Numerical analyses of deformability tests in jointed rock — “Joint Perturbation” and “No Tension” Finite Element solutions

SummaryNumerical Analyses of Deformability Tests in Jointed Rock — Joint Perturbation and No Tension Finite Element Solutions Sound design of structures in or upon rock requires a thorough knowledge of the rock mass deformability. Field test data interpretation has generally relied upon analytical or Finite Element linear elastic solutions. However, when testing in jointed rock, these can no longer be readily used since the medium cannot resist the tension induced upon loading. Accordingly, other solutions are required. If the discontinuities of the rock mass can all be mapped and their surface properties determined, the Finite Element model will use a Joint Perturbation solution where the joint elements have variable stiffnesses to account for movements along the fractures. If the discontinuities cannot be satisfactorily mapped, a global approach is provided by a No Tension analysis of the stress transfer type. The two techniques are compared in the case of bore hole jack deformability tests and found to agree remarkably well, indicating an appreciable difference from results of linear elasticity.

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ZusammenfassungNumerische Analyse von Verformungsversuchen in geklüfteten Fels — Lösungen mittels Kluft-Perturbation und No Tension Analysis auf Grund der Methode der Finiten Elemente Der Entwurf von Bauwerken in oder auf Fels erfordert eine genaue Kenntnis des Formänderungsverhaltens der Felsmasse. Im allgemeinen basiert die Interpretation der Ergebnisse von Feldversuchen auf den Lösungen des zugehörigen Randwertproblems der linearen Elastostatik mittels klassischer analytischer Methoden oder der Methode der Finiten Elemente. Wenn die Versuche aber in geklüftetem Fels durchgeführt werden, müssen die theoretischen Methoden modifiziert werden, da das Medium keine Zugspannungen aufnehmen kann. Zwei Fälle können unterschieden werden. Erstens: die Kluftflächen der Felsmasse können geometrisch erfaßt und ihre Oberflächeneigenschaften können bestimmt werden; in diesem Falle kann die Finite-Elemente-Lösung eine Kluft-Perturbations-Methode verwenden, in welcher spezielle Kluft-Elemente verschiedener Steifigkeiten normal und tangential zu den Kluftflächen die Bewegungen entlang derselben bestimmen. Zweitens: die Diskontinuitäten der Felsmasse können nicht hinreichend beschrieben werden; für diesen Fall ist vorgekehrt durch die Finite-Element-Analyse vom Typ der Spannungsumlagerung unter Ausschaltung der Zugspannungen (No Tension Analysis), um das globale Verhalten der geklüfteten Felsmasse zu erfassen. Die Lösungen dieser beiden Methoden wurden für den Fall der Bohrloch-Verformungs-Tests verglichen; der Vergleich zeigt ausgezeichnete Übereinstimmung, im Gegensatz zu den Lösungen als lineares Elastizitätsproblem.

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RésuméLa méthode des Eléments Finis appliquée aux résultats d'essais de vérins cylindriques dans les roches fissurées — solutions dites Joint Pertubé et Sans Traction La construction de structures sur ou dans des roches nécessite une connaissance approfendie de la déformabilité du massif rocheux. L'analyse des résultats d'essais en place se fait généralement à l'aide de solutions analytiques ou par Eléments Finis, qui supposent une élasticité linéaire du milieu. De fait, dans les roches fissurées, ces solutions sont inadéquates puisque le milieu ne peut résister aux sollicitations de traction. Il s'agit donc d'utiliser d'autres méthodes d'analyse. Lors qu'il est possible de déterminer la géométrie et les propriétés de toutes les discontinuités, l'on pourra utiliser une solution par Eléments Finis, dite Joint Perturbé dans laquelle la rigidité de surface du joint (ou fissure) peut varier lorsque des movements prennent place au niveau du joint. Si cela est impossible, il faudra utiliser une approche globale dite Sans Traction qui redistribue les contraintes de traction et les dissipe. On compare ces deux types de solutions dans le cas des essais de vérins cylindriques unidirectionnels. Leurs résultats sont identiques et ont nettement différents de ceux obtenus avec une solution élastique linéaire.

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Research supported by the National Aeronautics and Space Administration — Contract NAS 8-21432.

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With 8 Figures     

Puu Hou littoral cones,Hawaii

The Puu Hou littoral cones, on the south shoreline of Hawaii, were built in 5 days by steam explosions from two narrow lava streams of the 1868 Mauna Loa lava flows as they entered the sea. Explosions occurred in localized areas of both streams, from foci that migrated seaward as the flow built jetties into the sea. Debris, radially ejected from the migrating explosion centers, fell partly on land and partly at sea, and thus formed crescent shaped rims (half-cones) on land which overlap one another. The half-cones are breached through their centers by debris-free basalt corridors, because fragments that fell onto the flowing lava were carried seaward beyond the accumulating rims.Gray and red clastic layers are draped smoothly over the rim areas; thus the rims resemble anticlinal arches in cross section. Some beds can be traced from clastic layers on the ridges into irregular agglomeratic masses interbedded with basalt units of the source lava near the foci. The lower layers in the clastic sequence contain less olivine than those high in the sequence, which corresponds in time to an increasing olivine content during the 5 day flow, as recognized in the source lava.Fragments are angular to subangular blocks, lapilli and ash of crystalline basalt mixed with more abundant quickly chilled cognate material of similar sizes. The ash is mostly sideromelane in angular particles and rounded droplets (5–95%), tachylite (2–70%), crystalline basalt (1–40%), and broken olivine phenocrysts (1–9%). In some samples, the sideromelane droplets are partly oxidized on their surfaces, and internally are dark brown (R. I.=1.610–1.616), possibly due to dehydration and/or oxidation during the explosions. Samples with externally oxidized glass also contain etched olivine crystals and some iddingsite. Unaltered sideromelane droplets are pale yellowish-brown with R. I.=1.592–1.600, and are associated with unaltered, angular to subangular olivine crystals. The refractive index of the unaltered sideromelane droplets is the same as sideromelane crusts of pahoehoe on the lava flow farther inland, suggesting that the droplets are not hydrated or highly oxidized. None of the sideromelane fragments are palagonitized, presumably because little or no hydration has taken place since 1868.

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Zusammenfassung Die littoralen Spratzkegel von Puu Hou an der Südküste von Hawaii sind innerhalb von 5 Tagen durch Dampfexplosionen in zwei naheliegenden Lavaströmen des Mauna Loa-Ausbruches im Jahre 1868 entstanden, als diese das Meer erreichten. Die Explosionen traten in eng begrenzten Bereichen beider Ströme auf; die Explosionsherde wanderten mit den Lavaströmen seewärts, wobei sich Landzungen in den Ozean bauten. Aus den seewärts wandernden Explosionsherden wurden Fragmente ausgeworfen, die teilweise auf das Land und in den Ozean fielen; es formten sich dabei halbkreisartige Ränder (Halbkegel), die sich am Land überlappen. Die Halbkegel sind in der Mitte von Basaltkorridoren durchbrochen, die frei von Explosionsfragmenten sind, da diese in die strömende Lava fielen und seewärts abtransportiert wurden.Graue und rote pyro-klastische Sedimentlagen legen sich über die Randzonen der Halbkegel, so daß sie im Querschnitt wie Antiklinalstrukturen aussehen. Einige dieser Schichten können mit klastischen Lagen vom randlichen Saum bis zu irregulären Agglomeratmassen verfolgt werden, die zwischen die Basalte nahe der Explosionsherde eingeschaltet sind. Die tieferen Lagen der klastischen Sedimente enthalten weniger Olivin als die höher liegenden. Dieses entspricht einem sich zeitlich vermehrenden Olivingehalt während der fünftägigen Ausbruchszeit, wie er auch in der Originallava erkannt werden kann.Die Bruchstücke bestehen aus angularen bis subangularen Blöcken, Lapilli und Kristallaschen, die mit rasch erkalteten Lavafetzen ähnlicher Korngröße vermischt sind. Die Asche enthält hauptsächlich Sideromelan in eckigen Bruchstücken und gefundeten Tröpfchen (5–95%), Tachylyt (2–70%), Kristallbasalt (1–40%) und zerbrochene Olivineinsprenglinge (1-9%).In einigen Proben sind die Sideromelantröpfchen teilweise auf ihren Oberflächen oxydiert und im Inneren möglicherweise durch Dehydrierung und/oder Oxydation während der Explosionen dunkelbraun gefärbt (R. I.=1.610-1.616).Proben mit äußerlich oxydiertem Glas enthalten auch angeätzte Olivinkristalle und einigen Iddingsit. Unveränderte Sideromelantröpfchen sind blaß gelblichbraun gefärbt (R. I.=1.592–1.600) und mit unveränderten, eckigen bis subangolaren Olivinkristallen vergesellschaftet. Der Brechungsindex der unveränderten Sideromelantröpfchen ist derselbe wie von Sideromelankrusten auf den Lavaströmen Pahoehoes. Daraus kann gefolgert werden, daß die Tröpfchen nicht hydratisiert oder stark oxydiert sind. Die Sideromelanbruchstücke enthalten keinen Palagonit, weil seit 1868 wahrscheinlich wenig oder gar keine Hydratisierung mehr stattgefunden hat.

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Résumé Les cônes littoraux Puu Hou, sur la côte sud d'Hawai' ont été créés en cinq jours par les explosions de vapeur de deux branches étroites de la coulée de lave de Mauna Loa en 1868 lorsqu'elle entrait en contact avec la mer. Les explosions se sont produites dans des points localisés des deux branches de la coulée à partir du centre avançant en direction de la mer à mesure que la lave y construisait des jetées. Les débris projetés à la ronde depuis les centres d'explosion mobiles tombèrement en partie sur terre et en partie en mer formant ainsi sur le sol des bourrelets en forme de croissants (demi-cônes) qui s'entrecoupent. Les demi-cônes sont traversés dans leur centre par des couloirs de basalte dépourvus de débris, les fragments tombés dans la coulée de lave ayant été entraînés vers la mer au delà des bourrelets d'accumulation.Les couches élastiques grises et rouges sont drapées d'une manière égale au-dessus de la zone des bourrelets. Elle ressemble ainsi à des arches anticlinales en coupe. Certains lits peuvent être retracés à partir des couches élastiques sur les crêtes jusqu'à des masses agglomérées irrégulières mélangées à des éléments de basalte de la lave mère. Les couches inférieures de la séquence élastique contiennent moins d'olivine que les couches supérieures ce qui correspond à un accroissement de la proportion d'olivine pendant les 5 jours ue coulée, comme le lit de lave indique.Les fragments sont des blocs angulaires à sous-angulaires, des lapilli et de la cendre de basalte cristallin, mêlés à des matériaux apparentés de taille semblable, plus abondants et rapidement refroidis. La cendre est composée principalement de sidéromélane en particules anguleuses ou en gouttelettes rondes (5–95%), de tachylite (2–70%), de basalte cristallin (1–40%) et d'olivine phénocristale brisée (1–9%). Dans quelques échantillons, les gouttelettes de sidéromélane sont en partie oxydées à la surface et brun-foncé à l'intérieur (R. I.=1.610–1.616), peut-être par suite de déshydratation e/ou oxydation pendant l'explosion. Les échantillons comportant extérieurement du verre oxydé contiennent des cristaux d'olivine attaqués et une certaine proportion d'iddingsite. Les gouttelettes de sidéromélane intactes, sont d'un jaune-brun pâle, R. I.=1.592-1.600, et sont associées à des cristaux d'olivine non-attaquées, angulaires à sous-angulaires. L'indice de réfraction des gouttelettes intactes de sidéromélane est le même que celui de la croûte de sidéromélane du pahoehoe dans la coulée de lave plus à l'intérieur de l'île, suggérant que les gouttelettes ne sont pas hydratées ou très oxydées. Aucun des fragments de sidéromélane n'est palagonisé, sans doute parce que depuis 1868 il n'y a eu que peu ou pas d'hydratation.

