Les facies du Lias de la region du Todrha (Tinghir,versant sud du Haut Atlas central,Maroc

Résumé Au Lias inférieur (au moins au Sinémurien), la région du Todrha (feuille de Tinghir au 1/100.000) est caractérisée par une large plate-forme carbonatée peu profonde. Toutefois un sillon étroit et relativement profond s'est creusé parallèlement à la chaîne haut-atlasique et a contrôlé la sédimentation, la paléomorphologie et la paléoécologie.Dans cette région, on constate du sud au nord les faciès latéraux suivants: calcaires dolomitiques, calcaires massifs plus ou moins récifaux, calcaires lités biodétritiques et calcaires turbiditiques, calcaires dolomitiques massifs et enfin dolomies litées à tipis et calcaires oolithiques.

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During the Lower Lias (Sinemurian), the area of Todrha has been characterised by a carbonate tidal flat platform, however a small trough with deeper water environments was situated parallel to today's central High Atlas mountains.In the Todrha region the following facies changes from south to north are developed: dolomitic limestones, reefal massive limestones, biodetritic bedded limestones and turbiditic limestones, massive dolomitic limestones and thinly bedded dolomites with teepees and oolitic limestones.

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Zusammenfassung Während des Unterlias, zumindest im Sinemurium, bestand im Gebiet der Todrha eine Karbonat-Plattform im Gezeitenbereich. Sie wurde von einem schmalen Trog tieferen Wassers durchzogen, welcher parallel zum Streichen des zentralen Hohen Atlas verlief.Folgende Fazies sind im Todrha-Gebiet entwikkelt (von S nach N): Dolomitische Kalke, massige Riffkalke, biodetritische Bankkalke und turbidische Kalke, massige dolomitische Kalke sowie dünnbankige Dolomite mit Teepee-Strukturen und oolithische Kalke.

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Two-stage contamination during crustal assimilation: isotopic evidence from volcanic rocks in eastern Nevada

Thousands of cubic kilometers of dominantly intermediate composition, metaluminous magma erupted at approximately 35 Ma in eastern Nevada. Two stages of crustal contamination are inferred from detailed study of the earliest vocanic rocks. Fine-grained mafic rocks and rocks with mixed textures, ranging from basalt to rhyolite, were contaminated with a crustal component rich in Nd but poor in Sr. Overlying plagioclaserich andesites and dacites have greater Sr and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, but less Nd and lower _Nd and are interpreted to have been contaminated by a crustal component with the opposite elemental signature (i.e., poor in Nd but rich in Sr). The first contaminant represents a partial melt of the crust with plagioclase as a residual phase and the second contaminant is the residue of the partial melting event, or bulk crust. The net effect is bulk crustal assimilation, but in two bites. The separation of the crustal souree into two elementally distinct contaminants causes divergent trends with respect to the variation of ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr versus _Nd that could be misinterpreted to indicate the existence of isotopically distinct crustal reservoirs. Comparison of the calculated contaminants to melting relationships in pelites is consistent with the two contammants representing melt and residue at about 30% melting. The model age of the bulk crust is approximately 2.2 Ga, consistent with an early Proterozoic crustal province inferred by other workers.     

Magmatic and metallogenetic episodes in the northern tin belt,cordillera real,Bolivia

New K-Ar determinations for granitoid rocks and ores from the northern Bolivian segment (ca. 15°-18° S.) of the Central Andean Cordillera Oriental (Eastern Cordillera) confirm that this region displays a remarkable repetition of magmatic activity and associated lithophile metal mineralization. Intrusion of monzogranites, in part peraluminous, and granodiorites took place in the Mid—to—Late Triassic (apparent age range: 225-202 Ma) and Late Oligocene-Early Miocene (28.4-ca. 19.2 Ma); the two plutonic domains are juxtaposed, with little or no areal overlap, along an essentially linear belt defining the inner boundary of the Central Andean magmatic arc. There is no conclusive evidence of granitoid intrusion during the intervening period, although at least two centres of Upper Cretaceous basic-intermediate hypabyssal-volcanic rocks are known. Whereas the Triassic episode simultaneously affected ca. 200 km of the belt, the Oligocene-Miocene domain experienced a longitudinal (southeastward) migration of activity which, in its later stages (22-19 Ma), coincided with the initiation of widespread volcanism and intrusion on the altiplano, to the west of the granitoid belt.Both intrusive domains may be regarded as the innermost expressions of relatively brief episodes of radical broadening of the Central Andean magmatic arc, possibly generated through abrupt, but minor, decrease in the inclination of eastward subduction at the western plate margin, and attended by a degree of crustal anatexis unattained in the outer parts of the arc. Our radiometric data permit the delimitation of two metallogenetic (W-Sn) sub-provinces in the northern part of the Bolivian tin belt. The tungsten-tin vein deposits associated with the Triassic and Tertiary plutons are very similar, although tungsten appears to be enriched relative to tin in the older domain. There is no radio-metric or petrographic evidence of significant reactivation of older hydrothermal systems in the Tertiary. The late-Early Miocene age (16.3 Ma) determined for the important Oruro Sn-Ag epithermal centre (17° 56' S.) represents an anomaly in the broad southward migration of volcanic and hydrothermal activity defined byGrant et al. (1979) in the central and southern, sub-volcanic, segments of the Bolivian tin-polymetallic belt. Minor Pb-Zn-Ag vein mineralization was probably associated with the Upper Cretaceous basic-intermediate magmatism.

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Zusammenfassung Neue K-Ar Bestimmungen für die granitoiden Gesteine und Erze aus dem nord-bolivischen Segment (ca. 15°-18° S) der mittleren andeanischen Cordillera Oriental (östlichen Cordillera) bestätigen, daß dieses Gebiet eine beachtenswerte Wiederholung der magmatischen Aktivität und der damit verbundenen Erzmineralisierung aufweist. Granodiorite und teilweise Monzogranite mit Aluminium-Überschuß sind in der Mittel- und Spät-Trias (225-202 Ma) und im Spät-Oligozän bis Früh-Miozän (28.4-ca. 19.2 Ma) eingedrungen; die beiden plutonischen Bereiche liegen mit nur geringer oder fehlender Überlappung benachbart längs einem im wesentlichen linearen Gürtel, der den inneren Rand des mittelandinischen magmatischen Bogen abgrenzt. Es gibt keine entscheidende Anzeichen für granitische Intrusionen in der dazwischen liegenden Zeit, obwohl wenigstens zwei Zentren der oberkretazischen basischen bis intermediären, hypabyssalen bis vulkanischen Gesteinen bekannt sind. Während die triassische Episode gleichzeitig ungefähr 200 km des Gebiets beeinflußte, erfuhr der oligozän-miozäne Bereich jedoch eine longitudinale (südöstliche) Wanderung der Aktivität, die, in den jüngeren Stufen, mit der Einleitung des ausgedehnten Vulkanismus und der Intrusion auf dem Altiplano, westlich des granitoiden Gebietes zusammenfiel.Die beiden intrusiven Gebiete könnte man als die innersten Vorgänge verhältnismägig kurzer Episoden einer drastischen Verbreitung des mittleren andinischen magmatischen Bogens betrachten. Diese könnten vielleicht durch die plötzliche Verringerung des Winkels der östlichen Subduktion an der westlichen Plattengrenze entstanden sein, mit einem Grad der Anatexis, der in den äußeren Teilen des Bogens nicht erreicht wurde. Unsere radiometrischen Daten ermöglichen die Abgrenzung zweier metallogenetischen (W-Sn) Unterprovinzen im nördlichen Teil des bolivischen Zinn-Gebiets. Obwohl die mit den triassischen und tertiären Plutonen verbundenen Wolfram-Zinn-Erzgänge einander sehr ähneln, scheint das Wolfram im älteren Bereich dem Zinn gegenüber etwas angereichert zu sein. Es liegen keine radiometrischen oder petrographischen Zeugnisse für eine erhebliche Reaktivierung von älteren hydrothermalen Systemen im Tertiär vor. Ein spätes früh-miozänes Alter (16.3 Ma) wurde für das wichtige Sn-Ag epithermale Zentrum von Oruro bestimmt. Dieses weicht von der allgemeinen nach S gerichteten Wanderung der vulkanischen und hydrothermalen Aktivität in den zentralen und südlichen subvulkanischen Segmenten der bolivischen Zinn-polymetallischen Gürtel ab, die vonGrant et al. (1979) beschrieben wurde. Geringere Pb-Zn-Ag-Erzgangbildung stand wahrscheinlich mit dem oberkretazischen basisch-intermediären Magmatismus in Verbindung.

