Résolution fine du toit de la subduction hellénique par les ondes télésismiques converties

devant le jury: M. Jean-Paul MONTAGNER ...... Président du jury M. Edi KISSLING ............. Rapporteur M. Stéphane RONDENAY ........ Rapporteur M. Dominique GIBERT ......... Examinateur M. Alfred HIRN .............. Directeur de thèse Mme Mireille LAIGLE ......... Co-directrice de thèse Résumé: Une question majeure dans l'étude des zones de subduction est la forme et la nature du toit du slab qui participent au contrôle des séismes en méga-chevauchement et des séismes de profondeur intermédiaire. Pour la première fois dans la zone de subduction Hellénique, une couche à faible vitesse au toit du slab est clairement observée sur les fonctions récepteur. Nous développons une analyse multi-échelle en conversion pour établir et utiliser les variations fréquentielles dans le but d'investiguer la nature fine de cette inclusion. Les réponses en ondelettes des données synthétiques et réelles nous mènent à proposer de nouveaux types de modèles de vitesses contenant des gradients ou des lois puissance permettant de rendre compte des observations. Nous développons ensuite une analyse multi-azimutale dans le but de contraindre la géométrie de la structure en profondeur. Cette méthode utilise les variations de la réponse de l'hétérogénéité pentée à différents séismes ayant des géométries de rai variées. Cette approche par minimisation des différences de polarité et des résidus de temps d'arrivée entre données observées et synthétiques apporte de nouvelles informations sur le pendage du slab sous l'Est du Péloponnèse. Nous imageons également la topographie sous le Péloponnèse par une analyse multi-stations. Cette image valide nos résultats d'analyse multi-azimutale, qui diffèrent des conclusions de précédentes études. Une nouvelle stratégie pour l'imagerie dans le cas de structures pentées est proposée par calcul des points de conversion réels afin de corriger l'hypothèse commune de couches horizontales. Ces contraintes fournissent un cadre structural favorable à la compréhension des séismes tels que celui de Leonidio du 06/01/2008, s'il est localisé avec une telle fiabilité. Abstract: A major issue at subduction zones is the shape and the nature of the slab top which participate to the control of mega-thrust earthquakes and intermediate-depth seismicity. For the first time in the Hellenic subduction zone, a Low Velocity Layer at the top of the slab is clearly observed on receiver functions. We present the multiscale analysis in conversion that has been developed to establish and use the frequency dependent variations in order to investigate the fine nature of the inclusion at the top of the slab. Wavelet responses of synthetic and real data lead us to propose new kind of velocity-depth models of gradient or power-law types in order to account for observations examples in the Hellenic subduction zone. We then develop a multi-azimuthal analysis to constrain the geometry of the structure at depth by using variations of the response of the heterogeneity to earthquakes having various incoming ray geometries. This approach by minimization of polarities misfits and of arrival time residuals between predicted and observed data gives new insights on the slab dip beneath Eastern Peloponnesus. We also image the topography beneath Peloponnesus by a multi-stations analysis. This image is consistent with our previous result of multi-azimuthal analysis and provides new advances on the knowledge of the structure differing from inferences of previous studies. A new strategy for imaging is proposed in the case of dipping structure by computing real conversion points to correct from the common assumption of horizontal layers. These reliable constraints give the frame to the interpretation of earthquakes such as the most significant one over decades, that just occured on 2008/01/06, if it can be located with equal reliability.