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Globally, deformation along obliquely converging plate margins produce a wide variety of complex fault patterns, including crustal pop-ups, fault duplex structures, restraining bends, and flower structures. Depending on the plate velocity, plate obliquity, crustal rheology, length-scale, and climate, the evolution of faulting into translational and vertical strain can range in complexity and fault slip partitioning (i.e. vertical vs. horizontal strain). In this dissertation I studied two restraining bends to understand how these factors influence patterns of deformation along two major plate boundaries: The North American-Caribbean and the North AmericanPacific plate boundaries. First, I estimate the exhumation and cooling history along the Blue Mountains restraining bend in Jamaica using multiple thermochronometers. Three phases of cooling have occurred within Jamaica: 1) initial rock crystallization and rapid emplacement of plutons from 75-68 Ma, 2) slow cooling from 68-20 Ma, and 3) two-stage exhumation from 20 Ma – Present. During the most recent phase of Jamaica’s cooling history, two stages of exhumation have been identified at 0.2 mm/yr (20 – 5 Ma) and ~1 mm/yr (5 Ma – Present). Given the plate velocity to exhumation rate ratio during the most recent phase, we suggest that the climate of Jamaica increases the erosivity of the Blue Mountain suite, whereby the Blue Mountains may be in an erosional stead-state. Second, I studied the long-term evolution of a restraining bend at San Gorgonio Pass in southern California by relating fault kinematics within the uplifted San Bernardino Mountains to the nearby Eastern California shear zone. Using highresolution topography (i.e. UAV and lidar surveys), I studied the plausibility of faulting along two potentially nascent faults within the San Bernardino Mountains, namely the Lone Valley and Lake Peak faults. We found that while both faults display evidence for Quaternary faulting, deciphering true fault slip rates was challenging due to the erosive nature of the mountainous landscape. Coupled with evidence of Quaternary faulting along other faults within the San Bernardino Mountains, we suggest a western migration of the Eastern California shear zone. / PHD

This study documents the deformation history of the Santa Rita Flat pluton, eastern California, from the time of emplacement to post-emplacement transpressional shearing, and consists of manuscripts that make up three chapters. The first chapter addresses the emplacement of the Santa Rita Flat pluton using anisotropy of magnetic susceptibility (AMS). The second chapter describes the kinematic analysis of cross-cutting shear zones within the western margin of the pluton. The third chapter is an informal paper on the U/Pb dating of two sheared felsic dikes from the pluton. AMS of the Santa Rita Flat pluton indicates that the paramagnetic and ferromagnetic minerals define a foliation which is arched into an antiformal structure in the central to southern parts of the pluton. The northern part of the pluton displays an east-west striking magnetic foliation which lacks a fold-like geometry. Previously published field mapping and petrologic surveys of the pluton and surrounding wall rocks indicate that the southern margin and northern part of the Santa Rita Flat pluton represents the roof and core of the pluton, respectively. Integration of our analysis of the internal structure of the pluton with previously published work on the regional structure of the surrounding metasedimentary wall rocks, suggests that the pluton may have initially been intruded as a sill-like or "saddle reef" structure along a stratigraphically controlled mechanical discontinuity in the hinge zone of an enveloping regional-scale synform. Subsequent vertical inflation of this sill resulted in local upward doming of the overlying pluton roof and formation of the antiformal structure now observed at the current erosion level in the central-southern part of the pluton and overlying locally preserved roof rocks. No corresponding fold structure is indicated by AMS analysis in the northern part of the pluton, which is exposed at a deeper level, and represents a section closer to the pluton core. Emplacement of the Santa Rita Flat pluton at 164 Ma overlaps in time with regional deformation at ~185 - ~148 Ma (Middle - Late Jurassic) recognized in the southern Inyo Mountains. Northwest trending folds are pervasive along the western flank of the Inyo and White Mountains, and may have accommodated strains at the lateral tips of thrust faults which crop out in the southern Inyo Mountains. We speculate that space for initial emplacement of the Santa Rita Flat pluton may have been produced by layer-parallel slip and hinge-zone dilation, accompanied by axis-parallel slip during formation of a regional scale thrust-related synform. The Santa Rita shear system (SRSS) is composed of a series of discrete NW-SE striking steeply dipping shear zones that cut and plastically deform granitic rocks of the Santa Rita