The Cenozoic Ailaoshan – Red River shear zone marks the present day western margin of the South China Block. Along this margin are well preserved late Paleoproterozoic to early Neoproterozoic sedimentary and volcanic successions. This work examines the ages and tectonic environments for the formation of the successions, as well as significance of the regional tectono-magmatic events on the formation of widespread iron oxide-copper deposits. The oldest succession is the Paleoproterozoic Dahongshan Group. A new SHRIMP UPb age of 1675 ± 8 Ma for a tuffaceous schist unit confirms its Paleoproterozoic age. Detrital zircon ages of the Dahongshan Group range between Archean to Paleoproterozoic (ca. 2780 – 1860 Ma). They include a population of ca. 2400 – 2100 Ma grains, which have no known source region on the exposed Yangtze Block. Previous geochemical studies of metavolcanic rocks from the Dahongshan Group have suggested that these rocks were erupted in an oceanic setting. However, this study shows that the metavolcanics are extremely altered and cannot be used for reliable tectonic discrimination. Based on the characteristics of sedimentary rocks in the Dahongshan Group, it is suggested that these rocks were deposited in a continental setting. Overlying the Dahongshan Group is a thick sedimentary sequence which has been variably termed the Kunyang, Dongchuan, Huili or Xide Groups. In the past, these rocks have been considered as a Mesoproterozoic rift succession. However, no precise age constraints were available for the succession. In this study, this sequence is found to contain at least two separate tectonostratigraphic units. The oldest (ca.1140 Ma) is comprised of alkaline basalt with a geochemical and isotopic character similar to that of modern intracontinental rift basalts. The presence of Cathaysia-derived sediments in this unit indicates sedimentary transportation from the southerly Cathaysia Block to the northerly Yangtze Block (in present coordinates) in South China at that time, which suggests an “impactogen” scenario. The thick sedimentary sequence of what has traditionally been defined as the Kunyang Group has been found to have significantly younger depositional age of ca.1000 – 960 Ma. The composition of sedimentary rocks and the provenance of detrital zircons from the Kunyang Group are consistent with a foreland basin setting. The depositional age of this sequence coincides with the timing of Sibao Orogeny as determined elsewhere in the South China Block. Summary Page ii Numerous iron oxide - copper (gold) deposits occur within the rocks of the Dahongshan and Kunyang Groups. Previous studies have classified these deposits into two deposit styles: the Dahongshan-type Paleoproterozoic VMS mineralisation hosted within the Dahongshan Group, and the Dongchuan-type diagenetic carbonate and shale-hosted deposits hosted within the Kunyang Group. However, both deposit types share similarities with the iron oxide – copper (gold) deposit class, such as stratabound disseminated and massive copper ores, abundance of iron oxide occurring mostly as low Ti - magnetite and haematite, and variable enrichments in Au, Ag, Co, F, Mo, P and REE. 40Ar/39Ar data from both deposit types indicate mineralisation ages of ca. 850 – 830 Ma and 780 – 740 Ma.

