Geosynclinal sedimentation

Summary From the almost limitless field covered by the symposium a few subjects are chosen for emphasis, more especially with the aim of stimulating contact between hard-rock and soft-rock geology. The term geosyncline will be used, not as a synonym for sedimentation basin, but for a grand concept: the origin and development of a large, elongate body of tectonized sediment.Some questions concerning sedimentation in general and sedimentation in ancient geosynclines are reviewed and it is shown that their solution must depend on collaboration between hard-rock and soft-rock geologists, but that experimentalists and other specialists will also have to assist.The Timor Trough and the Persian Gulf are analogous to respectively deep and shallow ancient geosynclinal basins, even though they may not be true examples. Reasons are given for doubting whether geosynclinal prisms ever formed as continental terraces. Some geosynclines cut across a continent and hardly change where they reach its edge to continue along its border, like the Moluccan orogene prolonged in the Java-Sumatra orogene.The average rate of detrital accumulation in geosynclines is estimated at the modest amount of 2.5 cm (zero porosity) per 1000 years. The discharge of sediment from a single major river like the Mississippi would have sufficed volumetrically to supply all Tertiary geosynclines with inorganic matter.In conclusion some experiments are presented showing that the ubiquitous horizontal lamination of turbidites is explicable without current pulsations. Other tests indicate that recent deep-sea sands and flysch sandstones were deposited from currents with a density of about 1.2, and that the maximum original amount of matrix in coarse turbidite graywackes was ten per cent. It has been increased post-depositionally, presumably by pressure-solution at grain contacts.

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Zusammenfassung Aus dem fast grenzenlosen Gebiet dieses Symposiums wurden ein paar Punkte zum Nachdruck herausgegriffen, besonders aber, um den Kontakt zwischen der hard-rock- und der soft-rock-Geologie anzuregen. Der Begriff Geosynklinale wird nicht als Synonym für Sedimentationsbecken, sondern für eine großzügige Konzeption gebraucht: den Ursprang und die Entwicklung eines großen, länglichen Sedimentkomplexes, der durch orogene Beanspruchung überprägt wurde.Einige Fragen hinsichtlich der Sedimentation im allgemeinen und der Sedimentation im alten Geosynklinalen werden aufgegriffen, und es wird gezeigt, daß ihre Lösung von der Zusammenarbeit von hard-rock- und soft-rock-Geologen abhängt, daß aber auch experimentell Arbeitende und andere Spezialisten dabei mitzuwirken haben.Der Timor-Trog und der Persische Golf ähneln einem tiefen bzw. seichten alten geosynklinalen Becken, auch wenn diese Beispiele nicht ganz zutreffen. Gründe werden angeführt für den Zweifel daran, ob Geosynklinale jemals an Kontinentalrändern gebildet haben. Einige Geosynklinalen gehen quer über einen Kontinent und ändern sich kaum, wenn sie den Kontinentrand erreichen und sich entlang seiner Grenze fortsetzen, wie sich das Molukken-Orogen bis in das Java-Sumatra-Orogen hineinzieht.Die Durchschnittsmenge an Schuttanhäufung in Geosynklinalen wird auf 2,5 cm in 1000 Jahren geschätzt (ohne Porenvolumen). Die Gesteinsablagerung eines einzigen großen Flusses wie des Mississippi würde volumetrisch genügt haben, um alle tertiären Geosynklinalen mit anorganischem Material zu versorgen.Zum Schluß werden einige Experimente gezeigt, die beweisen, daß die überall zu beobachtende Laminierung von Turbiditen ohne Strömungspulsation zu erklären ist. Andere Tests zeigen, daß jüngere Tiefseesande und Flyschsandsteine von Strömungen abgelagert wurden, die eine Dichte von etwa 1.2 hatten, und daß der maximale ursprüngliche Anteil an Grundmasse in groben Turbiditgrauwacken 10% betrug. Er vergrößerte sich nach der Ablagerung, vermutlich durch Drucklösung an Kornkontakten.

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Résumé Le terme « géosynclinale» n'est pas employé ici comme synonyme de «bassin de sédimentation», mais nous entendons par là un vaste complexe de sédimentation qui a subi plus tard une influence orogène. Nous avons choisi comme exemples récents le bassin de Timor et le Golfe Persique, et nous les comparons avec des géosynclinales anciennes d'eau profonde ou d'eau basse. Il est douteux que des géosynclinales se soient jamais formées aux bords des continents. Quelques géosynclinales traversent un continent et leur structure ne change guère aux bords des continents, par exemple l'orogène des Moluques qui s'étend jusqu'à l'orogène de Java-Sumatra. La moyenne de sédimentation dans les géosynclinales est 2,5 cm par 1000 ans.Des résultats expérimentaux montrent que les sables océaniques et les grès de Flysch se sont déposés dans un courant de turbidité d'une densité de 1.2.

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The transition from amphibolite-facies mylonite to chloritic breccia and role of the mylonite in formation of Eocene epizonal plutons,Bitterroot dome,Montana

The Bitterroot mylonite is a ductile-deformed amphibolitefacies mylonite (A-mylonite), abruptly capped by ductile- to brittle-deformed greenschist-facies mylonite (G-mylonite). The movement picture of the A-mylonite from its lineation and S-C-surfaces is strongly focused; the average orientation for the G-mylonite is similar but much more diffuse.Regional metamorphism, and intrusion of quartz diorite orthogneiss, granodiorite, and granite of the Idaho-Bitterroot batholith between 105 and less than 60 m.y. ago was followed by regional extension, formation of the A-mylonite, and rapid drop in temperature from about 700 °C to about 280 °C, at a time inferred to be about 57 to 53 m.y. ago. Pressure-relief melting of water-undersaturated rocks at deeper crustal levels, in response to the rapid decrease in pressure, may have produced the nearly dry magmas emplaced as very shallow plutons or erupted as the Challis rhyolitic volcanics 52 or 53 m.y. ago.The greenschist-facies mylonite/chloritic breccia formed during further cooling to about 100 °C, during listric normal faulting on the eastern flank of the Bitterroot dome about 40 m.y. ago.

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Zusammenfassung Der Bitterroot-Mylonit ist ein duktil deformierter amphibolitfazieller Mylonit (A-Mylonit), der von einem duktil bis spröd deformierten grünschieferfaziellen Mylonit (G-Mylonit) scharf getrennt wird. Das Bewegungsbild des A-Mylonites ist anhand seiner Lineationen und seiner S-C-Gefüge stark ausgerichtet; die Durchschnittsorientierung für die G-Mylonite ist ähnlich, streut aber breiter. Der Regionalmetamorphose, den Intrusionen von Quarzdiorit, Orthogneis, Granodiorit und dem Granitbatholithen von Idaho-Bitterroot zwischen 105 und mindestens 60 Ma folgte eine regionale Dehnungsphase, dann die Bildung der A-Mylonite, danach ein rascher Temperaturabfall von ungefähr 700 °C auf ca. 280 °C, wahrscheinlich im Zeitraum vor 57 bis 53 Ma. Druckabhängiges Schmelzen wasseruntersättigter Gesteine in tieferen Krustenniveaus könnte als Reaktion auf den rapiden Druckabfall zur Bildung der nahezu trockenen Magmen geführt haben, die dann vor ca. 52 oder 53 Ma als sehr flachliegende Plutone intrudierten oder wie der Challis-Rhyolith eruptiert wurden.Der grünschieferfazielle Mylonit und die Chloritbrekzien bildeten sich während der weiteren Abkühlung bis auf ca. 100 °C mit der Entwicklung von listrisch geformten Abschiebungen auf der Ostflanke des Bitterroot-Domes vor ca. 40 Ma.

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Résumé L'ensemble mylonitique de Bitterroot comporte une mylonite engendrée par déformation ductile dans le facies des amphibolites (mylonite A), en contact brusque avec une mylonite, ductile à cassante, appartenant au facies des schistes verts (mylonite G). L'image cinématique de la mylonite A est définie de manière très précise par sa linéation et la disposition des plans s et c; l'image de la mylonite G est semblabe, mais plus diffuse.Le métamorphisme régional et l'intrusion de méta-diorite quarzique, de granodiorite et de granite formant le batholite de l'Idaho-Bitterroot, entre 105 Ma et moins de 60 Ma, ont été suivis d'une extension régionale accompagnée de la formation de la mylonite A et d'une chute rapide de la température depuis 700 °C jusqu' à ±280 °C, probablement entre 57 et 53 Ma. La fusion de roches sous-saturées en eau, provoquée dans des niveaux crustaux plus profonds par la baisse rapide de la pression peut être à l'origine des magmas presque secs responsables de la mise en place de plutons peu profonds et d'éruptions comme celle des volcanites rhyolitiques de Challis il y a 52 ou 53 Ma.La mylonite de facies schistes verts et la brèche chloritique se sont formées au cours du refroidissement ultérieur, jusqu'à ±100 °C, à l'occasion de la production de failles normales listriques sur le flanc est du dôme de Bitterroot, il y a environ 40 Ma.

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, Bitterroot (-), (G-), . - , Bitterroot, ; , G- , . , -, , Idaho-Bitterroot 105 60 : , — -, — 700 ° 280 °, , , 57 53 . , , , , 52–53 , , Challis. 100 °, Bitterroot 40 .

     

Palygorskite in sediments: Detrital,diagenetic or neoformed — A critical review

The origin of palygorskite in sediments is critically reviewed. In sediments, palygorskite may be detrital, diagenetic (formed by the transformation of a precursor mineral) or neoformed (formed by precipitation from solution).The most reliable information on palygorskite has been obtained from hydrothermal alteration products of igneous rocks, where palygorskite forms pseudomorphically, and from soils and paleosols, where palygorskite precipitates from solution. Palygorskite formation is also described from alkaline paleolake sediments. From these occurrences requirements for palygorskite formation could be specified: Alkaline pH, high Si and Mg and low Al activities.A detrital origin for palygorskite in marine sediments is proposed when it is associated with other clay minerals of accepted detrital origin, when a direct relation to continental deposits of the mineral exists and when conditions for its detrital accumulation appear favourable. In the Mediterranean, East Atlantic, North-Western Indian Ocean and Gulf of Aden large palygorskite occurrences are detrital. The formation of palygorskite in marine sediments occurred whenever the geochemical requirements were met, in following situations: (a) — near sites of hydrothermal activity; (b) — in peri-marine, shallow water environments, adjacent to landmasses undergoing intensive desilication by weathering: (c) — in response to fluctuations in ocean water temperature that affected solubility levels of limiting chemicals, such as Si. Various considerations of published field and laboratory data appear to favour a formation of palygorskite by neoformation rather than by diagenesis.

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Zusammenfassung Palygorskit kann in Sedimenten detritisch, diagenetisch (aus der Umwandlung vorhandener Minerale) oder neoform (aus Lösung gefällt) vorliegen.Die wichtigsten Informationen über Palygorskit stammen aus hydrothermalen Umwandlungsprodukten magmatischer Gesteine, wo Palygorskit Pseudomorphosen bildet. In Böden und Paläoböden wird Palygorskit direkt aus Lösungen gefällt. Er wird auch aus alkalischen See-Sedimenten beschrieben. Hier kann man folgende Bildungsbedingungen bestimmen: alkalisches Milieu, hohe Si und Mg und niedrige Al Aktivitäten.Der detritische Ursprung in marinen Sedimenten liegt nahe, wenn Palygorskit mit anderen detritischen Tonmineralen vergesellschaftet ist, und eine Beziehung zu terrestrischen Ablagerungen besteht sowie die marinen Sedimentationsbedingungen günstig sind. Im Mittelmeer, im Ost-Atlantik, im nordwestlichen Indischen Ozean und Golf von Aden treten große Palygorskite-Vorkommen detritisch auf.Palygorskit kommt in marinen Sedimenten unter bestimmten geochemischen Bedingungen vor: nahe von Hydrothermen; in Landnähe unter Flachwasser, wobei im Hinterland kräftige sialitische Verwitterung vorherrschen muß; als Folge schwankender Temperaturen des Meereswassers, die den Chemismus bestimmter Elemente wie den des Si beeinflussen. Aus allen bisher bekannten Daten läßt sich ableiten, daß die neomorphe Bildung von Palgorskit am häufigsten zu beobachten ist. Diagenetisch gebildete Palygorskite sind dagegen seltener.

