River incision into a widespread, upland low-relief landscape, and related patterns of exhumation recorded by low-temperature thermochronology, together underpin geodynamic interpretations for crustal thickening and uplift of the eastern Tibetan Plateau. We report results from a suite of 11 (U-Th-Sm)/He cooling-age samples. Eight samples comprise a 1.2 km relief section collected from elevations up to 4800 m in the Jiulong Shan, an elevated, rugged region located in the hinterland of the Yalong-Longmen Shan Thrust Belt, and surrounded on three sides by upland low-relief landscape surfaces. Zircon and apatite cooling ages record two episodes of rapid exhumation in the early Oligocene and late Miocene, that were separated by a period of stability from similar to 30 to 15 Ma. The first episode is consistent with a similar pulse evident from the Longmen Shan. The second episode is ongoing, and when integrated with adjacent cooling-age data sets, shows that doming of the Jiulong Shan has resulted in 2 to 4 km of differential exhumation of the plateau interior. We show from a compilation of glacial landform-mapping that the elevation of the plateau surface closely tracks global last glacial maximum equilibrium line altitude. We hypothesize that smoothing of highlands by efficient glacial and periglacial erosion, coupled with potential river captures and conveyance of sediments via external drainage, can yield an apparently continuous low-relief plateau landscape formed diachronously at high elevation. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Ethiopian Plateau is one of the few tectonically-active regions on Earth that is situated in continental rift zones. About 1.6 km deep gorge of the Nile was carved by the Blue Nile River on the Ethiopian Plateau, as the plateau has been experiencing continuous uplift and exhumation in the Cenozoic. Here, we used quantitative analysis of longitudinal rive-profile forms and parameters (knickpoint and normalized steepness-index ksn) of the Blue Nile tributaries to tease out regional tectonic signals. 244 knickpoints were examined in the tributaries, majority (>80%) of which are unassociated with lithology or geological structures. Knickpoint distribution throughout the plateau reveals three incision phases. The novel approach of correlation of ksn with mantle tomography suggests that higher and lower ksn values occur above low-velocity and high-velocity zones, respectively, indicating that thermal upwelling beneath the plateau linked to Afar mantle plume largely controls the uplift thus incision of the plateau.

A intoxicação intencional de animais e de pessoas é uma ameaça à saúde e à segurança públicas em todo o mundo. No Brasil, os pesticidas da classe dos carbamatos aldicarbe e carbofurano são facilmente obtidos, e uma única dose letal daqueles é facilmente misturada a alimentos palatáveis e iscas. Foram analisadas as necropsias de 26 gatos e 10 cães, da rotina do Serviço de Patologia Animal da FMVZ-USP, com variados intervalos post mortem e tipos de conservação de carcaça, intoxicados pelos carbamatos aldicarbe e carbofurano, confirmados pela cromatografia de camada delgada (CCD) e cromatografia líquida de alta performance com detector de arranjo de diodos (CLAE-DAD). Foram colhidas as matrizes biológicas para histopatologia e análise toxicológica. CLAE-DAD foi utilizada para detectar o aldicarbe e seus metabólitos, aldicarbe sulfóxido e aldicarbe sulfona, e carbofurano e seu metabólito 3-hidroxicarbofurano. As análises macroscópica e histopatológica revelaram predominantemente achados congestivos e hemorrágicos, o que pode ser resultante dos efeitos tóxicos dos carbamatos e seus metabólitos. Foram feitos 2 experimentos envolvendo exposição a uma dose única de carbofurano e de aldicarbe via gavagem em ratos Wistar. No primeiro, no qual foram avaliados os efeitos no post mortem imediato, 30 animais forma separados nos seguintes grupos: aldicarbe (n=10), carbofurano (n=10) e grupo controle (n=10). Os animais foram filmados para avaliar as alterações clínicas na intoxicação aguda e, quando foram sedados, foi colhido sangue por punção cardíaca para fazer o hemograma, bioquímica sérica, colinesterase e exame toxicológico e, após a eutanásia, foi feita a necropsia e colhido material para o exame histopatológico. Em todos os animais experimentais foi possível ser feita a detecção e a