Arc–continent collision is a significant plate boundary process that results in crustal growth. Since the early stages of evolution are often obscured in mature orogens, more complete understanding of the processes involved in arc–continent collision require study of young, active collision settings. The Banda Arc presents an exceptional opportunity to study a young arc–continent collision zone. This thesis presents aspects of the geology and geochronology of Ataúro and the Aileu Complex of Timor-Leste, and the tectonics of the Banda Arc. / U–Pb dating of detrital zircons from the Aileu Complex by LA-ICPMS show major age modes at 270–440 Ma, 860–1240 Ma and 1460–1870 Ma. The youngest zircon populations indicate a maximum depositional age of 270 Ma. The detrital zircon age populations and evidence for juvenile sediments within the sequence favours a synorogenic setting of deposition of sediments sourced from an East Malaya – Indochina terrane. / Previous uncertainty in aspects of the cooling history for the Aileu Complex is resolved with 39Ar/40Ar geochronology of hornblende. Cooling ages of 6–10 Ma are established, with the highest metamorphic grade parts of the Complex yielding the older ages. Cooling ages of 10 Ma imply that metamorphism of the Aileu Complex must have commenced by at least ~12 Ma. Metamorphism at this time is attributed to an arc setting rather than the direct result of collision of the Australian continent with the Banda Arc, an interpretation consistent with the new provenance data. / Geological mapping of Ataúro, an island in the volcanic Banda Arc north of Timor, reveals a volcanic history of bi-modal subaqueous volcanism. 39Ar/40Ar geochronology of hornblende from dacitic lavas confirms that volcanism ceased by ~3 Ma. Following the cessation of volcanism, coral reef marine terraces have been uplifted to elevations of 700 m above sea level. Continuity of the terraces at constant elevations around the island reflects regional-scale uplift most likely linked to sublithospheric processes such as slab detachment. / North of Timor, the near complete absence of intermediate depth seismicity beneath the inactive segment of the arc is attributed to a slab window that has opened in the collision zone and extends to 350 km below the surface. Differences in seismic moment release around this slab window indicate asymmetric rupture, propagating to the east at a much faster rate than to the west. If the lower boundary of this seismic gap signifies the original slab rupture then the slab window represents ~4 m.y. of subsequent subduction and implies that collision preceded the end of volcanism by at least 1 m.y. / Variations in seismic moment release and stress state across the transition from subduction of oceanic crust to arc–continent collision in the Banda Arc are investigated using earthquake catalogues. It is shown that the slab under the western Savu Sea is unusual in that intermediate depth (70–300 km) events indicate that the slab is largely in down-dip compression at this depth range, beneath a region of the arc that has the closest spacing of volcanoes in the Sunda–Banda arc system. This unusual state of stress is attributed to subduction of a northern extension of the Scott Plateau. Present day deformation in the Savu Sea region may be analogous with the earliest stages of collision north of Timor.

In 1915, Alfred Wegener published his hypotheses of plate tectonics that revolutionised the world for geologists. Since then, many scientists have studied the evolution of continents and especially the geologic structure of orogens: the most visible consequence of tectonic processes. Although the morphology and landscape evolution of mountain belts can be observed due to surface processes, the driving force and dynamics at lithosphere scale are less well understood despite the fact that rocks from deeper levels of orogenic belts are in places exposed at the surface. In this thesis, such formerly deeply-buried (ultra-) high-pressure rocks, in particular eclogite facies series, have been studied in order to reveal details about the formation and exhumation conditions and rates and thus provide insights into the geodynamics of the most spectacular orogenic belt in the world: the Himalaya. The specific area investigated was the Kaghan Valley in Pakistan (NW Himalaya). Following closure of the Tethyan Ocean by ca. 55-50 Ma, the northward subduction of the leading edge of India beneath the Eurasian Plate and subsequent collision initiated a long-lived process of intracrustal thrusting that continues today. The continental crust of India – granitic basement, Paleozoic and Mesozoic cover series and Permo-Triassic dykes, sills and lavas – has been buried partly to mantle depths. Today, these rocks crop out as eclogites, amphibolites