No description available.

Geothermobarometric, micro- and macro-structural data indicate that peak metamorphic pressure and temperature of the Greater Himalayan Sequence (GHS) of the Garhwal Region of India increase dramatically across the Main Central Thrust (MCT). Metamorphic pressure and temperature increase from ~5 kbar and ~550 ºC in the Lesser Himalayan Crystalline Sequence (LHCS) in the footwall to ~14 kbar and ~850 ºC at ~3 km above the MCT in the hanging wall (GHS). Pressures decrease slightly upsection to ~8 kbar and temperatures remain nearly constant at ~850 ºC to the structurally overlying South Tibetan Detachment (STD). The LHCS exhibits a high temperature-depth gradient (30 ºC/km) whereas the lower GHS has a much lower temperature-depth gradient (18 ºC/km) that increases to ~28 ºC/km near the STD. The pressure-temperature pattern is consistent with conduction of heat from the hotter (initially deeper) GHS into the colder (initially shallower) footwall of LHCS and conductive cooling of the hotter hanging wall of GHS along the STD. Numerical "channel flow" models predict a pressure-temperature pattern for the exhumation of the GHS similar to what is observed in the Garhwal Region of India. However, observed pressures (~10-14 kbar) are higher than predicted in the models (~10-12). The higher pressure of the GHS is likely due to the greater exhumation from displacement along the Munsiari Thrust (MT). In other words, the GHS in the Eastern Garhwal region provides a deeper view of the channel material than elsewhere in the range. The temperature-depth ratios of the Eastern Garhwal region also exhibit a very different pattern of conductive heating and cooling of the LHCS and GHS respectively, than elsewhere in the range. Ductile features within the GHS exhibit sheath fold geometries, indicative of high degrees of ductile flow. Overprinting the ductile structure are two populations of extensional conjugate fractures oriented both parallel and perpendicular to the orogen. These fractures crosscut major tectonic boundaries in the region such as the MCT and STD, and are found throughout the LHCS, GHS, and Tethyan Sedimentary Sequences (TSS). The crosscutting of these brittle structures across the major tectonic boundaries in the area indicate that the various tectonolithic sequences were exhumed during widespread extensional deformation as one coherent block.

No description available.

<p>Erosion, in its many forms, is thought to have a measurable impact on the development and evolution of mountain belts. In this work, we examine the response of physical scaled (analog) Coulomb wedges to different erosional styles. Data is collected in the form of velocimetry data within images of these models, using particle image velocimetry (PIV) and particle tracking velocimetry (PTV), with each dataset rendering whole wedge slip magnitude fields and material pathways, respectively. Results for channelized glacial erosion models demonstrate a significant focusing of faulting below the glacial channel itself, as well as a shift of the locus of greatest exhumation to within the channel. This shift in the locus of exhumation also allows for deep material to make it to the model surface, with models featuring a strong basal décollement having higher amounts of exhumation than those with weaker basal décollements. This same pattern is seen with regards to fault slip and shortening, with stronger décollement allowing for greater slip and more shortening. Increases in erosion magnitude are also seen as increasing total fault slip as well. With regards to thermal conditions and surface heat flow, we highlight that increasing erosion increases heat flow and temperatures within the wedge. Using Pressure-Temperature-time (P-T-t) pathways, we also see that the inclusion of weak material stratigraphy allows for duplexing and subsequent exhumation of deep-seated material, leading to complex thermal histories. Overall, we see erosion localization and magnitude being proportional to the magnitude of fault activity, and that this increased fault activity allows for deep-seated material to be exhumed from the system.  </p> <p>  </p>

La Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM) est peut-être Le massif de la croûte terrestre le plus complexe trouvé dans les Andes du Nord. Sa situation unique comme un massif triangulaire isolé segmenté de la continuité de 7000 km de long Andes montagne comme la dernière position devant les domaines de la plaque des Caraïbes plus jeune, place la SNSM comme une île séparée de toutes les chaînes de montagnes environnantes de la marge continentale. Un relief important caractérise cette montagne atteint l'altitude la plus élevée dans le domaine des Caraïbes entière à 5750 m, et de définir, la SNSM comme le plus grand chaîne de montagnes côtières dans le monde. La SNSM est une caractéristique géologique unique un remarquable que les récifs coralliens Etreintes biodiversité de SES dans les forêts tropicales qui passent d'auge fortement végétalisées la mer des Caraïbes, les forêts de haute nuage, et bruyères, jusqu'à ce que, son magnifique sommet couronné par les glaciers.Par sa position sur la marge nord - ouest de l' Amérique du Sud l'étude de la SNSM donne l'occasion de résoudre des questions importantes sur l'évolution des cycles super-continentales depuis les temps Grenvilliens par l'orogenèse Neoproterozoic Pan-Africain, l'orogenèse Paléozoïque tardif Ouachitan-Appalaches cela a conduit Pangaea assemblée, et Trias Pangaea débâcle suivie par la Rift Atlantique Jurassique centrale et plus récemment par le début de la plaque des Caraïbes accrétion / subduction depuis le Crétacé tardif contre le nord - ouest en Amérique du Sud.Je tenté de démêler l'histoire géologique de la Sierra Nevada de Santa Marta Massif utilisant les plus avancées en géochronologiques, thermochronologiques, géochimiques et isotopiques techniques qui a permis de recueillir une quantité importante de nouvelles données à ajouter à la base de données existante sur la SNSM. Nos résultats comprennent une carte géologique réévaluée 1: 25000, qui comprend la définition de quatre nouvelles unités stratigraphiques, Accompagné de deux sections crustales sur 320 km de longueur ce disséquer le massif, et 8 sections parallèles à l'angle nord - ouest de le ceinture métamorphique de la SNSM. L'ensemble des données géochimiques et isotopiques comprend: i) 17 roches ignées et métamorphiques et six échantillons détritiques datés par ablation laser induite par couplage plasma spectrométrie de masse (LA-ICP-MS) U-Pb zircon géochronologie qui a abouti à 2790 nouvelles dates et in-situ analyse des oligo - élément, ii) 16 roches ignées et métamorphiques qui a donné 31 nouveaux âges thermochronometriques: 12 âgés du traces de fission en zircon 11 âges du traces de fission des apatites et 7 âges (U-Th) / He dans les apatites, iii) Géochimie de la roche entière à partir de 10 échantillons et iv) analyses à la microsonde chimie minérale et cartes x-ray de quatre échantillons a donné aux grenats zonées et péritectiques. Elles ont été données acquises à partir des unités du complex métamorphique nord - ouest du massif SNSM. Avec ces données, nous enquêté i) Les unités sont conformes à la SNSM ce ceintures métamorphiques, de leurs relations chronologiques et stratigraphiques du Précambrien à l'Eocène; ii) Le laps de temps et les conditions P-T du l’événement métamorphique Paléozoïque tardif à Mésozoïque précoce (chapitre 1), iii) Le moment de l'activité ignée, accrétion et l'exhumation des terranes océaniques et continentales au cours du Crétacé tardif à la fin du Miocène. iv) Un mécanisme pour expliquer comment l’exhumation a eu lieu sous un régime collisionnel influencé par un processus climatique à l'érosion et des gradients thermiques élevées (chapitre 2); v) Les processus tardifs de la dénudation et la sédimentation contrôlées par la tectonique dans deux bassins marginaux depuis le Miocène précoce dans le diminution des taux d'érosion et gradients thermiques (chapitre 3). / The Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM) is perhaps the most complex crustal massif found in the Northern Andes. Its unique situation as an isolated triangular massif segmented from the continuity of the 7000 km long Andes as the last standing mountain before the domains of the younger Caribbean plate, places the SNSM as an island separated from all surrounding mountain ranges of the continental margin. A prominent relief characterizes this mountain reaching the highest altitude in the entire Caribbean realm at 5750 m, and defines, the SNSM as the highest coastal mountain range in the world. For this reason the SNSM is a unique geological feature that embraces an outstanding biodiversity from its coral reefs in the Caribbean Sea passing trough heavily vegetated tropical rainforests, high cloud forests, and moorlands, until its magnificent summit capped by glaciers.By its position on the northwestern margin of South America the study of the SNSM provides the opportunity to resolve important questions on the evolution of super-continental cycles since Grenvillian times through the Neoproterozoic Pan-African orogeny, the Late Paleozoic Ouachitan-Appalachian orogeny that led to Pangæa assembly, and Triassic Pangæa break-up followed by the Jurassic Central Atlantic Rift and more recently by the start of the Caribbean plate accretion/subduction since the Late Cretaceous against northwestern South America.In this investigation I attempt to