quantificação do aldicarbe e do carbofurano, além das alterações microscópicas congestivas e hemorrágicas, com alterações em parâmetros hematológicos e bioquímicos. No segundo experimento, foram utilizados 30 animais, e o protocolo experimental foi idêntico ao experimento anterior, exceto que, após o óbito, os animais foram colocados em uma caixa com terra nos seguintes grupos: 1 dia, 3 dias, 5 dias, 7 dias e 10 dias, e em cada dia foram agrupados 2 animais intoxicados e 1 controle, sendo que as necropsias foram feitas nestes intervalos. Foram colhidos cérebro, pulmão, fígado e rim ao exame histopatológico e globo ocular, conteúdo gástrico, fígado e músculo esquelético ao exame toxicológico. Foram observadas as alterações tanatológicas e, em todas as matrizes analisadas, puderam ser quantificados o aldicarbe e/ou seus metabólitos aldicarbe sulfóxido e aldicarbe sulfona, bem como o carbofurano e seu metabólito 3-hidroxicarbofurano. Estes estudos mostram a importância da necropsia e da coleta de matrizes diversas ao exame toxicológico, que são complementares e cruciais na investigação de óbitos decorrentes de intoxicações por praguicidas, tanto no post mortem imediato quanto em exumações / The intentional poisoning of animals and people is a threat to public health and safety worldwide. In Brazil, the carbamate pesticides aldicarb and carbofuran are easily obtained. A single lethal dose of these carbamates is easily mixed with palatable food or baits. Necropsies and histopathological examinations of 26 cats and 10 dogs poisoned by the carbamates aldicarb and carbofuran were performed in the Service of Animal Pathology of FMVZ-USP, and the poisoning was confirmed by thin layer chromatography (TLC) and high performance liquid chromatography with diode-array detector (HPLC-DAD), with variable post mortem interval and conservation of the carcass. Biological matrices were collected for histopathological and toxicological analysis. HPLC-DAD was utilised to detect aldicarb and its metabolites, aldicarb sulphoxide and aldicarb sulphone, and carbofuran and its metabolite 3-hydroxycarbofuran. Gross and histopathological evaluations showed mainly congestive and haemorrhagic findings, which may result from the toxic effects of the carbamates and their metabolites. Two experimental protocols were performed in Wistar rats by exposing them to a single oral gavage dose to the carbamates aldicarb and carbofuran. The first experiment was performed to evaluate the immediate post mortem effects of carbamates, and 30 rats were divided into three groups: aldicarb (n-=10), carbofuran (n=10) and control (n=10). The animals were filmed to evaluate the clinical signs of poisoning, and they were sedated to collect blood by heart puncture, to perform CBC, serum biochemistry, and to measure serum cholinesterase. After euthanasia, tissues were collected for histopathological evaluation. Aldicarb and carbofuran were detected and quantified in the blood of all experimental groups, and the most common histological changes observed were congestion and haemorrhage. In the second experiment, the experimental protocol was identical to the first one, but the animals were buried in a plastic box with garden soil within 5 groups of 3 animals, two exposed to the same pesticide and 1 control, as follows: day 1, day 3, day 5, day 7 and day 10. The exhumations were performed within these days (1, 3, 5, 7 and 10). We collected brain, lung, liver and kidney to examine the thanatological changes, and the eyeballs, gastric content, liver and skeletal muscle to perform the toxicological screening. Thanatological changes could be observed within and between the groups, and, in all the matrices we could detect aldicarb and its metabolites aldicarb sulphoxide and aldicarb sulphone, and carbofuran and its metabolite 3-hydroxycarbofuran. The studies have shown the importance of the necropsy and the collection of diverse matrices to the toxicological screening, because both are complementary and crucial to the investigation of deaths by pesticides poisoning, even in exhumation, since we could evaluate the thanatological changes and correlate them to the action of the pesticides in the tissues

