Exhumation, crustal deformation, and thermal structure of the Nepal Himalaya derived from the inversion of thermochronological and thermobarometric data and modeling of the topography

Two end‐member kinematic models of crustal shortening across the Himalaya are currently debated: one assumes localized thrusting along a single major thrust fault, the Main Himalayan Thrust (MHT) with nonuniform underplating due to duplexing, and the other advocates for out‐of‐sequence (OOS) thrusting in addition to thrusting along the MHT and underplating. We assess these two models based on the modeling of thermochronological, thermometric, and thermobarometric data from the central Nepal Himalaya. We complement a data set compiled from the literature with 114 ^(40)Ar/^(39)Ar, 10 apatite fission track, and 5 zircon (U‐Th)/He thermochronological data. The data are predicted using a thermokinematic model (PECUBE), and the model parameters are constrained using an inverse approach based on the Neighborhood Algorithm. The model parameters include geometric characteristics as well as overthrusting rates, radiogenic heat production in the High Himalayan Crystalline (HHC) sequence, the age of initiation of the duplex or of out-of-sequence thrusting. Both models can provide a satisfactory fit to the inverted data. However, the model with out-of-sequence thrusting implies an unrealistic convergence rate ≥30 mm yr^(−1). The out-of-sequence thrust model can be adjusted to fit the convergence rate and the thermochronological data if the Main Central Thrust zone is assigned a constant geometry and a dip angle of about 30° and a slip rate of <1 mm yr^(−1). In the duplex model, the 20 mm yr^(−1) convergence rate is partitioned between an overthrusting rate of 5.8 ± 1.4 mm yr^(−1) and an underthrusting rate of 14.2 ± 1.8 mm yr^(−1). Modern rock uplift rates are estimated to increase from about 0.9 ± 0.31 mm yr^(−1) in the Lesser Himalaya to 3.0 ± 0.9 mm yr^(−1) at the front of the high range, 86 ± 13 km from the Main Frontal Thrust. The effective friction coefficient is estimated to be 0.07 or smaller, and the radiogenic heat production of HHC units is estimated to be 2.2 ± 0.1 µWm^(−3). The midcrustal duplex initiated at 9.8 ± 1.7 Ma, leading to an increase of uplift rate at front of the High Himalaya from 0.9 ± 0.31 to 3.05 ± 0.9 mm yr^(−1). We also run 3-D models by coupling PECUBE with a landscape evolution model (CASCADE). This modeling shows that the effect of the evolving topography can explain a fraction of the scatter observed in the data but not all of it, suggesting that lateral variations of the kinematics of crustal deformation and exhumation are likely. It has been argued that the steep physiographic transition at the foot of the Greater Himalayan Sequence indicates OOS thrusting, but our results demonstrate that the best fit duplex model derived from the thermochronological and thermobarometric data reproduces the present morphology of the Nepal Himalaya equally well

Géologie du Haut-Dauphiné cristallin (Alpes Française): Etudes pétrologique et structurale de la partie occidentale

