Thermomagnetic analysis of magnetite parts of serpentinite samples and results of other investigations

Summary The normal type of serpentinites consists of chrysotile. The magnetite parts are essential parts of the structure of chrysotile serpentinites (primary magnetite). Chrysotile is changed to antigorite by mechanical deformations. The magnetite parts of rock structure are lost and they sat down in the veins of serpentinite rocks (secondary magnetite). In this paper the thermomagnetic diagrams and the results of X-ray investigations of secondary and primary magnetite are described. Some results of susceptibility measurements are given. The secondary magnetite is characterized by a region of oxydation in the interval 280–400° C (secondary magnetite-Fe₂O₃-Fe₂O₃). The oxydation to -Fe₂O₃ is remarkably. On the thermomagnetic diagrams of primary magnetite no typical oxydation region is to be seen. The oxydation: primary magnetite-Fe₂O₃ is very small. The interval of measured susceptibility values amounts to (10–1500)·10^–6 cgs units. The essential variability of the main parts of serpentinite samples is characterized by the great changes of susceptibility values from point to point.The determined values of specific saturation magnetization (Gauss. cm³ g^–1), the X-ray powder data, and some results on remanent magnetization are given.

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Zusammenfassung Die Normaltypserpentinite bestehen aus Chrysotil. Der Magnetit ist Bestandteil der Struktur der Chrysotilserpentinite (primärer Magnetit). Unter dem Einfluß mechanischer Deformationen geht Chrysotil in Antigorit über. Die Magnetitanteile der Gesteinsstruktur gehen verloren und scheiden sich auf Klüften ab (sekundärer Magnetit). In der vorliegenden Arbeit werden die thermomagnetischen Abhängigkeiten und die Ergebnisse von Röntgenuntersuchungen des sekundären und primären Magnetits beschrieben. Es werden einige Ergebnisse der Suszeptibilitätsmessungen angeführt. Der sekundäre Magnetit wird durch einen Oxydationsbereich im Temperaturintervall 280–400° C charakterisiert (sekundärer Magnetit-Fe₂O₃-Fe₂O₃). Die Oxydation zu -Fe₂O₃ ist beträchtlich. Die thermomagnetischen Diagramme des primären Magnetits zeigen keinen typischen Oxydationsbereich. Die Oxydation: primärer Magnetit-Fe₂O₃ ist sehr gering. Das Intervall der gemessenen Suszeptibilitätswerte beträgt (10–1500)·10^–6 CGS-Einheiten. Die starke Veränderlichkeit der Hauptbestandteile der Serpentinitproben wird durch die großen Änderungen der Suszeptibilitätswerte von Punkt zu Punkt gekennzeichnet.Die gemessenen Werte der Sättigungsmagnetisierung (Gauss.cm³ g^–1), der Röntgenuntersuchungen und einige Ergebnisse über die remanente Magnetisierung werden gegeben.

     

Zum Vorkommen von Pyrophyllit,Gümbelit und Quarziten in der Kontaktaureole des Bramscher Massivs

Zusammenfassung Die geophysikalischen Untersuchungen am Störkörper von Bramsche, ca. 20 km N Osnabrück, deuten auf einen basischen Intrusivkörper in ca. 5 km Tiefe. Hohe Inkohlungsgrade in karbonischen bis kretazischen Sedimenten lassen eine starke Wärmequelle mit einem bis zu den Karbonhorsten südlich und westlich Osnabrück reichenden Kontakthof vermuten, mit einem Maximum der Inkohlung im Gebiet der geophysikalischen Anomalie.Während sich an den Karbonhorsten um Osnabrück sulfidisch-barytische Erze kretazischen Alters finden, fehlen jegliche Vererzungsspuren im Zentrum der Anomalie. Hier könnten lediglich Pyrophyllit und Quarzitisierungen im Malm des Gehns und das Vorkommen von Gümbelit im Piesberg-Karbon auf Auswirkungen der Intrusion hinweisen. Ausbildung (Faseraggregate der Phyllosilikate) und geologisches Auftreten (keine laterale Verteilung) sprechen aber für eine im weitesten Sinne lateral-sekretionäre Entstehung.Experimente vonNoll (1936) undAlthaus (1966) ergaben eine Bildungstemperatur für Pyrophyllit von ca. 390° C. Es finden sich jedoch keine pegmatitisch-pneumatolytischen oder katahydrothermalen Mobilisate in diesem Gebiet. Somit sollte die Bildungstemperatur für den Pyrophyllit niedriger gewesen sein. Selbst wenn die Bildungstemperatur bekannt wäre, wäre es schwierig, den hydrothermal gebildeten Pyrophyllit als geologisches Thermometer zu benutzen.- Geothermische Überlegungen zur Kalkulation der Intrusionstemperatur lassen sich hier somit nur noch mit Hilfe des Inkohlungsgrades vornehmen.

