>The Owen Fracture Zone (OFZ) is a 800 km-long fault system that currently accommodates the dextral strike-slip motion between India and Arabia plates. It closely follows a small circle about a rotation pole determined with GPS and seismicity data, which is consistent with a pure strike-slip motion along the entire fracture zone. As shown by the high resolution multibeam bathymetric map with full coverage (OWEN-1 cruise), it is made up of a series of fault segments separated by releasing and restraining bends, including a major pull-apart basin at latitude 20°N and two stepover basins at its terminations, the Beautemps-Beaupré Basin to the south and the Dalrymple Trough to the north. The OFZ crosscuts the Owen-Murray Ridge, a series of prominent oceanic highs. Offsets of the Owen Ridge observed on the seafloor indicate a finite dextral displacement of 10-12 km along the OFZ. Considering a steady motion of 3 ±1 mm. Y-1 estimated independently from geodetic and geological data, this implies that the present-day trace of the OFZ has been active since at least 3 to 6 Ma. Consistently, the age of opening of the 20°N Basin and the Dalrymple trough is estimated at about 2-3 Ma ago by calibration with DSDP-ODP drillings, coevally with a regional unconformity over the Oman abyssal plain (the M-unconformity). The Owen-Murray Ridge is dissected by complex systems of submarine landslides, which may represent a source of tsunami hazard for the nearby Oman coast according to numerical models. Stratigraphic studies document a recurrence in the order of 105-106 yrs, indicating that such tsunamis are infrequent. The seismic dataset collected during the Owen-2 cruise provides the first identification of the Miocene and Paleogene traces of the plate boundary prior to the activation of the OFZ, and leads to a full revision of the geological history of the area. We highlight the composite age of the Owen Basin basement, made of Paleocene crust drilled on its eastern part, and composed of pre-Maastrichtian crust overlain by Upper Cretaceous ophiolites on its western side (at the edge of the Oman Margin). A major transform fault crossing the Owen Basin juxtaposed these two slivers of lithosphere of different ages. This transform system used to be associated with the Carlsberg spreading center during the Paleogene, which formed most of the Owen Basin basement. The inactivation of the transform system in Late Eocene-Early Oligocene times is marked by the uplift of marginal ridges along the Oman Margin and a regional angular unconformity. The transform system then shifted to a narrow structure located at the edge of the present-day Owen Ridge in Late Oligocene times, shortly before seafloor spreading began at the Sheba Ridge. This migration of the plate boundary involved the capture of a part of the Indian oceanic lithosphere accreted at the Carlsberg Ridge (in Paleocene-Eocene times) to the Arabian plate. The Owen Ridge uplifted much latter, in Late Miocene times (8. 2-8. 8 Ma), in response to a kinematic change of the Indian plate. This episode of deformation ultimately led to the inactivation of the Miocene plate boundary and the activation of the OFZ. A major environmental change is recorded over the Arabian Sea coasts in the Siwalik paleosol sequence, coevally with this episode of deformation. This environmental change was previously interpreted as the result of an intensification of the Indian Monsoon at ~8. 5 Ma recorded by a drastic increase in G. Bulloides abundance in the sedimentary cover of the Owen Ridge. In contrast, we propose that the uplift of the Owen Ridge 8-9 Ma ago induced better preservation of foraminifers. Furthermore, this episode of deformation could have also triggered continental uplift along the East Oman and the Dhofar margin, and at the Makran accretionary wedge, leading to a reorganization of the atmospheric circulation that could explain the coeval environmental change recorded in the Siwalik sequence in Pakistan