unravel the geological history of the Sierra Nevada de Santa Marta Massif using geochronological, thermochronological geochemical and isotopic techniques that allowed to gather a significant amount of new data to add to the existent database on the SNSM.Our results include a reevaluated geological map 1:25000, in which I define 4 new stratigraphic units, accompanied by two crustal-scale cross sections of 320 km length that dissect the massif, and 8 parallel cross sections at the NW corner of the SNSM metamorphic belt. The geochemical and isotopic dataset includes: i) 17 igneous and metamorphic rocks and 6 detrital samples dated by laser-ablation induced-coupled-plasma mass-spectrometry (LA-ICP-MS), U-Pb zircon geochronology that resulted in 2790 new dates and in-situ trace element analyses, ii) 16 igneous and metamorphic rocks that yielded 31 new thermochronometric ages as follows: 12 zircon fission track ages, 11 Apatite fission track ages and 7 (U-Th)/He in apatite ages, iii) Whole rock geochemistry from 10 samples and iv) Microprobe mineral chemistry in spot analyses and x-ray maps from 4 samples that yielded zoned and peritectic garnet. These data were acquired from the units of the northwestern metamorphic suite of the SNSM massif. With these data we investigated i) The units that conform the SNSM metamorphic belts, their chronological and stratigraphic relationships from the Precambrian to the Eocene; ii) The time span and P-T conditions of a Late Paleozoic-Early Mezosoic metamorphic event (Chapter 1), iii) The timing of igneous activity accretion and exhumation of oceanic and continental terranes during the Late Cretaceous to late Miocene. iv) A mechanism for explaining how this exhumation occurred under a collisional regime by a climate influenced process at elevated erosion and thermal gradients (Chapter 2); v) The late processes of denudation and sedimentation controlled by tectonics in two marginal basins since the early Miocene under decreased erosion rates and thermal gradients (Chapter 3).

L’histoire et les mécanismes de soulèvement des Andes centrales ont fait l'objet de débats animés depuis les années 1970. Notre étude se concentre sur l’analyse de la déformation Cénozoïque et de l'exhumation des Andes Centrales dans la région du Sud Pérou : à Cuzco, et dans la région de Nazca entre les cordillères Occidentale et Côtière. En effet, plusieurs auteurs soulignent le rôle du raccourcissement tectonique dans l'épaississement de la croûte, dans l’avant-arc Chilien ou à l’Est dans la région Subandine. Dans les modèles de déformation tectonique active issus du GPS, aucun raccourcissement ni transpression n’est pris en compte sur la bordure Occidentale des Andes au Cénozoïque ou dans les modèles de déformation crustale issus du GPS. La nouvelle cartographie des systèmes de failles actives dans la région sud du Pérou donnent un aperçu de la déformation active à l’échelle crustale pour la marge Pacifique des Andes Centrales. La géomorphologie et les paysages de l'avant-arc andin ont classiquement été présentés comme fossiles depuis le Miocène, sans évidence de structures actives accommodant la déformation cénozoïque. Cependant, les surfaces géomorphologiques bien préservées développées dans l'avant-arc du sud du Pérou fournissent d'excellents marqueurs et des évidences de déformation très nettes depuis le Cénozoïque jusqu’au Quaternaire récent. Ces marqueurs montrent tous un soulèvement des Andes le long de la marge ouest depuis les derniers Millions d’années. Bien que l’initiation et l’évolution de l'exhumation et du soulèvement cénozoïque aient été étudié dans les canyons de Colca et de Cotahuasi, il demeure peu contraint dans le segment nord de l'avant – arc, i.e., dans la région de Nazca. Dans cette étude, nous avons choisi d’apporter de nouvelles données (U-Th)/He et traces de fission sur apatite (AHe) et (AFT) respectivement dans cette région. L’échantillonnage a porté sur la Cordillère Occidentale entre Cañete et Nazca le long de deux nouvelles coupes transversales à la topographie. Le profil Age/Distance à la côte indique une mise en place de relief dans la région Andine au début du Miocène et une évolution découplée des deux systèmes de cordillères Cotière et Occidentale en terme d’exhumation dans le temps. A l’échelle Quaternaire, nous avons cartographié les failles actives pour déterminer leur géométrie, cinématique et les âges maximaux de l’activation de ces failles. Ceci afin de discuter du rôle de cette activité tectonique, précédemment supposée Miocène, dans le soulèvement et l’exhumation de l’avant-arc Andin. Nous avons utilisé la production et l’accumulation du 10Be cosmogénique dans les roches pour déterminer les âges d'exposition d’un escarpement tectonique marquant les