Évolution P-T-déformation-temps du complexe HP_UHP Akeyasi (SO Tianshan, Chine) et implications pour la dynamique de subduction

P-T-deformation-time evolution of the Akeyasi HP/UHP complex (SW-Tianshan, China) and implications for subduction dynamics

• Auteur / Autrice : Zhou Tan
• Direction : Philippe Agard, Jun Gao
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance le 12/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Institute of geology and geophysics, Chinese academy of sciences
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre de Paris (2009-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Chopin, Pierre Trap, Loïc Labrousse, Bo Wan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karel Schulmann, Yann Rolland

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géochronologie

Métamorphisme (géologie)

Tien Shan

Chine

Subduction

Mots clés libres

Métamorphisme UHP/HP

Evolution de la déformation et P-T-Temps

Radiochronologies U-Pb

Sm-Nd et Ar-Ar

Interface de plaque en subduction froide

Dynamique de la subduction

Chine SO-Tianshan

Metamorphism

P-T-deformation-time histories

Radiochronologies

Cold subduction plate interface

Subduction dynamics

Résumé

Cette étude vise à caractériser des fragments clés d’une interface de subduction fossile affleurant dans la Ceinture Métamorphique du Sud-Tianshan (Chine). Nous étudions les processus de subduction au travers de la profondeur critique de ~80 km, au-delà de laquelle la géophysique et les modèles prévoient un changement du couplage mécanique, et les roches océaniques ne sont normalement pas exhumées. Ce travail s’intéresse au Complexe Métamorphique Akeyazi (AMC), un épais empilement de roches métavolcanoclastiques enveloppant des écailles éclogitiques, exposé sur ~30 km dans la vallée de Kebuerte, et préservant de nombreuses reliques de coésites. L’étude structurale révèle que l’AMC est un dôme métamorphique consistant de plusieurs nappes cohérentes d’ampleur kilométrique avec des histoire P-T-t-d distinctes. 4 unités sur 6, i.e. UH (2.75 GPa/480-560°C), EB (2.1/505), MU (1.45/485) et GT (>0.7-1.0/470-520) ont été subduites à des profondeurs de ~85, 65, 45 et 30 km respectivement. La déformation rétrograde des unités, liée à leur exhumation, est caractérisée par des bandes de cisaillement top vers le Nord au faciès schiste bleu. Le pic d’enfouissement de ces unités a eu lieu à 320±1, 332±2, 359±2 et 280-310 Ma pour les unités UH, EB, MU et schiste vert, indiquant plusieurs courts épisodes de détachement de matériel de la plaque plongeante. L’évolution tectono-métamorphique de ~12 à 5-7°C/km au cours du temps peut refléter le refroidissement progressif de la subduction. La juxtaposition et l’exhumation à 1-3 mm/an de ces 4 unités à des profondeurs crustales a eu lieu autour de 290-300 Ma.

This study attempts to characterize key fossil fragments of material equilibrated along subduction plate boundary, now exposed in Chinese SW-Tianshan Metamorphic Belt (STMB). We herein elucidate some subduction zone processes across a critical depth range of ~80km, beyond which geophysicist and modeler infer a change in mechanical coupling and oceanic rocks are usually not recovered. It focuses on an unusually thick pile of HP/UHP metavolcanoclastics, wrapping eclogite slices and preserving pervasive coesite relics, along a ~30km-long transect across the Akeyazi metamorphic complex (AMC) in the Kebuerte valley. Structural studies reveal the current geometry of the AMC is a metamorphic dome with evidence of internal nappe stacking and should be subdivided into several coherent, km-scale tectonic units with distinct P-T-time-deformation histories. At least 4 of 6 sub-units identified here, i.e., the UH (2.75 GPa/480-560°C), EB (2.1/505), MU (1.45/485) and GT units (>0.7-1.0/470-520) were subducted and buried to depths of ~85, 65, 45 and 30 km respectively. Deformation following EC/BS-EC peak burial is marked by pervasive BS facies exhumation-related shear senses with a top to North component. Radiometric constraints yield peak burial ages of 320±1, 332±2, 359±2 and 280-310 Ma, respectively, for the UH, EB, MU and GS facies units, indicating several short-lived detachment episodes of material from the downgoing plate. The tectono-metamorphic evolution from ~12 to 5-7°C/km with time may reflect progressive cooling of the subduction system. Juxtaposition & exhumation of those 4 units to mid-crustal depth, at rates on the order of 1-3 mm/yr, was accomplished around 290-300Ma.