and gneisses within the Higher Himalayan Crystalline between low-grade metamorphosed rocks (600-640°C/ ca. 5 kbar) of the Lesser Himalaya and Tethyan sediments. Beside tectonically driven exhumation mechanisms the channel flow model, that describes a denudation focused ductile extrusion of low viscosity material developed in the middle to lower crust beneath the Tibetan Plateau, has been postulated. To get insights into the lithospheric and crustal processes that have initiated and driven the exhumation of this (ultra-) high-pressure rocks, mineralogical, petrological and isotope-geochemical investigations have been performed. They provide insights into 1) the depths and temperatures to which these rocks were buried, 2) the pressures and temperatures the rocks have experienced during their exhumation, 3) the timing of these processes 4) and the velocity with which these rocks have been brought back to the surface. In detail, through microscopical studies, the identification of key minerals, microprobe analyses, standard geothermobarometry and modelling using an effective bulk rock composition it has been shown that published exhumation paths are incomplete. In particular, the eclogites of the northern Kaghan Valley were buried to depths of 140-100 km (36-30 kbar) at 790-640°C. Subsequently, cooling during decompression (exhumation) towards 40-35 km (17-10 kbar) and 630-580°C has been superseded by a phase of reheating to about 720-650°C at roughly the same depth before final exhumation has taken place. In the southern-most part of the study area, amphibolite facies assemblages with formation conditions similar to the deduced reheating phase indicate a juxtaposition of both areas after the eclogite facies stage and thus a stacking of Indian Plate units. Radiometric dating of zircon, titanite and rutile by U-Pb and amphibole and micas by Ar-Ar reveal peak pressure conditions at 47-48 Ma. With a maximum exhumation rate of 14 cm/a these rocks reached the crust-mantle boundary at 40-35 km within 1 Ma. Subsequent exhumation (46-41 Ma, 40-35 km) decelerated to ca. 1 mm/a at the base of the continental crust but rose again to about 2 mm/a in the period of 41-31 Ma, equivalent to 35-20 km. Apatite fission track (AFT) and (U-Th)/He ages from eclogites, amphibolites, micaschists and gneisses yielded moderate Oligocene to Miocene cooling rates of about 10°C/Ma in the high altitude northern parts of the Kaghan Valley using the mineral-pair method. AFT ages are of 24.5±3.8 to 15.6±2.1 Ma whereas apatite (U-Th)/He analyses yielded ages between 21.0±0.6 and 5.3±0.2 Ma. The southern-most part of the Valley is dominated by younger late Miocene to Pliocene apatite fission track ages of 7.6±2.1 and 4.0±0.5 Ma that support earlier tectonically and petrologically findings of a juxtaposition and stack of Indian Plate units. As this nappe is tectonically lowermost, a later distinct exhumation and uplift driven by thrusting along the Main Boundary Thrust is inferred. A multi-stage exhumation path is evident from petrological, isotope-geochemical and low temperature thermochronology investigations. Buoyancy driven exhumation caused an initial rapid exhumation: exhumation as fast as recent normal plate movements (ca. 10 cm/a). As the exhuming units reached the crust-mantle boundary the process slowed down due to changes in buoyancy. Most likely, this exhumation pause has initiated the reheating event that is petrologically evident (e.g. glaucophane rimmed by hornblende, ilmenite overgrowth of rutile). Late stage processes involved widespread thrusting and folding with accompanied regional greenschist facies metamorphism, whereby contemporaneous thrusting on the Batal Thrust (seen by some authors equivalent to the MCT) and back sliding of the Kohistan Arc along the inverse reactivated Main Mantle Thrust caused final exposure of these rocks. Similar circumstances have been seen at Tso Morari, Ladakh, India, 200 km further east where comparable rock assemblages occur. In conclusion, as exhumation was already done well before the initiation of the monsoonal system, climate dependent effects (erosion) appear negligible in comparison to far-field tectonic effects. / Seit der von Alfred Wegener 1915 postulierten Hypothese der Plattentektonik haben viele Forscher Anstrengungen unternommen die Entstehungsgeschichte und den geologischen Aufbau von Gebirgen nachzuvollziehen. Oberflächennahe Abläufe sind ansatzweise verstanden, während Prozesse im Erdinneren weit weniger bekannt sind. Informationen hierüber können jedoch aus den Gesteinen, ihren Mineralen und wiederum deren chemischen Komponenten gewonnen werden, da diese die Entstehung und Entwicklung der Gebirgsbildung “miterlebt”, und wichtige Informationen gespeichert haben. In dieser Arbeit wurden dazu exemplarisch (Ultra-) Hochdruckgesteine ((U-)HP), sogenannte Eklogite, und deren Umgebungsgesteine aus dem nordwestlichen Himalaja, insbesondere aus dem Kaghan Tal in Pakistan untersucht um den Exhumationsprozess von tief subduzierten Krustengesteinen im allgemeinen, und im Hinblick auf mögliche klimabedingte Einflüsse, besser zu verstehen. Die Bildung des Himalajas ist auf die Versenkung, eines südlich der eurasischen Platte angesiedelten Ozeans, der Tethys, und die nachfolgende Kollision Indiens mit dem Eurasischen Kontinent vor und seit etwa 50-55 Millionen Jahre zurück zu führen. Dabei wurden kalter, dichter Ozeanboden und leichtere Krustensegmente rasch in große Tiefen subduziert. Heute sind diese Hochdruck- und ultra Hochdruckgesteine in einigen Bereichen des Himalaja zwischen schwach metamorph überprägten (600-640°C/ca. 5 kbar) Gesteinen und alten Sedimenten der Tethys aufgeschlossen. Anhand von petrographischen, mineral-chemischen, petrologischen und isotopen-geochemischen Untersuchungen dieser (Ultra) Hochdruckgesteine konnte ich zeigen, dass 1) die Gesteine in über 100 km Tiefe also bis in den Erdmantel vordrangen, 2) sie bei ihrem Aufstieg in Krustenbereiche von 40-35 km zuerst von 790-640°C auf 630-580°C abgekühlten um danach wieder auf 720-650°C aufgeheizt zu werden, sie 3) innerhalb von 700.000 Jahren um mindestens 60 km Richtung Erdoberfläche exhumiert wurden und somit 4) Geschwindigkeiten von 9-14 cm pro Jahr erreichten, die der normaler Plattengeschwindigkeiten (>10 cm/a) entspricht, wobei sich 5) dieser Prozess ab 40-35 km auf 0.1-0.2 cm/a stark verlangsamte und auch 6) ab einer Tiefe von 6 km bis zur Erdoberfläche keine, z. B. niederschlagsbedingt, erhöhte Abkühlungsrate zu erkennen ist. Eine schnelle initiale Exhumierung erfolgte durch den Dichteunterschied von leichtem, subduzierten Krustengestein zum dichteren Mantel. Dieser Prozess kam an der Krusten-Mantel-Grenze nahezu zum erliegen, einhergehend mit einer sekundären Aufheizung des Gesteins und wurde, jedoch weit weniger schnell, durch die Kollision der beiden Kontinente Eurasien und Indien und dadurch bedingte Überschiebungen, Faltungen und gravitative Abschiebungen fortgesetzt, die Gesteine zur Oberfläche transportiert und dort freigelegt. Eine erosions- und damit klimabedingte Beschleunigung oder gar gänzlich davon abhängige kontinuierliche Exhumation konnte in dieser Region des Himalajas nicht bestätigt werden. Vielmehr belegen die Daten eine mehrstufige Exhumation wie sie auch im Tso Morari Gebiet (NW Indien) angenommen wird, für weitere Ultrahochdruckareale wie, z. B. das Kokchetav Massif (Kasachstan), den Dabie Shan (China) oder den europäischen Varisziden (z. B. Böhmisches Massiv) jedoch noch geklärt werden muss, um generell gültige Mantel- und Krustenprozesse abzuleiten.

Samli Fe-oxide (+Cu&plusmn / Au) deposit is hosted by Samli pluton and rocks of Karakaya Complex in western Anatolia. The pluton consists of both mafic and felsic phases showing magma mixing textures. 40Ar/39Ar geochronology yielded an age range of 23.2&plusmn / 0.5 to 22.42&plusmn / 0.11 Ma for the Samli pluton, overlapping with 40Ar/39Ar age of 22.33&plusmn / 0.59 Ma and U-Pb age of 23.34&plusmn / 0.19 Ma from alterations. Sr-Nd isotope data are suggestive of a metasomatized subcontinental lithospheric mantle (SCLM) source for the magma. Alteration-mineralization pattern is defined by a series of overlapping halos characterized by sodic-calcic (plagioclase-pyroxene&plusmn / scapolite), calcic (garnet-pyroxene&plusmn / epidote), potassic (biotite+magnetite+chalcopyrite), hematite-limonite, and late stage (chalcedony-calcite+native Cu) alterations. Stable (&delta / 18O, &delta / 34S) and radiogenic (87Sr/86Sr,143Nd/144Nd) isotope compositions suggest a magmatic source for the fluids responsible for alteration-mineralization. Given the spatial-temporal association of alteration- mineralization with magmatic rocks, the hydrothermal system that controls mineralization in Samli appears to be linked with emplacement and cooling of Samli pluton. Samli Fe-oxide (+Cu&plusmn / Au) deposit has features characteristic for both skarn- and Iron-Oxide-Copper-Gold (IOCG) type deposits. The spatial and temporal association with a porphyritic intrusion, widespread calc-silicate assemblage, metal content (abundant Fe-oxide with high copper content) are similar to calcic Fe-Cu skarns, whereas low-Ti (&le / 0.05% TiO2) magnetite/hematite, low-S sulfides (chalcopyrite&gt / pyrite), high Cu (up to 6.78%) and moderate Au (up to 8.82 ppm) grades, local structural control in alteration-mineralization, and the derivation of the causative magma from a SCLM resembles the features pertinent to IOCG type mineralization. Therefore, Samli deposit is defined as a skarn type Fe-Cu mineralization with a potential for IOCG type deposit.