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, 1868 Puu Hou . Ha , .

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Dedicated to Professor Dr. A.Rittmann on the occasion of his 75. birthday     

Precambrian geology of the Adirondack highlands,a reinterpretation

The Precambrian geology of the Adirondack highlands was previously interpreted as a sedimentary terrane repeatedly invaded during the Grenville orogenic cycle by igneous intrusions to form successively the large anorthosite massif and satellites, numerous olivine gabbro and dolerite bodies, gneisses of the quartz-syenite and charnockite series, and granites. A reinterpretation is suggested.In two representative areas major bodies of anorthosite and gneisses of the quartz-syenite and charnockite series are shown to occupy cores of mantled domes and nappes. They are parts of an older basement complex formed during an earlier, pre-Grenville orogenic cycle. Most of the now-recognizable Grenville metasediments were supracrustal rocks deposited on the denuded surface of this basement terrane. Olivine-basaltic magma invaded both the basement and the supracrustal rocks, forming gabbro and ophitic dolerite bodies. The Grenville orogenic cycle (ca. 1100 m.y. B.P.) deformed and metamorphosed all these rocks to a complex of mantled domes, folds, and nappes. The geology of the older basement rocks is heavily masked by the Grenville orogeny.The pre-Grenville basement consists of relatively homogenous masses of metaanorthosite, metanorite, charnockite, and gneisses of granitic composition. The supracrustal rocks occur in well-defined stratigraphic sequences of varied metasediments, gneisses, and charnockites. Conglomerates, arkoses, and acidic volcanics may all metamorphose to foliated rocks of granitic composition. Charnockites formed by high-grade metamorphism of initially dry, pre-existing quartzofeldspathic rocks including metamorphic and plutonic igneous rocks in the basement complex and acidic volcanics in the supracrustal sequence. Water content of rocks also controlled the extent of magmatism during the Grenville orogenic period. Anatectic granite is mainly limited to small, nebulite-bordered granite bodies, and to the presence of venitic migmatites in metamorphosed rocks with granitic components.

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Zusammenfassung Die Gesteinsserien des Präkambriums in den Adirondack-Highlands wurde früher als Sedimente gedeutet, in welche während des Grenville-Orogenzyklus mehrfach Eruptiv-Intrusionen eindrangen. Dadurch sollen nacheinander das große Anorthosit-Massiv mit seinen Satelliten, zahlreiche Olivingabbro- und Dolerit-Körper, die Gneise der Quarz-Syenit- und Charnockit-Serie und die Granite entstanden sein. Eine andere Erklärung wird hier vorgeschlagen.In zwei typischen Gebieten werden größere Körper von Anorthosit und von Gneisen der Quarz-Syenit- und Charnockit-Serie beschrieben, welche die Kerne der ummantelten Gneisdome und der Decken einnehmen. Sie sind Teile eines älteren Grundgebirges, das in einem früheren Prä-Grenville-Zyklus entstanden ist. Die meisten der heute bekannten Grenville metasediments bestanden aus suprakrustalen Gesteinen, die auf der heute abgetragenen Oberfläche dieses Grundgebirges abgelagert wurden. Olivin-basaltisches Magma drang sowohl in das Grundgebirge als auch in die suprakrustalen Gesteine ein, wodurch Gabbro- und ophitische Doleritkörper entstanden. Der Grenville-Orogenzyklus (vor etwa 1,1×10⁹ Jahren) metamorphisierte diese Gesteine zu dem Komplex der ummantelten Gneisdome, Falten und Decken. Die Geologie des älteren Grundgebirges ist durch die Grenville-Orogenese stark verändert worden.Das Prä-Grenville-Grundgebirge besteht aus verhältnismäßig homogenen Meta-Anorthositen, Metanoriten, Charnockiten und Gneisen mit granitischer Zusammensetzung. Die suprakrustalen Gesteine kommen in gut bestimmten, stratigraphischen Abfolgen von verschiedenen Metasedimenten, Gneisen und Charnockiten vor. Konglomerate, Arkosen und saure Vulkanite dürften durch Metamorphose in geschieferte Gesteine granitischer Zusammensetzung übergegangen sein. Charnockite entstanden durch intensive Metamorphose der anfangs trockenen, vormals quarz- und feldspatreichen Gesteine, welche Metamorphite und Plutonite des Grundgebirges und saure Vulkanite der suprakrustalen Serie einschließen. Auch der Wassergehalt der Gesteine beeinflußte den Grad des Magmatismus während des Grenville-Orogenzyklus. Anatektischer Granit ist hauptsächlich an kleine, von Nebulit umgebene Granit-Körper und an die Anwesenheit von Venit-Migmatiten in metamorphen Gesteinen granitischer Zusammensetzung gebunden.

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Résumé L'interprétation géologique Précambrienne des plateaux de l'Adirondack était considérée jusqu'à ce jour comme un terrain sédimentaire envahi à plusieurs reprises pendant le cycle orogénique de Grenville par des intrusions ignées pour former successivement le grand massif anorthosite et ses satellites, de nombreux corps gabbro-olivines et dolérites, des gneiss de séries quartzsyénites et charnockites, et des granites. Nous suggérons une réinterprétation.Dans deux domaines représentatifs, les corps principaux d'anorthosite et les gneiss de séries quartz-syénite et charnockite se révèlent comme occupant les noyaux de dômes recouvertes et de nappes. Ce sont des parties d'un fond complexe plus ancien formé pendant un cycle orogénique pré-Grenville antérieur. La plupart des «métasédiments Grenville» maintenant reconnaissables étaient des roches sédimentaires et volcaniques, déposées sur la surface dénudée de ce terrain de fond. Le magma olivine-basaltique a envahi à la fois le fond et les roches sédimentaires et volcaniques, formant du gabbro et des corps ophitiques et dolérites.Le cycle orogénique de Grenville (ca. 1100 m. y. B. P.) a déformé et métamorphosé toutes ces roches en une completié de dômes recouvertes, de plis et de nappes. La géologie des roches de fond plus anciennes est lourdement masquée par l'orogénie de Grenville.Le fond pré-Grenville consiste en masses relativement homogènes de métaanorthosite, métanorite, charnockite et en gneiss de composition granitique. Les roches sédimentaires et volcaniques apparaissent en séries stratigraphiques bien définie d'une variété de métasédiments, de gneiss et de charnockite. Des conglomérates, des arkoses et des roches volcaniques acides peuvent toutes se métamorphoser en roches foliacées de composition granitique. Des charnockites ont dû leur formation à un métamorphisme à haut degré de roches quartzofeldspathiques pré-existantes, initialement sèches, y compris les roches ignées métamorphiques et plutoniques dans le système du fond et acidovolcaniques dans la roche sédimentaire et volcanique subséquente. Le contenu aqueux des roches contrôlait également l'importance du magmatisme pendant la période orogénique de Grenville. Le granite anatectique se réduit principalement à des corpuscules granitiques bordés de nébulite et à la présence de migmatites vénétiques dans des roches métamorphosées aux composants granitiques.

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Adirondack Highland'a (CACIII). .

     

Boron isotope variations in nature: a synthesis

The large relative mass difference between the two stable isotopes of boron, ¹⁰B and ¹¹B, and the high geochemical reactivity of boron lead to significant isotope fractionation by natural processes. Published ¹¹B values (relative to the NBS SRM-951 standard) span a wide range of 90. The lowest ¹¹B values around — 30 are reported for non-marine evaporite minerals and certain tourmalines. The most ¹¹B-enriched reservoir known to date are brines from Australian salt lakes and the Dead Sea of Israel with ¹¹B values up to +59. Dissolved boron in present-day seawater has a constant world-wide ¹¹B value of + 39.5. In this paper, available ¹¹B data of a variety of natural fluid and solid samples from different geological environments are compiled and some of the most relevant aspects, including possible tracer applications of boron-isotope geochemistry, are summarized.

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Résumé La grande différence relative de masse entre les isotopes stables du bore, ¹⁰B et ¹¹B, et la grande réactivité geochimique du bore ont pour conséquence un fractionnement isotopique naturel important. Les valeurs de ¹¹B publiées (par rapport au standard NBS SRM-951) varient de 90. Les valeurs de ¹¹B les plus basses (–30) correspondent aux evaporites non-marines et à certaines tourmalines. Le réservoir le plus enrichi en ¹¹B est représenté par les saumures des lacs salés d' Australie et par la Mer Morte en Israël, qui ont des valuers de ¹¹B allent jusqu'à + 59. L'eau de mer a une valeur de ¹¹B mondialement constante de + 39.5. Des valeurs de ¹¹B des solutions naturelles ainsi que des roches et minéraux de différentes origines, publiées jusqu'à présent, sont présentées ici. En outre quelques aspects importants concernant la géochimie des isotopes du bore y compris quelques applications sont exposés.