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Résumé De nouvelles determinations K-Ar sur des roches granitiques et sur du minerais provenant du segment bolivien septentrional (ca. 15°-18° S) de la Cordillère orientale des Andes centrales (Cordillère est) confirme que cette région fut affectée par une activité magmatique répétée auquelle s'associa une activité metalifère riche en métaux lithophiles. Des intrusions de monzogranites, en partie peralumineux et de granodiorites se mirent en place durant le Triassique moyen et supérieur (intervalle d'âge apparent: 225-202 Ma) et durant l'Oligocène moyen et le début du Miocène (24.4-ca. 19.2 Ma). Ces deux domaines plutoniques se juxtaposent avec un recouvrement spatial faible ou nul, le long d'une ceinture essentiellement linéaire définissant la bordure interne de l'arc magmatique des Andes centrales. Bien qu'aucune indication concluante nesitue la mise en place d'intrusions granitiques durant la période intermédiaire, au moins deux centres volcaniques hypabyssaux de composition basique à intermédiaire se sont formés au Crétacé supérieur. L'épisode magmatique du Triassique a affecté simultanément ca. 200 km de la ceinture. Le domaine Oligocène-Miocène, pour sa part, a subi une migration longitudinale (sudest) de l'activité magmatique dont les étapes tardives (22-19 Ma) coîcident avec le déput d'une longue période de volcanisme et d'intrusions sur l'altiplano, à l'ouest de la ceinture granitique.celle des aggregats de grande taille, par des mécanismes de dislocation. La transition est Les deux domaines intrusifs peuvent être causés par un fort élargissement répété et bref de l'arc magmatique des Andes centrales. neut-être dû à une diminution abrupte de l'inclinaison de la zone de subduction orientale à la bordure ouest de la plaque, accompagnée par un degré d'anatexie crustale qui n'atteignit pas la partie externe de l'arc. Les résultats radiométriques obtenus permettent de délimiter deux sous-provinces métallogéniques (W-Sn) dans la partie septentrionale de la ceinture bolivienne stannifère. Les gisements filoniens d'étain et de tungsténe associés aux plutons triassiques et tertiaires sont très semblables; cependant le tungstène semble être plus abondant rapport à l'étain dans le plus vieux domaine. Il n'y a aucune évidence radiométrique ou pétrographique d'une réactivation signicative du système hydrothermal tertiaire. L'age Miocène (16.3 Ma) obtenu pour l'important centre épithermal Sn-Ag d'Oruro (17° 56' S.) représente une anomalie dans la vaste migration sud-est de l'activité volcanique et hydrothermale définie parGrant et al. (1979) dans les segments «sub-volcaniques» central et sud-est de la ceinture polymétallique et stannifére bolivienne. Une faible minéralisation filonienne Pb-Zn-Ag était probalement associée avec le magmatisme intermédiaire à basique du Crétacé supérieur.

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The tholeiite to alkalic basalt transition at Haleakala Volcano,Maui, Hawaii

Previous studies of alkalic lavas erupted during the waning growth stages (<0.9 Ma to present) of Haleakala volcano identified systematic temporal changes in isotopic and incompatible element abundance ratios. These geochemical trends reflect a mantle mixing process with a systematic change in the proportions of mixing components. We studied lavas from a 250-m-thick stratigraphic sequence in Honomanu Gulch that includes the oldest (1.1 Ma) subaerial basalts exposed at Haleakaka. The lower 200 m of section is intercalated tholeiitic and alkalic basalt with similar isotopic (Sr, Nd, Pb) and incompatible element abundance ratios (e.g., Nb/La, La/Ce, La/Sr, Hf/Sm, Ti/Eu). These lava compositions are consistent with derivation of alkalic and tholeiitic basalt by partial melting of a compositionally homogeneous, clinopyroxene-rich, garnet lherzolite source. The intercalated tholeiitic and alkalic Honomanu lavas may reflect a process which tapped melts generated in different portions of a rising plume, and we infer that the tholeiitic lavas reflect a melting range of 10% to 15%, while the intercalated alkalic lavas reflect a range of 6.5% to 8% melting. However, within the uppermost 50 m of section. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr decreases from 0.70371 to 0.70328 as eruption age decreased from 0.97 Ma to 0.78 Ma. We infer that as lava compositions changed from intercalated tholeiitic and alkalic lavas to only alkalic lavas at 0.93 Ma, the mixing proportions of source components changed with a MORB-related mantle component becoming increasingly important as eruption age decreased.     

The relationships between low-grade metasedimentary Belts,calc-alkaline volcanism and the Pan-African orogeny in N.W.Nigeria

The rocks of the Maru and Anka regions of northwestern Nigeria comprise a polycyclic, migmatite-gneiss, basement sequence with an infolded cover of low grade metasediments. Both basement and cover are intruded by a suite of syn-tectonic to latetectonic granites and granodiorites.Evidence from contrasting lithologies and geochronological data suggest that at least three depositional cycles may be represented in the Anka and Maru Belts of low-grade metasediments. An attempt is made to correlate these three cycles with the Kibaran (c. 1100 m. y.) and Pan-African (c. 550 m. y.) events.Structural similarities between the two belts are explained by continued reactivation of Kibaran basement structures during Pan-African times.Calc-alkaline volcanics of late Pan-African age are restricted to the Anka Belt. Recent work shows that volcanism in the Anka Belt is not all of late-orogenic type: a volcano-sedimentary pile, containing possible crystal tuff units, being intruded by acid-intermediate dykes and sills, and deformed during the Pan-African event. Syenitic plutonism restricted to the Maru Belt is shown to be post-tectonic.The recognition of a significant Kibaran event in the basement of northwestern Nigeria is in accord with workers who record a similar event in other parts of the Nigerian basement and in the Precambrian basements of Mali and the Ahaggar.

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Zusammenfassung Die Gesteine der Maru- und Anka-Region im nordwestlichen Nigeria umfassen eine Grundgebirgsserie mit Migmatit-Gneisen, in die eine schwach metamorphe Metasedimentserie eingefaltet ist. Beide Serien werden von synbis spättektonischen Graniten und Granodioriten durchdrungen.Aus der abweichenden Lithologie und den Altersdatierungen folgt, da mindestens 3 sedimentäre Zyklen in den Metasedimenten von Anka und Maru vorliegen. Es wird versucht, diese 3 Zyklen mit der Kibaran (ca. 1100 m. y.) und der Pan African Orogenese (ca. 550 m. y.) zu korrelieren.Strukturelle Ähnlichkeiten zwischen den beiden Regionen erklären sich aus einer Reaktivierung des Kibaran-Grundgebirges während der Pan-African-Orogenese.Kalkalkali-Vulkanite von Pan-African-Alter sind auf die Anka-Region beschränkt. Der Vulkanismus der Anka-Region ist nicht nur von einer spätorogenen Phase geprägt, es liegen vielmehr vulkano-sedimentäre Serien vor, die von sauren bis intermediären Gängen durchdrungen werden, die wiederum von der Pan-African Orogenese erfaßt werden. Ein syemitischer Plutonismus ist auf die Maru-Region beschränkt und dort als posttektonisch anzusehen.Das Auftreten einer Kibaran-Orogenese im Grundgebirge von NW-Nigeria steht im Einklang mit Beobachtungen aus anderen Teilen Nigerias, Malis und Ahaggars.

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Résumé Les roches des régions de Maru et d'Anka du nord-ouest de la Nigérie comprennent une série de socle polycyclique avec gneiss migmatitiques, au sein de laquelle une couverture de métasédiments faiblement métamorphiques est impliquée par plissement. Socle et couverture sont recoupés par une série d'intrusions granitiques et granodioritiques, snytectoniques á tardi-tectoniques.Le contraste des lithologies et les données géochronologiques permettent de penser qu'au moins 3 périodes de dépôt pourraient être représentées parmi les métasédiments peu métamorphiques de la région de Maru et d'Anka. Un essai est tenté de corréler ces 3 cycles avec de Kibarien (c. 1100 M.) et le Panafricain (c. 550 M.).On peut expliquer les ressemblances structurales entre les deux zones par une réactivation des structures du socle kibarien pendant l'époque panafricaine.Les volcanites cale-alcalines du Panafricain tardif se limitent à la zone d'Anka. Les travaux récents montrent que le volcanisme de la zone d'Anka n'est pas du tout d'un type orogénique tardif; il s'agit d'en ensemble volcano-sédimentaire pouvant renfermer des tuffs cristalins, récoupé par des filons et des sills acides à intermédiaires, et déformé au cours du Panafricain. Le plutonisme syénitique confiné à la zone de Maru apparaît comme post-tectonique.L'enregistrement d'un évènement kibarien dans le socle du nord-ouest de la Nigérie est en accord avec les résultats des recherches mentionnant un évènement semblable dans d'autres parties du socle nigérien et dans les socles précambriens du Mali et d'Ahaggar.

