The petrogenesis of the Edough amphibolites, Annaba, NE Algeria: two unrelated basic magmas and the lherzolite-harzburgite residue of a possible magma source

Summary The conditions of metamorphism and petrogenesis of Kef Lakhal amphibolites and associated amphibolite and olivine-rich lenses are discussed. The Kef Lakhal amphibolites contain plagioclase ranging from An₈₅ and An₁₂ and Ca-poor normally zoned garnet (< 9 wt% CaO) and were last metamorphosed to upper amphibolite facies. The amphibolite lenses invariably contain calcic plagioclase (An_97-78) and Ca-rich (up to 14 wt% CaO) doubly zoned garnets. Based on garnet zoning, it is found that the lenses experienced the three metamorphisms recorded elsewhere in the massif whereas the main amphibolites suffered only the last two metamorphisms, the last of which reached conditions of about T= 700 ± 80 °C and P= 8–10 Kb. This agrees with two unrelated igneous suites and is supported by the chemistry of the rocks and quantitative modelling. The Kef Lakhal amphibolites were formed by olivine-dominated fractional crystallisation processes from melts derived by partial melting of a homogeneous source and preserve MORB affinities. The amphibolite lenses were also evolved by fractional processes dominated by olivine but from a less homogeneous source and have island arc characteristics. The associated olivine-rich lenses are lherzolite-harzburgite mantle residua which suffered up to 35% melting. Bearing in mind the lack of isotopic and structural information, the data presented in this study indicate that fractional crystallisation of liquids produced through non model melting of these residua does not reproduce the composition of either of the amphibolites. Fractionation of melts similar to those derived from the Ronda peridotites yield compositions similar to the Edough amphibolites.

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Die Entstehung der Edough Amphibolite, Annaba, NE Algerien; zwei basische Magmen und das Lherzolit-Harzburgit-Residuum einer möglichen Magmenquelle

Zusammenfassung Die Metamorphosebedingungen und die Petrogenese der Amphibolite von Kef Lakhal und der mit ihnen assoziierten Amphibolit- und Olivin-reichen Linsen werden diskutiert. Die Kef Lakhal-Amphibolite enthalten Plagioklas, dessen Zusammensetzung von An₈₅ bis An₁₂ schwankt, und Ca-armen, normal zonierten Granat (< 9 Gew % CaO). Sie wurden unter Bedingungen der obenen Amphibolitfacies metamorphosiert. Die Amphibolit-Linsen führen stets Ca-reichen (An_97-78) Plagioklas und doppelt zonierten Granat (bis zu 14 Gew % Ca0). Die Granatzonierung läßt erkennen, daß die Linsen drei Metamorphose-Phasen, die auch sonst in dem Massiv nachgewiesen wurden, ausgesetzt waren. Die letzte Phase erreichte Bedingungen von ungefähr T = 700 ± 80 °C und P = 8–10 kb. Dies weist auf zwei, miteinander nicht verwandte magmatische Gesteinsabfolgen hin; dieses Konzept wird durch die chemische Zusammensetzung und durch quantitative Modellierung unterstützt. Die Kef Lakhal-Amphibolite wurden durch Olivin-dominierte fraktionierte Kristallisation aus Schmelzen gebildet, die durch partielle Aufschmelzung einer homogenen Quelle entstanden sind und MORB-Charakteristik haben. Die Amphibolit-Linsen gehen auch auf Olivin-dominierte Fraktionierungs-Prozesse zurück, hatten aber eine weniger homogene Quelle und zeigen Inselbogen-Charakteristika. Die assoziierten Olivin-reichen Linsen sind Lherzolit-Harzburgit Mantel-Residua, die von bis zu 35% Aufschmelzung betroffen waren. Obwohl zu berücksichtigen ist, daß isotopengeologische und strukturelle Daten fehlen, zeigen die Ergebnisse, daß fraktionierte Kristallisation von Schmelzen, die durch Non-Modell Aufschmelzung der Residua entstanden sind, nicht die Zusammensetzung der Amphibolite reproduzieren können. Hingegen liefert Fraktionierung von Schmelzen, die denen des RondaPeridotits ähnlich sind, Zusammensetzungen, die denen der Edough Amphibolite ähnlich sind.

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With 11 Figures     

Zur Frage der Beziehungen zwischen Tektonik und Landformung

Zusammenfassung Das Problem der Beziehungen zwischen Tektonik und Landformung beinhaltet die zeitliche und die genetische Verknüpfung der tektonischen Zyklen in der Erdgeschichte mit dem Ablauf des geomorphologischen Geschehens, Fragestellungen, welche besonders in Europa von verschiedenen Forschungsrichtungen (Geologie, physische Geographie) behandelt werden und welche einen Vergleich der erzielten Ergebnisse sehr nahelegen. Die Großformen der Erdrinde werden in erster Linie durch die endogenen, tektonischen Kräfte geschaffen. Die Landformung erscheint aber außerdem durch das Wirken der jeweiligen klimatischen Faktoren (Büdel, J., 1948) und durch den Stand des Meeresspiegels, des letzteren als der maßgeblichen, zeitlich wechselnden Erosionsbasis, beeinflußt; Umstände, auf welche, der Zielsetzung entsprechend, in diesem Aufsatz nicht näher eingegangen werden soll. Die morphologischen und die tektonischen Entwicklungen spiegeln sich in den Sedimentationen der jeweiligen Zeiträume der jüngeren geologischen Vergangenheit, unter Berücksichtigung der durch eine Filterwirkung bedingten Unterdrückung der Abbildung sekundärer Vorgänge (E.Wegmann, 1948), in großen Zügen wider, so daß auch diese zur Klärung der Erscheinungen heranzuziehen sind.Im folgenden sollen die einschlägigen Fragestellungen, hauptsächlich an Hand der jüngsttertiären Entwicklungsgeschichte der Alpen und ihrer weiteren Umrahmung, einschließlich der östlichen Randbecken, geprüft werden, wobei insbesondere eine Stellungnahme zu strittigen tektonischen Problemstellungen erfolgen muß, welch letztere für den Ablauf der Landformung von grundsätzlicher und maßgeblichster Bedeutung erscheinen.     

Platinum-group mineral occurrence associated with flow top amygdule sulfides in komatiitic basalt,Abitibi Greenstone Belt,Ontario

Summary Platinum-group mineral (PGM)-bearing amygdule Fe-Ni(±Cu) sulfide has been discovered in samples of amygdaloidal basalt and underlying olivine spinifex-textured basalt from the flow top of Fred's Flow, Munro Township, Ontario. The amygdules are rounded to slightly elongate in shape, up to 10 mm in diameter, filled by chlorite + quartz ± carbonate ± sulfide, and rimmed by relict igneous chromite and clinopyroxene. The sulfide occurs as masses that line and are embedded in the margins of the amygdules. Detailed electron microprobe studies indicate that the sulfide masses are fairly constant (21±4 mol% NiS) in bulk composition and consist of pyrrhotite and pentlandite (Ni-rich) ± minor chalcopyrite rare PGM. The sulfide phases show lamellar intergrowth and are embayed against chlorite. The PGM observed are grains of merenskyite (PdTe₂), kotulskite (PdTe), and sperrylite (PtAs₂) that are up to 10 m in size, multi-faceted against sulfide, and embayed against chlorite. Whole-rock analyses of the amygdaloidal basalt host rock show strong enrichments in platinum-group elements (PGE + Au = 330 ppb), Ni, Cu, S, and Cr.The textures and spatial associations indicate a genetic relationship between the PGM-bearing sulfide masses and the amygdules. Density considerations, the very close spatial association with the amygdules (vesicles), and the marked enrichment in PGE and related metals and S in the amygdaloidal basalt host rock contradict formation of the sulfide masses as droplets of immiscible sulfide liquid separated from silicate melt. The alteration of the sulfide masses, their association with the vesiculation structures rather than with the pervasive hydrothermal alteration phase assemblage, and lack of evidence for enrichment of Cu and chalcopyrite relative to Ni and Fe-Ni sulfide are inconsistent with formation of the sulfide masses by hydrothermal alteration processes. Alternatively, the mineralogical, textural, spatial association, and whole-rock compositional features can be explained by an igneous degassing-metal diffusion model. It is suggested that prior to emplacement, sulfurous vapor separates from the lava to form vesicles, which float upward to the flow top. Diffusion of PGE and related metals from the lava toward the vesicles as they float upward and reaction of the metals with S within the vesicles forms Fe-Ni-Cu sulfide liquid on the vesicle walls. On quenching, vesicles are trapped in the flow top and the sulfide liquid within them solidifies and sulfide phases and PGM exsolve in the subsolidus.