     

Die rshythmischen Bewegungen der Kreidegeosynklinale der Ostkordillere Kolumbiens

Zusammenfassung Die Schichten, die die 1400 km lange und bis 250 km breite, SSW-NNE streichende Ostkordillere Kolumbiens aufbauen, reichen altersmäßig vom Präkambrium bis ins Quartär. Unter ihnen nehmen die Ablagerungen der Kreide den größten Raum ein. Die größte Mächtigkeit zeigt diese in der Umgebung von Bogotá (Becken von Cundinamarca) mit 16.000 m, nach N sinkt sie allmählich auf 2600 m und gegen das Südende der Kordillere auf wenige hundert Meter ab.Im Becken von Cundinamarca besteht die Kreide zum überwiegenden Teil aus dunklen, bathyalen Schiefertonen, in die sich in mehr oder minder regelmäßigen Abständen Sandsteine, Kalke und andere litorale bis epineritische Schichten einschalten. Bei Berücksichtigung des Fossilinhaltes, vor allem der Ammoniten, ergibt sich, daß die Seichtwasserschichten stets an der Grenze von Stufen oder Unterstufen liegen. Die Absenkung der Kreidegeosynklinale der Ostkordillere erfolgte also zyklisch. Am Beginn jeder Stufe (und Unterstufe) sank sie rasch ab und es bildeten sich bathyale Schiefertone. Dann kam die Absenkung allmählich zum Stillstand, litorale Sedimente rückten ins Beckeninnere vor und vielfach wurde die Sedimentation unterbrochen. Mit Beginn jeder neuen Stufe oder Unterstufe wanderten neue pelagische Faunen in die Geosynklinale ein, während sich die litoralen Faunen mehrere Stufen hindurch erhielten.Aus der gleichartigen lithologischen Beschaffenheit und der nahezu gleichen Mächtigkeit der Stufen läßt sich schließen, daß sie im gleichen Zeitraum von 6 Millionen Jahren (die Unterstufen in 2 Millionen Jahren) abgelagert wurden.Neben den Stufenzyklen lassen sich größere (Großzyklen) von 18–20 Millionen Jahren Dauer erkennen. Sie werden durch tektonische Bewegungen und nachfolgende weiträumige Transgressionen eingeleitet. Diese Großzyklen beginnen mit dem Tithon, Hauterive, Alb und Senon. Die Stufenzyklen setzen in weiten Teilen der Erde gleichzeitig ein, die Großzyklen hingegen gehen wellenförmig über die Erdoberfläche. Es wird deshalb angenommen, daß die Stufenzyklen ihre Ursache in größeren Erdtiefen haben als die Großzyklen.

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Within the 1400 kms. long and up to 250 kms. wide SSW-striking Eastern Cordillera of Columbia Precambrian to Recent members are met with. Cretaceous sediments are thickest (Cundinamarca-Basin near Bogota: 16 000 metres). This Cretaceous consists mainly of dark shales with litoral to epineritic sandstones etc.Cyclic subsidence of this geosyncline took place 3-times within about 2 Million years. Megacycles amount to 18–20 Million years. They begin with transgression in Tithonian, Hauterive, Albian and Senonian times.

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Résumé Les couches qui forment la cordillère orientale de la Colombie de direction SSW-NNE, sur une longueur de 1400 km et avec une largeur atteignant 250 km, ont un âge qui va du Précambrien au Quaternaire. Les dépots du Crétacé en occupent la plus grande partie; leur épaisseur la plus forte (16.000 mètres) a lieu dans les environs de Bogotá (Bassin de Cundinamarca); elle diminue progressivement vers le Nord jusqu'à 2.600 m, et à l'extrémité sud de la cordillère elle se réduit à quelques centaines de mètres.Dans le bassin de Cundinamarca le Crétacé est formé essentiellement de schistes bathyaux, foncés, entre lesquels s'intercalent à des distances plus ou moins régulières des grès, des calcaires et d'autres strates littorales ou épinéritiques. L'examen des fossiles, en premier lieu les ammonites, montre que les couches de faible profondeur d'eau se trouvent toujours à la limite d'étages ou de sous-étages. La subsidence du géosynclinal crétacé de la cordillère occidentale s'est faite de façon cyclique. Au début de chaque étage (ou sous-étage) la subsidence était rapide et il se formait des schistes bathyaux. Puis la subsidence s'arrêtait peu à peu; des sédiments littoraux envahissaient l'intérieur du bassin et souvent la sédimentation était interrompue. Au début de chaque nouvel étage ou sousétage, des nouvelles faunes pélagiques envahissaient le géosynclinal, tandis que les faunes littorales se maintenaient durant plusieurs étages. De la similitude des propriétés lithologiques et de la puissance sensiblement égale des étages, on peut déduire que ceux-ci se sont déposés au cours d'une période égale à 6 millions d'années (2 millions pour les sous-étages). En plus des cycles d'étages, on peut distinguer des cycles majeurs d'une durée de 18–20 millions d'années. Ils sont amenés par des mouvements tectoniques et les transgressions de grande ampleur qui les suivent. Ces cycles majeurs débutent au Tithonique, é l'Hauterivien, à l'Albien et au Sénonien. Les cycles d'étages débutent en même temps dans de grandes parties du monde; les cycles majeurs par contre se déplacent comme des ondes sur la surface terrestre. C'est pourquoi nous admettons que les cycles d'étages ont leur cause dans des parties plus profondes de la terre que les cycles majeurs.

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, SSW NNE. . .

     

Approach to complete limit equilibrium analysis for rock wedges — the method of “artificial supports”

SummaryApproach to Complete Limit Equilibrium Analysis for Rock Wedges — The Method of Artificial Supports Since the movement of rock wedges or blocks is the primary phenomenon in rock mass failure, it is convenient to use limit equilibrium approaches for stability analysis. In spite of their wide use, limit equilibrium analysis is often restricted due to: 1) the usual procedural simplifications (regarding geometry, force application, failure modes), and 2) basic deficiencies of the limit equilibrium approach (the fundamentally indeterminate rigid body problem requires assumptions regarding the force reactions). The method of artificial supports intends to circumvent or reduce many of these restrictions. In particular, the problem of unknown force distribution on the supporting plane is reduced by specifically considering and optimizing a variety of reactions on these planes. All sliding modes of failure — i. e., translational, free and restrained rotational sliding — can be correctly modelled. Particularly significant is the result that the usual assumption oftranslational sliding can be incorrect andunsafe, if forces other than the weight are significant. The methodologies employed in the artificial support model can be extended to all modes of failure, i. e., lifting off and toppling in addition to the previously mentioned sliding modes; this is demonstrated with a procedure for a complete stability analysis for a 2-joint wedge.

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ZusammenfassungEin Weg zur vollständigen Gleichgewichtsberechnung für Felskörper — Die Methode der Künstlichen Auflager Da die Bewegung von Einzelblöcken das primäre Phänomen bei Felsstürzen ist, eignen sich Grenzgleichgewichtsbetrachtungen besonders gut für Stabilitätsuntersuchungen. Vor allem wegen der üblichen Vereinfachungen (Geometrie, Kräfteansätze, Versagensmechanismen) und grundlegender Unzulänglichkeiten (das grundsätzlich statisch unbestimmte Starrkörperproblem erfordert Annahmen bezüglich der Auflagerkräfte) sind solche Grenzgleichgewichtsbetrachtungen oft nur beschränkt anwendbar, obwohl sie häufig angewendet werden. Es wird versucht, mit der Methode der künstlichen Auflager viele dieser Einschränkungen zu umgehen. Vor allem wird das Problem der unbekannten Spannungsverteilung in den Auflageflächen dadurch reduziert, daß mögliche Kombinationen solcher Reaktionen in die Rechnung einbezogen und optimiert werden. Alle Gleitbewegungen, seien es Translationen oder freie bzw. beschränkte Rotationen auf den Auflageflächen, können korrekt behandelt werden. Besondere Bedeutung kommt aber der Tatsache zu, daß die übliche Annahme einer translatorischen Gleitung falsch ist bzw. daß man damit auf der unsicheren Seite liegt, wenn außer dem Eigengewicht noch andere Kräfte einwirken.Die Überlegungen, die der Modellvorstellung der künstlichen Auflager zugrunde gelegt wurden, können auf alle Instabilitätsfälle ausgedehnt werden, also auch auf Abheben und Kippen zusätzlich zu den vorhin genannten Gleitbewegungen; dies wird am Beispiel einer Rechenprozedur für eine vollständige Stabilitätsuntersuchung eines Gleitkeils gezeigt.

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RésuméTentative visant à compléter l'analyse par équilibre limite — la méthode des supports artificiels Le fait que le déplacement de blocs est le principal phénomène d'instabilité en massif rocheux suggère l'utilisation de méthodes d'équilibre limite à l'étude de sa stabilité. Bien qu'elles soient fréquemment utilisées, les analyses par équilibre limite sont souvent restreintes par suite 1) de simplifications opérationnelles (concernant la géométrie, les forces et les modes d'instabilité), et 2) des insuffisances fondamentales de cette approche (le problème des corps indéformables est en essence statiquement indéterminé et réclame en conséquence l'adoption d'hypothèses sur la teneur des réactions).L'intention de la méthode des supports artificiels est de réduire ou éviter plusieures de ces restrictions. En particulier le problème de la distribution inconnue des forces sur le plan d'assise est résolu en considérant et optimisant un certain nombre de réactions entre corps rigide et le plan de base. Tous les modes d'instabilité au glissement — à savoir translation, rotation restreinte et rotation libre — peuvent être correctement représentés. Spécialement digne d'intérêt est à cet égard le résultat concernant l'habituelle hypothèse de glissement en translation, puisque celui-ci peut s'avérer incorrect et exhiber des facteurs de sécurité supérieurs, par rapport à un glissement en rotation, lorsque des forces autres que le poids sont à considérer.La méthodologie servant de base à la méthode des supports artificiels peut être étendue à tous modes d'instabilité, à savoir: le soulèvement et le renversement venant compléter ceux précités; ceci est illustré par le développement d'une procédure d'analyse complète d'un bloc monolithique découpé par deux fissures.

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With 13 Figures     

Seismoacoustic activity in a coal seam in relevance to destressing

Summary Seismoacoustic Activity in a Coal Seam in Relevance to Destressing. Analysis of the seismoacoustic data obtained in the coal seam Johann Präsident [482] of the mine Friedrich der Große of Ruhr area has been carried out with emphasis on the influence of destressing. The parameters studied are the source distribution pattern, seismic propagation velocity and particle velocity (energy released). Marked changes in these three parameters due to destressing are noticed. The results show that most of the sources of the seismoacoustic events lie within 40 m ahead of the working face with their distribution pattern revealing zones of stress concentration. Accumulation and relief of excessive stress have affected the seismic propagation velocity by +5% and –10% respectively. Particle velocity is also significantly reduced due to destressing.