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The TiO2 frequency in volcanic rocks

The authoress calculates the frequency of the TiO₂-content in the lavas of the active volcanoes and shows by the aid of a quotient =Al₂O₃ – Na₂O/TiO₂ the pronounced bimodality of the frequency curve from which she concludes that the great variety of the magmas cannot be explained by a magmatic differentiation but only by a double origin of the magmas from the upper mantle and from the sialic crust of the earth.

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Zusammenfassung Die Verfasserin berechnet die Häufigkeit des TiO₂-Gehalts in den Laven der tätigen Vulkane und zeigt vermittelst eines Quotienten =Al₂O₃ – Na₂O/TiO₂ die ausgesprochene Bimodalität der Häufigkeitskurve, woraus sie den Schluß zieht, daß die große Verschiedenheit der Magmen nicht durch eine magmatische Differentiation erklärt werden kann, sondern daß man eine zwiefache Herkunft der Magmen annehmen muß: aus dem oberen Mantel und aus der sialischen Kruste der Erde.

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Résumé L'auteur calcule la fréquence du pourcentage de TiO₂ dans les laves des volcans la bimodalité cans actifs et montre, à 1 aide d un quotient =Al₂O₃ – Na₂O/TiO₂ la bimodalité prononcée des courbes de fréquence, et en tire la conclusion que la grande variété des magmas ne peut pas être expliquée par une différenciation magmatique, mais par l'origine double des magmas: du manteau supérieur et de la crôute sialique de la terre.

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Riassunto L'autrice calcola la frequenza del contenuto in TiO₂ nelle lave dei vulcani attivi e dimostra mediante un quoziente =Al₂O₃ – Na₂O/TiO₂ la pronunziata bimodalità delle curve di frequenza e ne trae la conclusione che la grande varietà dei magmi non è dovuta a differenziazione magmatica ma ad una duplice provenienza: dal mantello superiore e dalla crosta sialica della terra.

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Dedicated to Professor Dr. A.Rittmann on the occasion of his 75. birthday

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This study is a part of the researches, carried out with the funds of the National Research Council of Italy under the direction of Prof. A.Rittmann.     

Über die Herkunft der Elemente in Sedimentgesteinen

Zusammenfassung Wenn wir in einem Sediment einzelne Elemente bestimmen und zu Aussagen über die Bildungsweise des Sediments benutzen wollen, so müssen wir uns darüber klar sein, wie das betreffende Element in das Sediment gekommen sein kann. Es kann 1. aus dem Meerwasser ausgefällt sein, wenn sein Löslichkeitsprodukt überschritten wurde; es kann 2. ein Bestandteil der klastischen Komponente des Sediments sein, die mechanisch transportiert wurde. 3. Es ist auch eine Wechselwirkung zwischen mechanischer Komponente und der Lösung möglich, nämlich Adsorption, auf die etwas ausführlicher eingegangen wird. 4. Organismen können Elemente anreichern, und 5. kann das Element während der Diagenese zu- oder abgewandert sein. 6. Schließlich muß auch bedacht werden, daß in Aufschlüssen an der Erdoberfläche durch Oberflächenwässer Bestandteile des Gesteins ausgewaschen werden können.

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For studying the origin of sediments by the determination of different elements it is essential to have a clear understanding of the manners in which the element concerned can enter the sediment. The various possibilities can be: 1. From seawater through precipitation, if the solubility product is surpassed. 2. It can be a constituent of the mechanically transported clastic material. 3. A reciprocal reaction between the solution and the mechanically transported material, i. e. adsorption, may also take place (this point will be dealt with in detail). 4. Various organisms can bring about an enrichment of elements. 5. An element can be added to or removed from the sediments during diagenesis. 6. Lastly, it must be kept in mind that in case of outcrops, rock constituents can be washed out by surface waters.

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Résumé En étudiant l'origine des dépôts sédimentaires et les éléments différents qui les composent, on peut discerner plusieurs manières comment l'élément en question a pu entrer dans le sédiment: 1. Par précipitation de l'eau de mer, si le produit de solubilité est dépassé. 2. Comme composant du matériel clastique transporté mécaniquement. 3. Réaction réciproque entre solution et matériel transporté, i. e. adsorption (ce point sera discuté plus en détail). 4. Enrichissement d'éléments par organismes variés. 5. Addition ou écartement d'un élément pendant la diagenèse. 6. Dans les affleurements, enlèvement des composants des roches par des eaux superficielles.

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Vortrag gehalten am 11. 3. 1968 auf dem Kolloquium Sedimentforschung in Wilhelmshaven.     

Development of block structure in the crust below the Pannonian basin

The analysis of geophysical and geological data on the structure of the pre-Miocene substratum of the Pannonian basin has revealed a block structure. The crust was divided by deep-seated faults of mainly NE-SW orientation. The deep-seated faults separate zones of continental crust (with granitoids), which were more intensely consolidated during the Hercynian, from strips with volcanic-sedimentary rocks of eugeosynclinal character (sub-oceanic crust). In geological development of the Pannonian basin crust during the last 330 million years, subsidence predominated over uplift and denudation. The great mobility of the crust ist related to its lesser thickness compared to the thick crust in the orogenic border and median massifs, e. g. of the Balkan region. The block structure is superimposed on the original belt structure and nucleus stage of continental crust formation. In the pre-Hercynian stage, tectonic division along E-W and N-S lines predominated. The long persistence and magmatic activity of deep-seated faults and their almost vertical dip do not support proposed models of partial subduction and closing of microoceans in the region of the Pannonian basin. Strips or blocks of suboceanic crust are considered to be relicts of more weakly sialized original thin oceanic crust. The Pannonian basin is not a typical ensialic basin. Tectonic development has distinctly changed the mantle diapir, which originated in the Late Cretaceous. Along the circumference of this diapir, shear zones originated in the crust, along which seismic activity has persisted to the present. The Pannonian megablock is a type of simatic median massif, preserving long-lasting subsidence mobility. The Pannonian mantle diapir is considered to be an autonomous deep structure in the sense ofvan Bemmelen (1972). We do not relate the ascent of the mantle diapir to subduction of lithospheric plates, which must have been the cause of folding of the Carpathians according toStegena et al. (1975).

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Zusammenfassung Die Analyse der geophysikalischen und geologischen Angaben über den Bau des vormiozänen Untergrundes des Pannonischen Becken enthüllte einen Blockbau. Die Erdkruste war durch Tiefenbrüche gegliedert, vorwiegend in NO-SW Richtung. Die Tiefenbrüche trennen Streifen der kontinentalen Kruste mit Granitoiden, epiherzynisch intensiver konsolidiert, von den Streifen mit vulkanisch-sedimentären Serien eugeosynklinalen Charakters (subozeanischer Krustentyp). In der geologischen Entwicklung der Kruste während der letzten 330 Mill. Jahren herrschte die Subsidenz über Hebungen und Denudationen vor. Die große Mobilität der Kruste wird mit ihrer geringeren Dicke verbunden zum Unterschied von der mächtigen Kruste im orogenen Raum und der medianen Massive, z. B. der Balkan-Region. Der Blockbau ist aufgelegt auf den ursprünglichen Zonenbau und das Nukleus-Stadium der kontinentalen Krustenbildung. In der vorherzynischen Etappe war die tektonische Gliederung nach den Linien W-O und N-S vorherrschend.Die lange Lebensdauer und magmatische Aktivität der Tiefenbrüche, ihre fast vertikale Neigung unterstützen die Modelle der Teil-Subduktionen und Schließung der Mikroozeane im Raume des Pannonischen Beckens nicht. Die Streifen-Blöcke der subozeanischen Kruste werden als Relikte der schwächer sialisierten ursprünglichen dünnen ozeanischen Kruste betrachtet. Das Pannonische Becken ist kein typisches ensialisches Becken.Die tektonische Entwicklung verändert deutlich den Manteldiapir, dessen Entstehung schon in die Oberkreide gestellt wird. Am Umfang dieses Diapirs sind in der Kruste Scherzonen entstanden, auf welchen die seismische Aktivität bis zur Gegenwart andauert. Der pannonische Megablock ist ein Typ eines simatischen medianen Massivs, welches eine langdauernde Subzidenzmobilität erhält. Der pannonische Manteldiapir wird als autonome Tiefstruktur im Sinnevan Bemmelens (1972) betrachtet.Wir setzen den Aufstieg des Manteldiapirs nicht mit der Subduktion der lithosphärischen Platten in Verbindung, welche nachStegena et al. (1975) die Ursache der Faltung der Karpaten sein sollte.