derniers épisodes co-sismiques de la faille de Purgatorio. Nos nouveaux résultats, contrastent avec des conclusions précédentes qui concluaient à de l’extension et des vitesses lentes le long de l’avant arc Andin (<0.1mm/an). Les âges très récents indiquent une morphologie « historique » (free face) et deux tremblements de terre Mw6-7 sur ce système de failles transpressives qui se connectent au système principal d’Incapuquio. Les données suggèrent non seulement une déformation active significative de l’avant-arc, mais soulignent aussi l’existence d’un aléa sismique qui n’est toujours pas pris en compte pour les failles crustales dans les Andes. Tandis que l’hypothèse acceptée est que la déformation active est localisée dans le bassin d’avant pays subandin, ou à l’est de la cordillère orientale, nos données suggèrent qu’une partie de la déformation active se localise aussi sur la marge Occidentale ainsi que le long de la faille d'Incapuquio. De plus, les failles observées en néotectonique accommoderaient le partitionnement de la déformation le long de la subduction oblique et ceci n’a jamais été discuté précédemment. Ce mouvement, rigide, en bloc serait du à la présence du craton accrété sur le flanc Ouest et à sa rigidité. / ABSTRACTTiming and mechanisms of uplift in the Central Andes have been a matter of debate since at least the 1970’s. Our study focuses on Cenozoic deformation and exhumation of the Central Andean forearc in Peru, in Cuzco region, and between the Western Cordillera and the Coastal Cordillera in Nazca region. Our new mapping of active faults provides new insights into the Cenozoic to present-day crustal deformation of the Central Andean Western margin. Until now, apart from some local studies, the geomorphology of the Andean forearc has classically been presented as a remnant Miocene landscape with no significant active structures accommodating the Cenozoic deformation. Thanks to new high-resolution optical imagery, the well-preserved geomorphic surfaces developed within the forearc of southern Peru provide excellent regional markers to map patterns of deformation. Pertaining to the Cenozoic history, while the timing of uplift-related exhumation and Cenozoic exhumation has been studied in Colca and Cotahuasi canyons, it remain poorly constrained in the northern segment of the Central Andean forearc. I report new apatite (U–Th)/He (AHe) and fission track (AFT) ages from the western Cordillera between Cañete and Nazca along two new cross sections. The ages in Nazca region reflect relatively recent (since ~10Ma) relief creation along the western margin of the Altiplano, similar to what is described south in Colca region.The Quaternary tectonic history is revealed by the newly mapped fault segments affecting the Miocene deposits within forearc. Through field and remote mapping, I determined fault geometries and maximum ages for the activity of the faults systems based on stratigraphic relationships in order to assess the role of this tectonic activity in the Western Cordillera uplift and exhumation.To understand the Holocene tectonic history, we use in situ produced 10Be to determine the exposure ages of the free face and tectonic scarp of the Purgatorio Fault in order to map the temporal evolution of its seismotectonic activity. Our new results display evidence of transpression and the formation of meter-high coseismic scarps as well as very recent exposure ages indicating a youthful fault morphology and Mw6-7 earthquakes occurring along the Purgatorio fault segments. These new data are in contrast with some previous conclusions for this region which suggest extension and/or slow rates of deformation for this region and time period. Further, these new data not only suggest significant active deformation within the forearc, but also highlight a potential seismic hazard for the region that not take into account crustal forearc faults.While the general assumption is that active deformation is localized in the Subandean fold and thrust belt, or east of the Western Cordillera in the Altiplano, our data support a model where active deformation is occurring in the western margin as well, along the Incapuquio Fault and other neotectonic faults that accommodates the partitioning of the subduction oblique convergence.These crustal active faults and more precisely the “not migrating to the trench” Incapuquio fault zone reveal the rigid motion of the forearc. Our new model is nevertheless compatible with the recently published GPS data that measure a southeastward movement at 4–5 mm/yr relative to a stable South America reference frame. This rigid motion is in part due to the presence of the rigid Greenvillian accreted craton, that behave as a sliver, and rather tilt than deform through time.