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Zusammenfassung Seismoakustische Aktivität in einem Kohleflöz in Abhängigkeit von Entspannungsmanahmen. Die seismoakustische Aktivität im Flöz Johann Präsident, Streb 482, auf der Zeche Friedrich der Große (Ruhr-Gebiet) wird unter Berücksichtigung der Einflüsse der Entspannungsmaßnahmen analysiert. Die Verteilung der Herde der seismoakustischen Ereignisse, die seismiche Ausbreitungsgeschwindigkeit und die Schwinggeschwindigkeit bzw. die freiwerdende Energie werden untersucht. Die Entspannungsmaßnahmen haben einen deutlichen Einfluß auf diese drei Parameter. Die Ergebnisse zeigen, daß die meisten seismoakustischen Herde innerhalb von 40 m vor der Strebfront liegen, und ihre Muster der Verteilung Hinweise auf Zonen hoher Druckkonzentration angeben. Es wird eine Schwankung der seismischen Ausbreitungsgeschwindigkeit bis zu +5% bei erhöhtem Druck und –10% während der Entspannungsmaßnahmen beobachtet. Auch die Schwinggeschwindigkeit wird durch die Entspannungsmaßnahmen stark reduziert.

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Résumé L'activité sismoacoustique dans une couche de charbon en dépendance des opérations de détente. L'activité sismoacoustique dans la couche Johann Präsident, 482 de la houillère Friedrich der Große (Ruhr-Région) est analysé en considération de l'influence des opérations de détente. La répartition des foyers d'événement sismoacoustique, la vitesse des ondes sismiques et la vitesse du mouvement de particule, c'est-à-dire l'énergie libérée, sont vérifiés. Les opérations de détente ont une influence nette sur ces trois paramètres. Les resultats montrent, que la plupart des foyers d'événement sismoacoustique sont déterminés dans les 40 mètres avant la taille en activité et que leurs structures de répartition permettent des conclusions quant à la concentration de la pression élévée. La variation de la vitesse des ondes sismiques est jusqu'à +5% pendant pression élévée et –10% au cours des opérations de détente. La vitesse du mouvement de particule est aussi très reduite.

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On leave of absence from the National Geophysical Research Institute, Hyderabad, India.

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With 6 Figures     

Statistical prediction formula for compressive strength of a rock

SummaryStatistical Prediction Formula for Compressive Strength of a Rock Compressive strength of a rock, amongst its other mechanical properties, is known to be related to its water absorbing capacity which is thus appropriately termed its quality index. Mapping of foundation areas and the acceptance of stones in masonry could be based on this relationship. However, the existing literature on rock mechanics does not give any prediction formula for compressive strength of a rock in terms of its quality index. Such prediction formulae for the basalt and the sandstone rocks at two sites have been developed and presented in this paper. The 95% confidence belts for the estimated compressive strengths have also been worked out. The locus of the lower confidence limit for the estimated compressive strength enables determination of the maximum permissible quality index.

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ZusammenfassungStatistische Formeln zur Abschätzung der Druckfestigkeit eines Gesteins Die Druckfestigkeit eines Gesteins kann, wie bekannt, neben anderen Eigenschaften, auch zum Wasseraufnahmevermögen in Beziehung gesetzt werden, weshalb es als Quality Index bezeichnet wird. Planungsunterlagen und die Entscheidungen über die Verwendungsfähigkeit als Baustoff könnten auf dieser Beziehung basieren. In der Literatur findet sich jedoch keine Formel für die Abschätzung der Druckfestigkeit von Gesteinen in Abhängigkeit vom Quality Index. Solche Formeln wurden für einen Basalt und einen Sandstein entwickelt. Ebenso wurden die 95%-Vertrauensbereiche für die geschätzten Druckfestigkeiten ermittelt. Der Verlauf der unteren Vertrauensgrenze ermöglicht die Bestimmung des höchstzulässigen Quality Index.

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RésuméFormule pour la prédiction statistique de la résistance de compression d'une roche On sait que la résistance de compression d'une roche, entre ses autres qualités mécaniques, est allié à sa capacité d'absorption d'eau qui est désignée convenablement son indice de qualité.On peut fonder la formation d'une carte des régions de fondation et l'acceptation des pierres en maçonnerie sur cette relation. Pourtant, la littérature existante sur la mécanique des roches ne présente pas la formule de prédiction pour la résistance de compression d'une roche au moyen de son indice de qualité. On a développé telle formule pour les roches basalte et grès en deux sites laquelle se présente ici.De même façon on a calculé les zones de confidence de 95% pour les résistances de compression estimées.Le lieu de limite inférique de confidence pour la résistance de compression estimée facilite la détermination de l'indice de qualité maximum possible.

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With 2 Figures     

Gebirgszustand und neotektonische Spannungen im Gebiet des Bergbaues von Bleiberg,Kärnten

ZusammenfassungGebirgszustand und neotektonische Spannungen im Gebiet des Bergbaues von Bleiberg, Kärnten In-situ-Spannungsmessungen im Bergbau Bleiberg zeigen außergewöhnlich hohe Spannungswerte. Rechnungen mit Finite-Element-Methode beweisen die Existenz eines neotektonischen horizontalen Spannungsfeldes. In Übereinstimmung mit Kluftstellungsmessungen ergibt sich die Richtung der größten Hauptspannung NW-SE gerichtet, was durchaus dem Charakter des europäischen neotektonischen Spannungsfeldes entspricht. Infolge der hohen Spannungen treten an den Bohrkernen durch die Probenentnahme bereits ab 240 m Teufe Relaxationserscheinungen auf, welche nur teilweise einen logarithmischen Verformungs-Zeitverlauf aufweisen. Elastizitätsmodul und Poissonzahlen unterliegen von Probe zu Probe in Bereichen von wenigen cm Schwankungen von über 100%. In der gleichen Größenordnung sind auch die Streuungen der gemessenen In-situ-Spannungen. Die In-situ-Spannungen nähern sich den Werten der einachsigen Gesteinsdruckfestigkeiten. Wegen der Inhomogenität des Gesteins und des Spannungsfeldes ist somit immer ein Teil des Gesteins nahe seines Bruchzustandes, so daß bereits geringe Änderungen des Spannungsfeldes zur Auslösung der häufig auftretenden Bergschläge und Mikrobeben genügen.

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SummaryNeotectonic Stresses in the Region of the Mine at Bleiberg, Carinthia In situ stress measurements at the mine of Bleiberg show extremely high stress values. Calculations by the method of finite elements prove the existence of a neotectonic stress field. Joint orientation measurements are in accordance with the in situ stress measurements. The maximum pressure is directed NW-SE. This conforms to the character of the European neotectonic stress field. Relaxation phenomena on drill cores are found at a depth as low as 240 m. The relaxations show only partly a logarithmic time dependence. The deformation modulus and Poisson's ratio vary by more than 100% within distances of some cms. The same spread is found on the in situ stresses. In some samples, the in situ stresses approach the uniaxial rock strength. The inhomogeneity of the stress field and of the material causes parts of the rock to be near the state of failure. Therefore, slight changes of the stress field give rise to rock bursts and microseismic phenomena.

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RésuméContraintes néotectoniques dans la région de la mine de Bleiberg, Carinthie Les mesures in situ des contraintes dans la mine de Bleiberg donnent comme résultat des quantités exceptionnelles. Les calculations par la méthode des éléments finis preuvent l'existence d'un champ de contraintes néotectoniques horizontales. La pression maximale est orientée NO-SE, ce qui conforme au caractère du champs néotectonique des contraintes en Europe. Dans une profondeur de 240 m existent déjà des relaxations sur les carottes. Le module de la déformation et le rapport de Poisson changent plus que 100%. Les variations des contraintes mesurés in situ sont aussi grandes. Les contraintes in situ sont presque aussi grandes que la solidité de pression. Une partie des roches est toujours près de rupture à cause de l'inhomogénéité des roches et du champ de contraintes. Petits changements de ce champ de contraintes peuvent causer des microséismes.

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Mit 19 Abbildungen     

Multiple Failure State and Strain Controlled Triaxial tests

SummaryMultiple Failure State and Strain Controlled Triaxial Tests In this paper new methods are reported for the determination of the triaxial compressive strength of rocks. The Multiple Failure State Test with several single failure states in the same specimen, represents an extension of the classical testing procedure. The Strain Controlled Test is based, however, on a new concept and permits the determination of the failure envelope for a single test specimen. This type of test yields in addition useful information concerning the influence of changing lateral pressures and the influence of plastic deformations on the ultimate strength. A large number of tests with the different experimental methods and on several types of rock show good agreement in the results for the peak strength of intact rock as well as for the residual strength in the broken condition.

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ZusammenfassungTriaxialversuche mit mehrfachen Bruchzuständen und Versuche mit gesteuerter Dehnung Es wird über eine neue Methode zur Ermittlung der triaxialen Druckfestigkeit der Gesteine berichtet. Die Versuche mit mehrfachen Bruchzuständen am gleichen Prüfkörper stellen eine Erweiterung der klassischen Versuchstechnik dar. Die Dehnungsgesteuerten Triaxialversuche gehen jedoch von einem neuen Konzept aus und erlauben die Bestimmung der Mohrschen Umhüllenden am gleichen Prüfkörper. Diese Versuche vermitteln außerdem wertvolle Hinweise über den Einfluß veränderlicher Seitendrücke bzw. über den Einfluß der plastischen Deformationen im Bruchprozeß. Eine größere Anzahl von Versuchen mit den verschiedenen Methoden an mehreren Gesteinsarten zeigen übereinstimmende Resultate für die Höchstfestigkeit des intakten Gesteines als auch für die Restfestigkeit im gebrochenen Zustand.

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RésuméEssais triaxiaux avec états de rupture multiples et essais avec déformation imposée Cet article décrit de nouvelles méthodes pour la détermination de la résistance des roches à la compression triaxiale. Les essais avec plusieurs états de rupture pour une même épouvette représentent une extension de la technique expérimentale classique. Les essais triaxiaux avec déformation imposée, par contre, sont d'une autre nature et permettent la détermination de l'enveloppe de Mohr avec une même éprouvette. De plus, les essais nous fournissent de précieuses indications sur l'influence de pressions latérales variables, resp. sur l'influence des déformations plastiques lors du processus de rupture. Le grand nombre d'essais effectués selon les différentes méthodes sur plusieurs types de roches montrent que les résultats concordent aussi bien pour la résistance maximale de la roche intacte que pour la résistance résiduelle de la roche fracturée.

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Study supported by the Swiss National Foundation for Scientific Research.

