Fission-track thermochronology of the Oman Mountains continental windows, and current problems of tectonic interpretation (12 fig., 2 tabl.)

• Autores: Omar Saddiqi, André Michard, Bruno Goffé, G. Poupeau, Roland Oberhänsli
• Localización: Bulletin de la Société Géologique de France, ISSN 0037-9409, Vol. 177, Nº. 3, 2006, págs. 127-144
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Thermochronologie par traces de fission des fenêtres continentales des montagnes d'Oman et problèmes actuels d'interprétation tectonique
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• Resumen
  • English

    The Oman Mountain belt offers a unique case study of an Alpine orogen where blueschist- and eclogite-facies metamorphism developed in continental rocks beneath an ophiolite in the absence of continental collision. We present hereafter the first systematic, fission-track (FT) study of the subophiolitic Jebel Akhdar and Saih Hatat windows in the central-southern Oman Mountains. Nineteen samples out of 28 yielded significant zircon and/or apatite FT results. All of the 9 samples from NE (internal) Saih Hatat, where metamorphism occurred at ca. 300°C < T < 550°C (low-grade blueschist to low-grade eclogite facies), yielded FT zircon ages at 66-70 Ma. Four samples from SW Saih Hatat (front of the Fe-Mg carpholite zone, ca. 280°C < T < 300°C) yielded 69-93 Ma dates, and 4 samples from Jebel Akhdar (ca. 250°C < T < 280°C) yielded 80-96 Ma dates, which reflects partial resetting of the zircon FT chronometre at T <= ca. 280°C. As eclogite metamorphism of the deepest Saih Hatat units is dated at ca. 80 Ma [Warren et al., 2003], we deduce an early cooling rate of 30°C/Ma for these units. Late thermal evolution is constrained by apatite FT length optimization analysis and includes, i) cooling under 60°C until 60-58 Ma (rate close to 10°C/Ma); and ii) heating over 80°C at ca. 20-8 Ma.

    The Oman Mountains tectonic building is currently accounted for by contrasting models involving one or two subductions. Taking into account the structural and geophysical data on the Saih Hatat metamorphic pile, we interpret the reported thermal evolution in the framework of the classical, one subduction model: i) Permian rifting and Mesozoic spreading; ii) late Cretaceous intra-oceanic subduction followed by continental margin subduction/ophiolite obduction; iii) late Late Cretaceous-Paleocene synorogenic exhumation of the subducted units through extrusion within the subduction channel (relative extension), then isostatic rebound and extensional inversion of the obduction thrust; and iv) Neogene compression resulting in rejuvenation of the basal thrust beneath the continental windows, which are considered to be parautochthonous.

  • français

    Les Montagnes d'Oman sont un cas unique d'orogène alpin où un métamorphisme de haute pression, basse température s'est développé dans des roches continentales sous une ophiolite, en l'absence de collision continentale. Nous présentons ici la première étude systématique par trace de fission (TF) des fenêtres sous-ophiolitiques du Jebel Akhdar et du Saih Hatat, dans le centre et le sud des montagnes d'Oman. Dix-neuf échantillons sur 28 ont fourni des résultats zircon et/ou apatite significatifs. Les 9 échantillons du NE (partie interne) du Saih Hatat, où le métamorphisme s'est produit entre 300° et 550°C (faciès schiste bleu de bas degré à faciès éclogite), fournissent tous des âges zircon de 66-70 Ma. Les 4 échantillons du Saih Hatat sud-occidental (front de la zone à Fe-Mg carpholite, T~ 280-300°C) donnent des âges zircon de 69-93 Ma, et 4 échantillons du Jebel Akhdar (T~ 250-280°C), des âges de 80-96 Ma, qui reflètent une remise à zéro incomplète du géochronomètre TF zircon au-dessous de ca. 280°C. Le métamorphisme éclogitique des unités profondes du Saih Hatat NE étant daté à 80 Ma [Warren et al., 2003], nous calculons un taux de refroidissement initial de 30°C/Ma pour ces unités. L'évolution thermique ultérieure est contrainte par l'optimisation des données TF sur apatite. Elle comporte un refroidissement en-dessous de 60°C jusqu'à 60-58 Ma (taux proche de 10°C/Ma), et un réchauffement au-dessus de 80°C entre 20 Ma et 8 Ma.

    L'évolution des montagnes d'Oman est expliquée actuellement selon divers modèles, à une ou deux subductions. Sur la base des données structurales et géophysiques concernant les fenêtres sous-ophiolitiques nous interprétons l'évolution thermique mise en évidence dans le cadre du modèle classique à une seule subduction : 1) rifting permien et ouverture océanique mésozoïque ; 2) au Crétacé supérieur, subduction intra-océanique, suivie de la subduction de la marge continentale (obduction) ; 3) au Crétacé terminal-Paléocène, exhumation synorogénique des unités subduites par extrusion dans le chenal de subduction (avec extension relative), puis rebond isostatique et inversion extensionnelle des cisaillements d'obduction ; 4) compression néogène, entraînant la réactivation du chevauchement basal sous les fenêtres continentales considérées comme parautochtones.