High-field-strength elements in Javanese arc basalts and chemical layering in the mantle wedge

Summary Quaternary basalts from the Java-Bali sector of the Sunda arc show the following characteristics: As the vertical distance increases between the seismic Benioff zone and the respective eruptive centre, high-field-strength elements (HFSE's) increase in abundance and Zr/Nb and Hf/Nb decrease in value. If subduction processes do not affect the abundance and ratios of HFSE's, both of these trends are consistent with a progressively enriched mantle wedge with depth, independent of any metasomatism by the northward subducting Indian Ocean plate. Furthermore, the volcanic rocks display negative trends between Nb/U-Zr/Nb, Nb/U-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, and K/Nb-K and positive ones between Zr/Nb-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and Ce/Pb-Nb/U. Also, Nb-depletion (Nb/Nb*), as measured on mantle normalized incompatible-trace-element diagrams, decreases in size with increasing distance to the Benioff zone. These trends are in accord with a model in which the slab-derived metasomatic component-which is low in HFSE abundance-makes a greater chemical imprint on shallower, depleted mantle than on deeper, enrichedmantle. The nature of the chemical layering within the mantle magma source beneath Java implies that this source may be part of the lithospheric mantle.

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HFSE-Elemente in Basalten des Java-Bogens und chemischer Lagenbau im Mantelkeil

Zusammenfassung Quartäre Basalte des Java-Bali Sektors des Sunda-Bogens zeigen die folgenden Charakteristika: Mit zunehmender Vertikaldistanz zwischen der seismischen Benioff Zone und den betreffenden Eruptivzentren nehmen die Elemente hoher Feldstärke (HFSE's) zu, während die Zr/Nb und Hf/Nb Verhältnisse abnehmen. Sofern Subduktionsprozesse die Häufigkeit und die Verhältnisse der HFSE's nicht beeinflussen, sind beide Trends in Übereinstimmung mit einem mit der Tiefe zunehmend angereicherten Mantelkeil, unabhängig von Metasomatose durch die nach Norden abtauchende indische Ozeanplatte. Darüber hinaus zeigen die vulkanischen Gesteine negative Trends zwischen Nb/U-Zr/Nb, Nb/U-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, and K/Nb-K, sowie positive Trends zwischen Zr/Nb-⁸⁷Sr/⁸⁶Sr und Ce/Pb-Nb/U. Auch die Nb-Verarmung (Nb/Nb*) wie she auf Mantelnormalisierten Diagrammen der inkompatiblen Spurenelemente dargestellt wird, nimmt mit zunehmender Distanz von der Benioff-Zone zu. Diese Trends sind in Übereinstim-mung mit einem Modell, in deco die auf die abtauchende kruste zurückzuführende metasomatische Komponente - mit niedrigen HFSE Gehalten — einen größeren chemischen Einfluß auf den seichten, verarmten Mantel als auf den tiefen, angereicherten Mantel ausübt. Die Art des chemischen Lagenbaus in der Mantel-Magmaquelle unterhalb Java weist darauf hin, daß these Quelle Teil des lithosphdrischen Mantels sein kann.

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With 9 Figures     

Das tektonische Inventar eines Aufschlusses in den Orthocerasschiefern bei Dillenburg

Zusammenfassung Die zeitliche Abfolge der verschiedenen Reaktionen des Gesteins auf die während der Gebirgsbildung auftretenden Spannungen konnte in einem Tonschieferaufschluß bei Dillenburg festgestellt werden. Faltung, Schieferung und Seitenverschiebungen treten hier ungefähr gleichzeitig in Erscheinung, während streichende Aufschiebungen mehr auf das Ende der Faltung beschränkt sind und diese z.T. überdauern.     

Sm-Nd and Rb-Sr isotopic systematics of the East Antarctic Manning Massif alkaline trachybasalts and the development of the mantle beneath the Lambert-Amery rift

Summary Rb-Sr and Sm-Nd isotopic investigations have been carried out on samples forming a sequence from the bottom to the top of a suite of K-rich olivine trachybasalts from the Manning Massif in the northern Prince Charles Mountains, East Antarctica. Several separate flows, each 3.5-6.5 m thick, occur as individual small outcrops and are related to the Lambert-Amery rift. Nd-Sr isotopic features of the volcanics are similar to those for lherzolite xenoliths from the Mesozoic alkaline ultramafic rocks of the adjacent Jetty Peninsula area, but the trace element abundances and patterns are consistent with the occurrence of minor phases such as apatite, amphibole, ilmenite and perovskite in the source region. According to Nd-Sr isotopic characteristics (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd = 0.512026-0.512269;⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0.707765-0.708046), the trachybasalts were generated from an enriched mantle source. These features are suggested here to result from isotopic mixing between peridotite wall-rocks similar to the Jetty Peninsula xenolith samples and melts derived from ultramafic veins in the lithosphere. A synthesis from isochron and model ages on volcanics and xenoliths indicates formation of the lithosphere at about 1.2 Ga, followed by two episodes of subsequent enrichment at 0.91.0 Ga and ca. 0.6 Ga. The¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd values for the volcanics show a wide range, but are more enriched for the bottom part of the suite, becoming more depleted towards the top. This may be explained by a steadily decreasing vein/wall-rock ratio from 35% to 10% due to progressive heating of the source region. This variation in ENd is not accompanied by a corresponding increase in⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, which constrains both vein and wall-rock characteristics quite closely: the wall-rock was an enriched peridotite, whereas the vein assemblage comprised dominantly clinopyroxene and amphibole with a lesser, but essential, amount of phlogopite. REE-rich accessory phases such as apatite and perovskite were present in the vein, but were rare, so that the vein as a whole had high Sr/Nd. Rb-Sr age determination on Manning Massif bulk rocks gives an apparent isochron age of 40±1.2 Ma (I_Sr = 0.70762), although the age is probably falsified by the mixing processes during melting.