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Résumé L'origine de la palygorskite dans les sédiments fait l'objet d'une revue critique. Dans les sédiments, la palygorskite peut Être détritique, diagénétique (formée par la transformation d'un minéral précurseur) ou de néoformation (formée par précipitation à partir d'une solution).L'information la plus crédible sur la palygorskite est fournieo par les produits d'altération hydothermale des roches ignées, où la palygorskite se forme par pseudomorphose, et par les sols et paléosols, où la palygorskite est précipitée à partir de solutions. La formation de la palygorskite est également décrite à partir de sédiments alcalins paléolacustres. Sur la base de ces occurrences, les conditions pour la formation de la palygorskite peuvent Être définies: pH alcalin, activité forte en Si et Mg, et basse en Al.Une origine détritique pour la palygorskite dans les sédiments marins peut Être proposée lorsqu' elle est associée avec d'autres minéraux argileux dont l'origine détritique est acceptée, quand une relation directe existe avec des dépÔts continentaux renfermant ce minéral, et quand des conditions pour son accumulation détritique apparaissent favorables. Dans la Méditerranée, dans l'Atlantique oriental, dans le nord-ouest de l'Océan Indien et dans le Golfe d'Aden, les grandes occurrences de palygorskite sont détritiques. La formation de palygorskite dans les sédiments marins se présente chaque fois que les conditions géochimiques sont rencontrées, dans les cadres suivants: a) sites proches d'une activité hydrothermale; b) dans des milieux d'eau peu profonde péri-marins, attenant à des masses continentales subissant une désilicatation intense par voie d'altération athmosphérique; c) en réponse à des fluctuations dans la température de l'eau océanique, affectant les niveaux de solubilité de certains éléments chimiques, comme le Si. Des considérations diverses concernant les données de terrain et de laboratoire semblent favoriser pour la palygorskite une formation par néoformation plutÔt que par diagénèse.

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— -, . , . . , : , . , , , , . , , - . : , , , , , .: . , ; .

     

Diagenese in Evaporiten

Zusammenfassung Die vonWinkler 1967 für silikatische Gesteine vorgeschlagene Grenzziehung zwischen Diagenese und Metamorphose im Temperaturbereich zwischen 200 und 300 C sollte zur Vereinheitlichung auch auf evaporitische Sedimente Anwendung finden; d. h. alle Vorgänge, die unterhalb ca. 200 C zur Veränderung des Mineralbestandes und des Gefüges in Evaporiten führen, werden zur Diagenese gerechnet. Schon G.Müller 1970 hat mit Recht diese Definition auf Salzablagerungen angewandt und insbesondere Thermo- und Lösungsdiagenese unterschieden.Die Diagenese ozeanischer Salzablagerungen beginnt unmittelbar nach der primären Abscheidung, weil schon dann metastabile Kristallisate in stabile übergehen. Die Kristallisation 1. Art im Sinne vonNiggli beinhaltet bereits Diagenese, während die Kristallisation 2. Art nachNiggli die rein primäre Abscheidung darstellt. Die erste Verfestigung einer großen ozeanischen Salzablagerung geschieht nach der Abdichtung gegen die überstehende Mutterlauge und beim Verschwinden des Porenraumes im Sediment, aber weitab vom Einzugsbereich des Festlandes. Es werden Hinweise dafür gegeben, daß diese Vorgänge sich in wenigen Jahrzehnten abspielen können, doch muß diese Abschätzung allgemein auf große ozeanische Salzablagerungen beschränkt bleiben. Kleinere Salzablagerungen, etwa in Binnenseen, mögen zwar von einer ca. bis einige Meter mächtigen Salzkruste überdeckt sein, aber unterhalb derselben verbleibt oft über sehr lange Zeiten ein Salzschlamm mit viel Salzlösung, deren Verdunstungsverluste durch seitliche Grundwasserzuflüsse wieder ergänzt werden (Beispiel Searles-See). Die wesentlichen diagenetischen Vorgänge in Evaporiten werden angegeben (Gips/Anhydrit; Gips/Polyhalit; Mg SO₄ · 5/4 H₂O/Kieserit; theoretische thermodiagenetische übergänge), wobei besonders die Vorstellungen vonD'Ans 1933–1969 berücksichtigt werden.

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Winkler 1967 sets the temperature range 200–300 C as limit between diagenesis and metamorphosis in silicatic rocks, and this limit should be used for evaporitic sediments also, for standardization; i. e. all prozesses changing the mineral inventory or the structure of evaporites below ca. 200 C are diagenetic ones. G.Müller 1970 has applied, for good reasons, this definition on salt sediments, distinguishing especially thermo- and solutiondiagenetics.The diagenesis of oceanic salt deposits starts immediately after primary precipitation, because already then metastable separation of crystalls are changing into the stable one. The crystallization 1. manner, in the sense ofNiggli includes already diagenesis, whereas the crystallization 2. manner, in the sense ofNiggli, represents the mere primary separation. The first consolidation of a big oceanic salt deposition happens after making tight against the mother liquor standing over, and by disappearing of the pores in the sediment, but far off the catchment area of the continent. Indications are given, that these processes may be terminated during few decennials; but this estimation must be restricted, in general, on big oceanic salt deposits. Smaller salt deposition, f. i. in inland lakes, may be covered with a salt crust, beeing till some meters thick; but below this crust a salt mud, with much solution remains over long time. The loss of water by evaporation becomes supplied by lateral ground water flow (example Searles-Lake). The essential diagenetic processes are stated (gypsum/anhydrite; gypsum/polyhalite; Mg SO₄·5/4 H₂O/kieserite; theoretical thermo-diagenetic transitions), whereby the conceptions ofD'Ans 1933–1969 mainly are born in mind.

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Résumé La délimitation diagenèse — métamorphisme proposée parWinkler (1967) pour les roches silicatées, dans le domaine thermique entre 200 et 300, devrait Être appliquée par raison d'unification aux sédiments évaporitiques: c.—à—d. que seront rattachés à la diagenèse tous les phénomènes qui, pour des températures inférieures à environ 200 conduisent, dans le cas des évaporites, à la transformation des espèces minérales et de la texture. G.Müller (1970) a appliqué avec juste raison cette définition aux dépÔts salifères et a plus particulièrement différencié la thermodiagenèse de la diagenèse par dissolution.La diagenèse des dépÔts salifères océaniques commence directement après la précipitation primaire, puisque les cristaux passent du stade métastable au stade stable. La cristallisation première espèce deNiggli est déjà diagénétique tandis que la cristallisation deuxième espèce représente d'aprèsNiggli la précipitation propre primaire. La première consolidation d'un vaste dépÔt salifère océanique s'opère après compaction par départ de saumure résiduelle, et après disparition de la porosité dans le sédiment, mais loin de la zÔne d'influence continentale. On donne des indications montrant que ce processus peut s'effectuer dans l'espace de quelques décennies; toutefois cette estimation doit se limiter en général aux grands dépÔts salifères océaniques. Des dépÔts salifères de moindre importance, du type lac intérieur, peuvent Être recouverts d'une croûte salifère d'environ un à plusieurs mètres d'épaisseur; mais sous cette croûte subsiste, durant de très longues périodes, un limon salifère imprégné d'eau salée dont les pertes par évaporation sont compensées par des arrivées latérales d'eaux souterraines (exemple: Lac Searles). Les phénomènes diagénétiques essentiels dans les évaporites sont indiqués en tenant particulièrement compte des conceptions deD'Ans 1933–1969 (Gypse/Anhydrite; Gypse/Polyhalite; MgSO₄ 5/4 H₂O/Kiesérite; passages thermodiagénétiques théoriques).

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1967 . 200 300C ; .. , 200C , . . 1970 . . , .. . , . , , , . , . . , .: , , , , — ., Searles. — /; /; MgSO₄ · 5/4 H₂O/ -, D'Ans'a — 1933– 1969.

     

Hauptdolomit — Sedimentary and paleogeographic models (Norian,Northern Calcareous Alps)

In previous work, relationsships between carbonate petrographic features and geochemical parameters were used in the development of a sedimentary model for Hauptdolomit. It was found useful to categorize the various facies subtypes into eight main facies units which correspond to environments ranging from supratidal to subtidal.Especially significant for stratigraphy and paleogeography are recurring, calcareous, subtidal intercalations (eastern Lechtal Alps), which interfinger with dolomitic to slightly calcareous transitional facies including bituminous marls (Seefeld facies). The latter facies is interpreted to be of lower intertidal to near-shore subtidal origin, because of its lateral and vertical association with subtidal facies on the one hand and with typical intertidal, dolomitic facies on the other hand.Three stratigraphic subdivisions (Lower Hd., Middle Hd., Upper Hd.) may be distinguished by correlating transgressional-regressional sequences.The Middle Hd./Upper Hd. transgression is especially useful for paleogeographic reconstructions. A shallow tongue-shaped lagoon encroached from the Dachstein area into the Lechtal Alps. It is partially obscured tectonically by the Inntal nappe. The lagoonal outline is accentuated by the transitional facies belt (subtidal to lower intertidal) which includes Seefeld facies.

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Zusammenfassung In früheren Arbeiten wurde ein Sedimentationsmodell des Hauptdolomits mit Hilfe von karbonatpetrographischen Merkmalen und geochemischen Parametern entwickelt. Dabei war eine Gliederung der verschiedenen Faziestypen in acht Haupteinheiten hilfreich, welche Gezeiten-bis Lagunenmilieus (supratidal to subtidal) entsprechen.Besonders signifikant für Stratigraphie und Paläogeographie sind wiederkehrende, kalkige, lagunäre Zwischenschaltungen (östliche Lechtaler Alpen), welche sich mit einer dolomitischen bis schwach kalkigen Übergangsfazies einschließlich bituminösen Mergeln verzahnen (Seefelder Fazies). Wegen ihrer lateralen und vertikalen Verbindung mit lagunärer Fazies einerseits und typisch dolomitischer Watt-Fazies andererseits, stellen wir die Seefelder Fazies in den Bereich Niederwatt bis küstennahe Lagune (lower intertidal to near shore subtidal).Durch Korrelation von Transgressions-/Regressions-Folgen können drei stratigraphische Unterteilungen unterschieden werden (Unterer, Mittlerer und Oberer Hauptdolomit).Die Mittlerer/Oberer Hauptdolomit-Transgression ist besonders nützlich für paläogeographische Rekonstruktionen. Eine seichte zungenförmige Lagune dehnte sich ausgehend vom Dachsteingebiet bis in die Lechtaler Alpen aus. Sie ist teilweise tektonisch von der Inntaldecke überfahren. Der lagunäre Umriß wird hervorgehoben durch einen Gürtel mit Übergangs-(subtidal to lower intertidal) und Seefeldfazies.

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Résumé Dans les travaux antérieurs on a développé un modèle sédimentaire de la Hauptdolomit à l'aide de caractères pétrographiques des carbonates et de paramètres géochimiques. Il s'est trouvé utile de grouper les différents types de facies en huit unités principales, qui correspondent à des milieux de marée jusqu'à ceux de lagune (supratidal à subtidal). - Sont particulièrement significatifs pour la stratigraphie et la paléogéographie les retours d'intercalations calcaires et lagunaires qui s'engrènent avec un facies de transition dolomitique à faiblement calcaire avec inclusions de marnes bitumineuses (facies de Seefeld). A cause de leurs connexions latérales et verticales avec des facies lagunaires dolomitiques d'une part, et avec des facies de Watt dolomitiques typiques, les facies de Seefeld sont interprétés comme des milieux de bas-fond inférieur allant jusqu'à des lagunes proches de la côte (lower intertidal to near-shore subtidal). Par la voie de corrélation de transgression/régression, on peut distinguer trois subdivisions stratigraphiques (Hauptdolomite inférieure, moyenne, supérieure). Pour la reconstruction paléogéographique, la transgression de la Hauptdolomite moyenne/supérieure se présente comme extrêmement utile. Une lagune peu profonde, en forme de langue, s'épanouissait à partir de la région de Dachstein jusqu'aux Alpes de la vallée de la Lech. Elle a été en partie recouverte tectoniquement par la nappe de la vallée de l'Inn. Le contour lagunaire est souligné par une ceinture des facies de transition (subtidal to lower intertidal), qui inclut aussi les facies de Seefeld.