Flat pluton. The shear zones exhibit a domainal distribution of gently and steeply plunging stretching lineations, and are located at planar mechanical discontinuities between the granite and a series of felsic/mafic dikes which intrude the pluton. Mylonitized dikes within the shear zones contain syntectonic mineral assemblages not observed in dikes outside the shear zones, indicating that the dikes were intruded prior to shear zone development. Correlation with geometrically similar shear zones in the Sierra Nevada batholith to the west, suggests that the SRSS probably nucleated from a regional stress field in Cretaceous times (~90-78 Ma). Strain is heterogeneous within the shear zones, with local development of protomylonite, mylonite, ultramylonite and phyllonite. Strain heterogeneity within the granite is attributed to fluid infiltration and chemical reaction and alteration of feldspar to fine-grained mica. These deformation-induced mineral changes would have resulted in progressive mechanical weakening over time of rocks within the SRSS. The phyllonites occur predominantly within steeply lineated shear zones and contain mylonitized foliation-parallel quartz veins. The pattern of c-axis preferred orientation in these quartz veins indicates that deformation within the shear zones occurred under plane strain conditions. Locally, quartz veins also cut the foliation planes, reflecting high pore fluid pressures during evolution of the SRSS. These cross-cutting quartz veins are also plastically deformed, and their c-axis patterns indicate weak constrictional strains. The orientation of the shear zones, together with their strain paths, are used to develop a transpressional kinematic model for development of the SRSS within a progressively rotating stress field. / Master of Science

Les rides de Barracuda et de Tiburon sont deux reliefs sous-marins situés dans la partie ouest de l'océan Atlantique, là où la lithosphère océanique des plaques Amérique du Nord (NAM) et Amérique du Sud (SAM) est entraînée par subduction sous la plaque Caraïbe, formant l'arc volcanique des Petites Antilles et le prisme d’accrétion de Barbade. Le processus et la période de soulèvement conduisant au relief actuel de ces rides (qui semblent être un marqueur important dans l'histoire géodynamique de la région) sont sujets à débat depuis des décennies.L’interprétation de nouvelles données de sismique réflexion et de bathymétrie multifaisceaux acquises à travers les rides de Barracuda et de Tiburon (campagne Antiplac, 2007 ) a permis de dater les périodes de soulèvements des rides et réaliser des reconstructions paléogéographiques incluant les flux sédimentaires majeurs, depuis le Crétacé jusqu’ à l’Actuel.L’analyse structurale révèle des phases de réactivations tardives d’anciennes zones de fractures dans un contexte transpressif, conduisant aux surrections des rides de Tiburon et de Barracuda.Les processus géologiques possibles impliqués dans la formation des rides de Barracuda et de Tiburon coïncident avec les modèles cinématiques récents décrivant les mouvements relatifs entre les plaques NAM et SAM, le long de la limite de plaque diffuse.Ces résultats permettent de mieux définir la limite de plaque entre NAM et SAM. Elle est nécessairement hétérogène exploitant les zones de faiblesses dans la lithosphère que sont les zones de fracture. Au sein de cette limite de plaque la lithosphère serait donc fragmentée. / The Barracuda Ridge and the Tiburon Rise, two oceanic-basement ridges, lie in the western Atlantic Ocean, where oceanic lithosphere of the North American (NAM) and South American (SAM) plates is subducted beneath the Caribbean plate, creating the Lesser Antilles volcanic arc and the Barbados Ridge accretionary complex. The process and the timing of the uplift leading to the present day morphologies of the Tiburon and Barracuda ridges, that seem to be key markers in the geodynamic history of the region, has remained a matter of debate for decades.From the analysis of new multibeam and seismic reflection profiles acquired in 2007 (Antiplac crusie) DSDP-ODP boreholes available, we provide new information on the timing of the formation of the Barracuda Ridge and Tiburon Rise in their present-day configurations. We propose paleogeographic reconstructions with the main sediments fluxes deposited in the area of the Barracuda and Tiburon ridges from the Late Cretaceous to present. Structural analysis shows reactivation of fracture zones in a transpressive setting leading to the uplifts of the Barracuda and Tiburon Ridges.The location of the Barracuda Ridge and the Tiburon Rise and the timing of the uplift fit well with recent global plate kinematic models describing the movements of NAM relative to SAM along a diffuse plate boundaryThis NAM-SAM plate boundary zone, therefore must most certainly be heterogeneous in nature, exploiting weaknesses in the lithosphere provided by fracture zones where mechanically advantageous, but forming new boundary segments elsewhere, to transfer motion between reactivated segments of the fracture zones.