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Geophysical researches at the Bramsche anomaly, about 20 km north of Osnabrück in NW-Germany indicate a basic intrusive body at the depth of about 5 km. A big source of heat with a contact zone reaching to the Carboniferous horsts south and west of Osnabrück is supposed by the increase of coalification in Carboniferous up to Cretaceous sediments, which has the highest degrees of coalification in the region of the geophysical anomaly.While there are sulfide deposits with barytic gangue of Cretaceous age at the Carboniferous horsts near Osnabrück, there are no ore-traces in the centre of the anomaly. Only the occurence of pyrophyllite and quartzites in the Malm of the Gehn-hills and the occurrence of gümbelite (Mg-hydromuscovite) in the Carboniferous sediments of Piesberg-horst may indicate the influence of the intrusion. - But habit (fibre-aggregates of the phyllosilicates) and geologic occurence (no lateral distribution) of these mineralisations suggest a formation by lateral secretion in a broader meaning of the term.Experiments byNoll (1936) andAlthaus (1966) proved a temperature of about 390° C for the formation of pyrophyllite. But there are no pegmatitic-pneumatolytic or kata-hydrothermal mobilisations in this district. Therefore it is assumed that the temperature of the formation may be lower under other conditions. Even if the temperature of this formation were known, it would be difficult to use pyrophyllite — formed under hydrothermal conditions — as a geologic thermometer. - Geothermal conclusions to calculate the temperature of the intrusion are only possible by using the decrease of volatile matter of the coals.

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Résumé Les recherches géophysicales du corps failleux de Bramsche, à environ 20 km au nord d'Osnabrück font penser à un corps intrusit basique à 5 km sous la surface. De grands degrés d'houillification en des sédiments carbonifères et crétacés révèlent une forte source de chaleur avec une auréole de contact s'étendant jusqu'aux horsts carbonifères au sud et à l'ouest d'Osnabrück, avec un maximum d'houillification dans la région de l'anomalie géophysicale.Bien qu'on trouve des airains crétacés sulfurés avec barytine, aucune trace de minéralisation n'est visible au centre de l'anomalie. Ce n'est que la pyrophyllite et les quartzites dans le Malm du Gehn et l'existence de gümbelite (Mghydro-muscovite) dans le Piesberg-Karbon qui peuvent indiquer des effets d'intrusion. La structure et l'existence géologique font plutôt penser à une genèse latéralement sécrétionaire. Des conclusions géothermiques pour calculer la température d'intrusion ne sont à entreprendre qu'à l'aide du degré d'houillification.

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(Bramsche) 20 (Osnabrück), , 5 . , - , * — . (Osnabrück) , . () (Gehn) - (Piesberg) . . , , . ()

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Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. H.Harder danke ich für die Anregung zu dieser Arbeit im Rahmen einer regionalen lagerstättenkundlichen Dissertation. Für weitere Hinweise und Diskussionen bin ich Herrn Prof. Dr. B.Brockamp verpflichtet.     

K-Ar and fission track dating of Darwin Crater Glass

Darwin Glasses from the recently discovered Darwin Crater in Tasmania were dated by the K-Ar and the fission track methods. The ages by both methods agree and yield a combined age of 0.73 ± 0.04 my for the formation of Darwin Crater and Darwin Glass by an impact. Since an accidental coincidence of this age with the age of Australasian tektites is rather unlikely, we suppose that Darwin Crater is one of many — primary or secondary — impact structures caused by the collision of a meteorite or comet with the earth ～ 0.7 my ago in the region of South East Asia and Australia.     

Geophysical prospecting in the Lake Victoria goldfields

Two areas of the Lake Victoria Region in Tanzania, where most of the old gold prospects are situated, were chosen for a comprehensive mineral survey. Since most of the country is covered by tropical soils, geophysical methods were applied. The gold occurs in quartz veins, shear zones and impregnation deposits, sometimes closely associated with sulphides or graphites, mostly in the archean country rocks of the Nyanzian System. The Nyanzian rocks form irregular shaped rafts in the roof of the central granite and have nearly the same physical properties as the gold occurrences. This obstacle was overcome by a special combination of geophysical methods:Airborne magnetic and electromagnetic surveys were flown in order to distinguish major fault zones, conducting horizons and profound changes in lithology.In promising areas, selected from the airborne results or from the presence of old mine workings, special grids were cut out and pegged. These grids were surveyed with magnetometer and E. M. Gun. The results, evaluated in contour and derived structural maps, produced the important tectonic features of the areas.These informations formed the background for the finalTuram survey, which gave in some instances direct indications of the mineralized quartz veins. This combination revealed also so many particulars of the structural pattern, that extensions of the deposits could be established and it became possible, to carry out trenching and drilling programmes successfully. The application of the combined methods is explicated on the example of one particular mineralized quartz vein of Sarama Area.