Le Massif armoricain est un domaine de socle cadomo-varisque ouest-européen de faible altitude (maximum 400m), caractérisé par des surfaces d'aplanissement, dont l'évolution géologique et géomorphologique mésozoïque et cénozoïque est débattue. L'objectif de cette étude est de reconstituer la croissance du relief de ce massif. Une analyse géomorphologique, à terre et à mer, des surfaces d'aplanissement à été réalisée. Celle-ci est basée sur leur (i) cartographie, (i) chronologie relative, (iii) relations avec les profils d'altération et (iv) datation au moyen des dépôts sédimentaires datés les fossilisant. Six surfaces d'aplanissement ont été identifiées et datées et la plupart sont exhumées. Elles sont d'âge anté-Jurassique inférieur (PS1 à PS3), anté-Jurassique moyen (PS4), ante-Crétacé inférieur (PS5) et Paléocène (PS6). Au moins deux phases d'enfouissement/exhumation ont été identifiées : (1) un enfouissement au cours du Jurassique suivi d'une exhumation au Crétacé inférieur et (2) un enfouissement au Crétacé supérieur suivi d'une dénudation du Crétacé terminal à l'Éocène inférieur. La première période d'exhumation est probablement reliée à l'initiation puis l'ouverture du rift entre les paques Ibérie et Eurasie (Golfe de Gascogne) et la seconde à la convergence entre ces deux plaques. Enfin, les mouvements verticaux cénozoïque du massif ont été quantifiés à partir (i) de la position des sédiments marins datés et de milieu de sédimentation connus et (ii) des paléoniveaux marins respectifs de ces dépôts déduits de différentes chartes eustatiques. Ces travaux mettent en évidence (i) une surrection au Paléocène, (ii) une susidence à l'Éocène supérieur et (iii) la surrection déjà caractérisée au Pléistocène. / The Armoricain massif is a west-european Cadomo-variscan domain of low altitude (maximum 400 m), characterized by planation surfaces, whose Mesozoic and Cenozoic geological and geomorphological evolution is still debated. The purpose of this study is to retrace the growth of this relief. A geomorphological analysis of the planation surfaces was performed on land and at sea. It is based on their (i) mapping, (ii) relative chronology, (iii) relationships with weathering mantles and (iv) dating using dated sediments that seal those them. Six stepped planation surfaces have been identified and mapped and most of them are exhumed. They are pre-early Jurassic (PS1 to PS3), pre-middle Jurassic (PS4), pre-late Cretaceous (PS5) and Paleocene (PS6). At least two phases of burial and exhumation have been identified: (1) burial in Jurassic time followed by denudation during the early Cretaceous and (2) burial in late Cretaceous time followed dy denudation during the latest Cretaceous to early Eocene. The first period of exhumation is probably related to the initiation and break-up of the rift between Iberia and Eurasia (Bay of Biscay) and the second to the convergence betwenn these two plates. At last, Cenozoic vertical movements of the massif have been quantified from (i) position of dated marine sediments of known depositional environment and (ii) their respective paleo-sea levels deduced from different eustatic charts. This work highlights (i) Paleocene uplift, (ii) late Eocene subsidence and (iii) the already characterized Pleistocene uplift.

