Magma sources for Mesozoic anorogenic granites of the White Mountain magma series,New England,USA

The magma sources for granitic intrusions related to the Mesozoic White Mountain magma series in northern New England, USA, are addressed relying principally upon Nd isotopes. Many of these anorogenic complexes lack significant volumes of exposed mafic lithologies and have been suspected of representing crustal melts. Sm–Nd and Rb–Sr isotope systematics are used to evaluate magma sources for 18 felsic plutons with ages ranging from about 120 to 230 Ma. The possibility of crustal sources is further examined with analyses of representative older crust including Paleozoic granitoids which serve as probes of the lower crust in the region. Multiple samples from two representative intrusions are used to address intrapluton initial isotopic heterogeneities and document significant yet restricted variations (<1 in _Nd). Overall, Mesozoic granite plutons range in _Nd [T] from +4.2 to -2.3, with most +2 to 0, and in initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr from 0.7031 to 0.709. The isotopic variations are roughly inversely correlated but are not obviously related to geologic, geographic, or age differences. Older igneous and metamorphic crust of the region has much lower Nd isotope ratios with the most radiogenic Paleozoic granitoid at _Nd [180 Ma] of -2.8. These data suggest mid-Proterozoic separation of the crust in central northern New England. Moreover, the bulk of the Mesozoic granites cannot be explained as crustal melts but must have large mantle components. The ranges of Nd and Sr isotopes are attributed to incorporation of crust by magmas derived from midly depleted mantle sources. Crustal input may reflect either magma mixing of crustal and mantle melts or crustal assimilation which is the favored interpretation. The results indicate production of anorogenic granites from mantle-derived mafic magmas.     

Non-monotonic chemical and O,Sr, Nd,and Pb isotope zonations and heterogeneity in the mafic- to silicic-composition magma chamber of the Grizzly Peak Tuff,Colorado

Strong compositional zonation of the 34 Ma Grizzly Peak Tuff in west-central Colorado is attended by non-monotonic trends in O, Sr, Nd, and Pb isotope ratios. Fiamme from the tuff cluster in chemical compositions and petrographic characteristics, indicating the magma chamber was not continuously zoned but consisted of at least seven compositional layers. The most mafic magma erupted (57 wt% SiO₂, fiamme group 7) had ¹⁸O= +8.5, initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7099, _Nd, and ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.80, suggesting that the magma was produced by 50% fractional crystallization of basaltic magma that assimilated 20 to 40 wt% Proterozoic crust. Isotopic compositions of more evolved parts of the chamber (up to 77 wt% SiO₂, fiamme group 1) depart from the mafic base-level composition of fiamme group 7, and reflect late-stage assimilation that occurred largely after compositional layering was established. ¹⁸O values decrease by as much as 1.5 from fiamme groups 7 through 4, indicating assimilation of hydrothermally altered roof rocks. ¹⁸O values abruptly inerease by up to 1.5 between fiamme groups 4 and 3. This discontinuity is interpreted to reflect evolution in an asymmetric chamber that had a split-level roof, allowing assimilation of wall rocks that varied vertically in degree of hydrothermal alteration. This chamber geometry is also supported by collapse structures in the caldera. Late-stage assimilation of heterogeneous wall rocks is also indicated by variations in Sr, Nd, and Pb isotope ratios. Large Sr isotope disequilibrium exists between some phenocrysts and whole-rock fiamme, and initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios in phenocrysts are as high as 0.7170. values regularly increase from-13.0 in fiamme group 7 to-11.3 in fiamme group 3, and then decrease to-12.2 in fiamme group 1. ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb ratios generally increase from 17.80 to 17.94 for fiamme groups 7 through 1. The rhyolitic parts of the Grizzly Peak Tuff have isotopic compositions that could be attributed to a purely crustal melt. It is unlikely, however, that the mafic parts of the tuff were generated by crustal melting, and the compositional and isotopic variations across the entire zonation of the tuff are best explained by fractional crystallization of mantle-derived magmas, accompanied by extensive assimilation of Proterozoic crust.     

Isotopic studies of processes in mafic magma chambers: II. The Skaergaard Intrusion,East Greenland

Isotopic ratios of Nd and Sr have been measured in a suite of samples spanning most of the exposed stratigraphy of the Skaergaard intrusion in order to detect and quantify input (such as assimilated wallrock and fresh magma) into the magma chamber during crystallization. Unlike ¹⁸O and D, Nd and Sr isotope ratios do not appear to have been significantly affected by circulation of meteoric waters in the upper part of the intrusion. Variations in initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and _Nd suggest that the Skaergaard magma chamber was affected during its crystallization by a small amount (2%–4%) of assimilation of Precambrian gneiss wallrock (high ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, low _Nd) and possibly recharge of uncontaminated magma. Decreases in _Nd and increases in ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr during the early stages (0%–30%) of crystallization give way to approximately unchanging isotopic ratios through crystallization of the latest-deposited cumulates. Modelling of assimilation-fractional crystallization-recharge processes using these data as constraints shows that the assimilation rate must have been decreasing throughout crystallization. In addition, the isotope data allow replenishment by an amount of uncontaminated magma equal to 20%–30% of the total intrusion mass, occurring either continuously or in pulses over the first 75% of crystallization. Comparison of the recharge models with published Mg/(Mg+Fe²⁺) data from Skaergaard cumulates shows that the modelled replenishment rates are not inconsistent with available major element data, although significant recharge during the final 25% of crystallization can be ruled out. The isotope data show that the Skaergaard magma could have incorporated only a small amount of the gneiss that it displaced from the floor of the chamber; assimilation appears to have taken place primarily across a partially molten zone that formed at the roof from the wallrock that was dislodged during emplacement. In the latest stages of crystallization (>75% crystallized), the Skaergaard magma may have become stratified into two separately-convecting layers, effectively insulating Layered Series cumulates from further contamination.     

Askja 1875, Skye 56 Ma: Basalt-triggered,Plinian, mixed-magma eruptions during the emplacement of the Western Redhills granites,Isle-of-Skye,Scotland

Recently published accounts of the chronology of various Plinian explosive eruptions, notably that of Askja, Iceland, in 1875, have stressed the role of basic magma injected into the lower parts of stagnant semi-crystalline magma reservoirs as triggers for the violent surface activity and caldera formation. The evidence for mixing of acid and intermediate magmas at two stages during the emplacement of the Eocene granite sequence of the Western Redhills, Skye, Scotland, is interpreted in a similar manner. Within the British Tertiary Igneous Province as a whole, there is evidence for repeated refusion and partial hybridisation during the evolution and upward penetration of the acid magmas to the crustal levels where they now form plutons. The repetitive operation of such processes may explain why geochemical studies of these granites, seeking to discover their origins in terms of simple one-stage processes (such as partial fusion of sialic crust or fractional crystallisation of basic magma), give conflicting results.

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Zusammenfassung Einige explosive plinische Eruptionen (z. B. Askja, Island. 1875) sind in neuerer Literatur beschrieben worden. Explosive Tätigkeit an der Erdoberfläche sowie die Entstehung einer Caldera sind als eine Folge der Injizierung basischer Magmen in die unteren Teile von semi-schmelzflüssigen Magmakammern anzusehen. Die Eocänen Granite von Western Redhills, Skye, Schottland, weisen auf eine zweimalige Mischung von sauren und intermediären Magmen während der Intrusion hin. In der gesamten britischen Magmenprovinz des Tertiärs gibt es Nachweis für mehrmalige Wiederaufschmelzung und Teilhybridisierung während des Aufstiegs von saurem Magma zum Niveau der heutigen Plutone. Geochemische Studien an solchen Graniten, die zunächst eine einfacherere Entstehungsweise vermuten lassen (z. B. Partialschmelzen von der sialischen Erdkruste oder fraktionierte Kristallisation), führen oft zu widersprechenden Ergebnissen. Eine Erklärung dafür liegt mit der wahrscheinlich mehrmals wiederholten Magmenhybridiesierung.

