Das Hoch-Tief-Umwandlungsverhalten mikrokristalliner Quarze

The optical and x-ray investigation of 51 microcrystalline quartz samples show that they are built up of fibrous chalcedony (agates) or finest crystalline, isometric grained quartz (flints, cherts, jasper or Chrysoprase). These samples were examined by standardized d.t.a. — methods in order to get their inversion characteristics.

1. A third of the samples conteins low-temperature cristobalite in addition to quartz (in two samples even as main component); the high-low inversion of this mineral lies between 80 and 245° C according to its defect character. In five samples of jasper low- tridymite is occurring as minor component.
2. In contrary to macrocrystalline quartz crystals microcrystalline quartzes generally show no sharp inversion point. The inversion takes place over an interval of nearly 50° C, to be seen in the d.t.a. curve as a broad, only slightly endothermic effect with hardly visible peak or several small minima. In the curves of 15 samples no inversion could be detected. This broad inversion peak is caused by different defect characters of the crystals or even of parts of the crystals which invert at different temperatures (Flörke, 1955).
3. There is no dependance of t _i on the size of crystallites at least for crystals with diameter greater than 0.05 μ. The temperature of the most prominent inversion minimum allows a division of the microcrystalline quartz crystals analogous the macrocrystalline classification into samples with t _i below and above 570° C. The lowest (518±2° C) and the highest t _i (578,7+0,3° C) were measured at different parts of the same sample of a Chrysoprase.
4. The intensity of the brown and red coloured parts of agate and jasper grows with increasing Fe₂O₃-content, but there is no connection between t _i and chemical composition.
5. As in macrocrystalline quartzes of caverns and veins there are also some t _i -differences between the marginal and the central parts of agates or jaspers. The explanation lies in the mechanism of formation: higher t _i in the margin (e.g. in one globular jasper) points to a formation by silification, whereas higher t _i in the center indicates a formation by the filling up of cavities and veins.
6. The variation in t _i of microcrystalline quartzes and the comparison of these t _i ? with those of associated low-temperature cristobalite shows a connection between temperatures of formation and inversion: samples with low t _i (i.e. with a great number of defects) should be formed at low temperatures, that is by sedimentary or diagenetic processes, and samples with t _i above 570° C (i.e. nearly without defects in the structure) should have crystallized out of hydrothermal solutions. The weak inversion peaks below 570° which in d.t.a. curves often appear besides a main peak at 570° C represent the small amount of diagenetically formed microcrystalline quartz with a large degree of defect character.

     

Die Kupferlagerstätte von Trattenbach (Niederösterreich)

Zusammenfassung Aus dem nördlichen Teil der Wechselserie wird die Kupferlagerstätte von Trattenbach in Niederösterreich beschrieben. Nach einem kurzen Überblick über die Erzparagenese wird ausführlich auf die Gangarten eingegangen. Die Mineralvergesellschaftung liegt heute in umgeprägter Form vor, die Lagerstätte wurde metamorph, doch sind die ursprünglichen Bildungen noch in Relikten vorhanden. Abschließend wird die Lagerstätte von Trattenbach mit stofflich ähnlichen Vorkommen dieses Gebietes verglichen. Es wird dabei auf die Schwierigkeiten eingegangen, die sich nach den neuen Untersuchungen beim Versuch ergeben, die Vererzung von Trattenbach in das in der Literatur gegebene System der ostalpinen Vererzung einzuoronen.

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Summary The copper deposit at Trattenbach (Lower Austria) in the Wechselserie is described. An informative and short review of the ore paragenesis is given, and the gangue is described in detail. The deposit has been metamorphosed, but in addition to the present mineral association, there are relicts of the original one. Finally, the Trattenbach deposit is compared with similar ones from this region, and the difficulties in fitting the results of the new investigations from this deposit into the system of ore genesis in the Eastern Alps used in the literature is discussed.

