An 40Ar/39Ar, Rb/Sr, and stable isotope study of micas in low-grade fold-and-thrust belt: An example from the Swiss Helvetic Alps

White micas in carbonate-rich tectonites and a few other rock types of large thrusts in the Swiss Helvetic fold-and-thrust belt have been analyzed by Ar-40/Ar-39 and Rb/Sr techniques to better constrain the timing of Alpine deformation for this region. Incremental Ar-40/Ar-39 heating experiments of 25 weakly metamorphosed (anchizone to low greenschist) samples yield plateau and staircase spectra. We interpret most of the staircase release spectra result from variable mixtures of syntectonic (neoformed) and detrital micas. The range in dates obtained within individual spectra depends primarily on the duration of mica nucleation and growth, and relative proportions of neoformed and detrital mica. Rb/Sr analyses of 12 samples yield dates of ca. 10-39 Ma (excluding one anomalously young sample). These dates are slightly younger than the Ar-40/Ar-39 total gas dates obtained for the same samples. The Rb/ Sr dates were calculated using initial Sr-87/Sr-86 ratios obtained from the carbonate-dominated host rocks, which are higher than normal Mesozoic carbonate values due to exchange with fluids of higher Sr-87/Sr-86 ratios (and lower O-18/O-16 ratios). Model dates calculated using Sr-87/Sr-86 values typical of Mesozoic marine carbonates more closely approximate the Ar-40/Ar-39 total gas dates for most of the samples. The similarities of Rb/Sr and Ar-40/Ar-39 total gas dates are consistent with limited amounts of detrital mica in the samples. The delta(18)O values range from 24-15%. (VSMOW) for 2-6 mum micas and 27-16parts per thousand for the carbonate host rocks. The carbonate values are significantly lower than their protolith values due to localized fluid-rock interaction and fluid flow along most thrust surfaces. Although most calcite-mica pairs are not in oxygen isotope equilibrium at temperatures of ca. 200-400 degreesC, their isotopic fractionations are indicative of either 1) partial exchange between the minerals and a common external fluid, or 2) growth or isotopic exchange of the mica with the carbonate after the carbonate had isotopically exchanged with an external fluid. The geological significance of these results is not easily or uniquely determined, and exemplifies the difficulties inherent in dating very fine-grained micas of highly deformed tectonites in low-grade metamorphic terranes. Two generalizations can be made regarding the dates obtained from the Helvetic thrusts: 1) samples from the two highest thrusts (Mt. Gond and Sublage) have all of their Ar-40/Ar-39 steps above 20 Ma, and 2) most samples from the deepest Helvetic thrusts have steps (often accounting for more than 80% of Ar-39 release) between 15 and 25 Ma. These dates are consistent with the order of thrusting in the foreland-imbricating system and increase proportions of neoformed to detrital mica in the more metamorphosed hinterland and deeply buried portions of the nappe pile. Individual thrusts accommodated the majority of their displacement during their initial incorporation into the foreland-imbricating system, and some thrusts remained active or were reactivated down to 15 Ma.

Contribution to the geology of Thailand and implications for the geodynamic evolution of Southeast Asia