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Résumé Des comptes-rendus récemment publiés concernant la chronologie de différentes éruptions explosives de type plinien, notamment celle d'Askja, Islande, en 1875, ont souligné le rôle du magma basique qui injecté dans les parties inférieures de réservoirs où stagne du magma semi-cristallin, serait la cause d'une violente activité en surface et de la formation de calderas. On interprête de semblable manière la mélange de magmas acide et intermédiaire en deux stades pendant la mise en place de la série granitiques éocène des Redhills occidentales, Skye, Ecosse. Dans la Province ignée tertiäre de Grande Bretagne, vue dans son ensemble, il y a des preuves d'une refusion répétée et d'une hybridisation partielle durant l'évolution et la pénétration vers le haut des magmas acides vers les niveaux crustaux où ils forment maintenant des plutons. L'opération répétée de tels processus peut expliquer pourquoi des études géochimiques de ces granités cherchant à découvrir leur origine en termes de processus simples à un stade (tels que fusion partielle d'une croûte sialique ou par cristallisation fractionnée d'un magma basique) conduisent à des résultats contradictoires.

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Growth of cordierite in the Archean metasediments near Yellowknife,district of Mackenzie,Canada

The widespread occurrence of cordierite in the Archean metasediments near Yellowknife was attributed by earlier workers to the contact metamorphism associated with the granite. However, detailed field and textural studies on the cordierite-bearing rocks near Sparrow Lake indicate that the growth of cordierite is not restricted to the aureole around the Sparrow Lake granite. Fabric relations demonstrate that cordierite grew under regional metamorphic conditions existing before and after the intrusion of the granite. Emplacement of the Sparrow Lake pluton is considered to represent the culmination stage of regional tectonism that manifested itself as deformation, metamorphism and granite intrusion in the Sparrow Lake area.

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Zusammenfassung Die Verbreitung von Cordierit in den archaischen Metasedimenten bei Yellowknife führten frühere Autoren auf die mit dem Granit verbundene Kontaktmetamorphose zurück. Genaue Gelände- und Strukturuntersuchungen an den cordieritführenden Gesteinen aus dem Gebiet von Sparrow Lake zeigen jedoch, daß das Wachsen von Cordierit nicht auf die Aureole um den Sparrow Lake-Granit beschränkt ist. Gefüge-Beziehungen beweisen, daß Cordierit unter regionalen metamorphen Bedingungen gebildet wurde, die vor und nach der Intrusion des Granits herrschten. Die Bildung des Sparrow Lake-Plutons wird als Höhepunkt regionaler tektonischer Vorgänge angesehen, die im Sparrow Lake-Gebiet als Deformation, Metamorphose und Granitintrusion in Erscheinung traten.

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Résumé L'extension de la cordiérite dans les métasédiments archéens de la région de Yellowknife fut longtemps attribuée au métamorphisme de contact associé au granite. Cependant des études précises sur le terrain et l'examen de la texture des roches à cordiérite indiquent que la croissance de la cordiérite n'est pas restreinte à l'auréole du granite du lac Sparrow. Les relations vectorielles démontrent que la croissance de la cordiérite s'est effectuée dans des conditions métamorphiques régionales existant avant et après l'intrusion du granite. La mise en place du pluton du lac Sparrow réprésenterait donc l'étape culminante de la tectonique régionale qui dans la région du lac Sparrow s'est manifestée par la déformation, le métamorphisme et l'intrusion granitique.

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, . Yellowknife , Sparrow-Lake. , , . Sparrow-Lake , , , .

     

Der elektromagnetisch induzierte Erdstrom,insbesondere längs zweier Profile durch das nördliche Alpenvorland

Zusammenfassung Es werden die drei Methoden: erdmagnetische Tiefensondierung, Tellurik oder E-Feld-Messung und Magnetotellurik erläutert (Abb. 1, 2, 4 und 5).Längs zweier Profile in Süddeutschland, die die Bayerische Vorlandsmolasse kreuzen, wurde die zeitliche Variation der horizontalen Komponente des im Untergrund elektromagnetisch induzierten erdelektrischen Feldes mit transportablen Elektrographen registriert. — ist annähernd elliptisch polarisiert; die Richtung der großen Halbachsen dieser Näherungsellipsen wird unter bestimmten Bedingungen Vorzugsrichtung genannt. Die Vorzugsrichtungen sind im Bereich des Molassetroges systematisch orientiert (Abb. 3). Die Intensität von ist im Molassetrog bedeutend kleiner als im Kristallin am W-Rand der Böhmischen Masse (Abb. 6). Aus der räumlichen Variation von kann unter gewissen Bedingungen die Mächtigkeit der gutleitenden Sedimentdecke abgeschätzt werden. Hierzu wurde das Verhältnis Wanderstation / (E_xo ² + E_yo ²) Basisstation] verwendet, wobei E_xo und E_yo die maximalen Komponenten innerhalb einer Störung sind.

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The three methods: geomagnetic deepsounding, tellurics or E-field-measurements, and magnetotellurics are explained (Abb. 1, 2, 4 and 5).The electric field produced by electromagnetic induction in the earth was observed following two profiles crossing the Molasse basin N of the Alps, Southern-Germany (Abb. 3). Transportable electrographs were used. The horizontal induced geoelectric field is nearly elliptically polarized. The direction of the major axes of these ellipses which approximate the vectordiagrams, is called the preference direction under special conditions. The preference directions of are systematically orientated in the Molasse basin (Abb. 3). The intensity of is smaller in the Molasse than it is in the area of crystalline rocks. The thickness of the sedimentary layer of good conductivity can be estimated by means of the relation wandering station / (E_xo ² + E_yo ²) basis station]. E_xo and E_yo are the maximal components between the beginning and the end of an event (Abb. 6).

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Résumé Les trois méthodes suivantes sont expliquées: le sondage magnétique en profondeur, la méthode tellurique ou mesure du champ électrique , et la méthode magnétotellurique.Les variations du champ électrique induit dans le sol ont été enrégistrées le long de 2 profils qui croisent la molasse bavaroise en Allemagne du Sud (Fig. 3). Des électrographes mobiles ont été utilisés. — Le champ induit horizontal montre une polarisation approximativement elliptique. La direction de l'axe principal des ellipses est appelée direction de préférence sous certaines conditions. On trouve que ces directions de préférence ont une orientation systématique dans la molasse (Fig. 3). L'intensité du champ électrique est beaucoup plus petite dans la molasse que dans les roches ignées et métamorphiques du Massif de Bohème. L'épaisseur de la couche sédimentaire à bonne conductivité peut être estimée à l'aide du quotient station mobile/ (E_xo ² + E_yo ²) station fixe], oú E_xo et E_yo désignent les composantes maximales enrégistrées dans l'intervalle d'une perturbation considérée.

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Die Untersuchungen wurden im Rahmen des Forschungsprogramms Erdmagnetische Tiefensondierung durchgeführt. An diesem Programm, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird, sind auch das Institut für Meteorologie und Geophysik der Technischen Hochschule in Braunschweig und das Institut für Geophysik der Georg-August-Universität in Göttingeo beteiligt.     

