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Active tectonics of the Southern Tunisian Atlas, structural and morphotectonic approaches

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Paléosismologie Morphotectonique -- Tunisie (sud) Atlas Sud Tunisien Morphotectonique Datation au 10Be Bassin d'avant-pays Thèses et écrits académiques Aléa sismique Morphotectonique -- Atlas (montagnes) Coupes équilibrées

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Tectonique active de l'Atlas Sud Tunisien, approche structurale et morphotectonique

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Tectonique active de l'Atlas Sud Tunisien, approche structurale et morphotectonique

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This thesis is a contribution to the determination of the crustal geometry, kinematic history, active tectonics and seismic hazard in the Southern Tunisian Atlas (STA). It is based on the acquisition and analysis of field data (geology, geomorphology and paleoseismology), the interpretation of satellite images, the dating of morphological markers offset by active faults, the seismic interpretation and the construction of balanced cross-sections. The STA is characterized by thin skinned and thick skinned thrust structures and a lateral variation of regional deformation (structural geometry and shortening rate) controlled by NW-SE oblique ramps inherited from borders of a Late Triassic-Early Jurassic rift. The first increments of compressive deformation were recorded in the Turonian-Maastrichtian by a pro parte tectonic inversion of NW-SE and EW normal faults. Compression then has spread back from Serravalian-Tortonian into the STA, where it was manifested by fault propagation folds in the post Triassic sedimentary cover. The major Eocene \"Atlas event\" described in hinterland domains and in the Eastern Tunisia did not deform significantly the STA, which corresponded probably in this period to the backbulge depozone of the Maghrebides. The Gafsa fault is the longest oblique ramp of the STA structure inherited from the rift. It has a complex geometry with a decoupling between the post-Paleozoic sedimentary cover and the basement above thanks to a Triassic evaporite layer. We show that despite a moderate instrumental and historical seismicity, this fault has produced M = 6 earthquakes with a return period of ca. 500 - 5000 years during the Late Quaternary. The latest large event having produced a surface rupture on the fault occurred around 8000 years BP, suggesting a M = 6 earthquake is overdue on the fault. The fault has a minimum reverse component of slip rate of 0.21 - 0.34 mm / yr over the past 50 ka and paleoseismological analysis prove that rare M = 7 paleoearthquakes may be suspected. Such strong earthquakes would require the activation of the buried basement fault and its transient coseismic linkage with the overlying listric fault ramping off the décollement layer. A microseismic study is essential to support this hypothesis. The STA folds are worn by ramps which are expressed by the emerging of active thrusts. These thrusts, whose slip rates are comprised between 0.05 and 0.15 mm/year, have the potential to generate M = 6 earthquakes. Two significant thrusts by their size, and therefore by the magnitude that they can produce (Chotts and Métlaoui) should be the subject for detailed complementary studies. \"Cette thèse est une contribution à la connaissance de la géométrie crustale, de l'histoire cinématique, de la tectonique active et de l'aléa sismique de l'Atlas Sud Tunisien (AST). Elle intègre l'acquisition et l'analyse de données de terrain (géologie, géomorphologie et paléosismologie), l'interprétation d'images satellites, la datation de marqueurs morphologiques décalés par les failles ainsi que l'interprétation sismique et la construction de coupes équilibrées. L'AST se caractérise par des structures chevauchantes de types \" thin skinned \" et \" thick skinned \" et par une variation latérale de la déformation régionale (géométrie structurale et taux de raccourcissement) contrôlée par des rampes obliques NO-SE héritées des bordures d'un rift d'âge Trias supérieur-Jurassique inférieur. Les premiers incréments de déformation compressive sont détectés au Turonien-Maastrichtien inférieur et traduisent l'inversion tectonique pro parte de failles normales NO-SE et E-O. La compression s'est ensuite propagée à nouveau dans l'AST à partir du Serravalien-Tortonien, où elle s'est manifestée par des plis de propagation de rampe dans la couverture. La \" phase atlasique\" éocène de raccourcissement décrite en Algérie et à l'Est de la Tunisie semble ne pas s'être exprimée de manière significative dans l'AST, qui correspondait probablement à cette époque à une zone de backbulge du système d'avant-pays méridional des Maghrébides. La faille de Gafsa est la plus importante des rampes obliques de l'AST héritée de la structure du rift. Elle présente une géométrie complexe avec un découplage entre la couverture et le sous-bassement Paléozoïque dû au niveau d'évaporites du Trias. Nous montrons que, malgré une sismicité instrumentale et historique modérée, cette faille a produit des séismes de magnitude M = 6 avec une période de retour comprise entre 500 et 5000 ans. Sachant que le dernier fort séisme documenté sur la faille de Gafsa date de 8000 ans, son niveau d'aléa est donc fort. La vitesse de la composante inverse de cette faille est estimée à 0,21 - 0,34 mm/ an et l'analyse paléosismologique permet de suspecter l'occurrence de rares séismes de M = 7. Ces événements impliqueraient une activation du socle sous la série sédimentaire décollée, mais une étude de la microsismicité s'avère indispensable pour étayer cette hypothèse. Les anticlinaux de l'AST sont portés par des rampes qui s'expriment sous la forme de chevauchements actifs émergeants. Ces chevauchements, dont les vitesses de glissement sont comprises entre 0,05 et 0,15 mm/an, ont le potentiel de générer des séismes de magnitude supérieure à 6. Deux chevauchements importants de par leurs dimensions, et donc de par les magnitudes qu'ils peuvent produire (Chotts et Métlaoui), devraient faire l'objet à court terme d'études détaillées complémentaires. \"

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Text

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2011

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