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- . 8 , - (supratidal to subtidal). , ( ), ( ). - , , (lower intertidal to near shore subtidal). : , . . . . (subtidal to lower intertidal).

     

Petrogenesis of early paleozoic peralkaline rhyolites from the Macedo de Cavaleiros region (NE Portugal)

The petrology and geochemistry of Variscan peralkaline gneisses from NE Portugal, discovered in 1962, is presented. Major and trace element data for the oversaturated sequence of the Macedo de Cavaleiros area depict some specific geochemical patterns: high Fe₂O₃ ^(t) (even higher than in the Ethiopian Main Rift), high REE concentrations and small Eu anomalies. Field and petrographical observations also suggest that liquid immiscibility has played an important petrogenetic role in the crystallization trends. The alternating pyroxenefeldsparhematite-rich bands observed in outcrop are interpreted as resulting from fluctuating fO₂ conditions. Petrological and geochemical data show that these pantelleritic and comenditic rocks are the end members of an alkaline-transitional basaltic sequence, by which they are overlain. An uppermost sequence of oceanic tholeiitic basalts completes the picture of an evolving rift environment, where mantle processes generate crustal thinning and eventually oceanic crust.

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Zusammenfassung Petrologie und Geochemie variszischer peralkaliner Gneisse aus Nordostportugal, 1962 entdeckt, werden dargestellt. Die Haupt- und Spurenelementanalysen dieser übersättigen Gesteine weisen Besonderheiten auf, wie z. B. die hohen Fe203-Gehalte, die selbst noch die des »Ethiopian Main Rift« übersteigen, die hohen Konzentrationen an Seltenen Erdelementen und die kleine negative Eu-Anomalie. Geländegeologie und Petrographie suggerieren, da\ die liquid-magmatische Entmischung eine wichtige petrogenetische Rolle im Kristallisationsablauf spielte. Im Aufschlu\ wird eine Wechsellagerung von Pyroxen-Feldspat- und Hämatit-reichen Schichten beobachtet, die hier als Folge von fO2-Schwankungen erklärt wird. Die petrologischen und geochemischen Daten zeigen, da\ die pantelleritischen und comenditischen Gesteine die letzten Glieder in einer Abfolge vom alkalinen übergangstyp darstellen... Die vulkanische Abfolge im Gebiet von Macedo de Cavaleiros endet mit tholeiitischen Basalten, die damit das Bild der magmatischen Entwicklung in einem Rift-Bereich, in dem Mantelprozesse eine Krustenverdünnung in einem Rift-Bereich, in dem Mantelprozesse eine Krustenverdünnung und die Bildung ozeanischer Kruste bewirkten, vervollständigen.

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Résumé L'auteur présente la pétrologie et la géochimie des gneiss varisques peralcalins du nord-est du Portugal, découverts en 1962. Les analyses des éléments majeurs et en traces dans ces roches sursaturées montrent quelques caractéristiques spéciales comme la haute teneur en Fe₂O₃ (t) (supérieure mÊme à celles de l'»Ethiopian Main Rift«), la haute concentration en terres rares et la faible anomalie négative de Eu. La géologie de terrain et les observations pétrographiques suggèrent aussi que l'imiscibilité entre liquides a joué un rÔle pétrogénétique important au cours de la cristallisation. Les alternances de bandes alternativement riches en pyroxène-feldspath et en hématite, observées sur les affleurements, sont interprétées comme le résultat de la fluctuation de fO₂. Les données pétrologiques et géochimiques montrent que les roches pantéléritiques et comenditiques représentent les derniers termes d'une séquence du type alcalintransitionel qui les surmonte. La séquence volcanique dans le secteur de Macedo de Calvaleiros se termine par des basaltes tholéiitiques qui complètent le cadre d'une environnement d'un zone de »rift« dans laquelle les processus mantéliques ont déterminé l'amincissement crustal et la formation d'une croûte océanique.

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, - , 1962 . , .: Fe₂O₃, Ethiopian Main Rift, . , - . , , , FeO₂. , . Macedo de Cavaleiro , , , , .

     

Die Karbonatsedimente der Obertrias in den nördlichen Kalkalpen

Zusammenfassung Die Karbonatsedimente des Nor und des Rät in den nördlichen Kalkalpen verteilen sich auf zwei großräumige Faziesbereiche. Im Südosten weist die Dachsteinkalk-Fazies im Nor und im Rät eine mächtige Folge von Flachwasserkalken auf, denen randlich Riffkomplexe angegliedert sind. Zwischen den Dachstein-kalk-Plattformen wird in einzelnen, flachen Becken die Hallstätter Fazies mit geringmächtigen Kalken und Mergeln abgelagert. Die im Norden und Westen anschließende Hauptdolomit-Fazies zeigt im Nor eine einheitliche, lagunäre Entwicklung, die sich im Rät in Schwellen mit kalkiger Sedimentation und in Senken mit mergliger Sedimentation differenziert. Dieser Ablagerungsraum ist nicht mit einer Geosynklinale zu vergleichen, es ist besser für die Zeit der Trias von einem alpinen Schelf zu sprechen.

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The Late Triassic (Norian-Rhaetian) carbonate sediments in the Northern Limestone Alps are spread between two large facies of a shelf. To the south-east the Dachsteinkalk-Formation in the Norian and Rhaetian shows a thick series of shallow-water limestones, to which reef complexes are marginally annexed. Between the Dachstein-limestones the Hallstätter Formation was deposited in single, shallow basins, showing limestones and marls of little thickness. The Hauptdolomit Formation, following to the north and to the west, shows a uniform lagoonal development in the Norian, which is differentiated in the Rhaetian by ridges of limestone sedimentation and by basins of marl sedimentation.

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Résumé Les sédiments carbonatées du Norien et du Rhétien dans les Alpes calcaires du nord se trouvent dans deux larges faciès d'un plateau continental. Au sudest la Dachsteinkalkformation montre au Norien et au Rhétien une énorme suite de calcaires d'eau basse; à leurs bords on trouve des récifs. Parmi la Dachsteinkalkformation le Hallstätter faciès s'est déposé dans quelques bassins bas; elle se compose de marnes et de calcaires de peu de richesse. La Hauptdolomit-formation suivant au nord et au ouest montre au Norien une évolution uniforme de lagon qui se développe au Rhétien en dorsales avec des sédiments calcaires et en bassins avec des sédiments marneux.

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. , . - . Hallsttter. , — , .

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Vortrag, gehalten auf der 56.Jahrestagung der Geologischen Vereinigung am 26. Februar 1966 in Wien. Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unter-stützte Arbeit wurde am Institut für Geologie und Paläontologie der Technischen Universität Berlin ausgeführt. Herrn Dr. W.Schlager, Wien, verdanke ich eine kritische Überprüfung der paläogeographischen Karte. Für die Unterstützung der Arbeit möchte ich hier allen danken.     

Cenozoic studies in northernmost Chile

The Cordillera de la Costa is constructed from a block-faulted Paleogene landscape. The range is cut by canyons and bordered by a high cliff and a zone of marine terraces. To the east the longitudinal depression is infilled by Neogene deposits which were laid-down over the Paleogene surface and have since been locally structurally disturbed. In the Andes stratovolcanoes rise above the Andean plateau and are surrounded by internal drainage basins.In northernmost Chile subsidence of the submarine continental margin has been complemented by uplift of the Andes. Ingestion of sial and sima in the trench area seems to have led to magma production, and there has been an eastward movement in both igneous and structural events. The present plate motions have produced a compressive tectonism, but local distension has occurred at the edge of the continental plate. The longitudinal depression is believed to be a tectonically neutral zone west of the eastward-dipping reverse faulting of the Andean region. Wave-action on a subsiding coast is considered responsible for carving the high cliff, whereas littoral terraces reflect a recent zonally-atypical uplift phase.N-S strike-slip faulting is attributed to ancient plate-closure patterns. Problematic approximately E-W faults could reflect the adjustment of the continental margin to the stresses generated during recent relative plate motions.Early Tertiary erosion produced a Paleogene pediplain. The resulting large quantities of Paleogene sediment are considered to have been subducted during plate convergence. Tectonic movements formed the longitudinal depression and other smaller basins in the late Oligocene. Towards the south, Neogene planation has eroded the Paleogene pediplain, although major pediplanation and aggradation had everywhere ceased by the Upper Miocene when canyon formation commenced. Ignimbritic eruption waned in the Upper Miocene, and gave way to andesitic stratovolcano production that modified the Altiplano internal drainage. Post-Miocene capture of some of this drainage has occurred by headward erosion along Andean flank channels. Canyons across the coastal mountains were established at about the same time, although some of the long channels in the south are of greater antiquity.

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Zusammenfassung Die Küstenkordillere Nordchiles stellt eine paleogene Landschaft mit Blockverwerfungen dar. Das Gebirge ist von Canyons zerlegt und im Westen von einem hohen Cliff und marinen Terrassen begrenzt. Ostwärts befindet sich der Längstalgraben, gefüllt mit neogenen Ablagerungen. Die neogenen Formationen sind lokal gestört. In den Hochanden haben sich Stratovulkane auf dem andinen Plateau gebildet.Im nördlichsten Chile ist das Abtauchen des submarinen Kontinentalrandes vom Aufstieg der Anden begleitet. Sial und Sima, die im Grabenbereich verschwanden, haben wahrscheinlich eine Magmaproduktion hervorgerufen. Die magmatischen und strukturellen Vorgänge bewegen sich dort ostwärts. Die Plattenbewegungen hatten eine kompressive Tektonik zur Folge, aber lokale Dehnung hat am Rande der kontinentalen Platte stattgefunden. Die Längstaldepression ist als eine tektonisch neutrale Zone westlich der ostwärts fallenden Aufschiebung der Anden zu betrachten. Die Küstenterrassen stellen eine rezente, für die Zone atypische Hebungsphase dar.Horizontale N-S-Verwerfungen sind alten Plattenverschiebungen zuzusprechen. Problematische, ungefähr E-W verlaufende Verwerfungen könnten die Einordnung der Kontinentalränder zu dem durch rezente relative Plattenbewegungen hervorgerufenen Stre\ darstellen.Frühtertiäre Erosion hat eine paleogene Landschaft geformt. Die dadurch verursachten gro\en Mengen paleogener Sedimente sind wohl während der Plattenkonvergenz verschluckt worden. Tektonische Bewegungen im späten Pliozän haben die Längstal- und andere kleinere Depressionen gebildet. Im Süden hat die neogene Erosion die paleogene Landschaft geformt, aber zur Zeit des oberen Miozäns hat jede wichtigere Pediplanation und Aggradierung aufgehört und die Bildung der Canyons eingesetzt. Im oberen Miozän haben die Ignimbritergüsse aufgehört, während die Produktion der andesitischen Stratovulkane einsetzte, die das interne Abflu\system des Altiplano modifizierte. Die rückwirkende Erosion in den Kanälen längs der Anden hat einige dieser Flu\systeme nach dem Miozän eingefangen. Die Canyons durch das Küstengebirge waren auch zu ungefähr dieser Zeit etabliert, aber einige der längeren Kanäle im Süden sind älter.

