K-Ar dating of white micas from the Ventersdorp Contact Reef of the Witwatersrand Basin, South Africa: timing of post-depositional alteration

Summary White micas from metamorphosed and hydrothermally-altered basaltic lavas, conglomerates, quartzites and shales in and around the Ventersdorp Contact Reef of the Witwatersrand Basin, South Africa, were dated by the K-Ar method to constrain post-depositional thermal and mineralization processes. The minerals were separated into various grain sizes between < 0.4 and 10m, and characterized in terms of composition, paragenetic sequence and texture, by XRD, SEM and TEM techniques. The K-Ar isochron of all white micas in the basaltic lavas suggests an age of 1994 ± 60 Ma, and that of the smaller mica particles (< 2m) in the quartzites defines a younger age of 1917 ± 66 Ma. This range is considered to reflect the timing of long-lived hydrothermal alteration in the Ventersdorp Contact Reef. The older age is slightly younger than the intrusion of the Bushveld Complex (2060–2054 Ma) and the Vredefort catastrophism (2020 Ma), which are well-documented events that were superimposed onto the Witwatersrand Basin. The younger age may be associated with the Eburnian orogenesis along the western edge of the Kaapvaal Craton resulting in continental-scale fluid migration and hydrothermal activity that extended throughout the Griqualand Basin and even into the Witwatersrand Basin. The K-Ar ages obtained here for the white mica fractions of the Ventersdorp Contact Reef in the Witwatersrand Basin confirm that the period between 2.0 and 1.9 Ga was significant, as far as alteration, and possibly also gold mobilization, was concerned.

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K-Ar Datierung von Hellglimmern aus dem hentersdorp Contact Reef des Witwatersrand Beckens, Südafrika: die zeitliche Eingrenzung der nach der Sedimentablagerung erfolgten Alteration

Zusammenfassung Hellglimmer von metamorph und hydrothermal überprägtem Basalt, Konglomerat, Quarzit und Pelit aus dem Ventersdorp Contact Reef im Witwatersrand Becken, Südafrika, wurden mittels der K-Ar Methode datiert, um das Alter der postsedimentären thermischen Überprägung einzugrenzen. Mineralkörner wurden in einzelne Fraktionen zwischen < 0.4 und 10m separiert und auf deren Zusammensetzung, Paragenese und Textur mittels Röntgendiffraktometrie und Elektronenmikroskopie untersucht. Das Isochronenalter für alle Hellglimmerproben aus dem Metabasalt liegt bei 1994 ± 60 Ma, jenes für die Glimmer mit einer Korngröße < 2m im Quarzit bei 1917 ± 66 Ma. Diese Altersspanne wird als Ausdruck einer lang anhaltenden hydrothermalen Veränderung des Ventersdorp Contact Reef interpretiert. Das ältere Alter ist etwas jünger als die Intrusion des Bushveld Komplex (2060–2054 Ma) und die Vredefort Katastrophe (2020 Ma) - zwei gut dokumentierte Ereignisse, die das Witwatersrand Becken erfaßten. Das jüngere Alter könnte mit der eburnischen Orogenese entlang des Westrandes des Kaapvaal Kratons in Zusammenhang stehen, während der es zu Fluid Migration und hydrothermaler Aktivität quer über den Kontinent vom Griqualand Becken bis in das Witwatersrand Becken kam. Die neuen K-Ar Alter bestätigen somit, daß die Zeitspanne von 2.0–1.9 Ga wesentlich für die Alteration und möglicherweise auch für die Mobilisierung von Gold im Witwatersrand Becken war.

     

The gold fraction of the Witwatersrand conglomerates from the Orange Free State goldfield (South Africa)

An investigation of the gold fraction of the Witwatersrand conglomerates from the Orange Free State goldfield (South Africa) has confirmed that the bulk of this metal is concentrated within the bottom parts of the reefs, mostly near the footwall contacts. This, together with other criteria, suggests that the distribution of the metal was governed by sedimentary processes. On the other hand, the shape of the gold grains, as well as the general fabric of the gold-enriched layers, often lack conspicuous sedimentary characteristics. Subsequent metamorphism has obviously produced marked structural modifications and a limited textural rearrangement of the gold and its host-rock, thus obliterating to a certain degree the primary alluvial character of the metallization. The large-scale reconstitution of the gold fraction was effected either by a mechanical reshaping of the malleable and ductile gold particles, or by an intermediate solution process followed by reprecipitation. These processes took place more or less in situ. Accordingly, the original sedimentary distribution pattern was not profoundly affected, whereas the individual allogenic gold grains were transformed into authigenic ones or sometimes even into major gold aggregates. Electron-probe microanalysis established that the gold contains on the average between 9.9 and 12.4% silver, which is also suggestive of an alluvial origin. In spite of some uncertainties arising from the camouflaging effect of pseudohydrothermal reconstitution processes and from the absence of hydraulic equilibrium between gold and several demonstrably detrital heavy minerals, an integration of all available data strongly supports a modified placer theory for the origin of the Witwatersrand gold.

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Zusammenfassung Eine Untersuchung der Goldführung von Konglomeraten des Oberen Witwatersrand-Systems (Oranje-Freistaat-Goldfeld, Südafrika) zeigt, daß die Verteilung des Metalls eindeutig durch sedimentäre Faktoren gesteuert worden ist, obwohl die Form der einzelnen Goldkörnchen sowie ihre Lagebeziehungen zueinander und zu den übrigen Mineralien nicht in jedem Falle mit gleicher Eindeutigkeit für ein sedimentäres Gefüge sprechen. Für diesen scheinbaren Widerspruch ist die Metamorphose verantwortlich, der die Lagerstätte im Laufe ihrer späteren geologischen Geschichte ausgesetzt war und bei der es zu einer teilweisen Umlagerung der Lagerstättensubstanz kam. Davon wurde auch die Goldfraktion betroffen, die dementsprechend heute kaum noch in ihrer ursprünglichen detritischen Form vorliegt, sondern meist pseudohydrothermale Aggregate bildet. Die Umkristallisation des Goldes erfolgte dabei meist in situ, so daß das ursprüngliche sedimentäre Verteilungsschema ausgezeichnet erhalten geblieben ist. — Der Silbergehalt des Goldes konnte mit 9.8–12.4% bestimmt werden, was gleichfalls für eine detritische Herkunft des Metalls spricht. Berücksichtigt man die späteren Umlagerungsvorgänge, dann bereitet der erzmikroskopische Befund einer Deutung der Konglomerate als Seifen keine Schwierigkeiten, sondern spricht mit überwältigender Wahrscheinlichkeit für eine Seifenumlagerungshypothese.