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Sm-Nd und Rb-Sr Isotopenuntersuchungen an alkalischen Trachybasalten des ostantarktischen Manning Massivs: Entwicklung des Mantels unter dem Lambert-Amery Rift

Zusammenfassung Sm-Nd- und Rb-Sr-Isotope wurden in einer Abfolge von K-reichen OlivinTrachybasalten im Manning Massiv in den nördlichen Prince Charles Mountains, Ost-Antarktis, untersucht. Proben wurden systematisch von mehreren sich überlagernden Lavaströmen genommen, die Mächtigkeiten von 3,5 bis 6,5 m erreichen und dem Lambert-Amery Rift zugeordnet werden. Nd-Sr Isotopenzusammensetzung der Vulkanite sind ähnlich wie in Iherzolithischen Mantelxenolithen aus alkalischen Ultramafiten der Jetty Halbinsel. Allerdings deuten die Spurenelementgehalte sowie die Spurenelementverteilungen auf die Anwesenheit von Apatit, Amphibol, Ilmenit und Perowskit in der Quellenregionhin. Nd-Sr Isotope der Trachybasalte (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd= 0.512026–0.512269;⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0.707765–0.708046) weisen auf eine angereicherte Mantelzusammensetzung hin. Für die hier gefundenen Werte wird ein Mischungsmodell zwischen einem Peridotit-Nebengestein ähnlich wie in den Jetty Halbinsel Xenolithen und einer Schmelze vorgeschlagen, die aus ultramafischen Gängen innerhalb der Lithosphäre stammte. Die Kombination aus Isochronenalter und Modellalter der Vulkanite und der Xenolithe zeigt, daß nach der Bildung vor 1.2 Ga die Lithosphäre zwei Anreicherungsereignisse vor 0.9-1.0 Ga und 0.6 Ga erfahren hatte. Trotz der hohen Variation der¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd Verhältnisse ergeben sich für die unteren Lavaströme höhere Werte, während die oberen Bereiche an¹⁴³Nd verarmt sind. Dies kann auf eine stetige Abnahme des Gang/Peridotit Verhältnisses von 35% auf 10% zurückgeführt werden, das auf eine fortschreitende Aufheizung der Quellenregion hinweist. Die Variation im¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd System wird aber nicht von einem Anstieg des⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Verhältnisses begleitet, was mit ähnlichen Werten sowohl für die Gänge als auch für den angrenzenden Peridotit erklärt werden kann: das Nebengestein bestand aus einem angereicherten Peridotit, während die Gänge hauptsächlich aus Klinopyroxen und Amphibol zusammengesetzt waren. SEE-reiche Phasen wie Apatit und Perowskit kamen in so geringen Mengen vor, daß die Gesamtzusammensetzung der Gänge hohe Sr/Nd-Verhältnisse hatte. Rb-Sr Altersbestimmungen an Gesamtgesteinen der Manning Massiv-Vulkanite ergeben eine scheinbare Isochrone von 40±1.2 Ma (I_Sr = 0.70762), obwohl diese Altersinformation vermutlich durch die Mischungsprozesse während des partiellen Schmelzens verfälscht ist.

     

Zur Tektonik des nordschwedischen Hochgebirges

Zusammenfassung Der Kartenausschnitt umschließt also auf engem Raum in stark zusammengeschobenem Zustand die Sedimente und synchronen Eruptiva der kaledonischen Geosynklinale — meist mäßig bis stark verschiefert und umkristallisiert, die Sedimente (ohne Eruptiva) des östlichen Geosynklinalsaumes (Gebirgsrandbildungen) und einen Streifen des ursprünglichen Vorlandes. Im Groben geht die Reihenfolge von unten nach oben ins Jüngere. Im einzelnen wird jedoch die gleiche Schichten- oder Gesteinsfolge mehr- bis vielfach wiederholt, ältere auf jüngere auf- und übergeschoben. Unter den Eruptiven sind synchrone, d.h. während der Sedimentation geförderte, vorwiegend basische Effusiva und spätere, vorwiegend saure Intrusiva zu unterscheiden. Beide haben an der Umwandlung passiv, die Intrusiva durch Umkristallisation usw. des durchbewegten Nebengesteins ausgeprägt aktiv teilgenommen.     

Die Wittlicher Rotliegend-Senke und ihre tektonische Stellung im Rheinischen Schiefergebirge

Zusammenfassung Die Wittlicher Rotliegendsenke ist synsedimentär während des Oberrotliegenden und Zechsteins abgesunken. Der SE-Rand lagert dem flach nach NW eintauchenden Hunsrückschiefer auf; der NW-Rand wird durch eine Verwerfung gebildet, die innerhalb der Wissenbacher Schiefer liegt und der Schieferung dieser Gesteine parallel läuft.Feintektonische Untersuchungen des devonischen Rahmens der Senke lassen auch schon während der varistischen Faltung Bewegungsvorgänge erkennen, die das Einsinken der Rotliegend-Senke vorbereiten.     