A intoxicação intencional de animais e de pessoas é uma ameaça à saúde e à segurança públicas em todo o mundo. No Brasil, os pesticidas da classe dos carbamatos aldicarbe e carbofurano são facilmente obtidos, e uma única dose letal daqueles é facilmente misturada a alimentos palatáveis e iscas. Foram analisadas as necropsias de 26 gatos e 10 cães, da rotina do Serviço de Patologia Animal da FMVZ-USP, com variados intervalos post mortem e tipos de conservação de carcaça, intoxicados pelos carbamatos aldicarbe e carbofurano, confirmados pela cromatografia de camada delgada (CCD) e cromatografia líquida de alta performance com detector de arranjo de diodos (CLAE-DAD). Foram colhidas as matrizes biológicas para histopatologia e análise toxicológica. CLAE-DAD foi utilizada para detectar o aldicarbe e seus metabólitos, aldicarbe sulfóxido e aldicarbe sulfona, e carbofurano e seu metabólito 3-hidroxicarbofurano. As análises macroscópica e histopatológica revelaram predominantemente achados congestivos e hemorrágicos, o que pode ser resultante dos efeitos tóxicos dos carbamatos e seus metabólitos. Foram feitos 2 experimentos envolvendo exposição a uma dose única de carbofurano e de aldicarbe via gavagem em ratos Wistar. No primeiro, no qual foram avaliados os efeitos no post mortem imediato, 30 animais forma separados nos seguintes grupos: aldicarbe (n=10), carbofurano (n=10) e grupo controle (n=10). Os animais foram filmados para avaliar as alterações clínicas na intoxicação aguda e, quando foram sedados, foi colhido sangue por punção cardíaca para fazer o hemograma, bioquímica sérica, colinesterase e exame toxicológico e, após a eutanásia, foi feita a necropsia e colhido material para o exame histopatológico. Em todos os animais experimentais foi possível ser feita a detecção e a quantificação do aldicarbe e do carbofurano, além das alterações microscópicas congestivas e hemorrágicas, com alterações em parâmetros hematológicos e bioquímicos. No segundo experimento, foram utilizados 30 animais, e o protocolo experimental foi idêntico ao experimento anterior, exceto que, após o óbito, os animais foram colocados em uma caixa com terra nos seguintes grupos: 1 dia, 3 dias, 5 dias, 7 dias e 10 dias, e em cada dia foram agrupados 2 animais intoxicados e 1 controle, sendo que as necropsias foram feitas nestes intervalos. Foram colhidos cérebro, pulmão, fígado e rim ao exame histopatológico e globo ocular, conteúdo gástrico, fígado e músculo esquelético ao exame toxicológico. Foram observadas as alterações tanatológicas e, em todas as matrizes analisadas, puderam ser quantificados o aldicarbe e/ou seus metabólitos aldicarbe sulfóxido e aldicarbe sulfona, bem como o carbofurano e seu metabólito 3-hidroxicarbofurano. Estes estudos mostram a importância da necropsia e da coleta de matrizes diversas ao exame toxicológico, que são complementares e cruciais na investigação de óbitos decorrentes de intoxicações por praguicidas, tanto no post mortem imediato quanto em exumações / The intentional poisoning of animals and people is a threat to public health and safety worldwide. In Brazil, the carbamate pesticides aldicarb and carbofuran are easily obtained. A single lethal dose of these carbamates is easily mixed with palatable food or baits. Necropsies and histopathological examinations of 26 cats and 10 dogs poisoned by the carbamates aldicarb and carbofuran were performed in the Service of Animal Pathology of FMVZ-USP, and the poisoning was confirmed by thin layer chromatography (TLC) and high performance liquid chromatography with diode-array detector (HPLC-DAD), with variable post mortem interval and conservation of the carcass. Biological matrices were collected for histopathological and toxicological analysis. HPLC-DAD was utilised to detect aldicarb and its metabolites, aldicarb sulphoxide and aldicarb sulphone, and carbofuran and its metabolite 3-hydroxycarbofuran. Gross and histopathological evaluations showed mainly congestive and haemorrhagic findings, which may result from the toxic effects of the carbamates and their metabolites. Two experimental protocols were performed in Wistar rats by exposing them to a single oral gavage dose to the carbamates aldicarb and carbofuran. The first experiment was performed to evaluate the immediate post mortem effects of carbamates, and 30 rats were divided into three groups: aldicarb (n-=10), carbofuran (n=10) and control (n=10). The animals were filmed to evaluate the clinical signs of poisoning, and they were sedated to collect blood by heart puncture, to perform CBC, serum