Inversion conjointe Fonctions récepteur - Gravimétrie - Tomographie télésismique: Développement et Applications

Les inversions conjointes sont maintenant communement utilisees en Sciences de la Terre. Elles ont ete developpees afin d'ameliorer notre connaissance et comprehension de la structure interne de la Terre puisqu'elles apportent de plus en plus de contraintes sur les parametres inverses. Dans cette these, nous proposons un nouveau processus d'inversion conjointe qui prend en compte trois parametres differents et qui mene a l'obtention d'un modele lithospherique tridimensionnel. Notre methode utilise trois types de donnees gravimetriques et sismologiques qui presentent une bonne complementarite : (1) Les fonctions recepteur P afin d'obtenir les variations de profondeur du Moho, (2) les delais de temps d'arrivees P des teleseismes pour retrouver les anomalies de vitesse dans la croute et le manteau superieur, (3) les anomalies gravimetriques qui donnent acces aux variations de densite a l'echelle lithospherique. Dans le schema d'inversion propose, nous inversons d'abord les fonctions recepteur. Les variations de profondeur du Moho qui en resultent sont alors interpolees puis incorporees comme information a priori dans le processus d'inversion conjointe gravimetrie - tomographie telesismique. Que ce soit pour les fonctions recepteur ou pour la partie conjointe, notre methode d'inversion se base sur un algorithme de recherche afin de trouver la structure qui minimise l'ecart aux trois types de donnees. Nous avons opte pour l'algorithme de voisinage qui presente l'avantage de concentrer sa recherche dans les regions qui minimisent l'ecart aux donnees sans toutefois abandonner les autres regions afin de limiter les risques de convergence vers un minimum local. Nous utilisons un modele 3-D constitue de noeuds de vitesse afin de modeliser les delais de temps. Ces noeuds de vitesse sont lies aux noeuds de densite grâce a une relation lineaire entre vitesse et densite. Cette relation peut evoluer avec la profondeur de maniere a simuler les effets dus aux variations de pression. Nous avons realise plusieurs tests synthetiques afin d'evaluer le comportement de notre nouvelle methode. Ils ont permis de montrer que les variations du Moho ainsi que les anomalies de vitesse et densite sont bien retrouvees. Ils ont egalement montre l'importance de la prise en compte de ces trois types de donnees dans un meme schema d'inversion, notamment en ce qui concerne la faculte de discerner les variations d'interfaces des anomalies volumiques. Nous avons ensuite applique la methode dans une region continentale en phase de rifting ou les processus de deformation sont complexes et mal connus. Notre nouvelle methode a apporte davantage de contraintes sur les parametres inverses et a permis d'obtenir un modele correctement resolu de la croute et du manteau superieur sous le dome de Hangai (Mongolie Centrale). Une anomalie asthenospherique sous le dome est souvent invoquee pour expliquer sa topographie elevee mais c'est une anomalie (en vitesse et densite) crustale (croute inferieure) qui s'exprime dans nos modeles. Ses effets sur la topographie et son origine (compositionnelle et/ou thermique) sont encore debattus et necessiteraient des etudes plus poussees (parametriques, VP =VS, .).