Les bassins sédimentaires se développent souvent le long des zones internes d'anciennes chaînes orogéniques. Nous considérons dans ce projet la Péninsule Malaise (Marge Ouest de la Sonde) comme un haut crustal séparant deux régions de croûte continentale étirée ; les bassins d'Andaman/Malacca du côté occidental et les bassins thaïlandais/malais à l'est. Plusieurs stades de rifting ont été documentés grâce à une intense exploration géophysique régionale. Cependant, la corrélation entre les bassins riftés en mer et le noyau continental terrestre est mal connue. Dans ce mémoire, nous explorons par la cartographie, de missions de terrain et les données sismiques, comment ces structures réactivent des hétérogénéités mésozoïques crustales préexistantes. Le noyau continental semble être relativement peu déformé après l'orogénèse triasique Indosinienne. L’épais méga-horst crustal est bordé par des zones de cisaillement complexes (zones de failles de Ranong, Klong Marui et du Batholithe du Main Range) initiées au Crétacé Supérieur/Paléogène inférieur lors d’une déformation transpressive d’échelle crustale et plus tard réactivées à la fin du Paléogène. L'extension est localisée sur les bords de cette épine dorsale crustale le long d'une bande où la précédente déformation crétacée supérieure est bien exprimée. À l'ouest, le plateau continental est aminci en trois étapes principales qui correspondent à des blocs basculés d’échelle crustale bordés par de larges failles contre-régionales profondément enracinées (Bassin de Mergui). À l'est, des systèmes de rifts prononcés sont également présents, avec de grands blocs basculés (les bassins western Thai, de Songkhla et de Chumphon) qui pourraient représenter de grands boudins de croûte. Dans le domaine central, l'extension est limitée à de demi-grabens étroits isolés de direction N-S développés sur une croûte continentale épaisse, et contrôlés par failles normales pelliculaires, qui se développent souvent au contact entre les granitoïdes et l’encaissant. Les bords extérieurs des régions affectées par le boudinage crustal délimitent le bassin d'Andaman plus grand et profond à l'ouest et les bassins Malais et de Pattani à l'est. À une échelle régionale, les bassins riftés ressemblent à des structures en-échelon N-S le long de grandes bandes de cisaillement de NW-SE. Le rifting est accommodé par de larges failles normales à faible pendage (LANF : Low Angle Normal Faults) réactivant les morpho-structures de la croûte telles que de larges plis et batholithes mésozoïques. Les bassins profonds d'Andaman, Malais et de Pattani semblent situés sur une croûte à rhéologie plus faible qui pourrait être héritée des blocs continentaux dérivés du Gondwana (Birmanie, Sibumasu, et Indochine). L'ensemble des long bassins étroits au coeur de la région (bassins de Khien SA, de Krabi, et du Malacca) apparaissent avoir souffert de relativement peu d'extension. Ce travail montre que le cœur de l’orogène Crétacé supérieure est faiblement réactivé avec seulement quelques traces d’un étirement précoce par rapport aux bords qui sont sujets à un amincissement crustal en larges blocs basculés. A mesure que la déformation augmente, le rifting migre et se localise vers les zones externes et sa géométrie apparait plus « molle » suggérant un mécanisme influencé par la thermique. La coexistence de ces deux géométries au sein d’un même cycle de rifting fait de la marge Ouest de la sonde un cas d’étude édifiant. / Sedimentary basins often develop above internal zones of former orogenic belts. We hereafter consider the Malay Peninsula (Western Sunda) as a crustal high separating two regions of stretched continental crust; the Andaman/Malacca basins in the western side and the Thai/Malay basins in the east. Several stages of rifting have been documented thanks to extensive geophysical exploration. However, little is known on the correlation between offshore rifted basins and the onshore continental core. In this paper, we explore through mapping and seismic data, how these structures reactivate pre-existing Mesozoic basement heterogeneities. The continental core appears to be relatively undeformed after the Triassic Indosinian orogeny. The thick crustal mega-horst is bounded by complex shear zones (Ranong, Klong Marui and Main Range Batholith Fault Zones) inititiated during the Late Cretaceous/Early Paleogene during a thick-skin transpressional deformation and later reactivated in the Late Paleogene. The extension is localized on the sides of this crustal backbone along a strip where earlier Late Cretaceous deformation is well expressed. To the