biochemistry, and to measure serum cholinesterase. After euthanasia, tissues were collected for histopathological evaluation. Aldicarb and carbofuran were detected and quantified in the blood of all experimental groups, and the most common histological changes observed were congestion and haemorrhage. In the second experiment, the experimental protocol was identical to the first one, but the animals were buried in a plastic box with garden soil within 5 groups of 3 animals, two exposed to the same pesticide and 1 control, as follows: day 1, day 3, day 5, day 7 and day 10. The exhumations were performed within these days (1, 3, 5, 7 and 10). We collected brain, lung, liver and kidney to examine the thanatological changes, and the eyeballs, gastric content, liver and skeletal muscle to perform the toxicological screening. Thanatological changes could be observed within and between the groups, and, in all the matrices we could detect aldicarb and its metabolites aldicarb sulphoxide and aldicarb sulphone, and carbofuran and its metabolite 3-hydroxycarbofuran. The studies have shown the importance of the necropsy and the collection of diverse matrices to the toxicological screening, because both are complementary and crucial to the investigation of deaths by pesticides poisoning, even in exhumation, since we could evaluate the thanatological changes and correlate them to the action of the pesticides in the tissues

Le domaine valaisan dessine la suture majeure qui marque la limite entre les zones internes et externes des Alpes occidentales et dont l'interprétation géodynamique était controversée. Cette suture est constituée d'une série de flysch (le flysch valaisan) et d'un complexe magmatique et sédimentaire (le complexe du Versoyen). Suivant les auteurs, les roches magmatiques d'affinité tholéïtique pourraient représenter: 1) une klippe d'origine piémontaise (suture d'hyper-collision), 2) une écaille ophiolitique située au front d'un prisme d'accrétion (suture océanique), 3) un complexe magmatique lié à un amincissement crustal (inversion structurale). Le but de ce travail était de trouver des arguments qui permettaient de résoudre cette controverse. Ainsi les résultats de ce travail montrent que : - Dans la région du col du Petit-Saint-Bernard (frontière franco-italienne), certaines tholéïtes sont recoupées par des filons leucocrates qui correspondent à des liquides différenciés, cogénétiques du magmatisme. Les datations UlPb sur les zircons contenus dans l'un de ces filons indiquent un âge Carbonifère supérieur- Permien inférieur pour le magmatisme du Versoyen. - Ce magmatisme présente des caractères géochimiques et isotopiques, intermédiaires entre ceux des N-MORB et des T-MORB, dans les régions du col du Petit-Saint-Bernard et de Visp (Suisse). Ces tholéïtes dériveraient de la fusion partielle d'un manteau appauvri (de type N-MORB), avec probablement la participation d'une source enrichie (de type OIB), ce qui est en accord avec une mise en place dans un domaine en cours d'océanisation. - Le complexe du Versoyen est affecté par un métamorphisme polyphasé éclogitique, puis schiste bleu et enfin schiste vert. La paragénèse éclogitique correspond à des conditions de Haute-Pression et Basse-Température (P > 13Kb, 425 < T < 475°C) qui traduisent un enfouissement à grande profondeur, lié à une subduction. Les datations Ar/Ar réalisées sur les phengites donnent des âges de refroidissement proches de 33 Ma et permettent d'établir le chemin P-T-t de ce complexe au cours de l'exhumation des éclogites. - Le complexe du Versoyen est affecté par une déformation syn-schiste vert qui correspond à un jeu normal vers le SE. La comparaison entre les données de terrain et les données sismiques ECORS suggère que les failles normales se prolongent en profondeur et s'applatissent vers 10-15 km. Cette déformation postérieure à 38 Ma explique en partie l'exhumation des éclogites. Ce jeu normal est contemporain de chevauchements dans la zone externe et pourrait accommoder un réamincissement crustal au cours de la collision alpine. Ces données montrent que l'individualisation du substratum du domaine valaisan est liée au cycle hercynien et que ses relations complexes avec le flysch sus-jacent sont liées à une inversion structurale anté-flysch, alors que son évolution tectono-métamorphique est controlée par une extension succèdant aux phases compressives.