Der Intrusionsmechanismus der Grossen Karroo-Plutone in Südwestafrika

Zusammenfassung Die großen Vulkano-Plutone in Südwest-Afrika verdanken ihre eigenartige Natur dem Zusammenspiel von Caldera-Einbrüchen und Magmenaufstieg. Die beiden Erscheinungen werden durch die Bildung von Ringspalten ausgelöst und gehen Hand in Hand. Die durch die Spalten losgetrennten Blöcke sinken unter dem Einfluß der Schwere in die Magmakammer. Einbrechend folgen ihnen von oben die Deckschichten nach, während gleichzeitig das Magma in der Tiefe verdrängt und hydrostatisch auf den Spalten in die Höhe gepreßt wird. Dabei kann das Magma die sich aufblätternden Deckschichten aufs intensivste durchtränken und poröse oder stark geklüftete Lagen selbst völlig assimilieren oder umwandeln.Es darf vielleicht angenommen werden, daß auch manche heutige Caldera in der Tiefe dem Brandberg- oder Messum-Pluton gleicht.Die behandelten Plutone zeigen verschiedene Möglichkeiten der Caldera-Bildung. Erongo: Eine wenig entwickelte Caldera in einem großen Schildvulkan. Brandberg: Eine große, sehr regelmäßige Caldera ohne nennenswerte effusive vulkanische Tätigkeit. Messum: Zweimaliger Einbruch und starke vulkanische Tätigkeit. Eine recht repräsentative Vertretung der heutigen Caldera-Typen.Im großen scheinen die Vulkano-Plutone auf die Scheitelregion des alten Damara-Gebirges beschränkt zu sein. Eine Zone, die seit dem Algonkium eine Sonderstellung behauptet hat. Die Anordnung der zahlreichen Dolerit-Gänge, die etwas älter sind als die Plutone, läßt vermuten, daß dieses Gebiet vor und während der Pluton-Bildung eine homogene Dehnung erfuhr.Dr.Charlotte Korn war dankenswerterweise bei der Herstellung des Manuskriptes und der Zeichnungen behilflich.     

Petrology of late proterozoic mafic dikes in the Nico Perez region,central Uruguay

Summary Tholeiitic basaltic and basaltic andesite dikes of Brasiliano (or PanAfrican) age ( 600 Ma) intrude the basement of the Nico Perez region, Uruguay. Major and trace element geochemistry of the basalts indicates that they suffered fractionation in shallow magma chambers. The variation in element ratios, which remain virtually unchanged during fractionation (K/Rb, Rb/Ba, Ba/Nb, La/Nb, Zr/Nb and Ti/Zr), indicate that the dikes are not strictly comagmatic. However, they have certain features in common: LILE and LREE enrichment with respect to HFSE and HREE; high Rb/Ba (> 0.9) and Rb/Sr (> 0.08); low K/Rb (< 214); negative Nb and Ti anomalies (La _n /Nb _n > 2; Ba/Nb > 22 Ti/Zr < 60).⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd at 665 Ma are in the range 0.7052 – 0.7119 and 0.51158 – 0.51177, respectively.The lack of correlations between isotope and trace element variations indicate that these characteristics are not controlled by crustal contamination of the melts. They are interpreted as being due to the melting of an enriched mantle (C1) under the influence of a fluid-rich component (C2) which stabilized a Nb-retaining titanate phase in the residuum. Although this process may be related to a subduction environment, it is also possible that it occurred in an ensialic region by the interaction of deep mantle fluids with the lithospheric continental mantle.The parent mantle underlying the early Proterozoic (1.8 Ga) Florida region had isotope and geochemical characteristics which could evolve to the values observed in the adjacent Nico Perez region. It is therefore proposed that mantle enrichment took place in the early Proterozoic and that this mantle melted under the influence of fluids in the late Proterozoic to derive the Nico Perez dikes.

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Petrologie von spätproterozoischen, mafischen Gängen in der Nico Perez-Region, Zentral Uruguay

Zusammenfassung In das Grundgebirge der Nico Perez-Region, Uruguay, intrudierten tholeiitische und basaltandesitische Gange panafrikanischen (Brasiliano) Alters ( 600 Ma). Die Hauptund Spurenelementgeochemie der Basalte zeigt eine Fraktionierung in seichten Magmakammern an. Die Streuung jener Elementverhältnisse, die während der Fraktionierung scheinbar unverändert bleiben (K/Rb, Rb/Ba, Ba/Nb, La/Nb, Zr/Nb und Ti/Zr), weist darauf hin, daß die Gänge nicht streng komagmatisch sind. Sie haben aber dennoch bestimmte Merkmale gemeinsam: Anreicherung von LILE und LREE in Bezug auf HFSE and HREE; hohes Rb/Ba (> 0, 9) and Rb/Sr (> 0, 08); niedriges K/Rb (< 214); negative Anornalien bei Nb and Ti (La _n /Nb _n > 2; Ba/Nb > 22, Ti/Zr < 60). Bei 665 Ma liegen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr und¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd im Bereich von 0, 7052 bis 0, 7119 beziehungsweise von 0,51158 bis 0,51177.Fehlende Korrelationen zwischen Isotopen- und Spurenelement-Streuungen zeigen, daß these Eigenschaften nicht durch Kontamination der Schmelzen mit Krustenmaterial kontrolliert werden. Sie werden mit der Aufschmelzung von angereichertem Mantel (C1) unter dem Einfluß einer Fluid-reichen Komponente (C2) erklärt. Diese Komponente stabilisierte eine Titanat-Phase im Residuum, die Nb zurückhielt. Obwohl dieser Prozeß einem Subduktions-Milieu zugeordnet werden kann, ist es auch möglich, daß er in einem intrakontinentalen Bereich durch Wechselwirkung von Fluiden aus dem tiefen Mantel mit dem kontinentalen Lithosphärenmantel stattfand.Der Ausgangsmantel, der die frühproterbzoische (1, 8 Ga) Florida-Region unterlagert, weist isotopische and geochemische Merkmale auf, aus denen sich die in der benachbarten Nico Perez-Region beobachteten Werte entwickelt haben könnten. Daher wird angenommen, daß die Anreicherung im Mantel im frühen Proterozoikum stattfand und daß dieser Mantel unter tern Einfluß von Fluiden im späten Proterozoikum Schmelzen bildete, von denen die Gange von Nico Perez abgeleitet werden können.