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With 15 Figures     

Möglichkeiten und Grenzen des Base Friction Konzepts

ZusammenfassungMöglichkeiten und Grenzen des Base Friction Konzepts Der vorliegende Beitrag befaßt sich mit einer von Goodman eingeführten neuen Technologie für zweidimensionale Modellversuche in der Felsmechanik. Bei diesen Modellen sollen die im Prototyp durch die Gravitation erzeugten Körperkräfte durch Reibungskräfte simuliert werden, die dieselbe Richtung wie die Erdbeschleunigung besitzen müssen und die entstehen, wenn das zweidimensionale Modell in einer horizontalen Ebene aufgebaut und zwischen dem Modell und der horizontalen Basis eine entsprechende Relativbewegung erzwungen wird.Nach einem kurzen Überblick über die einschlägige Literatur wird anhand eines Stabilitätsdiagramms für einen Einzelkörper an der Schiefen Ebene untersucht, ob die im geklüfteten Fels auftretenden Bruchmechanismen Gleiten, Kippen und Kippen bei gleichzeitigem Gleiten im Base Friction Modell exakt modellierbar sind.Aus dieser Untersuchung ergibt sich, daß in den Bereichen Kippen und Gleiten bezüglich der Kinetik mit Schwerkraftmodellen übereinstimmende Ergebnisse zu erzielen sind. Im Bereich Kippen bei gleichzeitigem Gleiten treten dagegen wesentliche Abweichungen auf, weil die Simulation der Schwerkraft durch Reibungskräfte nicht vollständig gelingt. Fälle, bei denen Aussagen über Geschwindigkeits-und Beschleunigungsverhältnisse im Prototyp gemacht werden sollen, können aus demselben Grund mit einem Base Friction Modell nicht untersucht werden.Nach einer ausführlichen Kritik wird dann der Schluß gezogen, daß das Base Friction Modell zwar als Entwurfshilfsmittel ungeeignet ist, daß es aber als Methode für die Grundlagenforschung in der Felsmechanik mit Aussicht auf Erfolg eingesetzt werden kann.

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SummaryPossibilities and Limitations of the Base Friction Model The paper deals with a new technology for two-dimensional model tests in rock mechanics introduced by Goodman. In this model gravity is simulated by base friction forces. Their direction is to be that of gravity. The two-dimensional model is placed on a horizontal base. A movement of this base relative to the model produce frictional forces which model gravity.First a single model element placed on an inclined plane is analysed resulting in a stability diagram. The purpose of the subsequent analysis is to assess whether the mechanisms of failure being investigated, i. e. sliding, toppling, and toppling combined with sliding, are adequately reproduced by the base friction model.The specific mechanisms toppling and sliding produce kineticly valid results. Considerable errors are to be expected for toppling combined with sliding, because of the specific base friction feature. Mechanisms including velocity and acceleration cannot be modeled by base friction.Finally the limitations of the base friction model as a design tool and instrument for rock mechanics research are discussed.

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RésuméPossibilités et limites du base friction model Le présent article traite d'une nouvelle technologie des essais à deux dimensions, introduite par Goodman, sur la mécanique des roches. Par cette technologie les forces en prototype, produites par la gravitation, doivent être remplacées par des forces de frottement. Leur direction doit être la même que celle de la gravitation. Le modèle à deux dimensions est posé sur un plan horizontal. Le mouvement relatif du modèle contre la base horizontale produit des forces de frottement, qui modèlent la gravitation.A l'aide d'un diagramme de stabilité pour un élément isolé sur un plan incliné, on fait des analyses pour savoir si les états de mouvement aparaissant à la rupture de la roche, c'est-à-dire le fait de glisser, basculer, et basculer en même temps que glisser, peuvent être modelés exactement avec le base friction model.Les mécanismes glisser et basculer produisent des résultats qui sont cinétiquement réels. Des fautes remarquables doivent être attendues pour le fait de basculer en même temps que glisser à cause de la mécanique spécifique du modèle. A modeler des vitesses et des accélérations le modèle n'est pas propre.En conclusion on expose une critique détaillée pour savoir jusqu'à quel point cette méthode peut servir comme moyen de dimensionnement dans la pratique et comme instrument pour la recherche en mécanique des roches.

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Mit 9 Abbildungen     

Ingenieurtechnische,geologische und mineralogische Probleme beim Bau einiger Tunnel der Tauernautobahn im Bereich von Werfen (Salzburg, Österreich)

Zusammenfassung Ingenieurtechnische, geologische und mineralogische Probleme beim Bau einiger Tunnel der Tauernautobahn im Bereich von Werfen (Salzburg, Österreich). In den Jahren 1974 bis 1976 wurden im Baulos 6 Werfen der Tauernautobahn (südlich von Salzburg) zwischen den Bau-Kilometern 34,2 und 42,3 insgesamt 3460 lfm Tunnel (Doppelröhren) ausgebrochen. Es sind dies, von N nach S gezählt, der Brentenbergtunnel, der Zetzenbergtunnel und der Helbersbergtunnel. Die Tunnelarbeiten wurden nach der Neuen Österreichischen Tunnelbauweise, überwiegend in konventionellem Sprengbetrieb (streckenweise auch mit Teilschnittfräse) durchgeführt.Im Brentenbergtunnel wurde nach Durchörterung einer im Norden vorgelagerten 60 m langen Hangschuttstrecke Ramsaudolomit durchfahren. Der Zetzenbergtunnel liegt in gut geschichteten Kalken und Dolomiten des Gutensteiner Niveaus. Im Helbersbergtunnel schließlich wurden beim Vortrieb von N nach den ersten 80 m, in denen noch Gutensteiner Kalke und Dolomite anstanden, Gips führende Quarzite, Quarzitschiefer und Sandsteine der Werfener Schichten durchörtert. Die Baugrubensicherung des Voreinschnittes am Nordportal des Brentenbergtunnels sowie Details zur bergmännischen Durchörterung der Hangschuttstrecke im Schutze eines Injektionsschirmes werden ausführlich beschrieben und weiters Sondermaßnahmen in den Gips führenden Strecken des Helbersbergtunnels sowie einige spezielle Beobachtungen zur Nachbrüchigkeit in diesem schwierigen Tunnelabschnitt behandelt.

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Summary Engineering, Geological and Mineralogical Problems With the Construction of Several Tunnels in the Course of the Tauern Highway (Salzburg, Austria). From 1974 to 1976 the Tauern Highway was further extended near Werfen in the federal state of Salzburg (Austria). Therefore a total tunnel length (twin tube tunnels) of 3460 meters was performed in the section from km 34,2 to 42,3. The three twin tube tunnels have been cut mainly through Lower and Middle Triassic members of the Northern Limestone Alps.Thus, the Brentenberg tunnel, 600 meters (eastern tube) and 540 meters (western tube) respectively, is situated in the so called Ramsau dolomite. The Zetzenberg tunnel, 503 m (eastern tube) and 500 m (western tube) respectively long, penetrates Gutenstein limestone and dolomite, whereas the main part of the longest tunnel, the Helbersberg tunnel, 750 m and 740 m respectively, traverses Werfen beds except its northernmost ninety meters in Gutenstein limestones and limey shales.Furthermore, tunneling through sixty meters of loose rock debris in the northern part of Brentenberg caused a lot of trouble. The holing of non-cohesive rock debris by means of the New Austrian Tunneling Method will be dealt with in detail as well as the supporting works for the surface entrances. Excavation site for Brentenberg tunnel portals was supported by a retaining wall of bored piles sunk at 30 to 90 centimeters centre. The bored piles were stabilized by means of anchors of up to 38 meters length. Tunneling through the section of loose rock debris was performed with the aid of injections of cement and bentonite grout at the crown and the side walls. By that means, the over-all property of the initially freely running loose debris could be improved up to rock quality class IV (classification according to Pacher and Rabcewicz).In the Helbersberg tunnel at least, as prognosticated by preliminary geological studies, two sections of gypsiferous rock, about 150 and 200 m respectively long, were encountered. Before taking precautionary measures, rock samples were collected at intervalls of several meters and investigated mainly by X-ray diffractometer therefore. The results showed, that gypsification of most of anhydrite has taken place in the rocks of Helbersberg already. Due to that fact, Thiodur — a sulphate-proof special cement — was used to construct the external supporting elements. Then, the supporting elements of the reinforced inner ring were performed in concrete quality B 400. Moreover, the inner ring had to be isolated completely by means of soft PVC-framework.Owing to a smoothly running teamwork of civil engineers and geologists optimal solution could be achieved for every problem on site.

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Résumé Problèmes techniques, géologiques et minéralogiques résultant de la construction de l'autoroute du Tauern dans la région de Werfen (Salzbourg, Autriche). Dans la section 6 Werfen de l'autoroute du Tauern, au sud de Salzbourg, on a construit pendant les années 1974–1976, entre les kms 34,2 et 42,3, des tunnels à deux tubes dont la longueur s'élève à 3460 mètres en total. Ce sont, énumérés selon la direction nord-sud: le tunnel Brentenberg, le tunnel Zetzenberg et le tunnel Helbersberg. Les travaux ont été effectués selon la Nouvelle Méthode Autrichienne de Construction de Tunnels, en grande partie par attaque conventionnelle à l'explosif, partiellement à l'aide de fraiseuse.Après le percement d'une section à éboulis instable d'une longueur de 60 mètres, on a traversé dans le tunnel Brentenberg de la dolomie Ramsau. Le tunnel Zetzenberg est situé dans des strates stables de calcaire et de dolomie du niveau de Gutenstein. Dans le tunnel Helbersberg, il a fallu percer d'abord, sur une distance de 80 mètres, du calcaire de Gutenstein et des dolomies, ensuite du quartzite gypseux ou schisteux et du grès des couches de Werfen.Le travail présenté décrit les consolidations de la fouille pour l'excavation à ciel ouvert débouché nord du tunnel Brentenberg et des détails concernant le percement minier de l'éboulis après installation, en tant que dispositif de sécurité, d'un écran d'injection. Il y est question aussi de mesures additionnelles prises le long des sections gypsifères du tunnel Helbersberg ainsi que d'observations particulières concernant l'écroulement dans ce passage difficile.