     

Flüssigkeitseinschlüsse mit Gasblasen als geologische Thermometer

Zusammenfassung Es wird unterschieden zwischen Einschlüssen, auf dieSorbys Grundannahme zutrifft, daß eine homogene Phase, wie Wasser, Salzlösung oder CO₂, eingeschlossen wurde, die Blasen also von dem Gas der eingeschlossenen Flüssigkeit gebildet werden, und solchen Einschlüssen, in denen fremdes Gas mit eingeschlossen wurde.Sorby-Einschlüsse können zur Temperaturbestimmung herangezogen werden, wenn entweder der Druck am Bildungsort bekannt ist oder sein Einfluß vernachlässigt werden kann, weil der Füllungsgrad so hoch ist, daß die Libelle schon bei niederen Temperaturen verschwindet. Ist fremdes Gas in der Flüssigkeit gelöst eingeschlossen worden und erst beim Abkühlen frei geworden, so ist der Schluß von der Füllungstemperatur auf die Bildungstemperatur noch unsicherer als bei Sorby-Einschlüssen, weil über den zu erwartenden großen Einfluß des Druckes noch nichts bekannt ist.Ist fremdes Gas als Gasblase eingeschlossen worden, so kann die Füllungstemperatur sehr weit von der Bildungstemperatur abweichen und beim Erwärmen sogar zuerst größer werden. Solche Nicht-Sorby-Einschlüsse sind zu erkennen durch Messung des Füllungsgrades und Vergleich der zugehörigen Füllungstemperatur mit der von Wasser bzw. CO₂ bei gleichem Füllungsgrad.Die Frage, aus was die Einschlüsse bestehen, ist nicht nur für die Temperaturbestimmung von Wert, sondern auch für viele Fragen der Gesteinsbildung und -umbildung. Es wird auf die schon vonBrewster 1826 angegebene Methode der Bestimmung der Brechungszahl mit Hilfe der Totalreflexion hingewiesen.Alle diese Bemerkungen gelten sowohl für primäre wie für sekundäre Einschlüsse.Die Dekrepitationsmethode kann weder primäre und sekundäre Einschlüsse unterscheiden noch die Natur des Einschlusses, noch auch den Füllungsgrad berücksichtigen.     

The relationship of silver and gold in the basal reef of the Witwatersrand System,South Africa

Ag/Au ratios of individual gold particles and of ore-samples obtained from the Basal Reef conglomerate horizon of the Upper Witwatersrand System in the Orange Free State Goldfield (South Africa) are discussed. The Ag/Au values of individual gold grains were found to be exceptionally constant at about 0.0812, whereas the Ag/Au ratios of the ore-samples have markedly higher values and show a large variation. These values indicate that the detrital gold has been homogenized during transportation and sedimentation and that part of the original silver content has been redistributed. It is likely that the first refining of detrital gold particles occurred in streams which eventually drained into the Witwatersrand basin. Further redistribution of the silver relative to the gold took place in the littoral zone of the basin, where the conglomerates were reworked by wave action and erosion. It is contended that supergenic enrichment of gold might also have taken place close to the original shore-line. These processes are believed to account for an increase in the Ag/Au values of ore-samples towards the northwest in the area investigated. Finally, the gold has been homogenized during the metamorphic period of the Witwatersrand System, when pseudohydrothermal transport and redeposition of certain constituents took place. It is suggested that the main portion of the silver content of the original alloy, which was redistributed during the various processes outlined above, is now present as finely dispersed silver minerals. The hypothesis of an elevation control of the Ag/Au values has been found to be improbable.

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Es werden Ag/Au Verhältnisse von Goldkörnern und von Erzproben aus dem Basal Reef-Konglomerathorizont des Oberen Witwatersrand-Systems im Oranje-Freistaat-Goldfeld mitgeteilt. Die Ag/Au-Werte der Goldkörner sind außerordentlich konstant und bewegen sich um 0,0812, während die Ag/Au-Verhältnisse der Erzproben merklich höher sind und starken Schwankungen unterliegen. Das detritische Gold muß daher während seines Transportes und während seiner Ablagerung homogenisiert worden sein und dabei einen Teil seines ursprünglichen Silbergehaltes verloren haben. Eine erste Raffinierung des Goldes geschah wahrscheinlich während des Flußtransportes der Partikel in den Sedimentationsraum. Weitere Umlagerungen von Silber relativ zu Gold fanden in der Küstenzone des Witwatersrand Beckens statt, im Bereich starker Wellenbewegung und intensiver Aufbereitung des Sedimentmaterials. Es wird zudem angenommen, daß in der Nähe der ehemaligen Küste deszendente Prozesse aktiv waren, welche Gold anreicherten. Diese Silberumlagerungen werden als Grund dafür betrachtet, daß im Untersuchungsgebiet die Ag/Au-Werte von Erzproben in der Haupttransportrichtung gegen Nordwesten hin zunehmen. Schließlich wurde das Gold im Gefolge der Metamorphose der Witwatersrand-Sedimente pseudohydrothermal über kurze Distanzen umgelagert und dabei weitgehend homogenisiert. Es wird angenommen, daß die Silbergehalte, welche bei den verschiedenen Umlagerungsprozessen freigesetzt wurden, heute größtenteils in Form fein verteilter Silbermineralien vorliegen. Eine Abnahme der Ag/Au-Werte mit zunehmender Teufe konnte nicht bestätigt werden.

     

Zu Verkittungsvorgängen an Psammiten

Zusammenfassung Die Sandsteine und Eisenoolithe im Schwäbischen Jura sind im allgemeinen unvollständig verkittet.An der Eisenerzlagerstätte von Geislingen (Steige), einem etwa 2 m mächtigen, langgestreckten Eisenoolithkörper im Oberen Braunen Jura, sind Verkittungserscheinungen besonders auffallend und wurden eingehend untersucht.Die verkitteten Teile können überall im Flözprofil auftreten, insgesamt ist die Verkittung aber oben ausgedehnter als unten. Es wird der Nachweis geführt, daß der Kalkzement primär ± homogen im Profil verteilt war und bei der diagenetischen Mobilisierung vorzugsweise nach oben gewandert ist. Für die Sandsteinhorizonte des Braunen Jura und z. T. des Schwarzen Jura gilt ähnliches.Da der unverkittete Oolith im Korngefüge Setzungserscheinungen zeigt, der verkittete dagegen nicht, läßt sich die Zeit der Verkittung als frühdiagenetisch angeben.Es wird angenommen, daß die Mobilisierung des Kalkzements im Rahmen der Setzungsentwässerung der liegenden Tonschichten erfolgte.Durch Wechsel von Zementation und Erosion ist am Dach des Lagers eine konglomeratische Schicht entstanden. Die Entstehung der konkretionär entstandenen Konglomeratkomponenten wird zu den Verkittungsvorgängen im Flöz in Beziehung gesetzt.     