     

Folgerungen für die Entstehung der Basalte aus dem speziellen Auftreten der Pyroxene in diesen Gesteinen

Zusammenfassung Die früheren Angaben über die Pyroxenführung, besonders über den Gehalt an rhombischem Pyroxen, wurden in den Basalten der südwestlichen Ausläufer des Vogelsberges überprüft. Es kann in Abhängigkeit vom SiO₂-Gehalt dieser Gesteine eine Beziehung über die Zusammensetzung der Basalte und die Art der auftretenden Pyroxene aufgestellt werden. Vereinfacht ergibt sich, daß die Olivinbasalte keinen rhombischen Pyroxen in der Grundmasse führen - abgesehen von den Olivinknollen - und die Gesteine mit Bronzitführung dem gabbrodioritischen bzw. dioritischen Magmentyp angehören. Daneben kommt Pigeonit in weiter Verbreitung vor. Diese Befunde unterstützen die Auffassung, daß die Olivinknollen der Basalte Reste von assimilierten Peridotiten sind. die dem basaltischen primären Magma zugefügt werden. Dadurch wird ein Hinweis auf den Ort der Bildung der basaltischen Magmen gegeben.     

Geochemistry and petrology of the late cenozoic alkali basalts of the western Carpathians (Czechoslovakia)

Summary Miocene to Quaternary alkali volcanism in the Western Carpathians followed calcalkali volcanism in the same region. The alkali volcanics have restricted composition ranging from alkali basalts and basanites to rare trachyandesites. They contain ultramafic xenoliths, megacrysts and xenocrysts of olivine, pyroxene and amphibole. Pyroxene xenocryst cores differ in color compared to pyroxene phenocrysts. Alkali basaltic rocks are enriched in LILE, LREE (La_n/Yb_n = 10–19) and HFS elements. Based on major and trace element distribution and Nd, Sr and Pb isotopic composition, we suggest that metasomatically-enriched manlte peridotite was the source material of the alkali magmas. The range in composition of rocks and their minerals was probably controlled by (1) inhomogenities in the mantle-source and/or different degrees of melting, and (2) metasomatism associated with infiltration of alkali basalt magma through peridotite during ascent through the subcontinental lithosphere. The origin of fluids metasomatically enriching the mande is unclear. Their derivation from the subducted slab cannot be excluded.

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Geochemie und Petrologie jungkänozoischer Alkali-Basalte der Westkarpaten (Tschechoslowakei)

Zusammenfassung Der miozäne bis quartäre alkalische Vulkanismus der Westkarpaten folgt in Raum und Zeit auf den Kalk-Alkali-Vulkanismus. Die Zusammensetzung der alkalischen Vulkanite verändert sich nur in einem begrenzten Ausmaß von überwiegend alkalischen Basalten und Basaniten zu seltenen Trachyandesiten. Die Vulkanite enthalten ultramafische Xenolithe, Megakriste und Xenokriste von Olivin, Pyroxen und Amphibol. Die Pyroxen-Xenokriste bilden Kerne abweichender Farbe in einigen Pyroxen-Phenokristen. Die alkalischen Basaltgesteine sind an LILE, LREE (La_n/Yb_n = 10–19) und HFS Elementen angereichert. Aufgrund der Haupt- und Spurenelementverteilung, sowie der Isotopen-Zusammensetzung von Nd, Sr un Pb kann angenommen werden, daß das Ursprungsmaterial der alkalischen Magmen ein metasomatisch angereicherter Mantel-Protolith war. Die in der Zusammensetzung der Gesteine und Minerale beobachtete Variabilität ist wahrscheinlich das Resultat der (1) Inhomogenität des Ursprungsmaterials und/oder des unterschiedlichen Aufschmelzungsgrades und (2) metasomatischen Erscheinungen in Verbindung mit der Infiltration des alkalibasaltischen Magmas in Mantel-Peridotite während ihres Emporsteigens durch die subkontinentale Lithosphäre. Der Ursprung des Fluids, welches den Mantel metasomatisch angereichert hat, ist unklar. Eine Herkunft aus der subduzierenden Platte kann nicht ausgeschlossen werden.