Die hier präsentierte Studie umfasst detaillierte Untersuchungen zur thermochronologischen, strukturellen sowie morphologischen Entwicklung der Östlichen und Westlichen Sierras Pampeanas in Argentinien, zwischen 26°S to 34°S südlicher Breite. Kapitel 3 diskutiert thermochronologische Daten (Apatit Spaltspuren, Zirkon und Apatit (U-Th)/He) sowie K-Ar Illit-Datierung an Störungsletten aus der Sierra de Comechingones sowie Ar-Ar Alter an Vulkaniten des vulkanischen Gürtels von San Luis (Östliche Sierras Pampeanas). K-Ar Illitalter belegen den Beginn spröder Deformation vor etwa 340 Ma. Thermochronologische Daten dokumentieren geringe Exhumationsraten seit dem späten Paläozoikum sowie eine maximale Exhumierung von etwa 2,3 km seit der späten Kreidezeit. Ar-Ar Datierungen an vulkanischen Gesteinen des San Luis Vulkanischen Gürtels ergeben Alter zwischen 7,54 Ma und 1,91 Ma. Dies belegt ein ostwärts gerichtetes Fortschreiten der magmatischen Front, welches mit einer Verflachung des Subduktionswinkels der Nazca Platte unter die Südamerikanische Platte vor etwa 11.2 Ma assoziiert wird. Darüber hinaus deuten die hier präsentierten thermochronologischen Daten an, dass der Anteil Andiner Exhumation und Hebung an der Gesamthebung und Exhumation der Sierras Pampeanas von geringer ist als gemeinhin angenommen. Kapitel 4 präsentiert Ergebnisse von Niedrig-Temperatur thermochronologischen Untersuchungen sowie K-Ar Alter retrograd gewachsener Illite aus spröden Störungszonen der Sierra de San Luis (Östliche Sierras Pampeanas). K-Ar Illitalter belegen eine lang andauernde Aktivität spröder Deformation welche unmittelbar nach dem Ende der Chanic Phase der Famatinischen Orogenese vor etwa 320 Ma einsetzte und zeitlich mit dem Übergang von duktilen zu spröden Deformationsmechanismen übereinstimmt. Jüngste Illitlater liegen zwischen 222-172 Ma. Diese können als Abkühlalter des Grundgebirges unter die zur Illitbildung benötigten Temperaturen interpretiert werden, jedoch nicht als Ende der spröden Deformation. Diese Interpretation wird von den Ergebnissen thermochronologischer Untersuchungen bestätigt. (U-Th)/He Datierungen an Apatiten und Zirkonen, sowie Apatit Spaltspuranalysen dokumentieren die Exhumation seit dem Perm, welche möglicherweise in Verbindung zur San Rafael Orogenese steht. Die ermittelten Abkühlalter belegen geringe Exhumationsraten sowie die damit einhergehende lange Verweildauer der Proben in den Temperaturbereichen der partial annealing bzw. parial retention zone von Apatit und Zirkon (PRZA, PRZZ und PAZA). Die finale Abkühlung auf Oberflächentemperaturen fand im Verlauf des Jura und der späten Kreide statt. Die Abkühlgeschichten der Sierra de San Luis und Sierra de Comechingones werden in einem Entwicklungsmodel zusammengefasst, welches signifikante Unterschiede in der thermischen Entwicklung beider Gebirgszüge offenbart. Kapitel 5 diskutiert die thermochronologische Entwicklung der Sierra de Pie de Palo, einem ausgeprägten Höhenzug in den Westlichen Sierras Pampeanas. Thermochronologische Untersuchungen zeigen das die strukturelle Entwicklung der Sierra Pie de Palo bereits im späten Paläozoikum einsetzte und von jeher durch tektonisch kontrollierte Erosion geprägt wurde, welche sich im Verlauf des Mesozoikums aufgrund extensionaler Tektonik zwar verlangsamte, jedoch andauerte. Die heutige Topographie des Gebirgszuges bildete sich im Zuge Andiner Kompression im Verlauf des Späten Mesozoikums und Paläogens durch die Hebung und damit einhergehender Denudation einzelner Grundgebirgsblöcke. Die mit der Hebung assoziierte Deformation schritt dabei von Ost nach West voran. Der Gesamtbetrag vertikaler Hebung seit dem frühen Paläozoikum kann auf ca. 3,7-4,3 km eingegrenzt werden, wobei die Gesamtexhumation etwa 1,7-2,2 km bei einer Exhumationsrate von 