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Platingruppenminerale mit Flowtop Sulfiden in komatiitischem Basalt, Abitibi Greenstone Belt, Ontario

Zusammenfassung Platingruppenmineral (PGM)-führende Sulfide sind in Blasenräumen von Basaltman delsteinen and darunterliegendem Basalt mit Spinifex-Olivin des Fred's Flow, Munro Township, Ontario beobachtet worden. Die Mandeln sind rundlich bis leicht länglich, haben bis zu 10 mm Durchmesser und Bind mit Chlorit + Quarz ± Sulfid ± Karbonat gefüllt und zeigen einen Rand von reliktischem, magmatischem Chromit und Klinopyroxen. Die Sulfide kommen als Massen, die die Ränder der Mandeln bedecken und in these eingebettet sind, vor. Detaillierte Mikrosondenuntersuchungen zeigen, daß die Gesamtzusammensetzung der Sulfide ziemlich konstant ist (21 ± 4 mol % NiS), und daß she aus Magnetkies und nickelreichen Pentlandit ± Chalcopyrit ± seltene PGM bestehen. Die Sulfidphasen zeigen lamellare Verwachsungen und Einbuchtungen gegen Chlorit. Folgende PGM wurden beobachtet: Merenskyit (PdTe2), Kotulskit (PdTe) and Sperrylit (PtAs2), die bis zu 10 gm groß sind, vielflächig gegen die Sulfide, und eingebuchtet gegen den Chlorit erscheinen. Gesamtgesteinsanalysen des basaltischen Muttergesteins zeigen starke Anreicherungen der Platingruppenelemente (PGE + Au = 330 ppb), Ni, Cu, S, und Cr.Die Texturen und räumlichen Assoziationen weisen auf eine genetische Beziehung zwischen den PGM-führenden Sulfidmassen und den Mandeln hin. Die Dichte, die sehr enge räumliche Assoziation mit den Mandeln, und die deutliche Anreicherung von PGE and verwandten Metallen, Bowie von Schwefel, in den basaltischen Muttergesteinen, sprechen gegen eine Bildung der Sulfidmassen als Tröpfchen einer entmischten Sulfidschmelze, die von der Silikatschmelze abgetrennt wurde. Die Umwandlung der Sulfide, ihre Assoziation mit den Mandeln und nicht mit der umfangreichen hydrothermalen Umwandlungsassoziation und fehlende Hinweise für eine Anreicherung von Cu und Kupferkies relativ zu Ni und Fe-Ni Sulfiden, lassen sich nicht mit einer Bildung der Sulfide durch hydrothermale Umwandlungsprozesse vereinbaren.Die mineralogische, texturelle und raumliche Assoziation und die Zusammensetzung der Muttergesteine kann viel eher durch das Modell magmatischer Entgasung mit Metalldiffusion erklärt worden. Wir regen an, daß vor der Platznahme schwefelreiche Dämpfe von der Lava abgetrennt worden sind und Blasen gebildet haben, welche aufwärts bis zum Top des Basaltergusses migrierten. Diffusion der PGE und verwandter Metalle aus der Lava zu den in Bewegung begriffenen Blasen und Reaktion der Metalle mit Schwefel innerhalb der Hohlräume, führte zur Entstehung einer Fe-Ni-Cu-Schwefel-Schmelze an den Wänden der Mandeln. Bei Abkühlung wurden die Hohlräume in dem oberen Teil des Flows fixiert, die Sulfidschmelze verfestigt sich und Sulfidphasen and PGM entmischen sich im Subsolidus.

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With 7 Figures     

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     

Alpine-type gabbros within the Krivaja-Konjuh ultramafic massif in the ophiolite zone of the Dinarides,Yugoslavia

Summary Gabbros of two kinds, one related to dolerite and the other related to peridotite, are widespread in the Dinaride ophiolite zone. Gabbros within the Krivaja-Konjuh peridotite massif, along the Gostovii River and near Romanovac Mountain, exemplify the second kind. The gabbroic rocks range from feldspathic wehrlite and feldspathic dunite through troctolite and olivine gabbro to olivine-free gabbro, all of which are more or less serpentinized or uralitized.The gabbro is characterized by foliation and layering in which cumulus textures are well shown. Peridotite and gabbro intergrade and are interlayered, but in places feldspar seems to have been introduced metasomatically into peridotite along gabbro dikes. The gabbro masses, like their internal structures, parallel layering in the surrounding peridotite. Intrusive relations, however, are indicated by gabbro dikes in peridotite, and xenoliths of peridotite in gabbro. Absence of gabbro dikes in the surrounding Jurassic rocks shows that the gabbro was intruded into peridotite before both were emplaced tectonically.Chemically, the gabbros are typically alpine, with high ratios of CaO: Na₂O, high MgO: FeO ratios, and low K₂O and TiO₂. Plots of chemical composition suggest a close affinity between gabbro and olivine tholeiite and olivine basalt.It is proposed that a primary magma of olivine tholeiite composition was produced by partial melting of the upper mantle material below an ancient Jurassic(?) Mid-oceanic ridge at a depth of 35 to 70 km. The melt was moved to higher levels and it was intruded into the peridotites moving upwards and crystallization began at a depth below 30 km. The trends of differentiation processes have been disscused in detail.

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Alpinotype Gabbros innerhalb des Ultramafit-Massivs von Krivaja-Konjuh in der Ophiolith-Zone der Dinariden, Jugoslawien

Zusammenfassung In der Ophiolith-Zone der Dinariden kommen verbreitet Gabbros zweierlei Art vor: die eine steht zu Doleriten in Beziehung, die andere zu Peridotiten. Gabbros innerhalb des Peridotit-Massivs von Krivaja-Konjuh, längs des Flusses Gostoviéi und nahe dem Berg Romanovac sind Beispiele für die zweite Art. Die gabbroiden Gesteine variieren von Feldspat-führenden Wehrliten und Feldspat-führenden Duniten über Troktolithe und Olivin-Gabbros bis zu Olivin-freiem Gabbro; sie sind alle mehr oder weniger serpentinisiert oder uralitisiert.Der Gabbro ist durch Faltung und Bänderung, in der Cumulus-Texturen gut erkennbar sind, charakterisiert. Peridotit und Gabbro gehen ineinander über und zeigen Wechsellagerung, aber an manchen Stellen scheint der Feldspat längs Gabbrogängen metasomatisch in den Peridotit eingedrungen zu sein. Die Gabbromassen liegen ebenso wie ihre internen Strukturen parallel zur Schichtung der umgebenden Periodotite. Gabbrogänge in Peridotit und Xenolithe von Peridotit in Gabbro zeigen indessen intrusive Beziehungen an. Die Abwesenheit von Gabbrogängen in den umgebenden jurassischen Gesteinen zeigt, daß der Gabbro in den Peridotit vor deren gemeinsamen tektonischen Platznahme intrudierte.Vom chemischen Standpunkt aus sind die Gabbros typisch alpin, mit großen (CaO: Na₂O)- und (MgO: FeO)-Verhältnissen und kleinen TiO₂-und K₂O-Werten.Es wird vorgeschlagen, daß ein primäres Magma von olivintholeiitischer Zusammensetzung durch partielle Aufschmelzung von Material des Oberen Mantels unterhalb einer alten jurassischen(?) mittelozeanischen Schwelle in einer Tiefe von 35–70 km entstand. Die Schmelze wurde in höhere Niveaus bewegt und in die sich aufwärts bewegenden Peridotite intrudiert; die Kristallisation begann in einer Tiefe von unter 30 km. Die Tendenzen der Differentiationsprozesse werden im Detail diskutiert.