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With 6 Figures     

Das Gebiet der Pyroxen führenden Gesteine im westlichen Uusimaa in Südfinnland

Zusammenfassung Das zu der Amphibolitfazies Süd- und Südwestfinnlands gehörende archäische Grundgebirge gehört zum Wurzelgebiet der Svecofenniden, in dem die suprakrustalen, von der Ultrametamorphose und Granitisierung verschont gebliebenen Gesteine durch Leptite und vulkanogene Amphibolite, die magmatischen hauptsächlich durch Gneisgranite und Migmatitgranite vertreten sind. Die Untersuchungsarbeiten, die in den letzten Jahren in diesem Teil unseres Landes, von dem nur eine veraltete Kartierung vorlag, ausgeführt worden sind, haben immerhin einen überraschenden Sachverhalt aufgedeckt: im Zentrum des Wurzelgebietes liegt eine klar zu umgrenzende Formation, deren Gesteine, Fazies und Tektonik von der Umgebung dadurch abweichen, daß statt der für unser Grundgebirge kennzeichnenden Leptite und Amphibolite Pyroxengneise und Ca-reiche Diopsidamphibolite sowie als Vertreter der Tiefengesteine Pyroxendiorite vorkommen. Die Paragenesenregeln der in den Gesteinen herrschenden Mineralvergesellschaftungen gehören zu einer Fazies, derer Druck- und Temperaturverhältnisse nahe denjenigen der Granulitfazies stehen müssen, und die vorläufig die Benennung Pyroxengneisfazies erhalten hat. Die tektonische b-Achse nimmt eine verhältnismäßig flache Lage ein, während sie dagegen anderswo in Südfinnland im allgemeinen steil oder vertikal ist.Die bisherige Untersuchung richtete sich darauf, zu ermitteln, in welchen Hinsichten und auf welche Weise das Gebiet der Pyroxengneisfazies von dem übrigen Felsgrund abweicht. Als nächste Aufgabe bleibt die Beantwortung der Frage, wie alles das zu verstehen und zu erklären ist.     

Sedimentation im Amazonasgebiet

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit behandelt die Sedimentationsvorgänge im Amazonasgebiet, die an die Tätigkeit der Flüsse gebunden sind.Für die 3 verschiedenen amazonischen Flußtypen: Weißwasser-, Klarwasser- und Schwarzwasserflüsse, werden die jeweiligen Eigenheiten der Sedimentation gesondert geschildert. Zur Erklärung der sich allmählich vollziehenden Auffüllung der flußseenartigen Unterläufe vieler Klarwasserflüsse mit rezenten Flußalluvionen werden die positiv eustatische Bewegung des Meeresspiegels seit der letzten Eiszeit sowie senkrechte Bewegungen der Erdkruste von gewissen Teilen Unteramazoniens herangezogen.Die Entstehung der eigenartigen Verhältnisse im Labyrinth von Inseln und Kanälen der sog. Estreitos von Breves, zwischen dem Festlande und der Insel Marajó, wird ebenfalls von der Hebung des Meeresspiegels zusammen mit ständiger Auflagerung von Sedimenten sowie möglicherweise von durch diese Sedimentlast verursachtem Absinken des Landes abgeleitet.Den Schluß bildet ein kurzer Hinweis auf Zusammenhänge zwischen Qualität der rezenten Sedimentböden (Várzeas), wie sie in ihrer Fruchtbarkeit zum Ausdruck kommt, und Chemismus der Flußwässer, denen die jeweiligen Sedimente entstammen.     

Die primär gerichteten Sedimentstrukturen,insbesondere die Schrägschichtung im Koblenzquarzit am Mittelrhein

Zusammenfassung Die Schrägschichtung des Koblenzquarzits, eines typischen devonischen Geosynklinalsedimentes, ist durch Wanderung von Großrippeln entstanden. Eine methodische Gefügeanalyse ergibt, daß die bisher für Schrägschichtungs-Untersuchungen angewandte rein statistische Behandlung der meßbaren Einzelrichtungen zu erheblichen Fehlern führen kann. Es wird eine neue Auswertungsmethode vorgelegt, die auf der Erfassung homogener Bereiche beruht. Für Schrägschichtungs-Messungen im gefalteten Gestein wird ein einfaches Reduktionsverfahren vorgeschlagen.Anschließend an die Beschreibung der übrigen Gefügearten von gerichteten Strömungsmerkmalen werden die Richtungen der subaquatischen Rutschungen zur Ermittelung der primären Böschungsrichtungen des Meeresbodens während der Sedimentation herangezogen.Im paläogeographischen Gesamtbild ergibt sich die Notwendigkeit zur Annahme devonischer Gezeitenströme, deren zeitlich und regional wechselnder Richtungsverlauf ebenso wie die Abbildung im Sediment durch die Gliederung des Sedimentationsraumes in Becken und Schwellen bestimmt wurde. Eine mit Hilfe der Sedimentationsrichtungen nachweisbare embryonale synsedimentäre Faltung steht mit der zyklischen Schichtgliederung wahrscheinlich in engem ursächlichem Zusammenhang.     

Die Bedeutung der alten Kerne für die geologische struktur der jungen kordillere

Zusammenfassung Der strukturelle Bau der südamerikanischen Kordillere wird besprochen und besonders auf die Bedeutung der alten Kerne hingewiesen, in denen Teile der paläozoischen Vorläufer der Kordillere wieder herausgehoben wurden. Durch die Bewegungen der alten Schollen während des Mesozoikums entstanden mehrere getrennte Sedimentationsräume von verschiedener fazieller Entwicklung. Gleichzeitig förderte der Schollenbau des Untergrundes den Aufstieg des Magma und führte so zu der für den meridional verlaufenden Hauptteil der Kordillere charakteristischen, Überaus intensiven, intrusiven und effusiven Magmatätigkeit. Die junge Orogenese dieses Teiles des Gebirgssystems wird vor allem auf die durch Zerrung am Westrand des Kontinentes verursachte Schollenbildung und die dadurch ausgelöste Magmabewegung zurückgeführt. Dagegen entstanden die im S und N in östliche äquatoriale Richtung umschwenkenden Ausläufer des Gebirgssystems durch Pressung aus Geosynklinalen zwischen zwei sich gegeneinander bewegenden alten Landmassen.     