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Mit 16 Abbildungen     

Reichweite und Geschwindigkeit von Bergstürzen und Fließschneelawinen

ZusammenfassungReichweite und Geschwindigkeit von Bergstürzen und Flieschneelawinen Die Massenströme großer Bergstürze und Lawinen lassen sich näherungsweise berechnen und abschnittsweise vom Anbruch bis zur Ablagerung nachvollziehen. Die Theorie muß aufgrund der Naturbeobachtung dieser Vorgänge entfaltet werden. Da Bergstürze relativ seltene und schwer zu beobachtende Naturereignisse darstellen, ist es notwendig, Erfahrungen an ähnlichen Massenströmen zu sammeln, wie z. B. an den zahlreichen Fließschneelawinen.Nach Darlegung der Grundlagen an den Modellen Reibungsblock und turbulenter Trümmerstrom werden einige Ergebnisse nachgerechneter Beispiele dargestellt. Ein Ziel dieser Berechnungen war es, die Größenordnungen der Gleitreibungs-und Turbulenzkoeffizienten abzuschätzen, die diese Vorgänge bestimmen. Mangels genauerer Meßdaten wurden dazu die beiden Koeffizienten und die Fließhöhe als Konstanten angesetzt. Dann läßt sich die Größe ihrer Mittelwerte aus dem Bahnverlauf, der Fließdauer (oder der Fließgeschwindigkeit an einem Ort) und aus der Reichweite bestimmen.Es zeigt sich, daß bei großen Massenströmen der Mittelwert des Gleitreibungskoeffizienten wesentlich niedrigere Werte annimmt, als unsere an der Statik orientierte Erfahrung erwarten läßt. Große Gleitmassen kommen dadurch in kurzer Zeit auf hohe Geschwindigkeiten. Man darf deshalb nicht warten bis die Beschleunigung einsetzt, wenn sich das Abgleiten großer Massen durch anhaltendes Kriechen ankündigt und wenn sich kein naheliegender Gleichgewichtszustand nachweisen läßt, dem die Massen zustreben.

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SummaryThe Reach and Velocity of Catastrophic Landslides and Flowing Snow Avalanches The debris (Sturzstrom) of catastrophic land-slides and avalanches can be approximately calculated and their stages reconstructed from their outbreaks until their depositions. The theory must be developed on grounds of an observation of these phenomena in nature. As mountain slides are relatively rare natural events and not easily observed, it is necessary to accumulate experiences with similar massstreams, e. g. with the numerous flowing-snow-avalanches.After a representation of the fundamentals, exemplifying the models of a frictional block and a turbulent stream of fragments, some results follow from the calculated examples. One aim of the calculations was to estimate the proportions of the frictional and turbulence coefficients determinating these phenomena. Owing to the lack of exact data of measurement both these coefficients and the height of flow were used as constants. Thus the dimension of their average values can be determined from the shape of course, the flowing time (or local flowing velocity) and the range of action.The results show that in the case of big Sturzstrom the average value of the coefficient of friction grows considerably smaller than is to be expected in the face of our static orientated experiences. As a consequence, big moving masses reach a high velocity within a short time. It is not advisable, therefore, to wait until the acceleration begins, if the sliding down of bigger masses evidences itself by continuous and if it is impossible to prove an imminent stage of equilibrium which the masses are nearing.

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RésuméEtendue et vitesse des éboulements d'ampleur catastrophiques et des avalanches en haute montagne Les masses de débris emportés et déposes par les éboulements et avalanches d'ampleur catastrophique en haute montagne peuvent être calculés approximativement, et leur cours peut être suivi depuis leur point de départ jusqu'au lieu de dépôt définitif. La théorie à ce sujet doit être établie sur la base d'observations concrètes de la marche de ces phénomènes dans la nature. Du fait que les éboulements sont des phénomènes relativement rares et difficiles à observer, il importe que soient recueillis des faits d'expérience au sujet d'analogues éboulements de débris, par exemple dans les avalanches, qui sont, elles, beaucoup plus fréquentes.Après exposition des principes, établis sur la base des modèles hypothétiques Bloc de friction et Eboulement de débris en turbulence, sont ensuite présentés quelques résultats de calculs effectués sur la base de ces divers exemples. L'un des objectifs de ces calculs était de déterminer les ordres de grandeur des coefficients de friction et de turbulence de ces phénomènes. Etant donné le manque de mesures précises, ces deux coefficients, ainsi que l'épaisseur de la masse en éboulement, ont été utilisés comme constantes. Il est alors possible de déterminer la grandeur de leur moyenne, d'après le tracé de leur cours, la durée (ou la vitesse de la chute en un point donné), ainsi que d'après leur étendue.Il apparaît alors que, dans le cas de grosses masses de débris, la valeur moyenne du coefficient de friction est nettement moindre que ne le faisait attendre l'expérience jusqu'à présent basée sur les données de la statique. Il s'ensuit que de grosses masses d'éboulis ont tôt fait d'atteindre des vitesses étonnamment élevées. Il ne faut donc pas attendre que commence cette accélération lorsque l'éboulement de grosses masses s'annonce par un mouvement lent et continu et qu'on ne décèle dans le voisinage aucun état d'équilibre vers lequel s'avanceraient les masses.

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Mit 15 Abbildungen     

Mass,Ablauf und Ursachen orogener Einengung am Beispiel des Rheinischen Schiefergebirges,Ruhrkarbons und Harzes

Zusammenfassung Ausgehend von einer Bilanz der effektiv erzielten Einengungsbeträge bei Gebirgsbildungsvorgängen — dargelegt am Beispiel wichtiger Teilstücke des Varistischen Gebirges in Mitteleuropa — wird der Frage nach dem Ablauf dieser Krusteneinengung und ihren Ursachen nachgegangen. Für das Ruhrgebiet im Bereich der Abb. 1 ist eine Verkürzung um 9 km auf heute 50 km quer zum Streichen, für das Rheinische Schiefergebirge im Querprofil Wiesbaden-Mülheim eine solche um 130 km auf heute 180 km anzunehmen. Für den Harz ergeben sich vergleichbare Werte.Dieser gewaltige Einengungsbetrag kann nicht in einer oder wenigen kurzfristigen tektonischen Phasen erreicht worden sein, sondern setzt langfristige Einengungsvorgänge in der Erdkruste voraus, die über große Zeiträume des Karbons, ja wohl auch schon des Oberdevons andauern. Entgegen der Auffassung, daß sich im Laufe der Entwicklung des Varistischen Gebirges und seiner Vorgeschichte Zeiten ruhiger epirogener Trogabsenkung und Geosynklinalfüllung mit kurzfristigen Akten gleichsam ruckartiger Faltung abwechseln, läßt die fazielle Analyse eher darauf schließen, daß Absenkung und Sedimentation der Saumsenke und Einengung des werdenden Gebirges mindestens seit dem Dinant III alpha zeitlich nebeneinander hergehen. Dabei rückt der Faltungsbereich im langfristigen Mittelwert jährlich um einige (etwa 1–3 mm) nach außen, in Richtung auf das Vorland vor. Als Ursache dieser Bewegungen kommt wohl nur langsames, aber nahezu stetiges Strömen des subkrustalen Substrates in Betracht, dem die Erdkruste passiv ausgesetzt ist.

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Starting with the ascertainment of effective balance of shortening resulting on account of compression during the orogeny, with examples quoted for the important parts of Hercynian Orogen (Varistisches Gebirge) in Middle Europe, the question of the shortening of the crust, its causes and effects were investigated. In Ruhr area (Ruhrgebiet) shown in fig. 1 an amount of shortening of 9 km to 50 km today is ascertained in a direction perpendicular to the strike direction of the structure. For the Rheinisches Schiefergebirge the amount of shortening in a cross-section from Wiesbaden to Mulheim/Ruhr (Germany) is estimated 130 km today to 180 km. Such a huge amount of shortening due to compression in one or a few short-termed tectonic phases is not possible, but it is rather due to a long continous compression in the Earsts Crust. This may have lasted for a long time; from the Carboniferous periods or may be from the time of Upper Devonian. In contrary to the opinion that during the time of Hercynian Orogeny and its prehistory, a calm epeirogenic subsidence and sedimentation in the geosyncline with minor disturbances due to diastrophism took place, the analysis of the facies early shows that subsidence and sedimentation in the foredeep (Saumsenke) and shortening in the growing orogen took place at least till Dinantian III alpha simultaneously. It is further noticeable that the region of diastrophism advances in a long-termed medium range with an yearly average of (1–3 mm) outwards in the direction of foreland. The possible considerable causes of these movements may be only due to the slow but continous streaming of the subcrustel substratum to which the Earths Crust reacts passively.

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Résumé Partant de valeurs du rétrécissement effectivement reconnues lors des processus de formation des chaînes montagneuses — par exemple dans des portions importantes de la chaîne varisque en Europe Centrale — l'auteur s'interroge sur le déroulement de ce raccourcissement de l'écorce et sur ses causes. On peut admettre un raccourcissement transversal de 9 Km sur les 50 Km actuellement mesurés pour la région de la Ruhr dans les limites du tableau 1, et de 130 Km pour le massif schisteux rhénan suivant le profil Wiesbaden-Mülheim dont la longueur actuelle est de 180 Km. Pour le Harz les valeurs obtenues sont comparables.Ce rétrécissement important n'a pu être atteint au cours d'une seule ou de quelques phases tectoniques de faible durée; il suppose par contre des processus de rétrécissement de longue durée dans l'écorce terrestre et qui persistent pendant de longues périodes au Carbonifère et même déjà au Dévonien supérieur. Contrairement à l'idée qu'au cours de l'évolution de la chaîne hercynienne et lors de son histoire antérieure, des périodes calmes de subsidence épirogénique et de remplissage géosynclinal alternent avec de brèves interventions à plissement saccadé, l'analyse des facies permet plutôt de conclure que affaissement et sédimentation dans la fosse limitrophe et rétrécissement dans la chaîne naissante s'effectuent simultanément tout au moins dès le Dinantien III alpha. Le domaine de plissement se propage donc vers l'extérieur en direction de l'avantpays, à la moyenne annuelle de quelques mm (1 à 3) calculée pour une longue période. Quant à la cause de ces mouvements, on en vient à penser à un courant du fond infracrustal, lent mais sensiblement constant, auquel l'écorce est passivement exposée.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c.Erich Bederke zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Le problèe des intrusions marginales

Résumé L'auteur rappelle les caractéristiques des manifestations éruptives basiques dans les orogénes profonds et se propose de rechercher leur signification dans les orogénes catazonaux à la lueur des domaines monocycliques de type catazonal profond du SW de la Norvége. Le fait dominant est l'impossibilité de faire venir ces intrusions basiques des parties situées sous les masses anorthositiques qui forment le sous-bassement de l'édifice tectonique; leur mise en place ne peut se faire que par voie latérale en empruntant les grandes surfaces horizontales liées á la structure en plis couchés, grâce auxquels s'édifient les orogénes profonds. Ces intrusions latérales sont liées á la constitution d'un orogéne «fondamental», c'est-a-dire d'un orogéne établi directement sur le craton océanique en bordure d'un domaine continental, avec évolution conduisant á un orogéne de type catazonal profond (Grundgebirge s.s.). Les conditions particuliéres engendrées au cours de la phase paroxysmale de l'orogenése déterminent la formation de magmas sur la marge de l'oroge tournée vers le craton océanique: ces magmas sont la source des intrusions «marginales» dans l'oroge; dans la partie profonde de l'orogéne, ils sont du type plagioclasique et donnent ainsi naissance aux tréfonds anorthositiques qui, avec les intrusions marginales, sont la marque des orogénes fondamentaux.