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With 7 Figures     

Das Problem Akmit-Ägirin

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde erneut die Frage nach dem Zusammenhang zwischen der Farbe der Natriumeisenpyroxene und ihrer chemischen Konstitution aufgeworfen. Da die früheren Versuche, diese Frage auf analytischem Wege zu lösen, nicht zum Ziele geführt hatten, wurde hier das reine Endglied NaFe^IIIISi₂O₆ synthetisch hergestellt; in weiteren Versuchen wurden Na und Fe³⁺ durch andere Ionen zu einem kleinen Teil ersetzt und der Einfluß auf die Farbe ermitteltEs wurden Versuche durchgeführt, bei denen Na durch Ca oder Cd, Fe³⁺ durch Mg, Mn²⁺, Fe²⁺, Co, Ni oder Zn ersetzt wurde; bei weiteren Versuchen wurde anstelle von Fe³⁺ zu einem kleinen Teil sowohl eines der obengenannten 2wertigen Ionen als auch Ti⁴⁺ oder Zr⁴⁺ eingebaut. Die erhaltenen Mischkristalle wurden optisch und röntgenographisch untersucht.Zur näheren Charakterisierung dieser Mischglieder wurde in einer Reihe von Schliffen das Absorptionsspektrum in verschiedenen kristallographischen Richtungen bestimmt und mit den ebenfalls aufgenommenen Absorptionskurven von natürlichen Ägirinen verglichen.Auf Grund der synthetischen Versuche werden folgende Definitionen vorgeschlagen: Die Namen Akmit und Ägirin sollen weiterhin für Natriumeisenpyroxen nebeneinander beibehalten werden, wobei die Abgrenzung gegenüber Ägirinaugit gemäß dem Vorschlag vonTröger (2) vorgenommen werden kann. Für die Unterscheidung der beiden Varietäten soll gemäß den bisherigen Gepflogenheiten die Farbe maßgebend sein.Das reine Endglied NaFe^IIISi₂O₆ ist braun und muß deshalb als Akmit bezeichnet werden.Ferner sind mit Akmit die Mischkristalle zu bezeichnen, bei denen das Fe³⁺ durch Mn ersetzt ist, da auch diese Glieder braune Farbe aufweisen; die Ansicht vonGrout konnte also durch synthetische Versuche bestätigt werden.Die grüne Farbe der Ägirine in RichtungX undY wird durch die gleichzeitige Anwesenheit von 2- und 3wertigem Eisen hervorgerufen, so daß als Ägirin diejenigen Mischkristalle zu bezeichnen sind, bei denen 3wertiges Eisen durch zwertiges ersetzt ist. Der Einfluß des 2wertigen Eisens überwiegt dabei gegenüber dem Einfluß anderer Ionen.Das häufigere Auftreten des Ägirin gegenüber Akmit hat also seine Ursache darin, daß in der Natur 2wertiges Eisen praktisch stets vorhanden ist.Die Gitterkonstanten von Akmit und Ägirin sind im Bereich der hier erzielten Meßgenauigkeit gleich und wurden wie folgt bestimmt:a = 9,66 Åb = 879 Åc = 5,26 Å = 72,7 °Die Arbeit wurde gefördert durch eine Spende keramischen Materials zum Bau der Versuchsöfen, wofür ich auch an dieser Stelle der Fa. Stemag in Lauf meinen Dank aussprechen möchte.Der Fa. Elchem in Nürnberg danke ich für die Durchführung der Spektralanalysen sowie für die Anfertigung einer Aufnahme mit der Guinier-Kammer.Ferner danke ich dem Institut für Anorganische Chemie der Universität Erlangen für Überlassung, bzw. Anfertigung einiger Substanzen.     

The mineral composition of the Napolitan yellow tuff

Zusammenfassung Der gelbe neapolitanische Tuff scheidet sich auffallend von den übrigen Formationen der mächtigen quartären, vulkanischen Lagerfolge von Campanien durch die Art der Umwandlung, die die Glassubstanz des Tuffs erlitten hat. Diese Umwandlung ist durch folgende Merkmale charakterisiert: 1. nur das vulkanische Glas ist dabei angegriffen worden; 2. starke Anreicherung und Oxydation des Eisens und 3. starke Zeolithbildung.Die Hauptminerale der Tonfraktion sind Herschelit, Montmorillonit und ein dem Hydrobiotit nahestehendes Tonmineral. Die Bildungsweise scheint prinzipiell ähnlicher Art wie die Palagonitisierung der Sideromelane gewesen zu sein, d. h. Zersetzung von glühheißem vulkanischem Glas durch hydrochemische Reaktionen.     

Sind die alpinotypen Peridotitmassen vielleicht tektonisch verfrachtete Bruchstücke der Peridotitschale?

Zusammenfassung Das Fehlen intensiver Mylonitisierung in vielen Olivingesteinen und die Häufigkeit ungestörter Maschenstrukturen in Serpentinen weisen darauf hin, da\ Flie\en in kristallinem Zustand und durch Wasserdampf erleichterte Gleitung von Kristallen keine allgemeingültige Erklärung für die Platznahme der alpinotypen Ultramafite darbieten.Die hier erörterte Deutung der alpinotypen Ultramafitmassen als tektonisch verfrachtete Bruchstücke der Peridotitschale würde eine einfache Erklärung ergeben für mehrere Phänomene, die sonst schwer zu verstehen sind; es ist aber noch zu überprüfen, ob sie tektonisch möglich ist. Die vorliegende Arbeit hat also einen vorläufigen Charakter und beabsichtigt nur, diese Deutung zur Erwägung zu empfehlen.Nach der hier erörterten Deutung erfolgte die Erstarrung der alpinotypen Peridotite vielleicht schon während einer sehr frühen Periode der Bildung des Erdmantels. Die in Peridotiten vieler Fundorte aufgefundene Gefügeregelung wäre aber möglicherweise auf nachträgliche Metamorphose in der Peridotitschale zurückzuführen: die alpinotypen Peridotite würden also vielleicht als metamorphe Gesteine zu deuten sein. Der Kissenlavenvulkanismus derSteinmann-Trinität wäre eine normale Begleiterscheinung der tektonischen Platznahme der Peridotitmassen; das betreffende Magma würde der Peridotitschale entstammen und während der Bewegung der oberen Teile dieser Schale hochgepre\t worden sein.Die hier erörterte Deutung der alpinotypen Ultramafitmassen würde eine einfache Erklärung darbieten für das augenscheinliche Fehlen sicherer Kontaktmetamorphose, für den immer wieder zu beobachtenden tektonischen Charakter der Ultramafitkontakte, für das übliche Fehlen von Gängen von alpinotypen Ultramafiten in nichtultramafischen Gesteinen und für die häufige Vergesellschaftung der Ultramafite mit offenbar der Unterlage der Geosynklinale entstammenden Massen von Amphiboliten und untergeordneten anderen kristallinen Schiefern. Solche amphibolitreichen Gesteinsmassen wären vielleicht als mitgerissene Bruchstücke der Bedeckung der Peridotitschale zu deuten; es wäre also möglich, da\ derartige Amphibolite usw, wenigstens einen Teil der sog. Basaltschale aufbauen.Es ist für die hier erörterte Hypothese entscheidend, ob sie tektonisch möglich ist. Es ist schon längst bekannt, da\ überschiebungsbahnen oft von Peridotiten oder Serpentinen markiert sind. Nach den Angaben in der bezüglichen Literatur wäre es aber nicht möglich, für alle alpinotypen Ultramafitmassen eine weite Verfrachtung durch überschiebung, Auspressung und Abgleitung anzunehmen. Die hier erörterte Hypothese hat weiter den Nachteil, da\ sie für mehrere Gebiete einen sehr gro\en Zusammenschub postuliert, grö\er als man gewöhnlich annimmt. Es gibt jedoch noch soviel Unstimmigkeit über die Tektonik vieler peridotit- und serpentinführender Gebiete, da\ es berechtigt erscheint, die hier erörterte Hypothese bei künftigen Ultramafitstudien zur Erwägung zu empfehlen.Am Ende dieser Arbeit machte ich den Herren Prof. E.Bederke, Dr. C. G.Egeler, Dr. E.Kundig, H.Koning und A. C.Tobi meinen herzlichen Dank aussprechen für ihre kritischen Bemerkungen beim Durchlesen des Manuskripts; es sei aber hervorgehoben, daB nur der Autor selbst für den Text verantwortlich ist.     

The significance of the Vredefort Dome for the thermal and structural evolution of the Witwatersrand Basin, South Africa

Summary The Vredefort Dome represents an area of significant ( 10 km) structural uplift within the central parts of the economically important Witwatersrand Basin. Its rocks experienced higher grades of metamorphism than the equivalent stratigraphic horizons exposed around the periphery of the basin. Recent studies of this medium- to high-grade metamorphism, as well as new evidence concerning the origin of the dome, have contributed to a metamorphic model for the Witwatersrand Basin as a whole. This evidence shows that the gold-bearing strata experienced at least two metamorphic events at ca. 2 Ga. The unusually high strain rate and shock deformation features exposed in the rocks of the dome rule out an endogenous origin by tectonic or diapiric processes. Recent work on these features has shown that the dome is best explained as the central uplift of a large, 250–300 km diameter, 2023±44 Ma old meteorite impact structure, the extent of which closely correlates with the present-day limits of the Witwatersrand Basin. Impact-related deformation features in the Vredefort rocks facilitate the separation of metamorphic textures developed during a pre-impact event associated with the 2.05–2.06 Ga Bushveld magmatism, and textures developed during a slightly lower-grade, post-impact, static overprint. The post-impact overprint decreases in intensity outwards from the dome. It is attributed to the massive disturbance of the thermal structure of the crust by impact-induced exhumation, and to shock heating of the rocks as a consequence of the impact event.