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Résumé L'analyse des données géologiques et géophysiques sur la constitution du soubassement prémiocène du bassin pannonique a fait découvrir l'existence d'une structure en bloc. La croûte a été compartimentée par des failles profondes de direction NE-SW. Ces cassures profondes séparent des bandes de croûte continentale avec granitoïdes, bien consolidée par l'orogenèse epihercynienne, de bandes à séries volcano-sédimentaires à caractère eugéosynclin (type sub-océanique). Au cours du développement géologique de la croûte pendant ces dernières 330 M/A, c'est la subsidence qui a prédominé sur les soulèvements et al dénudation. La grande mobilité de la croûte est liée à sa faible épaisseur, différant en cela de la croûte épaisse du domaine orogénique et des massifs médians (p. e. la région balcanique). La structure en blocs est superposée à la structure zonaire primitive d'une part, et au stade de «nucleus» de la croûte continentale d'autre part. Dans l'étape anté-hercynienne, la subdivision prédominante se faisait conformément aux direction W-E et N-S.La longévité et l'activité magmatique des cassures profondes, leur position quasiverticale, sont en contradiction avec les modèles de subduction partielle et de fermeture de microocéans dans la région du bassin pannonique. Les bandesblocs de l'écorce subocéanique sont considérées comme des relictes faiblement sialisés de l'écorce océanique originellement peu épaisse. Le bassin pannonique n'est pas un bassin typiquement ensialique.Le développement tectonique modifia de toute évidence le diapir du manteau qui prend déjà naissance au Crétacé supérieur. Dans le pourtour de ce diapir, des zones de cisaillement sont apparues dans l'écorce, qui ont été et sont restées jusqu'à ce jour le siège d'une activité seismique. Le megabloc pannonique est un type de massif médian simatique à mobilité subsidente de longue durée. Le diapir pannonique est considéré comme une structure autonome et profonde dans le sens devan Bemmelen (1972). L'ascension du diapir du manteau n'est pas, d'après nous, liée à la subduction de plaques lithosphériques, laquelle, d'aprèsStegena et al. (1975) devrait être responsable de l'orogenèse des Carpathes.

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The transition from amphibolite-facies mylonite to chloritic breccia and role of the mylonite in formation of Eocene epizonal plutons,Bitterroot dome,Montana

The Bitterroot mylonite is a ductile-deformed amphibolitefacies mylonite (A-mylonite), abruptly capped by ductile- to brittle-deformed greenschist-facies mylonite (G-mylonite). The movement picture of the A-mylonite from its lineation and S-C-surfaces is strongly focused; the average orientation for the G-mylonite is similar but much more diffuse.Regional metamorphism, and intrusion of quartz diorite orthogneiss, granodiorite, and granite of the Idaho-Bitterroot batholith between 105 and less than 60 m.y. ago was followed by regional extension, formation of the A-mylonite, and rapid drop in temperature from about 700 °C to about 280 °C, at a time inferred to be about 57 to 53 m.y. ago. Pressure-relief melting of water-undersaturated rocks at deeper crustal levels, in response to the rapid decrease in pressure, may have produced the nearly dry magmas emplaced as very shallow plutons or erupted as the Challis rhyolitic volcanics 52 or 53 m.y. ago.The greenschist-facies mylonite/chloritic breccia formed during further cooling to about 100 °C, during listric normal faulting on the eastern flank of the Bitterroot dome about 40 m.y. ago.

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Zusammenfassung Der Bitterroot-Mylonit ist ein duktil deformierter amphibolitfazieller Mylonit (A-Mylonit), der von einem duktil bis spröd deformierten grünschieferfaziellen Mylonit (G-Mylonit) scharf getrennt wird. Das Bewegungsbild des A-Mylonites ist anhand seiner Lineationen und seiner S-C-Gefüge stark ausgerichtet; die Durchschnittsorientierung für die G-Mylonite ist ähnlich, streut aber breiter. Der Regionalmetamorphose, den Intrusionen von Quarzdiorit, Orthogneis, Granodiorit und dem Granitbatholithen von Idaho-Bitterroot zwischen 105 und mindestens 60 Ma folgte eine regionale Dehnungsphase, dann die Bildung der A-Mylonite, danach ein rascher Temperaturabfall von ungefähr 700 °C auf ca. 280 °C, wahrscheinlich im Zeitraum vor 57 bis 53 Ma. Druckabhängiges Schmelzen wasseruntersättigter Gesteine in tieferen Krustenniveaus könnte als Reaktion auf den rapiden Druckabfall zur Bildung der nahezu trockenen Magmen geführt haben, die dann vor ca. 52 oder 53 Ma als sehr flachliegende Plutone intrudierten oder wie der Challis-Rhyolith eruptiert wurden.Der grünschieferfazielle Mylonit und die Chloritbrekzien bildeten sich während der weiteren Abkühlung bis auf ca. 100 °C mit der Entwicklung von listrisch geformten Abschiebungen auf der Ostflanke des Bitterroot-Domes vor ca. 40 Ma.

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Résumé L'ensemble mylonitique de Bitterroot comporte une mylonite engendrée par déformation ductile dans le facies des amphibolites (mylonite A), en contact brusque avec une mylonite, ductile à cassante, appartenant au facies des schistes verts (mylonite G). L'image cinématique de la mylonite A est définie de manière très précise par sa linéation et la disposition des plans s et c; l'image de la mylonite G est semblabe, mais plus diffuse.Le métamorphisme régional et l'intrusion de méta-diorite quarzique, de granodiorite et de granite formant le batholite de l'Idaho-Bitterroot, entre 105 Ma et moins de 60 Ma, ont été suivis d'une extension régionale accompagnée de la formation de la mylonite A et d'une chute rapide de la température depuis 700 °C jusqu' à ±280 °C, probablement entre 57 et 53 Ma. La fusion de roches sous-saturées en eau, provoquée dans des niveaux crustaux plus profonds par la baisse rapide de la pression peut être à l'origine des magmas presque secs responsables de la mise en place de plutons peu profonds et d'éruptions comme celle des volcanites rhyolitiques de Challis il y a 52 ou 53 Ma.La mylonite de facies schistes verts et la brèche chloritique se sont formées au cours du refroidissement ultérieur, jusqu'à ±100 °C, à l'occasion de la production de failles normales listriques sur le flanc est du dôme de Bitterroot, il y a environ 40 Ma.

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, Bitterroot (-), (G-), . - , Bitterroot, ; , G- , . , -, , Idaho-Bitterroot 105 60 : , — -, — 700 ° 280 °, , , 57 53 . , , , , 52–53 , , Challis. 100 °, Bitterroot 40 .

     

Mixing of magmas from enriched and depleted mantle sources in the northeast Pacific: West Valley segment,Juan de Fuca Ridge

The 50 km-long West Valley segment of the northern Juan de Fuca Ridge is a young, extension-dominated spreading centre, with volcanic activity concentrated in its southern half. A suite of basalts dredged from the West Valley floor, the adjacent Heck Seamount chain, and a small near-axis cone here named Southwest Seamount, includes a spectrum of geochemical compositions ranging from highly depleted normal (N-) MORB to enriched (E-) MORB. Heck Seamount lavas have chondrite-normalized La/Sm_cn0.3, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.70235–0.70242, and ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.22–18.44, requiring a source which is highly depleted in trace elements both at the time of melt generation and over geologic time. The E-MORB from Southwest Seamount have La/Sm_cn1.8, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.70245–0.70260, and ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.73–19.15, indicating a more enriched source. Basalts from the West Valley floor have chemical compositions intermediate between these two end-members. As a group, West Valley basalts from a two-component mixing array in element-element and element-isotope plots which is best explained by magma mixing. Evidence for crustal-level magma mixing in some basalts includes mineral-melt chemical and isotopic disequilibrium, but mixing of melts at depth (within the mantle) may also occur. The mantle beneath the northern Juan de Fuca Ridge is modelled as a plum-pudding, with plums of enriched, amphibole-bearing peridotite floating in a depleted matrix (DM). Low degrees of melting preferentially melt the plums, initially removing only the amphibole component and producing alkaline to transitional E-MORB. Higher degrees of melting tap both the plums and the depleted matrix to yield N-MORB. The subtly different isotopic compositions of the E-MORBs compared to the N-MORBs require that any enriched component in the upper mantle was derived from a depleted source. If the enriched component crystallized from fluids with a DM source, the plums could evolve to their more evolved isotopic composition after a period of 1.5–2.0 Ga. Alternatively, the enriched component could have formed recently from fluids with a less-depleted source than DM, such as subducted oceanic crust. A third possibility is that enriched material might be dispersed as plums throughout the upper mantle, transported from depth by mantle plumes.     

