Stellung des Experimentes im Rahmen tektonischer Forschung

Zusammenfassung Die Genese tektonischer Strukturen ist nicht direkt beobachtbar. Unsere einzige Arbeitsgrundlage sind die Spuren der Deformation im Fels, also das tektonische Gefüge. Im Gegensatz zu den meisten anderen naturwissenschaftlichen und technischen Fächern ist in der Tektonik ein Vergleich der Vorgänge im Experiment mit denen im Objekt im allgemeinen nicht möglich. Hieraus erklärt sich, daß das Experiment in der Tektonik bisher nur eine geringe Bedeutung erlangt hat. Jede tektonische Deutung ist aber ein Analogieschluß, bei dem Erfahrungen aus dem täglichen Leben oder die anderer Naturwissenschaften eingesetzt werden. Dieses Vorgehen muß durch ein exakteres, nämlich durch den Einsatz gezielter Experimente, abgelöst werden.Da aus dem obengenannten Grunde die Rückkopplung zwischen Experiment und Natur nur unvollkommen durchzuführen ist, besteht der Sinn tektonischer Experimente nicht darin, eine bestimmte natürliche Struktur nachzubilden, sondern darin, die Reaktionsmöglichkeiten von Festkörpern bei Deformation kennenzulernen. Experimente und Naturbeobachtung zeigen, daß es nur eine begrenzte Zahl von Reaktionsarten festen Materials bei Deformationen gibt. Diese Reaktionsarten unterscheiden sich nach der Art der Gefügeelemente, die bei der Deformation ausgebildet werden (Abb. 1). Bei den hier besprochenen Gefügeelementen handelt es sich um Trennbrüche (Spalten), Verschiebungsbrüche, Knickzonen und Normalfalten. Die Faltenachsenfläche der Knickzonen liegt einer Ebene größter Scherung etwa parallel, die der Normalfalten senkrecht zur Richtung größter Einengung.Die einzelnen Gefügeelemente treten in verschiedenen räumlichen Anordnungen auf, die als Gefügetypen bezeichnet werden. Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf Gefügetypen mit rhombischer und monokliner Symmetrie.Die Abb. 1 stellt einen Ausschnitt aus einem System der Gefügetypen dar, in dem die einzelnen Gefügetypen entsprechend ihrer gegenseitigen Verwandtschaft angeordnet sind. Dieses System erlaubt es uns, die bisherigen tektonischen Experimente zu ordnen und auf Lücken unserer experimentellen Erfahrung hinzuweisen.

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Because the formation of tectonic structures cannot be observed directly, the study of such structures is restricted to an investigation of the traces of deformation within the rock itself, i.e. the tectonic fabric. In contrast to most other fields of research in science and technology the study of tectonics does not allow a direct comparison between experimental and natural processes, and for this reason, experimentation has until now played only a minor role in tectonic research. All tectonic interpretations, however, are based on analogies with observations made in everyday life or phenomena in related scientific fields. Clearly this procedure should be replaced by more accurate methods, which include objective experiments.Since the link between experiment and nature is at best incomplete, the goal of tectonic experimentation is not to simulate specific natural structures, but to investigate the different ways by which solids may react to deformations. Experiments and observations show that solid material may undergo only a limited number of such reactions. These reactions differ due to the form of fabric elements formed during deformation (Fig. 1).The discussion below is restricted to the following fabric elements: tension fissures, faults, kink-bands, and normal folds. The axial plane of kink-bands nearly parallels the plane of maximum shearing strain. The axial plane of normal folds is normal to the direction of maximum shortening.The various fabric elements are found in different spatial arrangements called fabric types. The discussion below is restricted to fabric types with orthorhombic and monoclinic symmetry.Fig. 1 illustrates part of a fabric type system in which the different fabric types are arranged according to their reciprocal relationship. This system allows the ordering of previous tectonic experiments and indicates the gaps in our experimental knowledge.