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Résumé La Cordillère cotière du Nord du Chili apparaÎt comme un horst découpant une surface morphologique paleogène. La chaÎne est entaillée par des canyons et domine en falaise une étroite bande de terrasses marines. La dépression longitudinale qui la limite à l'Est est remplie de dépÔts néogènes qui ensevelissent la surface paléogène faiblement deformée.Dans les Andes, des stratovolcans parsèment le plateau andin.Dans l'extrÊme Nord du Chili, la subsidence de la marge continentale sous-marine a été accompagnée par le soulèvement des Andes. L'ingestion de sial au niveau de la fosse semble responsable de la gènèse des magmas et de la migration vers l'Est des manifestations ignées et structurales.L'actuel mouvement de plaques a produit une tectonique en compression avec des distensions locales sur la marge de la plaque continentale. La dépression longitudinale est interpretée comme une zone tectonique neutre à l'Ouest de la faille à plongement Est remontant la zone andine.L'abrasion marine sur la cÔte en voie de subsidence est rendue responsable de la mégafalaise cotière bien que les terrasses littorales témoignent d'une phase de soulèvement local.Les décrochements Nord-Sud représenteraient des mouvements différentiels au sein de la plaque. Le système de failles E-W répondrait au réajustement de la marge continentale. La pédiplaine paléogène résulterait de la phase d'érosion du début du tertiaire. Les produits d'érosion auraient été entraÎnés dans la subduction durant la convergence des plaques. Les mouvements tectoniques de la fin de l'oligocène for mèrent la dépression longitudinale et d'autres petits bassins. Vers le Sud la pénéplanation néogène a érodé les restes de la pédiplaine paléogène; enfin toute érosion planaire a cessé à la fin du Miocène avec la formation des canyons. Le volcanisme ignimbritique s'est achevé à la fin du Miocène supérieur et a été relayé par le volcanisme central andésitique qui modifia le drainage de l'Altiplano. La capture post-miocène par érosion regressive de quelques-uns de ces réseaux a été effectuée par les cours d'eau du flanc occidental de la Cordillère. Les canyons qui entraillent la Cordillère cotière furent creusés à la mÊme époque, bien que certains au Sud semblent plus anciens.

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. - . , . . . , . , , , . . , . , . , , . N-S , . , E-W , , . . , . , , . . Pediplanation Aggradierung . , Altiplano. . , .

     

Rekonstruktion der Abkühlungsgeschichte des Damara-Orogens in Südwest-Afrika mit Hilfe von Spaltspuren-Altern

Zusammenfassung Mit Hilfe der Spuren der spontanen Kernspaltung des Urans wurden 23 andraditreiche Granate, 10 Epidote, 4 Vesuviane und 61 Apatite datiert. Die Kombination dieser Daten mit denen klassischer radiometrischer Verfahren erlaubte es, die Abkühlungsgeschichte des jungpräkambrischen Damara-Orogens in Südwestafrika recht detailliert nachzuzeichnen. Dadurch, daß die effektiven Schließungstemperaturen der benutzten Minerale für Spaltspuren wesentlich unter derjenigen für Ar in Biotit liegen, konnte erstmals der Tieftemperaturbereich genauer erfaßt werden. Während im genannten Untersuchungsgebiet von ca. 80 000 km² die K/Ar-Biotit-Alter (Schließungstemperatur 300° C) recht einheitlich nahe 485 m. a. liegen, trifft dies auf die Spaltspurenalter überhaupt nicht zu. Bezüglich Granat (Schließungstemperatur 260 bis 280° C) kann man vielmehr einen Bereich niedriger Alter mit 300–350 m. a. von einem Bereich hoher Alter mit 490 m. a. (Konkordanz mit Biotit) unterscheiden. Ganz analog verteilen sich die Apatitalter (Schließungstemperatur 70–80° C): sie betragen 80–120 m. a. und 200–300 m. a. Die Bereiche hoher und niedriger Alter grenzen mit äußerst schmalen Übergangszonen von zum Teil weniger als 10 km Breite aneinander. Die niedrigen Alter finden sich dort, wo während der Metamorphose mit > 660° C die höchsten Temperaturen erreicht wurden. Es handelt sich um eine Art 300 km breites Plateau bei dem relativ niedrigen Druck von 3 kb. Der Sprung von niedrigen zu hohen Altern vollzieht sich dort, wo dieses Plateau zu Ende ist, wo also während der Metamorphose die Isothermen steil abtauchten und im heutigen Oberflächenausschnitt die Drucke wesentlich höher, die erreichten Temperaturen aber viel niedriger waren. Diese Übereinstimmung von Zonen hoher Temperatur mit niedrigen Spaltspurenaltern und umgekehrt wird noch dadurch akzentuiert, daß die absolut niedrigsten Alter (auch K/Ar) dort auftreten, wo auch beginnende Anatexis zu beobachten ist.Aus all diesen Befunden und den P-T-Daten wird gefolgert, daß das Gebirge zunächst durch relativ rasche Hebung und Abtragung auf einheitlich ca. 300° C abkühlte. Als dann diese Abtragung nahezu zum Stillstand kam, betrug die Abkühlungsgeschwindigkeit im Bereich der niedrigen Spaltspurenalter, der sich mit dem der höchsten Temperauren während der Metamorphose deckt, nur noch 2°/10 m. a. Dort nahmen die geothermischen Gradienten von ca. 60°/km auf 30–40°/km ab, außerhalb dieser Zone auf 15–20°/km. Die ursprüngliche Wärmequelle muß also noch aktiv gewesen sein, oder ein anderer Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Gradienten muß diese Wärmequelle abgelöst haben. Denkbar ist, daß die riesigen Volumina intrusiver Granite und Pegmatite in diesem Gebiet eine Konzentrierung der radioaktiven Elemente bewirkten; diese könnten dann zu der beobachteten postorogenen Wärmeverteilung geführt haben, die der ursprünglichen sehr ähnelt.

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The fission track ages of 23 andradite rich garnets, 10 epidotes, 4 vesuvianites and 61 apatites were determined. The combination of these data with those from classical radiometric techniques permitted to reconstruct in great detail the cooling history of the young-Precambrian Damara-Orogen in South West Africa. By this method the low temperature region below 300° C (closing temperature for Ar in biotite) became accessible because the minerals used begin to retain tracks only at considerably lower temperatures.Whereas the K/Ar ages of biotite lie rather uniformly close to 485 m. y. in the whole area studied (approximately 80 000 km²) the contrary is true for the fission track ages: Low garnet ages (closing temperature -, 260–280° C) of 300–350 m. y. in one zone and high ages of 490 m. y. and concordance with K/Ar biotite ages in the other. The distribution of the apatite ages (closing temperature 70–80° C) is analogous: Low ages of 80–120 m. y. where garnet is young and ages of 200–300 m. y. where garnet is old. The two areas are separated from each other by a narrow transition zone which sometimes is less than 10 km wide. The low ages are found where the highest temperatures of > 660° C at 3 kb were reached during the peak of metamorphism. The high temperature plateau was about 300 km wide. The jump from low to high fission track ages occurs at the margin of the plateau, where the isotherms become steep during metamorphism and where — at the now exposed surface — the pressures were higher but the temperatures lower. This congruence of the high temperature zone with the region of low fission track ages is further accentuated by the observation that the absolutely lowest ages (track and K/Ar) are found only where incipient anatexis occurred.From the observations and from the P-T data it is concluded that the orogen in the beginning underwent relatively rapid uplift and erosion and had cooled down to uniformly 300° C about 485 m. y. ago. Erosion then ceased more or less for about 200 m. y. and further cooling proceeded very slowly by only 2°/10 m. y. in the area where the highest temperatures were reached during metamorphism and where the low ages are found. There the geothermal gradient of 60°/km which prevailed already during the peak of metamorphism decreased to 30–40°/km, outside this zone to 15–20°/km. Either the original heat source was still active then or another mechanism must be found which can maintain this gradient for such a long time. It is possible that the enormous volumes of granites and pegmatites which are confined to the area in question concentrated the radioactive elements in the upper crust. This could have caused a postorogenic heat distribution very similar to the original heat source.

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Résumé A l'aide des traces de fission spontanée de l'uranium on a pu déterminer l'âge de 23 grenats riches en andradite, 10 epidotes, 4 vésuvianites et 61 apatites. La combinaison de ces âges avec ceux des méthodes classiques de la radiométrie a permis de tracer d'une façon assez détaillée l'histoire du refroidissement de l'orogène du Damara du Précambrien supérieur de l'Afrique Sud-Ouest. Comme les températures effectives de fermeture des minéraux utilisés restent considérablement inférieures à celles concernant l'Ar dans la biotite, on pouvait pour la première fois saisir plus exactement la région des températures basses. Tandis que dans le territoire étudié d'environ 80.000 km² les âges K/Ar-biotite (température de fermeture 300° C) sont proches assez uniformement de 485 m. a., on constate que cela ne vaut plus du tout pour les âges des traces de fission. En ce qui concerne le grenat (température de fermeture 260–280° C), on peut distinguer une région à âges de 300–350 m. a. d'une autre région à âges plus élevés avec 490 m. a. (concordance avec biotite). Les âges de l'apatite (température de fermeture 70–80 °C) se répartissent de façon analogue: ils s'élèvent à 80–120 et 200–300 m. a. La zone de transition entre les deux régions est très étroite (parfois moins de 10 km de largeur). Les âges de faible valeur se trouvent là où, pendant le métamorphisme, les plus hautes températures > 660° C furent atteintes. Il s'agit d'une sorte de plateau de 300 km de largeur avec une pression relativement faible de 3 kb. Le saut des valeurs d'âge faibles aux valeurs fortes s'effectue là où ce plateau se termine, s'est-à-dire où, pendant le métamorphisme, les isothermes tombaient abruptement et où, dans la section actuellement exposée en surface, tes pressions étaient considérablement plus élevées, mais les températures atteintes beaucoup plus basses. Cette coïncidence de zones de haute température avec les âges faibles des traces de fission et inversement est encore accentuée par le fait que les âges absolus les plus faibles (aussi K/Ar) se trouvent exclusivement là où l'anatexis commençait.De tous ces rapports et des données P-T on peut conclure que le massif s'est refroidi d'abord uniformément jusqu'à 300° C environ à la suite d'un soulèvement et d'une érosion relativement rapides. Lorsque cette érosion fut à peu près arrêté, la vitesse de refroidissement dans la région des âges faibles des traces de fission, qui coïncide avec celle des plus hautes températures pendant le métamorphisme, s'élevait seulement à 2°/10 m. a. Là, les gradients géothermiques d'environ 60°/km ont diminué à 30–40°/km et dans la zone des âges élevés à 15–20°/km. Il faut donc que la source de chaleur originelle ait encore été active, ou qu'un autre mécanisme pour le maintien des gradients ait remplacé cette source de chaleur. On peut s'imaginer que les énormes volumes de granites et pegmatites dans cette région ont effectué une concentration des éléments radioactifs; il est ainsi possible que ceux-ci aient conduit à la distribution de chaleur postorogène que nous avons observée et qui ressemble beaucoup à la distribution de chaleur originelle.

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23 , 10 , 4 61 . , , - . .. , , . 80 000 ² / — 300° — 485 , , . 260 280° , 300 350 490 ( ). , ( 70– 80° ): 80–120 200–300 . , , 10 . , 660° . 300 3 . , , — . , — / — , . , 300° . - , , , 2° , 10 . 60°/ 30–40° /, 15–20°/. , - . , ; - , .

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Teil einer von der Universität Göttingen angenommenen Habilitationsschrift.     

Chemical study of tectonically controlled hydrothermal dolomitization: an example from the Lessini mountains,Italy

In the Central Southern Alps (Feltre, Verona — Italy), a 750 m thick interval of Jurassic and Cretaceous pelagic limestones shows post-depositional partial brecciation and dolomitization. The overlying 500 m thick Tertiary sedimentary sequence is unaffected. Through the Paleogene, mostly submarine, mafic volcanism has been documented in the area. Small-scale extensional features were observed in the limestone near the contact with the dolomitized breccias. Their orientations measured in the field correspond to the tectonic framework of the area and give evidence for the contemporaneousness of the volcanic activity and the brecciation. The distribution and petrologic characteristics of the basalts, combined with the orientation of the extensional features observed in the field, allow a paleotectonic reconstruction. This tectonic scenario can be viewed as a back-arc extension, an eastward prolongation of the spreading that divided Southern France from the Sardinia-Corsica-Calabria block, generating the Ligurian-balearic basin in the Late Oligocene.The dolomite is fine-grained to sucrosic, with a microamygdaloidal porosity, partially filled with ankerite and calcite. The matrix shows a homogeneous, orange-red cathodoluminescence, indicating a single phase of iron-poor dolomite. The carbonate fraction consists of more than 90% dolomite. The dolomite is almost stoichiometric (Ca_0.6Mg_0.4 to Ca_0.5Mg_0.5). The ¹³C values of the dolomite are less than 1%. more negative than the unaffected limestone. The ¹⁸O values are between –5%. to –13%., with a depletion of 2–11%. relative to the undolomitized limestone. The depleted oxygen isotope ratios in the dolomitized rock can be derived either from fluids impoverished in the heavy isotopes (e.g. meteoric water) or high temperatures. The unvaried carbon isotopic ratios make the second interpretation the most acceptable. As the⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values increase from a mean of 0.7077 in the unaffected limestones to 0.7085 in the dolomitized limestones, a derivation of the dolomitizing fluids from the volcanic rocks can be excluded. Comparing the obtained data with the Phanerozoic seawater isotope curve, however, the radiogenic Sr may be derived from marine waters of Late Oligocene-Early Miocene age. Microthermometric analyses of the fluid inclusions in the dolomite crystals from the bulk rocks and from the veins suggest a trapping temperature ranging from a minimum of 70°C (dolomite rock) to a maximum of 120°C (dolomite in veins). The solution contained in the inclusions is water with NaCl and MgCl₂ with salinities of 46%. (dolomite bulk rock) and 17%. (dolomite in veins). The pressure correction calculated from the fluid inclusion data is about 250 bars, which roughly correspond to the lithostatic pressure over the Mesozoic limestones in the Early Miocene.These results point to a hydrothermal origin of the dolomitization during the Late Oligocene-Early Miocene, as ascertained from the strontium isotope and fluid inclusion data. The circulation of hot marine water through the brecciated limestones in convective cells, triggered by the geothermal gradient related to the volcanic activity, is the proposed hydrodynamic model. Hydrologie considerations demonstrate that the proposed model is feasible.