Abstract The purpose of this study is to unravel the geodynamic evolution of Thailand and, from that, to extend the interpretation to the rest of Southeast Asia. The methodology was based in a first time on fieldwork in Northern Thailand and Southernmost Myanmar, using a multidisciplinary approach, and then on the compilation and re-interpretation, in a plate tectonics point of view, of existing data about the whole Southeast Asia. The main results concern the Nan-Uttaradit suture, the Chiang Mai Volcanic Belt and the proposition of a new location for the Palaeotethys suture. This led to the establishment of a new plate tectonic model for the geodynamic evolution of Southeast Asia, implying the existence new terranes (Orang Laut and the redefinition of Shan-Thai) and the role of the Palaeopacific Ocean in the tectonic development of the area. The model proposed here considers the Palaeotethys suture as located along the Tertiary Mae Yuam Fault, which represents the divide between the Cimmerian Sibumasu terrane and the Indochina-derived Shan-Thai block. The term Shan-Thai, previously used to define the Cimmerian area (when the Palaeotethys suture was thought to represented by the Nan-Uttaradit suture), was redefined here by keeping its geographical location within the Shan States of Myanmar and Central-Northern Thailand, but attributing it an East Asian Origin. Its detachment from Indochina was the result of the Early Permian opening of the Nan basin. The Nan basin closed during the Middle Triassic, before the deposition of Carnian-Norian molasse. The modalities of the closure of the basin imply a first phase of Middle Permian obduction, followed by final eastwards subduction. The Chiang Mai Volcanic Belt consists of scattered basaltic rocks erupted at least during the Viséan in an extensional continental intraplate setting, on the Shan-Thai part of the Indochina block. The Viséan age was established by the dating of limestone stratigraphically overlying the basalts. In several localities of the East Asian Continent, coeval extensional features occur, possibly implying one or more Early Carboniferous extensional events at a regional scale. These events occurred either due to the presence of a mantle plume or to the roll-back of the Palaeopacific Ocean, subducting beneath Indochina and South China, or both. The Palaeopacific Ocean is responsible, during the Early Permian, for the opening of the Song Ma and Poko back-arcs (Vietnam) with the consequent detachment of the Orang Laut Terranes (Eastern Vietnam, West Sumatra, Kalimantan, Palawan, Taiwan). The Late Triassic/Early Jurassic closure of the Eastern Palaeotethys is considered as having taken place by subduction beneath its southern margin (Gondwana), due to the absence of Late Palaeozoic arc magmatism on its northern (Indochinese) margin and the presence of volcanism on the Cimmerian blocks (Mergui, Lhasa). Résumé Le but de cette étude est d'éclaircir l'évolution géodynamique de la Thaïlande et, à partir de cela, d'étendre l'interprétation au reste de l'Asie du Sud-Est. La méthodologie utilisée est basée dans un premier temps sur du travail de terrain en Thaïlande du nord et dans l'extrême sud du Myanmar, en se basant sur une approche pluridisciplinaire. Dans un deuxième temps, la compilation et la réinterprétation de données préexistantes sur l'Asie du Sud-est la été faite, dans une optique basée sur la tectonique des plaques. Les principaux résultats de ce travail concernent la suture de Nan-Uttaradit, la « Chiang Mai Volcanic Belt» et la proposition d'une nouvelle localité pour la suture de la Paléotethys. Ceci a conduit à l'établissement d'un nouveau modèle pour l'évolution géodynamique de l'Asie du Sud-est, impliquant l'existence de nouveaux terranes (Orang Laut et Shan-Thai redéfini) et le rôle joué par le Paléopacifique dans le développement tectonique de la région. Le modèle présenté ici considère que la suture de la Paléotethys est située le long de la faille Tertiaire de Mae Yuam, qui représente la séparation entre le terrain Cimmérien de Sibumasu et le bloc de Shan-Thai, d'origine Indochinoise. Le terme Shan-Thai, anciennement utilise pour définir le bloc Cimmérien (quand la suture de la Paléotethys était considérée être représentée par la suture de Nan-Uttaradit), a été redéfini ici en maintenant sa localisation géographique dans les états Shan du Myanmar et la Thaïlande nord-centrale, mais en lui attribuant une origine Est Asiatique. Son détachement de l'Indochine est le résultat de l'ouverture du basin de Nan au Permien Inférieur. Le basin de Nan s'est fermé pendant le Trias Moyen, avant le dépôt de molasse Carnienne-Norienne. Les modalités de fermeture du basin invoquent une première phase d'obduction au Permien Moyen, suivie par une subduction finale vers l'est. La "Chiang Mai Volcanic Belt" consiste en des basaltes éparpillés qui ont mis en place au moins pendant le Viséen dans un contexte extensif intraplaque continental sur la partie de l'Indochine correspondant au bloc de Shan-Thai. L'âge Viséen a été établi sur la base de la datation de calcaires qui surmontent stratigraphiquement les basaltes. Dans plusieurs localités du continent Est Asiatique, des preuves