Il y a trois catégories de failles décrochantes: les failles purement décrochantes, transtensives et les failles transpressives. Ces failles ont été décrites dans bien des environnements géodynamiques et sont le type de faille le plus communément associé avec les volcans, qui se situent souvent au-dessus ou prés d'une faille décrochante. L'impact que ces mouvements régionaux ont sur la morphologie de volcans coniques a été étudié à plusieurs reprises ces dernières années. Ce travail de thèse s'intéresse à un grand nombre de catégorie de failles et de géométrie volcaniques à travers trois exemples naturels: les volcans de Guadeloupe dans les Petites Antilles, le Mt Cameroun d'Afrique de l'ouest et le volcan de Maderas, au Nicaragua. Ce projet a permis d'établir des cartes structurales de ces trois volcans peu étudiés, grâce à des études de terrain détaillées et à des observations satellites. Les cartes ont ensuite été comparées avec les structures obtenues expérimentalement, en déformant un cône analogue à un volcan avec des mouvements décrochants, transtensifs et transpressifs. L'étude des volcans Guadeloupéen a conduit à une nouvelle interprétation de leurs phases de construction. Une faille régional senestre, transtensive et orientée NW-SE est responsable de l'alignement des volcans Guadeloupéens, de l'orientation de leur dykes et de l'effondrement d'une partie de leurs flancs. En ce qui concerne le Mt Cameroun, la zone de rift et la morphologie allongée du volcan sont contrôlées par un faille décrochante inactive de la croute continentale, au-dessus de laquelle le volcan c'est développé. Cette étude montre également que le Mt Cameroun s'est étalé sur sont les sédiments peu compétents de son substratum. Les structures du volcan de Maderas, c'est-à-dire sont graben sommital, sont alignement d'édifices monogénétiques, les demi grabens de ses flancs inférieurs et ses linéaments sommitaux sont liés à des mouvements régionaux et à l'étalement gravitaire du volcan. L'orientation de ces structures indique que Maderas c'est construit au-dessus d'une faille dextre, transtensive et orientée NW-SE. Le modèle théorique de l'interaction entre failles décrochantes et cônes volcaniques établi grâce aux expériences analogiques peu être appliqué aux volcans étudiés durant se projet ainsi qu'à d'autre volcans, dans le but de déterminer la position, l'orientation, la quantité et le sens du mouvement des failles cachées par une couverture de dépôt éruptifs récent et par une érosion intense.