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Zusammenfassung In den zentralen Südalpen (Feltre, Verona — Italien) findet sich eine etwa 750 m dicke Abfolge jurassischer und kretazischer pelagischer Kalke, die nach der Ablagerung zum Teil breckziert und dolomitisiert wurde, während die darüberliegenden 500 m mächtigen tertiären Sedimente keine Dolomitisierung zeigen. Im Paläogen ist im Gebiet ein mafischer, überwiegend mariner Vulkanismus dokumentiert. Kleinmaßstäbliche listrische Brüche in Kalken am Kontakt mit der dolomitisierten Breckzie entsprechen geometrisch einem großräumigen extensiven Regime im Paläogen. Sie beweisen die Gleichzeitigkeit der vulkanischen Aktivität und der Breckzierung. Die Verteilung und petrographischen Eigenschaften der Basalte, mit der Geometrie der Extensionsstrukturen, erlauben eine paläotektonische Rekonstruktion. Diese tektonische Situation entspricht einem Back-arc-basin und stellt die östliche Verlängerung des ligurisch-balearischen Beckens dar, das Südfrankreich vom Sardisch-Korsisch-Kalabrischen-Block im späten Oligozän getrennt hat.Die ¹³C Werte der Dolomite sind weniger als 1%. negativer als die entsprechender nicht dolomitisierter Kalke. Die ¹⁸O-Werte (relativ zum PDB Standard) variieren zwischen –5%. und –13%., das ist 2 bis 11%. negativer als die nicht dolomitisierter Kalke. Dies wird auf erhöhte Bildungstemperaturen zurückgeführt. Ein Anstieg der⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Signaturen im Mittel von 0.7077 in den nicht dolomitisierten Kalken auf 0.7085 in den dolomitisierten Kalken schließt eine Herkunft der dolomitisierenden Fluide von den vulkanischen Gesteinen aus. Beim Vergleich der Isotopensignaturen mit der phanerozoischen Meerwasser-Isotopenkurve, könnte aber das radiogene Strontium von spät oligozänem — früh miozänem Meerwasser kommen. Mikrothermometrische Analysen flüssiger Einschlüsse in Dolomitkristallen im Gestein und in Adern deutet auf eine Einschlußtemperatur von 70°C (Dolomitgestein) bzw. 120°C (Dolomit in Adern) hin. Die Lösung in den Einschlüssen ist Wasser mit NaCl und MgCl₂, mit einer Salinität von 46%. (Dolomitgestein) bzw. 17%. (Adern). Die aus den Einschlüssen berechnete Druckkorrektur ist etwa 250 bar. Dies entspricht ungefähr der früh miozänen Gesteinssäule über den mesozoischen Kalken.Aufgrund dieser Daten wird eine hydrothermale Bildung der Dolomite im späten Oligozän - frühen Miozän postuliert. Es wird ein hydrodynamisches Modell vorgeschlagen, in dem aufgeheiztes Meerwasser konvektiv durch die breckzierte mesozoische Abfolge zirkuliert. Als Motor wirkt ein vulkanischer geothermischer Gradient. Dieses Modell läßt sich mit hydrologischen Betrachtungen testen und stützen.

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Résumé Dans la partie sud des Alpes Centrales (Feltre, Verone: Italie) il existe une succession, épaisse de 750 m, de calcaires pélagiques jurassiques et crétacés, qui ont subi après leur sédimentation une bréchification et une dolomitisation partielles. Les sédiments tertiaires surincombants, épais de 500 m, ne sont pas affectés par ces phénomènes. Un volcanisme paléogène mafique, essentiellement sousmarin, a été reconnu dans la région. Dans les calcaires, au contact de la brèche dolomitisée, existent des cassures listriques de petite échelle dont la géométrie témoigne d'un régime extensif général au Paléogène. Leurs orientations, mesurées sur le terrain, indiquent la contemporanéité de l'activité volcanique et de la bréchification. La distribution et les caractères pétrologiques des basaltes, combinés à la géometrie des structures extensives, permet une reconstitution paléotectonique. Celle-ci montre une extension dans un bassin d'arrière-arc, prolongement oriental de l'expansion qui, à l'Oligocène supérieur, a séparé du sud de la France le bloc corsico-sardo-calabrais en créant le bassin liguro-baléare.La dolomie, finement grenue à saccharoïde, possède une porosité à vides micro-amygdaloïdes, partiellement occupés par de l'ankérite et de la calcite. La matrice présente une cathodoluminescence homogène rouge-orange, indiquant la présence d'une seule phase constituée de dolomite pauvre en Fe. La fraction carbonatée consiste en dolomite pour plus de 90%. Cette dolomite est à peu près stoechiométrique (Ca_0,6Mg_0,4 à Ca_0,5Mg_0,5). Les rapports ¹³C de la dolomie sont inférieurs de moins de 1%. à ceux du calcaire intact. Les rapports ¹⁸O sont compris entre –5%. et –13%., soit 2 à 11%. inférieurs à ceux du calcaire non dolomitisé. Cette baisse du rapport isotopique peut provenir soit de fluides appauvris en isotopes lourds (p. ex. l'eau météorique), soit d'une température élevée; la constance des rapports isotopiques du C rend cette deuxième explication la plus plausible. Le rapport⁸⁷Sr/⁸⁶Sr passe d'une valeur moyenne de 0,7077 dans les calcaires non affectés à 0,7085 dans les calcaires dolomitisés; cet accroissement exclut une origine volcanique pour les fluides dolomitisants. En comparant ces valeurs à la courbe isotopique du Sr de l'eau de mer au Phanérozoïque, on peut déduire que le Sr radiogénique est dérivé d'eaux marines d'âge oligocène tardif à miocène inférieur. L'analyse microthermométrique des inclusions fluides contenues dans les cristaux de dolomite suggère une température de formation qui va de 70°C (dans la roche) à 120° (dans les veines). Le contenu de ces inclusions est une solution aqueuse de NaCl et MgCl₂ avec une salinité de 44%. (dans la roche) et de 17%. (dans les veines). La correction de pression calculée à partir des inclusions fluides est d'environ 250 bars, ce qui correspond grosso modo à la pression lithostatique qui s'exerçait au Miocène inférieur sur les calcaires mésozoïques.Sur la base de ces données, on conclut à une origine hydrothermale de la dolomie au cours de l'Oligocène supérieur - Miocène inférieur. Le modèle hydrodynamique proposé fait appel à la circulation convective, à travers le calcaire bréchié, d'eau marine échauffée grâce au gradient géothermique élevé dû à l'activité volcanique. Ce modèle est en accord avec des considérations hydrologiques.

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(, — ) , 750 , , , , 500 , . , . , . , . . - , - . ¹³ , 1%. ¹⁸, PDB –5 –13%, .. 2 11% . , , . ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0.7077 0,7085 . , - . 70° , 120° . , , 44%, 17%. , , 250 . - . , - . , . , . .

     

Comparative organic petrology of interlayered sandstones,siltstones, mudstones and coals in the Upper Carboniferous Ruhr basin,Northwest Germany,and their thermal history and methane generation

In the coal-mining Ruhr-area, Upper Carboniferous rocks (ca. 4000 m) consist of interlayered sandstones, siltstones, mudstones and coals. They were deposited in a tropical, paralic environment where alternating fluvial sedimentation, occasional marine ingressions, and swamp growth resulted in an irregular cyclic succession. The total sedimentary package contains on an average 6 Vol.-% of organic matter. About 70 Vol.-% of the organic matter occurs in coal seams, the rest as dispersed organic matter in clastic rocks. The organic matter is autochthonous in the coals and allochthonous in associated sandstones and siltstones. It consists of about 70% vitrinite, 20% inertinite, and 10% liptinite. The overall maceral group composition is the same for coals and dispersed organic matter. This surprising similarity is caused by a nearly exclusive input of land-plant derived organic matter to swamps and fluvial systems and a similar degree of preservation. Highest average liptinite contents (% of total macerals) were found in unrooted mudstones, highest average inertinite contents in coarse-grained siltstones and highest average vitrinite percentages in sandstones.Maturities of the sediments studied are well within the hydrocarbon generation window, e. g. vitrinite reflectivities range from 0.6% to 1.6%. Reflectivities measured on dispersed particles in clastic rocks are similar to those measured in coal seams. Calculations of the amount of methane generated indicate that coal seams contributed more to the total hydrocarbon generation than dispersed organic matter.

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Zusammenfassung Das Oberkarbon des Ruhrgebietes besteht aus ca. 4000 Metern wechsellagernder Sandsteine, Siltsteine und Kohleflöze. Der Ablagerungsraum der Sedimente war eine Region mit tropischem Klima, genauer ein paralisches Environment mit unregelmäßig alternierenden Folgen von fluviatilen Sedimenten, marinen Transgressionen und verbreiteten Sumpfablagerungen. Der Anteil organischer Substanzen an der gesamten Sedimentmenge beträgt durchschnittlich 6%. 70% dieser organischen Masse ist in Kohleflözen angereichert, der Rest liegt verteilt in den klastischen Gesteinen vor. Die Herkunft der organischen Substanz in den Kohleflözen ist autochthon, die in den benachbarten Sand- und Siltsteinen allochton. Die Zusammensetzung des organischen Materials ist 70% Vitrinit, 20% Inertinit und 10% Liptinit. Die allgemeine Zusammensetzung nach Mazeral-Gruppen ist für die Kohleflöze und das verteilte Material in den Nachbargesteinen identisch. Diese Ähnlichkeit beruht auf der gemeinsamen Herkunft der organischen Substanz in Sümpfen und Flußsystemen, die fast ausschließlich von Landpflanzen bestimmt wird, und einer sich entsprechenden Konservierung.Der Reifegrad der analysierten Sedimente liegt innerhalb des Kohlenwasserstoff-Bildungsbereiches (die Vitrinit-Reflexionen reichen von 0,6–1,6%). Dabei entsprechen die in den klastischen Gesteinen beobachteten Reflexionswerte weitgehend denen der Kohleflöze. Anhand der Menge des erzeugten Methans läßt sich erkennen, daß der Anteil der Kohleflöze an der Kohlenwasserstoff-Produktion höher ist als der Anteil, den disperse organische Substanzen der Klastika beisteuern.