Petrology of the alkaline rocks around Sivamalai,Coimbatore District,Tamilnadu, India

The alkaline rocks around Sivamalai are represented by syenites, nepheline syenites and basic alkaline rocks. The syenites are comprised of olivine-pyroxene, pyroxene, hornblende and biotite syenites and syenodiorites, pegmatite phases and quartz syenite. Nepheline syenites include pyroxene, hornblende and biotite bearing varieties. Syenites with pockets of garnet, magnetite or corundum occur in some places between the nepheline syenites and the country rocks represented dominantly by granitic gneisses. The basic alkaline rocks are represented by barkevikite melteigite and they occur as xenoliths amidst the nepheline syenites. The field mineralogical and petrochemical characteristics indicate the igneous nature of these rocks. The syenites and nepheline syenites are inferred to be evolved from pyroxene syenodiorite and barkevikite melteigite respectively. The irregular distribution of garnet and corundum is attributed to the metasomatism of the country rocks by the alkaline magma.

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Zusammenfassung Die alkalischen Gesteine um Sivamalai umfassen Syenite, Nephelinsyenite und basische alkalische Gesteine. Die Syenite sind aus Olivin-Pyroxen, Pyroxen, Hornblende und der Biotitsyenit, Syenodiorit, Pegmatitphasen und Quarzsyenit zusammengesetzt. Die Nephelinsyenite schließen Varietäten mit Pyroxen, Hornblende und die Biotite ein. Syenite mit Granatlinsen, Magnetit oder Korund schalten sich an einigen, Stellen zwischen Nephelinsyenite und die weiter verbreiteten granitischen Gneise. Die basischen Alkaligesteine werden durch barkeviktischen Melteigit vertreten und finden sich als Xenolithe im Nephelinsyenit. Der mineralogische und petrochemische Feldbefund läßt auf eruptiven Charakter dieser Gesteine schließen. Es wird angenommen, daß die Syenite und Nephelinsyenite sich aus Pyroxensyenodiorit und Barkevikitmelteigit entwickelt haben. Die ungleichförmige Verteilung von Granat und Korund wird auf die Metasomatose der umgebenden Gesteine durch alkalisches Magma zurückgeführt.

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Résumé Les roches alcalins autor de Sivamalai sont représentées par des syénites, des syénites éléolitiques et de roches alcalines basiques. Les syénites comprennent des syénites à péridot, pyroxene, hornblende et biotite, et des syénodiorites, des phases pegmatitiques et des syénites quartziféres. Les syénites éléolitiques comprennent des variétés à pyroxene, hornblende et biotite. Des syénites avec poches à grenat, magnétite ou corindon se rencontrent en quelques endroits entre les syénites éléolitiques et les roches encaissantes représentées principalement par gneiss granititiques. Les roches alcalines basiques sont représentées par des melteigites barkévictiques et se rencontrent en enclaves dans les syénites à néphéline. Les caractéristiques sur le terrain, minérologiques et pétrochimiques, indiquent le caractère igné de ces roches. Les syénites et les syénites éléolitiques sont considérées comme dérivant respectivement de syénodiorites pyroxéniques et de melteigites barkévictiques. La répartition irregulière du grenat et du corindon est attribuée à la métasomatose des roches encaissantes sous l'influence du magma alcalin.

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Sivamulai , - . -, , - , -, -. - , . - - , . -. . , - - . .

     

On the character of magma differentiation in a volcanic vent

The lavas of the Kljuchevsky volcano which effused first and from higher horizons of the volcano, were somewhat more acid as compared to the following lava flows. Simultaneously, changes occurred in the composition of the minerals of the lavas. Their olivine and pyroxenes correspondingly changed from more ferruginous to less ferruginous, and the plagioclases changed from less basic to more basic. These changes of the composition of the minerals in the lavas were, by the author's supposition, the result of a differentiation due to temperature-diffusion.

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Zusammenfassung Die Laven des Vulkans Klyutschewsky, die als erste ausgeflossen sind und aus einem höheren Stockwerk stammen, sind etwas saurer im Vergleich zu den nachfolgenden Lavaeffusionen. Gleichzeitig änderte sich auch die Zusammensetzung der Minerale in den Laven. Der Eisengehalt von Olivin und Pyroxenen verringerte sich; Plagioklase wechselten von weniger basischen zu stärker basischen Abarten. Nach Meinung des Autors sind solche Veränderungen der Minerale in den Laven das Ergebnis einer Differentiation, die auf einer temperaturabhängigen Diffusion beruht.

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Résumé Les laves du volcan Kljutchevsky qui se sont épanchées au cours de la première effusion et originant des niveaux supérieurs du volcan, sont un peu plus acides comparées aux laves des épanchements suivants. La composition des minéraux de ces laves s'est changée simultanément. L'olivine et les pyroxénes se sont changés conformément: des plus ferrugineux vers les moins ferrugineux, et les plagioclases des moins basiques vers les espèces plus basiques. Selon la supposition de l'auteur, ces changements de la composition des minéraux des laves résultent d'une différentiation qui est la conséquence de la diffusion liée au changement de la température.

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, , . . . , — . , , - .

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Dedicated to Professor Dr. A.Rittmann on the occasion of his 75. birthday     

Über das Relief einer ägäischen Insel

Zusammenfassung Das Aufsuchen von Flächenresten, meist in ausgereiften, wenig zerschnittenen Landschaften geübt, hat auch im stark zerschnittenen Hochgebirge Aussichten, wenn quantitative Methoden angewandt werden. Auf der nur 190 qkm großen, aber 1600 m hohen Insel Samothraki (Nordostägäis) können gesteinsunabhängige Verflachungen in 450 und 900 m heutiger Höhe auf der topographischen Karte (Äquidistanz 20 m) nicht erkannt werden, wohl aber auf einer Karte mit Linien gleicher Geländeneigungen (erste Ableitung der Höhe nach der Horizontaldistanz). Geomorphologische und geologische Folgerungen werden diskutiert; sie betreffen möglicherweise auch kristalline Verbände anderer ägäischer Inseln, deren Stellung im Orogen immer noch umstritten ist.

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A map of slope angles of Samothrace (190 sq. kms.) is presented; the way of construction is indicated. By this map Piedmont stages independent from rock conditions are recognizable at 450 m and 900 m above sea level. Probably during the Pleistocene period the mountain core of the island rose by at least 800–900 m. Older Pleistocene gravels transported from the north do not contain rocks of the mountain region now 1600 m high.It is recommended to scrutinize a possible continuity of uplift structures of Pre-Tertiary, Paleogene and Neogene age, and the mentioned Pleistocene elevation. After certain statements ofPhilippson (1959) such a countinuity is to be expected on other Aegaean islands, too. Once confirmed, this continuity would be in contradiction to current opinions of 1. high age of Aegaean cristalline rocks or 2. of nappe movements of its cover during the time concerned.

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Résumé On donne une méthode quantitative pour reconnaître des surfaces d'aplanissement dans la haute montagne très disséquée par l'érosion. Une carte avec des courbes de même inclination des pentes de l'île de Samothrace permet de reconnaître des aplanissements indépendants du sous-sol, et non visibles dans la carte topographique, à 450 m et 900 m sur la mer actuelle. Des conséquences géomorphologiques et géologiques sont discutées. Peut-être elles touchent aussi les bâtis cristallins des autres îles égéennes, dont la position dans l'orogène hellénique est encore interprétée de plusieures manières.

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, , . ( , 190 ², 1600 ) , 450–900 , ( ). , .

     

Constraints on the origin of Damaran granites by Rb/Sr and δ18O data

The mean (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) and mean (⁸⁷Rb/⁸⁶Sr) ratios of the intrusive granites from the North and South of the Orogen's Central Zone plot on straight lines. These are interpreted as areal isochrons indicating the time of last Sr isotope homogenization 526 and 571 Ma ago in the respective source rocks.Initial (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) and mean (⁸⁷Rb/⁸⁶Sr) ratios of approximately coeval granites of the main magmatic pulses in the North (470 Ma) and in the South (520 Ma) line up along isochrons suggesting that in both cases 60 Ma passed after the homogenization in the protolith before large scale intrusions took place.The data require that the intrusions have preserved the Rb/Sr ratios of their source rocks permitting only very little assimilation or fractionation.The source rocks in the North and South had rather unradiogenic Sr 526 and 571 Ma ago, respectively. At R_i0.7066 all presently known Damaran metasediments and metavolcanics as well as the basement must be excluded as the protoliths. A hypothetical source with a large proportion of low (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) volcanic material is required. In the center, on the other hand, the Sr isotope ratios are more radiogenic and derivation from common Damaran metasediments is a distinct possibility.The total rock ¹⁸O values show an unusual spread from 7.1 to 15.2, the majority being very heavy. This excludes granulites and requires sediments or heavily altered volcanics as source rocks. A plot of ¹⁸O vs. initial Sr isotope ratios of the granites from the center which could have been derived from Damaran metasediments has a very clear negative slope. No trend is visible for the southern granites. Of the northern granites the older group shows a negative, the younger group a positive correlation. This is interpreted as indicating mainly altered volcanics (perhaps spilites) for the older and a mixture of volcanogenic and metasedimentary rocks as the source for the younger group. The high ¹⁸O values show that the granites are crustal remelts.     