Zur Stratigraphie,Petrologie und Genese einer Bentonit-Lage aus dem oberen Mittel-Turon (Oberkreide) des südöstlichen Münsterlandes

Zusammenfassung Die Bentonit-Lage kann möglicherweise mit der Lage M₆₈ aus dem Turon von Lüneburg (Norddeutschland) korreliert werden. Identifiziert wurden vulkanische Glasfragmente, Quarz, Na-, K-Feldspat, Oligoklas, Biotit, Muskovit, Calcit, Schwerminerale (u. a. Olivin, Hornblende) und Tonminerale (Kaolinit, Illit, mixed-layer Illit/Smektit, FeBeidellit - z. T. in großen Aggregaten). Die vulkanoklastischen Gläser zeigen alle Übergänge von intakt zu völlig devitriert. Mit Hilfe der Elektronenstrahl-Mikrosonde konnten, bei Berücksichtigung der Kathoden-Lumineszenz, die Feldspäte chemisch analysiert und genetisch in solche mit niedrigerer und solche mit höherer (vulkanoklastisch) Bildungstemperatur gegliedert werden. Von den Schwermineralen dürften vor allem Olivin und Hornblende vulkanogener Herkunft sein. Untersuchungen der durch Umwandlung vulkanischen Materials entstandenen kompakten Smektit-Aggregate mittels Mikrosonde, Röntgendiffraktometrie und Mössbauer-Spektroskopie zeigten, daß es sich hier um ein AI-reiches Glied der Mischungsreihe Nontronit-Beidellit (Fe-reicher Beidellit) handelt. Differentialthermoanalytische Untersuchungen ergaben für Fe-reiche, dioktaedrische, smektitische Tonminerale typische Kurven. Das Ausgangsmaterial des Bentonits war intermediär bis basisch. Äolischer oder kombiniert äolischer und mariner Transport von Exhalationspunkten im mitteleuropäischen Raum werden diskutiert.

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The bentonite can probably be correlated with horizon M₆₈ in the Turonian of Lüneburg in northern Germany. Volcanic glass fragments, quartz, Na and K feldspars, oligoclase, biotite, muscovite, calcite, heavy minerals (i. a. olivine, hornblende) and clay minerals (kaolinite, illite, mixed-layer illite/smectite and Fe-beidellite) were identified. The glass shows a spectrum of all states from unaltered to completely devitrified. Analysis of feldspars by means of electron microprobe and cathodo-luminescence has allowed to divide them into genetically high (pyroclastic) and low temperature forms. Of the heavy minerals, olivine and hornblende most clearly are of volcanic origin. Examinations of smectite aggregates (alteration products of volcanic material) by electron microprobe, x-ray diffractometry, and Mössbauer spectroscopy demonstrated the presence of a member of the continuous series nontronite-beidellite (Fe-rich beidellite). Differential thermal analysis gave typical curves for dioctahedral Fe-rich smectites. The chemical composition of the original material of the bentonite was intermediate to basic. Eolian or eolian and marine current transport from sources in central Europe are considered.

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Résumé La couche de bentonite peut probablement être corrélée avec la couche M₆₈ du Turonien de Lunebourg (au nord de l'Allemagne). Des fragments de verre volcanique, du quartz, du feldspath sodique, du feldspath potassique, de l'oligoclase de la biotite, de la muscovite, de la calcite, des minéraux lourds (p. ex. olivine, hornblende) et des minéraux argileux (kaolinite, illite, mixed-layer illite/smectite, beidellite ferreux — en partie en grands agrégates) ont été identifiés. Les verres pyroclastiques montrent tous les passages du verre intact jusqu'au verre entièrement dévitrifié. A l'aide de la microsonde électronique et en prenant en considération la cathodoluminescence, les feldspaths pouvaient être analysés chimiquement et ordonnés génétiquement selon leur température de formation. Ceux à haute temperature de formation sont pyroclastiques. Parmi les minéraux lourds pouvaient avant tout être d'origine volcanogène, l'olivine et la hornblende. Les études des agrégats de smectites compacts formés par la transformation de matériaux volcaniques montrent grâce à la microsonde, la diffractométrie X et de la spectrométrie de Mössbauer qu'il s'agit dans ce cas là d'un membre riche en Al de la série des mélanges nontronite-beidellite (beidellite ferreux). Des analyses thermiques différentielles donnèrent des courbes typiques pour les minéraux argileux smectitiques, dioctaédriques et riches en Fe. La matière de base de la bentonite était intermédiaire à basique. Transport éolien ou transport combiné, éolien et marin des points d'exhalation dans l'espace européen central seront dicutés.

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Ton- und Sulfatgesteine in Wechselwirkung bei Deformation

Zusammenfassung Für die Interpretation von Deformationsstrukturen in Sulfatgesteinen werden die felsmechanischen Resultate von Gips, Anhydrit, Tongestein und Halit aus Laboruntersuchungen miteinander verglichen. Während die Fließfestigkeit der kristallplastisch deformierenden Gesteinsmaterialien Anhydrit, Gips und Halit eine deutliche Abhängigkeit von der Temperatur und der Verformungsrate zeigen, deformiert das Tongestein kataklastisch und ist daher nur beschränkt von Temperatur und Verformungsrate abhängig. Das kataklastische Fließverhalten der Tongesteine wird weitgehend bestimmt durch den Wassergehalt, der seinerseits vom Überlagerungsdruck abhängig ist. Aufgrund dieses Verhaltens konnte für den untersuchten Opalinuston kein Fließgesetz gefunden werden, mit dem analog zu Anhydrit, Gips und Halit Fließfestigkeiten für Verformungsraten, wie sie in tektonischen Prozessen möglich sind, berechnet werden können.Die Gegenüberstellung der Fließfestigkeiten im möglichen Deformationsgeschwindigkeitsbereich der Juragebirgsbildung ist somit qualitativ und ergibt eine relative Abfolge der Ton- und Sulfatgesteine zueinander. Gips und Halit weisen ähnlich geringe Fließfestigkeiten auf, während die Werte für Anhydrit deutlich höher liegen. Im Experiment kann gezeigt werden, daß durch die Gips-Anhydritumwandlung Wasser frei wird. Dieses Wasser wird vom Tongestein aufgenommen, das dann seinerseits eine drastische Festigkeitsreduktion mit plastischer Deformation erfährt. Bei einer Umwandlung von Gips zu Anhydrit steigt die Fließfestigkeit der Sulfate an und das Tongestein könnte fließen.In der Sulfatserie der Mittleren Trias des Bergwerks Felsenau (Kt. Aargau, NE-Schweiz) wurden folgende Beobachtungen gemacht: Im undeformierten Bereich schwimmen zerbrochene Gipslagen im Tongestein, während im deformierten Bereich sowohl duktil deformierter Gips zusammen mit sich spröd verhaltendem Tongestein als auch zerrissene, ausschließlich aus Anhydrit bestehende Schichten beobachtet werden können. Eine solche Kompetenzinversion muß den durch Deformation und Umwandlung ändernden Fließfestigkeiten der beteiligten Gesteinsmaterialien zugeschrieben werden.

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The aim of this study is to investigate the mechanical behaviour of rocks consisting of interbedded shales and sulphates from the Eastern Jura Mountains (Switzerland). The understanding of deformational structures in sulphate rocks is based on the studies of rheological behaviour of gypsum (Baumann 1984), anhydrite (Müller et al. 1981), halite (Heard et al. 1972) and the study of the mechanical behaviour of Opalinuston (Nüesch, 1989). Rock strengths were calculated for Jura mountain building conditions with a maximum simple shear strain of ca. 10^–14s^–1 and an estimated paleo-temperature of not more than 100°C.The mechanical behaviour of Opalinuston was investigated under similar experimental conditions to those for the sulphates. The bulk strength of dry specimens is generally independent of initial fabrics, the temperature (below 200°C) and strain rate in the range 10^–4s^–1 to 10^–7s^–1, but shows a strong confining pressure dependence. In contrast to evaporites cataclastic flow is the main deformation mechanism for dry Opalinuston, and time-dependent flow laws do not apply. A small increase in water content (4%), however, reduces the bulk strenght to 50%. This should also be the case for other shales since variations in the mineral composition from 10% to 90% clay have been observed to have only a small influence on the bulk strength.In order to compare rheological behaviour of shale with that of the evaporite rocks confining pressures and temperatures were calculated on the basis of a geothermal gradient of 30°C/km. The properties of gypsum are closer to those of halite than to those of anhydrite. Under experimental conditions the strength of shale lies between gypsum and anhydrite. With increasing burial depth the differential stress of Opalinuston increases in opposition to rapidly decreasing strength of the sulphates. All the same the shale will eventually be the weakest rock of all, for condition above the gypsum-anhydrite transition. Water produced during gypsum dehydration (27%/g) is absorbed by the adjacent shale reducing its bulk strength drastically.At ductile deformation conditions for gypsum the shale will deform cataclastically with distinct dilatation. The ductile deformation of gypsum ceases as the gypsum-anhydrite transition is reached and the shale starts to deform.We propose that the transition of the mechanical behaviour of sulphates from brittle to ductile concomitant with an inverse transition in the shale is caused by the transfer of water from gypsum to shale. We call this phenomenon deformation interaction. This mechanism can explain the inversion of competence between gypsum and shale observed in natural deformed Middle Triassic rocks of Northern Switzerland.