Rezente und fossile Flachmeer-absätze petrologisch betrachtet und gedeutet

Zusammenfassung Bei der Sedimentbildung im Flachmeer wird zwischen Kurzschweb (KS) im oberen durchbewegten Teil des Meeres und Langschweb (LS) des ruhigen Wassers unterschieden. Deren Grenze liegt je nach der Windwirkung zwischen 2,5 und 250 m Tiefe. Wechsel in der Größe klastischer Körner weist auf Änderung der Wasserbewegung, solcher des Kalkgehalts auf Klimaänderung hin.Bei sinkendem Meeresboden gibt es im KS-Bereich stets eine Zone, in der kontinuierlich so viel Sediment angehäuft wird, wie die Senkung beträgt. Da ohne Senkung der Absatz weiter verfrachtet würde, verdankt dies Sediment seine Entstehung der Senkung. Solch desidiertes Sediment wächst, bei gleichbleibender Tiefe des Wassers, nach unten, im Gegensatz zum ascendenten Sediment.Wo im KS-Bereich das Ausmaß von Senkung und Anhäufung gleich ist, entstehen erdgeschichtlich volldokumentäre Sedimente. Je schneller die Senkung, desto reicher und lesbarer der Inhalt. Im übrigen Teil des KS-Bereichs bedingen zahlreiche Unterbrechungen des Absatzes ein teildokumentäres Sediment. Im LS-Niederschlag fallen jene erdgeschichtlichen Ereignisse aus, die durch Wasserbewegung erkennbar werden. Da Bodenbewohner und Verdichtung die primäre Schichtung zerstören, bleibt ein erdgeschichtlich grobdokumentäres Sediment.Cyklische Sedimente entsprechen den volldokumentären.Aus den Sedimentations-Bedingungen in Ostsee, Nordsee, Mittelmeer und Golf de Gascogne werden zunächst Gesetzmäßigkeiten der Sediment-Bildung in der Flachsee abgeleitet. Daran anschließend soll versucht werden, fossile Flachsee-Ablagerungen zu deuten.Das Schrifttum, soweit nicht im Geologischen Institut Kiel vorhanden, durfte ich dankenswerterweise einsehen in den Büchereien des Instituts für Meereskunde Kiel und des Deutschen Hydrographischen Instituts Hamburg. Herrn Dr.Jarke vom letztgenannten Institut bin ich für Gedanken-Austausch und Hinweise zu besonderem Dank verpflichtet.     

Über das Harzvariszikum

Zusammenfassung Im Harzvariszikum lassen sich nach Gesteinszusammensetzung und Baustil 9 verschiedene geologische Einheiten unterscheiden. Sie sind z. T. als Fazieseinheiten paläogeographisch vorgezeichnet und zeigen ortsgebundene tektonische Verformungen (mit Rückschüben). Der Ablauf der Faltung ist weitgehend durch die Gesteinsverhältnisse (Vorkommen, Mächtigkeit, Festigkeit, Bewegbarkeit) bestimmt, nicht umgekehrt. Infolge der Bewegungsunterschiede zwischen den Einheiten entstanden die Hauptfaltungsstörungen im Harz, die vielleicht 2 bis 3 km Schubweite erreichen. In der wechselvollen geologischen Gliederung des Harzes kommt also kein Deckenbau zum Ausdruck, sondern starker zonaler Fazieswechsel und damit disharmonische Faltung großen Ausmaßes. Faziestektonik ist geradezu eine Eigenart des Harzvariszikums. - Der Faltenspiegel des Harzes senkt sich mit den Großbereichen Unter-, Mittel- und Oberharz dreimal stufenförmig nach Nordwesten ab.Vorgetragen am 5. Juli 1954 im Geologisch-Paläontologischen Institut der Humboldt-Universität zu Berlin.     

Zur Frage der Beziehungen zwischen Tektonik und Landformung

Zusammenfassung Das Problem der Beziehungen zwischen Tektonik und Landformung beinhaltet die zeitliche und die genetische Verknüpfung der tektonischen Zyklen in der Erdgeschichte mit dem Ablauf des geomorphologischen Geschehens, Fragestellungen, welche besonders in Europa von verschiedenen Forschungsrichtungen (Geologie, physische Geographie) behandelt werden und welche einen Vergleich der erzielten Ergebnisse sehr nahelegen. Die Großformen der Erdrinde werden in erster Linie durch die endogenen, tektonischen Kräfte geschaffen. Die Landformung erscheint aber außerdem durch das Wirken der jeweiligen klimatischen Faktoren (Büdel, J., 1948) und durch den Stand des Meeresspiegels, des letzteren als der maßgeblichen, zeitlich wechselnden Erosionsbasis, beeinflußt; Umstände, auf welche, der Zielsetzung entsprechend, in diesem Aufsatz nicht näher eingegangen werden soll. Die morphologischen und die tektonischen Entwicklungen spiegeln sich in den Sedimentationen der jeweiligen Zeiträume der jüngeren geologischen Vergangenheit, unter Berücksichtigung der durch eine Filterwirkung bedingten Unterdrückung der Abbildung sekundärer Vorgänge (E.Wegmann, 1948), in großen Zügen wider, so daß auch diese zur Klärung der Erscheinungen heranzuziehen sind.Im folgenden sollen die einschlägigen Fragestellungen, hauptsächlich an Hand der jüngsttertiären Entwicklungsgeschichte der Alpen und ihrer weiteren Umrahmung, einschließlich der östlichen Randbecken, geprüft werden, wobei insbesondere eine Stellungnahme zu strittigen tektonischen Problemstellungen erfolgen muß, welch letztere für den Ablauf der Landformung von grundsätzlicher und maßgeblichster Bedeutung erscheinen.     