Beziehungen zwischen Struktur und Bewegung des Untergrundes und der Tektonik des Deckgebirges im Gebiet der Eifel und der Moselmulde (Rheinisches Schiefergebirge)

Zusammenfassung Aus dem Gefüge des Deckgebirges lassen sich Schlüsse auf die Struktur und Verformung des Untergrundes ziehen, vorausgesetzt, da\ sich zwischen Untergrund und Deckgebirge während der Orogenese keine grö\eren Verschiebungen abgespielt haben. Für den bearbeiteten Raum ergibt sich eine Schollenzerlegung des Untergrundes durch etwa 20 streichende Schwächezonen. An diesen Schwächezonen fanden sowohl Horizontal-als auch Vertikalbewegungen statt. Weiterhin zeichnen sich etwa 60 streichende Streifen ab, die durch längere Zeit hindurch eine einseitig gerichtete, vertikale Bewegungstendenz aufwiesen. Die Entstehung der Vergenz wird auf das Wandern der Faltung während der Orogenese zurückgeführt.     

Querschollenbau in einem Teil des Variszischen Gebirges

Zusammenfassung Früher als Quersättel gedeutete herzynische Großstrukturen spielen im Thüringisch-Vogtländischen Schiefergebirge eine besondere Rolle. Die Frankenwälder Querzone sowie die Triebeier, Tauschwitzer und Netzschkauer Horste und z. T. auch die Plauener Bögen sind Ausdruck des Querschollenbaues, der auch in vielen anderen Erdgebieten die Großtektonik stark mitbestimmt. Die Querelemente des westlichen Saxothuringikums folgen z. T. uralten vorvariszischen Lineamenten, haben sich z. T. frühvariszisch bemerkbar gemacht, sind aber wohl hauptsächlich während der sudetischen Orogenese, besonders durch Schollenbewegungen unter Ausweitung, kaum aber durch magmatische Aufbeulung, gebildet und durch nachfolgende Bewegungen weiter ausgeprägt worden. Neu diskutierte Probleme des vogtländischen Querschollenbaues werden genannt. Ein Ausblick auf die Querstrukturen anderer Regionen läßt deren theoretische und praktische Bedeutung erkennen. Diese Strukturen haben Magmatismus und Vererzung häufig die Wege vorgezeichnet und prägen zum Teil sogar Züge im Bild der Erde.Vortrag, gehalten in den Geologisch-Paläontologischen Instituten der Universität Würzburg (20. Februar 1958) und der Humboldt-Universität Berlin (10. März 1958).     

Faltung und Klüftung im Nordteil des Rheinischen Schiefergebirges

Zusammenfassung Die Ergebnisse von Untersuchungen der Kleintektonik in Grauwacken und Kalken im Nordteil des Rheinischen Schiefergebirges lassen darauf schließen, daß die Klüfte zu Beginn der Faltung aufrissen und ursprünglich senkrecht auf der Schichtfläche standen.Unter dieser Voraussetzung lassen die Klüfte als Vorzeichnung die Deformation der Bänke während der Faltung erkennen und ermöglichen eine zeitliche Einordnung der Vorgänge bei der Faltung. Es ergibt sich für die Faltung folgendes Bild:Mit der ersten leichten Verbiegung der Schichten bilden sich zwei Kluft-systeme aus, das eine symmetrisch zur Kraft, die die Faltung bewirkte, das zweite symmetrisch zum Biegungsfließen. Beide Systeme konnten sich entwickeln, ohne daß sie sich gegenseitig störten. Man muß also schließen, daß der Kluftabstand erst nach und nach verringert wurde und beide Systeme, im ganzen gesehen, gleichzeitig entstanden. Aus dem frühen Auftreten des Biegungsfließens, dessen Richtung dem heutigen Faltenbild entspricht, geht hervor, daß schon bei Beginn der Faltung das heutige Faltungsbild im großen und ganzen angelegt war und daß Faltung nicht nur Verbiegung der Schichten um die Faltenachse, sondern auch Verbiegung der Faltenachse bedeutet.Solange die Neigung der Schichten 20° bis 30° nicht überschritt, konnten die meisten auftretenden Spannungen durch das Biegungsfließen ausgeglichen werden. Bei der weiteren Faltung übernahm der Faltungsvorschub die Rolle des Biegungsfließens. Die Richtung des Faltungsvorschubes wurde durch Verwerfungen bestimmt, die also älter als der Faltungsvorschub sein müssen. Außerdem ließ sich feststellen, daß der Faltungsvorschub teilweise eine selbständige Bewegung ist, die aus dem Faltenmechanismus allein nicht erklärt werden kann.Das hier Aufgeführte ist das Ergebnis einer Anfangsstudie. Sie war Gegenstand einer Dissertation unter Leitung von Herrn Professor Dr.Hans Cloos. Ihm möchte ich dafür danken, daß er mich zur kleintektonischen Betrachtungsweise angeregt und mir in vielen Stadien der Arbeit geraten und geholfen hat. Den Herren Professor Dr.Bruno Sander, Professor Dr.Georg Knetsch, Dr.Sigismund Kienow, Dr.Gerhard Oertel und Dr.Herbert Karrenberg verdanke ich wertvolle Hinweise. Nicht zuletzt möchte ich an dieser Stelle meine Frau nennen, die sowohl bei den Geländemessungen als auch bei der Fertigstellung des Manuskriptes mich immer unterstützt hat.     