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Mit 32 Textabbildungen und 1 Karte     

Fuchsit vom Puchegg bei Vorau (Oststeiermark)

Zusammenfassung Vom Puchegg bei Vorau (Osisteiermark) wird eine Aktinolithlage beschrieben, die Fuchsit und Chrom-Biotit enthält. Als Gemengteil des hier auftretenden Amphibolites und der Hornblendeschiefer kann Graphit beobachtet werden, in einem Hornblendeschiefer auch Molybdänglanz. Abschließend wird kurz auf die Albitpegmatite dieses Gebietes und ihre mögliche Beziehung zu der Albitisierung in der benachbarien Wechselserie eingegangen sowie über eine kleine Sulfidvererzung eines Hornblendeschiefers berichtet.

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Summary Fuchsite and chrome-biotite are described from an actinolite bed at Puchegg near Vorau (Easiern Styria). Graphite is observed in amphibolite and the hornblende-schists in this area, in one hornblende-schist connected with molybdenite. Finally the albite-pegmatites of this region are described in short, and a discussion is given for the possibility of their relationship to the albitisation of the Wechselserie. A small sulphide mineralisation in a hornblende-schist is also mentioned in this connection.

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Mit 15 Textabbildungen     

Some maps of isanomalies in energy balance climatology

Summary A series of world maps of isanomalies of annual and seasonal global radiation, net radiation, latent heat flux, sensible heat flux, maps of residuals from regression, radiation efficiency, and the Bowen Ratio have been constructed on the data base ofBudyko's Atlas of the Heat Balance of the Earth, 1963. Among the major features observed was the dissimilarity in patterns of isanomalies for the eastern and western sectors of the world's semi-permanent subtropical highs and the great difference between oceanic and continental surfaces.

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Zusammenfassung Auf Grund der Werte vonBudykos Atlas der Wärmebilanz der Erde (1963) wurden eine Anzahl Weltkarten der Isanomalien der jährlichen und der jahreszeitlichen Werte für die Globalstrahlung, die totale Strahlungsbilanz, den latenten und den fühlbaren Wärmefluß sowie Karten für die Abweichungen von der Regressionsgeraden, für den Strahlungsgenuß und für den Bowen-Quotienten konstruiert. Als Hauptergebnisse sind die Unähnlichkeit im Verlauf der Isanomalien zwischen dem östlichen und dem westlichen Sektor der semipermanenten Hochdruckgebiete der Subtropen sowie die großen Unterschiede zwischen ozeanischen und kontinentalen Gebieten zu nennen.

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Résumé En partant des valeurs publiées parBudyko dans son Atlas du bilan thermique de la Terre (1963), on a établi un certain nombre de cartes du globe. Sur celles-ci, on a reporté les isanomalies des valeurs annuelles et saisonières de la radiation globale, du bilan total radiatif, du flux des chaleurs latente et sensible ainsi que l'écart à la droite de régression pour le rayonnement reçu et pour le rapport de Bowen. Le résultat principal en est l'appararition de dissemblances dans le cours des isanomalies entre les secteurs oriental et occidental des anticyclones semipermanents des zones subtropicales ainsi que de différences importantes entre les régions océaniques et continentales.

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With 28 Figures     

Franz Xaver Michels

Ohne Zusammenfassung     

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. , . , — .

     

Über die Möglichkeit der halbquantitativen Mineralbestimmung mit der DTA ohne Flächenintegration

Zusammenfassung Die Abhängigkeit der Zerfallstemperaturen von der Probenmenge in der Differential-Thermo-Analyse ist eine einfach logarithmische. Sie ermöglicht bei reinen Mineralen eine halbquantitative Bestimmung mit einer Genauigkeit von ±10% der bestimmten Menge. Die in der Literatur aufzufindenden, oft stark unterschiedlichen Zerfallstemperaturen von Karbonatmineralen lassen sich durch diese Abhängigkeit erklären, was an den drei Mineralen Smithsonit, Magnesit und Calcit demonstriert wird.