La chaîne de l'Himalaya, longue de près de 2500 km, résulte de la collision des continents indien et asiatique qui a été initiée il y a 55 Ma. Depuis cette collision initiale, la morphologie des paysages au niveau de l'ensemble Himalaya/Tibet n'a pas cessé d'évoluer, façonnée par la tectonique et l'érosion. A son extrémité nord-ouest, la chaîne de l'Himalaya montre une mosaïque de reliefs contrastés. Des zo-nes aux reliefs vigoureux enchâssent des régions caractérisées par un relief faible mais à haute altitude. Le meilleur exemple en est sans doute le Plateau de Deosai. Situé à ~4000 m d'altitude moyenne sur les terrains de l'Arc Kohistan/Ladakh, il est entouré de massifs aux reliefs très incisés, tels que la chaîne du Karakorum au nord-est et le Massif du Nanga Parbat à l'ouest. Ces massifs regroupent à eux deux 6 des 14 sommets de plus de 8000 m au monde.<br />Cette étude présente une analyse couplée morphologique et thermochronologi-que de l'Himalaya du nord-ouest, appuyée sur deux campagnes de terrain sur et autour du Plateau de Deosai. Cette approche pluridisciplinaire nous à permis : (1) de préciser les caractéristiques morphologiques de l'Himalaya du nord-ouest et (2) d'éclairer l'histoire de la formation et de l'exhumation des régions de faible relief à haute altitude jusqu'alors peu étudiées dans ce contexte. <br />Les analyses morphologiques, à l'échelle du nord-ouest Himalaya, montrent que plusieurs zones de faible relief à haute altitude existent à l'ouest de la Faille du Ka-rakorum, de part et d'autre de la suture Indus-Tsangpo. Les travaux de thermo-chronologie permettent de proposer les premiers âges thermochronologiques de basse température (AFT, et (U-Th)/He sur apatite et zircon) de cette partie de l'Arc Kohistan/Ladakh. Ils suggèrent, grâce à la modélisation d'histoires thermiques et leur comparaison avec les données de la littérature, que les surfaces de faible relief à haute altitude se sont formées depuis 30 à 40 millions d'années. Ces dernières ont, depuis ce stade, évolué lentement, à la faveur de vitesse d'exhumation faible (~200 m.Ma-1), au contraire des massifs incisés dont l'exhumation est rapide (plu-sieurs km.Ma-1 pour le Nanga Parbat depuis ~10 Ma). L'étude morphologique des profils des rivières drainant le Plateau de Deosai et la modélisation thermo-cinématique de l'évolution de sa bordure nord, nous permettent de montrer que l'érosion est localisée dans les grandes vallées et peu efficace à l'intérieur du pla-teau. L'histoire d'exhumation et les caractéristiques morphologiques des régions de faible relief à haute altitude très proches de celles de l'ouest Tibétain, suggèrent qu'à l'Éocène ils ne formaient qu'un seul ensemble. Les régions de faible relief à l'ouest de la Faille du Karakorum ont petit à petit été individualisées à la faveur d'une érosion localisée dans les grandes vallées et dirigée par les grands accidents tectoniques.