Paläogezeiten und Erdrotation

Zusammenfassung Gezeitenreibung der Hydrosphäre bewirkt einen Verlust von Rotationsdrehimpuls der Erde, der durch einen Gewinn von Bahndrehimpuls des Mondes ausgeglichen wird. Die Dissipationsrate kann für einen gegebenen Ozean mit Hilfe hydrodynamisch-numerischer Modelle berechnet werden. Die Rückverfolgung der Geschichte des Erde-Mond-Systems erfordert wegen der Änderung der Kontinent-Meer-Verteilung zur Bestimmung des jeweiligen Drehimpulstransfers die Kenntnis der Paläogezeiten. Es werden Ergebnisse (Amplituden, Phasen, Restströme) für Ozeane der Oberen Kreide (vor ca. 70 · 10⁶ Jahren) und des Mittleren Silurs (vor ca. 420 · 10⁶ Jahren) vorgestellt sowie die zugehörigen Änderungen der Rotationsenergie der Erde angegeben.

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Tidal friction of the hydrosphere causes a loss of rotational angular momentum of the Earth that is balanced by a gain of orbital angular momentum of the Moon. The rate of dissipation for a given ocean can be calculated by means of a hydrodynamical-numerical model. Tracing back the history of the Earth-Moon-system, due to the varying distribution of continents and oceans information is needed about the paleotides to determine the transfer of angular momentum. Results (corange-lines, cotidal-lines, residual currents) are presented for oceans of the Upper Cretaceous (70 m. y. b. p.) and the Middle Silurian (420 m. y. b. p.). The corresponding change of the Earth's rotational energy is indicated.

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Résumé La friction des marées de l'hydrosphère fait perdre à la Terre une quantité du moment cinétique angulaire rotationnel compensée par un gain de moment cinétique angulaire orbital de la lune. La distribution des continents et des océans varie. Quand on retrace l'histoire du système Terre-Lune, on a besoin d'informations sur les paléomarées pour déterminer le transfert de moment cinétique angulaire. La dissipation, pour un océan donné, peut être calculée au moyen d'un modèle numérique-hydrodynamique. Des résultats (amplitudes, phases, courants résiduels) sont donnés pour des océans du Créacé supérieur (il y a ca. 70 · 10⁶ années) et du Silurien moyen (il y a ca. 420 · 10⁶ années). Le changement correspondant de l'énergie rotationelle terrestre est indiqué.

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- , . . - -, - . — , — ( 70.10⁶ ) ( 420.10⁶ ), .

     

Lake Kivu: structure,chemistry and biology of an East African rift lake

Geophysical, geochemical and biological data are integrated to unravel the origin and evolution of an unusual rift lake. The northern basin of Lake Kivu contains about 0.5 km of sediments which overlie a basement believed to be crystalline rocks of Precambrian age. Volcanic rocks at the northern end of the lake have created large magnetic anomalies of up to 300. Heat flow varies from 0.4 to 4 hfu. The extreme variability may be due in part to sedimentation or recent changes in the temperature of the bottom water. Sharp boundaries in the vertical temperature and salinity structure of the water across the lake can best be explained as separate convecting layers. Such convecting cells are the result of the increase in both temperature and salinity with depth.Concentrations of the major dissolved gases in the deep water, CO₂ and CH₄, approach saturation but do not exceed it at any depth. The salts are supplied mainly by hydrothermal discharges at the bottom of the lake which we calculate to have a salinity of 4 which is about 60% higher than the salinity of the bottom water. The annual discharge at the present time is about 0.5 km³. Zinc anomalies in the water are explained by the accumulation of sphalerite-containing globules at certain depths.Stratigraphic correlation of sediments is possible across the entire lake, based on physical, geochemical and paleontological criteria. Sedimentation rates are of the order of 30 cm/1000 years implying a Pliocene age for the deepest part of the lake. Periods of hydrothermal activities and heightened volcanism, as recorded in the sediments, appear to have coincided with pluvial times.Enrichment of the surface waters of Lake Kivu by nutrients has led to explosive speciation in the diatom genusNitzschia. Several new types of methane oxidizing and-producing bacteria were isolated. Bacterial degradation of recent plankton appears insufficient to explain the amount of methane in the lake, and some of it is derived diagenetically.

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Zusammenfassung Geophysikalische, geochemische und biologische Daten werden vorgelegt und miteinander in Beziehung gebracht, um einen besseren Einblick in Entstehung und Evolution eines ungewöhnlichen Sees zu gewinnen. Das nördliche Becken des Kivu-Sees enthält Sedimente von etwa 0,5 km Mächtigkeit, die dem präkambrischen kristallinen Grundgebirge überlagert sind. Die im Norden des Sees vorliegenden vulkanischen Gesteine erklären die hohen magnetischen Anomalien, die bis zu 300 betragen. Der Wärmefluß schwankt zwischen 0,4 und 4 cal/cm²/sec. Diese Schwankungsbreite erklärt sich zum Teil aus den Sedimentationsverhältnissen oder den lokalen Temperaturveränderungen im Tiefenwasser. Scharfe Grenzflächen in der vertikalen Temperatur- und Salinitätsstruktur des Wassers über den Gesamtsee sind das Ergebnis von Konvektion, die zu übereinanderliegenden Konvektionszellen führt, in denen jeweils Temperatur und Salinität konstant sind. Die Bildung, Anzahl und Stabilität solcher Zellen hängt von dem Verhältnis der durch Temperatur und Salzgehalt hervorgerufenen Dichteveränderungen ab.Die Konzentrationen der im Tiefenwasser gelösten Gase, d. h. von Kohlendioxyd und Methan, liegen für alle Tiefen unterhalb der Löslichkeit. Die vorliegenden Salze entstammen weitgehend hydrothermalen Lösungen, die dem Seeboden entweichen und deren Salinität etwa 4 beträgt; der Vergleichswert für das Tiefenwasser beträgt 2,5 Diese hydrothermalen Ausschüttungen haben eine Größe von etwa 0,5 km³ pro Jahr, was etwa ein Tausendstel des Gesamtseevolumens ausmacht. Zinkanomalien im Wasser sind ebenfalls hydrothermal bedingt.Physikalische, geochemische und paläontologische Indikatoren erlauben eine stratigraphische Korrelation aller Sedimentkerne. Die Sedimentationsraten liegen bei 30 cm/ 1000 Jahren, und ein pliozänes Alter errechnet sich daraus für das tiefe nördliche Becken. Perioden hydrothermaler Aktivitäten und verstärkter vulkanischer Tätigkeit, die sich in den Sedimenten nachweisen lassen, scheinen mit Pluvialzeiten zu koinzidieren.Die Anreicherung der Oberflächenwässer vom Kivusee durch Mineralstoffe führte zu einer explosionsartigen Spezisierung in der GattungNitzschia. Verschiedene neue Arten von Methan-oxidierenden und -produzierenden Bakterien wurden isoliert. Das Auftreten von Methan ist zum Teil bakteriell und zum Teil diagenetisch bedingt.

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Résumé Des données géophysiques, géochimiques et biologiques sont présentées et collationnées pour donner une vue meilleure sur l'origine et l'évolution d'un lac particulier de la «Rift valley». La baie septentrionale du lac Kivu contient environ 500 mètres de sédiments qui recouvrent le socle cristallin d'âge précambrien. Des épanchements volcaniques au Nord du lac expliquent les fortes anomalies magnétiques qui atteignent 300. Les valeurs du flux thermique varient entre 0.4 et 4 cal/cm²/sec. Cette importante variation s'explique en partie par la sédimentation ou par des changements locaux de la température de l'eau de fond. Des surfaces-limites brusques dans la structure verticale de la répartition de la température et de la salinité de l'eau dans l'étendue du lac sont dûs à la convection; celle-ci conduit à la superposition de cellules de convection dans lesquelles la température et la salinité sont constantes. La formation, le nombre et la stabilité de telles cellules dépendent du rapport des variations de densité dues à la température et à la teneur en sels.Les concentrations des gaz dissouts dans l'eau profonde, en l'occurrence CO₂ et CH₄, sont, à toute profondeur, inférieures à la saturation. Les sels minéraux proviennent surtout de solutions hydrothermales qui émanent du fond du lac, et dont la salinité est voisine de 4; la valeur comparative pour l'eau profonde est de 2,5. L'apport annuel de ces sources est de l'ordre de 0,5 km³, soit 1/1000 du volume total du lac. Les teneurs anormales en Zn sont dues également à ce caractère hydrothermal.Des données physiques, géochemiques et paléontologiques permettent la corrélation stratigraphique des sédiments. Les vitesses de sédimentation sont de l'ordre de 30 cm/1000 ans, donnant ainsi un âge pliocène pour la partie profonde de la baie septentrionale. Les périodes d'activité hydrothermale et de renforcement de la vulcanicité qui se manifestent dans les sédiments, semblent coïncider avec les périodes pluviales.L'enrichissement des eaux de surface du lac Kivu en substances minérales a entraîné un développement explosif des diatomées, en particulier du genreNitzchia. Différentes espèces nouvelles de bactéries oxydant et produisant CH₄ ont été isolées. La présence de méthane est due en partie à la destruction du plancton par les bactéries et en partie à une transformation diagénétique.