d'extension plus ou moins contemporaines ont été retrouvées, ce qui implique l'existence d'une ou plusieurs phases d'extension au Carbonifère Inférieur a une échelle régionale. Ces événements sont attribués soit à la présence d'un plume mantellique, ou au rollback du Paléopacifique, qui subductait sous l'Indochine et la Chine Sud, soit les deux. Pendant le Permien inférieur, le Paléopacifique est responsable pour l'ouverture des basins d'arrière arc de Song Ma et Poko (Vietnam), induisant le détachement des Orang Laut Terranes (Est Vietnam, Ouest Sumatra, Kalimantan, Palawan, Taiwan). La fermeture de la Paléotethys Orientale au Trias Supérieur/Jurassique Inférieur est considérée avoir eu lieu par subduction sous sa marge méridionale (Gondwana), à cause de l'absence de magmatisme d'arc sur sa marge nord (Indochinoise) et de la présence de volcanisme sur les blocs Cimmériens de Lhassa et Sibumasu (Mergui). Résumé large public L'histoire géologique de l'Asie du Sud-est depuis environ 430 millions d'années a été déterminée par les collisions successives de plusieurs continents les uns avec les autres. Il y a environ 430 millions d'années, au Silurien, un grand continent appelé Gondwana, a commencé à se «déchirer» sous l'effet des contraintes tectoniques qui le tiraient. Cette extension a provoqué la rupture du continent et l'ouverture d'un grand océan, appelé Paléotethys, éloignant les deux parties désormais séparées. C'est ainsi que le continent Est Asiatique, composé d'une partie de la Chine actuelle, de la Thaïlande, du Myanmar, de Sumatra, du Vietnam et de Bornéo a été entraîné avec le bord (marge) nord de la Paléotethys, qui s'ouvrait petit à petit. Durant le Carbonifère Supérieur, il y a environ 300 millions d'années, le sud du Gondwana subissait une glaciation, comme en témoigne le dépôt de sédiments glaciaires dans les couches de cet âge. Au même moment le continent Est Asiatique se trouvait à des latitudes tropicales ou équatoriales, ce qui permettait le dépôt de calcaires contenant différents fossiles de foraminifères d'eau chaude et de coraux. Durant le Permien Inférieur, il y a environ 295 millions d'années, la Paléotethys Orientale, qui était un relativement vieil océan avec une croûte froide et lourde, se refermait. La croûte océanique a commencé à s'enfoncer, au sud, sous le Gondwana. C'est ce que l'on appelle la subduction. Ainsi, le Gondwana s'est retrouvé en position de plaque supérieure, par rapport à la Paléotethys qui, elle, était en plaque inférieure. La plaque inférieure en subductant a commencé à reculer. Comme elle ne pouvait pas se désolidariser de la plaque supérieure, en reculant elle l'a tirée. C'est le phénomène du «roll-back ». Cette traction a eu pour effet de déchirer une nouvelle fois le Gondwana, ce qui a résulté en la création d'un nouvel Océan, la Neotethys. Cet Océan en s'ouvrant a déplacé une longue bande continentale que l'on appelle les blocs Cimmériens. La Paléotethys était donc en train de se fermer, la Neotethys de s'ouvrir, et entre deux les blocs Cimmériens se rapprochaient du Continent Est Asiatique. Pendant ce temps, le continent Est Asiatique était aussi soumis à des tensions tectoniques. L'Océan Paléopacifique, à l'est de celui-ci, était aussi en train de subducter. Cette subduction, par roll-back, a déchiré le continent en détachant une ligne de microcontinents appelés ici « Orang Laut Terranes », séparés du continent par deux océans d'arrière arc : Song Ma et Poko. Ceux-ci sont composés de Taiwan, Palawan, Bornéo ouest, Vietnam oriental, et la partie occidentale de Sumatra. Un autre Océan s'est ouvert pratiquement au même moment dans le continent Est Asiatique : l'Océan de Nan qui, en s'ouvrant, a détaché un microcontinent appelé Shan-Thai. La fermeture de l'Océan de Nan, il y a environ 230 millions d'années a resolidarisé Shan-Thai et le continent Est Asiatique et la trace de cet événement est aujourd'hui enregistrée dans la suture (la cicatrice de l'Océan) de Nan-Uttaradit. La cause de l'ouverture de l'Océan de Nan peut soit être due à la subduction du Paléopacifique, soit aux fait que la subduction de la Paléotethys tirait le continent Est Asiatique par le phénomène du « slab-pull », soit aux deux. La subduction du Paléopacifique avait déjà crée de l'extension dans le continent Est Asiatique durant le Carbonifère Inférieur (il y a environ 340-350 millions d'années) en créant des bassins et du volcanisme, aujourd'hui enregistré en différents endroits du continent, dont la ceinture volcanique de Chiang Mai, étudiée ici. A la fin du Trias, la Paléotethys se refermait complètement, et le bloc Cimmérien de Sibumasu entrait en collision avec le continent Est Asiatique. Comme c'est souvent le cas avec les grands océans, il n'y a pas de suture proprement dite, avec des fragments de croûte océanique, pour témoigner de cet évènement. Celui-ci est visible grâce à la différence entre les sédiments du Carbonifère Supérieur et du Permieñ Inférieur de chaque domaine : dans le domaine Cimmérien ils sont de type glaciaire alors que dans le continent Est Asiatique ils témoignent d'un climat tropical. Les océans de Song Ma et Poko se sont aussi refermés au Trias, mais eux ont laissé des sutures visibles