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Die Bedeutung des Vredefort-Domes für die thermische und strukturelle Entwicklung des Witwatersrand-Beckens, Südafrika

Zusammenfassung Der Vredefort Dom ist ein Gebiet von signifikantem (ca. 10 km), strukturellem Uplift im Zentralbereich des wirtschaftlich bedeutungsvollen Witwatersrand-Beckens. Die Ges-teine des Doms haben höhere Metamorphosebedingungen erfahren als die stratigraphisch äquivalenten Lagen, die im Randbereich des Beckens aufgeschlossen sind. Kürzlich durchgeführte Untersuchungen dieser mittel-bis hochgradigen Metamorphose und neueste Ergebnisse zur Entstehung des Domes haben einen Beitrag zu einem Metamorphose-Modell für das gesamte Witwatersrand-Becken geleistet. Diese neuen Befunde zeigen, daß die Gold-hältigen Gesteinsschichten zumindest zwei metamorphe Ereignisse vor ca. 2 Ga erfahren haben. Die ungewöhnlich hohen Beanspruchungsraten und die Stoßwellendeformationsstrukturen, die in den Gesteinen des Doms belegt sind, sprechen gegen einen endogenen Ursprung durch tektonische oder diapirische Prozesse. Neuere Arbeiten an diesen Phänomenen haben gezeigt, daß der Dom am besten als die zentrale Struktureinheit (Zentralberg) einer sehr grossen, 250–300 km weiten und 2023±4 Ma alten Meteoriteneinschlagsstruktur verstanden werden kann, deren Ausmaß eng mit den jetzigen Grenzen des Witwatersrand-Beckens übereinstimmt. Die Gegenwart von Impakt-bezogenen Deformationsstrukturen in Vredefort-Gesteinen erlaubt es, die metamorphen Texturen, die während eines hochgradigen, mit dem 2.05–2.06 Ga Bushveld Magmatismus korrelierten, metamorphen Stadiums vor dem Impaktereignis entstanden sind, von den Texturen zu trennen, die ein statisch metamorphes Ereignis von etwas geringerer Stärke, das nach dem Impakt stattfand, produzierte. Die Spuren des post-Impakt Ereignisses nehmen in ihrer Stärke zum Rand des Domes ab. Dieser Effekt wird durch eine massive Störung der thermischen Krusten-Struktur erklärt, die als Resultat einer Kombination von Impakt-induzierter Exhumierung, von Schock-Aufheizung der Krustengesteine, und von Erwärmung durch einen gewaltigen, jetzt erodierten Impaktschmelzgesteinskörper gesehen wird.

     

Petrogenesis and geochemical composition of biotites in rare-element granitic pegmatites in the southwestern Grenville Province,Canada

Summary Field, mineralogical, and chemical determinations of biotite from late-tectonic rare-element (U, Th, Mo, Nb, REE) Grenville pegmatites are used to characterize and evaluate their petrogenesis in part of the southwestern Grenville Province. These pegmatites occur within middle to upper amphibolite facies rocks along and adjacent to shear zones and have hybridized margins because of interaction with their host rocks. Endo- and exomorphic biotite forms by the mechanical incorporation or hydrothermal replacement of pre-existing biotite, hornblende, Ca pyroxene and/or feldspar; accompanied by chemical re-equilibration, an increase in grain size, and inherit some of the chemical characteristics of the pegmatite. In general, the Fe/(Fe + Mg) ratio ranges between 0.22 and 0.86. The most highly fractionated biotites have high Fe/(Fe + Mg), Al, Mn, Rb, Nb, and Zn and low Ba. The chemical compositions of biotite from unzoned, partially-zoned, and zoned pegmatites indicate a trend of increasing chemical fractionation based on LIL enrichment.Overlap in calculated log (3.2 to 4.7) and log (1.3 to 2.8) for biotite (@ 600°C) among the different pegmatites is extensive. Commonly, magnetite and microcline coexist with biotites having an Fe/(Fe + Mg) between 0.54 to 0.65. Volatile enrichment and vapor-phase saturation are probably responsible for the development of zonation in the pegmatites. The diffusive loss of H₂ at or near H₂O vapor saturation at high H₂O/Fe²⁺ may be responsible for the oxidized nature of some pegmatites.Rare-element enrichment due to pegmatite fractionation combined with partitioning of rare-elements from the pegmatite melt into the volatile phase and subsequent interaction with the host rocks is key to the formation of these rare-element mineral deposits.

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Petrogenese und geochemische Zusammensetzung von Biotiten in seltenen Element-führenden granitischen Pegmatiten der südwestlichen Grenville Provinz, Kanada

Zusammenfassung Die Ergebnisse von Geländearbeiten, sowie von mineralogischen und geochemischen Untersuchungen an Biotit aus spättektonischen seltenen Element-Pegmatiten (U, Th, Mo, Nb, REE) von Grenville-Alter bilden die Basis einer Diskussion ihrer Petrogenese in der südwestlichen Grenville Provinz. Diese Pegmatite kommen in Gesteinen der mittleren bis oberen Amphibolit-Fazies längs und in der Nähe von Shearzonen vor und haben hybridisierte Ränder, die auf Interaktion mit ihren Wirtsgesteinen zurückgehen. Endo- und exomorphe Biotite sind durch mechanische Einschließung oder durch hydrathermale Verdrängung von Biotiten, Hornblenden, Kalziumpyroxenen und/oder Feldspäten gebildet worden. Dies wird durch chemische Reequilibrierung, eine Zunahme der Korngröße und durch Übernahme einiger chemischer Charakteristika der Pegmatite begleitet. Im allgemeinen schwanken die Fe/(Fe + Mg) Verhältnisse von 0.22 bis 0.68, die am stärksten fraktionierten Biotite haben hohe Fe/(Fe + Mg), Al, Mn, Rb, Nb und Zn Gehalte und niedrige Ba Gehalte. Die chemische Zusammensetzung von Biotit aus nicht zonierten, teilweise zonierten und zonierten Pegmatiten zeigt einen Trend mit zunehmend chemischer Fraktionierung, die auf einer Anreicherung von LIL-Elementen basiert.Beträchtliche überschneidungen in den berechneten log (3.2 bis 4.7) und log (1.3 bis 2.8) für Biotit (600°C) von verschiedenen Pegmatiten sind zu erkennen. Im allgemeinen koexistiert Magnetit und Mikroklin mit Biotiten von Fe/ (Fe + Mg) Verhältnissen zwischen 0.54 und 0.65. Anreicherung von volatilen Phasen und eine Sättigung der Dampfphase sind wahrscheinlich für die Entwicklung der Zonierung der Pegmatite verantwortlich. Der Verlust von H₂ durch Diffusion im Bereich der H₂O Dampfsättigung bei hohen H₂O/Fe²⁺ Werten dürfte für die oxidierte Natur einiger Pegmatite verantwortlich sein.Wichtigster Faktor für die Bildung dieser Lagerstätten seltener Elemente ist die Anreicherung von seltenen Elementen durch Pegmatit-Fraktionierung, wobei diese von der Pegmatit-Schmelze in die volatile Phase gehen, und die anschließende Interaktion mit den Nebengesteinen.

