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We present an analysis of seismicity rate variations during doublets of large earthquakes. We focus on aftershocks localized in the vicinity of the 1st mainshock rupture zone in order to investigate how the 2nd one modifies this activity. We studied two particular doublets : the Izmit-Düzce sequence in 1999, and the icelandic doublet of June 2000. This led us to conclude that triggering of activity after the 2nd mainshocks of doublets can take place in regions that did not undergo static stress loading, with a preference for those linked with geothermal activity. The temporal decay of these reactivations does not systematically follow the Omori law, as quiescences may appear after a delay of days to months. We also studied global properties of earthquake doublets and showed that doublets may simply be described with usual laws of seismicity (i.e., Omori-Utsu and Gutenberg-Richter laws). Finally, average aftershock production following 2nd mainshocks of doublets appears to be equivalent to the superposition of two typical aftershock production following single mainshocks, contrary to observations from regional studies. However, this conclusion should be supported by finer analyses of regional datasets, because of the lack of resolution of global catalogues with respect to small magnitude earthquakes., Nous présentons une analyse des variations du taux de sismicité liées aux doublets de forts séismes. Cette étude se concentre sur la zone des répliques du 1er séisme, et cherche à estimer l'impact du 2nd choc principal sur cette activité. Nous nous sommes penchés sur deux cas de doublets de séismes : la séquence turque des séismes d'Izmit et de Düzce en 1999, et le doublet sud-islandais de juin 2000. Ces deux exemples nous apprennent que la réactivation de sismicité induite par le 2nd séisme d'un doublet n'est pas forcément corrélée avec les régions d'augmentation de la contrainte statique, et qu'elle s'établit avec prédilection sur les sites d'une activité géothermale. Sa décroissance temporelle n'est pas systématiquement conforme à la loi d'Omori, puisque des apaisements de ce taux peuvent apparaître avec un délai de quelques jours à quelques mois. Nous avons également investigué les propriétés des doublets de séismes à l'échelle globale, et nous montrons que ceux-ci peuvent être simplement décrits par les lois habituelles gouvernant la sismicité, la loi d'Omori-Utsu et la loi de Gutenberg-Richter. Enfin, contrairement aux résultats obtenus à partir de catalogues régionaux, il semblerait que la production moyenne de répliques consécutive aux 2nds séismes des doublets soit équivalente à la superposition des productions de deux séismes isolés de magnitudes similaires. Cette dernière remarque mérite toutefois d'être étayée par une analyse plus fine des catalogues régionaux, au vu du manque de résolution d'un tel catalogue global pour les séismes de petite magnitude.

Thèse préparée dans le laboratoire Géosciences Azur (UMR 6526 à Sophia Antipolis) et au Centre de Recherche d'Astronomie et Géophysique (Oulan-Bator, Mongolie); The present work is focussed on the seismological study of the September 27th 2003 (M = 7.3) large earthquake in Altay and try to include the results on a tectonical study of the Altay range (Mongolia/Russia).In the first chapter is presented tectonic and geodynamic aspect of Altay range. A review of existing works on the morphological and geological context is completed by an interpretation of satellite images. We consider four active fault zones from their continuity. On images we interpret several offsets of river streams. The distribution of offsets is similar along the same active zone, but are different from one fault to the other. We propose a partitioning of movements inside the Altay block and discuss the compatibility of the observations with a global rotation of the Altay. In the second chapter is discussed the seismic catalogue of Mongolia produced by the RCAG and presented different methods to analyse it, in particular the clustering to reduce the impact of the aftershocks. We show distributions of b-values in the different zones and their relation with the abnormal occurrences of large events on the territory of Mongolia. Next, we focus more on Altay region and its observed seismic activity.The third chapter is focused on the geological context of the Chuya earthquake. We discuss the available field observations and compared the measured displacement values to the results obtained with a SPOT image correlation made on the southern part of the ruptured zone. Surfaces rupture observed on the field and deduced from spot correlation are geometrically very similar, but amplitude of the horizontal displacement are different.In the fourth chapter we analyze in detail location of the seismic sequence. Relocation of the first period (main shock and stronger aftershocks) is done with regional data. Next, we discuss the location procedure and show the aftershocks distribution obtained for the period covered by a temporary network. Main activity of aftershock occurred on southern margin of Chuya and Kurai depressions. The cluster is 90 km long in a NW-SE direction, superposed to the surface breaks in its central part, and extend to a depth of 20km. In the fifth chapter is presented a model of the rupture for the mainshock and two large aftershocks obtained using body wave inversion. The 3 analysed events are modeled as complex events with combination of two or more subevents with different focal mechanisms and different rupture velocities. The source duration, and rupture velocities allow to reconstruct from the epicentral locations a rupture which is in agreement with the surface observation but the history of the sequence can be related to the segmentation of the fault and the presence of different tectonic units.; Le travail présenté est consacré à l'étude sismologique du séisme du 27 septembre 2003 qui a eu lieu en Altay (Mongolie, Russie) et à l'interprétation des résultats dans le cadre d'une étude tectonique de la chaîne de l'Altay.Dans le premier chapitre nous avons collecté les informations morphologiques, géologiques et tectoniques dans la littérature existante. Nous en avons déduit un schéma simple de déformation de la chaîne avec 4 failles NW-SE majeures. Nous avons complété ces informations avec une interprétation d'images satellites