Étude du manteau terrestre sous les Amérique : approche par tomographie régionale et fonctions récepteurs

devant le jury: Claude JAUPART .................... Examinateur Jean-Paul MONTAGNER ............... Examinateur Yanick RICARD ..................... Rapporteur Annie SOURIAU ..................... Rapporteur Eléonore STUTZMANN ............. Directrice de thèse Lev VINNICK ....................... Examinateur Résumé: Ce travail est consacré à l'étude des structures du manteau terrestre sous les Amériques en utilisant deux méthodes différentes de la sismologie: la tomographie sismique et les fonctions récepteurs S. Dans la première partie, nous avons obtenu par la tomographie les modèles de vitesses Vp et Vs dans le manteau sous les Amériques à l'échelle régionale et ceux-ci sont interprétés en les combinant avec les résultats de la reconstruction de l'histoire de mouvement des plaques. Nous avons réussit à identifier les structures des anomalies de vitesse rapide observées dans nos modèles tomographiques avec les différents fragments de plaques qui ont subducté dans le manteau; nous avons pu ainsi suivre le fragmentation de la plaque Farallon au cours du temps avec nos images tomographiques. Le bon accord entre les volumes et longueurs des plaques subductées estimés avec les images tomographiques et ceux calculés avec la reconstruction de l'histoire des plaques confirme nos interprétations. Dans la seconde partie, nous avons utilisé la méthode de fonction récepteur S pour étudier les discontinuités du manteau supérieur sous le Nord-Ouest Américain. Les stacks des fonctions récepteurs mettent en évidence clairement le Moho et la discontinuité à 410 km, cette dernière connaît une dépression d'environ 15 km. La discontinuité de Lehmann à 220 km est observée dans la zone sous la plaque océanique suivant l'azimut autour de 236°, alors qu'elle est peu ou pas visible suivant les azimuts autour de 136° et 306°. Enfin, nous observons également une zone de faible vitesse au-dessus de la "410" et la sommation CCP des fonctions récepteurs montre que sa profondeur se situe autour de 380 km. Abstract: We used seismic tomography and S receiver functions to study structures of the Earth's manteau beneath the Americas. In the first part, we combined P and S-wave velocity models provided by the seismic tomography at regional scale and plate motion history to investigate slabs of subducted lithosphere in the lower mantle beneath the Americas. We have been able to identify different fast velocity anomalies observed in our tomographic images with fragments of slabs that have subducted into the mantle; in particular, we can follow the fragmentation of the Farallon plate with time. Our interpretations are consistent with the volume and length of slabs estimated from the tomographic images and those calculated from the plate history reconstruction. In the second part, we have used S receiver function technique to investigate seismic discontinuities in the upper mantle beneath the North-Western America. Stacks of receiver functions showed clear evidences of the Moho and the "410-km" discontinuity which is probably depressed by about 15 km. The Lehmann discontinuity at 220 km is observed in the area under the oceanic plate in the azimuth range around 236°, whereas there is no clear evidence of this discontinuity for the azimuth ranges around 136° and 306°. Finally, we detect also a low velocity layer atop the "410-km" discontinuity and the stacking at Commun Conversion Point show that its depth is around 380 km.