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With 9 Figures     

Al-spinels in primitive arc volcanics

Summary Al-rich spinels (100Cr/(Cr + Al) < 5, Al₂O₃ > 50 wt%) are common in alpine peridotites, both terrestrial and lunar mafic and ultramafic cumulates, and in certain metamorphic rocks, but they are apparently rare in terrestrial volcanic rocks. Here we describe the occurrence of Al-rich spinel inclusions in olivine phenocrysts in island arc volcanic rocks from five new localities: Bukit Mapas (Sumatra) and eastern Bali in the Sunda arc, and Epi, Merelava, and Ambrym islands in the Vanuatu arc. More commonly, relatively Cr-rich spinels also occur as inclusions in the saine olivine phenocrysts, and it appears that the Cr-poor aluminous spinels must be in disequilibrium with the host basaltic melts. In the rocks studied, Al-rich spinels also coexist with trapped silicate glasses and highly aluminous clinopyroxene in melt inclusions in olivine. This paragenesis suggests an origin involving contamination by localized Al-rich melt pockets as opposed to a xenocrystic origin. Two mechanisms to produce this high-Al melt in basaltic magma chambers are suggested: (1) localized high-Al melt production by complete breakdown of assimilated lower crustal gabbroic rocks. In this model the high-Al melt may crystallise Al-rich spinels which are subsequently trapped as solid inclusions by phenocryst phases of the host basaltic melt or may be trapped as melt inclusions in which Al-rich spinels and Al-rich clinopyroxene crystallise as daughter phases, and (2) in congruent breakdown of amphibole in amphibole-rich cumulates in sub-arc, or sub-OIB volcano magma chambers. The latter reaction produces a melt with 20–22% of Al₂O₃, aluminous clinopyroxene, Al-rich spinel and olivine. Mixing between these amphibole breakdown products and host basaltic melt may occur throughout the evolution of a magmatic system, but particularly during recharge with hot magnesian basalt batches. Aluminous spinels and aluminous clinopyroxene produced during amphibole breakdown, or perhaps crystallised from aluminous melt produced in the saine reaction, are incorporated into the magma during recharge, and subsequently trapped, together with the coexisting Cr-spinels, by crystallising olivine and clinopyroxene.

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Al-Spinelle in primitiven Inselbogen-Vulkaniten

Zusammenfassung Al-reiche Spinelle (100Cr/(Cr + Al) < 5, Al₂O₃ > 50 Gew.%) sind in alpinen Peridotiten, in terrestrischen und lunaren mafischen und ultramafischen Kumulaten und in manchen metamorphen Gesteinen weit verbreitet, aber sie scheinen in terrestrischen, vulkanischen Gesteinen selten zu sein. Wir beschreiben hier das Vorkommen von Al-reichen Spinell-Inklusionen in Olivinkristallen von Inselbogen-Vulkaniten von 5 neuen Lokalitäten: Bukit Mapas (Sumatra) und Ost-Bali im Sunda-Bogen und die Inseln Epi, Merelava und Ambrym im Vanuatu-Bogen. Relativ Cr-reiche Spinelle kommen häufiger auch als Einschlüsse in denselben Olivin-Kristallen vor, und es scheint, daß Chrom-arme Aluminiumspinelle im Ungleichgewicht mit ihren basaltischen Mutterschmelzen stehen. In den untersuchten Gesteinen kommen Al-reiche Spinelle zusammen mit Silikatgläsern und Aluminium-reichen Klinopyroxenen in Schmelzeinschlüssen in Olivinen vor. Diese Assoziation weist auf einen Ursprung hin, der Kontamination durch lokalisierte Al-reiche pockets von Schmelze involviert; dies steht im Gegensatz zu einem Ursprung als Xenokristalle. Wir schlagen zwei Mechanismen vor, die diese Aluminium-reiche Schmelze in basaltischen Magmakammern erzeugen können: (1) lokalisierte Produktion von Aluminium-reicher Schmelze durch vollkommene Auflösung von assimilierten gabbroischen Gesteinen aus der unteren Kruste. In diesem Modell kann die Aluminium-reiche Schmelze Al-reiche Spinelle kristallisieren, die dann anschließend als feste Einschlüsse von Phenokristallen in der basaltischen Mutterschmelze eingefangen werden oder als Schmelzeinschlüsse, in denen Al-reiche Spinelle und Al-reiche Klinopyroxene als Tochterphasen kristallisieren. (2) Inkongruenter Zerfall von Amphibol in Amphibol-reichen Kumulaten in Magmakammern unter Inselbögen oder unter OIB-Vulkanen. Die letztgenannte Reaktion erzeugt eine Schmelze mit ungefähr 20–22% Al₂O₃, Aluminium-haltigen Klinopyroxen, Al-reichen Spinell und Olivin. Mischung zwischen diesen Produkten des Zerfalls von Amphibol und basaltischer Mutterschmelze kann während der ganzen Evolution eines magmatischen Systems stattfinden, aber besonders während der Zufuhr neuer heißer Magnesium-reicher Basalte. Aluminium-haltige Spinelle und Klinopyroxene, die während des Zerfalls von Amphibol entstanden sind oder vielleicht aus einer Aluminium-haltigen Schmelze in derselben Reaktion produziert wurden, werden während der Neuzufuhr in das Magma inkorporiert und im Anschluß daran, zusammen mit den koexistierenden Cr-Spinellen, von kristallisierendem Olivin und Klinopyroxen eingefangen.

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With 6 Figures     

Flüssigkeitseinschlüsse mit Gasblasen als geologische Thermometer

Zusammenfassung Es wird unterschieden zwischen Einschlüssen, auf dieSorbys Grundannahme zutrifft, daß eine homogene Phase, wie Wasser, Salzlösung oder CO₂, eingeschlossen wurde, die Blasen also von dem Gas der eingeschlossenen Flüssigkeit gebildet werden, und solchen Einschlüssen, in denen fremdes Gas mit eingeschlossen wurde.Sorby-Einschlüsse können zur Temperaturbestimmung herangezogen werden, wenn entweder der Druck am Bildungsort bekannt ist oder sein Einfluß vernachlässigt werden kann, weil der Füllungsgrad so hoch ist, daß die Libelle schon bei niederen Temperaturen verschwindet. Ist fremdes Gas in der Flüssigkeit gelöst eingeschlossen worden und erst beim Abkühlen frei geworden, so ist der Schluß von der Füllungstemperatur auf die Bildungstemperatur noch unsicherer als bei Sorby-Einschlüssen, weil über den zu erwartenden großen Einfluß des Druckes noch nichts bekannt ist.Ist fremdes Gas als Gasblase eingeschlossen worden, so kann die Füllungstemperatur sehr weit von der Bildungstemperatur abweichen und beim Erwärmen sogar zuerst größer werden. Solche Nicht-Sorby-Einschlüsse sind zu erkennen durch Messung des Füllungsgrades und Vergleich der zugehörigen Füllungstemperatur mit der von Wasser bzw. CO₂ bei gleichem Füllungsgrad.Die Frage, aus was die Einschlüsse bestehen, ist nicht nur für die Temperaturbestimmung von Wert, sondern auch für viele Fragen der Gesteinsbildung und -umbildung. Es wird auf die schon vonBrewster 1826 angegebene Methode der Bestimmung der Brechungszahl mit Hilfe der Totalreflexion hingewiesen.Alle diese Bemerkungen gelten sowohl für primäre wie für sekundäre Einschlüsse.Die Dekrepitationsmethode kann weder primäre und sekundäre Einschlüsse unterscheiden noch die Natur des Einschlusses, noch auch den Füllungsgrad berücksichtigen.     

Die niehtkarbonatisehen Bestandteile des Göttinger Musehelkalkes mit besonderer Berücksichtigung der Mineralneubildungen

Zusammenfassung Die mineralogische und chemische Zusammensetzung des Säurerückstandes von 32 Gesteinsproben des Göttinger Muschelkalkes wurde untersucht. Die Röntgenanalysen der feinsten Schlämm- und Zentrifugenfraktionen ergaben Illit, Quarz und geringe Mengen von Kaolinit. Für den Illit wurde durch Vergleich von mineralogischer und chemischer Analyse die Formel errechnet. Die verschiedenen Stadien der Glimmerzersetzung, die schließlich zum Illit führt, ließen sich mikroskopisch beobachten. In den Fraktionen > 2 Ø fanden sich mikroskopisch Quarz; Feldspat (Orthoklas, Mikroklin, Albit, Oligoklas) und Glimmer (Muskovit, Biotit, Zersetzungsprodukte). Quarz und Feldspat kommen als Neubildungen vor. Der authigene Kalifeldspat ist triklin und hat einen optischen Achsenwinkel von 2V = 43° gegenüber 69° für magmatischen Orthoklas Der authigene Albit hat einen Achsenwinkel von 2V = 85–90° gegenüber 77° für magmatischen Albit. Vergleichsweise wurden auch andere Vorkommen untersucht; die dieselben Resultate lieferten.Neben die Hoch- und Tief temperatur-feldspate der Effusiv- bzw. Intrusivgesteine treten demnach die Niedrigtemperaturfeldspate der kalkigen Sedimentgesteïne. Diese Feldspate entsprechen weitgehend den reinen Komponenten KAlSi₃O₈ und NaAlSi₃O₈. Die Beobachtungen lassen vermuten, daß die Albitisierung bereits vor der Sammelkristallisation und völligen Erhärtung des Gesteines stattfand, während die Kalifeldspatisierung erst während oder nach der Diagenese geschah. Der SiO₂-, Al₂O₃- und K₂O-Bedarf wurde wahrscheinlich von den Zersetzungsprodukten der Glimmer gedeckt, der Na₂O-Bedarf vom Meerwasser. Während die Leichtmineralzufuhr im Muschelkalkmeer des untersuchten Gebietes zeitlich und räumlich konstant blieb, schwankte die authigene Feldspatbildung von vorwiegender Kalifeldspatisierung im untersten und im mittleren Muschelkalk zu überwiegender Albitisierung im oberen Muschelkalk. Die eigelben Gesteine des unteren Muschelkalkes sind durch die Zersetzungsprodukte der Magnetitkörner gefärbt. Die Schwerminerale wurden nur qualitativ untersucht.     