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Zusammenfassung Zwei Gebiete am Victoriasee in Tanzania, in denen zahlreiche alte Goldbergbaue liegen, wurden durch eine Mineralprospektion erfaßt. Da ein großer Teil des Landes von tropischen Lehmen überdeckt wird, mußten geophysikalische Methoden angewendet werden. Das Gold kommt in Quarzgängen, Scherzonen und Imprägnations-Lagerstätten vor, teilweise in enger Verbindung mit Sulfiden oder Graphit, zumeist innerhalb der archaischen Gesteine des Nyanzian, die als unregelmäßig gestaltete Flöße im Dach des Zentralgranites schwimmen. Diese Serie besitzt nahezu dieselben physikalischen Eigenschaften wie die Goldvorkommen. Dieses Problem wurde durch eine besonders geeignete Kombination geophysikalischer Methoden gelöst:Magnetische und elektromagnetische Flugvermessungen wurden gleichzeitig durchgeführt, um Hauptverwerfungen, gut leitende Horizonte und die Verbreitung der wichtigsten Gesteine festzustellen.In höffigen Gebieten, die nach den Ergebnissen der Flugvermessungen oder nach der Lage alter Goldbergbaue ausgewählt wurden, sind besondere Netzwerke ausgeschlagen und verpflockt worden. Magnetometer und E.-M.-Gun-Messungen erfolgten zuerst; ihre Ergebnisse, in Isolinienkarten und abgeleiteten Strukturkarten ausgewertet, spiegelten die wichtigsten tektonischen Einheiten des Untersuchungsgebietes wider.Diese Resultate bildeten die Grundlage für die abschließendenTuram-Messungen, die direkte Hinweise auf die vererzten Quarzgänge erbrachten. Diese Verbindung unterschiedlicher Untersuchungsmethoden gab außerdem so viele Einzelheiten des geologischen Aufbaues wieder, daß die Ausdehnung einiger Erzkörper festgestellt und Schürf sowie Bohrprogramme erfolgreich ausgeführt werden konnten. Die Anwendung dieses Verfahrens wird am Beispiel einer typischen Quarzgang-Goldlagerstätte aus dem Sarama-Gebiet erläutert.

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Résumé Une recherche minière a été effectuée dans deux secteurs de la région du Lac Victoria en Tanzanie, où se trouve située la majorité des anciennes mines aurifères. De différentes méthodes géophysiques furent appliquées au cours de cette recherche, compte-tenux de l'importante altération de type tropical existant dans cette région. L'or se rencontre dans des veines de quartz, des zones de cisaillement ou en imprégnations diffuses et se trouve fréquemment associé à des sulfures et du graphite. La minéralisation est intrusive dans les formations précambriennes du Nyanzien. Ces formations constituent des îlots de forme irrégulière répartis dans le granite et ont, géophysiquement parlant, sensiblement les mêmes propriétés physiques que les formations aurifères. Cet obstacle fut levé en utilisant une combinaison spéciale de méthodes géophysiques:Une campagne de géophysique aéroportée (magnétométrie et électromagnétisme) fut effectuée en vue de repérer les failles principales, les horizons conducteurs et les changements lithologiques majeurs.Une étude au sol par magnétométrie et électromagnétisme (E. M. Gun) fut alors entreprise dans les zones favorables, choisies sur la base des résultats de la géophysique et de l'importance des anciens travaux miniers, suivant une maille spéciale qui avait été jalonée au préalable sur le terrain. Les résultats furent consignés sous forme de cartes de contours et révélèrent les principales marques caractéristiques tectoniques de la région.Ces informations servirent de base à une campagne auTuram qui donne en certains endroits des indications précises sur les veines de quartz aurifère.Cette combinaison de méthodes géophysiques permit d'établir l'aspect structural de la région à un degré tel qu'il fut possible de déterminer l'extension des gisements et il devint alors possible de réaliser avec succès les programmes de prospection superficielle et de sondage. A titre d'exemple, l'application de ces méthodes combinéses est détallée pour une veine de quartz aurifère de la région de Sarama.

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Herrn Professor Dr.Roland Brinkmann zum 70. Geburtstag gewidmet.

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Annotation note of the editorial staff: Due to lack of time we have not been able to alter the text of this paper.     