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Zusammenfassung Der Autor bringt die Merkmale des basischen Magmatismus in den Tiefen der Orogene in Erinnerung, um dann an Hand der monozyklischen tief-katazonalen Gebiete Südwestnorwegens ihre Bedeutung für den katazonalen Bau der Orogene zu untersuchen. Das hervorstechendste Merkmal ist, daß man diese basischen Intrusionen nicht aus den Bereichen unter den anorthositischen Massen beziehen kann, die die Unterlage des tektonischen Baues bilden; sie können nur von der Seite her eingedrungen sein, und zwar mit Benützung der großen Horizontalflächen, die mit den liegenden Falten verknüpft sind, woraus sich die Tiefen der Orogene aufbauen. Diese seitlichen Intrusionen sind an die Bildung eines Fundamental-Orogens gebunden, das heißt eines unmittelbar auf dem ozeanischen Kraton am Rande eines Kontinents gebildeten Orogens, dessen Entwicklung zu einem Orogen von tief-katazonalem Typus (Grundgebirge s.s.) führt. Die besonderen beim Paroxysmus der Orogenese hervorgerufenen Zustände verursachen die Bildung von Magmen am gegen den ozeanischen Kraton gerichteten Rand des Orogens, und diese Magmen sind die Quelle der Marginal-Intrusionen; in den Tiefen der Orogene sind sie plagioklasisch, und aus ihnen bildet sich der anorthositische Unterbau, der zusammen mit den Marginal-Intrusionen das Kennzeichen der Fundamental-Orogene ist.

     

A theory for the shear strength of rockfill

SummaryA Theory for the Shear Strength of Rockfill Existing knowledge of the meaning of the shear strength of rock fill, and of how and why it varies is inadequate.Shear strength is shown to be controlled by the basic angle of friction of rock on rock ( _u ), the voids ratio (e) and the particle breakage (B) and to be dependent on the ratio of major to minor principal stresses.Using statistical methods combined with some simple assumptions based on experimental work formulas are derived for the shear strength of rock fill.Theoretical results are compared with the results of laboratory triaxial tests.

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Zusammenfassung Eine Theorie für die Scherfestigkeit von Gröbstkornschüttungen (Steinbrockenschüttungen). Das vorhandene Wissen vom Wesen der Scherfestigkeit von Gröbstkornschüttungen sowie davon, wie und warum sie verschieden groß ist, ist unzulänglich.Es wird gezeigt, daß die Scherfestigkeit durch den entscheidenden Reibungswinkel von Gestein auf Gestein ( _u ), den Hohlraum-Quotienten (e) und den Bruch von Teilchen (B) bestimmt wird, und daß sie von dem Quotienten aus größter und kleinster Hauptnormalspannung abhängt. Bei der Anwendung statistischer Methoden, welche mit einigen einfachen, auf Versuchen beruhenden Annahmen kombiniert werden, können Formeln für die Scherfestigkeit von Gröbstkornschüttungen abgeleitet werden. Theoretische Ergebnisse werden mit den Ergebnissen von Triaxialversuchen im Labor verglichen.

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Résumé Une théorie pour la résistance au cisaillement des enrochements. Les connaissances actuelles sur la signification de la résistance au cisaillement des enrochements, et sur le pourquoi et le comment de ses variations sont insuffisantes.On montre que la résistance au cisaillement dépend de l'angle de frottement élémentaire rocher sur rocher ( _u ), de l'indice des vides (e) et de la rupture des blocs (B), et qu'elle varie avec le rapport des contraintes principales extrêmes.Grâce à des méthodes statistiques et à quelques hypothèses simples basées sur un travail expérimental, on obtient des formules donnant la résistance au cisaillement des enrochements.Les résultats théoriques sont comparés avec les résultats d'essais triaxiaux au laboratoire.

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With 8 Figures     

Beiträge zur Geologie der Insel Salina (Äolischer Archipel,Sizilien)

Zusammenfassung Auf Salina beginnt die vulkanische Tätigkeit mit der Förderung von Labradorit-Andesiten und -Trachyandesiten, die den alten Pollara-Vulkan und den Vulkanstock des Mte. Rivi aufbauen. Der letzte wird von mindestens zwei größeren Vulkanen — dem südwestlichen und dem nordöstlichen Mte. Rivi-Vulkan — zusammengesetzt. Anschließend kam es im Südosten der Insel zu der Extrusion sauerer Laven in Form von Staukuppen und Staurücken (mit rhyodazitischem Chemismus).Im Bereich der alten Rivi-Vulkane und jenem der saueren Laven im SE-Teil von Salina sind marine Brandungsterrassen mit 2- bis 4 m mächtigen, groben Küstenkonglomeraten nachweisbar: sie haben Höhen von maximal + 30 m (NE-Teil von Salina) und + 10 bis + 15 m (SE-Teil der Insel). Da diese beiden Terrassensysteme auch auf anderen Inseln des Archipels ausgebildet sind, wird ihre Entstehung durch eustatische Spiegelschwankungen des Mittelmeeres während des Pleistozäns erklärt: die höheren Terrassen entsprechen dem Tyrrhenien I (Mindel/Riß-Interglazial — oberes Mittelpleistozän), die tieferen dürften dem Monastirien I/II (= Tyrrhenien II — Riß/Würm-Interglazial — mittleres Jungpleistozän) zuzuordnen sein. Der Beginn der vulkanischen Tätigkeit im Bereich des Äolischen Archipels muß damit wesentlich jünger als bisher angenommen angesetzt werden: nämlich nicht im Miozän und Frühpliozän, sondern erst im Quartär beginnend.Im jüngeren Quartär bildeten sich auf Salina etwa gleichzeitig die beiden großen Stratovulkankegel des Mte. dei Porri und der Fossa delle Felci, die nicht basischen Chemismus aufweisen, wie bisher angenommen wurde, sondern von rhyodazitischen Laven und Tuffen zusammengesetzt werden. Sie sind altersmäßig mit dem großen Stratovulkan auf Lipari — dem Mte. S. Angelo — zu parallelisieren.Als jüngstes vulkanisches Ereignis auf Salina fand die Aussprengung des großen Kraters von Pollara und die Förderung quarzlatitischer Bimssteine statt. Diese Bimsstein-Tuffe führen reichlich xenolithische Auswürflinge, unter denen granitische bis dioritische Tiefengesteine, kristalline Schiefer, Marmore, Kalksilikatfelse und thermometamorph sehr wenig veränderte, reichlichglobigerinen-führende mergelige Kalke des Tertiärs besonders auffallen. Als untermeerischer Sockel der Äolischen Inseln ist damit die NW-Fortsetzung der Kalabrisch-Peloritanischen Masse belegt.Der Vulkanismus der Äolischen Provinz ist durch die posthume quartäre Bruchtektonik im Raum der heutigen Tyrrhenis bedingt. Durch diese Schollenbewegungen entstanden Brüche, längs denen sialisch-anatektische Restmagmen pazifischer Sippe empordringen konnten.

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The volcanic activity on the island of Salina (Eolian archipelago) began with the eruption of labradorite-andesites and trachyandesites, which compose the old volcano of Pollara and that of Mte. Rivi. Thereupon endogenous domes with rhyodacitic chemism had been formed in the southeastern part of the island.In the region of the above mentioned old volcanoes and domes two old coastlines are developed: the higher is recognizable in the northeastern part of Salina and lies + 30 m above sea-level, the lower one is exposed in the southeastern part of the island and differs between + 10 and + 15 m above sea-level. These old coast-lines are likewise developed on other islands of the Eolian archipelago. By this fact their origin is interpreted by eustatic variations of the sea-level in the Mediterranian during the Pleistocene. The higher coast-lines are corresponding to the Tyrrhenian I (= upper part of the middle-Pleistocene), the lower ones are paralleled with the Monastirian I/II (= Tyrrhenian II = middle part of the upper-Pleistocene). By these facts it becomes apparently, that the volcanic activity in the Eolian archipelago began not in Miocene and lower Pliocene, but only in Quaternary times.The volcanism on Salina continued in the younger Quaternary with the approximately contemporaneous formation of two great strato-volcanoes (Mte. dei Porri and Fossa delle Felci), which are of rhyodacitic, but not of basaltic chemism as hitherto assumed. The youngest volcanic event was the ejection of quartz-latitic pumices and the formation of the great crater of Pollara. These pumice-tuffs are rich in xenolithic ejecta (as for instance granitic and dioritic rocks, gneisses, marbles, calc-silicate rocks formed by contact metamorphism, and slightly altered marly limestones of Tertiary age, rich in globigerines). These xenolithes are the proof, that the base of the Eolian Islands is represented by the continuation of the Calabrian-Peloritanian Massive.The volcanism of the Eolian volcanic province was caused by Quaternary tectonics, which were the result of subsidence of the Tyrrhenian Block. Along the fault fissures sialic-anatectic residual-magmas of Pacific rock suite were erupted.