>Magister Scientiae - MSc / The thesis provides a study into the main structural features of the Namaqua Region and their relation to the intrusion of the Keimoes Suite. This was achieved by producing a digitized map of the Namaqua Region structural framework using a LandSAT image and MOVE software for remote sensing. The structural framework showed an array of shear zones and fault systems which trend in a NW-SE direction. The validation of the sense of movement, location and orientation of the shear zones was done by field mapping. The general orientation of all shear zones was NW-SE. The sense of movement along the Neusspruit, Boven Rugzeer and Trooilapspan shear zones was found to be dextral strike slip movement and the Cnydas shear zone had a sinistral strike slip movement. The location of the shear zones were determined by analyzing the deviation in general foliation trend which was visualized using Rose Diagrams. The field data and the remote sensing were found to agree with the transpressive environment of the Namaqua Region. The oblique collision of the Namaqua-Natal crustal block with the Kaapvaal Craton during the orogenic event at ~1.2 Ga created a compressionalgeotectonic setting which allowed for the intrusion of the early to late syn-tectonic Keimoes Suite granites. The lateral escape of the Namaqua-Natal crustal block took place along the western margin of the Kaapvaal Craton. This was brought on by prolonged compression which resulted in the formation of a releasing bend in the Namaqua Region. This releasing bend produced the negative flower structure with dextral shear zones which facilitated the intrusion of the post-tectonic Keimoes Suite granites.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: This study presents results of a detailed geological mapping and structural analysis of auriferous quartz-vein sets of the nine current open-pit operations, of the Siguiri Mining Complex in the northeastern parts of Guinea. The Siguiri Mining Complex is hosted by a low-grade metamorphic, turbiditic succession within the larger Siguiri Basin, which forms part of the Palaeoproterozoic Birimian Supergroup of the Boualé-Mossi domain on the West African Craton. The Siguiri Mining Complex is located in a deeply weathered saprolite profile developed over the monotonous succession of interlayered metapelites and -psammites. In fresh bedrock and core samples, the host succession is mainly made up of quartz-muscovite schists, muscovite-chlorite schists and metagreywackes, with isolated occurrences of intraformational breccias. The main deformation to have affected the metasedimentary succession of the Siguiri Mining Complex can be assigned to a D2 deformational event. D2 structures comprise of north-south trending strike-slip and reverse faults anastomosing around and enveloping open- to tightly folded domains exposed over an area of 12 by 3 km. The geometry, orientation and kinematics of faults and folds suggest that D2 structures formed during progressive deformation in an overall dextral transpressive brittle-ductile shear zone. Structures within the D2 corridor record east-northeast subhorizontal shortening and north-northwest subhorizontal extension. An omnipresent carbonate alteration in form of carbonate-alteration spots testifies to the pervasive, syn-D2 hydrothermal fluid-flow within the sediments. A structurally- and fracture-controlled fluid-flow is evidenced by the abundance of auriferous quartz veins throughout the Siguiri Mining Complex. These quartz veins host the bulk of the gold mineralization. One main and, at least, three minor sets of auriferous quartz veins can be distinguished. The main quartz-vein set shows very consistent easterly to northeasterly trends and steep southerly dips throughout the Siguiri Mining Complex. This orientation is consistent with the dextral transpressive kinematics and strain within the D2 host structure and illustrates the significance of D2 strains for the mineralization. The volumetrically minor vein sets can be shown to be related to different stages of F2 folding and fold amplification. Zones of economic-grade mineralization occur in areas where competent, psammitic units are developed in structural sites of increased dilatancy. Areas of dilatancy are represented by either dilational jog geometries within the overall transpressive structure or zones of pronounced shear-zone subparallel stretch. Jog geometries could be identified in the larger Bidini-Toubani-Sanu Tinti Complex having formed as a result of the anastomosing geometry of the bounding D2 shear zones. In the large Kami Complex, F2 axial culminations and depressions correspond to zones of increased stretch within the D2 transpression zone, delineated by closer vein spacing and the formation of D2 normal faults parallel to the main vein set and normal to F2 fold hinges. The size and extent of the Siguiri Mining Complex suggests that the host D2 transpressive corridor must be assumed to have a significantly larger along-strike continuation, being part of a larger shear zone system related to the accretionary history of Palaeoproterozoic basins and arcs onto the Archaean Man Shield in West Africa. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie studie lewer die resultate voor van 'n gedetailleerde geologiese kartering en strukturele analise van die gouddraende kwarts-aar stelle in die huidige nege oop-groef operasies van die Siguiri Myn Kompleks, in die noordoostelike deel van Guinea. Die Siguiri Myn Kompleks is geherberg deur 'n lae metamorfiese graad turbidiet suksessie in die groter Siguiri Kom, wat deel form van die Paleo-Proterosoïkum Birimian Supergroep van die Boualé-Mossi streek op die Wes Afrika Kraton. Die Siguiri Myn Kompleks is geleë in die diep veweerde saproliet profiel, wat onwikkel het oor die eentonige suksessie van metapeliete en -psammiete. In vars bodemrots en kern monsters is die herberg-gesteente opgemaak uit kwarts-muskoviet skiste, muskoviet-chloriet skiste en metagrouwakte, as ook afgesonderde voorvalle van intraformasie breksies. Die hoof deformasie fase wat die metasedimentêre suksessie van die Siguiri Myn Kompleks geaffekteer het, kan toegeken word aan 'n D2 deformasie gebeurtenis. D2 strukture bestaan uit noord-suid neigende strekkingwaartse verskuiwings en opskuiwings, wat anastomoserend oop- en steil geplooide gebiede omsluit en is oor 'n area van 12 by 3 km ontbloot. Die geometrie, oriëntasie en kinematika van verskuiwings en plooie stel voor dat D2 strukture gevorm het tydens progressiewe deformasie in 'n algemene regse transpressie skuifskeursone, onder brosheid-duktiliteit toestande. Strukture in die D2 gang wys 'n oos-noordoos subhorisontale verkorting en 'n noord-noordwes subhorisontale verlenging. Die alomteenwoordigheid van karbonaat alterasie, in die vorm van karbonaat-alterasie spikkels, getuig van die deurdringende, sin-D2 hidrotermiese vloeistof vloei in die sedimente. Die strukturele- en breuk-beheerde vloeistof vloei is ook duidelik, as gevolg van die oorvloed van gouddraende kwarts-are reg deur die Siguiri Myn Kompleks. Die kwarts-are bevat die grootmaat van die goud mineralisasie. Een hoof, en te minste drie minder belangrike stele van gouddraende kwarts-aar stelle kan uitgeken word. Die hoof kwarts-aar stel wys konstante oostelike to noordoostelike neigings en steil suidelike hellings, reg deur die Siguiri Myn Kompleks. Die oriëntasie is konstant met regse transpressie kinematika en vervorming in die D2 strukture en illustreer die belangrikheid van D2 vervorming vir mineralisasie. Die minder-belangrike aar stelle is verwant aan die verskillende staduims van F2 plooiing en plooi amplifikasie. Sones van ekonomiese graad mineralisasie kom voor in areas waar bevoegde eenhede van psammiete ontwikkel het in strukturele terreine van verhoogde dilatasie. Areas van dilatasie word verteenwoordig deur dilatasie uitwykings in die transpressie strukture of sones van skuifskeur subparalelle verlenging. Uitwykings geometrië kan geidentifiseer word in die groter Bidini-Toubani-Sanu Tinti Kompleks, waar dit gevorm het asgevolg van die anastomoserende geometrie van die D2 skuifskeur sones. In die groter Kami Kompleks kom F2 aksiale kulminerings en depressies voor in sones van verhoogde strekking binne-in die D2 transpressie sone en word uitgebeeld deur nader aar-spasiëring en die formasie van D2 afskuiwings, parallel aan die hoof kwarts-aar stel en normaal met betrekking tot die F2 plooi-skarniere. Die groote en omvang van die Siguiri Myn Kompleks stel voor dat die D2 transpressiewe gang nog n groter voorsetting het, en vorm deel van 'n groter skuifskeur sisteem en is verwant aan die anngroeings geskiedenis van die Paleo-Proterosoïese komme en boë aan die Argeïese Man Skild in Wes Afrika.

Les rides de Barracuda et de Tiburon sont deux reliefs sous-marins situés dans la partie ouest de l'océan Atlantique, là où la lithosphère océanique des plaques Amérique du Nord (NAM) et Amérique du Sud (SAM) est entraînée par subduction sous la plaque Caraïbe, formant l'arc volcanique des Petites Antilles et le prisme d'accrétion de Barbade. Le processus et la période de soulèvement conduisant au relief actuel de ces rides (qui semblent être un marqueur important dans l'histoire géodynamique de la région) sont sujets à débat depuis des décennies.L'interprétation de nouvelles données de sismique réflexion et de bathymétrie multifaisceaux acquises à travers les rides de Barracuda et de Tiburon (campagne Antiplac, 2007 ) a permis de dater les périodes de soulèvements des rides et réaliser des reconstructions paléogéographiques incluant les flux sédimentaires majeurs, depuis le Crétacé jusqu' à l'Actuel.L'analyse structurale révèle des phases de réactivations tardives d'anciennes zones de fractures dans un contexte transpressif, conduisant aux surrections des rides de Tiburon et de Barracuda.Les processus géologiques possibles impliqués dans la formation des rides de Barracuda et de Tiburon coïncident avec les modèles cinématiques récents décrivant les mouvements relatifs entre les plaques NAM et SAM, le long de la limite de plaque diffuse.Ces résultats permettent de mieux définir la limite de plaque entre NAM et SAM. Elle est nécessairement hétérogène exploitant les zones de faiblesses dans la lithosphère que sont les zones de fracture. Au sein de cette limite de plaque la lithosphère serait donc fragmentée.