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Résumé Dans la région minière de la Ruhr, le Carbonifère supérieur constitue une succession, épaisse de 4.000 m environ, de grès, de siltites et de charbon. Leur dépôt, dans un milieu paralique tropical, a été marqué par des alternances de sédimentation fluiviale, de transgressions marines occasionnelles, et d'épisodes marécageux; il en résulte une disposition cyclique irrégulière. La série sédimentaire contient dans l'ensemble 6% de matière organique en moyenne. Environ 70% de cette matière organique se trouve dans les couches de charbon où elle est autochtone; le reste est allochtone et dispersé dans les grès et siltites. La matière organique se répartit approximativement en 70% de vitrinite, 20% d'inertinite et 10% de liptinite. La composition moyenne du groupe «macéral» est la même pour les charbons et la matière organique dispersée. Cette identité surprenante est l'expression d'une alimentation provenant exclusivement de plantes terrestres et d'un même degré de conservation.La maturité des sédiments étudiés se situe à l'intérieur du domaine de genèse des hydrocarbures: le pouvoir réflecteur de la vitrinite s'échelonne entre 0,6% et 1,6%. Les gradients du pouvoir réflecteur observés dans les roches détritiques et dans les couches de charbon sont analogues. Le calcul de la quantité de méthane engendré indique que la contribution des couches de charbon à la production totale d'hydrocarbure est supérieur à celle de la matière organique dispersée.

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4000 , . , , . 6%.70 % , . , — . 70 % , 20% 10% . . ; . ; 0,6 1,0, . , , , .

     

Strontiumgehalte in Süddeutschen Malmkalken

Zusammenfassung Kurven der Strontiumgehalte an Profilen süddeutscher Malmkalke zeigen einen bemerkenswert gleichsinnigen Verlauf über große regionale Verbreitung. Dies hat seine Ursache darin, daß die Strontiumgehalte, wie gezeigt werden kann, an die Gehalte an nichtkarbonatischen Rückständen gebunden sind. Zur Deutung dieses Befundes wird eine Hypothese entwickelt, die besagt, daß das Strontium bei der Umwandlung von Aragonit in Calcit an Tonminerale adsorbiert wurde. In einer noch unbewiesenen Verallgemeinerung gestattet dies die Verteilung von Strontium in Sedimenten allgemein zu skizzieren.

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Curves of strontium contents from profiles of Upper Jurassic limestones in Southern Germany are remarkably similar over great distances. The reason for it is that the strontium is mostly adsorbed by the clay minerals. It is assumed that this strontium was set free during the early transformation of aragonite to calcite. On the basis of this hypothesis and a further extrapolation an attempt is made to outline the principles of the distribution of strontium in sediments.

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Résumé Les courbes de teneur en strontium dans des séries du Jurassique supérieur de l'Allemagne du Sud présentent des grandes analogies d'une coupe à l'autre. On observe en outre que le strontium est lié aux résidus non carbonatés de la roche. Pour expliquer ce résultat, on suppose que le strontium a été adsorbé sur les minéraux argileux au moment de la transformation de l'aragonite en calcite. Cela permet d'esquisser la distribution générale du strontium dans les sédiments.

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Evidenzen für die Vergletscherung eines alpinen Bergeller Hochgebirges an der Grenze Oligozän/Miozän

Zusammenfassung Aus fossilen Floren abgeleitete paläoklimatische und -ökologische Daten, Geröllanalysen und Alters-, insbesondere Spaltspur-Daten aus der südalpinen Molasse und vom Bergeller Pluton erlauben den Zusammenhang zwischen Vorland und alpinem Relief zu gewinnen. Die Zusammenfassung aller Daten und Evidenzen bringt uns zu folgender Vorstellung:Im jüngsten Oligozän haben sich im bis über 5000 m emporgestiegenen Bergeller Hochgebirge Gletscher gebildet. Dies war möglich, da während der gleichzeitigen Klima-Depression die Temperaturen kaum höher waren als heute. Die häufig facettierten Blöcke von vorwiegend Bergeller Material wurden weitgehend auf einem Gletscher nach Süden transportiert, allein die letzte Wegstrecke muß durch Schichtfluten erfolgt sein; diese sind auf sich wiederholende Dammbrüche von Moränenwällen zurückzuführen, die in vorgezeichneten Tälern Seen aufstauten.Die extreme Frische der Gesteine, von den großen Blöcken bis zum feinen Grus, deutet darauf hin, daß der Transport in relativ kurzer Zeit und bei relativ tiefer Temperatur, wie sie der Gletscher bietet, erfolgte.

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Based on paleobotanic and paleoecologic data, boulder analyses as well as geochronological data, especially fission track ages on Bergell rocks from the Alps and the molasse boulders, it has been possible to reconstruct the connection between the Alpine relief and the foreland. Summarizing all facts and evidence leads to the following model: At the end of Oligocène time the Bergell mountains with altitudes above 5000 m were glaciated, because at this time the temperature was not much higher than the present day temperature. The often wellfacetted boulders have been carried to the south to the main part by the glacier; only the last part of the transport has been effected by floods, due to ruptures of moraines which dammed lakes in preformed valleys. All the rocks in the molasse near Como, the big boulders as well as the finer debris, are extremely fresh, a strong argument for quick transport at low temperature.

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Résumé Les résultats paléoclimatiques et -écologiques livrés par les flores fossiles, les analyses de galets, les dates de traces de fission dans les galets de la molasse sudalpine et du massif du Bergell permettent d'établir la liaison entre le relief alpin et celui de l'avant-pays. En résumant les dates et les évidences nous arrivons à la conclusion suivante: à la fin de l'Oligocène des glaciers s'étaient formés dans les hautes montagnes brégagliennes atteignant plus de 5000 m. Les températures de cette dépression climatique, à peine plus hautes que celles de notre époque, expliquent ce phénomène. Les blocs, souvent facettés, en provenance de ce massif cristallin, prédominent et furent transportés par un glacier vers le sud; seul le dernier parcours s'effectua par des coulées, dues à des ruptures de barrages morainiques dans les vallées préformées. L'extraordinaire état de conservation des roches, comportant des blocs jusqu'à un matériel fin, indique un transport en un court laps de temps et dans des conditions de basses températures comme celles produites par un glacier.

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, - . : , 5.000 , . , - . , , , ; , . .

     

Das Zusammenwirken von Sedimentation und Bruchtektonik in den triadischen Hallstätterkalken der Ostalpen

Zusammenfassung Die Hallstätterkalke der Ostalpen verdienen als Träger der Obertriasstratigraphie der Tethys allgemeines Interesse. Ihre Lithologie wird bestimmt durch Ablagerung in einem von Flachwasserkarbonaten umgebenen Hungerbecken mit fast stagnierender Sedimentation einerseits und durch die Wirkung synsedimentärer Tektonik andererseits.Die vertikale Abfolge und ihr horizontaler Wechsel innerhalb der Hallstätterkalke sind in der klassischen Region des Salzkammergutes auffallend konstant, so daß ein schematisches Normalprofil aufgestellt werden konnte. Neben der Hallstätterkalk-Fazies gibt es eine solche mit tonreicheren Grausedimenten, die im einzelnen deutlich davon differiert, aber im Großrhythmus der Kalk-TonSedimentation ähnlich ist.Die synsedimentäre Tektonik wird beherrscht von brechender Verformung der weitgehend festen Sedimente. Es bildet sich ein Netz von Zugklüften mit stellenweise meterbreiten, offenen Spalten, die allmählich verfüllt werden. Tektonische Einengung wurde nur selten beobachtet, häufiger Versetzung und Kippung von Schollen im Meterbereich. Die Interferenz der Sedimentation mit den tektonischen Bewegungen beweist, daß letztere im kleinen ruckartig verliefen, im großen aber während des Karn und Nor ziemlich gleichmäßig andauerten. Sie stehen möglicherweise in Zusammenhang mit der relativen Hebung des gesamten Hallstätter Beckens gegenüber den rasch absinkenden Dachsteinkalk-Plattformen.In stratigraphischer Hinsicht wirken die Spalten als Fossilfallen und lagern oft sehr fossilreiche Sedimente unter Durchbrechung des Lagerungsgesetzes in stratigraphisch älteres Gestein ein. Die Unterscheidung von Spalten- und Schichtlagern im Hallstätterkalk ist jedoch im allgemeinen gut durchführbar.

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As they bear classical stratigraphic localities of the Upper Triassic, the East Alpine Hallstätterkalke are of general interest. Their area of deposition was a starved basin between shallow water carbonate platforms with reduced sedimentation and subsolution on one side and influence of syngenetic tectonics on the other.The vertical successions and their lateral changes within the Hallstätterkalk are remarkably constant. A schematical standard succesion can be given. Besides the facies of Hallstätterkalk with generally red sediments there exists another with more argillaceous gray deposits, differing in details of lithology but not in the general rhythm of lime and clay sedimentation.Syngenetic tectonic activity causes fracturing in the highly consolidated sediments. Among the joints most frequently tension cracks occur, some meters wide and filled with younger sediment. Tilted blocks and displacements are common, but shearing and tectonic compression are rare. The tectonic activity consisted of many small jerks, but was continuous during a long period, i. e. the Carnian an the Norian. This is shown by the interference with sedimentation.From the stratigraphic point of view the cracks are important as they act as traps for fossils and as these fossil-rich fillings are deposited in older rocks, breaking the law of stratigraphic succession. But in most cases deposits in cracks can easily be distinguished from those in normal sediment.

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Résumé Les calcaires de Hallstatt des Alpes Orientales contiennent les profils classiques du Triassique supérieur et sont donc d'un grand interêt. Leur lithologie est déterminée par une sédimentation réduite dans un «starved basin» d'une part et par l'effet d'une tectonique syngénétique d'autre part.Leur succession verticale et leur variation latérale particulièrement constantes dans la région classique du Salzkammergut permettent de dresser un profil typique schématique. A part le faciès des calcaires rouges il existe un autre à sédiments gris plus colloidal dont les détails se distinguent du premier mais leur rhythme principal calcaire-colloide est analogue.La tectonique synsédimentaire est caractérisée par une déformation rupturelle des sédiments largement consolidés. Il se forme un système de diaclases ouvertes qui sont remplies peu à peu. Des phénomènes de cisaillement et de resserrement sont assez rares, des diaclases d'extension et des basculements de blocs sont observés plus souvent à l'échelle de quelques mètres. Pour des périodes limitées les mouvements tectoniques ont eu lieu par secousses, mais vu l'ensemble des périodes du Carnien et du Norien on se rend compte de la continuité de leur activité.Du point de vue stratigraphique les diaclases ont la fonction de pièges à fossiles. Des sédiments fossilifères se trouvent souvent dans des roches plus anciennes. Mais ce dépôts à fossiles peuvent être distingués nettement des couches stratifiées dans les calcaires de Hallstatt.

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Collapse structures in the Permian of the Saar-Nahe area,Southwest Germany

Volcanic breccias near an intrusive rhyolite dome in the Permian Saar-Nahe trough of southwest Germany have been identified as complex pipe-like subsidence-structures occupying the site and immediate neighbourhood of explosive volcanoes.At the Rödern, at first fine-grained, well-bedded and later coarser-grained and poorly bedded pyroclastic materials were deposited on top of a lava flow that formed the regional surface. Collapse along a ringfault with differential subsidence of 500 to 700 m produced a saucer-shaped structure in which steeply dipping pyroclastic beds still overlie the lava flow on which they were originally deposited. In the actual feeder, large blocks of country-rock subsided individually prior to wholesale subsidence of the entire feeder-content. Intrusion of a high alumina quartz tholeiite into the pyroclastic beds terminated the activity.The Hirschberg structure has essentially the same history, but is more fragmented. Subsidences vary between 150 and 260 m. Intrusion of petrographically and chemically similar basalt took place mainly near the margin of the ringfault.Three smaller structures also contain bedded pyroclastic deposits that subsided approximately 600, 1100, and 1400 m. The surface expressions of these five collapse structures are assumed to have been small collapse-calderas with diameters of several 100 m. to 1.5 km.

