Models of large, hot orogens containing a collage of reworked and accreted terranes.

We describe a classification scheme for orogens using Temperature–Magnitude (T–M) diagrams and use this framework for modelling large, hot orogens that evolve in continents comprising cratonic nuclei bordered by a series of juvenile accreted, reworked, and metamorphosed terranes. Modelling the complete evolution of an orogen is difficult, particularly large orogens with multiple orogenic phases. Early phases during which a continent is assembled produce a tectonic and metamorphic fabric that needs to be taken into account when modelling the main collisional orogeny. This inherited fabric is represented in a simple way in models described here by a series of lower crustal blocks that are arranged to be systematically stronger toward the cratonic continental interiors. We investigate how this fabric influences the development of the model orogen during the main collisional phase using upper-mantle-scale (UMS) and crustal-scale (CS) finite element models. The models exhibit a diachronous three-phase evolution: crustal thickening, thermal incubation, and lower crustal indentation. The UMS and CS models are shown to give comparable results in regard to crustal deformation. The UMS models exhibit additional features including single- and double-slab breakoffs and corresponding episodes of uplift and gravitational spreading within the orogenic crust. Protracted postconvergent gravitational spreading of the hot, decoupled crust is also demonstrated. Lastly, we demonstrate the application of this type of model to natural orogens, the Grenville orogen in western Ontario and the southern Canadian Cordillera, and in terms of the T–M diagram. Le présent article décrit un système de classification des orogènes basé sur des diagrammes température–magnitude et nous utilisons ce cadre pour modéliser de gros orogènes chauds qui ont évolué dans les continents qui comportaient des noyaux de cratons délimités par une série de terranes juvéniles, accrétés, retravaillés et métamorphosés. Il est difficile de modéliser l’évolution complète d’un orogène, surtout les gros orogènes comportant de multiples phases orogéniques. Les premières phases durant lesquelles un continent est assemblé produisent une fabrique tectonique et métamorphique dont il faut tenir compte lors de la modélisation de l’orogène principale de collision. Cette fabrique héritée est représentée d’une manière simple dans les modèles décrits ici par une série de blocs dans la croûte inférieure qui sont arrangés pour être systématiquement plus forts vers l’intérieur des cratons continentaux. Nous étudions comment cette fabrique influence le développement de l’orogène modèle au cours de la principale phase de collision en utilisant des modèles aux éléments finis à l’échelle du manteau supérieur et à l’échelle de la croûte. Les modèles présentent une évolution en trois phases diachroniques, un épaississement de la croûte, une incubation thermique et une indentation de la croûte inférieure. Les modèles à l’échelle du manteau supérieur et à l’échelle de la croûte donnent des résultats comparables en ce qui concerne la déformation de la croûte. Les modèles à l’échelle du manteau supérieur montrent des caractéristiques additionnelles incluant le détachement de dalles simples et doubles et des épisodes correspondants de soulèvement et d’étalement gravimétrique à l’intérieur de la croûte orogénique. L’étalement gravitationnel prolongé qui a eu lieu après la convergence de la croûte chaude découplée est aussi démontré. Finalement, nous démontrons l’application de ce type de modèle aux orogènes naturels, l’orogène de Grenville dans l’Ouest de l’Ontario, la Cordillère canadienne méridionale et selon le diagramme température–magnitude. [ABSTRACT FROM AUTHOR]