Zur Lagerstättengenetischen Deutung der Isotopenverhältnisse am Blei und Schwefel

Zusammenfassung Es werden einige der Voraussetzungen untersucht, unter denen sich aus den Isotopenverhältnissen von Blei, Schwefel und anderen am Aufbau einer Lagerstätte beteiligten Elementen Aussagen über die Bildungsbedingungen und genetischen Zusammenhänge herleiten lassen.Am Blei interessiert in diesem Zusammenhang in erster Linie die Anomalie gegenüber demHolmes-Houtermanschen Bleimodell, während das Absolutalter nur zur Kontrolle bzw. zum Einhängen in das geologische Zeitschema benötigt wird. Auf die Entstehungsursachen der Anomalien wird im Abschnitt B eingegangen.Bei den leichteren Elementen — wie z. B. H, C, O und S — treten im Verlaufe geochemischer Prozesse Isotopen-Trenn-Effekte auf, und man kann daher aus den Isotopenverhältnissen bspw. auf eine voraufgegangene Teilnahme am exogenen Kreislauf schließen. Derartige Messungen sollen möglichst vollständig in die Untersuchungen einbezogen werden und wurden im vorliegenden Programm bereits für den Schwefel des Bleiglanzes (PbS) durchgeführt (Abschnitt C).Im Abschnitt D wird kurz auf die Meßtechnik eingegangen, und Abschnitt E gibt einen Überblick auf die Meßergebnisse an Lagerstätten des Westharzes (Oberharz, St. Andreasberg, Rammelsberg). Die Auswertung der Blei-Messungen (Abschnitt F) und Schwefel-Messungen (Abschnitt G) bringt für das gewählte Modell-Arbeitsgebiet interessante Ergänzungen der bekannten genetischen Zusammenhänge, so daß die Übertragung der Untersuchungstechnik auf andere Lagerstättengebiete nützlich erscheint.Die Messungen wurden größtenteils im Massenspektrometer-Laboratorium der Bundesanstalt für Bodenforschung, Hannover, durchgeführt. Das Probenmaterial stammt aus eigenen Aufsammlungen sowie aus den Sammlungen der Herren Berging. E.Bock, St. Andreasberg, Dr. E.Kraume, Goslar, und Prof. Dr. H.Rose, Hamburg. Außerdem wurden die ersten Teilergebnisse eines gemeinsam mit Herrn Dr.-Ing. H.Hüttenhain, Clausthal, begonnenen Untersuchungsprogramms verwertet.Ich möchte an dieser Stelle allen im Text genannten Herren für die Überlassung von Untersuchungsmaterial und für fruchtbare Anregungen danken, vor allen Dingen aber auch meinem bisherigen Kollegen, Herrn Dipl.-Phys. H.Lenz, sowie den Damen M.Fassbender, U.Rätsch und U.Römer für die Durchführung der zahlreichen Analysen und Auswertungen.     

Paragenetic evolution in Peejay Field,British Columbia,Canada

Triassic sediments from the Halfway Formation of Peejay Field in British Columbia, Canada, are described here with special reference to the mineral alterations during diagenesis. These sediments were deposited along the irregular coastline during the middle Triassic transgression. The vertical lithologic succession is complex and considerably altered. The major lithologies concerned are silty sandstones, dolarenite, dololutite, sporadic coquinoid, and accumulated shell debris largely composed of pelecypods, which have been diagenetically altered to dolomite. Evaporites were either introduced through solution and precipitation or by replacement. In certain sandstone units, intense corrosion to complete replacement of clastic quartz as well as matrix by dolomite is observed. The introduction or removal of minerals in the sediments during diagenesis may result from physico-chemical changes in the equilibrium between sediments and the interstitial fluid caused by burial. Hence, the study of diagenetic minerals and paragenesis may be an important tool for interpreting the environment of deposition and the postdepositional history.

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Zusammenfassung Triassische Sedimente der Halfway-Formation des Peejay Fields in British-Columbia, Canada, werden unter Berücksichtigung der Mineralumwandlungen während der Diagenese beschrieben. Diese Sedimente wurden während der Mittel-Triassischen Transgression entlang der unregelmäßigen Küstenlinie abgelagert. Die lithologische Folge ist komplex und beträchtlich verändert. Die Hauptgesteinsfolge besteht aus tonigen Sandsteinen, Dolareniten, Dololutiten, sporadischen Koguinoiden und Schalentrümmern, die meistens von Pelecypoden stammen und diagenetisch in Dolomit umgewandelt worden sind. Evaporite entstanden entweder durch Lösungszufuhr und Ablagerung oder Verdrängung. In einigen Sandsteinhorizonten weisen sowohl klastische Quarzkörner als auch die Grundmasse intensive Korrosionserscheinungen auf, die bis zur vollständigen Verdrängung durch Dolomit führen können. Das Eindringen oder Verschwinden von Mineralien in den Sedimenten während der Diagenese kann durch physikochemische Änderungen des Gleichgewichts zwischen Sedimenten und der miteingeschlossenen Porenlösung durch Sedimentüberdeckung verursacht werden. Somit kann die Untersuchung diagenetischer Mineralien und ihrer Paragenese ein wichtiges Mittel zur Deutung des Ablagerungsmilieus und der Geschichte nach der Ablagerung sein.