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Zusammenfassung Vulkanische Brekzien im Rotliegenden der Umgebung des Donnersberges in der Saar-Nahe-Senke/Pfalz liegen in Einbruchsstrukturen vor, die den ursprünglichen Schlot und seine unmittelbare Umgebung einnehmen.Am Rödern wurden ehemals auf einer Olivin-Basalt-Lava feinkörnige und spÄter grobkörnige Pyroclastica abgelagert. Einbruch an einem Ringbruch und differentielle Absenkung zwischen 500 und 700 m führte zur Anlage der trichterförmigen Struktur der geschichteten Pyroclastica. Trotz der Absenkung liegen sie immer noch mit ungestörtem Kontakt, jedoch nun steil einfallend, dem mitabgesenkten Olivin-Basalt auf.Am ursprünglichen Schlot ist Absenkung einzelner gro\er Nebengesteinsschollen und nachfolgend des gesamten Schlotinhaltes festzustellen. Die vulkanische AktivitÄt wurde durch Intrusion eines high-alumina Quarz-Tholeiites abgeschlossen.Der Hirschberg weist im wesentlichen die gleiche Struktur und Entwicklungsgeschichte auf, ist jedoch in mehrere Schollen untergliedert. Die BetrÄge der differentiellen Absenkung liegen zwischen 150 und 260 m. Infolge der Zerblockung innerhalb des Ringbruches intrudierte Basalt vorwiegend im Bereich der Verwerfungen, also am Ringbruch und zwischen einzelnen Schollen.Drei kleinere Strukturen enthalten ebenfalls geschichtete Pyroclastica und weisen maximale AbsenkungsbetrÄge von 600, 1100 und 1400 m auf.Im Bereich der ursprünglichen ErdoberflÄche müssen infolge der Einbrüche tiefe Krater vorgelegen haben, die als kleine Einbruchscalderen bezeichnet werden können.

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Résumé Aux alentours du «Donnersberg» dans la «Saar-Nahe-Senke» (Palatinat, Sudouest de l'Allemagne) des brèches volcaniques du Permien inférieur sont conservées à l'intérieur de structures d'effondrement. Celles-ci se trouvent au lieu mÊme de la cheminée originale et à ses alentours immédiats.Une de ces structures, le «Rödern», est caractérisée par des dépÔts pyroclastiques — fins à la base et plus grenus vers le sommet — couvrant des laves basaltiques à olivine. L'effondrement à l'intérieur d'une faille annulaire et une subsidence différentielle de 500 à 700 m ont eu comme résultat une structure rappelant un entonnoir. Les dépÔts pyroclastiques stratifiés reposent, quoiqu'avec un pendage fort, toujours en superposition normale et non faillés sur les basaltes à olivine qui eux aussi ont été affectés par la subsidence.A la cheminée mÊme on constate l'affaissement de grands panneaux de roches encaissantes suivi de l'effondrement de tout le remplissage de cheminée. L'activité s'achève par des venues d'une «high-alumina Quarz-Tholeiite».Le «Hirschberg», dont la structure et l'évolution ressemblent à celles du «Rödern», est caractérisé par une fragmentation du bloc effondré. L'affaissement de différents panneaux varie entre 150 et 260 m. Suite à la fragmentation de nouvelles venues basaltiques prennent place, soit le long de la faille annulaire, soit le long des failles entre les differents panneaux.Des dépÔts pyroclastiques stratifiés sont conservés encore dans trois autres structures plus petites. L'affaissement à l'intérieur de ces structures est de 600, 1100 et 1400 m au maximumQuant à la morphologie de la région après l'effondrement, on peut supposer qu'elle était caractérisée par l'existence de cratères profonds (caldères d'effondrement).

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, Donnersberg ( -, ) , . - Rödern - , . - 500–700 , . , .- , . . - Hirschberg, , , . 150–260 . , . . . - ; 600, 1100 1400 . - , , , , .

     

Energy sources for mantle plumes

Mantle plumes are the consequence of a focussed transfer of mass from mantle to core and are agents of outgassing from the mantle. The energy of propagation is derived from released energy of their formation, decreases in density, and partial fluidization. This energy is dissipated during distension and rupture of the overlying crust.

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Zusammenfassung Mantelplumes haben ihren Ursprung in einer gezielten Massenverfrachtung vom Mantel zum Kern und führen zur Mantelentgasung. Die Fortpflanzungsenergie entsteht aus frei werdender Bildungsenergie, Dichteverminderung und teilweiser Verflüssigung. Die Energie verflüchtigt sich bei Ausdehnung und Rißbildung der überlagernden Kruste.

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Résumé Plumes en le manteau sont derivées d'un transfert de masse dès le manteau au noyau. Elles sont agents de la dégassification du manteau. L'énergie de la propagation est derivée de l'énergie de la formation liberée, des décroissements de la densité, et de la fluidification partielle. Cette énergie est dissipée pendant la dilatation et la rupture de la croûte s'étendante là-dessus.

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Plumes , . : , . .

     

Entstehung und Merkmale der Olisthostrome

Zusammenfassung Die Bearbeitung von Olisthostromen des Nord- und Südapennins erbrachte neue Erkenntnisse über ihre Entstehung. Olisthostrome sind das Produkt einer Resedimentation durch submarine Schlammströme. Sie sind als sedimentäre Einheiten in eine normale Schichtfolge eingeschaltet, doch ist ihr Material älter als das der umgebenden Sedimente. Olisthostrome bestehen aus einer tonigen Matrix, in der eckige Gesteinsbruchstücke, die Olistholithe, schlecht eingeregelt liegen. Die primäre Schichtung ging durch den Umlagerungsprozeß verloren. Olisthostrome erreichen Längen (Richtung des Materialtransportes) von 50 km und Breiten bis zu mehreren 100 km. Die bisher bekannte maximale Mächtigkeit beträgt mehr als 2 km. Es besteht ein kontinuierlicher Übergang zwischen den Phänomenen der gravitativen Gleitdecken und der Olisthostrome. Ein Olisthostrom bewegt sich nicht als Ganzes. Es wird durch relativ geringmächtige Schlammströme, die sich vom Beckenrand zum Beckenzentrum bewegen und dabei sedimentieren, allmählich aufgebaut. Im Gegensatz zu der Geschwindigkeit dieser Schlammströme rückt die Stirn eines Olisthostromes nur langsam vor. Die Entstehung größerer Olisthostrome ist an bestimmte lithologische und tektonische Voraussetzungen gebunden, die ihr Auftreten auf Flysch- und Molasse-Becken beschränken. Die Stellung der Olisthostrome innerhalb der Resedimentationserscheinungen und ihre regionale Verbreitung werden diskutiert.

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Geological investigations in the Northern and Southern Apennines yielded some new aspects about the genesis of olisthostromes. Olisthostromes are the result of a resedimentation processus by means of submarine mudstreams. Like other sedimentary bodies they are intercalated in normal stratigraphic sequences, but their material is much older than the overlying and underlying sediments. They consist of an argillaceous matrix in which angular rock fragments, the olistholites, are more or less chaotically distributed. The stratification of the primary series from which the mudstreams originated was almost completely destroyed during the sedimentation processus. With regard to the direction of supply of material the olisthostromes may reach a longitudinal extension of 50 km and a transversal extension of some hundreds of km. The maximum thickness known up to the present exceeds 2 km. There is a close relationship between the phenomena of gravity slide nappes and olisthostromes. An olisthostrome does not move as a whole. It is built up progressively by relatively small mudstreams which flow downslope depositing their material. In contrast to the velocity of the mudstreams the advancing of the front of an olisthostrome is slow. The internal movement of the mudflow is rather laminar than turbulent. The formation of olisthostromes depends on certain lithological and tectonical conditions so that they are predominantly found with the flysch and molasse stages of the orogenetic cycles.

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Résumé L'étude des olisthostromes dans l'Apennin septentrional et méridional a fourni des connaissances nouvelles sur leur génèse. Les olisthostromes sont produits par une resédimentation au moyen de coulées de boue sous-marines. Ils sont intercalés dans les séries stratigraphiques normales comme d'autres membres sédimentaires, mais le matériel dont ils sont composés est plus ancien que les sédiments normaux au-dessus et au-dessous. Ce matériel consiste en une pâte argileuse qui contient des fragments de roche angulaires (ostholithes) distribués presque chaotiquement. La stratification primaire de la série, d'où les coulées de boue provenaient, fut détruite durant le processus de resédimentation. Un olisthostrome peut atteindre par rapport à la direction du mouvement, une extension longitudinale de 50 km et une extension transversale de plusieurs centaines de km. L'épaisseur maximale connue jusqu à présent dépasse 2 km. Entre le phénomène d'une nappe de glissement par gravité et celui d'un olisthostrome il y a toutes les phases de transition, L'olisthostrome ne se meut pas comme un complexe entier. Il se constitue progressivement par des coulées de boue relativement minces qui descendent vers le centre du bassin. Par contraste avec la vitesse de ces coulées qui apportent le matériel, le front d'un olisthostrome ne s'avance que lentement. La naissance des olisthostromes dépend de certaines conditions lithologiques et tectoniques si bien qu'ils sont restreints pour la plupart aux périodes de flysch et de molasse des cycles orogénétiques. Le mouvement interne des coulées est essentiellement laminaire.

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Riassunto Le ricerche eseguite sugli olistostromi dell'Appennino Settentrionale e Meridionale hanno fornito dati nuovi sulla loro genesi. Gli olistostromi possono formarsi solo se sono presenti certe condizioni litologiche e tettoniche. Essi sono limitati, per la maggior parte, ai periodi di sedimentazione del flysch e della molassa nei cicli orogenetici. Il fenomeno delle falde gravitative è strettamente legato a quello degli olistostromi. Un olistostroma non si muove come una massa intera. Colate di fango (frane sottomarine) relativamente sottili scendono dal margine al centro di un bacino sedimentando e accumulando cosi progressivamente l'olistostroma. Al contrario della velocità di queste frane il fronte dell'olistostroma procede solo lentamente nel senso geologico. Il movimento interno delle colate è essenzialmente laminare e solo in parte turbulente. I contatti coi sedimenti al tetto e al letto degli olistostromi sono diversi e permettono di determinarne la polaritá verticale. La imbricazione osservabile nei piccoli olistoliti, può essere un utile mezzo per la determinazione della direzione di apporto del materiale. Vengono discusse le differenze litologiche e genetiche tra olistotromi e altri fenomeni somiglianti.

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Geochemical and geochronological data on Triassic volcanism of the Southern Alps of Lombardy (Italy): Genetic implications

Summary A widespread volcanism mainly consisting of pyroclastic products and lava flows is found in the Southern Alps of Lombardy. The volcanics are interbedded with Anisian-Ladinian carbonatic sequences and continental terrigenous or transitional deposits of Ladinian-Carnian age. The petrographic and geochemical data for this volcanism indicate a calc-alkaline affinity with characters similar to those of convergent continental margins. In this sector of the Alps the geological evidences show that in the middle Triassic general extensional movements were the dominant deformation event, and do not support the existence of a subduction zone during this period. The apparent contrast between the tectonic environment and the type of magmas erupted in the Anisian-Carnian is tentatively explained by partial melting during the early stage of rifting of an upper mantle deeply modified during the previous Hercynian orogenesis and contaminated by crustal material. This hypothesis is in agreement with the preliminary Sr isotopic ratios (0.705 and 0.709). K/Ar and Rb/Sr ages on biotites date the beginning of the volcanism at around 225 m.y.

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Zusammenfassung In den Südalpen der Lombardei befindet sich ein weitverbreiteter Vulkanismus, der hauptsächlich aus pyroklastischen Produkten und Lavaströmen besteht. Vulkanische Produkte sind mit anisisch-ladinischen beckenartigen Karbonat-Schichtfolgen oder mit ladinisch-karnischen kontinental-terrestrischen oder Übergangsablagerungen eingebettet. Die petrographischen und geochemischen Daten für diesen Vulkanismus weisen auf eine den konvergenten Kontinentalschelfen ähnliche kalkalkaline Affinität hin. In diesem Sektor der Alpen zeigen die geologischen Beobachtungen, daß die dominanten Verformungsereignisse der mittleren Trias allgemeine Dehnungsbewegungen waren und weisen nicht auf die Existenz einer Subduktionszone zu dieser Zeit hin. Der scheinbare Widerspruch zwischen dem tektonischen Milieu und dem im Anis bis Karn ausgeworfenen Magmatyp wird versuchsweise mit einer Teilaufschmelzung eines während der vorhergehenden herzynischen Orogenese tief veränderten und mit Krustenmaterial verunreinigten oberen Mantels während der Frühphase einer Grabenbildung erklärt. Diese Hypothese ist im Einklang mit den präliminaren Sr-Isotopenverhältnissen (0.705 und 0.709). K/Ar und Rb/Sr Altersmessungen an Biotiten datieren den Anfang der vulkanischen Tätigkeit um 225 Ma.