Mineralogisch-petrographische Untersuchungen an den Sedimenten (Schichtflutfanglomeraten) des Oberrotlieegenden von Schramberg

Zusammenfassung Die Sedimente des Oberrotliegenden von Schramberg bestehen aus Gesteinsbruchstücken und Quarz-, Feldspat- und Glimmerkörnern. Außer bei den selten vorkommenden Sandlagen überwiegen die Gesteinsbruchstücke.Die im Sediment auftretenden Gesteinsarten (Granit, Gneis, Quarzporphyr, Granitporphyr) stimmen mit den heute in der Nähe anstehenden Gesteinsarten des Grundgebirges überein, weshalb die nähere Umgebung als Ursprungsgebiet angesehen werden muß. Die größte Entfernung (ca. 10 km) hat vermutlich der Gneis zurückgelegt. Im Grundgebirge der Schramberger Gegend scheinen während des Oberrotliegenden keine anderen Gesteisarten mehr angestanden zu haben, als heute dort anstehen.Die prozentuale Verteilung und die Kornverteilungen der Minerale in den Gesteinsbruchstücken der Hauptgesteinsart (Granit) und bei den Einzelmineralkörnern stimmen überein. Hieraus ergibt sich, daß Einzelmineralkörner und Gesteinsbruchstücke dem selben Ursprungsort entstammen. Das einzige beobachtete Tonmineral ist aus den Ursprungsgesteinen stammender Muscovit.Hämatit überkrustet fast alle Körner des Sediments. Er kann aus eisenhaltigen Mineralien, und zwar nur bei tief liegendem Grundwasserspiegel und einer mittleren Jahrestemperatur von mehr als 15° C gebildet worden sein.Die frei vorhandenen Schweremineralien stammen aus den gleichen Ursprungsgesteinen wie die anderen Bestandteile des Sediments. Granat ist nur in den Gesteinsbruchstücken, nicht jedoch in Form von freien Körnern erhalten geblieben. Rutil wurde sowohl in Form freier Körner als auch in den Gesteinsbruchstücken überwiegend in Anatas umgewandelt.Die Beobachtungen der Gesteinsschichtung lassen auf Wassertransport in Form von Schichtfluten mit rascher Abnahme von Turbulenz und Geschwindigkeit mit anschließendem vollständigem Versickern schließen.Die Untersuchung von Kugeligkeit und Rundung der Körner ergab zwei Maxima, und zwar bei 0,2–0,6 mm und > 4 mm Korndurchmesser. Das feinkörnige Maximum wird als Folge von Windtransport (wobei nicht Transport in das endgültige Lager gemeint ist), das grobkörnige durch Wassertransport gedeutet. Die Tatsache der Zurundung der Kornklassen > 4 mm schließt Transport in Form von Schlammströmen aus. Ein Vergleich der gemessenen Rundung mit der Rundung eines rezenten Sedimentes ergibt übereinstimmend mit den Ergebnissen der lithologischen Untersuchung einen Transportweg der Größenordnung 10 km.Mit Ausnahme der Sandlagen zeigen die Sedimente bimodale Kornverteilung, die folgendermaßen gedeutet wird: Das Ursprungsgestein (hauptsächlich Granit) unterlag physikalischer Verwitterung. Zusätzlich wurden durch Windeinwirkung kleinere Gesteinsbruchstücke zerstört, sodaß im entsprechenden Korngrößenbereich ein Defizit, und im Korngrößenbereich der Einzelmineralkörner ein Mazimum entstand, da durch Wind an Einzelmineralkörnern keine Zerstörung, sondern nur Abrundung stattfinden kann. Abtransport duch Wasser und vollständige, plötzliche Ablagerung bedingen die Begrenzung der Kornverteilungshistogramme auf der grobkörnigen Seite. Die Transportfähigkeit des Wassers wid demnach durch diese Begrenzung ausgedrückt.Ws wird die zusammenfassende genetische Bezeichnung Schichtflutfanglomerate vorgeschlagen.Die vorliegenden Untersuchungen bestätigen die bisherige Ansicht über die Entstehung der Sedimente des Oberrotliegenden im Schwarzwald.     

Die Entwicklung der Orogene der Südamerikanischen Kordillere während des Mesozoikums

Zusammenfassung Die den südamerikanischen Kontinent im NW, W und SW umsäumende Gebirgskette ist nicht aus einem einheitlichen Orogen entstanden. In der eigentlichen Cordillera de los Andes, entlang der Westküste des Kontinentes, wurden die mesozoischen Sedimente durch Transgressionen des Pazifischen Ozean über den alten Gebirgsrumpf der paläozoischen Kordillere in einer besonders labilen Zone am Westrand des Kontinentes abgelagert, sie sind meist nur schwach gefaltet. Die Orogene der im N und S nach E umbiegenden Gebirgsteile sind dagegen durch ihre geologische Entwicklung und den Zeitpunkt ihrer Entstehung von der Kordillere im W wesentlich verschieden. Nur bei ihnen handelt es sich um Orthogeosynklinalen mit den für diese typischen Merkmalen.     

Zentralasiatische Gebirgszusammenhänge

Zusammenfassung Zwischen der Tarim-Masse (Serindia) und der Ordos-Plattform scheint keine unmittelbare geologische Verbindung vorzuliegen. Die faziellen Leitlinien, besonders der ordovizischen Lagerfolgen in Tienshan und in den nördlichen Ketten des Nanshan, bezeugen die Verbindung dieser beiden Sedimentationsräume und deren gleichartige Situation bezüglich des sedimentliefernden Hinterlandes. Das Auftreten von permischen Ablagerungen der Rotliegend-Fazies in Nanshan und im westlichen Teil des Tarim-Beckens, eine Fazies, die in Zentralasien außerhalb dieser Zone nicht bekannt ist, weist auf paläogeographisch nahe Beziehung zwischen den Fennosärmatischen und den Sinokoreanischen Rotliegend-Regionen hin. Die Verbindung zwischen Serindia und der östlichen Rotliegend-Region scheint deshalb durch eine alte Masse in der Gegend der heutigen Hochebene von Tsaidam vermittelt gewesen zu sein.     