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Résumé La genèse des structures tectoniques n'est pas directement observable. Nos seules bases de travail sont les traces de la déformation dans les roches, autrement dit la texture tectonique. A l'opposé de la plupart des autres branches des sciences naturelles et des branches techniques, on ne peut généralement pas comparer, en tectonique, les processus fournis par l'expérimentation avec ceux qui en font l'objet. Ce qui explique que jusqu'à présent, l'expérimentation en tectonique n'a eu qu'une portée médiocre. Chaque interprétation tectonique est en fait liée à une finalité analogique tirée de comportements dans la vie quotidienne ou dans d'autres sciences naturelles. Ce procédé doit faire place à un autre, plus exact, principalement par la mise en oeuvre d'expériences bien orientées.Comme, pour les raisons citées plus haut, le couplage entre l'expérimentation et la nature ne peut être réalisé que de façon imparfaite, il faut que le sens de l'expérimentation tectonique consiste, non pas à reproduire une structure naturelle donnée, mais à reconnaître quelles sont les possibilités de réaction des corps solides à la déformation. L'expérimentation et l'observation de la nature montrent que les modalités réactionelles des matériaux solides vis-à-vis de la déformation existent seulement en nombre limité. Ces modalités différent selon les éléments structuraux impliqués dans la déformation. Les éléments texturaux discutés ici sont les fissures, les plans de glissement, les zones en chevron et les plis normaux. Le plan axial des zones en chevrons es parallèle à un plan de fort cisaillement; celui des plis normaux est perpendiculaire à la direction de plus grand resserrement.Chacun des éléments texturaux répond à différentes dispositions spatiales dont la signification est celle de types texturaux. Les déductions qui suivent se limitent à des types texturaux à symétrie rhombique et monoclinique.La fig. 1 représente une coupe dans un système de types texturaux dans lequel chacun de ceux-ci a été rangé conformément à leur parenté réciproque. Ce système nous permet de mettre de l'ordre dans les expériences tectoniques poursuivies jusqu'à ce jour, et de mettre en évidence les lacunes dans notre pratique expérimentale.

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Aus dem SFB 77 - Felsmechanik - Karlsruhe.

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Die Untersuchungen über Gefügetypen im Gelände und im Experiment wurden dankenswerterweise von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, seit 1970 im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Felsmechanik, unterstützt. Meinen Mitarbeitern, Herrn Dipl.-Phys. H.Mischke, Herrn Dipl.-Ing.Klaus Müller und Herrn Dr. G.Schäfer danke ich für ihre Hilfe bei der Abfassung des Manuskriptes.     

Eine einfache Methode zur Unterscheidung feldspatreicher Sedimente durch statistische Erfassung des Plagioklasbestandes

Zusammenfassung Zur Charakterisierung und Unterscheidung vulkanischer Aschen und Tuffe der mittelamerikanischen Republik El Salvador konnte der unterschiedliche Anorthitgehalt der Plagioklase mit Erfolg herangezogen werden. Jede Probe wurde in eine Folge von Einbettungsflüssigkeiten mit Brechungsindizes von n=1,53 bis n=1,58 eingebettet und jeweils ausgezählt, ob der Brechungsindex na' der Plagioklase größer, kleiner oder gleich dem Brechungsindex der Einbettungsflüssigkeit war. Im Rahmen der hier erforderlichen Genauigkeit konnte auf diese Weise der prozentuale Anteil der Plagioklase mit unterschiedlichem Anorthitgehalt ermittelt werden. Die hieraus gewonnenen Verteilungsdiagramme erwiesen sich als charakteristisch für die verschiedenen Fördergebiete und Förderperioden der Vulkane.Eine eingehendere Darstellung dieser Methode erscheint demnächst im Neuen Jahrbuch Geol. Paläontol. unter dem Titel Beiträge zur Geologie El Salvadors — VII. Stoffbestand und regionale Verteilung vulkanogener Sedimente.     

Reporting negative results to stimulate experimental hydrology: discussion of “The role of experimental work in hydrological sciences – insights from a community survey”*

ABSTRACT

Experimental work in hydrology is in decline. Based on a community survey, Blume et al. showed that the hydrological community associates experimental work with greater risks. One of the main issues with experimental work is the higher chance of negative results (defined here as when the expected or wanted result was not observed despite careful experimental design, planning and execution), resulting in a longer and more difficult publishing process. Reporting on negative results would avoid putting time and resources into repeating experiments that lead to negative results, and give experimental hydrologists the scientific recognition they deserve. With this commentary, we propose four potential solutions to encourage reporting on negative results, which might contribute to a stimulation of experimental hydrology.     