Petrology of some lithic fragments of alkalic high-alumina basalt composition from Apollo 12 coarse fines

Summary The mineralogy and petrology of three lithic fragments of alkalic highalumina basalt (Kreep) composition from the Apollo 12 coarse fines was studied in detail, using an electron microprobe, in order to gain insight into their crystallization histories. Most rocks of this composition are brecciated and our study indicates that a variety of environments of crystallization can be distinguished for mineral fragments and matrices. Mineral fragments are derived from members of the ANT suite (probably troctolites) in fragments 2 and 5, and the alkalic high-alumina basalt suite in fragment 3. The rocks from which they were derived were coarse-grained, recrystallized and equilibrated, as indicated by major, and especially, minor elements. Minor elements in plagioclase, olivine, pyroxene, and zircon are consistently lower in mineral fragments as compared with matrix minerals. The origin of large zircon fragments is problematic but they are probably from the alkalic high-alumina basalt suite. Mineral fragments may have been derived from plutonic rocks (none have yet been recognized from the alkalic high-alumina basalt suite), but possibly also from breccia fragments which were recrystallized in hot, thick ejecta blankets. The matrix of the lithic fragments is of alkalic high-alumina basalt composition and is either igneous or metamorphic, or both. Hence, lithic fragments 2 and 5 are polymict breccias whereas fragment 3 is a monomict breccia. Matrix glasses in fragments 2 and 3 represent melts fractionated along the orthopyroxeneplagioclase cotectic in the olivine-anorthite-silica pseudoternary system. If these liquids could be separated from the residuum and crystallized they would be, as yet, unrecognized members of the alkalic high-alumina basalt suite. The alkalic high-alumina basalt mixing component of fragment 5 (a polymict breccia) has such a composition and may be derived from such a fractionated rock. A mineral fragment of pyroxene intergrown with ilmenite, approximately parallel to (001), is interpreted as decorated shock lamellae rather than as a deep-seated intergrowth, as found in kimberlites. A glass coating on one side of fragment 3 has SiO₂-rich and feldspathic schlieren and appears to be derived, by impact melting, from a rock of granite composition.

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Petrologie einiger Gesteinsfragmente mit alkalic high-alumina basalt Chemismus aus dem Grobanteil von Apollo 12 Bodenproben

Zusammenfassung Drei Gesteinsfragmente mit alkalic high-alumina basalt (Kreep) Chemismus aus der Grobraktion von Apollo 12 Bodenproben wurden mittels einer Elektronenstrahl-Mikrosonde einer detaillierten Studie unterzogen, um Einblick in ihre Genese zu gewinnen. Der überwiegende Teil von Gesteinen dieser Zusammensetzung ist brekziös und unsere Studie zeigt, daß unterschiedliche Kristallisationsbedingungen für die Mineralfragmente und Matrizes herrschten. Die Mineralfragmente in den Fragmenten 2 und 5 stammen von Gesteinen der ANT- (Anorthositisch-Noritisch-Troctolitischen) Reihe (wahrscheinlich von Troctoliten) und in Fragment 3 von Gesteinen der alkalic high-alumina basalt-Reihe.Die Verteilung der Haupt- und Nebenelemente in den Mineralfragmenten zeigt, daß diese von rekristallisierten und equilibrierten, grobkörnigen Gesteinen stammen. Die Konzentrationen der Nebenelemente sind in allen Mineralfragmenten (Plagioklas, Olivin und Zirkon) deutlich geringer als in den Mineralen der Matrix. Die Herkunft der großen Zirkon-Fragmente ist nicht genau zu klären. Sie stammen jedoch wahrscheinlich von Gesteinen der alkalic high-alumina basalt-Reihe. Alle Mineralfragmente könnten von plutonischen Gesteinen stammen (solche sind von der alkalic highalumina basalt-Reihe zur Zeit noch nicht bekannt), sie könnten ihren Ursprung jedoch auch in prä-existenten Brekzien haben, welche in dichten, heißen Auswurfdecken rekristallisierten. Die Matrix der Gesteinsfragmente hat durchwegs eine alkalic high-alumina basalt Zusammensetzung und ist entweder magmatisch oder metamorph, oder beides. Die Fragmente 2 und 5 sind daher als polymikte und das Fragment 3 als monomikte Brekzie zu bezeichnen.Die Matrixgläser in den fragmenten 2 und 3 repräsentieren Rest-schmelzen, welche entlang der Orthopyroxen-Plagioklas-Kotektik im Olivin-Anorthit-SiO₂-System fraktionierten. Diese Schmelzen würden-könnten sie vom System getrennt werden-bisher noch nicht bekannte Glieder der alkalic high-alumina basalt-Reihe darstellen. Eine derartige Zusammensetzung hat jedoch die Mischkomponente im Fragment 5 (eine polymikte Brekzie), welche von einem auf diesem Wege fraktioniertem Gestein stammen könnte.Ilmenit-Lamellen [subparallel zu (001)] in einem Pyroxenfragment stellen eher dekorierte Schocklamellen als Verwachsungen, wie sie aus Kimberliten bekannt sind, dar. Fragment 3 ist einseitig mit einem schlierigen Glas bedeckt, dessen Schlieren angenähert die Zusammensetzung von Alkalifeldspat und reinem SiO₂ haben. Dieses Glas ist offensichtlich eine Impakt-Schmelze eines Gesteines von granitischer Zusammensetzung.

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With 5 Figures     

Mineralogisch-petrographische Untersuchungen an den Sedimenten (Schichtflutfanglomeraten) des Oberrotlieegenden von Schramberg