Mémoire Science de la Terre n°25 - NancyGeology of the crystalline Haut-Dauphiné (French Alps). Petrology and structure of the Western Part. This work is a regional monography on the western part of the external crystalline Haut-Dauphiné. It deals mainly with the antealpine history of this region studied by petrology and structural analysis. In the first part, metamorphic formations are described, while the intrusive carboniferous complex is treated,in the second part and the alpine history of the region is briefly outlined in the third one. a) The whole metamorphic formation is easily divided into two zones : an outer (cortical) no-migmatized zone and a migmatic core. The cortical zone, the so- called Petit and Vieux Chaillol volcano-sedimentary zone, occurs SW of the region, as a more than 1500 m thick serie composed, from bottom to top, by: - amphibolites, garnet bearing micaschists, cipolinos and a thick conglomeratic horizon. It corresponds mainly to a volcano- detrital cycle which extends to the north in the Belledonne massif and shows strong analogies with the spilite-keratophyre "hercynolype" volcanic complexes. It went during its history through mesozonal temperature - and " intermediate pressure" conditions. It is deformed by isoclinal folds , to which a fracture cleavage related to an hercynian, probably visean retromorphic phase is superposed near the core. The age of the main metamorphic phase and the deposition of the serie is not clear . In spite of its apparent monotony, the core, or inner Champoléon-Valgaudemar - Haut-Vénéon zone, may be divided into 5 units. As the contacts between these units are tectonic, their relationships are hypothetical. The Crupillouse augen gneisses constitute two bodies remarkable by their homogeneity, lack of xenoliths, relative architectural simplicity and granitic composition ; the southern body is cut by a layer of finely bedded micaschists and by a dense net of tourmaline bearing dykes ; the orthogneissic features of the augen gneisses are stressed. The Pigeonnier granitoïd gneisses constitute a small body with a complex history : a first gneissification could have preceeded the main migmatization which has itself been followed by the development of an abundant aplopegmatic net. The lineament of La Pilatte is a narrow band of variegated, polymetamorphjc rocks which correspond ta Saxony type granulites, later mobilized. The La Lavey formation constilutes the main part of the core of the Haut-Dauphiné; amphibolitic layers make a marker horizon throughout aIl the region ; structural investigations indicate 3 folding phases (the last one being alpine ) and the chemistry points out the analogy between this formation and the no-mobilized one of the cortical zone. Even if belonging to the same complex, the Olan amphibolic augen gneisses are treated separately to stress their specific features ; very continuous on the field (stratoïd formation), they are remarkably homogeneous chemically ; their initial latitic volcanic nature is certain ; their origin is discussed. The Alpe du Pin porphyroïds and the Plan - du - Lac ocellar gneisses are then presented as later acid volcanic formations, penecontemporaneous of the hercynian granitization, intruded and probably preserved in the great lineaments of the region ; their acid monzonitic type is stressed. Two metamorphic phases at Jeast seem to occur in the main part of the core. The general migmatization is the last important recorded phenomenon. lts intensity culminates towards the present NE of tbe region, where it leads ta the formation of migmatic granites (Villar- d'Arène). h) The carboniferous intrusive complex is composed of morc than 20 weIl delimited granites, mainly dyke shaped aplopegmatites and very many dykes of basic and acid rocks. Only the granites are studied in detail, on twelve occurrences grouped in 9 types. Finally , the crystallizatlon processes are sketched after a presentation of the different minerals occuring in these granites ; from available theoretical and cxperimental data, the physico-chemical conditions of their prominent sericitisation are particularly studied. It is proposed that early deuteric phenomenon have largely preceeded in time a recent retromorphism. Mineralogy and chemistry support the distinction of 2 trends in al1 these granites, respectively homogeneous at the scale of each occurrence : a monzonitic trend and a group of acid, albitic and wo micas bearing granites. In a genetic conclusion, the different possible origins of these two-trends are studied i a differenciationassimilation process is proposed for the first one ; the role of anatexis and fluid phase is stressed for the second one the porphyroïd granites of the western part derive from the reactivation of a older granites.Cet ouvrage est une monographie régionale consacrée à la partie occidentale du massif cristallin externe du Haut-Dauphiné. Le travail a essentiellement axé sur l'histoire antéalpine de ce massif, approchée de façon pétrologique et structurale. Dans une première partie sont décrites les formations cristallophylliennes tandis que le complexe carbonifère intrusif fait l'objet de la deuxième partie et que l'histoire alpine du massif est esquissée dans la troisième. a) L'ensemble des formations cristallophylliennes se divise aisément en deux zones: une zone corticale non migmatisée et un noyau migmatitique. La zone corticale, ou zone volcano-sédimentaire du Petit et Vieux Chaillol affleure au SW du massif ; c'est une série de plus de 1500 m d'épaisseur qui comporte de bas en haut: des amphibolites, des micaschistes grenatifères, des cipolins et un puissant horizon conglomératique. Elle correspond essentiellement à un cycle volcano-détritique qui se prolonge au Nord dans le massif de Belledonne et présente de fortes analogies avec les complexes volcaniques spilite-kératophyre " hercynotypes ". Elle a été soumise au cours de son histoire à des conditions de température mésozonales et à des conditions de "pression intermédiaire". Elle est affectée par un régime de plis isoclinaux auquel se superpose, près du noyau, une schistosité de fracture liée à une phase rétromorphique hercynienne, vraisemblablement viséenne. L'âge de la phase principale de métamorphisme ainsi que celui dépôt de la série n'est pas résolu. Le noyau, ou zone intérieure de Champoléon-Valgaudemar-Haut-Vénéon et Haute Romanche, peut être divisé en cinq unités, malgré sa monotonie apparente. Les contacts entre unités étant essentiellement tectoniques, leurs rapports sont problématiques. Les gneiss oeillés de Crupillouse forment deux massifs remarquables par leur homogénéité, leur absence d'enclaves, leur relative simplicité d'architecture et leur composition granitique; le massif méridional est recoupé par une bande de micaschistes finement lités, et par un réseau dense de filons à tourmaline; le caractère orthogneissique des gneiss oeillés est mis en évidence. Les gneiss granitoïdes du Pigeonnier forment un petit massif à l'histoire complexe une première gneissification aurait précédé la migmatisation générale elle-même suivie par le développement d'un abondant réseau aplopegmatitique. Le linéament de La Pilatte forme une bande étroite de roches variées, polymétamorphiques, correspondant à des granulites de type Saxe ultérieurement mobilisées. Les formations de La Lavey forment l'essentiel du noyau Haut-Dauphiné ; des niveaux amphiboliques tracent un horizon repère à travers tout le massif : l'étude structurale met en évidence trois phases de plissement (la dernière alpine), et l'étude chimique souligne les ressemblances de ces formations avec celles non mobilisées de la zone corticale. Bien qu'appartenant au même ensemble, les gneiss oeillés amphiboliques de l'Olan sont traités séparément afin de bien mettre en relief leurs caractères particuliers ; très continus sur le terrain (formation stratoïde), ils ont une homogénéité chimique remarquable ; leur nature volcanique latitique initiale ne fait pas de doute ; leur origine est discutée. h) le complexe intrusif carbonifère comporte plus de 20 massifs circonscrits de granite, des aplopegmatites généralement filoniennes ainsi que de très nombreux filons de de roches basiques ou acides. les granites font seuls l'objet d'une étude détaillée qui concerne douze massifs regroupés en neuf variétés. Ensuite, les problèmes posés par les processus de leur cristallisation sont abordés après une présentation des différents minéraux de ces granites à l'aide des données théoriques et expérimentales disponibles, les conditions physicochimiques de leur séricitisation généralisée sont plus particulièrement étudiées ; l'hypothèse de phénomènes deutériques précoces ayant largement précédé dans le temps une rétromorphose récente est proposée. La minéralogie et la chimie permettent de distinguer deux lignées dans l'ensemble de ces granites, homogènes à l'échelle de chaque massif : une lignée monzonitique et un groupe de granites acides, albitiques, à deux micas. Dans une conclusion génétique, les différentes origines possibles de ces deux lignées sont étudiées ; un processus d'assimilation différenciation est envisagé pour la première ; le rôle de l'anatexie et de la phase fluide est souligné pour la seconde ; les granites porphyroïdes de la bordure occidentale proviennent de la réactivation de granites antérieurs