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In case of pure minerals, the dependence of their decomposition temperatures on the amount of material used in DTA (Differential Thermal Analysis) provides a way for a half-quantitative determination with an accuracy of ±10% of the determined amount. This dependence is a simple logarithmic one. The big differences in the decomposition temperatures of carbonate minerals, mentioned in the literature, can be explained through their dependence on the amount of material used. This is demonstrated through the examples of three minerals Smithsonite, Magnesite, and Calcite.

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Den Herren Professoren Dr. Dr. h. c. C. W. Correns und Dr. H. Harder danke ich für einige Hinweise, Frl. Dr. R. Knoke für eine Bleibestimmung, meinem Freund Dr. J. Hagedorn aus dem Geographischen Institut der Universität Göttingen für zahlreiche anregende Diskussionen.     

The mantle rock (“laterite”) of the Gold Coast and its origin

Zusammenfassung Der Verwitterungsmantel (Laterit s. l.) der südlichen Goldküste besteht aus Horizonten, die sowohl verschiedene Entstehungsart als verschiedenes Alter haben. Brekzien oder Steinschichten sind unter aridem Klima als Wüstenpflaster entstanden. Zonen chemisch verwitterten Felses, Horizonte von lehmigem Sand (an deren Aufbau Termiten wesentlich beteiligt sind) und Konkretionen haben sich unter feuchtem Klima gebildet. Harte limonitische Oberflächen-Krusten deuten auf progressive Austrocknung hin. Unter diesen drei klimatischen Bedingungen gebildete Horizonte wiederholen sich mehrfach im Verwitterungsmantel der Goldküste. Ein junger, unvollständiger Zyklus ist weit verbreitet, ein älterer Zyklus tritt nur in begrenzten Vorkommen auf, und ein dritter Zyklus ist fast nur noch in aufgearbeiteten, limonitisierten Bruchstücken erhalten. Die wiederholten Klimaschwankungen machen es wahrscheinlich, daß der Verwitterungsmantel zeitlich dem größeren Teil des Quartärs entspricht. Wahrscheinlich können die Ergebnisse auf weit größere Gebiete angewandt werden.     

Englacial vs lacustrine origin of volcanic table mountains: evidence from iceland

Detailed facies analysis of hyaloclastites and associated lavas from eight table mountains and similar "hyaloclastite volcanoes" in the Icelandic rift zone contradict a rapid and continuous, "monogenetic", entirely subglacial evolution of most volcanoes studied. The majority of the exposed hyaloclastite deposits formed in large, stable lakes as indicated by widespread, up to 300-m-thick, continuous sections of deep water, shallow water and emergent facies. Salient features include extensively layered or bedded successions comprising mainly debris flow deposits, turbidites, base surge and fallout deposits consisting of texturally and compositionally variable, slightly altered hyaloclastites, as well as sheet and pillow lavas. In contrast, chaotic assemblages of coarser-grained, more poorly sorted and more strongly palagonitized hyaloclastite tuffs and breccias, as well as scoria and lava are interpreted to have formed under sub- or englacial conditions in small, chimney-like ice cavities or ice-bound lakes. Irregularly shaped and erratically arranged hyaloclastite bodies produced at variable water levels appear to have resulted mainly from rapid changes of the eruptive environment due to repeated build-up and drainage of ice-bound lakes as well as the restricted space between the ice walls. We distinguish a "deep water" facies formed during high water levels of the lake, a hydroclastic shallow water and emergent facies (leakage of the lake or growth of the volcano above the water surface). Our model implies the temporary existence of large, stable lakes in Iceland probably formed by climatically induced ice melting. The highly complex edifices of many table mountains and similar volcanoes were constructed during several eruptive periods in changing environments characterized by contrasting volcanic and sedimentary processes. Received: 10 June 1997 / Accepted: 28 July 1998