Title: Denudation history of the Malawi and Rukwa Rift flanks (East African Rift System) from apatite fission track thermochronology
Abstract: Thirty apatite fission track ages and 22 track length measurements are presented from samples of basement rocks flanking the Malawi and Rukwa Rifts (East African Rift System) in order to elucidate the thermotectonic history of the rift flanks. The apatite fission track ages fall in the range 30 ± 15 to 296 ± 10 Ma. The relatively short (11.0–13.2 μm) mean track lengths and wide (1.3–2.3 μm) track length distributions suggest a protracted cooling history for the region, spanning Permian (Karoo) to Recent times. Thermal history reconstruction by inverse model calculations of the track length distribution suggests repeated phases of rapid cooling and denudation of the rift flanks at 250-200 Ma, ∼150 Ma and ≤40–50 Ma. These appear to be linked to the different rifting events in the area and can be correlated with deposition of the different sedimentary units within the basins. Erosion and isostatic rebound have modified the tectonically induced topography around the rifts: the elevation of the footwall flanks is augmented by flexural isostatic rebound, whereas the topography of the hanging wall flanks has been lowered by erosion. The footwall escarpments of the Malawi and Rukwa rifts are erosional features. The highly elevated plateaus flanking the Western Rift represent an erosional surface traditionally referred to as the “Gondwana surface”. The apatite fission track results of this study suggest that initial exhumation of the “Gondwana surface” to temperatures around 60–70°C took place during Karoo times, but that sub-aerial exposure of the surface did not take place until at least the Early Tertiary. Nous présentons 30 ages de traces de fission sur apatite et 22 mesures de longueur de trace de fission pour des échantillons du socle dans les flancs des rifts de Malawi et Rukwa (rift est-africain), dans le but de reconstituer l'histoire thermo-tectonique des flancs de ces rifts. Les relativement courtes longueurs moyennes (11.0–13.2 μm) et larges distributions (1.3–2.3 μm) des traces de fission suggèrent un refroidissement prolongé pour la région, allant du Permien (Karoo) à la période récente. La reconstruction de l'histoire thermique par modélisation inverse de la distribution des longueurs de trace de fission suggère que des phases répétées de refroidissement rapide et de dénudation des flancs de rift se sont succédées à 250-200 Ma, ∼150 Ma et ≤40–50 Ma. Il apparaît qu'elles sont reliées à différentes phases de riftogenèse connues dans la région, et qu'elles peuvent être corrélées avec le dépôt de différentes unités sédimentaires dans les bassins. L'érosion et le réajustement isostatique qui s'en suivit ont modifié la topographie induite par la tectonique autour du rift: l'élévation du compartiment inférieur (footwall flank) est augmentée du rebond isostatique flexural, tandis que la topographie du compartiment supérieur (hangingwall flank) a été abaissée par érosion. Les escarpements du compartiment inférieur des rifts de Malawi et Rukwa sont d'origine érosionel. Les plateaux élevés bordant la branche occidentale du rift est-africain représentent une surface d'érosion tratitionnellement appelée “Surface gondwana”. Nos résultats suggèrent que l'exhumation initiale de la “Surface gondwana” à des températures de 60–70°C a eu lieu durant la période Karoo, mais que l'exposition sub-aérienne de cette surface ne s'est pas produite avant au moins le Tertiaire inférieur.