Zusammenfassung Die Sedimente des Oberrotliegenden von Schramberg bestehen aus Gesteinsbruchstücken und Quarz-, Feldspat- und Glimmerkörnern. Außer bei den selten vorkommenden Sandlagen überwiegen die Gesteinsbruchstücke.Die im Sediment auftretenden Gesteinsarten (Granit, Gneis, Quarzporphyr, Granitporphyr) stimmen mit den heute in der Nähe anstehenden Gesteinsarten des Grundgebirges überein, weshalb die nähere Umgebung als Ursprungsgebiet angesehen werden muß. Die größte Entfernung (ca. 10 km) hat vermutlich der Gneis zurückgelegt. Im Grundgebirge der Schramberger Gegend scheinen während des Oberrotliegenden keine anderen Gesteisarten mehr angestanden zu haben, als heute dort anstehen.Die prozentuale Verteilung und die Kornverteilungen der Minerale in den Gesteinsbruchstücken der Hauptgesteinsart (Granit) und bei den Einzelmineralkörnern stimmen überein. Hieraus ergibt sich, daß Einzelmineralkörner und Gesteinsbruchstücke dem selben Ursprungsort entstammen. Das einzige beobachtete Tonmineral ist aus den Ursprungsgesteinen stammender Muscovit.Hämatit überkrustet fast alle Körner des Sediments. Er kann aus eisenhaltigen Mineralien, und zwar nur bei tief liegendem Grundwasserspiegel und einer mittleren Jahrestemperatur von mehr als 15° C gebildet worden sein.Die frei vorhandenen Schweremineralien stammen aus den gleichen Ursprungsgesteinen wie die anderen Bestandteile des Sediments. Granat ist nur in den Gesteinsbruchstücken, nicht jedoch in Form von freien Körnern erhalten geblieben. Rutil wurde sowohl in Form freier Körner als auch in den Gesteinsbruchstücken überwiegend in Anatas umgewandelt.Die Beobachtungen der Gesteinsschichtung lassen auf Wassertransport in Form von Schichtfluten mit rascher Abnahme von Turbulenz und Geschwindigkeit mit anschließendem vollständigem Versickern schließen.Die Untersuchung von Kugeligkeit und Rundung der Körner ergab zwei Maxima, und zwar bei 0,2–0,6 mm und > 4 mm Korndurchmesser. Das feinkörnige Maximum wird als Folge von Windtransport (wobei nicht Transport in das endgültige Lager gemeint ist), das grobkörnige durch Wassertransport gedeutet. Die Tatsache der Zurundung der Kornklassen > 4 mm schließt Transport in Form von Schlammströmen aus. Ein Vergleich der gemessenen Rundung mit der Rundung eines rezenten Sedimentes ergibt übereinstimmend mit den Ergebnissen der lithologischen Untersuchung einen Transportweg der Größenordnung 10 km.Mit Ausnahme der Sandlagen zeigen die Sedimente bimodale Kornverteilung, die folgendermaßen gedeutet wird: Das Ursprungsgestein (hauptsächlich Granit) unterlag physikalischer Verwitterung. Zusätzlich wurden durch Windeinwirkung kleinere Gesteinsbruchstücke zerstört, sodaß im entsprechenden Korngrößenbereich ein Defizit, und im Korngrößenbereich der Einzelmineralkörner ein Mazimum entstand, da durch Wind an Einzelmineralkörnern keine Zerstörung, sondern nur Abrundung stattfinden kann. Abtransport duch Wasser und vollständige, plötzliche Ablagerung bedingen die Begrenzung der Kornverteilungshistogramme auf der grobkörnigen Seite. Die Transportfähigkeit des Wassers wid demnach durch diese Begrenzung ausgedrückt.Ws wird die zusammenfassende genetische Bezeichnung Schichtflutfanglomerate vorgeschlagen.Die vorliegenden Untersuchungen bestätigen die bisherige Ansicht über die Entstehung der Sedimente des Oberrotliegenden im Schwarzwald.     

Zur Klimaschichtung der Tiefseesedimente Im äquatorialen Atlantischen Ozean

Zusammenfassung Genaue Untersuchungen der Foraminiferenfauna in drei Sedimentkernen aus dem Tiefseeboden des äquatorialen Atlantischen Ozeans von der Schwedischen Tiefsee-Expedition an Bord des M. S. Albatroß 1947/48 haben die Ergebnisse über die Schichtung der Tiefseeablagerungen an Hand des Materials von der Deutschen Meteor-Expedition 1925/27 nicht nur bestätigt, sondern in vielen Punkten stark erweitert.Die allgemein übliche stratigraphische Gliederung des jüngeren Quartärs kann in den Tiefseesedimenten des äquatorialen Atlantischen Ozeans durch die Schwankungen der pelagischen Foraminiferenfauna einwandfrei nachgewiesen werden. In alluvialem Material ist das Klimaoptimum (s. Kern 227 auf Abb. 3) deutlich zu erkennen, in den Ablagerungen der letzten Eiszeit (Würm) die Untergliederung in die drei Stadien (WI, II, III) und die dazwischenliegenden Interstadiale möglich. Die Grenze Würmeiszeit/Letztes Interglazial kann klar festgelegt werden (s. Abb. 3), und der 9,09 m lange Kern 227 aus dem Gebiet der Kapverdischen Inseln reicht vielleicht bis in die Sedimente aus dem zweiten Interglazial. Durch die wechselnde Zusammensetzung der pelagischen Foraminiferenfauna sind somit innerhalb der Tiefseeabsätze deutlich die Klimaschwankungen der jüngsten Vergangenheit erkennbar; d. h. die Stratigraphie der jungquartären Tiefseesedimente ist im wesentlichen durch Klimaänderungen bedingt.     

Calcium distribution patterns in alkali feldspar in a quartz syenite from Oki-Dozen, southwest Japan

Summary Microscopically alkali feldspar in a quartz syenite from Oki-Dozen, Japan, consists of clear and turbid areas. Clear areas occur in the interiors of feldspar grains and are cryptoperthitic. Film microperthites are developed with turbidity in the rims, and mosaic microperthites are developed with turbidity in the interiors and in the rims. Turbidity is attributed to the presence of abundant micropores. The chemical compositions of pristine clear feldspars are around Or₃₃Ab₆₄An₃. The interior microperthitic feldspars have lower An content than the clear feldspars. Some areas of the clear and microperthitic feldspars in the interiors are poor in calcium. In contrast, the microperthitic rims contain almost no calcium. The zonal patterns of calcium-rich cores and calcium-poor rims are very distinct in almost all feldspar grains. The overall calcium distribution patterns suggest a secondary calcium-depletion from the feldspars during hydrothermal or deuteric reactions. The development of Or-rich veins transversing feldspar grains and rim albite is consistent with this model. Calcium distribution patterns in alkali feldspar provide new and useful information on processes during geologic events.

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Calcium-Verteilung in Alkalifeldspat eines Quarz-Syenites von Oki-Dozen, Südwest-Japan

Zusammenfassung Mikroskopisch zeigt Alkalifeldspat aus einem Quarz-Syenit von Oki-Dozen, Japan, klare und trübe Bereiche. Die klaren Bereiche treten in den inneren Zonen von Feldspatkörnern auf und sind kryptoperthitisch. Die getrübten Ränder sind Film-Mikroperthite während Mosaik-Perthite Trübung in Kern-und Randbereichen zeigen. Die Trübung ist auf die Anwesenheit zahlreicher Mikroporen zurückzuführen. Die chemische Zusammensetzung der ursprünglichen klaren Feldspäte ist etwa Or₃₃Ab₆₄An₃. Die Kerne der mikroperthitischen Feldspäte haben niedrigere An-Gehalte als die klaren Feldspäte. Im Unterschied führen die Mikroperthit-Ränder kein Kalzium. Die Zonierungsmuster, d.h. Ca-reiche Kerne und Ca-arme Ränder, sind sehr typisch für alle Feldspäte. Die generelle Ca-Verteilung weist auf eine sekundäre Ca-Verarmung der Feldspäte im Zuge hydrothermaler oder deuterischer Prozesse hin. Die Bildung Orreicher Gängehen, die die Feldspatkörner durchsetzen und von Albiträndern stimmen mit diesem Modell überein. Die Ca-Verteilungsmuster in Alkalifeldspat erlauben somit Einblicke in und geben nützliche Informationen über geologische Prozesse.

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With 7 Figures     

Über die Beziehungen zwischen Coeruleolactit,Planerit, Türkis,Alumochalkosiderit und Chalkosiderit

Zusammenfassung Weißer Coeruleolactit von Katzenellenbogen, blauer Coeruleolactit vom gleichen Fundpunkt und von Chester Co., Planerit vom Fluß Tschornaja und vom Tschernowskaja-Berg im Ural, Türkis von Chorassen, King-River, Jordansmühl, Ölsnitz im Vogtland und Mühlleithen im Vogtland, Alumochalkosiderit von den vogtländischen Lagerstätten und Chalkosiderit von Mühlleithen und von Cornwall sind — wie ihre Pulverdiagramme erkennen lassen — strukturell aufs engste verwandt. Die gemeinsame Formel dieser Minerale ist (Cu, Ca, Fe^.., Mg) (Al, Fe^...)₆ ((P, As)O₄)₄ (OH)₈ · 4–5H₂O. Abweichungen in dend-Werten und den Intensitäten der Debye-Scherrer-Linien sind bedingt durch den teilweisen Ersatz der zweiwertigen, der dreiwertigen und vielleicht auch der fünfwertigen Ionen untereinander. Der weiße Coeruleolactit von Katzenellenbogen scheint kein einheitliches Mineral zu sein, sondern aus etwa 5 Teilen des dem Türkis entsprechenden reinen Ca-Al-Phosphats und einem Teil eines Al-hydroxyds zu bestehen. Der Planerit vom Fluß Tschornaja, desgleichen der blaue Coeruleolactit von Katzenellenbogen und von Chester-Co. sind Ca-reiche und Cu-arme Türkise, die Türkise von Mühlleithen, von Chorassen, King-River und Jordansmühl sind fast reine Cu-Türkise, der Türkis von Olsnitz im Vogtland nimmt eine Mittelstellung ein. Die Alumochalkosiderite von den vogtländischen Fundpunkten sind Mischkristalle aus Türkis und Chalkosiderit; auch die untersuchten Chalkosiderite enthalten noch einige Prozente Al₂O₃ neben Fe₂O₃. Der As-Gehalt im Türkis und im Chalkosiderit von Mühlleithen ist zu geringfügig, als daß er nennenswerten Einfluß auf die Gitterdimensionen gewinnen könnte.     