Zur Mechanik der ostalpinen Deckenbildung

Zusammenfassung Die Mechanik der Deckenbildung ist eine aktuelle Streitfrage bei der Deutung alpiner Gebirgsbildung. Zwei Leitvorstellungen stehen zur Diskussion: 1. Tangentialdruck in der Erdkruste verursacht Faltungen und Deckenüberschiebungen in der mobilen geosynklinalen Zone; 2. Gravitationstektonik zufolge von endogen bedingten Hebungen und Senkungen verursacht die lateralen Massenverlagerungen der alpinen Orogenese.Im ersten Falle also Mobilismus (Wandertektonik), mit Einengung der Geosynklinale, begleitet von Verschluckung der Sialkruste oder crustal buckling. Im zweiten Falle Fixismus (Standtektonik), das heißt nur Durchbewegung der Tektonosphäre zufolge von Materialkreisläufen im geosynklinalen Bereiche, ohne daß notwendigerweise auch die Nebengebiete mitbeteiligt werden und sich nähern müssen.An der Hand von drei genetischen Profilen über Salzburg und die Hohen Tauern wird erläutert, daß es möglich ist, die ostalpine Orogenese mit Hilfe des zweiten Leitbildes zu erklären.Die Gravitationstektonik oder Sekundärtektogenese tritt in verschiedenen Stockwerken auf. Die Abgleitung der alpinen Sedimenthaut liefert Decken von helvetischem Typ. Wenn auch das kristalline Grundgebirge am lateralen Transport mitbeteiligt ist, entstehen Decken vom ostalpinen Typ. Die Verfließungen der tiefen, rheomorphen Teile der Kruste (Migma und z. T. palingenes Magma) liefern die Decken penninischen Charakters, welche im Tauernfenster aufgeschlossen sind.Die erste orogene Hauptphase war die tieforogene oder Gosauphase der mittleren Kreide, wobei die Proto-Austriden und Proto-Penniden in die Tauernvortiefe wanderten.Die zweite orogene Hauptphase war die hochorogene oder Molassephase des Mitteltertiärs, wobei die Tauernzone als Geantiklinale emporgewölbt wurde. In den nördlichen Kalkalpen fanden nordvergente, in den südlichen Kalkalpen südvergente Bewegungen statt.Zum Schlusse wurden die nördlichen Kalkalpen gegen die Molasse aufgeschoben, welche Bewegung im zentralen Tauernsektor wahrscheinlich mechanisch mit der Gailabschiebung in der Südflanke der Geantiklinale zusammenhängt.Die Deutung der Mechanik der ostalpinen Deckenbildung nach dem Leitbild der Schwerkrafttektonik führt also zum Ergebnis, daß Krustenverkürzung keine notwendige Begleiterscheinung alpiner Orogenese ist. Diese Schlußfolgerung steht in Übereinstimmung mit gravimetrischen und seismischen Beobachtungen.     

The significance of the Vredefort Dome for the thermal and structural evolution of the Witwatersrand Basin, South Africa

Summary The Vredefort Dome represents an area of significant ( 10 km) structural uplift within the central parts of the economically important Witwatersrand Basin. Its rocks experienced higher grades of metamorphism than the equivalent stratigraphic horizons exposed around the periphery of the basin. Recent studies of this medium- to high-grade metamorphism, as well as new evidence concerning the origin of the dome, have contributed to a metamorphic model for the Witwatersrand Basin as a whole. This evidence shows that the gold-bearing strata experienced at least two metamorphic events at ca. 2 Ga. The unusually high strain rate and shock deformation features exposed in the rocks of the dome rule out an endogenous origin by tectonic or diapiric processes. Recent work on these features has shown that the dome is best explained as the central uplift of a large, 250–300 km diameter, 2023±44 Ma old meteorite impact structure, the extent of which closely correlates with the present-day limits of the Witwatersrand Basin. Impact-related deformation features in the Vredefort rocks facilitate the separation of metamorphic textures developed during a pre-impact event associated with the 2.05–2.06 Ga Bushveld magmatism, and textures developed during a slightly lower-grade, post-impact, static overprint. The post-impact overprint decreases in intensity outwards from the dome. It is attributed to the massive disturbance of the thermal structure of the crust by impact-induced exhumation, and to shock heating of the rocks as a consequence of the impact event.

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Die Bedeutung des Vredefort-Domes für die thermische und strukturelle Entwicklung des Witwatersrand-Beckens, Südafrika

Zusammenfassung Der Vredefort Dom ist ein Gebiet von signifikantem (ca. 10 km), strukturellem Uplift im Zentralbereich des wirtschaftlich bedeutungsvollen Witwatersrand-Beckens. Die Ges-teine des Doms haben höhere Metamorphosebedingungen erfahren als die stratigraphisch äquivalenten Lagen, die im Randbereich des Beckens aufgeschlossen sind. Kürzlich durchgeführte Untersuchungen dieser mittel-bis hochgradigen Metamorphose und neueste Ergebnisse zur Entstehung des Domes haben einen Beitrag zu einem Metamorphose-Modell für das gesamte Witwatersrand-Becken geleistet. Diese neuen Befunde zeigen, daß die Gold-hältigen Gesteinsschichten zumindest zwei metamorphe Ereignisse vor ca. 2 Ga erfahren haben. Die ungewöhnlich hohen Beanspruchungsraten und die Stoßwellendeformationsstrukturen, die in den Gesteinen des Doms belegt sind, sprechen gegen einen endogenen Ursprung durch tektonische oder diapirische Prozesse. Neuere Arbeiten an diesen Phänomenen haben gezeigt, daß der Dom am besten als die zentrale Struktureinheit (Zentralberg) einer sehr grossen, 250–300 km weiten und 2023±4 Ma alten Meteoriteneinschlagsstruktur verstanden werden kann, deren Ausmaß eng mit den jetzigen Grenzen des Witwatersrand-Beckens übereinstimmt. Die Gegenwart von Impakt-bezogenen Deformationsstrukturen in Vredefort-Gesteinen erlaubt es, die metamorphen Texturen, die während eines hochgradigen, mit dem 2.05–2.06 Ga Bushveld Magmatismus korrelierten, metamorphen Stadiums vor dem Impaktereignis entstanden sind, von den Texturen zu trennen, die ein statisch metamorphes Ereignis von etwas geringerer Stärke, das nach dem Impakt stattfand, produzierte. Die Spuren des post-Impakt Ereignisses nehmen in ihrer Stärke zum Rand des Domes ab. Dieser Effekt wird durch eine massive Störung der thermischen Krusten-Struktur erklärt, die als Resultat einer Kombination von Impakt-induzierter Exhumierung, von Schock-Aufheizung der Krustengesteine, und von Erwärmung durch einen gewaltigen, jetzt erodierten Impaktschmelzgesteinskörper gesehen wird.