Oxygen isotope thermometry in carbonatites, Fuerteventura, Canary Islands, Spain

Crystallization temperatures of the oceanic carbonatites of Fuerteventura, Canary Islands, have been determined from oxygen isotope fractionations between calcite, silicate minerals (feldspar, pyroxene, biotite, and zircon) and magnetite. The measured fractionations have been interpreted in the light of late stage interactions with meteoric and/or magmatic water. Cathodoluminescence characteristics were investigated for the carbonatite minerals in order to determine the extent of alteration and to select unaltered samples. Oxygen isotope fractionations of minerals of unaltered samples yield crystallization temperatures between 450 and 960degreesC (average 710degreesC). The highest temperature is obtained from pyroxene-calcite pairs. The above range is in agreement with other carbonatite thermometric Studies. This is the first study that provides oxygen isotope data coupled with a CL study on carbonatite-related zircon. The CL pictures revealed that the zircon is broken and altered in the carbonatites and in associated syenites. Regarding geological field evidences of syenite-carbonatite relationship and the close agreement of published zircon U/Pb and whole rock and biotite K/Ar and Ar-Ar age data, the most probable process is early zircon crystallization from the syenite magma and late-stage reworking during magma evolution and carbonatite segregation. The oxygen isotope fractionations between zircon and other carbonatite minerals (calcite and pyroxene) support the assumption that the zircon would correspond to the early crystallization of syenite-carbonatite magmas.

Detection of testosterone administration based on the carbon isotope ratio profiling of endogenous steroids: international reference populations of professional soccer players.