Petrology and geochemistry of peridotites and associated vein rocks of Zabargad Island,Red Sea,Egypt

Summary Zabargad (St. John's) Island in the Red Sea contains three ultramafic bodies, one of which bas produced the famous gem olivine (peridot). The ultramafic rock types consist of two major groups—the peridotites and the vein rocks within them. The peridotites are divided into three groups: primitive, depleted and metasomatized. The primitive peridotites are the most abundant and are represented by mainly pristine spinellherzolites which have chemical compositions representative of the subcontinental upper mantle. The depleted peridotites are mainly harzburgites and nome dunites and both are similar to worldwide occurrences. The most depleted peridotites also appear to have the greatest metasomatic additions of incompatible elements, as has been noted at other localities. Metasomatic additions were clearly accompanied by tectonic shearing. Metasomatism included infiltration of incompatible elements and the formation of porphyroblasts of clinopyroxene, amphibole, Al-spinel and plagioclase; il took place under a variety of p-T conditions and with fluids of differing compositions.The vein rocks are mainly monomineralic and comprise olivinites, orthopyroxenites, clinopyroxenites, websterites, hornblendites and plagioclasites. These rocks are believed to have formed from fluids similar to that which metasomatized the host rock, rather than by some kind of igneous process. The fluids were derived from peridotite reservoirs (fertile and depleted) and apparently were in equilibrium with these reservoirs. Highly abundant fluid inclusions document the hypersaline and CO₂-dominated character of these fluids. Monomineralic vein rocks are closely associated with metasomatic and tectonic processes, and there is a complete transition between metasomatic impregnation and formation of vein rocks. These processes may have also been active in other peridotite bodies of the world, as was earlier recognized and documented in the Seiad Ultramafic Complex, California. Metasomatism is evident along clinopyroxenite and hornblendite veins, whereas orthopyroxenites, olivinites and plagioclasites do not show any interaction with the wall rocks. Olivinites are probably the latest (lowest p-T) vein rock type, and the latest olivine which formed within their open cavities became the gem peridot.Zabargad ultramafic rocks preserve relic phases indicating an initial depth of origin greater than 85 km. Clinopyroxenites preserve the memories of the highest p-T conditions and they may be the first vein rock type formed in the peridotites. The p-T path of uplift coincides with the oceanic geotherm at great depth but deviates systematically from it with falling pressure in a series of tectonic stages accompanied by metasomatism and recrystallization. The p-T and petrologic history indicates rapid uplift, a feature which is supported by extensive contact metamorphism of the associated metasediments.

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Petrologie und Geochemie der Peridotite und der mit diesen vergesellschafteten Ganggesteine der Insel Zabargad, Rotes Meer, Ägypten

Zusammenfassung Auf der Insel Zabargad (St.John's Island) im Roten Meer befinden sich drei Peridotit-Körper von denen einer seit Jahrtausenden den berühmten Peridot (Edelolivin) geliefert hat. Die ultramafischen Gesteine von Zabargad gliedern sich in zwei Hauptgruppen: die Peridotite und die mit diesen vergesellschafteten Ganggesteine. Die Peridotite können in drei Gruppen gegliedert werden: die primitiven, die verarmten und die metasomatisch veränderten Peridotite. Am meisten verbreitet auf Zabargad sind die primitiven Peridotite. Diese sind meist Spinell-Lherzolithe mit einer chemischen Zusammensetzung, welche dem subkontinentalen Oberen Erdmantel entspricht. Die verarmten Peridotite werden hauptsächlich von Harzburgiten und einigen wenigen Duniten repräsentiert. Beide sind jenen aus anderen Vorkommen der Welt sehr ähnlich. Die am stärksten verarmten Peridotite scheinen auch die stärksten metasomatischen Veränderungen erfahren zu haben—ein Trend, der auch schon an anderen ultramafischen Komplexen erkannt wurde. Metasomatische Anreicherungen inkompatibler Spurenelemente sind häufig direkt mit tektonischer Verformung und Kataklase gekoppelt. Die Metasomatose ist als Infiltration inkompatibler Elemente erkennbar und führte auch zur Bildung von Porphyroblasten von Klinopyroxen, Amphibol, Al-Spinell und Plagioklas. Diese Bildungen fanden unter verschiedenen p-T-Bedingungen statt und erfolgten durch Fluide mit unterschiedlichen Zusammensetzungen.Die (meist ultramafischen) Ganggesteine sind häufig monomineralisch und umfassen Olivinite, Orthopyroxenite, Klinopyroxenite, Websterite, Hornblendite und Plagioklasite. Wir glauben, daß diese Gesteine von Fluiden gebildet wurden, welche ähnlich jenen waren, die die Metasomatosen der Peridotite verursachten. Diese Genese wird von uns der magmatischen vorgezogen. Die Fluide stammten aus peridotitischen Reservoiren (fertilen und verarmten) und waren mit diesen offenbar im Gleichgewicht. Die Ganggesteine sind sehr reich an fluid inclusions, welche allerdings keine Flüssigkeit enthalten, sondern nur Festkörper (Salze) und CO₂ (± N₂), also einen trockenen, hypersalinen Charakter haben. Auch die monomineralischen Ganggesteine sind eng mit tektonischen Prozessen verknüpft und somit auch mit metasomatischen Prozessen. Es existieren vollkommene Übergänge von metasomatischen Imprägnationen bis zu echten Ganggesteinen. Solche Prozesse waren offensichtlich auch weltweit in anderen ultramafschen Komplexen aktiv und wurden schon im Seiad Ultramafc Complex in Kalifornien erkannt und beschrieben. Metasomatismus begleitet überlicherweise die Klinopyroxenit- und Hornblendit-Gänge. Orthopyroxenite, Olivinite und auch Plagioklasite zeigen jedoch keine Wechselwirkung mit den Wirtgesteinen. Olivinite sind wahrscheinlich die zuletzt gebildeten Ganggesteine. Der zuletzt sich bildende Olivin wurde der schönste und zum gesuchten Peridot.Alle ultramafschen Gesteine von Zabargad enthalten Minerale aus verschiedenen Bildungsepochen. Einige Relikte erinnern an eine Herkunft aus einer Tiefe von mehr als 85 km. Klinopyroxenite konservierten die höchsten p-T-Bedingungen. Sie waren daher wahrscheinlich die ersten (noch erhaltenen) Ganggesteine, welche sich im peridotitischen Erdmantel unterhalb des heutigen Roten Meeres bildeten. Der p-T-Pfad der Zabargad Ultramafitite deckt sich in großer Tiefe mit der ozeanischen Geotherme. Mit abnehmender Tiefe entfernt sich dieser Pfad allerdings zunehmend von der Geotherme und läßt eine Reihe von tektonischen Aktivitäten verbunden mit Metasomatose und Rekristallisation erkennen. Die p-T-Geschichte der Zabargad Ultramaftite deuten auf einen raschen Aufstieg aus dem Erdmantel hin. Diese Daten werden durch die weitverbreitete und intensive Kontaktmetamorphose der mit den Peridotiten assoziierten Metasedimenten unterstützt.

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Dedicated to Prof. Josef Zemann on the occasion of his 70th birthday

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With 12 Figures     

Die Entwicklung der Orogene der Südamerikanischen Kordillere während des Mesozoikums

Zusammenfassung Die den südamerikanischen Kontinent im NW, W und SW umsäumende Gebirgskette ist nicht aus einem einheitlichen Orogen entstanden. In der eigentlichen Cordillera de los Andes, entlang der Westküste des Kontinentes, wurden die mesozoischen Sedimente durch Transgressionen des Pazifischen Ozean über den alten Gebirgsrumpf der paläozoischen Kordillere in einer besonders labilen Zone am Westrand des Kontinentes abgelagert, sie sind meist nur schwach gefaltet. Die Orogene der im N und S nach E umbiegenden Gebirgsteile sind dagegen durch ihre geologische Entwicklung und den Zeitpunkt ihrer Entstehung von der Kordillere im W wesentlich verschieden. Nur bei ihnen handelt es sich um Orthogeosynklinalen mit den für diese typischen Merkmalen.