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Résumé L'activité volcanique débute à Salina avec l'éruption d'andésites e trachyandésites à labradorite qui ont formé l'ancien volcan Pollara et le piton volcanique du Mte. Rivi. Ce dernier est composé d'au moins 2 grands volcans, le Mte. Rivi sudoccidental et nord-oriental. Vint en plus dans le sud-est de l'île une extrusion de laves acides en forme de coupoles et de crêtons (à chimisme rhyodacite).Dans la région de l'ancien volcan Rivi et de ces laves acides de la partie SE de Salina, on trouve des terrasses marines formées de conglomérats côtiers grossiers de 2 à 4 m d'épaisseur: leur altitude maximum est de + 30m (NE de Salina) et + 10 m à +15 (SE de l'île). Comme ces 2 systèmes de terrasses se rencontrent également sur d'autres îles de l'archipel, on explique leur origine par des variations eustatiques du niveau de la mer durant le Pléistocène: les terrasses supérieures appartiennent au Tyrrhénien I (Interglaciaire Mindel/Risspartie supérieure du Pléistocène moyen); les terrasses inférieures devraient appartenir au Monastirien I/II (=Tyrrhénien II ⦌- Interglaciaire Riss/Würm — partie moyenne du Pléistocène supérieur). L'activité volcanique dans l'archipel éolien aurait ainsi débuté nettement plus tard qu'on ne l'a considéré jusqu'ici: non pas au Miocène ou au début du Pliocène, mais seulement au Quaternaire.Au Quaternaire récent il s'est formé à Salina presque en même temps les 2 grands stratovolcans du Monte dei Porri et de la Fossa delle Felci, qui n'ont pas un chimisme basique comme on l'admettait jusqu'ici, mais qui sont composés de laves et tuffs rhyodacitiques. Du point de vue de l'âge ils sont à paralléliser avec le grand stratovolcan de Lipari, le Mte. S. Angelo.La manifestation volcanique la plus récente à Salina fut l'explosion du grand cratère de Pollara et l'émission de ponces de composition latitique acide. Ces tuffs contiennent de nombreux xénolithes parmi lesquels on remarque surtout des roches profondes granitiques à dioritiques, des schistes cristallins, des marbres, des roches à silicates calcaires, et des calcaires marneux du Tertiaire, riches en globigérines et très peu thermométamorphisés.Le socle sous-marin des îles éoliennes serait donc le prolongement NW de la masse calabro-péloritaine.Le volcanisme de la province éolienne est causé par la tectonique cassante quaternaire dans le cadre de la Tyrrhénide actuelle. Grâce aux mouvements de ces blocs, des cassures ont pris naissance par lesquelles ont pu monter les magmas résiduels sialiques-anatectiques appartenant à la série pacifique.

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Riassunto Sull'isola di Salina (archipelago Eoliano) l'attività vulcanica inizia con l'emissione di lave trachiandesiti- e andesiti-labradoritiche, che formano il vecchio vulcano di Pollara ed il massivo vulcanico del Mte. Rivi. L'ultimo è formato da almeno due grandi vulcani — il vulcano sudovest ed il vulcano nordest di Mte. Rivi — die adesso in maggior parte sono degradati e distrutti. Dopo c'è stata nella parte sudest dell'isola l'estrusione di lave acide, che formano le cupole all'occidente di Lingua (con chimismo riodazitico).Nella zona dei vecchi vulcani di Mte. Rivi e quella delle rocce acide nella parte sudest di Salina sono da constatare terrazze marine con grossi conglomerati litorale della potenza di 2–4 m. L'altitudine di queste terrazze marine è al massimo di + 30 m (parte NE di Salina) e tra + 10 e + 15 m (parte SE dell'isola). Poichè questi due sistemi di terrazze marine si trovano anche sull'altre isole dell'archipelago (Lipari, Panarea, Filicudi) si spiega la loro origine da oscillazioni eustatiche del Mediterraneo durante il Pleistocene: le terrazze superiori corrispondono al Tirreniano I (medio-Pleistocene superiore), le terrazze inferiori forse sono appartenenti al Monastiriano I/II (= Tirreniano II, medio tardo-Pleistocene). L'inizio dell'attività vulcanica nella provincia Eolia perció è più giovane come si pensava finora: cioè non è stato durante il Miocene e Pliocene inferiore, ma soltanto nel Quaternario.Nel Quaternario giovane si formarono a Salina quasi contemporaneamente i due grandi strato-vulcani del Mte. dei Porri e della Fossa delle Felci, che non dimostrano un chimismo basico come è stato scritto finora ma sono composti di lave e tufi riodazitiche. Nell'età essi corrispondono al grande strato-vulcano su Lipari — il Mte. S. Angelo.Il più giovane awenimento vulcanico a Salina è stato la formazione del grande cratere di Pollara con espulsione di pomice quarzlatitica. In questa pomice componenti xenolitici sono abbondanti per esempio tali di graniti, granodioriti, dioriti, scisti cristallini, marmi, rocce a calcare-silicatiche e calcari marnosi tertiari poco alterati termometamorfici con abbondante globigerine. Lo zoccolo sottomarino dell'archipelago Eoliano è così la continuazione ipotetica della massa calabro-peloritanica. Il vulcanismo della provincia Eolia è causato dalla tettonica germanotipica quaternaria nella zona del Tirreno. Per l'effetto dello sprofondamento della massa del Tirreno si formarono grandi faglie, lungo a queste salivano magmi sialici-anatectici pacifici.

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On the geology of the country around ivigtut,SW-Greenland

Based on recent survey work sponsored by the Geological Survey of Greenland, an attempt is made here to establish an appropriate background to the cryolite deposit at Ivigtut. The cryolite ore body occurs within the original top part of a stock of alkali granite which, during the younger time of the cratonic Gardar period, was emplaced into the older, folded basement rocks. Close to the granite stock a breccia pipe occurs. Both bodies were cut by tinguaitic dykes before the actual mise en place of the cryolite body. The various events which contributed to such a set-up are discussed from both local and regional angles. Certain older basement structures, such as e.g. a Ketilidian depression zone, a younger, partial mobilisation of the dyke-cut Ketilidian crust, followed by the ascent of fluorite-bearing granites, may well have influenced the super-imposed Gardar tectonics. During the Gardar period, a regional system of wrench faults was active — in interaction with Atlantic volcanism.

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Zusammenfassung Nach intensiver Kartierungstätigkeit während der letzten Jahre in SW-Grönland wird ein Versuch gemacht, die regionalgeologische Stellung des Kryolithvorkommens von Ivigtut zu erhellen. Mittels relativer Altersverhältnisse von Ganggesteinen, anderer Intrusiva und Verwerfungen wird gezeigt, daß die Kryolithbildung am Ende der kratogenen Gardar-Periode stattgefunden hat und die Platznahme des Kryoliths einem späteren Stadium als der Konsolidation des umgebenden Granits angehört. Strukturelle Merkmale noch älterer Ereignisse sind wahrscheinlich vorhanden. Eine alte ketilidische Depressionszone, eine jüngere (aber prä-Gardar) Wiederbewegung und partielle Mobilisation des alten gangdurchsetzten ketilidischen Sockels, welcher vom Vorstoß einiger flußspatführender Granite gefolgt wurde, scheinen die spätere kratogene Gardar-Tektonik beeinflußt zu haben. Während der Gardar-Periode ist in Interferenz mit atlantischem Vulkanismus ein regionales System von Blattverschiebungen aktiv gewesen.

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Résumé Les travaux de cartographie poursuivis activement durant les dernières années dans le S.W. du Groenland permettent à l'auteur de dégager la position des gisements de cryolite d'Ivigtut dans le cadre de la géologie régionale. En se basant sur les âges relatifs de filons, d'autres masses intrusives et de failles, il montre que la formation de la cryolithe a pris place à la fin de la période cratogénique de Gardar et que la mise en place de la cryolithe appartient à un stade postérieur à la consolidation du granite environnant. Il existe encore vraisemblablement des caractéristiques structurales liées à des phénomènes plus anciens. Une ancienne zone de dépression kétilidique, un remaniement plus jeune (mais prégardar) et une mobilisation partielle du vieux socle kétilidique traversé par des filons, suivie de la montée d'un granite à fluorine, semblent avoir influencé la tectonique cratogène Gardar survenue postérieurement. Pendant la période Gardar, un système régional de fractures a interféré avec un volcanisme de type atlantique.

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Les structures gigognes: morphologie mathématique et interprétation métallogénique

Résumé Ce texte a pour but d'analyser la notion d'échelle, ou de niveau d'hétérogénéité, d'un phénomène géologique, à l'aide d'outils de morphologie mathématique tels que la «fonction intrinsèque» de la théorie des variables régionalisées de G. Matheron. Une première étude expérimentale montre comment les structures s'emboitent les unes dans les autres dans un dépôt sédimentaire comme le gisement de fer de Lorraine. Puis, en formulant théoriquement ces imbrications de structures, on montre comment les deux types de fonctions intrinsèques observés couramment, le type transitif et le type de wijsien se relient l'un à l'autre. Mais la morphologie mathématique ne peut pas dire pourquoi des structures gigognes en progression géométrique existent.

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The objective of this paper is to analyze the concept of scale in a geological set. The mathematical tool used here is the intrinsic function of the regionalized variables' theory of G. Matheron. A first experimental step shows how the structures observed in the sedimentary ore deposit of Lorraine fit into one another. The next part describe theoretically this phenomenon. The theoretical models allow to synthesize the two types of usual intrinsic functions, type transitif and de wijsien. But mathematical morphology appears to be unable to explain why these structures exist.

     

Die Tektonik der Dolomiten im Rahmen des Südalpinen Baues

Zusammenfassung Die Struktur der Dolomiten paßt ausgezeichnet in das tektonische Bild der südlichen Alpen, wenn auch das Vorhandensein der permischen Porphyrplatte stellenweise häufig Brüche verursacht hat.Die Dislokationen der Dolomiten folgen im allgemeinen Falten und Faltenverwerfungen, die von Westen nach Osten verlaufen und vorwiegend eine Vergenz nach Süden aufweisen.Die permische Porphyrplatte und die markanten Linsen der Dolomitriffe machen diese Gegend zu einem klassischen Beispiel selektiver Tektonik.Die Tektonik der Dolomiten beruht z. T. auf Ablösungs- und Gleiterscheinungen an geneigten Flächen. Es gibt zahlreiche Falten und Brüche im kristallinen Unterbau, die anscheinend durch Druck entstanden sind.

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The structure of the Dolomite-unit easily fits into the tectonic framework of the Southern Alps even if the Permian porphyry plate locally produced more fracturing.The dislocations of the Dolomites, in general, corresponds to West-Eastorientated folds and faulted overfolds. The porphyry plate mentioned and the rigid lenses of the Dolomites reefs have produced classic examples of selective tectonics.Tectonic of the Dolomites is due in part to decollements and sliding from inclined planes, but decollement surfaces of a regional nature are excluded, and the dislocations of the Dolomites-region are not only epidermic.Numerous folds and fractures intersect the basement as well and seem compressive.

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Résumé La structure des Dolomites s'intègre remarquablement bien dans le plan tectonique des Alpes Méridionales, bien que la présence de la dalle porphyrique permienne ait fréquemment, par endroit, provoqué des ruptures. Les dislocations des Dolomites font suite en général à des plis et à des plis-failles avec axes allant d'Ouest en Est et montrant de façon prédominante un déversement vers le Sud.La dalle porphyrique permienne et les lentilles des récifs des Dolomites font de cette région un exemple classique de «tectonique sélective». La tectonique des Dolomites repose en partie sur des phénomènes de décollement et de glissement le long de surfaces inclinées. Il y a de nombreux plis et fractures dans le soubassement cristallin qui, semble-t-il, résultent d'une compression.

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