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Résumé Les rhéologies du gypse, de l'anhydrite, de la halite et des argiles sont comparées dans des conditions expérimentales semblables afin de mieux comprendre les structures de déformation des roches sulfatées. La résistance des roches impliquées lors de la formation du Jura e été calculée à partir de données rhéologiques connues du gypse (Baumann, 1984), de l'anhydrite (Müller et al., 1981) et de la halite (Heard et al., 1972). Le comportement des argiles (Opalinuston) a été étudié à des températures oscillant entre 20° et 200°C. Si la résistance globale des échantillons secs est généralement indépendante de la fabrique initiale, de la température et de la vitesse de déformation, elle montre une forte dépendance de la pression hydrostatique. Cependant, une légère augmentation de la teneur en eau en réduit très sévèrement la résistance globale.Contrairement aux évaporites, le principal mécanisme de déformation des argiles sèches (Opalinuston) est le »cataclastic flow«, processus indépendant du facteur temps.Comme les variations de la composition minéralogique de l'»Opalinuston« n'influencent pas sa résistance globale, nos observations devraient aussi pouvoir s'appliquer à d'autres argiles.Afin de pouvoir comparer le comportement rhéologique des argiles avec celui des évaporites, la pression hydrostatique et la température ont été calculées sur la base d'un gradient géothermique de 30°C par Km. Les propriétés du gypse sont plus proches de celles de la halite que de celles de l'anhydrite.Les conditions expérimentales montrent que la résistance des argiles de situe entre celles du gypse et de l'anhydrite. Puisque la contrainte différentielle de l'Opalinuston augmente continuellement avec la profondeur, les argiles pourraient devenir la roche la plus faible au delà de la transition gypse-anhydrite. L'eau résultant de la déshydratation du gypse est absorbée par les argiles environnantes et réduit leur résistance globale. Parallèlement au gypse qui se déforme de manière ductile, les argiles se déforment cataclastiquement et montrent une dilatation distincte. En s'approchant de la transition gypse-anhydrite la déformation ductile du gypse s'atténue. Au delà de cette transition, les argiles commencent à se déformer ductilement. Nous pensons que ce processus de »déformation interaction« correspond à une transition entre la déformation ductile du gypse et celle des argiles résultant d'un transfert d'eau entre le gypse et les argiles.Nos résultats sont comparés à des structures de déformation naturelle de roches du Triasique moyen du nord de la Suisse.

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Lateritic concentrations of manganese oxyhydroxides and oxides

Latentes result from the weathering of a variety of rocks under humid tropical conditions. When developed at the expenses of Mn²⁺-bearing parent rocks, laterite consists of a thick mantle made up of manganese oxides and hydroxides. Two main examples are described from tropical Africa. The first example displays a lateritic profile on metamorphic rock; the second example deals with lateritic profiles developed on a Precambrian sedimentary rock. From the base to the top of the studied profiles, different Mn hydroxide and oxide sequences have differentiated. Their composition depends on (i) the constitutive parent minerals with vary ing weathering rates, (ii) the intensity of weathering which progresses towards the profile top permitting pseudomorphic replacement of Mn⁴⁺ oxides for early formed Mn³⁺ hydroxides. Most of the manganese ore result from a relative accumulation. However, Mn can also be mobilized in different places of weathering profiles leading to accumulations in other places, mainly at the base of weathering profiles. That absolute accumulation can occur in non-Mn-bearing weathering horizons (kaolinitic horizons) to form Mn nodules in which kaolinite is dissolved. This process provides Al which combines to Mn³⁺ forming Al-Mn hydroxides (lithiophorite).From these petrographical observations, stability field diagrams are proposed to explain the general evolution of Mn components under chemical lateritic conditions. These diagrams illustrate interactions between ions and manganese species.

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Zusammenfassung Latente entstehen durch Verwitterung verschiedener Gesteine in tropisch-feuchten Klimaten. Bildet sich Laterit aus Mn²⁺-führenden Ausgangsgestein, so besteht er aus einer dicken Schicht von Mangan-Oxiden und -Hydroxiden. Hier sollen zwei Beispiele aus tropischen Regionen Afrikas beschrieben werden:Das erste Beispiel ist ein Lateritprofil, daß das Hangende von Metamorphiten bildet; das zweite Laterite, die sich auf einem präkambrischen Sedimentgestein entwickelt haben. Von der Basis bis zu dem Top der jeweiligen Profile haben sich unterschiedliche Mangan-Hydroxid und -Oxid-Sequenzen herausgebildet. Die Zusammensetzung hängt ab von:(i) Den wesentlichen Ausgangsmineralien unter wechselnden Verwitterungspenoden und (ii) der Verwitterungsintensität, die zum Top des Profils zunimmt und damit die pseudomorphe Substitution von Mn³⁺-Hydroxiden zu Mn⁴⁺-Oxiden ermöglicht. Der Hauptanteil der Manganlagerstätte resultiert aus einer relativen Anreicherung. Allerdings kann Mn auch in verschiedenen Teilen des Verwitterungsprofiles mobilisiert werden, was zu einer Anreicherung in anderen Bereichen führt und zwar hauptsächlich an der Basis eines Profiles. Diese absolute Anreicherung kann in Mangan-freien Verwitterungshorizonten (Kaolinithorizonte) zur Bildung von Mangankonkretionen führen, in denen Kaolinit gelöst wird. Bei diesem Vorgang wird Al frei, das sich mit Mn³⁺ verbindet, um Al-Mn-Hydroxide (Lithiophorite) zu bilden.Mit Hilfe dieser petrographischen Beobachtungen werden Stabilitäts-Diagramme erstellt, die die allgemeine Entwicklung der Mn-Komponenten unter lateritischen Bedingungen zu erklären versuchen. Diese Diagramme erleutern die zwischen Ionen und Mangan stattfindenen Reaktionen.

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Résumé Les latérites résultent de l'altération chimique de roches de types variés, sous conditions tropicales humides. Les latérites se développent sur roches-mères à minéraux manganésifères à Mn²⁺ sous forme de cuirasses épaisses constituées d'oxydes et d'hydroxydes de manganèse. Deux exemples d'Afrique tropicale sont étudiés. Le premier exemple montre un profil d'altération latéritique développé sur roche métamorphique; le deuxième exemple traite de profils latéritiques développés sur une roche sédimentaire précambrienne. De la base vers le sommet des profils étudiés, se différencient des séquences d'oxydes et hydroxydes de manganèse. Elles sont fonction (1) des minéraux primaires dont les vitesses d'altération varient d'une phase à une autre, (2) de l'intensité de l'altération qui est d'autant plus forte que l'on monte dans le profil et qui permet le remplacement pseudomorphique d'hydroxydes à Mn³⁺ formés précocement par des oxydes à Mn⁴⁺. La plupart des gisements de manganèse résultent d'une accumulation relative; cependant, Mn peut être mobile à différents niveaux dans les profils d'altération et s'accumuler de manière absolue à d'autres, et en particulier à la base des profils. Cette accumulation absolue peut se produire dans des horizons non manganésifères (horizons kaolinitiques) et former des nodules de manganèse dans lesquels la kaolinite est dissoute libérant de l'aluminium qui se combine avec Mn³⁺ pour former un hydroxyde alumineux et manganésifère: la lithiophorite.A partir de ces observations pétrographiques, et après les avoir comparées avec celles d'autres gisements africains et brésiliens, des diagrammes de champs de stabilité sont proposés pour expliquer l'évolution générale des phases manganésifères sous conditions d'altération latéritique. Ces diagrammes illustrent les interactions entre ions en solution et minéraux manganésifères.