west, the continental shelf is underlain by three major crustal steps which correspond to wide crustal-scale tilted blocks bounded by deep rooted counter regional normal faults (Mergui Basin). To the east, some pronounced rift systems are also present, with large tilted blocks (Western Thai, Songkhla and Chumphon basins) which may reflect large crustal boudins. In the central domain, the extension is limited to isolated narrow N-S half grabens developed on a thick continental crust, controlled by shallow rooted normal faults, which develop often at the contact between granitoids and the host-rocks. The outer limits of the areas affected by the crustal boudinage mark the boundary toward the large and deeper Andaman basin in the west and the Malay and Pattani basins in the east. At a regional scale, the rifted basins resemble N-S en-echelon structures along large NW-SE shear bands. The rifting is accommodated by large low angle normal faults (LANF) running along crustal morphostructures such as broad folds and Mesozoic batholiths. The deep Andaman, Malay and Pattani basins seem to sit on weaker crust inherited from Gondwana-derived continental blocks (Burma, Sibumasu, and Indochina). The set of narrow elongated basins in the core of the Region (Khien Sa, Krabi, and Malacca basins) suffered from a relatively lesser extension. This work shows that the core of the late Cretaceous Orogeny is weakly reactivated during the subsequent rifting with only few evidences of stretching whereas its sides are thinned with large tilted blocks. The rifting migrates and localizes on the external regions and its geometry appears more ductile suggesting the influence of a thermal activity in the process. The coexistence of both geometries in a single rifting cycle makes the western margin of Sundaland an enlightening example.

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.

Le manteau lithosphérique subcontinental est exhumé au pied des marges passives distales non-volcaniques en réponse à l’amincissement extrême de la croûte continentale. Ce processus d’amincissement peut être étudié à pied sec sur les témoins de la paléo-marge passive nord Ibérique affleurant aujourd’hui au nord de la chaîne des Pyrénées dans les Chaînons Béarnais (Zone Nord-Pyrénéenne : ZNP). La ZNP résulte de l’inversion de bassins ouverts entre les plaques Ibérique et Europe pendant l’Albo-Cénomanien. Dans les Chaînons Béarnais, la couverture mésozoïque pré-rift est intimement associée aux roches du manteau subcontinental et à de fines lentilles tectoniques de croûte continentale. L’hyper amincissement crustal s’est déroulé dans des conditions thermiques relativement chaudes, comme le montrent les déformations ductiles syn-métamorphiques crétacées affectant la croûte continentale et la couverture mésozoïque allochtone, localement en contact tectonique sur le manteau exhumé. Dans cette thèse, nous présentons des données structurales et géochimiques apportant de nouvelles contraintes pour la connaissance du processus d’amincissement extrême de la croûte continentale et pour la reconstruction de l’évolution de la paléo-marge nord-Ibérique. La couverture pré-rift a été désolidarisée de son socle paléozoïque au niveau des évaporites du Keuper et mise en contact direct avec le manteau pendant son exhumation dans le fond des bassins. Le détachement croûte/manteau est une discontinuité majeure caractérisée par des bandes de cisaillements anastomosées définissant une fabrique lenticulaire (« phacoidal fabric ») d’épaisseur pluri-métrique au sommet du manteau serpentinisé. La croûte continentale se réduit à de minces écailles elles-mêmes anastomosées, séparée par des bandes de cisaillement dans le faciès schistes verts et évoluant vers des cataclasites plus froides. Les analyses par spectrométrie Raman sur la matière carbonée (RSCM) montrent que l’ensemble de la couverture mésozoïque a été soumis à des températures maximales comprises entre 200°C et 480°C. Elle est sujette à d’intenses circulations de fluides. Les interactions fluides/roches ont eu lieu lors de tous les stades de l’extension, depuis les contextes profonds durant la déformation ductile, jusqu’au domaine superficiel durant la déformation cassante. Le détachement manteau/Mésozoïque est marqué par une couche de roches métasomatiques, riches en talc, chlorite et pyrite, mises en place dans les conditions du faciès schistes verts, impliquant en partie des fluides issus de la serpentinisation du manteau. De plus, la géochimie isotopique (O, C, Sr) et les inclusions fluides présentes dans des veines de carbonates des sédiments mésozoïques, témoignent