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, , . Kivu 0,5 , . , 300 . 0,4 4 (²) . , . . , , , . , . . _{2 4} . , 4%. 2,5%. 0,5 ³, , 1/1000 . ., . 30 /1000 , . . . , , , . Kivu Nitzschia. , . , — .

     

Burial of reefs by shallow-water carbonates,Silurian Gower formation,Iowa, U.S.A.

The Gower Formation was deposited in two main stages. In the first, crinoid-coelenterate reef complexes, consisting of numerous closely spaced mounds, developed to maximum relief in water about 30 metres deep initially. Complexes are asymmetrical: the well defined windward Marginal Zone has pronounced local relief; the flatter, more extensive Leeward Zone fans out behind a high central area. Equivalent off-reef beds, where correlation is clear, consist of relatively fine skeletal dolomite.The second-stage deposits record a fall in sea level and the filling of first-stage topographic lows by progressively shallower-water sediments. These were mainly laminated carbonate muds and fine sands (Brady/Anamosa facies group). In the Marginal Zone these were deposited at first as steep wedge-beds on earlier mound flanks, together with a distinctive fauna and scattered stromatolites (Brady facies). Mounds expanded laterally while developing a platform on top. Poorly fossiliferous, flatter-lying beds (Laminate-Anamosa) subsequently filled remaining inter-mound hollows. Equivalent deposits in the Leeward Zone consist almost entirely of Laminate-Anamosa. Off-reef equivalents are probably generally similar.The second stage of Gower deposition ended with the accumulation across inter-complex basins of extensive uniform sheets of stromatolites and subordinate laminated muds (Crenulate-Anamosa). Near the reefs Crenulate-Anamosa overlies Laminate-Anamosa; in basin centres it lies directly on beds of the first depositional stage. The stromatolites are believed to have originated in very shallow, perhaps tideless, water with restricted circulation and high salinity.The shallow-water origin of these sediments suggests that reef tops were exposed during second-stage deposition, and consequently accumulated little or no sediment. Filled caves and a slightly earlier erosion surface tend to support this interpretation.

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Zusammenfassung Die Sedimente der silurischen Gower-Formation im Staate Iowa wurden in zwei Phasen abgelagert. Während der ersten entwickelte sich in Krinoiden-Coelenteraten Riffkomplexe aus vielen nah benachbarten Kuppen ein Relief in ursprünglich 30 m Wassertiefe. Die Riffkomplexe sind asymmetrisch: die gut definierte Randzone in Windrichtung hat ein ausgeprägtes Detailrelief; hinter einer zentralen Erhebung erstrecken sich die weniger steilen und ausgedehnteren Fächer der Lee-Zone. Soweit korrelierbar, bestehen die riffernen Sedimente aus relativ feinem skeletalem Dolomit.Die Ablagerungen der zweiten Phase repräsentieren eine Senkung des Meeresspiegels; die topographisch tieferen Teile des vorhandenen Reliefs werden mit Sedimenten aus immer geringerer Wassertiefe gefüllt, hauptsächlich mit laminierten Karbonatschlammen und Feinsanden (Brady/Anamosa-Fazies-Gruppe). In der Randzone wurden sie zunächst als steile keilförmige Schichten auf Kuppenhängen abgelagert (Brady/Fazies); diese enthalten eine charakteristische Fauna und einzelne Stromatolithe. Die Kuppen verbreiterten sich entsprechen zu Plateaus. Fossilarme, flacher liegende Schichten (laminierte Anamosa-Fazies) füllten dann die Restsenken zwischen den Kuppen. Die entsprechenden Ablagerungen der Lee-Zone gehören fast ausschließlich zur letzteren Fazies, und rifferne Sedimente sind wahrscheinlich im allgemeinen ähnlich.Am Ende der zweiten Phase der Gower-Formation wurden ausgedehnte einförmige Schichten von Stromatolithen und — untergeordnet — laminierten Schlammen (gewellte Anamosa-Fazies) in den Becken zwischen den Riffkomplexen abgelagert. In Riffnähe wird die laminierte von der gewellten Anamosa-Fazies überdeckt, im Beckenzentrum folgt die letztere direkt auf die Ablagerungen der ersten Phase. Für die Stromatolith-Bildung wird sehr flaches, vielleicht gezeiten-loses Wasser mit beschränkter Zirkulation und hoher Salinität angenommen.Bei Ablagerung dieser Sedimente im Flachwasser müssen die Riffoberflächen während der zweiten Phase trocken gelegen haben, weshalb sie mit wenig oder keinem Sediment überdeckt wurden. Hohlraumfüllungen und eine wenig ältere Erosionsfläche scheinen diese Interpretation zu unterstützen.

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Résumé Les sédiments de la formation silurienne Gower dans l'état Iowa furent déposés en deux phases. Pendant la première phase, il se forma un relief, à partier de nombreux pitons sous-marins voisins, dans les complexes de récifs de crinoïdes-coelentérés à l'intérieur d'une profondeur d'eau originelle de 30 m. Les complexes de récifs sont asymétriques. La zone de bordure, bien définie dans la direction du vent, possède un relief de détails marqué; derrière une élévation centrale s'étendent les surfaces moins escarpées et allongées de la zone »Lee«. S'il est possible de les comparer, les sédiments des récifs se composent de dolomites relativement fines.Les dépôts de la deuxième phase représentent un affaissement du niveau de la mer. Les parties topographiques profondes du relief présent seront comblées par des sédiments provenant de profondeurs d'eau toujours plus petites, principalement avec des vases de carbonates en lamelles et des sables fins (groupe de faciès »Brady/Anamosa«). Dans la zone de bordure, ces sédiments furent d'abord déposés sous forme de strates abruptes et cunéiformes sur les versants des coupoles (faciès Brady); ils contiennent une faune caractéristique et des »Stromatolites« particulières. Les coupoles s'étendirent pour se transformer en plateau. Puis, les couches plus basses, pauvres en fossiles (faciès en lamelles Anamosa), remplirent les depressions restantes entre les coupoles. Les dépôts correspondants de la zone »Lee« appartiennent, d'une manière presque exclusive, au dernier faciès et les sédiments loins des récifs sont en général, vraisemblablement, similaires.A la fin de la deuxième phase de la formation Gower, des couches de »Stromatolites« étendués et uniformes ainsi que des vases en lamelles subordonnées (faciès ondulés Anamosa) furent déposées dans les bassins entre les complexes de récifs. A proximité des récifs, le faciès en lamelles sera recouvert par le faciés ondulé Anamosa; dans le centre du bassin, le dernier faciès suit immédiatement les dépôts de la première phase. Pour la formation de »Stromatolites« on présume l'action d'eau à bas niveau, peut être sans marées, mais avec des courants limités et de la salinités élevée.Pendant la sédimentation de ces couches dans l'eau basse, les surfaces des récifs doivent avoir été à sec durant la deuxième phase. C'est pourquoi elles ne sont couvertes que de peu de sédiment ou pas du tout. Le remplisage de cavernes et une surface d'érosion un peu plus ancienne semblent supporter cette interprétation.

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Gower : , 30 — . : ; . . - . , . ., ( Brady / Anamosa). ( Brady). . , - . , ( laminierte Anamosa). Gower ( Anamosa). Anamosa, . , . , , , . .