BACKGROUND AND OBJECTIVES: The determination of the carbon isotope ratio in androgen metabolites has been previously shown to be a reliable, direct method to detect testosterone misuse in the context of antidoping testing. Here, the variability in the 13C/12C ratios in urinary steroids in a widely heterogeneous cohort of professional soccer players residing in different countries (Argentina, Italy, Japan, South Africa, Switzerland and Uganda) is examined. METHODS: Carbon isotope ratios of selected androgens in urine specimens were determined using gas chromatography/combustion/isotope ratio mass spectrometry (GC-C-IRMS). RESULTS: Urinary steroids in Italian and Swiss populations were found to be enriched in 13C relative to other groups, reflecting higher consumption of C3 plants in these two countries. Importantly, detection criteria based on the difference in the carbon isotope ratio of androsterone and pregnanediol for each population were found to be well below the established threshold value for positive cases. CONCLUSIONS: The results obtained with the tested diet groups highlight the importance of adapting the criteria if one wishes to increase the sensitivity of exogenous testosterone detection. In addition, confirmatory tests might be rendered more efficient by combining isotope ratio mass spectrometry with refined interpretation criteria for positivity and subject-based profiling of steroids.

Stable hydrogen and oxygen isotope composition of waters from mine tailings in different climatic environments

The stable isotope composition of waters (delta H-2, delta O-18) can be used as a natural tracer of hydrologic processes in systems affected by acid mine drainage. We investigated the delta H-2 and delta O-18 values of pore waters from four oxidizing sulfidic mine tailings impoundments in different climatic regions of Chile (Piuquenes at La Andina with Alpine climate, Cauquenes and Caren at El Teniente with Mediterranean climate, and Talabre at the Chuquicamata deposit with hyperarid climate). No clear relationship was found between altitude and isotopic composition. The observed displacement of the tailings pore waters from the local meteoric water line toward higher delta O-18 values (by similar to +2% delta O-18 relative to delta H-2) is partly due to water-rock interaction processes, including hydration and O-isotope exchange with sulfates and Fe(III) oxyhydroxides produced by pyrite oxidation. In most tailings, from the saturated zone toward the surface, isotopically different zones can be distinguished. Zone I is characterized by an upward depletion of H-2 and O-18 in the pore waters from the saturated zone and the lowermost vadose zone, due to ascending diffused isotopically light water triggered by the constant loss of water vapor by evaporation at the surface. In zone II, the capillary flow of a mix of vapor and liquid water causes an evaporative isotopic enrichment in H-2 and O-18. At the top of the tailings in dry climate a zone III between the capillary zone and the surface contains isotopically light diffused and atmospheric water vapor. In temperate climates, the upper part of the profile is affected by recent rainfall and zone III may not differ isotopically from zone II.

Stable isotope composition of smectite in suevites at the Ries crater, Germany: Implications for hydrous alteration of impactites

The 24-km diameter Ries crater, Germany, exhibits well-preserved crater filling and surficial melt-rich breccia deposits that are believed to have been altered by post-impact hydrothermal fluids. The alteration mineralogy of the crater filling breccias is characterized by clay (smectite, chlorite) and a zeolite assemblage, and secondary clay phases (smectite, minor halloysite) in surficial melt-bearing breccia deposits. Using stable isotope analysis of secondary smectitic clay fractions, evidence of significant hydrous alteration of impactites at large water/rock ratios was found. The estimated fluid temperatures, using data derived by delta(18)O and delta D fractionation, suggest smectite precipitation in surficial breccias in equilibrium with meteoric fluids at temperatures 16 +/- 5 degrees C in agreement with the long-term variation of modern precipitation in the area. The stable isotope composition of smectite in crater-fill breccia, however, suggests a trend of monotonously increasing temperatures from 43 to 112 degrees C. with increasing depth through the breccia sequence. This demonstrates a different origin of alteration and temperature distribution for the surficial and crater filling melt-bearing impact breccias in the Ries crater. Our results suggest that the inverted structure of hydrothermal systems observed in some terrestrial impact craters, including the Ries crater, could indicate the initial configuration of a thermal anomaly in the crater filling sequence, but which is replaced with a normal hydrothermal convection in crater proper, during the course of post-impact cooling. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.