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Petrology and geochemistry of basalts from the American-Antarctic Ridge,Southern Ocean: implications for the westward influence of the Bouvet mantle plume

Ridge segments and fracture zones from the American-Antarctic Ridge have been systematically dredge sampled from 4° W to 18° W. Petrographic studies of the dredged basalts show that the dominant basalt variety is olivine-plagioclase basalt, although olivine-plagioclase-clinopyroxene basalt is relatively common at some localities. Selected samples have been analysed for major and trace elements, rare earth elements and Sr and Nd isotopes. These data show that the majority of samples are slightly evolved (Mg#=69-35) N-type MORB, although a small group of samples from a number of localities have enriched geochemical characteristics (T- and P-type MORB).These different types of MORB are readily distinguished in terms of their incompatible trace element and isotopic characteristics: N-type MORB have high Zr/Nb (17–78), Y/Nb (4.6–23) and ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd (0.51303–0.51308) ratios, low Zr/Y (2.2–4.2) and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.70263–0.70295) ratios and have (La/Sm)_N<1.0; T-type MORB have lower than chondritic Zr/Nb ratios (8.8–15.5), relatively low Y/Nb (1.9–4.3) and ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd (0.51296–0.51288) ratios and relatively high Zr/Y (3.1–4.7), ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.70307–0.70334) and (La/Sm)_N (1.1–1.5) ratios; the single sample of P-type MORB has low Zr/Nb (6.3), Y/Nb (0.9) and ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd (0.51287) ratios and high Zr/Y (7.1), ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.70351) and (La/Sm)_N (2.4) ratios. The geochemical characteristics of this sample are essentially identical to those of the Bouvet Island lavas.Geochemically enriched MORB are less abundant on the American-Antarctic Ridge than on the Southwest Indian Ridge but their geochemical characteristics are identical. The compositions of T- and P-type MORB are consistent with a regional mixing model involving normal depleted mantle and Bouvet plume type magma. On a local scale the composition of T-type MORB is consistent with derivation from depleted mantle which contains 4% veins of P-type melt.We propose a model for the evolution of the American-Antarctic Ridge lavas in which N-type MORB is derived from mantle with negligible to low vein/mantle ratios, T-type MORB is derived from domains with moderate and variable vein/mantle ratios and P-type MORB from regions with very high vein/mantle ratios where vein material comprises the major portion of the melt. The sparse occurrence of enriched lavas and by implication enriched mantle beneath the American-Antarctic Ridge, some distance (500–1,200 km) from the Bouvet plume location, is interpreted to be the result of lateral dispersion of enriched mantle domains by asthenospheric flow away from the Bouvet mantle plume towards the American-Antarctic Ridge.     

Benthonische Foraminiferen aus der Unterkreide des »Deep Sea Drilling Project« (Leg 1–79)

Zusammenfassung In den DSDP-Legs 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 und 62 wurden die Unterkreide-Foraminiferen biostratigraphisch, taxonomisch und paläoökologisch bearbeitet. Eine Übersicht zeigt die in Leg 1–80 erbohrte Unterkreide und ihre Foraminiferen-Bearbeitungen.Im Nordatlantik fehlen regional ab dem Oberen Tithonium im Verlaufe einer Regression und der sie begleitenden Schichtlücken bis in das Valanginium charakteristische Foraminiferenfaunen. In Gebieten ohne Schwarzschiefer-Bedingungen setzen im Valanginium-Barremium mäßig reichhaltige bis sehr spärliche Mikrofaunen mitPraedorothia ouachensis (Sigal) der gleichnamigen Zone ein (Valanginium-Hauterivium). Hauterivium-Aptium gliedern sich in dieGavelinella barremiana-, dieGaudryina dividens- und dieConorotalites aptiensis- Zone.Wo im Albium nicht das ausgedehnte Schwarzschiefer-Milieu herrschte, findet man eine kosmopolitische Fauna aus agglutinierten und kalkschaligen Foraminiferen derPseudoclavulina gaultina- Zone. Für das höhere Albium und Cenomanium wurde dieGavelinella cenomanica- Zone ausgeschieden. Von biostratigraphischer Bedeutung sind im Berriasium-Albium die GattungenPraedorothia, Gaudryina, Pseudoclavulina, von den Kalkschalern nur wenige skulptierte Arten der Nodosariiden (Citharina, Lenticulina) sowieGavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria undOsangularia. Die vonMoullade (1984) begründeten Zonen vom Berriasium-Albium der Tethys und des DSDP sind wegen der großen stratigraphischen Reichweite der verwendeten Foraminiferenarten nicht überall anwendbar.Im Indischen Ozean lassen die wenigen, bisher bekannten »australen« Foraminiferenfunde aus dem Neokom von Site 261 mit überwiegend primitiven agglutinierenden Formen eine genaue Datierung kaum zu. Die Kalkschaler sind meist aufgelöst oder auch umgelagert. Man ordnet sie dem Bereich des kühleren Wassers zu.Im Pazifischen Ozean sind die meisten Mikrofaunen wegen der geringen Kerngewinne, Verunreinigungen oder primärer Foraminiferenarmut (Schwarzschiefer) biostratigraphisch und paläoökologisch kaum verwertbar. Erst im Albium findet sich — wie im Atlantik — eine etwas reichhaltigere Kalk- und Sandschalerfauna mit wichtigen Arten derPseudoclavulina gaultina- Zone. Da außerGavelinella cenomanica (Brotzen) keine andere benthonische Foraminiferenart neu einsetzt, wird die Grenze zum Cenomanium in der Regel mit planktonischen Foraminiferen gezogen.Im Albium fallen die einheitlichen, kosmopolitischen Foraminiferenfaunen ohne ausgeprägte Faunenprovinzen auf.

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From the DSDP Legs 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50, and 62 the Lower Cretaceous foraminifers have been investigated for biostratigraphical, taxonomical, and palaeoecological purposes. An overview of the cored Lower Cretaceous sections of Leg 1–80 is given.In the Northern Atlantic Ocean characteristic foraminiferal faunas are missing from the Upper Tithonian to the Valanginian due to a marked regression which caused hiatuses. In areas without black shale conditions Valanginian to Barremian medium rich to poor microfaunas withPraedorothia ouachensis (Sigal) of thePraedorothia ouachensis Zone (Valanginian-Hauterivian). The Hauterivian-Aptian interval is characterized by zones ofGavelinella barremiana,Gaudryina dividens, andConorotalites aptiensis. During the Albian a world-wide fauna consisting of agglutinated and calcareous foraminifers of thePseudoclavulina gaultina Zone is established in areas lacking the wide-spread black-shale conditions. The Upper Albian and the Cenomanian are represented by theGavelinella cenomanica Zone. Some ornamented species of the nodosariids (Citharina, Lenticulina), Gavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria, andOsangularia are of some importance for the biostratigraphy of the Berriasian-Albian interval. The Berriasian to Albian zones introduced for the Tethys and the DSDP byMoullade (1984) could only be of some local importance due to the long stratigraphical range of the foraminiferal species used.In the Indian Ocean an exact stratigraphical age cannot be assigned to the few Neocomian foraminiferal faunas of a cooler sea water (Site 261). These faunas mainly contain primitive agglutinated foraminifers, because in most cases the calcareous tests are dissolved or redeposited.In the Pacific Ocean most of the Berriasian to Aptian microfaunas are of minor biostratigraphical and palaeoecological importance for reasons of poor core recoveries, contaminations or original foraminiferal poverty (black shales). Since the Albian there are somewhat higher-diverse faunas of calcareous and agglutinated foraminifers with index species of thePseudoclavulina gaultina Zone. As a rule, the boundary Albian/Cenomanian is set by means of planktonic foraminifers because no other foraminifer has its first appearance datum during this interval, exceptGavelinella cenomanica.During the Albian very uniform, world-wide foraminiferal faunas without a marked provincialism are obvious.

