The Aegean is a classic setting for studying exhumation of high-pressure (HP) metamorphic rocks. Two end-member models are proposed to explain the uplift of these rocks: core-complex style extension along low-angle normal faults and extrusion-wedge uplift. Extrusion-wedge underplating is the mechanism that exhumed HP rocks on Evia whereas Tinos hosts several detachments varying in age from 30-9 Ma. Andros, situated between them, may be the geological manifestation of the interplay of these processes and provides an opportunity to test these models. Detachments on NW Tinos and on Andros and the enigmatic low-angle Makrotantalon Unit contact on Andros were insufficiently dated prior to this study. Geo- and thermochronometrycombined with structural observations from sampling transects in the transport direction from (1) lower plate Cycladic Blueschist Unit on Andros and Tinos, (2) middle plate Makrotantalon Unit on Andros, and (3) hanging wall Upper Unit address these issues. Maximum depositional ages from detrital zircon U-Pb geochronometry and structures reveal Paleocene-Eocene syn-HP metamorphism thrusting resulted in an inversed-age relationship between the Permian Makrotantalon Unit and the underlying Triassic-Eocene Cycladic Blueschist Unit on Andros. The Makrotantalon Unit has an internal inversed stratigraphy whereas the Cycladic Blueschist Unit on Andros and Tinos appear stratigraphically intact. Structures and zircon and apatite (U-Th)/He ages in transects from NW Tinos (~12-8 Ma) and central Andros Cycladic Blueschist Unit (~13-7 Ma) indicate rapid cooling due to exhumation associated with the Livada Detachment. Older cooling ages (~16-10 Ma) and structures in the Makrotantalon Unit indicate later brittle strain localization on the Makrotantalon Thrust contact is accommodated by rheologically weaker serpentinites and calc-schists, resulting in slivering of the footwall under the Livada Detachment on Andros. Estimated mean cooling slip rates of the Livada Detachment on Andros of ~3.8 (+1.2/-1.3) km/Myr and 2.1 (+0.2/-0.2) km/Myr on NW Tinos resulted in minimum vertical exhumations of 15 km and 4 km, respectively. The NCDS here accommodated ~12-25% of 60 km of HP-rock exhumation from ~30-7 Ma. We present a tectonic model to elucidate the evolution of the Makrotantalon Unit and the magnitude, temporal, and spatial variability of exhumation via detachments on these islands. / text

Les dômes métamorphiques portent les marques d'un hydrothermalisme intense concomitant de leur exhumation de long de grandes zones de cisaillement crustales. Sur l'exemple du détachement de l'île de Tinos (Cyclades, Grèce), nous proposons une approche qui combine géologie structurale et techniques analytiques de pointe, pour contraindre l'origine et les modalités de circulation des fluides responsables du métasomatisme. Une succession continue de veines métamorphiques, ouvertes durant l'évolution de la déformation depuis le domaine ductile jusqu'au domaine cassant, est identifiée dans le mur du détachement. Chaque stade d'ouverture occasionne la précipitation de quartz et de calcite. Le fractionnement isotopique de l'oxygène des couples quartz-calcite précipités à la transition fragile-ductile, mesuré à la sonde ionique, passe de 2 à 5 ‰ dans une frange de 50 m vers la faille, soit une chute de température de ~150 °C. Le ?18O de l'eau en équilibre avec ces couples passe de 15 à 0 ‰ dans cette même frange. Seules des circulations convectives de fluides surfaciques peuvent expliquer ces variations thermiques et isotopiques. Un profil isotopique réalisé dans l'ombre de pression d'une pyrite montre une chute brutale du ?18O de 3 ‰, entre deux maxima. Les inclusions fluides piégées dans des ombres de pression similaires, synchrones du cycle isotopique, montrent une forte fluctuation des isochores de stabilité. Les données isotopiques et microthermométriques, qui suggèrent une arrivée cyclique de fluides superficiels conjointe à des variations de la pression des fluides, concordent point à point avec les modèles de pompage sismique en domaine ductile initiés par la zone sismogénique sus-jacente. Enfin, une comparaison des spectres infrarouge d'inclusions fluides piégées en faciès schiste vert et schiste bleu permet d'évaluer les propriétés mouillantes des fluides métamorphiques. A 400 °C, le pic d'absorption des liaisons OH des fluides piégés dans les inclusions schiste bleu est situé à 3475 cm-1, tandis que celui des fluides schiste vert est à 3585 cm-1. Plus fort est le nombre d'onde, plus l'agencement des molécules d'eau est désordonné, occasionnant des tensions d'interface fluide-grain faibles. Les fluides du faciès schiste vert ont donc une capacité à connecter la faible porosité des roches métamorphiques très supérieure à celle des fluides schiste bleu, et peuvent infiltrer le mur du détachement en cours d'exhumation, auparavant en système clos. Ces interprétations permettent de proposer un modèle global de circulation à tous les étages d'un détachement, commandé –dans l'ordre de profondeur croissante- par la convection thermique, les cycles sismiques et la migration diffuse. Ce modèle synthétique résout le paradoxe qui consiste à introduire des fluides surfaciques -à pression hydrostatique- dans une croûte inférieure ductile à pression de pores lithostatique.

The Aegean is a classic setting for studying exhumation of high-pressure (HP) metamorphic rocks. Two end-member models are proposed to explain the uplift of these rocks: core-complex style extension along low-angle normal faults and extrusion-wedge uplift. Extrusion-wedge underplating is the mechanism that exhumed HP rocks on Evia whereas Tinos hosts several detachments varying in age from 30-9 Ma. Andros, situated between them, may be the geological manifestation of the interplay of these processes and provides an opportunity to test these models. Detachments on NW Tinos and on Andros and the enigmatic low-angle Makrotantalon Unit contact on Andros were insufficiently dated prior to this study. Geo- and thermochronometrycombined with structural observations from sampling transects in the transport direction from (1) lower plate Cycladic Blueschist Unit on Andros and Tinos, (2) middle plate Makrotantalon Unit on Andros, and (3) hanging wall Upper Unit address these issues. Maximum depositional ages from detrital zircon U-Pb geochronometry and structures reveal Paleocene-Eocene syn-HP metamorphism thrusting resulted in an inversed-age relationship between the Permian Makrotantalon Unit and the underlying Triassic-Eocene Cycladic Blueschist Unit on Andros. The Makrotantalon Unit has an internal inversed stratigraphy whereas the Cycladic Blueschist Unit on Andros and Tinos appear stratigraphically intact. Structures and zircon and apatite (U-Th)/He ages in transects from NW Tinos (~12-8 Ma) and central Andros Cycladic Blueschist Unit (~13-7 Ma) indicate rapid cooling due to exhumation associated with the Livada Detachment. Older cooling ages (~16-10 Ma) and structures in the Makrotantalon Unit indicate later brittle strain localization on the Makrotantalon Thrust contact is accommodated by rheologically weaker serpentinites and calc-schists, resulting in slivering of the footwall under the Livada Detachment on Andros. Estimated mean cooling slip rates of the Livada Detachment on Andros of ~3.8 (+1.2/-1.3) km/Myr and 2.1 (+0.2/-0.2) km/Myr on NW Tinos resulted in minimum vertical exhumations of 15 km and 4 km, respectively. The NCDS here accommodated ~12-25% of 60 km of HP-rock exhumation from ~30-7 Ma. We present a tectonic model to elucidate the evolution of the Makrotantalon Unit and the magnitude, temporal, and spatial variability of exhumation via detachments on these islands.