The date for the formation of the Benton Uplift, Ouachita orogeny, is bracketed by Carboniferous synorogenic sediments deposited to the north and Late Pennsylvanian to Early Permian isotopic dates from the weakly metamorphosed rocks within the uplift. We address the largely unknown structural history between these two constraints by presenting an improved 3-dimensional kinematic model using better constrained retrodeformable sections. These new sections are based on all surface and subsurface data, new zircon fission track dates and thermal maturation data including new ‘crystallinity’ data to constrain the maximum burial depth. Concordant zircon fission track ages range from 307 ± 18.8 Ma to 333.4 ± 38.9 Ma or from the Late Devonian to Early Permian. Maximum ‘crystallinity’ of both illite and chlorite indicate these exposed rocks experienced a temperature of ~300°C across the eastern Benton Uplift. This temperature is consistent with reconstructed burial depths using cumulative stratigraphic thickness without having to call on structural thickening. Comparing coarse and fine clay fractions, computed temperature for the fine clay fraction is less by ~100°C than that of the coarse clay fraction. This difference is the same for all formations studied. This uniform difference in temperature may indicate cooling of the orogen as it deformed or more than one thermal event.

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.

This study contributes to the understanding of major river evolution in Southeast Asia during the Cenozoic. In order to trace the evolution of a hypothesized palaeo-Yarlung Tsangpo-Irrawaddy River, this work undertakes the first systematic provenance study of detrital minerals from Cenozoic synorogenic fluvial and deltaic sedimentary rocks of the Central Burma Basin, employing a combination of high precision geochronology, thermochronology, and geochemistry analytical techniques on single grain detrital zircon and white mica. The dataset is compared to published isotopic data from potential source terranes in order to determine source provenance and exhumation history from source to sink. A Yarlung Tsangpo-Irrawaddy connection existed as far back as ca. 42 Ma and disconnection occurred at 18–20 Ma, based on provenance changes detected using a combination of U-Pb ages and εHf(t) values on detrital zircons, and ⁴ºAr/³⁹Ar dating on detrital micas. During the Eocene and Oligocene, units are dominated by U-Pb age and high positive εHf(t) values, characteristic of a southern Lhasa Gangdese magmatic arc source. An antecedent Yarlung Tsangpo-Irrawaddy River system formed the major river draining the eastern Himalaya at this time. A significant change in provenance is seen in the early Miocene, where detritus is predominantly derived from bedrock of the eastern Himalayan syntaxis, western Yunnan and Burma, a region drained by the modern Irrawaddy-Chindwin river system characterized by Cenozoic U-Pb ages and negative εHf(t) values. This is attributed to the disconnection of the Yarlung-Irrawaddy River and capture by the proto-Brahmaputra River, re-routing Tibetan Transhimalayan detritus to the eastern Himalayan foreland basin. Re-set zircon fission track ages of 14-8 Ma present in all units is used to infer post-depositional basin evolution related to changes in the stress regime accommodating the continued northward migration of India. The early Miocene initiation of the Jiali-Parlung-Gaoligong-Sagaing dextral shear zone and the continued northward movement of the coupled India-Burma plate aided in focusing deformation inside the syntaxis contributing to the disconnection of the Yarlung Tsangpo-Irrawaddy system, linking surface deformation and denudation with processes occurring at deeper crustal levels.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / U/Pb and (U-Th)/He (ZHe) dating of detrital zircons from glacial till samples in the Ross Embayment, Antarctica records cooling after the Ross/Pan-African orogeny (450-625 Ma) followed by a mid-Jurassic to mid-Cretaceous heating event in the Beacon basin. Zircons were extracted from till samples from heads of major outlet glaciers in East Antarctica, one sample at the mouth of Scott Glacier, and from beneath three West Antarctic ice streams. The Ross/Pan-African U/Pb population is ubiquitous in these Antarctic tills and many Beacon Supergroup sandstones, thus 83 grains were analyzed for ZHe to subdivide this population. Two ZHe age populations are evident in East Antarctic tills, with 64% of grains 115-200 Ma and 35% between 200-650 Ma. The older population is interpreted to be associated with the Ross/Pan-African orogeny including cooling of the Granite Harbour Intrusives and/or exhumation of the older basement rocks to form the Kukri Peneplain. The lag time between zircon U/Pb, ZHe and 40Ar/39Ar ages from K-bearing minerals show cooling over 200 My. Grains in East Antarctic tills with a ZHe age of 115-200 Ma likely reflects regional heating following the breakup of Gondwana from the Ferrar dolerite intrusions, subsidence within the rift basin, and a higher geothermal gradient. Subsequent cooling and/or exhumation of the Transantarctic Mountains brought grains below the closure temperature over a span of 80 My. This population may also provide a Beacon Supergroup signature as most of the tills with this age are adjacent to nunataks mapped as Beacon Supergroup and contain an abundance of vi Beacon pebbles within the moraine. Nine zircons grains from three Beacon Supergroup sandstones collected from moraines across the Transantarctic Mountains yield ages from 125-180 Ma. West Antarctic tills contain a range of ZHe ages from 75-450 Ma reflecting the diverse provenance of basin fill from East Antarctica and Marie Byrd Land. ZHe and U/Pb ages <105 Ma appear to be distinctive of West Antarctic tills. The combination of U/Pb, ZHe and 40Ar/39Ar analyses demonstrates that these techniques can be used to better constrain the tectonic evolution and cooling of the inaccessible subglacial source terrains beneath the Antarctic Ice Sheet.