Le bouclier Est Antarctique est constitué de nombreux domaines géologiques accrétés autour de 530 Ma. Tous ces domaines enregistrent la trace des événements Grenvillien et Pan-Africain à l'exception d'un seul : le Craton de Terre Adélie. <br />Le Craton de Terre Adélie et son prolongement septentrional, le Craton du Gawler (en South Australia), font partie d'un même bloc : le Mawson Continent. Ils présentent donc une histoire géologique commune avant l'ouverture du domaine océanique Austral il y a environ 90 Ma. Ces cratons sont constitués d'un socle métamorphique polyphasé formé et structuré lors de deux événements géologiques majeurs datés au Néoarchéen (∼ 2.5 Ga) et au Paléoprotérozoïque (∼ 1.7 Ga). <br />Cette étude présente les mécanismes tectoniques à l'origine de la structuration de ce paléo-continent. Les campagnes de terrain et les travaux en laboratoire (pétrologie, géochronologie Ar–Ar et U–Th–Pb) réalisés sur des roches provenant des deux cratons ont permis (1) de préciser l'âge et l'origine de la déformation néoarchéenne ainsi que le comportement de la lithosphère continentale à cette époque et (2) de quantifier l'importance de la déformation paléoprotérozoïque au sein du noyau archéen et dans les domaines paléoprotérozoïques adjacents. <br />Ces travaux apportent de nouvelles contraintes sur la tectonique précambrienne. <br />Nos travaux ont permis de mettre en évidence et de modéliser numériquement en 3D l'évolution à l'échelle lithosphérique de la déformation lors de l'affaiblissement des contraintes tectoniques convergentes appliquées à une lithosphère archéenne chaude. Sous l'influence de la gravité, la lithosphère chaude va fluer dans une direction perpendiculaire à celle de convergence, principalement par des mécanismes de constriction horizontale. De plus, nous mettons en évidence une dualité rhéologique entre un noyau cratonique stable et sa couverture autochtone lors de processus tardifs de réactivation tectonique.

Le pluton de Guider (PG), mis en place vers 593 Ma dans des orthogneiss, est composé principalement de diorite et de syénites transalcalines. Le magma parent de ce pluton serait issu d'une large fusion partielle d'une source basaltique, et les différents faciès résulteraient de processus de cristallisation fractionnée, assimilation crustale et métasomatisme. Le pluton de Bossoum-Pologozom (PBP) est composé de syénite et de syénogranite ferro-potassiques issues d'un magma granodioritique essentiellement par cristallisation fractionnée. L'encaissant du PG qui s'est mis en place vers 632 Ma, a subi une déformation transpressive à cisaillement pur dominant dextre, orienté N-S à NNE-SSW, qui a débuté vers 612 Ma. Les microstructures et l'ASM suggèrent que sa mise en place a eu lieu avant la fin de la déformation transpressive de son encaissant. Le PBP s'est mis en place vers 566 Ma, au sein d'orthogneiss et granites syntectoniques. L'installation des granites syntectoniques est synchrone d'un second épisode cisaillant, postérieur à l'épisode transpressif dextre sus-cité. Le sens de cisaillement de ce second épisode reste incertain. Les structures internes du PBP suggèrent qu'il est syn- à tardi-tectonique du second épisode de la transpression. Cette transpression régionale est la conséquence de la collision entre les domaines Mayo-Kébbi et NW-Cameroun qui se serait achevée vers 566 Ma. Enfin le magmatisme transalcalin du PBP est semblable et contemporain du magmatisme de certains plutons de l'Est du Nigéria et du Nordeste brésilien, ce qui à suggère que le second épisode de transpression du secteur de Guider est contemporain des grands cisaillements de la zone de Patos.