0,03-0,04 mm/a beträgt. Kapitel 6 stellt eine Methode zur Interpretation von K-Ar Illit Feinfraktionsaltern aus Störungsletten aus nichtsedimentären Gesteinen vor. Gemäß der vorgestellten Methode werden die ermittelten K Ar Illitalter in Kombination mit den Untersuchungsergebnissen unabhängiger Parameter, z.B. Illitkristallinität, Illit-Polytypie und Polytyp-Quantifizierung, Korngröße, Tonmineralogie, K-Ar Abkühlaltern des Nebengesteins sowie mit Ergebnissen thermochronologischer Untersuchungen (AHe, ZHe, AFT) evaluiert. Dieser Interpretationsansatz wird im Rahmen einer regionalen Studie innerhalb der Östlichen Sierras Pampeanas exemplarisch angewandt. Im Zuge dessen wurde eine große Zahl von Störungsletten systematisch beprobt und analysiert. Ermittelte K-Ar Illitalter decken die Zeitspanne vom Devon bis in die Kreidezeit und dokumentieren eine lang anhaltende Phase bruchhafter Deformation in der Region. Alter >320 Ma sind synchron mit einer Periode kompressiver intra-Platten Tektonik, während Permische und Triassische Alter mit einer Periode flacher Subduktion der Farallon Platte unter die Südamerikansche Platte assoziiert werden können. Darüber hinaus belegen die K-Ar Illitalter ein von Nord nach Süd Fortschreiten der spröden Deformation in den Sierras de San Luis und Comechingones. Die Integrität und Konsistenz der analysierten Daten belegt die Leistungsfähigkeit und tektonische Signifikanz der hier vorgestellten Methode, welche somit einen bedeutenden Beitrag zur Entschlüsselung komplexer Abkühlungs- und Deformationsereignisse bieten kann. Jedoch kann gezeigt werden, dass die Aussagekraft der hier vorgestellten Methode stark von der Abkühlgeschichte des Untersuchungsgebietes abhängt. Kapitel 7 präsentiert thermochronologische Daten aus den gesamten Sierras Pampeanas. Darüber hinaus werden alle verfügbaren thermochronologischen und geochronologischen Daten zur Abkühlgeschichte der Sierras Pampeanas diskutiert und in ein Abkühlmodell zusammengefasst. Die Daten belegen eine Abkühlung unter 200°C im Verlauf des Karbons. Im Verlauf des Perms und der Trias schritt die Abkühlung von West nach Ost fort, räumlich und zeitlich einhergehend mit dem fortschreiten eines flachen Subduktionsereignisses der Farallon-Platte unter die heutige Südamerikanische Platte. Mesozoische Riftereignisse und damit einhergehende Sedimentation und Versenkung zeigen nur lokal Einfluss auf die ermittelten Abkühlalter. Dies deutet darauf hin, dass die zum Verlust der Altersinformation der thermochronologischen Systeme notwenige Versenkungstiefen nur entlang der schmalen, räumlich eingeschränkten Kretazischen Riftbecken erreicht werden. Die finale Abkühlung auf Oberflächentemperaturen verlief diachron in den nördlichen und südlichen Sierras Pampeanas. So können im Norden Neogene Alter beobachtet werden, während die südlichen und westlichen Sierras Pampeanas spätestens seit der Kreide bzw. frühen Paleogens auf Oberflächentemperaturen abgekühlt waren. Letzteres deutet auf die Existenz einer positiven Topographie in den südlichen Sierras Pampeanas, bereits vor dem Einsetzen Cenozoischen Andinen Kompression und der im Neogenen einsetzenden flachen Subduktion der Nazca-Platte hin. Dies wiederum wiederspricht der allgemein akzeptierten Hypothese, dass die Exhumation und Hebung der Sierras Pampeanas allein mit der Neogenen flachen Subduktion der Nazca-Platte in Verbindung stehen. Im Gegensatz dazu wird vorgeschlagen, dass diese Neogenen Prozesse lediglich zu einer Überprägung und Akzentuierung des bereits existierenden Reliefs führten. Diese Vermutung kann durch die Berechnung auffallend niedriger Denudationsraten in den Östlichen und Westlichen Sierras Pampeanas von 0,010 0,024 km/a gestützt werden, welche auf stabile Bedingungen, zumindest seit der späten Kreidezeit, hindeuten.