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Résumé Dans les Legs DSDP 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 et 62, les foraminifères du Crétacé inférieur ont été étudiés aux points de vue biostratigraphique, taxonomique et paléoécologique. La note présente une vue d'ensemble de la section d'âge crétacé inférieur du Leg 1–80.Dans l'Atlantique nord, les faunes caractéristiques de foraminifères sont absentes depuis le Tithonique supérieur jusqu'au Valanginien, en raison d'une régression importante et des lacunes qui en résultent. Dans les régions dépourvues de milieux à shales noirs, on rencontre une microfaune, pauvre à moyennement riche, valanginienne à barrémienne, àPraedorothia ouachensis (Sigal), appartenant à la Zone àPraedorothia ouachensis. L'intervalle Hauterivien-Aptien est caractérisé par les Zones àGavelinella barremiana, Gaudryina dividens et Conorotalites aptiensis. Au cours de l'Albien une faune d'extension mondiale de foraminifères agglutinés et calcaires appartenant à la Zone àPseudoclavu-lina gaultina, s'est établie dans les aires où ne règnaient pas les conditions de formation de shales noirs. L'Albien supérieur et le Cénomanien sont représentés par la Zone àGavelinella cenomanica. Dans l'intervalle Berriasien-Albien, un rôle biostratigraphique de quelque importance est joué par quelques espèces de Nodosariides à coquilles ornementées (Citharina, Lenticulina) ainsi queGavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria et Osangularia. Les zones établies parMoullade (1984) pour le Berriasien-Albien de la Téthys et du DSDP ne sont pas partout utilisables, en raison de l'extension verticale trop grande des foraminifères utilisés.Dans l'Océan Indien, un âge exact ne peut être assigné aux faunes de foraminifères néocomiennes considérées jusqu'ici comme «australes» (site 261): ces faunes renferment surtout des formes agglutinées primitives, car les tests calcaires ont été généralement dissous ou remaniés.Dans l'Océan Pacifique, la plupart des microfaunes berriasiennes à aptiennes sont de faible intérêt biostratigraphique et paléo-écologique, en raison des mauvais rendements des carottes, de contaminations ou de leur pauvreté originelle (facies des shales noirs). A partir de l'Albien, on trouve une faune plus diversifiée de foraminifères agglutinés et calcaires, comportant des espèces caractéristiques de la Zone àPseudoclavulina gaultina. Comme d'ordinaire, la limite Albiencénomanien est définie par les foraminifères planctoniques, aucun autre foraminifère n'apparaissant dans cet intervalle, saufGavelinella cenomanica.A l'Albien, la faune de foraminifères est uniforme à l'échelle mondiale, sans distinction de provinces.

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, 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 62 DSDP, , . , 1–80 . . , , - Praedorothia ouachensis (Sigal) — . : Gavelinella barremiana, Gaudryina dividens Conorotalites aptiensis,, , , Pseudoclavulina gaultina. Gavelinella ni. - Praedorothia, Gaudryina, Pseudoclavulina, (Citharina, Lenticulina), Gavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria Osangularia. , moullade (1984) - , .. , , . .: 261, , «», . . , . , . . , - - , , ( ). , , , Pseudoclavulina gaultina. T. . Gavelinella ni (brotzen) , , , . .

     

Simulation of the ice age atmosphere — January and July means

A simulation of the atmospheric state under ice age conditions (18,000 years before present) is presented. The T21 Atmospheric General Circulation Model (AGCM), originally developed at the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, was used for the calculation of six annual cycles. Results of the near-surface climatology (2 m-temperature, 10 m-wind, and precipitation), averaged over the last five model years, are presented. The presentation is restricted to January and July means in order to demonstrate the glacial changes in summer and winter. The model's response to ice age boundary conditions was quite consistent with paleogeological data on land and with AGCM experiments of other studies. Although the differences between the mean climate states of the model atmosphere under glacial and modern boundary conditions were statistically significant, the basic structure of the simulated atmospheric circulation was not altered substantially.

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Zusammenfassung Eine Simulation des Zustands der eiszeitlichen Atmosphäre (18000 Jahre vor heute) wird vorgestellt. Das T21-Modell (allgemeines Zirkulationsmodell der Atmosphäre), entwickelt am Europäischen Zentrum für Mittelfrist-Wettervorhersage, wurde zur Berechnung von sechs Jahresgängen verwendet. Die Ergebnisse der oberflächennahen Klimatologie (2 m-Temperatur, 10 m-Wind und Niederschlag) werden präsentiert als Mittel über die letzten fünf Modelljahre. Die Darstellung ist eingeschränkt auf Januar- und Julimittel, um die eiszeitlichen Änderungen im Sommer und Winter deutlich zu machen. Die Antwort des Modells auf die eiszeitlichen Randbedingungen stimmt recht gut überein mit paläogeologischen Landdaten und mit anderen Simulationsrechnungen. Obgleich die Klimaunterschiede in der eiszeitlichen und der heutigen Modellatmosphäre statistisch signifikant sind, wurde die Grundstruktur der atmosphärischen Zirkulation vom T21-Modell nur wenig verändert.

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Résumé Cette note présente une simulation de l'état de l'atmosphère dans les conditions de l'âge glaciaire, il y a 18.000 ans. Le calcul de 6 cycles annuels a été effectué au moyen du modèle T 21 de la circulation atmosphérique générale développé au Centre Européen de prévision du temps à moyen terme. Les éléments du climat proche de la surface (température à 2 m, vent à 10 m, précipitations) sont présentés en moyenne des cinq dernières années du modèle. Ces éléments sont limités aux moyennes de janvier et de juillet, de manière à mettre en évidence les changements hiver/été. La réponse du modèle aux conditions aux limites de l'âge glaciaire est en bon accord avec les données paléontologiques de terrain ainsi qu'avec d'autres calculs de simulation. Bien qu'il existe d'importantes différences climatiques entre les modèles d'atmosphère de l'âge glaciaire et d'aujourd'hui, la structure de base de la circulation atmosphérique du modèle T 21 est peu modifiée.

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Basement deformation and basement structure in the Northwest German basin

Regional basement structure in Northwest-Germany consists of tensional horsts and grabens active since at least late Carboniferous (Stephanian) time, possibly since Cambrian time. The trends of these basement features in general are normal to the Variscan mobile belt (active continental margin) in the south and normal to the Caledonian passive continental margin in Denmark in the north. Exceptions in these general trend directions are caused by Kimmerian (Mesozoic) and Tertiary deformation. Thickness and facies distribution of Paleozoic to Tertiary units in Northwest-Germany are closely related to syn-sedimentary relative motions of basement blocks.

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Zusammenfassung Die Grundgebirgsstruktur in Nordwestdeutschland wird von regionalen Horst- und Grabenschollen gebildet, die seit dem späten Karbon (Stephan) aktiv sind, möglicherweise sogar seit dem Kambrium. Die Streichrichtungen dieser Grundgebirgseinheiten sind im Regelfall senkrecht zur Streichrichtung des variszischen Orogens im Süden (aktiver Kontinentalrand) sowie senkrecht zur Streichrichtung des kaledonischen passiven Kontinentalrandes in Dänemark im Norden. Ausnahmen zu diesen regionalen Richtungen wurden durch kimmerische (mesozoische) und tertiäre Deformationen verursacht. Mächtigkeits- und Faziesverteilungen paläozoischer bis tertiärer Sedimente sind eng mit relativen syn-sedimentären Bewegungen von Grundgebirgsschollen verbunden.

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Résumé La structure du socle du nord-ouest de l'Allemagne est composée de horsts et de grabens régionaux, actifs au moins depuis la fin du Carbonifére (Stèphanien), peutÊtre mÊme depuis le Cambrien. La direction de ces blocs est en général normale à la direction de la zone mobile varisque dans le sud (marge continentale active), et normale à la direction de la marge continentale passive calédonienne au Danemark dans le nord, à l'exception de celles causées par une déformation kimmérienne (MésozoÏque) et tertiaire. Les répartitions des épaisseurs et des facies des sédiments depuis le PaléozoÏque jusqu'au Tertiaire sont intimement liées aux mouvements synsédimentaires relatifs des blocs du socle.