A cationic classification of common plutonic rocks and their magmatic associations : principles, method, applications

This classification is based on cationic calculations from major element data and then applied to simple chemical-mineralogical diagrams. The method follows two sequential steps. The first step is concerned with characterising the individual sample. From the cationic values, the sample is identified by name and its chemical and mineralogical characteristics are determined. The second and most important aim of the chemical-mineralogical diagrams is to define the magmatic association to which the sample or group of samples belong. Based on chemical data, this method can also be used to classify common volcanic rocks. Several applications are presented.Cette classification repose sur le traitement cationique des éléments majeurs dans un ensemble de diagrammes chimico-minéralogiques faciles à mettre en œuvre. La démarche suivie comporte deux étapes complémentaires situées à deux niveaux différents. La première traite de l'échantillon : sa nomenclature et ses particularités chimico-minéralogiques sont définies. La seconde, la plus importante, consiste à déterminer le type d'association magmatique dont relève l'échantillon ou le groupe d'échantillons étudié. Basée sur des données chimiques, cette méthode est également utilisable pour classer les roches volcaniques communes. Plusieurs applications sont présentées.Debon François, Le Fort Patrick. A cationic classification of common plutonic rocks and their magmatic associations : principles, method, applications. In: Bulletin de Minéralogie, volume 111, 5, 1988. pp. 493-510

Les massifs externes alpins et leurs séries métamorphiques: problèmes de raccords stratigraphiques et géochronométriques

Les auteurs présentent l'hypothèse suivante: les massifs externes sont constitués d'unités qui se poursuivent de massif en massif. Deux séries bien différenciées (la série à pinite et la série à conglomérats métamorphiques) notamment se retrouvent sur des très grandes distances et représentent des horizons-repères précieux. La stratigraphie, la pétrographie, les relations structurales et les âges isotopiques de ces séries sont discutés. Les auteurs tentent également un rapprochement avec certaines séries cristallophylliennes du Massif Central et du Pennique.The authors present the following hypothesis: The External Massifs of the Alps are formed by units which can be followed from massif to massif. Namely, two very well differenciated series (a serie with pinite and another one with metamorphosed conglomerates) can be detected over a very long distance. The stratigraphy, the petrology, the field relationships and the isotopic ages of these series are discussed. The authors tentatively compare these series to those of the French Massif Central and the Penninic Alps.</p

6ème colloque Himalaya-Karakoram-Tibet = 6th Himalaya-Karakoram-Tibet workshop : Auris en Oisans, 20 au 23 mars 1991

Géologie alpine. Mémoire HS, ; n° 16 97 p.Les communications courtes concernent les nouveaux développements géologiques de la chaine himalayenne

3D-Printed Vision-Based Micro-Force Sensor Dedicated to In Situ SEM Measurements

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