dc.contributor.author | Vernon, Antoine J | |
dc.date.accessioned | 2009-11-04T15:50:19Z | |
dc.date.available | 2009-11-04T15:50:19Z | |
dc.date.issued | 2008 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/1842/3181 | |
dc.description.abstract | Sediment flux from the Alps shows a sharp increase around the Mio-Pliocene boundary (~5
Ma). This observation, linked to the exhumation of the Swiss Molasse basin since ca. 5-4 Ma
has led to the suggestion that the Alps experienced accelerated exhumation and isostatic uplift
at the orogen scale since this time. The core objectives of this thesis are to assess whether we
can document post 5 Ma exhumation of the Alps and its spatial and temporal development,
and to review the different potential (tectonic or climatic) factors controlling this denudation.
I have developed a novel technique that uses isoage contours associated with age-elevation
relationships to exploit the unique density of fission-track ages in the western European Alps,
reconstruct cooling isoage surfaces and estimate exhumation rates on the orogen scale
between 13.5 and 2.5 Ma. The exhumation histories reconstructed for eight areas of the
Western Alps display strong similarities in timing and rate with orogen-wide average
denudation rates inferred from sediment volumes. Exhumation rates increased more than
twofold since Late Miocene times, and may have been locally modulated by the distinct
response of different tectonic units. I then searched for correlation between the spatial pattern
of long-term exhumation rates, from the apatite fission-track record, and potential controlling
parameters. In the Western Alps, long-term exhumation rates correlate strongly with presentday
rates of rock uplift, implying that the rock uplift pattern observed today is ancient. I also
observed that the spatial pattern of released seismic energy does not correlate with rock uplift
or exhumation, which suggests that exhumation is controlled by isostatic rebound rather than
by active tectonic uplift. The lack of correlation between exhumation rates and the presentday
distribution of precipitation suggests that the present-day pattern is either non
representative of the long-term trend or that factors other than precipitation rate dominate the
intensity of exhumation. In order to study the exhumation history in more detail, I sampled
two elevation profiles in the central Aar massif (Switzerland) and the western Lepontine Alps
(Italy) for AFT and AHe dating which are characterised by steep age-elevation relationships
around 8 and 4 Ma. I used the Pecube model to predict AFT and AHe ages according to
several tens of exhumation scenarios and compared modeled and measured ages. The results
of numerical modeling do not reject the hypothesis of two exhumation pulses at 9-7 and 5-3
Ma in the Aar massif. However, this signal is not detected in the Lepontine Alps, and
contingent upon further flexural modeling, the exhumation recorded in the Aar massif since 5
Ma does not match the amount required to explain the denudation in the Swiss Molasse basin
by flexural isostatic rebound. Rather, the data hint at an additional mechanism of rock uplift,
such as the delamination of lithospheric mantle. | en |
dc.description.abstract | Le flux de sédiments en provenance des Alpes montre une importante augmentation à la
limite Mio-Pliocène (~5 Ma). Cette observation, liée à l'exhumation du bassin molassique
suisse depuis 5-4 Ma, a conduit à suggérer que les Alpes ont connu une exhumation et un
uplift isostatique accélérés à l'échelle de l'orogène depuis cette période. Les objectifs
principaux de cette thèse sont de déterminer s'il existe une hausse de l'exhumation alpine
après 5 Ma, de préciser son extension spatiale et temporelle, et de passer en revue les
différents facteurs potentiels (tectoniques ou climatiques) contrôlant cette dénudation. J'ai
développé durant la thèse une nouvelle technique utilisant les contours isoâge associés aux
relations âge-élévation pour, à partir de la mise à jour d'une base de données d'âges par traces
de fission dans les Alpes Européennes occidentales, reconstruire des surfaces de
refroidissement isoâge et estimer les taux d'exhumation de l'orogène entre 13,5 et 2,5 Ma. Les
taux et les périodes d'exhumation obtenus pour huit zones des Alpes Occidentales présentent
de fortes similarités avec la dénudation moyenne de l'orogène estimée à partir du volume de
sédiments péri-alpins. Les taux d'exhumation ont plus que doublé depuis la fin du Miocène, et
peuvent avoir été modulés localement par les caractéristiques des différentes unités
tectoniques. J'ai ensuite recherché des corrélations entre les valeurs de taux d'exhumation à
long terme, dérivées des données d'âge par traces de fission, et les paramètres de contrôle
potentiels. Dans les Alpes Occidentales, les taux d'exhumation à long terme sont fortement
corrélés avec les taux d'uplift rocheux présents, suggérant que les valeurs d'uplift actuelles ont
peu changé récemment. J'ai aussi observé que la distribution de l'énergie sismique libérée
n'est pas corrélée avec l'uplift rocheux ou l'exhumation, ce qui suggère que l'exhumation est
contrôlée par rebond isostatique plutôt que par un uplift tectonique actif. L'absence de
corrélation entre les taux d'exhumation et la distribution des précipitations actuelles suggère
qu'elles ne sont pas représentatives d'une tendance à long terme, ou bien que des facteurs
autres que le taux de précipitations contrôlent l'intensité de l'exhumation. Dans le but d'étudier
davantage en détail l'histoire de l'exhumation, j'ai réalisé un échantillonnage le long de deux
profils altitudinaux dans le centre du massif de l'Aar (Suisse) et à l'ouest des Alpes Lepontines
(Italie). Les âges AFT et AHe obtenus se caractérisent par des pentes très élevées de la
relation âge-élévation aux alentours de 8 et 4 Ma. J'ai utilisé le modèle Pecube pour prédire
des âges AFT et AHe selon plusieurs dizaines de scénarios d'exhumation, et j'ai comparé les
âges mesurés et prédits. Les résultats des modèles numériques ne permettent pas de rejetter
l'hypothèse de deux phases de forte exhumation à 9-7 et 5-3 Ma dans le massif de l'Aar.
Cependant, ce signal n'est pas détecté dans les Alpes Lepontines, et sous-réserve de l'apport
d'une modélisation flexurale additionnelle, la quantité d'exhumation dans le massif de l'Aar
depuis 5 Ma ne permet pas d'expliquer l'exhumation du bassin molassique suisse par rebond
flexural isostatique. Au contraire, ces résultats sont de nature à conforter l'existence d'un
mécanisme d'uplift rocheux additionnel tel que le détachement de manteau lithosphérique
épaissi. | en |
dc.language.iso | en | en |
dc.publisher | The University of Edinburgh | en |
dc.relation.haspart | The University of Edinburgh. College of Science and Engineering | en |
dc.subject | Geosciences | en |
dc.subject | Tectonics | en |
dc.title | Thermochronological approach to the late Neogene exhumation of the European Alps | en |
dc.type | Thesis or Dissertation | en |
dc.type.qualificationlevel | Doctoral | en |
dc.type.qualificationname | PhD Doctor of Philosophy | en |