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Pb−Sr−Nd−O isotopic constraints on the origin of rhyolites from the Taupo Volcanic Zone of New Zealand: evidence for assimilation followed by fractionation from basalt

A comprehensive Sr–Nd–Pb–O isotopic study is reported for rhyolites from the Maroa Volcanic Centre in the Taupo Volcanic Zone (TVZ) of New Zealand. The Sr–Nd isotopic compositions of the rhyolites (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.705236 to 0.705660 and _Nd = 2.0 to 0.2) are intermediate between those of primitive basalts (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.70387 and _Nd = 5.3) and the Torlesse basement (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.709 and _Nd = -4.5). The relatively low mantle-like oxygen isotopic compositions of ¹⁸ O = 7 ± 0.5 are consistent with the Nd-Sr isotopic constraints in that they can be accounted for by 15% to 25% crustal contamination of a basaltic parent by relatively ¹⁸ O-rich Torlesse metasediment. High precision Pb isotopic analyses of plagioclase separates from the Maroa rhyolites show that they have essentially the same compositions as the Torlesse metasedimentary terrane which is itself distinctive from the Western or Waipapa metasediments. Due to the high concentration of Pb in the Torlesse metasediments (>20 ppm) compared to the basalts (<2 ppm), the Pb isotopic composition of the volcanics may be controlled by relatively small amounts (>10%) of crustal contamination. All these results are shown to be consistent with derivation of the rhyolites by 15% to 25% contamination of relatively primitive basaltic magmas with Torlesse metasedimentary crust, followed by extensive, essentially closed system fractionation of the basalt to a magma of rhyolite composition. It is argued that the processes of assimilation and fractionation are separated in both space and time. The voluminous high silica rhyolites, which make up >97% of the exposed volcanism in the continental margin back-are basin environment of the TVZ, therefore appear to be a product of predominantly new additions to the crust with assimilation-recycling of pre-existing crust being of secondary importance.     

Nd,Sr, and O isotopic variations in metaluminous ash-flow tuffs and related volcanic rocks at the Timber Mountain/Oasis Valley Caldera,Complex, SW Nevada: implications for the origin and evolution of large-volume silicic magma bodies

Nd, Sr and O isotopic data were obtained from silicic ash-flow tuffs and lavas at the Tertiary age (16–9 Ma) Timber (Mountain/Oasis Valley volcanic center (TMOV) in southern Nevada, to assess models for the origin and evolution of the large-volume silicic magma bodies generated in this region. The large-volume (>900 km³), chemically-zoned, Topopah Spring (TS) and Tiva Canyon (TC) members of the Paintbrush Tuff, and the Rainier Mesa (RM) and Ammonia Tanks (AT) members of the younger Timber Mountain Tuff all have internal Nd and Sr isotopic zonations. In each tuff, high-silica rhyolites have lower initial _Nd values (1 _Nd unit), higher⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, and lower Nd and Sr contents, than cocrupted trachytes. The TS, TC, and RM members have similar _Nd values for high-silica rhyolites (-11.7 to -11.2) and trachytes (-10.5 to -10.7), but the younger AT member has a higher _Nd for both compositional types (-10.3 and -9.4). Oxygen isotope data confirm that the TC and AT members were derived from low _Nd magmas. The internal Sr and Nd isotopic variations in each tuff are interpreted to be the result of the incorporation of 20–40% (by mass) wall-rock into magmas that were injected into the upper crust. The low _Nd magmas most likely formed via the incorporation of low ¹⁸O, hydrothermally-altered, wall-rock. Small-volume rhyolite lavas and ash-flow tuffs have similar isotopic characteristics to the large-volume ash-flow tuffs, but lavas erupted from extracaldera vents may have interacted with higher ¹⁸O crustal rocks peripheral to the main magma chamber(s). Andesitic lavas from the 13–14 Ma Wahmonie/Salyer volcanic center southeast of the TMOV have low _Nd (-13.2 to -13.8) and are considered on the basis of textural evidence to be mixtures of basaltic composition magmas and large proportions (70–80%) of anatectic crustal melts. A similar process may have occurred early in the magmatic history of the TMOV. The large-volume rhyolites may represent a mature stage of magmatism after repeated injection of basaltic magmas, crustal melting, and volcanism cleared sufficient space in the upper crust for large magma bodies to accumulate and differentiate. The TMOV rhyolites and 0–10 Ma old basalts that erupted in southern Nevada all have similar Nd and Sr isotopic compositions, which suggests that silicic and mafic magmatism at the TMOV were genetically related. The distinctive isotopic compositions of the AT member may reflect temporal changes in the isotopic compositions of basaltic magmas entering the upper crust, possibly as a result of increasing basification of a lower crustal magma source by repeated injection of mantle-derived mafic magmas.     

Chemical and isotopic (C, O, Sr, Nd) characteristics of the Xiluvo carbonatite (central-western Mozambique)

Summary The Xiluvo complex of central Mozambique is made up of coarse- to fine-grained calciocarbonatites (sövites and alvikites), heavily altered lamprophyres and syenitic rocks that intruded the Precambrian basement ca. 120Ma ago. The carbonatites have fractionated rare earth element patterns (chondrite-normalized La/Yb=30–80) and markedly negative Rb, K, P, Zr and Ti anomalies in mantle-normalized incompatible element diagrams. The ¹⁸O (+7 to +8), ¹³C (–5), and the age-corrected ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0.7032–0.7033) and ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd (0.51263–0.51262) indicate an origin in the mantle. A few carbonatitic samples have higher ¹⁸O (+13), indicating interaction with high-¹⁸O crust or late-stage fluids. The chemical and isotopic compositions of the Xiluvo carbonatites and nearby carbonatites of similar age in Malawi indicate very similar sources, characterized by time-integrated depletion of Rb with respect to Sr and of Sm with respect to Nd. These characteristics point to a source similar in many respects to those of other East African carbonatites and to those of some ocean island basalts, with the additional influx of components possibly located in the African lithospheric mantle.     

Glendonite — Indikatoren des polarmarinen Ablagerungsmilieus

Zusammenfassung Glendonite sind Pseudomorphosen von überwiegend Calcit (in mehreren Generationen) nach Thenardit (Na₂SO₄). Die meistens sternförmigen Kristallaggregate von Walnuß- bis Faustgröße bildeten sich im unterkühlten Meereswasser (cold salinity currents) in oder auf der oberen Lage des Meeresbodens. Sie sind an marine Tonsteine gebunden und kommen in ihrem Verbreitungsgebiet in großer Zahl vor. Rezente Glendonite treten nur im Arktischen Ozean und seinen Nebenmeeren (Weißes Meer) auf. Fossile gibt es in Perm und Kreide Australiens (permisches Vereisungsgebiet) und in den jeweils hohen Breiten der Nordhalbkugel im Domerium, mittleren Jura, Valangin, Ober-Apt/Unter-Alb, Oligozän/Miozän und Pleistozän/Holozän. Für diese Zeiten ist eine erhebliche Abkühlung zu postulieren.Beim Vergleich mit den entsprechenden Schichtenfolgen Mitteleuropas fällt auf, daß in den Zeiten der Glendonit-Vorkommen der arktischen Gebiete im borealen Europa dunkle Tonsteine abgelagert wurden. In Zeiten starker Kalksedimentation (Ober-Oxford, Kimmeridge, Ober-Kreide) und arider oder subtropischer Klimate in Mitteleuropa (Tithon: Münder Mergel-Fazies und Berrias: Wealden-Fazies) fehlen Glendonite auch im hohen Norden.Alle diese Befunde verweisen auf ausgeprägte, langfristige Klimaschwankungen vom Lias ab. Zur Zeit der kälteren Phasen müssen in den hohen Breiten mit den heutigen Verhältnissen vergleichbare polare Klimate geherrscht haben.