     

Geologische Probleme bei der Anlage von Naturschutzgebieten

Zusammenfassung Der gestaltende Naturschutz bezweckt eine Verbesserung bzw. Regeneration gefährdeter oder zerstörter Biotope, besonders der Feuchtbiotope.Die Schaffung solcher Biotope, die im allgemeinen mit der Anlage einer Wasserfläche eingeleitet wird, erfordert vor allem eine geologische Beurteilung des Baugrundes und der Wasserführung. Für eine möglichst effektive Erstellung müssen darüber hinaus schon bei der Planung die regionalgeologischen Gegebenheiten berücksichtigt werden.Als besonders kostengünstig erweist sich die Verwendung bereits vorhandener Hohlformen vor allem aufgelassener Tagebaubetriebe. Diese können, besonders bei schwierigen geotechnischen Verhältnissen, als Naturschutzgebiete weitaus effektiver und kostengünstiger rekultiviert werden als nach den herkömmlichen Zielsetzungen.Auf Grund dieser Erfahrungen werden geowissenschaftliche Kriterien für die Auswahl von Naturschutzflächen zusammengestellt. Es wird vorgeschlagen, potentielle Naturschutzgebiete in Zusammenarbeit mit Rohstoffsicherung und Landschaftsplanung systematisch zu erfassen und vergleichend zu bewerten.

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Formative natural protection aims at a melioration or a regeneration of endangered or destructed biotopes, especially humid biotopes.Establishing those biotopes generally begins with laying-out a surface of water. This requires a geological examination of soil and groundwater conditions. For a most effective management the regional geological context must be considered as early as during planning.The use of already existent excavations, particularly abandoned open pits, proves most favourable economically. Especially in cases of difficult geotechnical conditions open pits can be recultivated far more effectively and less expensively as for tradional purposes.Based on this experiences geoscientific criteria for the choice of areas for natural protection are listed. It is proposed to systematically register and comparatively value areas for natural protection with respect to securing of resources and regional planning.

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Résumé La protection organisée de la nature a pour but une amélioration, voire une régénération de biotopes en danger ou bien détruits, en particulier des biotopes humides.La création de tels biotopes, débutant en général par la mise en place d'une surface d'eau, nécessite avant tout une analyse géologique du terrain d'installation et de l'alimentation en eau. Pour un aménagement aussi effectif que possible il faut en plus, déjà pendant la planification, tenir compte des données géologiques régionales.L'utilisation d'excavations déjà existantes, et surtout d'exploitations à ciel ouvert non comblées, s'avère particulièrement économiques. Celles-ci peuvent, surtout dans des conditions géotechniques difficiles, être récultivées beaucoup plus effectivement et à meilleur marché en en faisant des réserves naturelles plutôt qu'en visant les buts traditionnels.A partir de ces expériences, des critères géoscientifiques sont rassemblés en vue du choix d'emplacements de réserves naturelles. Il est proposé de faire le recensement systématique et de donner appréciation comparative des réserves naturelles en puissance en liaison avec l'approvisionnement en matériaux et une planification régionale.

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Die Karbonatsedimente der Obertrias in den nördlichen Kalkalpen

Zusammenfassung Die Karbonatsedimente des Nor und des Rät in den nördlichen Kalkalpen verteilen sich auf zwei großräumige Faziesbereiche. Im Südosten weist die Dachsteinkalk-Fazies im Nor und im Rät eine mächtige Folge von Flachwasserkalken auf, denen randlich Riffkomplexe angegliedert sind. Zwischen den Dachstein-kalk-Plattformen wird in einzelnen, flachen Becken die Hallstätter Fazies mit geringmächtigen Kalken und Mergeln abgelagert. Die im Norden und Westen anschließende Hauptdolomit-Fazies zeigt im Nor eine einheitliche, lagunäre Entwicklung, die sich im Rät in Schwellen mit kalkiger Sedimentation und in Senken mit mergliger Sedimentation differenziert. Dieser Ablagerungsraum ist nicht mit einer Geosynklinale zu vergleichen, es ist besser für die Zeit der Trias von einem alpinen Schelf zu sprechen.

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The Late Triassic (Norian-Rhaetian) carbonate sediments in the Northern Limestone Alps are spread between two large facies of a shelf. To the south-east the Dachsteinkalk-Formation in the Norian and Rhaetian shows a thick series of shallow-water limestones, to which reef complexes are marginally annexed. Between the Dachstein-limestones the Hallstätter Formation was deposited in single, shallow basins, showing limestones and marls of little thickness. The Hauptdolomit Formation, following to the north and to the west, shows a uniform lagoonal development in the Norian, which is differentiated in the Rhaetian by ridges of limestone sedimentation and by basins of marl sedimentation.

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Résumé Les sédiments carbonatées du Norien et du Rhétien dans les Alpes calcaires du nord se trouvent dans deux larges faciès d'un plateau continental. Au sudest la Dachsteinkalkformation montre au Norien et au Rhétien une énorme suite de calcaires d'eau basse; à leurs bords on trouve des récifs. Parmi la Dachsteinkalkformation le Hallstätter faciès s'est déposé dans quelques bassins bas; elle se compose de marnes et de calcaires de peu de richesse. La Hauptdolomit-formation suivant au nord et au ouest montre au Norien une évolution uniforme de lagon qui se développe au Rhétien en dorsales avec des sédiments calcaires et en bassins avec des sédiments marneux.

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Vortrag, gehalten auf der 56.Jahrestagung der Geologischen Vereinigung am 26. Februar 1966 in Wien. Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unter-stützte Arbeit wurde am Institut für Geologie und Paläontologie der Technischen Universität Berlin ausgeführt. Herrn Dr. W.Schlager, Wien, verdanke ich eine kritische Überprüfung der paläogeographischen Karte. Für die Unterstützung der Arbeit möchte ich hier allen danken.     

Iron ore of the Lahn-Dill type formed by diagenetic seeping of pyroclastic sequences — a case study on the Schalstein section at Gänsberg (Weilburg)

Investigations on the reconstruction of processes and facies relationships from submarine volcanics of Devonian age in the Lahn syncline (Rhenish Mountains, Western Germany) reveal a complex development of secondary alteration. This is well illustrated by a mafic pyroclastic sequence (»Schalstein«) at the Gänsberg near Weilburg where alteration processes are visible by petrographic and geochemical means and can be further classified by cathodoluminescence. Iron ore formation of Lahn-Dill type is recognized as part of this alteration process, resulting from diagenetic seeping. Until recently a direct magmatic source for the Lahn-Dill type iron ore has been the generally accepted model. These bodies have therefore been viewed as a rather unique stratiform deposit, whose occurrence was virtually confined to this type area. However, it is here considered that the formation of the iron ore corresponds well with existing models of alteration processes within recent oceanic environments which are of a more universal occurrence.

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Zusammenfassung Untersuchungen zur Rekonstruktion der Abläufe an und in den submarinen Vulkangebäuden des Devons (Givet/Adorf-Phase) der Lahnmulde (südliches Rheinisches Schiefergebirge) schließen die sekundäre Alteration mit ein und werden an dem ausschließlich aus basischen Pyroklastiten (Schalstein) aufgebauten Profil am Gänsberg bei Weilburg exemplarisch vorgestellt. Diese anhand petrographischer und geochemischer Kriterien erkennbaren sekundären Prozesse zeigen eine mehrphasige Entwicklung auf, die durch Kathodenlumineszenz-Untersuchungen der Karbonatzemente bestätigt und zeitlich geordnet werden kann. Die an die pyroklastische Abfolge gebundene Roteisensteinvererzung vom Lahn-Dill-Typ läßt sich mit der bei diesen Vorgängen erfolgten Wanderung verschiedener Elemente korrelieren. Damit wird die Vererzung zu einem Produkt der diagenetischen Alteration und nicht der magmatischen Differentiation, wodurch sie mit rezent im ozeanischen Raum beobachteten Prozessen vergleichbar ist. Diese Vorstellungen fügen die Lahn-Dill-Erze in aktualistisch begründete Modelle zur Genese von Erzen ein. Damit erscheint die Besonderheit und fast nur auf den rhenoherzynischen Raum beschränkte Verbreitung dieses Typus hinfällig.

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Résumé L'étude de la succession des phénomènes et des relations facielles dans les volcanites sous-marines d'âge dévonien du synclinal de la Lahn (Massif schisteux rhénan) fait apparaître des processus complexes d'altération secondaire. Ceci est particulièrement bien illustré par la séquence pyroclastique («Schalstein») du Gänsberg près de Weilburg: les processus secondaires, identifiables par des critères pétrographiques et géochimiques y présentent un développement polyphasé dont l'histoire peut être reconstituée par application de la cathodo-luminescence au ciment carbonaté. Les minéralisations en fer associées à la série pyroclastique peuvent être corrélées avec les migrations de divers éléments impliqués dans ces processus. Ces minéralisations apparaissent ainsi comme le produit d'une altération diagénétique et ne correspondent donc pas au modèle généralement admis d'une différenciation magmatique. Cette genèse par altération est d'ailleurs conforme à ce qu'on observe dans les domaines océaniques récents de sorte que les gisements de la région Lahn-Dill doiventêtre considérés non pas comme une singularité du massif schisteux rhénan, mais comme l'expression d'un phénomène plus général à caractère actualiste.

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