Deformation und Umwandlung von Plagioklas durch Stoßwellen in den Gesteinen des Nördlinger Ries

Plagioclase from fragments of crystalline basement rocks in breccias found in the area of the Nördlinger Ries crater displays characteristic plastic deformation and phase transition phenomena due to shock metamorphism at different pressures in the range of 100 to 1000 kilobars.These phenomena are discussed in the scope of a progressive impact metamorphism the degree of metamorphism reflecting a radial gradient of pressure and temperature diminishing outward from the point of meteorite impact.Within the lowest pressure range of about 100 to 300 kilobars (shock stage I) strong fracturing and plastic deformation such as bending of crystals, deformation bands and planar features (lamellae of lowered refractive index and of lowered or no birefringence) are to be found. The lamellae which are mostly isotropic, are interpreted as slip bands the glide planes of which are low indices planes of the plagioclase lattice such as (001), (010), (100), (1¯20), (130) and others. These slip bands are unknown from feldspar formed by normal processes within the earth's crust. Plagioclase of such a stage of deformation shows an unusual strong decrease of refraction and birefringence. Its optical properties are those of a highly disordered plagioclase. It may be called diaplectic plagioclase.Total isotropization of plagioclase is a typical feature of the pressure range from 300 to 500 kilobars (shock stage II). This glass which is called diaplectic glass differs strongly from the normal glass in physical properties and structural state. It is formed by a kind of solid state transformation without actual melting.Shock pressures in the order of 500 to 650 kilobars (shock stage III) are able to cause selective melting of plagioclase grains in a crystalline rock. Normal glasses with vesicles and streaks are formed by this process.Within the pressure range of about 650 to 1000 kilobars (shock stage IV) residual temperatures are so high that total melting of rocks occurs. Plagioclase melts are mixed inhomogenously with other silicate melts forming rock melts which can be found in suevite as flat glassy bombs. Vaporization of silicates must be expected in the upper pressure range of this shock stage.Statistical universal stage measurements on the fabric of plagioclase support theoretical considerations after which the deformation pattern of a single crystal should depend on the fabric relations to the surrounding minerals and on their physical properties. Strongly inhomogenous deformation of plagioclase minerals within the microscopic rock scale was observed because polycrystalline rocks are disorganizing a unique shock front by interaction of wave fronts at interfaces and free surfaces and perhaps by multiwave shocks. Directions of compressive and tensile stresses on a mineral are therefore changing from grain to grain.     

A linear solution of the equations of motion of an earth-orbiting satellite based on a Lie-series

Using Hill's variables, an analytical solution of a canonical system of six differential equations describing the motion of a satellite in the gravitational field of the earth is derived. The gravity field, expanded into spherical harmonics, has to be expressed as a function of the Hill variables. The intermediary is chosen to include the main secular terms. The first order solution retains the highly practical formal structure of Kaula's linear solution, but is valid for circular orbits and provides of course a spectral decomposition of radius vector and radial velocity. The resulting eccentricity functions are much simpler than the Hansen functions, since a series evaluation of the Kepler equation is avoided. The present solution may be extended to higher order solutions by Hori's perturbation method.     

The stability of motion in a periodic cubic force field

The non-linear differential equation , wherep(t) is a periodic square wave function of time with period , has been integrated by using a table of Jacobian elliptic functions. In the neighborhood of a typical elliptic fixed point, namely that for 11, 12-decimal accuracy has been used to determine a region which is stable.     

XENON,OSMIUM, AND LEAD FORMED IN O-SHELLS AND C-SHELLS OF MASSIVE STARS

In this paper we show that the explosive products from O-shells of massive stars which contain ¹²⁴Xe with large overproduction factors do not contain any of the naturally occurring isotopes of Os and Pb. We show further that the explosive products from C-shells (explosive carbon burning) do contain Os and Pb along with Xe which is strongly enriched in r-Xe of anomalous isotopic composition. The composition of Os in this matter is probably s-like rather than r-like. Pb in this matter is enriched in ²⁰⁸Pb. The results and arguments of this paper have implications for studies of isotopic compositions of Xe, Os, and Pb in residues of the Allende and other carbonaceous chondrites.     

Coronal disturbances

Time lapse movies acquired with the Sacramento Peak Observatory 6-in filter coronagraph very infrequently show dramatic transient events. Many of these events (at 1.04 < r/r < 1.20) are correlated with H activity at the limb, especially with large surges and eruptive prominences. Metric or centrimetric radio bursts are found associated with certain types of 5303 coronal events. The heights to which such disturbances will propagate can often be estimated from the green line movie data. We report the results of a study of all the examples of such transients observed during the last 16 years.