SEDIMENT MOBILIZATION BY SURFACE EROSION IN MIDDLE MOUNTAIN CATCHMENTS OF NEPAL

1 INTRODUCTION Soil erosion in the foothills of the Hindu Kush-Himalayas (HKH) is considered to be a hot topic in land degradation research in the region (Scherr and Yadav, 1996). The land degradation research has mainly addressed the issue of topsoil los…     

Pre-Cenozoic intra-plate magmatism along the Central Andes (17–34°S): Composition of the mantle at an active margin

Sr–Nd–Pb isotope ratios of alkaline mafic intra-plate magmatism constrain the isotopic compositions of the lithospheric mantle along what is now the eastern foreland or back arc of the Cenozoic Central Andes (17–34°S). Most small-volume basanite volcanic rocks and alkaline intrusive rocks of Cretaceous (and rare Miocene) age were derived from a depleted lithospheric mantle source with rather uniform initial ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd ( 0.5127–0.5128) and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ( 0.7032–0.7040). The initial ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb ratios are variable (18.5–19.7) at uniform ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb ratios (15.60 ± 0.05). A variety of the Cretaceous depleted mantle source of the magmatic rocks shows elevated Sr isotope ratios up to 0.707 at constant high Nd isotope ratios. The variable Sr and Pb isotope ratios are probably due to radiogenic growth in a metasomatized lithospheric mantle, which represents the former sub-arc mantle beneath the early Palaeozoic active continental margin. Sr–Nd–Pb isotope signatures of a second mantle type reflected in the composition of Cretaceous (one late Palaeozoic age) intra-plate magmatic rocks (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd  0.5123, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr  0.704, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb  17.5–18.5, and ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb  15.45–15.50) are similar to the isotopic composition of old sub-continental lithospheric mantle of the Brazilian Shield.

Published Nd and Sr isotopic compositions of Mesozoic to Cenozoic arc-related magmatic rocks (18–40°S) represent the composition of the convective sub-arc mantle in the Central Andes and are similar to those of the Cretaceous (and rare Miocene) intra-plate magmatic rocks. The dominant convective and lithospheric mantle type beneath this old continental margin is depleted mantle, which is compositionally different from average MORB-type depleted mantle. The old sub-continental lithospheric mantle did not contribute to Mesozoic to Cenozoic arc magmatism.     

Methodological aspects of surveying the volume, structure, activities and perceptions of city centre visitors

Counting pedestrians on a street and visitors entering a store is a method used to measure the attractiveness of these places. Their volumes are governed by daily, weekly, monthly and yearly cycles and are subject to random influences. This must be taken into account especially where comparison counts reveal changes. When single streets or stores are counted, it must be ascertained whether this figure is representative of the whole city centre and its retailing. Pedestrian volumes can be used for adjusting interview samples to the distribution in time and space of the city centre visitors. Counts of the qualitative characteristics of the pedestrian with respect to composition of groups reveal that surveys among pedestrians are biased in relation to the size of the group. Special attention in surveys should be given to the linking of activities. Whereas much emphasis is given to the accessibility of the city centre from outside, the ‘inner accessibility’ of the city centre is just as important. Long distances are often walked and many destinations visited. This is best recorded by conducting interviews at public transport stops and car parks. The attractiveness of the city centre depends not only on its physical structures but very much on the subjective perception of them; therefore judgements on accessibility, goods and services offered and the urban ambiance should be recorded. Retailer's attitudes concerning the qualities of the city centre should also be compiled for comparison. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Bearing of rare earth patterns of apatites from igneous and metamorphic rocks

Twelve apatite samples from igneous and metamorphic rocks from the Black Forest and igneous rocks from the Kaiserstuhl were analysed for their REE content. The ΣREE range from 0.116 to 1.69 wt.%; the lowest values were found in the metamorphic rocks. All apatites from the various parent rocks show a general enrichment of the lighter rare earths over the heavier and their chondrite-normalized rare earth patterns exhibit a more or less pronounced negative Ce anomaly. This Ce depletion is accompanied by relatively low La and Pr values. In addition, the apatites from igneous rocks from the Black Forest show a marked negative Eu anomaly. An explanation is offered for the simultaneous occurrence of a negative Ce and a negative Eu anomaly in one investigated rock system. The negative Ce anomaly is attributed to the occurrence of phases enriched in Ce (e.g., monazite, allanite) which crystallized prior to or simultaneously with apatite. The negative Eu anomaly in these magmatic apatites most probably is caused by discrimination of Eu²⁺ from the apatite lattice. The result of this discrimination is a selective Eu enrichment in the later crystallizing feldspars, plagioclase and orthoclase. At least in this case, the positive Eu anomaly in feldspars is not a reliable indicator of low oxygen fugacity during their crystallization; the Eu depletion of the earlier crystallized apatites is preferable for this purpose.