Le flux de sédiments en provenance des Alpes montre une importante augmentation à la limite Mio-Pliocène (⊥5 Ma). Cette observation, liée à l'exhumation du bassin molassique suisse depuis 5-4 Ma, a conduit à suggérer que les Alpes ont connu une exhumation et un uplift isostatique accélérés à l'échelle de l'orogène depuis cette période. Les objectifs principaux de cette thèse sont de déterminer s'il existe une hausse de l'exhumation alpine après 5 Ma, de préciser son extension spatiale et temporelle, et de passer en revue les différents facteurs potentiels (tectoniques ou climatiques) contrôlant cette dénudation. J'ai développé durant la thèse une nouvelle technique utilisant les contours isoâge associés aux relations âge-élévation pour, à partir de la mise à jour d'une base de données d'âges par traces de fission dans les Alpes Européennes occidentales, reconstruire des surfaces de refroidissement isoâge et estimer les taux d'exhumation de l'orogène entre 13,5 et 2,5 Ma. Les taux et les périodes d'exhumation obtenus pour huit zones des Alpes Occidentales présentent de fortes similarités avec la dénudation moyenne de l'orogène estimée à partir du volume de sédiments péri-alpins. Les taux d'exhumation ont plus que doublé depuis la fin du Miocène, et peuvent avoir été modulés localement par les caractéristiques des différentes unités tectoniques. J'ai ensuite recherché des corrélations entre les valeurs de taux d'exhumation à long terme, dérivées des données d'âge par traces de fission, et les paramètres de contrôle potentiels. Dans les Alpes Occidentales, les taux d'exhumation à long terme sont fortement corrélés avec les taux d'uplift rocheux présents, suggérant que les valeurs d'uplift actuelles ont peu changé récemment. J'ai aussi observé que la distribution de l'énergie sismique libérée n'est pas corrélée avec l'uplift rocheux ou l'exhumation, ce qui suggère que l'exhumation est contrôlée par rebond isostatique plutôt que par un uplift tectonique actif. L'absence de corrélation entre les taux d'exhumation et la distribution des précipitations actuelles suggère qu'elles ne sont pas représentatives d'une tendance à long terme, ou bien que des facteurs autres que le taux de précipitations contrôlent l'intensité de l'exhumation. Dans le but d'étudier davantage en détail l'histoire de l'exhumation, j'ai réalisé un échantillonnage le long de deux profils altitudinaux dans le centre du massif de l'Aar (Suisse) et à l'ouest des Alpes Lepontines (Italie). Les âges AFT et AHe obtenus se caractérisent par des pentes très élevées de la relation âge-élévation aux alentours de 8 et 4 Ma. J'ai utilisé le modèle Pecube pour prédire des âges AFT et AHe selon plusieurs dizaines de scénarios d'exhumation, et j'ai comparé les âges mesurés et prédits. Les résultats des modèles numériques ne permettent pas de rejetter l'hypothèse de deux phases de forte exhumation à 9-7 et 5-3 Ma dans le massif de l'Aar. Cependant, ce signal n'est pas détecté dans les Alpes Lepontines, et sous-réserve de l'apport d'une modélisation flexurale additionnelle, la quantité d'exhumation dans le massif de l'Aar depuis 5 Ma ne permet pas d'expliquer l'exhumation du bassin molassique suisse par rebond flexural isostatique. Au contraire, ces résultats sont de nature à conforter l'existence d'un mécanisme d'uplift rocheux additionnel tel que le détachement de manteau lithosphérique épaissi.

La structuration de la Zone Axiale des Pyrénées Orientales est le résultat d'une évolution thermique et tectonique complexe depuis plus de 300 Ma, synthétisée dans le premier chapitre de ce mémoire. Dans le but de mieux appréhender cette évolution à l'échelle des différents massifs de cette Zone Axiale, une approche thermochronologique multi-méthodes (U-Pb, 40Ar/39Ar, traces de fission et (U-Th)/He) a été mise en œuvre afin de dater et quantifier les processus thermiques et mécaniques qui participent à leur exhumation (Second chapitre). L'activité essentiellement alpine de la faille de la Têt fait l'objet du troisième chapitre, par la reconstitution de l'histoire thermique des massifs du Canigou et de Mont-louis, respectivement au mur et au toit de la faille. Un réchauffement généralisé du socle gneissique du Canigou au Crétacé moyen-supérieur, une exhumation du massif de Mont-Louis synchrone des chevauchements pyrénéens éocènes et une surrection importante du Canigou lors de la phase extensive oligo-miocène sont les principaux résultats obtenus. Le quatrième chapitre fait état des données thermochronologiques obtenues sur les massifs de Saint-Laurent et des Albères qui attestent également d'une exhumation différentielle au cours du cycle alpin. La datation 40Ar/39Ar par sonde laser des mylonites jalonnant les zones de failles globalement E-W à NW-SE qui parcourent l'ensemble de la chaîne pyrénéenne fait l'objet du cinquième chapitre. Une importante phase de recristallisation statique d'âge crétacé moyen à supérieur se localise sur ces zones mylonitiques probablement en partie héritées de l'histoire hercynienne de la Zone Axiale. Une déformation ductile globalement chevauchante vers le Sud et relativement froide (< 400°C), que nous relions à l'événement compressif pyrénéen s.s., a été datée à 58 Ma sur l'accident de Mérens et à 38 Ma sur celui du Boulou-Le Perthus, ce qui témoigne de la pérennité du régime compressif. Pour conclure, l'ensemble des données a été replacé dans un cadre général d'évolution de la chaîne des Pyrénées. L'utilisation de plusieurs thermochronomètres pour l'établissement des chemins température-temps nous a permis de mieux tester la validité des âges obtenus et de discuter les causes possibles des quelques incohérences observées dans l'enregistrement des principaux événements thermo-tectoniques.