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Depuis au moins 540 Ma deux grands systèmes de subduction coexistent sur Terre : d'une part, les systèmes de subduction-collision (chaînes Hercynienne, Himalayenne ou Alpine) et d'autre part, les systèmes de subduction de type péri-pacifique. Pour ces derniers, l'avant-arc constitue une zone clef pour retracer l'évolution de la subduction au cours du temps. En effet ces zones au contact avec le slab peuvent enregistrer des événements tectoniques et/ou des conditions métamorphiques variées (e.g. formation de " paired metamorphic belts "), qui sont autant d'indicateurs du contexte géodynamique. Le massif métamorphique de El Oro en Equateur est un exemple exeptionnel où une section complète et basculée de l'avant-arc Triasique est préservée. L'ensemble est constitué d'une série métasédimentaire de bas à haut grade métamorphique intrudée par des granitoïdes de type S, juxtaposé avec un laccolithe gabbroïque et des schistes bleus. Ce travail de thèse s'est concentré sur l'étude du métamorphisme de haute-température basse-pression et ses relations les schistes bleu. Afin de contraindre l'événement tectono-métamorphique affectant l'avant-arc Equatorien au Trias et la formation d'une "paired metamorphic belt", nous avons utilisé des outils structuraux, métamorphiques, géochimiques, géochronologiques et de modélisation thermique. Nos résultats montrent que durant cette période l'avant-arc Equatorien connait un intense épisode de fusion partielle en régime extensif. La base de la croûte est migmatisée sur une épaisseur de 10km. Les estimations Pression-Température indiquent que les conditions de fusion partielle varient de 4.5 kbar et 650°C pour la partie supérieure métaxitique et jusqu'à 7.5 kbar et 720°C pour la partie inférieure diatexitique. La gradient géothermique inféré est divisé en deux segments : un segment supérieur caractérisé par un gradient de 40°C/km et un segment inférieur caractérisé par un gradient quasi-isothermique. L'absence de paragénèse de ultra-haute température est attribuée à la grande fertilité du protolithe métasédimentaire. Les résultats géochimiques montrent que les plutons granodioritiques sont issus d'un mélange entre : (1) les liquides de fusion partielle produit par la réaction de deshydration de la muscovite des métasédiments et (2) un magma basique. Les âges U-Pb sur zircons et monazites révèlent que l'événement anatectique fût bref entre 229 et 225 Ma. La source de chaleur à l'origine de l'événement thermique est attribuée à la mise en place d'un pluton gabbroïque à ~ 230 Ma en base de croûte. Successivement, se sous-plaque les schistes-bleu refroidissant rapidement l'avant-arc. L'événement anatectique observé dans le massif de El Oro au Trias s'insrit à plus grande échelle au sein d'une large anomalie thermique affectant l'ensemble du continent sud Américain entre 260 et 220 Ma. Durant cette période la marge est un soumise à un régime extensif accompagné d'un important magmatisme d'origine crustal, principalement en position d'arc et d'avant-arc. Nous attribuons cette anomalie thermique d'ampleur continental à une "avalanche mantellique". A la lumière du contexte géodynamique globale nous inteprétons la formation de la paired metamorphic belt de El Oro à la rupture du slab.

