11.1.3 Arun-vallei

Gegranulitiseerd eclogietgesteente werd door Lombardo en Rolgo (2000 zie Guillot et al., 2008) gerapporteerd uit de Ama Drime-reeks van de Oostelijke Himalaya (in de Arun-vallei, ten oosten van de Everest-Makalu-massieven). De eclogiet eenheid komt voor in de LHS onder de MCT, en het protolithicum wordt geacht 110-88-Ma oud te zijn (cretaceous vulkanics in de LHS). De piekconditie van het metamorfisme werd geschat op P > 15 kb (waarschijnlijk tot 20 kb) bij een minimumtemperatuur van 580°C (Groppo et al., 2007). Het daaropvolgende granulietfacies-metamorfisme vond plaats bij 10 kb en 750°C, en de retrograde fase van amfibolietfacies bij ongeveer 750°C en 7-5 kb (Groppo et al., 2007; Guillot et al., 2008). Volgens Lombardo en Rolfo (2000) vond de eclogiet metamorfische gebeurtenis plaats vóór 25 Ma. Zij zijn van mening dat Miocene hoge T, lage P assemblages zo karakteristiek zijn voor de Oostelijke Himalaya en “thermische relaxatie van de verdikte continentale korst heeft de mineralogische registratie van de vroege stadia van continentale botsing bijna volledig uitgewist.” (p. 37).

Cottle et al. (2006) voerden een petrologische, structurele en U-Th-Pb geochronologie uit van de Ama Drime eclogieten. In tegenstelling tot Lombardo en Rolfo (2000) omvatten zij de mafische eclogietlenzen, de bijbehorende migmatiet-augen gneis, en leucograniet binnen het HHC. Zij stelden vast dat de mafische eclogieten tenminste drie metamorfische gebeurtenissen hebben doorgemaakt: de eerste eclogietfacies metamorfose bij 650-720°C en >12 kb, gevolgd door een granulietfacies gebeurtenis bij 700-750°C en 5,6-5 kb, en een laatste amfibolietfacies toestand bij 700°C en 4 kb. De U-Th-Pb geochronologie van een aantal insluitingsfasen van mafische granuliet, felsische gneis en de dwarsdoorsnijdende leucogranietlichamen werd ook bestudeerd. De eerste U-Th-Pb gegevens van de leucogranietlichamen dateren het eclogietfacies metamorfisme vóór 24 Ma.

Groppo et al. (2007) bestudeerden ook de gegranulitiseerde eclogieten van het Ama Drime gebergte. Zij identificeerden vier metamorfe stadia en verwante metamorfe assemblages: (1) M1 eclogiet facies metamorfisme (granaat, omphaciet vervangen door clinopyroxeen en plagioklaas symplectiet, en fengiet vervangen door biotiet en plagioklaas symplectiet); (2) M2 granuliet facies metamorfisme met cpx, opx, gar, plag, en ilm; (3) M3 granuliet facies metamorfisme vertegenwoordigd door plagioklaas en orthopyroxeen corona rond granaat; en (4) M4 event met bruine amfibool en plagioklaas in de matrix. De M1 metamorfe toestand werd voorlopig afgeleid op >580°C en 15 kb, terwijl de M2 is beperkt op >750°C en 8-10 kb. Het M3-stadium was bij lagere druk (4 kb, ∼750°C). De gegranuleerde eclogiet koelde af tot ∼700°C tijdens de daaropvolgende exhumatie. Zij dateerden de M3-fase op 13 tot 14 Ma. Verder: “Het resulterende decompressie P-T pad met de klok mee van de Ama Drime eclogiet wordt gekenmerkt door bijna isotherme decompressie van >1.5 GPa tot ∼0.4 GPa, gevolgd door bijna isobarische afkoeling van ∼750° tot ∼710°C” (Groppo et al., 2007, p. 51).

In een latere studie na ongeveer 8 jaar, meldden Rolfo et al. (2008) een nieuw voorkomen van gegranuleerde eclogiet uit het oosten van Mt. Khangchendzonga en bijna 120 km ten zuidoosten van Ama Drime. Hun waarneming is vergelijkbaar met die van Groppo et al. (2007) van de Ama Drime basische eclogiet. Rolfo et al. (2008) rapporteerden drie opeenvolgende metamorfische gebeurtenissen van het nieuwe voorkomen van de gegranulitiseerde eclogiet; de eerste was een eclogitische toestand met 15 kb en >600°C. Net als bij Groppo et al. (2007) ontbreken eclogietrelicten volledig. De tweede fase van granulietfacies metamorfisme (plagioklaas en orthopyroxeen corona rond granaat; zie Groppo et al., 2007) had een hoge T (∼750°C). De derde gebeurtenis wordt gekenmerkt door groei van bruine amfibool en plagioklaas in de matrix zoals in Ama Drime (Groppo et al., 2007). Volgens Rolfo et al. (2008) breidt deze nieuwe vondst van gegranulitiseerde eclogiet uit Noord-Sikkim de HP-provincie van de Oostelijke Himalaya aanzienlijk uit.

