Petrology and multimineral fingerprinting of modern sand derived from the Himalayan orogen

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Sediments and sedimentary rocks can be considered as geological archives that faithfully reflect their provenance information if the bias introduced by physical and chemical processes during transport and deposition can be properly recognized and corrected for. The sediment provenance analysis both in modern and ancient settings is crucial to trace the sediment sources, reconstruct paleoclimate and paleoenvironment, and interpret the evolution of the Earth’s surface. Modern sediments, unaffected by diagenesis and eroded, tansported and deposited under climatic conditions that are fully known, can provide valuable information on the interactions among the different controlling factors that govern source-to-sink systems. Rivers draining the Himalayan orogen provide the good opportunity to trace the source fingerprinting that is documented in modern fluvial and eolian sand and how these signatures reflect the erosion patterns of the modern and paleo-river systems. A multidisciplinary approach based on petrography, minerology, geochemistry and geochronology is emphasized in this research, in order to obtain a comprehensive provenance information. Our research area focused on the modern sands from two river system: Yarlung River and Indus River. In the Yarlung River system, the Nian River was chosen to investigate the petrographic, mineralogical and chronological signature of sediments from Tethys Himalaya, Greater Himalaya, Kangmar gneiss dome and Transhimalayan ophiolitic suture. Different tectonic domains are characterized by distinct heavy mineral assemblages, e.g., the first-cycle sillimanite and garnet in Greater Himalaya, and clinopyroxene, olivine and enstatite in the forearc ophiolites. Sand carried by the Nian River and its major tributaries, mainly reflects Tethys Himalayan characteristics, consistent with the geochronological results. Erosion rates were also evaluated and circumscribed in the middle Yarlung River catchment. The average erosion rate in the Nia
L’oggetto di questa tesi è stato lo studio della mineralogia dei sedimenti fluviali ed eolici attuali generati dall’erosione della catena Himalayana, con lo scopo di definire con precisione le segnature composizionali dei diversi domini tettono-stratigrafici dell’orogene. All’approccio basato sulla identificazione e quantificazione delle associazioni di minerali pesanti (densità > 2.90 g/cm3), sono stati affiancate diverse tecniche analitiche complementari, che comprendono la petrografia e la geochimica del sedimento totale, lo studio di dettaglio al microscopio elettronico a scansione e allo spettroscopio Raman delle caratteristiche minerochimiche dei quattro principali gruppi di minerali pesanti che caratterizzano i sedimenti himalayani e orogenici in generale (anfiboli, epidoti, granati, e pirosseni), l’ analisi dei rapporti isotopici di samario e neodimio scolta in collaborazione con Peter Clift presso l’ Istituto Oceanigrafico Woods Hole, oltre all’ analisi geocronologica su zirconi detritici svolta in collaborazione con Pieter Vermeesch presso l’Università di Londra (UCL) affiancata anche da dati analoghi su rutilo, monazite, e titanite ottenuti con la collaborazione di Xiumian Hu e Ronghua Guo presso l’ Università di Nanjing. Le principali aree di studio hanno compreso il Deserto di Thal nel Pakistan centro-settentrionale e gli affluenti del Fiume Indo nel suo corso di montagna dal Ladakh fino al Punjab e gli affluenti principali del Fiume Yarlung (il nome tibetano del Brahmaputra) in Tibet meridionale. Sono stati studiati anche campioni di arenarie Cenozoiche provenienti sia dalle Alpi Occidentali che dal Tibet meridionale. I risultati presentati in questa tesi sono stati pubblicati a primo nome in un volume speciale della rivista internazionale Minerals, sono stati sottomessi nel mese di Settembre e sempre a primo nome a Sedimentary Geology, o sono in preparazione per una prossima sottomissione ad altra prestigiosa rivista internazionale.
No
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Liang, W