     

Das Migmatitgebiet des „Winnebachgranits” (Ötztal-Tirol) als Beispiel einer petrotektonischen Analyse

Zusammenfassung Eine petrotektonische Untersuchung des Migmatits und Granits vom Winnebach und seiner Rahmengesteine ergibt, daß die flächigen und linearen Parallelgefüge im Granitisationsbereich Amplatzgefüge sind, die sich von denen des Rahmens lediglich durch weitere Ausgestaltung unterscheiden (z. B. statt flachwelliger Faltung in den Rahmengesteinen polytrope Migmatitfalten nach gleichorientierten B-Achsen), wobei die im Migmatit erfolgte Umkristallisation von Quarz, Feldspat und Glimmer insofern Abbildungskristallisation ist, als schon im Rahmengestein vorhandenes s erhalten bleibt. Vier verschiedene Deformationspläne werden unterschieden, die im gesamten Untersuchungsbereich immer wieder zu begegnen sind, während die einzelnen Homogenbereiche in bezug auf jeweils einen Plan sehr klein sind. Der bei Betrachtung der einzelnen Kleinbereiche nicht einen einheitlichen abc-Plan abbildenden, aber sehr symmetriekonstanten Formung von Hülle und Granit, steht die anhaltende Gefügebildung nach sämtlichen Einzelplänen in der Zeitspanne der Migmatisation gegenüber. Für einen Plan (P 1) wird eine zeitlich-räumliche Gliederung der Migmatisation wahrscheinlich gemacht. In Einzeluntersuchungen wird z. B. auf die Ermittlung von mit Glimmer besetzten Flächen in Quarz (S. 53 ff.) und auf bestimmtes, für tektonische Entmischung sprechendes Verhalten von Glimmer (S. 58 ff.) eingegangen.Mit 20 Textabbildungen, 7 Tafeln und 1 Kartenbeilage     

Mildly alkaline basalts from Pavagadh Hill, India: Deccan flood basalts with an asthenospheric origin

Summary Of twelve flows at Pavagadh Hill, the two three-phenocryst-basalt flows with Mg#0.70 and Ni/MgO33 are the most primitive and perhaps as primitive as any basalts in the Deccan province. Scatter on variation diagrams and the occurrence of primitive flows at two different levels in the volcanic sequence implies that most rocks are probably not, strictly speaking, comagmatic. Nevertheless, mass balance calculations indicate a generalized differentiation scheme from primitive basalt to hawaiite that involved removal of olivine, augite, plagioclase and Fe-Ti oxides in the proportions 40:33:22:5 with 50% of the magma remaining. Crustal assimilation had a minimal effect on evolution of the basalts but rhyolites at the top of the volcanic sequence may have been produced by crustal melting following prolonged heat release from alkali basalt pooled along fault zones in the continental crust. Major element based calculations indicate that the most primitive basalts were generated by 7 to 10% melting of mantle peridotite. These low percentages of melting, typical of alkali basalts, are consistent with the steep slopes on chondrite-normalized REE diagrams. Low heavy REE concentrations point to residual garnet in the source region. Incompatible element concentrations (e.g. Rb, Ba, Zr, La) in Pavagadh basalts exceed those in Deccan tholeiitic basalts but are substantially lower than those reported for some other Deccan alkali basalts. Obviously Pavagadh basalts do not reflect the lowest percentages of melting and greatest amount of source region metasomatic enrichment attained in the Deccan province. Deccan tholeiitic and alkali basalts are largely characterized by low La/Nb ratios and high La/Ba ratios similar to those in oceanic island basalts. This indicates minimal involvement of the subcontinental lithospheric mantle in their petrogenesis. Comparison with continental mafic magma provinces where a subcontinental lithospheric mantle imprint is common indicates long periods of extension and/or melting of mantle lithosphere still hot from pre-extension subduction are more likely to produce magmas bearing the lithospheric imprint.

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Alkalische Basalte von Pavagadh Hill, Indien: Deccan-Flutbasalte von Astenosphärischer Herkunft

Zusammenfassung Im Gebiet von Pavagadh Hill, Indien, treten 12 Spät-Deccan und rhyolithische alkalibasaltische Ergüsse und Intrusiva auf. Variationsdiagramme zeigen, daß die Abfolge nicht komagmatisch ist. Zusammen mit Berechnungen der Massenbilanz unterstützen sie vielmehr ein Zwei-Stadienmodell für die Entstehung von Hawaiiten aus sehr primitiven (i.e. Mg#=Mg/(Mg+.(0.9*Fe_totat)) at.%0.70) Basalten. Olivin und Augit dominierten die frühe Fraktionierung während Augit vorherrschte als der Magmaanteil von 65% auf 50% sank. Die Entfernung von Plagioklas spielte bei der Differentiation nur eine geringe Rolle. Niedrige Th/Nb (0,2), Rb/Sr(<0,12) und K/NbVerhältnisse geben keine Hinweise auf signifikante Assimilation von Krustenmaterial. Die Seltene-Erd-Verteilungsmuster (SEE), niedrige Gehalte an schweren SEE sowie die Hauptelementspektren der Alkalibasalte weisen auf eine granatführende Ursprungsregion und auf einen Aufschmelzungsgrad von nur 7% bis 10% hin. Es gibt jedoch auch stärker alkalische (höhere Rb, Zr etc.) Deccanbasalte (i.e. Rajpipla). Die Assoziation von Deccanalkalibasalten, Rhyolithen und Störungszonen zeigt, daß letztere die Extraktion von Magma aus dem Mantel erleichterten und dazu führten, daß Magma aus Magmenkammern Krustenschmelzen (Rhyolithe) produzierte. Deccanbasalte tendieren zu hohen La/Ba und niedrigen La/Nb-Verhältnissen; dies weist auf eine asthenosphärische Herkunft hin, selbst wenn die Gesteine verhältnismäßig spät gebildet wurden (i.e. Pavagadh). Längere Perioden von Krustenextension oder von Subduktion, die der Extension vorhergeht, führt offensichtlich zur Entstehung von Magmen mit einer lithosphärischen Komponente.