     

Pseudotachylitic breccias from fault zones in the Witwatersrand Basin, South Africa: evidence of autometasomatism and post-brecciation alteration processes

Summary Pseudotachylitic breccias, associated with either bedding-parallel or normal faults, are abundant in the northern and northwestern parts of the gold- and uranium-rich Witwatersrand Basin in South Africa. They are particularly abundant in a zone tangential to the Vredefort Dome, a structure which is now widely accepted to be the eroded remnant of the central uplift of the originally 250 to 300 km wide Vredefort impact structure.Several of these fault zones were sampled along vertical traverses that included both fault breccias and host rocks. Geochemical analyses were undertaken to investigate the processes involved in fault rock formation. In addition, the temporal relationships of fault activity to regional geological events was studied. Detailed petrographic analysis shows evidence for strong hydrothermal overprints of the faults related to breccia formation (thus termed autometasomatism), as well as post-formational alteration. Mixing between two or more precursor lithologies and fluid alteration affected both the fault zones and their wall-rocks. A wide spectrum of trace elements, including Au and U, has been locally mobilised and redeposited by these processes.These fault zones, some of which are of basin-wide significance, were important channels for fluids that also modified the distribution of base metals in the Witwatersrand Basin. The regionally separated locations of our study areas suggest that these processes affected at least a major part of the basin. However, as the chemical characteristics determined for the fault zones differ from site to site, it is likely that the metals were only locally remobilised in the vicinity of fault zones or to previously hydrothermally altered country rock. Subsequent redeposition of metals was limited to the regimes in and around such fault zones.

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Pseudotachylitische Brekzien aus Störungszonen des Witwatersrand-Beckens: Hinweise auf Autometasomatose und Alteration nach der Brekzienbildung

Zusammenfassung Pseudotachylitische Brekzien, entweder an schicht-parallelen oder normalen Verwerfungen, kommen häufig im nördlichen und nordwestlichen Teil des Gold- und Uranreichen Witwatersrand Beckens in Südafrika vor. Man hat sie hauptsächlich von einem tangentialen Bereich um den Vredefort Dom beschrieben. Der Dom ist der tieferodierte Rest der zentralen Aufwölbung der Vredefort Impaktstruktur, die ursprünglich linen Durchmesser von mindestens 250 Km hatte.Einige dieser Verwerfungszonen wurden entlang von Traversen beprobt, die Verwerfungsbrekzien sowie deren Nebengesteine beinhalteten, und geochemisch mit dem Ziel untersucht, die Prozesse bei der Brekzien-Bildung und die zeitlichen Verhältnisse von Verwerfungen und regionalgeologischen Ereignissen zu erfassen. Petrographische Analysen zeigten, daß die Verwerfungszonen im Zusammenhang mit der Brekzierungsphase stark hydrothermal überprägt wurden (ein Prozess, der daher als Autometasomatose bezeichnet wird) und eine zweite Überprägungsphase erfahren haben, die nach der Brekzierung stattfand. Es wird gezeigt, daß sowohl Mischung von wenigstens zwei Mutter-Gesteinskomponenten und Flüssigkeitsüberprägung, die Verwerfungszonen und Nebengesteine betraf, wichtige Rollen in der Bestimmung der chemischen Charakteristiken der untersuchten Zonen spielten. Viele Elemente, darunter Gold und Uran, wurden durch diese Prozesse lokal mobilisiert und wieder abgelagert.Diese Verwerfungszonen, von denen einige eine beckenweite Bedeutung besitzen, agierten als wichtige Kanäle für Flüssigkeiten, die die Verbreitung von wichtigen Metallen im Witwatersrand Becken modifizieren konnten. Da unsere Untersuchungsorte weit voneinander getrennt liegen, muß angenommen werden, daß diese Prozesse wenigstens weite Teile des Beckens beeinflußten. Da jedoch die chemischen Charakteristika der untersuchten Zonen von Fall zu Fall unterschiedlich sind, liegt die Vermutung nahe, daß Metalle höchstens lokal mobilisiert und umgelagert wurden und daß dies vermutlich im wesentlichen in der Nähe von existierenden Reefs stattfand. Es ist ferner klar, daß die Umlagerung von Metallen auf die unmittelbaren Bereiche dieser Verwerfungszonen beschränkt war.

     

Geophysikalische Beiträge zur Erforschung des Tieferen Untergrundes des Rheinischen Gebirges

Zusammenfassung Magnetische Messungen zeigen im Bereich des Siegerländer Gewölbes und seiner SSW-lichen Verlängerung eine geringe Erniedrigung der Störungswerte gegenüber den Randgebieten. Diese magnetische Depression kann unter grö\eren Vorbehalten als Auswirkung sauerer Intrusionen gedeutet werden.Refraktionsseismische Untersuchungen erbrachten im Siegerland den Nachweis eines seismischen Horizontes mit hoher Geschwindigkeit unter dem devonischen Deckgebirge. Die wahre Geschwindigkeit der seismischen Welle in diesem Tiefenhorizont beträgt nach neueren Beobachtungen wahrscheinlich etwa 6,18 km/sec. Sie kann granitischem Material zugeordnet werden, das im Bereich des Siegen-Wieder-Sattels seine Höchstlage (etwa 1,5 km u. F.) aufweist und an seinen Flanken bis zu 4 km Tiefe hinabreicht. Bei dieser Deutung würden die magnetischen und seismischen Ergebnisse sich gegenseitig nicht ausschlie\en.Gravimetrische Messungen stellten über dem Siegerländer Gewölbe eine variszisch streichende positive Anomalie von etwa 4 mgl fest, deren geologische Deutung unsicher ist. Die Anomalie kann sowohl durch einen in der Tiefe lagernden Intrusivkörper als auch durch eine Höherlage des Basements und durch die bekannte Sedimenttektonik des Gebietes hervorgerufen sein.Nach einem Vortrag auf der Tagung der Geologischen Vereinigung am 11. März 1956 in Göttingen.     