d’une circulation de saumures chaudes (~200°C), à travers toute la couverture sédimentaire pendant l’exhumation du manteau. Ces saumures sont issues de la dissolution des évaporites du Keuper, très rarement conservées dans les Chaînons Béarnais. Nous développons un modèle conceptuel basé sur la géologie des Chaînons Béarnais dans lequel la croûte continentale moyenne est déformée ductilement. Le fonctionnement de détachements contre-régionaux (à pendage vers le continent) est associé à l’individualisation de fines lentilles tectoniques de croûte continentale moyenne qui sont extraites et exhumées avec le manteau dans le fond des bassins albo-cénomaniens, laissant en arrière la croûte continentale supérieure et inférieure. Ces lentilles crustales collées au manteau forment alors une large zone de croûte extrêmement amincie. Des fenêtres ouvertes au sein de cette mince pellicule crustale permettent au manteau de venir en contact direct avec les sédiments pré-rifts (Saraillé, Turon de la Técouère). Des ouvertures au sein de la couverture pré-rift permettent au manteau de venir directement à l’affleurement (Urdach-Les Pernes). / Sub-continental lithospheric mantle rocks are exhumed at the foot of magma-poor distal passive margins as a response to extreme stretching of the continental crust. Remnants of the Northern Iberian paleo-passive margin are now exposed in the Northern Pyrenees in the Chaînons Béarnais (North Pyrenean Zone: NPZ) and represent field analogues to study the processes of continental crust thinning and subcontinental mantle exhumation. The NPZ results from the inversion of basins opened between the Iberia and Europa plates during Albo-Cenomanian times. In the Chaînons Béarnais ranges the pre-rift Mesozoic sedimentary cover is associated with peridotite bodies in tectonic contact with small size Paleozoic basement lenses. Continental extension developed under hot thermal conditions, as demonstrated by the syn-metamorphic Cretaceous ductile deformation affecting both the crustal basement and the allochtonous Mesozoic cover locally in direct contact with exhumed mantle rocks. In this study, we present structural and geochemical data providing new constraints to the knowledge of extreme crustal thinning processes and to reconstruct the evolution of the northern Iberia paleo-margin. The pre-rift cover was detached from its Paleozoic bedrock at the Keuper evaporites level and was welded to mantle rocks during their exhumation in the bottom of the basins. The crust/mantle detachment fault is a major shear zone characterized by anastomosed shear bands defining a plurimetric phacoidal fabric at the top of the serpentinized mantle. Raman Spectroscopy on Carbonaceous Materials (RSCM), performed on the Mesozoic cover reveals that the entire sedimentary pile underwent temperatures ranging between 200°C and 480°C. This sedimentary pile displays numerous evidence of infiltration by geological fluids. The fluid/rock interactions went on during the entire extensional events, since early deep phases characterized by ductile deformation, to late shallower stages characterized by brittle deformation. The detachment is marked by a layer of metasomatic rocks, locally up to 20 meters thick, made of talc-chlorite-pyrite-rich rocks that developed under greenschist facies conditions, including fluids derived from mantle rocks serpentinisation. Moreover, isotopes geochemistry (O, C, Sr) and microthermometry/Raman spectrometry of fluid inclusions in a network of calcitic veins (with quartz locally) in the overlying sediments reveal moderate temperatures (~220°C) brines circulation through the whole sedimentary cover during mantle exhumation. These brines likely derived from the dissolution of the local Triassic evaporites, rarely preserved in the Chaînons Béarnais. We developed a conceptual model based on geological evidence from the Chaînons Béarnais. Implying ductile deformation of the middle crust. Counter-regional detachments (dipping toward the continent) are associated to the individualization of mid-crustal thin tectonic lenses which remain welded on the mantle rocks and are exhumed at the floor of the Albian-Cenomanian basins, leaving behind the upper and the lower crust. These crustal lenses welded on mantle rocks then form a large zone of extremely thinned continental crust. Breaking points in this thin crustal sheet allow mantle rocks to come in direct contact with the pre-rift sediments (Saraillé, Turon de la Técouère). Breaking points in the pre-rift cover allow mantle rocks to be completely exhumed to the seafloor (Urdach-Les Pernes).