L'objectif de cette thèse est d'étudier le rôle joué par les zones de cisaillement sur la localisation de la déformation et de l'exhumation de la croûte inférieure grâce à une série de modèles numériques thermomécaniques 2D et 3D que nous avons appliqué à deux cas d'étude: le craton ouest-africain (WAC) et les zones de failles alpines en Nouvelle Zélande. En ce qui concerne la localisation de la déformation dans la croûte supérieure, différentes orientations pour un système de décrochement en ramification ont été testées. Sous un régime compressif, les résultats montrent que les zones de failles internes, ainsi que les unités de roches présentes entre ces failles réagissent de façon plus fragile que les unités rocheuses présentes à l'extérieur de ces domaines. Pour le cas d'un régime de déformation en cisaillement simple, nous avons exploré le processus de réorganisation qui s'est produit aux limites de deux plaques (i.e. Australie et Pacifique) au sud de la Nouvelle-Zélande. Les modèles montrent que la déformation se concentre le long des zones de cisaillement étroites, situées au centre du modèle, lorsque les coefficients d'amollissement sont élevés. Inversement, la contrainte cisaillante ressort de façon plus diffuse à travers le modèle lorsque les coefficients d'amollissement sont faibles. Les cisaillements s'expriment alors sur l'ensemble du modèle bien que les taux de cisaillement restent les plus élevés sur les bordures du modèle. Afin de tester l'impact de failles héritées et de bassins préexistants sur l'exhumation de la croûte inférieure, des modèles 2D et 3D ont été testés avec différentes conditions aux limites (traduisant extension, transtension et compression). * En contexte extensif, dans les portions Est et Ouest des corridors fortement métamorphisés du Nord-Ouest Ghana, des roches partiellement fondues, issues de la croûte inférieure, ont pu être exhumées au sein des croûtes moyenne à supérieure. Dans la partie centrale du domaine de Bolé-Bulenga, des roches très métamorphisées ont été exhumées grâce au couplage de deux mécanismes: (1) la concentration de roches partiellement fondues entre les failles de Jirapa et de Bolé-Nangodi; ces failles convergent vers le sud, induisant un rétrécissement de l'espace disponible pour accueillir ce matériel fondu; (2) la concentration de roches partiellement fondues dans la partie centrale, induite par un jeu de failles héritées d'orientation Est-Ouest. * En contexte de transtension, dans le terrane de Sefwi au Sud-Ouest Ghana, le domaine de Kukuom-Juaboso (KJD), composé majoritairement par des roches à faciès de type amphibolite à migmatitique, semble s'être mis en place sous forme d'intrusions au sein d'une zone relais située entre les zones de cisaillements de Kenyase et de Ketésso. Ces deux zones de cisaillement sont marquées par un stade de croissance puis de maturation qui semblent être reliés aux phases de déformation D1 puis D2 reconnues régionalement. L'exhumation régionale des roches très métamorphisées dans le terrane de Sefwi s'est probablement produite en moins de 5 Ma. * En régime compressif, l'impact joué par les bassins volcano-sédimentaires sur le processus d'exhumation de la croûte inférieure a été testé numériquement. Les modèles suggèrent que de multiples injections de magmas granitoïdiques, dérivant soit de matériaux subductés, soit d'une fusion de produits crustaux ou de matériel mantellique accumulés en profondeur, ont pu être canalisées au sein de diapirs avant de venir nourrir la croûte supérieure. Ce modèle suggère également une asymétrie des structures entre la croûte supérieure d'une part, et la croûte inférieure à moyenne d'autre part: i.e. (i) les bassins de roches vertes faiblement métamorphisés de la croûte supérieure reposent sur les diapirs métamorphisés et (ii) les bassins de roches vertes très métamorphisés constituent le soubassement des dômes granitoïdiques de la croûte supérieure. / The objective of this thesis is to explore the role shear zones play in localization of deformation and exhumation of the lower crust by using a series of 2D and 3D thermo-mechanical numerical models using the West African Craton (WAC) and the Alpine Fault zones as study areas. With respect to the localization of deformation in the upper crust, different orientations of a system of branched strike-slip faults were studied. Under compression boundary conditions, the results show that the internal fault zones as well as the host rocks in between the faults behave as relatively