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Résumé Un volcanisme très répandu constitué surtout par des produits pyroclastiques et par des coulées de lave se trouve dans les Alpes Méridionales en Lombardie. Ces produits volcaniques sont intercalés dans la série carbonatique du bassin d'âge Anisien-Ladinien et dans les dépôts terrigènes continentaux ou transitionnels d'âge Ladinien-Carnien. Les données pétrographiques et géochimiques de ces produits volcaniques montrent une affinité calcoalcaline avec des caractères semblables à ceux des marges continentales convergentes. Dans le Trias moyen de cette partie des Alpes, les données géologiques indiquent que le motif dominant de la déformation est un mouvement d'extension très répandu, tandis qu'il n'y a aucune évidence de l'existence d'une zone de subduction durant cette période. Le contraste entre le style tectonique et le type de magma mis en place dans l'Anisien-Carnien, peut être expliqué par une fusion partielle du manteau supérieur pendant un stade précoce d'effondrement modifié intensément pendant la précédente orogenèse hercynienne et contaminé par des matériaux d'origine crustale. Cette hypothèse est en accord avec des données préliminaires des rapports isotopiques du Sr (0.705 et 0.709). Des âges K/Ar et Rb/Sr sur des biotites donnent 225 m.a. environ pour le début de l'activité volcanique.

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, . . . , , . , , - , . , , . , . (0,705 0,709). / / , 225 .

     

Tektonische Untersuchungen in dem zentralindischen Manganerz-Gürtel des südlichen Bawanthari-Fluß-Gebietes

Zusammenfassung Das Gebiet des südlichen Bawanthari-Flusses wurde in zwei Jahren geologisch neu aufgenommen, wobei in dem vorliegenden Bericht die Ergebnisse der tektonischen Bearbeitung dargelegt werden.In dem gesamten Arbeitsgebiet ist immer nur eine Hauptschieferung S₁, S₂, S_x) erkennbar, die aber in den untersehiedlichen Gesteinstypen und in Abhängigkeit von deren Deformationsgrad (und Metamorphose) verschiedenartige Trennflächen darstellt. Im Süden herrscht eine hauptsächlich der ursprünglichen Schichtung folgende (S₁=SS) und dem metamorphen S entsprechende Schieferung vor. Nördlich daran anschließend wird das Schieferungsgefüge vor allem durch eine Achsenebenenschieferung (S₂) geprägt, die gewöhnlich nicht vom metamorphen S (S₁) getrennt werden kann. Die Trennflächen S_x in den Gneisen sind uneinheitlicher ausgebildet und verlaufen meist parallel zu einer ausgeprägten Bänderung.Zwei Faltengenerationen sind erkennbar. Der Verlauf der Falten der ersten Generation ist prinzipiell West-Ost. Der Faltenstil ändert sich jedoch von Süden nach Norden. Im Süden herrschen Biegefalten vor. Nördlich davon gehen diese zuerst in eng zusammengepreßte, nach Norden überkippte isoklinale Scherfalten über, die schon teilweise den Charakter von Fließfalten haben. Die Falten der zweiten Generation sind stets Querfalten (B B), fallen nach Süden ein und sind fast ausschließlich liegende Fließfalten. Letztere sind etwas jünger als die Falten der ersten Generation.Der regionale Faltenbau verhält sich wie der im Handstückbereich. Die regional entwickelten Syn- und Antiklinen sind jedoch keine einheitlich verlaufenden Großfalten, sondern Faltensysteme, die sich in der Art von en-échelon-Falten, aus mehreren, immer mehr nach Norden verschobenen Einzelfalten zusammensetzen. Neben diesem Faltenbau der ersten Generation, der im ganzen Gebiet verfolgt werden kann, bilden die Großfalten der zweiten Generation nur im Norden zwei unregelmäßige Antiklinen aus.Abweichend von der Auffassung früherer Bearbeiter kann das Untersuchungsgebiet nicht in mehrere, durch regional verfolgbare Störungszonen getrennte Faltengürtel gegliedert werden. Es wird der Nachweis erbracht, daß eine kontinuierliche Intensivierung der Verformung (parallel der ansteigenden Metamorphose) von Süden nach Norden festzustellen ist.

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In a period of 2 years the area of the Southern Bawanthari River has been mapped. In the following paper the results concerning the structure are presented.In the mapped area only one trend of foliation has been recognised, of which only locally, depending on the type of rock, degree of deformation (and degree of metamorphism), different types (S₁, S₂, S_x) can be distinguished. In the south the foliation (S₁) is usually parallel to the original bedding (S₁ = SS). To the north this foliation gradually changes to a typical axial plane foliation (S₂) and S₁ disappears competely. Further north this schistosity becomes a typical gneissic lamination (S_x).Two generations of folds have been recognised. The general trend of the first generation folds is west-east, but their style changed from south to north. In the south similar folds dominate, which further north gradually change to concentric isoclinal shear folds. These are first slightly and then more and more overturned to the north. The overturned, lying isoclinal folds resemble flow folds. The folds of the second generation are cross folds (B B); they plunge to the south and generally are flow folds. They are slightly younger than the folds of the first generation.The macroscopic fold pattern is identical to the pattern observed in hand specimens. The macroscopic synclines and anticlines show no regular synclinorium, but a system of folds, which follow each other to the north in an en échelon fashion. In contrast to the fold structures of the first generation, which can be recognised every where in the area studied, the macroscopic folds of the second generation are developed only in the northern part of the area, where they form two irregular anticlines.In contrast to the opinion of earlier workers the mapped area cannot be divided into different fold belts along major fault zones. It is shown that a gradual increase of deformation to the north exists, which parallels the increase of metamorphism.

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Résumé La géologie de la région située au sud du fleuve Bawanthari a été étudiée de nouveau au cours de deux années. C'est dans ce résumé que les résultats des recherches structurales seront présentés.Dans la région en question, on peut toujours observer un clivage principal qui représente toute fois selon les types différents de roche, leur dégré de déformation (et leur dégré de métamorphisme) des plans de séparation différents: au sud, le clivage est en général parallèle à la stratification originale (S₁=SS). Vers le nord, le clivage (S₁) est transformé en un clivage de plan axial (S₂=schistosité) tandis que (S₁) disparaÎt entièrement. Plus au nord, enfin, la schistosité se développe en une structure rubanée gneissique (S_x).On peut constater deux générations de plissements: la direction des plissements de la lère génération est ouest-est tandis que le style de plissement varie du sud au nord. Au sud, les plissements véritables dominent. Plus au nord, les plis se transforment d'abord en plis de cisaillement qui sont fort comprimés et déversés, adoptant en partie le caractère de plis de fluage. Les plis de la 2ème génération sont toujours des plis repliés (B B) qui plongent vers le sud et qui sont presque sans exception des plis de fluage couchants. Ceux-ci sont un peu plus jeunes que les plis de la lère génération.Le type de plissement macroscopique ressemble au type mésoscopique. Les synclinaux et anticlinaux macroscopiques ne sont toutefois pas des synclinoriums régulièrement formés, mais des systemes de plis qui, à la manière de plis »en échelon«, se composent de plusieurs plis particuliers. Outre ce type de plissement de la lère génération développé dans toute la région, les plis macroscopiques de la 2ème génération ne forment au nord que deux anticlinaux irréguliers. à l'opposé des opinions d'autres auteurs, la région étudiée ne peut Être divisée en zones de plissement séparées par des zones de faille de caractère régional. Le résultat de ces recherches montre que, du sud vers le nord, une augmentation continuelle de déformation est accompagnée d'un métamorphisme intensifié.

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- , . — S₁, S₂, SS_× —, . , — S₁ = SS — S · , S₂, S (S1). . — : , : , , , . , . — , . , , , , , . , , . — , , . , , , .

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Den Herren Prof. R.Thienhaus , Prof. H.Borchert (beide Clausthal) und Prof. K.Schmidt, Münster, möchte ich hiermit für die anregenden Diskussionen und das Interesse an dieser Arbeit danken. Für die finanzielle Unterstützung bei der Geländearbeit danke ich dem Deutschen Akademischen Auslandsdienst (DAAD), Bad Godesberg.     

Neogene and quaternary volcanism in Eastern Azerbaijan (Iran): some K-Ar age determinations and geodynamic implications

The volcano Savalan, located in Eastern Azerbaijan, is a big structure with andesitic to rhyodacitic products long considered to be Quaternary. Four K/Ar whole-rock age determinations on vulcanites point, however, to a long volcanic history, starting at least in the Upper Miocene. Three K/Ar absolute ages of volcanites erupted from other centers in the same province also provide evidence of calc-alkaline activity since Middle Miocene.Calc-alkaline activity of Miocene and later periods is well known in other parts of central-western Iran. It can be chronologically correlated with the rifting and oceanfloor spreading in the Red Sea, which began in the Miocene, and with attendant oceanic-crust subduction of the Arabian plate underneath the Iranian plate. The present-day halt in calc-alkaline magmatism may be explained by collision of the Arabian and Iranian continental masses, with limited underthrusting of Arabian continental crust. It is also suggested that the recent onset of alkali basalt volcanism in several districts of central and western Iran is related to the relaxation of compressional stresses following migration of deformation to the south-western part of the continental-crust prism below the Zagros belt facing the Persian Gulf and Mesopotamian trough edge.

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Zusammenfassung Vier K/Ar Altersbestimmungen von Vulkaniten verschiedener Bildungen des Savalan Vulkans (Ost-Azerbaijan, Iran), der eine große Struktur mit andesitischen bis riodazitischen Produkten ist, und der für lange Zeit als Quaternär betrachtet worden ist, lassen auf eine lange vulkanische Geschichte schließen, die mindestens im oberen Miozän begann. K/Ar Altersbestimmungen von drei Vulkanit-Proben aus anderen Orten derselben Provinz weisen auch kalk-alkaline Aktivität ab Mittel-Miozän auf. Die Aktivität von diesem und späteren Alter, die in anderen Teilen Zentral- und WestIrans bekannt ist, kann kronologisch mit dem Rifting und Ocean-floor spreading im Roten Meer, die im Miozän begannen, und mit der zusammenhängenden ozeanischen Krust-Subduktion der Arabischen Platte unter die Iranische Platte, verbunden werden. Die Kollision der Arabischen und Iranischen Kontinentalmassen mit beschränkter Unterschiebung der Arabischen Kontinentalkruste kann die gegenwärtige Unterbrechung im kalk-alkalinen Magmatismus erklären. Es wird auch vorgeschlagen, daß der jüngste Ansatz vom alkali-basaltischen Vulkanismus in vielen Gebieten Zentral- und WestIrans auf die Entspannung von Stressen zurückzuführen ist, nach Verschiebung der Deformationen zum südwestlichen Teil des kontinentalen Krust-blocks unter die ZagrosKette gegenüber des Persischen Golfs und der Mesopotamischen Tiefebene.

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Résumé Quatre échatillons de coulées laviques appartenant à différentes unités du cortège magmatique du volcan Savalan (Azerbaijan oriental, Iran) ont été daté par la méthode K/Ar sur roche totale. Ces nouvelles données radiochronologiques permettent de définir pour le Savalan (depuis longtemps estimé Quaternaire) une activité volcanique calealcaline qui a commencé au moins pendant le Miocène supérieur. Les âges (K/Ar) de trois échatillons de volcanites d'autres zones dans le même district montrent aussi la présence d'une activité cale-alcaline à partir du Miocène moyen. Ce volcanism, comme le suivant, remarqué dans les autres régions de l'Iran central et occidental, permet d'établir des relations chronologiques avec l'ouverture du rift de la Mer Rouge (qui l'on fait remonter au Miocène) et avec la subduction concomittante du fond océanique de la plaque arabique sous la plaque iranienne. La collision du bloc arabique avec le bloc iranien, suivie du sous-charriage, à un degré limité, de la croûte continentale arabique, pourrait expliquer l'actual arrêt du magmatisme cale-alcalin.De plus, le récent début du volcanisme basique alcalin dans beaucoup de zones centrales et occidentales de l'Iran, permettrait des corrélations avec le relâchement des forces de compression à la suite du déplacement de la déformation vers la partie sud-occidentale du prisme de croûte continentale sous la chaîne du Zagros qui donne sur les Golfe Persique et la dépression mésopotamienne.

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