sur lesquelles sont mesurés des déplacements horizontaux. Les décalages semblent de même amplitude sur le même faille, mais variables d'une faille à l'autre. Nous proposons un partionnement du mouvement à l'intérieur du bloc Altay et discutons de la compatibilité avec une rotation anti-horaire du bloc.Dans le second chapitre nous analysons le catalogue de sismicité de Mongolie produit par le RCAG. Nous montrons qu'une grande partie des événements peuvent être considérés comme des répliques des grands séismes qui ont eu lieu au siècle dernier. Nous analysons la distribution de la b-value dans différentes régions en relation avec l'occurrence de grands séismes. L'accent est mis sur la région de l'Altay.Dans le 3ième chapitre nous introduisons le contexte géologique du séisme de Chuya (Ms = 7.3) et les observations de qui ont pu être faites en surface du déplacement horizontal produit par le séisme. Les mesures sur les traces de surface sont comparées à des mesures plus globales obtenues sur l'auto-corrélation d'image SPOT. La géométrie très semblable contraint très bien la position du séisme.Dans le 4ième chapitre est analysée la position des séismes majeurs de la séquence sismique à partir de données sismologiques de réseaux permanents. Une meilleure image de la distribution des répliques est produite par l'interprétation des données d'un réseau temporaire déployé sur le zone épicentrale. Cet essaim de séisme montre une activité sur 90 km de long dans la direction NW-SE le long du bord sud des dépressions de Chuya et Kurai et jusqu'à des profondeurs de 20 km.Dans le 5ième chapitre est présenté un modèle de rupture des 3 événements majeurs de la séquence obtenu par inversion des ondes de volume P et SH. Ces 3 séismes présentent une rupture complexe avec plusieurs sous événements de mécanisme différent et des vitesses de rupture assez variables. Les valeurs de durée de source et de vitesse de rupture sont en bon accord avec les observations de surface.L'ensemble de ces résultats permet de proposer un schéma global de la séquence cohérent en accord avec la morphologie et la tectonique dans cette partie de la chaîne.

We analyze the rupture associated with two natural phenomena, earthquakes and landslides. In the first part, we study a simple stochastic model of seismicity, based on the two best-established empirical laws for earthquakes, the power law decay of seismicity after an earthquake and the power law distribution of earthquake energies. This model assumes that each earthquake can trigger aftershocks, with a rate increasing with its magnitude. The seismicity rate is in this model the result of the whole cascade of direct and secondary aftershocks. We analyze the space-time organization of the seismic activity in the different sub- and super-critical regimes of the model. We show that this simple model can reproduce many properties of real seismicity, such as the variability of the aftershocks decay law, the acceleration of the seismic activity before large earthquakes, the diffusion of aftershocks, the migration of foreshocks, and the modification of the magnitude distribution before large earthquakes. We find that this model provides a good predictability for a fraction of earthquakes that are triggered by a previous large event. We demonstrate the essential role played by the cascades of earthquake triggering at all scales in controlling the seismic activity. The second part is devoted to the analysis of landslides. A study of several catalogs of rock falls shows that the distribution of rockfall volumes follows a power-law distribution, arising either from the scale invariant heterogeneity of the rock-mass, or from the dynamics of a self-organized critical system. We propose that the precursory acceleration of the displacement before some catastrophic landslides can be reproduced using a slider block model with a rate-and-state dependent friction law. Application of this model to two landslide slip histories suggests that we can distinguish an acceleration of the sliding velocity in the stable regime from an unstable acceleration leading to a catastrophic collapse., On s'intéresse à la rupture associée à deux classes de phénomènes naturels, les séismes et les instabilités gravitaires. Pour les séismes, on étudie un modèle stochastique de sismicité, basé sur les deux lois les mieux établies pour la sismicité, la décroissance en loi de puissance du taux de sismicité après un séisme, et la distribution en loi de puissance des énergies des séismes. Dans ce modèle, on suppose que chaque séisme déclenche d'autres séismes, dont le nombre augmente avec l'énergie du choc principal. Le taux de sismicité global résulte de la cascade de déclenchements de séismes directs et indirects. On analyse l'organisation spatiale et temporelle de la sismicité dans les différents régimes sous- et sur-critiques du modèle. Ce modèle permet de reproduire un grand nombre de propriétés de l'activité sismique, telles que la variabilité de la décroissance des séquences d'aftershocks, l'augmentation de l'activité sismique avant un séisme, la diffusion des aftershocks, la migration des foreshocks et la modification de la distribution des magnitudes avant un séisme. On obtient avec ce modèle une bonne prédictabilité d'une fraction des séismes qui sont déclenchés à court terme après un grand séisme. Nos résultats démontrent le rôle essentiel des cascades de déclenchement de séismes a toutes les échelles dans l'organisation de l'activité sismique. Concernant l'étude des instabilités gravitaires, une étude statistique de plusieurs catalogues d'éboulements rocheux montre que la distribution des volumes de roches suit une loi de puissance. On propose que cette distribution en loi de puissance résulte soit de l'hétérogénéité initiale de la matrice rocheuse, soit de la dynamique d'un système critique auto-organisé. Certains glissements de terrains sont précédés par une accélération de la vitesse de glissement avant la rupture finale. On peut reproduire l'évolution temporelle du glissement a l'aide d'un modèle de bloc rigide avec une loi de friction dépendante de la vitesse de glissement et de l'état de contact entre le bloc et sa surface de glissement. L'analyse de deux glissements de terrains avec ce modèle permet de distinguer une accélération du glissement dans le régime stable, d'une accélération instable qui évolue vers une rupture catastrophique.

