Apatite fission-track evidence of widespread Eocene heating and exhumation in the Yukon-Tanana Upland, interior Alaska.

We present an apatite fission-track (AFT) study of five plutonic rocks and seven metamorphic rocks across 310 km of the Yukon–Tanana Upland in east-central Alaska. Samples yielding ~40 Ma AFT ages and mean confined track lengths > 14 µm with low standard deviations cooled rapidly from >120°C to <50°C during a 3–5 Ma period, beginning at about 40 Ma. Data from samples yielding AFT ages >40 Ma suggest partial annealing and, therefore, lower maximum temperatures (~90–105°C). A few samples with single-grain ages of ~20 Ma apparently remained above ~50°C after initial cooling. Although the present geothermal gradient in the western Yukon–Tanana Upland is ~32°C/km, it could have been as high as 45°C/km during a widespread Eocene intraplate magmatic episode. Prior to rapid exhumation, samples with ~40 Ma AFT ages were >3.8–2.7 km deep and samples with >50 Ma AFT ages were >3.3–2.0 km deep. We calculate a 440–320 m/Ma minimum rate for exhumation of all samples during rapid cooling. Our AFT data, and data from rocks north of Fairbanks and from the Eielson deep test hole, indicate up to 3 km of post-40 Ma vertical displacement along known and inferred northeast-trending high-angle faults. The predominance of 40–50 Ma AFT ages throughout the Yukon–Tanana Upland indicates that, prior to the post-40 Ma relative uplift along some northeast-trending faults, rapid regional cooling and exhumation closely followed the Eocene extensional magmatism. We propose that Eocene magmatism and exhumation were somehow related to plate movements that produced regional-scale oroclinal rotation, northward translation of outboard terranes, major dextral strike-slip faulting, and subduction of an oceanic spreading ridge along the southern margin of Alaska.Nous présentons une étude de datation de l'apatite par la méthode des traces de fission (AFT) pour cinq roches plutoniques et sept roches métamorphiques prélevées sur 310 km des hautes terres du Yukon–Tanana dans le centre-est de l'Alaska. Présentant des âges ~40 Ma AFT et des traces confinées de longueur moyenne > 14 microns avec de faibles écarts types, les échantillons ont refroidi rapidement de > 120 1C à < 50 1C au cours d'une période de 3–5 Ma, débutant il y a environ 40 Ma. Les données provenant d'échantillons donnant des âges AFT > 40 Ma suggèrent un recuit partiel et, par conséquent, des températures maximum inférieures (~ 90 à 105 1C). Quelques échantillons présentant des âges de ~ 20 Ma, déterminés sur un seul grain, seraient demeurées à des températures supérieures à ~ 50 1C après le refroidissement initial. Bien que le gradient géothermique actuel dans l'ouest des hautes terres du Yukon–Tanana soit de ~32 1C/km, il aurait pu atteindre 45 1C/km durant un vaste épisode magmatique intra-plaque, à l'Éocène. Avant une exhumation rapide, des échantillons dont les âges AFT étaient ~ 40 Ma se trouvaient à des profondeurs de 3,8–2,7 km et les échantillons dont les âges AFT étaient > 50 Ma se trouvaient à des profondeurs > 3,3–2,0 km. Nous calculons un taux minimum de 440–320 m/Ma pour l'exhumation de tous les échantillons durant un refroidissement rapide. Nos données AFT et des données provenant de roches au nord de Fairbanks et du forage d'essai profond Eielson indiquent jusqu'à 3 km de déplacement vertical post-40 Ma, le long de failles connues et inférées à tendance nord-est et à angle élevé. La prédominance d'âges AFT de 40–50 Ma à travers toutes les hautes terres du Yukon–Tanana indique qu'avant le soulèvement relatif post-40 Ma, le long de quelques failles à direction nord-est, un refroidissement régional rapide et l'exhumation ont suivi de près le magmatisme de distension à l'Éocène. Nous proposons que le magnétisme et l'exhumation à l'Éocène étaient reliés d'une façon quelconque aux mouvements de plaques qui ont produit une rotation oroclinale d'échelle régionale, une translation de terranes extérieurs vers le nord, de grandes failles à rejet horizontal dextre et la subduction d'une crête d'étalement océanique le long de la bordure sud de l'Alaska.[Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]