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Glendonites are pseudomorphs of mainly calcite (in several generations) after Thenardit (Na₂SO₄). The crystal aggregates are preponderantly star shaped and range in size between walnut and fist dimensions. They were formed by cold salinity currents in the uppermost layer of the ocean floor. They are restricted to marine shales and mudstones and occur in great quantities in their area of distribution. Recent glendonites are known only from the Arctic Ocean and adjacent seas (e. g. the White Sea). Fossil glendonites occur in the Permian and Cretaceous of Australia (Permian area of glaciation) and in high latitudes of the Northern hemisphere in the Domerian, middle Jurassic, Valanginian, late Aptian — early Albian, Oligocene — Miocene, and Pleistocene — Holocene. For these periods a considerable cooling has to be postulated.If the sediments of these periods are compared with the corresponding ones of central Europe it is obvious that in those periods during which glendonites were formed in high latitudes dark shales were deposited in the boreal part of Europe. In periods of high lime accumulation (Upper Oxfordian, Kimmeridgian, Upper Cretaceous) and arid or subtropical climates in central Europe (e. g. the Münder Mergel facies of the Tithonian and the Purbeck and Wealden facies of the Berriasian) glendonites are absent from the high latitudes.All these observations point to intensive and long term variations of climate from the early Jurassic on. During the cold phases, comparable polar climates must have predominated in the high latitudes as exist today.

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Résumé Les glendonites sont des pseudomorphoses, principalement de calcite (en plusieurs générations), de thénardite (Na₂SO₄). Les agrégats, le plus souvent de forme radiée, de la taille d'une noix à celle du poing, se sont formés dans de l'eau marine surrefroidie (»courants de salinité froide«) dans la couches supérieure des fonds marins ou à sa surface. Ils sont liés à des argiles marines et se présentent en grande quantité dans leur aire d'extension. Les glendonites récentes se rencontrent seulement dans l'Océan arctique et dans les mers annexes (Mer blanche). Elles existent à l'état fossile dans le Permien et le Crétacique de l'Australie (région de la glaciation permienne) et dans les hautes latitudes de l'époque de l'hémisphère nord dans le Domérien, le Jurassique moyen, le Valanginien, l'Aptien supérieur/inférieur, l'Oligocène/Miocène, et le Pleistocène/Holocène. Pour ces périodes il y a lieu de postuler un net refroidissement.Par comparaison avec les séries correspondantes de l'Europe centrale, il apparaît que des argiles foncées ont été déposées, lors des occurrences de Glendonites des régions arctique, dans l'Europe boréale. Lors de sédimentations calcaires intenses (Oxfordien supérieur, Kimméridgien, Crétacique supérieur) et dans les climats arides ou subtropicaux dans l'Europe centrale (Tithonique: facies marneux de Münder, et Berriasien: facies wealdien) les glendonites sont absentes également dans les hautes latitudes septentrionales.Toutes ces occurrences indiquent des modifications climatiques bien marquées, de longue durée à partir du Lias. Au moment des phases plus froides, il a dû régner dans les hautes latitudes un climat polaire comparable à celui de nos jours.

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Petrogenesis of the magmatic complex at Mount Ascutney,Vermont, USA

The Ascutney Mountain igneous complex in eastern Vermont, USA, is composed of three principal units with compositions ranging from gabbro to granite. Sr and O isotopic and major element relationships for mafic rocks, granites, and nearby gneissic and schistose country rock have been investigated in order to describe the petrogenesis of the mafic suite which ranges from gabbro to diorite. The entire complex appears to have been formed within a short interval 122.2±1.2 m.y. ago. The granites with ¹⁸O near +7.8 had an initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of 0.70395(±6) which is indistinguishable from the initial ratio of the most primitive gabbro. Initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios and ¹⁸O values for the mafic rocks range from 0.7039 to 0.7057 and +6.1 to +8.6, respectively. The isotopic ratios are highly correlated with major element trends and reflect considerable crustal contamination of a mantle-derived basaltic parent magma. The likely contaminant was Precambrian gneiss similar to exposed bedrock into which the basic rocks were emplaced. A new approach to modelling of assimilation during the formation of a cogenetic igneous rock suite is illustrated. Chemical and isotopic modelling indicate that the mafic rocks were produced by simultaneous assimilation and fractional crystallization. The relative amounts of fractionation and assimilation varied considerably. The mafic suite was not produced by a single batch of magma undergoing progressive contamination; rather, the various rocks probably were derived from separate batches of magma each of which followed a separate course of evolution. The late stage granite was apparently derived from basaltic magma by fractionation with little or no crustal assimilation. The early intrusive phases are much more highly contaminated than the final one. The observed relationships have important implications for the formation of comagmatic complexes and for isotopic modelling of crustal contamination.     

Recherche des variations isotopiques naturelles du potassium: Résultats,perspectives et interprétation

Résumé Après mise au point d'une technique permettant la comparaison des rapports isotopiques de potassium extrait de roches variées, à mieux que 0,2% près, on a recherché les variations possibles de l'abondance des isotopes 39 et 41. Certains résultats obtenus sur des roches volcaniques semblent indiquer des variations réelles. Une hypothèse est proposée pour l'interprétation de ces résultats, basée sur des phénomènes de différenciation crustale.

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The relative abundance of 41 and 39 isotopes of potassium has been determined in various rocks. A brief account of experimental technique is given; the reproducibility of measurement is about 0.2%. Most samples do not show significant variations, except some volcanic rocks. A tentative interpretation of these results, based upon crustal differentiation, is given.

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Zusammenfassung Dieser Bericht gibt die Ergebnisse der Isotopenanalysen des Kaliums, die an etwa vierzig verschiedenen Felsen-Probenstücken ausgeführt wurden. Die experimentelle Technik wird hier kurz beschrieben. Die meisten Felsarten, bis auf einige vulkanische Felsen, zeigen keine bedeutenden Veränderungen. Es wird eine Interpretation der Ergebnisse vorgeschlagen, die auf der Theorie der chemischen Differenzierung der Erdkruste beruht.

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La ligne judicarienne et la limite nord-ouest de l'Apennin septentrional

Résumé L'A., sur la base des résultats de ses études dans la portion de NW de l'Apennin septentrional et dans les Alpes méridionales autour de la ligne judicarienne, essaye de reconstruire le caractère et les phases de la déformation dans les deux zones et de les dater: il mets en évidence leurs analogies et conclus qu'on ne peut pas parler d'un décrochement superficiel de la côte ligure à la vallée de l'Isarco. On doit interpreter les structures le long de cette direction comme dues à une différente déformation, au moins à partir du Miocène moyen, des deux zones au NW et au SE de la dite direction et à une composante du mouvement de la masse de SE vers le NW.

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The A., supported by the results of his own researches in the north-western part of the northern Apenninnes and in the southern Alps about the judicarian line, tries to outline and to date the deformation trends and phases in both the areas; he emphasizes their analogies and comes to the conclusion that there is no shallow wrench fault from the ligurian coast to the Isarco valley. Structures along this direction must be interpreted as related to a different kind of deformation, at least from the middle Miocene, of the two zones NW and SE the above mentioned direction and to a movement of the south-eastern block partially directed to the NW.

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Zusammenfassung Der Verfasser versucht auf Grund seiner Untersuehungsergebnisse im NW-Teil des Nordapennins und in den Südalpen bei der Judicarienlinie, den Charakter und die Phasen der Deformation in beiden Zonen zu erkennen und zu datieren; er stellt ihre Ähnlichkeiten heraus und kommt zu dem Schluß, daß man von einer oberflächlichen Blattverschiebung von der ligurischen Küste bis zum Eisacktal nicht sprechen kann. Die Strukturen längs dieser Richtung sollen als Folge einer mindestens seit dem Mittelmiocän verschiedenen Deformation der nordwestlichen Zone gegenüber der südöstlichen sowie einer Bewegung der südöstlichen Masse nach NW gedeutet werden.

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