Mineralbestand und Entstehung des „Porzellanjaspis” von Epterode (Nordhessen)

Zusammenfassung Es wurden Lagerung, Mineralbestand und Genese eines Gesteins untersucht, das bei Epterode, Nordhessen, auf kleinem Raum vorkommt und den Namen Porzellanjaspis führt.Das in bunten Farben aufgeschlossene, meist sehr harte und feinkörnige Material ist, im Gegensatz zu früheren Annahmen, primär gelagert und verdankt seinen Mineralbestand — Quarz, Cristobalit, Cordierit, Mullit, Spinell, Korund und Glasphase — einer Erwärmung oligozäner Sedimente in situ auf mindestens 1000° C. Einige kleine Halden an der Südseite sind erst später aus schon gebranntem Material entstanden. Seitliche Übergänge in unveränderten oligozänen Ton und Sand sind vorhanden. Der Mineralbestand dieser Tone (Quarz, Illit, Kaolinit, möglicherweise auch Montmorillonit) läßt sich mit den Hochtemperaturphasen und der chemischen Analyse des untersuchten Gesteins in Einklang bringen.Die Entstehung ist nicht, wie z. T. bisher angenommen, auf Alaunbereitung zurückzuführen, da der Haldencharakter entfällt, sondern auf einen Schwelbrand liegender tertiärer Kohle vor der Abtragung der oligozänen Sedimente. Der dabei entstandene Härtling widerstand der Abtragung besser als die flankierenden normalen Tone und Sande. Mit dieser Deutung läßt sich die aus dem Gesamtbild der tertiären Ablagerungen der Umgebung herausfallende morphologische Stellung des Vorkommens erklären.Herrn Prof. Dr.Carl W. Correns zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Geomechanische Modelluntersuchungen für die Gründung von Talsperren

ZusammenfassungGeomechanische Modelluntersuchungen für die Gründung von Talsperren Das Verhalten hoher bestehender Talsperren für Großspeicher, einige besondere Vorkommnisse bei der Nutzung derselben sowie einige Unfälle haben gezeigt, daß der Frage der Gründung von Talsperren besondere Bedeutung zukommt, da ein einwandfreies Zusammenwirken von Sperrenkörper und Gründungskörper für die potentiellen Lastfälle Voraussetzung für die Standsicherheit von Talsperren ist. Somit wird die Frage der Gründung von Talsperren bereits im Planungsstadium zu einem wesentlichen Bestandteil jeder ernsthaften Projektierung. Bei der Ausarbeitung von Alternativlösungen für den Talabschluß eines Speicherbeckens kann diese Frage sowie die Beurteilung des künftigen Verhaltens des Untergrundes der Sperre und des Speicherbeckens für die Dauer der vorgesehenen Nutzung die Wahl eines Sperrentyps maßgebend beeinflussen.Während wir für den Sperrenkörper mit Baustoffen arbeiten, deren Festigkeitsund Verformungseigenschaften wohlbekannt sind, ist dies für den Sperrenuntergrund, auch bei sorgfältig durchgeführten Voruntersuchungen und Aufschlußarbeiten während der Bauzeit nicht der Fall und auch nicht zu erwarten. Rechnerische und experimentelle Untersuchungen zur Erfassung des wahrscheinlichen Verhaltens des Untergrundes für ein Speicherbecken werden unter diesen Voraussetzungen in den meisten Fällen mit Schwierigkeiten behaftet sein; diese nehmen mit der Höhe der Talsperre als auch mit der Größe des Speicherraums zu.Die heute in der Talsperrenstatik üblichen Berechnungsmethoden, die das Untergrundverhalten in die Betrachtung mit einbeziehen, sind keineswegs so, daß sie als vollbefriedigend angesehen werden können. Über diese Tatsache kann auch der Einsatz von hochgezüchteten, für geomechanische Betrachtungen mehr oder weniger geeigneten Computerprogrammen beim Entwurf von Talsperren nicht hinwegtäuschen.Anhand von Prinzipskizzen von Talsperren verschiedener Typen wird die Frage der Kraftübertragung vom Sperrenkörper in den Untergrund im Zusammenhang mit den damit verbundenen Problemen erläutert, sowie auf die Grundzüge der bei der Planung von Sperren gebräuchlichen Berechnungsverfahren (mathematische Modelle) eingegangen. Der Aussagewert dieser Berechnungen im Hinblick auf die Beurteilung des Tragvermögens des Sperrenuntergrundes ist begrenzt und trägt — der Problemlösung inhärent — Zeichen einer ingenieurmäßig fundierten Abschätzung.Ein weiteres wertvolles Hilfsmittel für die Problemlösung steht dem planenden Ingenieur mit der Anwendung geomechanischer Modelluntersuchungen zur Verfügung. Bei Untersuchungen dieser Art werden das Gefügesystem (Groß- und Kleinklüfte) und Störungen im Felsuntergrund unter Berücksichtigung der Gefügeeigenschaften nachgebildet. In Abhängigkeit von den Anforderungen, dem Arbeitsaufwand und der angewandten Versuchstechnik wird die Qualität der Ergebnisse derartiger Untersuchungen sein. In vielen Fällen wird die Aussage nur qualitativen oder bestenfalls halb-quantitativen Charakter haben, jedoch in sehr anschaulicher Weise, z. B. potentielle gefährliche Verformungsvorgänge aufzeigen. Hauptsächlich dadurch sind sie ein wertvolles Hilfsmittel für den Entwurf, sowie für konstruktive und meßtechnische Entscheidungen. Je nach Aufgabenstellung werden derartige Versuche zweioder dreidimensional durchgeführt.Anhand einiger Beispiele werden die Einsatz- und Aussagemöglichkeiten von geomechanischen Versuchen erläutert, auf Entwicklungsmöglichkeiten bei der Anwendung sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die projektbezogene Forschung wird hingewiesen.Abschließend wird festgestellt, daß die Bedeutung geomechanischer Untersuchungen in unserer Zeit des Computers nicht übersehen werden darf, da geeignete Berechnungsverfahren und adäquate Modelluntersuchungen als notwendige und gleichwertige, sich ergänzende Partner zu betrachten und heranzuziehen sind, um schwierige und verantwortungsvolle Entscheidungen bei der Errichtung von hohen Talsperren mit größtmöglicher Sicherheit treffen zu können; dies war grundsätzlich immer so, ist aber mit einer gewissen Euphorie der allmächtigen Computer mancherorts in Vergessenheit geraten. Die Komplexität der Problemlösung einerseits und die der Verantwortung für ein einwandfreies Verhalten von Talsperren andererseits lassen die Notwendigkeit der Heranziehung aller bewährten Hilfsmittel zur bestmöglichen Erfassung der vielfältigen Aspekte der Problemstellung erkennen, um damit den Spielraum der Unsicherheiten in der Beurteilung der Standsicherheit einer Talsperre weitgehend einzuengen.