weaker domains than the external regions. Under simple shear boundary conditions, we explored the process of self-organization of the Australian-Pacific plate boundary fault in southern New Zealand. The models show that deformation is focused along narrow high-strain shear zones in the centre of the model when the softening coefficients are high, whereas the strain is more diffuse with many shear zones spread over the model and possibly some high-strain shear zones focused near one border at lower softening coefficients. Regarding the role pre-existing faults and basins play in exhumation of the partially molten lower crust, 2D and 3D models with different boundary conditions were tested (including extension, transtension and compression). * Under extension, in the Eastern and Western parts of the high grade rock corridors in NW Ghana, partially molten rocks exhumed from the lower into middle-upper crustal levels are interpreted to have been dominantly facilitated by the km-scale high-strain corridors. In the central part of the Bole-Bulenga domain, the high grade rocks are interpreted to have been exhumed as a result of a coupling between two mechanisms: (1) the concentration of partially molten rocks between the Jirapa and Bole-Nangodi faults increases due to the reduction in space from north to south; (2) the concentration of lower partially molten rocks in the central part, as a result of inherited orthogonal (E-W) faults. * Under transtension, in the Sefwi terrane of SW Ghana, the Kukuom-Juaboso domain (KJD) composed of up to amphibolite-migmatite facies could result from the concentration of upwelling partially molten rocks in the relay zone between the Ketesso and Kenyase shear zones during transtension. The two shear zones probably underwent two main stages for growth and maturation from the D1 to D2 deformation phases. The regional exhumation of the high grade rocks in the Sefwi terrane probably occurred within a duration of less than 5 Ma. * Under compression, the role of volcano-sedimentary basin on spatial-temporal evolution of the lower crust exhumation was tested. The models suggest that a series of sheet-like granitoids possibly derived from either subducted mélanges, lower crust and/or mantle melting accumulated at depths of the subcontinental mantle would channel along diapirs before feeding the upper crust. When the granitoids arrive at the solidified lids of the diapirs, they would favour migrating horizontally and intruding into the upper crust through weakening zones between the diapirs. This model also suggests an asymmetry of structures between the upper and middle-lower crust, with the dome-like granitoids overlying high-grade sedimentary synforms and high-grade diapirs underlying low-grade greenstone belts.

Master of Science / Department of Geology / Mary Hubbard / The southern Sawatch Range of the Southern Rocky Mountains of south-central Colorado is composed of Precambrian crystalline igneous and metamorphic rocks that have undergone at least three major mountain building events during the Phanerozoic, the Ancestral Rockies Orogeny, the Laramide Orogeny, and Rio Grande rifting. In order to determine how the ancient basement structures might have influenced later episodes of deformation, a small area of basement terrain was mapped along the western margin of the Poncha Pass transfer zone between the San Luis and Upper Arkansas basins in the northern Rio Grande rift. The two dominant rock types in the map area, (hornblendic) amphibolite gneiss and (felsic) quartzofeldspathic gneiss, may represent interlayered metabasalt/metadiorite and metarhyolite/metagranite, with lenses of exotic lithologies throughout. Metamorphic foliations were found to be oriented predominantly N35ºW 47ºNE and to have had an influence on younger brittle structures related to the rifting episode. Lineations and fractures in the gneissic fabric also are parallel to brittle deformation structures. Apatite Fission-Track (AFT) analysis provided a means of determining when this crust was exhumed and cooled by the removal of overburden in response to erosion and/or tectonics. The resultant AFT age distribution revealed that exhumation occurred at the higher elevations during the Laramide orogeny (~299-46 Ma), and at lower elevations during Rio Grande rifting (~29-19 Ma). Although it is commonly thought that these mountains were exhumed during the rifting episode, the results of this study indicate that older events played a significant role in the exhumation.