Cette thèse porte sur les relations entre la limite supérieure de la zone sismogène et la construction et la structuration du prisme de Nankai, au Sud-Est du Japon. La détermination des contraintes dans le prisme à partir des données d’ovalisation de puits montrent une permutation des contraintes au dessus d’un hors séquence, appelé splay fault, situé à la limite de la zone sismogène. Le régime de contrainte est extensif dans cette zone et décrochant dans le reste du prisme. L’étude de la compaction des sédiments à partir des données de porosité corrigée de l’effet des argiles permet de quantifier l’érosion récente des sédiments de pentes, et montre l’existence d’une érosion plus ancienne au dessus des chevauchements majeurs. L’étude des styles de déformations des sédiments montre que l’érosion peut rendre compte de la répartition des structures de déformation dans le prisme. Enfin, la modélisation mécanique de la marge montre que l’activité de la splay fault, très faible depuis le dernier million d’années, et la présence d’une zone d’extension en arrière de cette faille s’expliquent par l’arrêt de l’accrétion et un décollement faible dans le prisme frontal<br>This study is focused on the upper limit of the seismogenic zone in the Kumano transect of the Nankai margin in relation with the construction of the wedge. The first step was to determine the stress orientations and amplitude within the wedge from borehole breakouts analysis. We show the striking presence of a trench normal extension zone behind the splay fault in a wedge dominated by a strike-slip stress regime. Locally an extensional stress regime is also observed in the slope sediment of the outer part of the wedge. In a second part of this work, we used porosity corrected from water bound to clay minerals to study the compaction state of the sediments and to quantify the amount of erosion in the slope sediments. Results also highlight the existence of past erosion related to the activity of the splay fault. In a third part, the observation of deformation style within sediments showed that erosion could explain the distribution of dilatant and compactive structures within the wedge. Finally, we show, based on mechanical modeling, that the splay fault slow slip rate over the last million year, and the presence of an extension zone landward of the splay fault, could both be explained by a pause in the accretion and a weak décollement beneath the outer wedge

La sismotectonique de deux zones de collision continentale en iran a ete etudiee. Dans le zagros central au sud de l'iran, nous utilisons des donnees microsismiques et geodesiques. A l'aide d'un reseau de 30 stations qui ont fonctionne en novembre et decembre 1997, 416 microseismes ont ete localises et 79 solutions focales calculees. La structure de la croute dans cette partie du zagros a ete determinee en utilisant la methode d'inversion 1-d et la methode de fonction de transfert. Il montre qu'une couche de sediments de 11 km est placee au dessus d'une croute d'epaisseur totale de 48 km. La microsismicite observee dans cette region est superficielle (8-16 km) et elle est situee dans le socle metamorphique precambrien sous l'epaisse couche de sediments. Cette sismicite montre plusieurs alignements paralleles aux axes des plis orientes nw-se avec un pendage fort vers le sw. L'analyse des mecanismes au foyer montre des mecanismes en coulissage (dextre sur un plan oriente nw-se) et des mecanismes en chevauchement. La deformation de cette region est aussi etudiee a partir de donnees geodesiques (gps) de deux campagnes successives en 1997 et 2000. Le resultat montre un raccourcissement d'environ 1 cm/an affectant la largeur totale du zagros suivant une direction n-ne, a peu pres parallele a la direction de mouvement de l'arabie par rapport a l'eurasie. Dans l'alborz, au nord de l'iran un reseau de 30 stations a fonctionne en juin et juillet 1998 dans la region de roudbar ou un seisme destructeur a eu lieu en 1990. La structure crustale a ete determinee par inversion 1-d et par la methode de fonction de transfert et montre une croute a 35 km d'epaisseur. La sismicite dans cette region est superficielle (4-16 km) et elle se situe plutot dans le socle cristallin. Elle montre un alignement oriente nw-se associe probablement aux failles chevauchantes de manjil et klishoum et aux failles coulissantes de kabateh et zardgoli. Des mecanismes au foyer indiquent des failles inverses et de coulissage.

Presentation d'un modele de zone de decrochements et de chevauchements dans l'avant-pays nord de la chaine des pyrenees, massif de gresigne. Les macrostructures definissent le cadre tectonique general, les microstructures indiquent l'existence de deux directions principales de racourcissement qui se superposent. La structure du massif de la gresigne est une structure ecaillee de type duplex. Le mecanisme de deformation resulte de l'effet de coin forme par les decrochements limites convergents