Cottle et al. (2009) werkten aan de geochronologie van de eclogiet van het Ama Drime Massief (ADM). Zij rapporteerden dat de voorloper van de gegranulitiseerde eclogiet vergelijkbaar is met de LHS. De oorspronkelijke mineraalassemblage in eclogietfacies is sterk overgedrukt door metamorfisme in granulietfacies bij 750°C en 7-8 kb. Monaziet en xenotijd dateren het granulietmetamorfisme en de daarmee gepaard gaande anatexie op <13,2 ± 1,4 Ma. De postkinematische leucogranietdijken zijn gedateerd op 11,6 ± 0,4 Ma. Volgens Cottle et al. (2009) geven de verzamelde geïntegreerde gegevens “aan dat metamorfisme bij hoge temperatuur, decompressie en exhumatie van de ADM dateren van midden-Mioceen zuidgerichte midkristal extrusie en kinematisch gekoppeld zijn aan orogeen-parallelle extensie.” (abstract p.).

Tijdstip van eclogitisatie werd niet gedateerd vóór Corrie et al. (2010), die granaatgeochronologie (lutetium (Lu)-hafnium (Hf) gebruikten om een directe meting van eclogitisatie in de Arun-vallei te krijgen op 20,7 ± 0,4 Ma. Er werden monsters genomen langs de westkant van de Arun-rivier en de gegranulitiseerde eclogieten werden verzameld uit de Barun Gneiss (HHC). Zij dateerden granaatamfibolieten uit de onderste horizon op 14-15 Ma. Zoals ook gerapporteerd door eerdere onderzoekers, identificeerden zij drie metamorfische gebeurtenissen en dateerden deze op 23-16 Ma (eclogietfacies, ≥15 kb en ∼670°C op een diepte ≥50 km; piek T granulietgebeurtenis op 780°C en 12 kb; en het amfibolietfacies metamorfisme in een laat stadium op ∼675°C en 6 kb en gedateerd op ∼14 Ma).

Corrie et al. (2010) brachten drie modellen naar voren om de waargenomen P-T-t evolutie in hun bestudeerde domein te verklaren. Zij stelden dat, hoewel alle modellen eclogietfacies op grote diepte voorspellen, het zeer belangrijk is om de tektonische setting te kennen die het voorkomen van de HP assemblage in de Arun Vallei bevorderde (bij ∼20 Ma en 15 kb en niet elders in de buurt opgegraven anders dan bij Ama Drime). Natuurlijk beschouwen Rolfo et al. (2008) de aanwezigheid van een HP provincie in de Oostelijke Himalaya.

Het verschil in eclogietleeftijden tussen de NW en de Oostelijke Himalaya kan verschillende exhumatieprocessen weerspiegelen: een plaatafbraak bij ∼50 Ma en “normale” Himalaya stuwkrachtbeweging bij ∼20 Ma (Corrie et al., 2010). Zonder verder in te gaan op een discussie over de drie modellen om het waargenomen P-T-t beeld door Corrie et al. (2010) te verklaren, kunnen we stellen dat de P-T-t geschiedenis van de Ama Drime en de Arun Valley eclogieten kan duiden op een “verandering in de fysische toestand van de Himalaya metamorfe wig om 16-25 Ma, uiteindelijk aanleiding gevend tot de MCT tegen 15-16 Ma” (Corrie et al, 2010, p. 414).

In een latere mededeling rapporteren Kellett et al. (2014) granaatleeftijden (Lu-Hf) in drie monsters verzameld uit het Ama Drime Massief: 37,5 ± 0,8 Ma, 36,0 ± 1,9 Ma, en 33,9 ± 0,8 Ma. Eclogitische granaatgroei wordt geschat op ca. 38 Ma (het tot dusver oudste verslag uit de Oostelijke Himalaya). Het volgende granulietfacies is gedateerd op c.15-13 Ma (U-Pb zirkoon ouderdom). Volgens Kellett et al. (2014) zijn de HP eclogieten van het Ama Drime Massief, in tegenstelling tot de UHP assemblages in NW Himalaya, “niet kenmerkend voor snelle begraving en exhumatie van een koude subductieplaat. De gesteenten zijn in plaats daarvan het gevolg van korstverdikking tijdens de vroege stadia van continentale botsing, en verbleven >20 miljoen jaar in de lagere-middenkorst voordat ze werden opgegraven en opnieuw werden opgewarmd” (Kellett et al., 2014, p. 220). Zij stellen verder dat de Indiase korst tegen het late Eoceen een dikte van ∼60 km had bereikt.