Aki et al. (1977) ont les premiers présenté une image tridimensionnelle des anomalies de vitesses sous un réseau de stations locales (NORSAR), en utilisant des téléséismes (séismes situés à plus de trente degrés de distance) épicentrale. Dans ce travail , nous nous proposons d' étendre cette méthode à l'utilisation simultanée des stations locales et télésismiques, puis, dans une deuxiéme étape, d'inverser simultanément les paramétres des foyers sismiques et la structure en vitesse au voisinage de la zone focale . Nous avons pu disposer de données, obtenues dans le Pacifique sud-ouest (Nouvelles Hébrides). Ces observations sont constituées par les temps d'arrivée des ondes P de séismes superficiels enregistrés par un réseau combiné de 17 stations terrestres et marines. Durant une période de trois semaines, une centaine de micro-tremblements de terre ont été localisés par le réseau; 43 sont retenus pour l'inversion de leur temps d'arrivée (252 observations), aux stations du réseau. Le problème physique étant posé, nous l'avons abordé, dans un premier temps, en utilisant les algorithmes classiques de minimisation par moindres carrés des écarts aux données (ici les résidus des ondes P) . Les outils statistiques, permettant le contrôle de la qualité de la solution "douce" ainsi obtenue, posent des problèmes de base dans notre cas . En effet, selon le choix de paramètres discrets (parallélipipèdes ), nous sommes conduits à résoudre, avec les memes données, soit un système sur-déterminé (moins d'inconnues que de paramètres), soit un système sous-déterminé. On passe alors d'un système à solution unique (jamais atteinte), à un système qui admet de nombreuses solutions : i) Comment particulariser la solution lisse obtenue? ii) Que signifie une minimisation par moindres carrés lorsqu'il existe plusieurs solutions ? De telles remarques pourraient condamner ces processus d' inversion elles rendent seulement leur interprétation délicate. Nous présentons ensuite les difficultés liées aux choix de la discrétisation et à l'utilisation de contraintes statistiques sur notre problème physique. Ainsi apparaIt la nécessité d'obtenir des critères objectifs pour "choisir" une solution (les critères statistiques montrant leurs limites). Les solutions obtenues par les deux techniques, tant pour les paramètres des épicentres que pour la structure en vitesse, étonnent par leur très bonne correspondance dans le sens (signe ) des variations (solutions ) obtenues. Sur un exemple, le calcul des valeurs minimum et maximum possibles de quelques paramètres permet d'exprimer clairement la qualité de l 'information contenue dans les données. Fort de ces renseignements et vu les corrélations exprimées précédemment, les solutions particulières obtenues présentent un acquis appréciable et fournissent une base de réflexion pour l 'interprétation géophysique et géologique de ce modèle . Deux applications sont présentées: la premlère étudie la structure au-dessus d'une plaque plongeante dans la partie centrale de l'arc des Nouvelles Hébrides. La deuxième utilise les enregistrements des répliques du séisme d'Arudy(1980) (Pyrénées ) . Les deux cas traités montrent une très faible dépendance des perturbations des paramètres des hypocentres vis-à-vis des anomalies de vitesse. Dans l'exemple d'Arudy, le résultat majeur reste une anomalie de vitesse négative (zone lente), associée à la zone sismique. Dans le cas de la structure du domaine "océanique" etudié aux Nouvelles Hébrides, l'une des difficultés de l'interprétation réside dans la détermination de la zone de contact entre les deux plaques. Un des résultats les plus intéressants est obtenu entre 20 et 35 km de profondeur, où une couche épaisse de vitesse 7. 2 km/s environ est nettement visible sous chaque île (Malikolo, Efate). Cette couche n'est pas mise en évidence dans le domaine intra-îles. Une telle structure peut refléter une ancienne subduction (opposé à la subduction actuelle) et caractériser aussi un modèle de fluage pour la subduction actuelle (absence de gros séismes dans cette région ) ., pas de résumé