Important geochemical and tectonic events in the Paleoproterozoic Era lay the foundation for the status and operation of the modern Earth, including the initial rise of atmospheric oxygen paving the path for animal evolution, and the emergence of modern plate tectonic processes leading to the amalgamation of the Canadian Shield (Laurentia). Rudimentary geological and geochronological documentation of Paleoproterozoic sedimentary basins is the foundation from which we can ask larger questions about geochemical changes or plate tectonic events on the evolving Earth, since those questions are largely answered by analyzing the sedimentary record. This thesis outlines the stratigraphy, detrital zircon U-Pb geochronology, elemental and isotopic geochemistry, and basin evolution of the Paleoproterozoic Penrhyn and Piling basins on the Rae craton in Arctic Canada, which record important tectonic and geochemical events on both a regional and global scale. The concentration of the redox-sensitive trace element, U, in seawater has not been constant throughout geologic time and is linked to changes in oceanic and atmospheric oxygen content. Secular variations in the record of U contents of shales and iron formations indicate that the redox state of the atmosphere-ocean system after the Great Oxidation Event (GOE) was more dynamic than previously thought. Trends towards lower oxygen content recorded after ~2.05 Ga in the middle Proterozoic suggest that oxygen level decreased. This is contrary to traditional models assuming unidirectional atmospheric oxygen rise throughout the Proterozoic. The data demonstrate the earliest signal of oxidative U cycling, manifested in 2.47 - 2.43 Ga iron formations, and show that oxygenation was a protracted process initiated shortly after the end of the Archean. It has been proposed that a global and long-lived magmatic and tectonic shutdown event from ~2.45 to 2.22 Ga played a causal role in the GOE, since it overlaps the time interval in which atmospheric oxygen initially rose on Earth. Coupled U-Pb, Hf, and O isotope data on magmatic and detrital zircon determine that plate tectonic processes continued to operate during this interval. It is argued instead that plate tectonic processes are necessary to promote conditions favorable for atmospheric oxygen to rise.

207Pb*/206Pb* chronometry was used to obtain the ages of Ca,Al-rich inclusions (CAIs) and chondrules found in ancient meteorites. Assuming a 238U/235U=137.88, Pb/Pb ages of chondrules in NWA801 (a CR2 meteorite) are 4564.6±1.0 Ma, chondrules in Mokoia (a CV3 chondrite) are 4564.2±1.1Ma, and CAIs in Mokoia are 4567.9±5.4 Ma. The Pb/Pb age of NWA801 chondrules is concordant with 26Al/26Mg ages of CR chondrules. However if a 238U/235U < 137.88 is used, the age for NWA801 chondrules becomes younger by ~1Ma and discordant with 26Al/26Mg ages of CR chondrules. This suggests either a discrepancy with the U compositions or the initial Mg isotopic compositions of NWA801 chondrules. The shapes of NWA801 chondrules, and blebs of FeNi metal in the meteorite matrix, were further studied by 3D X-ray micro-computed tomography (CT). Most chondrules (92%) were ‘armoured’ with one discontinuous layer of FeNi metal. Two layers of FeNi metal (one on the exterior and one concentric through the interior separated by silicate) were rare <8%. Chondrules and matrix blebs occur as oblates, prolate, spheres and triaxial spheroids. It is proposed that the shapes were made free-floating in the nebula likely by flash-melting precursors into molten droplets that were vibrating as harmonic oscillators that ‘froze-in’ their shapes during cooling. Parent-body metamorphism and shock are not likely processes affecting the matrix-bleb and chondrule shapes. Chondrules with ≥2 FeNi metal layers were likely formed by mergers and not by successive deposition and annealing of metal in multiple flash-melting events. Attempts to obtain 207Pb*/206Pb* ages from chondrules and CAIs by thermal extraction (TE)- TIMS were unsuccessful. However LA-ICP-MS was shown to be useful for rapidly determining Pb isotopic trends in meteorites and unknown objects. In particular, it was shown that 137La (T1/2=60ky) should be detectable in recently fallen meteorites using LaF−4 to suppress the 137Ba isobar during tandem accelerator mass spectrometry combined with a novel instrumental technique for isobar separation.