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SummaryFoundation Problems of Large Dams — Geomechanical Model Tests The behaviour of existing large dams for vast reservoirs as well as some special occurrences during their use and some accidents have shown the great importance of foundation problems; a perfect interaction between the dam body and the foundation body is a basic requirement for the safety of the dam. Foundation engineering must, therefore, be a fundamental part of any effective dam design. Together with the prospective behaviour of the underground rock at the dam site as well as of the whole reservoir for the time of use that question will have great influence on the selection of the dam type.While there is a well defined strength- and deformation-behaviour of the dam material, the situation is different for the bedrock even despite of conscientious geological and geophysical investigations during the time of construction.Mathematical and experimental investigations of the probable bedrock behaviour involve problems which increase with the height of the dam and of the storage volume. The methods of calculation used in dam statics at the present time are not sufficient, inspite of some complicated computer programs available, which are more or less appropriate for geomechanic problems.On principle sketches of different dam types the transmission of forces from the dam to the underground will be shown. Next the usual methods of calculation (mathematical models) will be discussed shortly. The results concerning the bearing capacity of the bedrock have to be used with caution and need an interpretation by an experienced engineer.The planning engineer may furthermore use results of geomechanical model tests as a help for his decisions, where the structure of the rock (major and minor joints) and faults are simulated. The accuracy of the results depends on the amount of work and the test technique. In many cases the results will have qualitative or best semiquantitative character, but they may show in an obvious way potential dangerous deformations. It is mainly for that reason that they are useful for the designer. Such test may be carried out on two- or three-dimensional problems. The practical use of such geomechanical model tests is shown by some examples and the conclusions are discussed as well as possible improvements of the test techniques for basic and project research.Finally it is pointed out that today computer calculations and model tests should be treated as two spezialized, yet equal partners which complement one another. They both should be used for complex decisions in connexion with the design of large dams to guarantee an optimum of safety. In the past the problems were treated in that way, but nowadays too often everything is done only with the aid of the omnipotent computer. The complexity of the problems on the one hand and the responsibility for the safety of the dam on the other hand require the use of all possible means in order to evaluate all the aspects of the problem and by this way to reduce the uncertainties in the appreciation of the safety of the dam.

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Vortrag, gehalten beim XXIX. Geomechanischen Kolloquium in Salzburg, 9. und 10. Oktober 1980.

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Mit 25 Abbildungen     

Some primary structures in the chromitites of Orissa,India

Some important primary structures have been studied and described from the chromities of Sukinda Valley in Orissa, India. The structures include primary layering, Ball and Pillow structures, and cross laminations. From the similarity of the structures and texture of the chromitites with the sedimentary rocks, it is presumed that the chromities were formed by magmatic sedimentation under the influence of gravity.

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Zusammenfassung Aus den Chromititen von Sukinda Valley in Orissa, Indien, werden einige wichtige, primäre Gefüge untersucht und beschrieben. Die Gefüge zeigen primäre Bänderung, Ball and Pillow-Lagen und Kreuzschichtung. Aus der Ähnlichkeit der Gefüge der Chromitite mit denen sedimentärer Gesteine wird geschlossen, daß die Chromitite durch gravitative, magmatische Saigerung sedimentiert worden sind.

     

The Sompujärvi PGE reef in the Penikat layered intrusion,northern Finland

Summary The Sompujärvi (SJ) PGE Reef is located at the border between the third and fourth megacyclic units, 400–1000 metres above the base of the Penikat layered intrusion. It usually occurs in the basal bronzititic portion of megacyclic unit IV, but can occur in the overlying peridotitic cumulates or the gabbroic cumulates at the top of megacyclic unit III in places. PGE concentrations have been found to occur mainly in association with either base metal sulphide (mainly pyrite-chalcopyrite-pentlandite) or chromite disseminations, the latter type usually representing a distinctly higher grade of mineralisation.When the magma which formed megacyclic unit IV penetrated into the Penikat layered intrusion, its lower part intermixed with the older residual magma. It may be assumed that this mixing of magmas was responsible for the precipitation and PGE enrichment of sulphides in the lower part of the olivine cumulates, accounting for the sulphide-disseminated mineralization type. The entry of the new magma pulse was probably quite powerful, and when this magma spread out over the uppermost, partly consolidated gabbroic cumulate of megacyclic unit III it caused pronounced local erosion in the uppermost crystal layer and excavated elongated channels and/or depressions, as associated with faulting. These channels and depressions then trapped older residual liquid enriched in platinum-group elements and the chromite-disseminated type within the SJ Reef was formed.

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Das Sompujdrvi PGE Reef in der Penikat-Intrusion, Nord-Finnland

Zusammenfassung Das Sompujärvi (SJ) PGE Reef liegt im Grenzbereich von Megazyklus III und IV, 400 1000 m oberhalb der Basis der Penikat Intrusion.Normalerweise tritt es in den liegenden Bronzititen des Megazyklus IV auf; es kann aber sehr wohl auch in den peridotitischen und gabbroiden Kumulaten in den obersten Teilen von Megazyklus 111 entwickelt sein. PGE Anreicherungen sind entweder an Sulfide (hauptsächlich Pyrit-Kupferkies-Pentlandit) oder an disseminierten Chromit geknüpft. Der letztere Vererzungstyp ist durch höhere Gehalte gekennzeichnet.Während der Intrusion der Magmen des Megazyklus IV kam es zu einer Magmenmischung zwischen diesen und älteren Magmen. Es kann angenommen werden, daß dieses magma-mixing für die Ausfällung und Anreicherung der PGE's in den Sulfiden, die in den tieferen Anteilen der Olivin-Kumulate auftreten, verantwortlich zu machen ist und der Grund für diese disseminierte an Sulfide gebundene Vererzung ist. Das Eindirngen mächtiger neuer Magmenschübe und die Ausbreitung dieses Magmas über die obersten, bereits konsolidierten Gabbro-Kumulate des Megazyklus III, verursachten eine lokal intensive Erosion in diesen obersten bereits kristallisierten Lagen. Längliche Spaltensysteme und/oder Einsenkungen, ähnlich wie bei Störungen, wurden angelegt. In diesen Spaltensystemen und Einsenkungen sammelte sich ältere Schmelze, die an Elementen der Platingruppe angereichert war. Sie bildete die an disseminierten Chromit gebundene Vererzung im SJ Reef.

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With 8 Figures     

A comparison of fluids causing post-depositional hydrothermal alteration in Archaean basement granitoids and the Witwatersrand Basin

Summary Some Archaean granitoids occurring along the north-western and western edge of what is classically known as the Witwatersrand Basin have been hydrothermally altered in two different styles. Both styles - pervasive and vein-controlled alteration - are characterised by sulphide mineralisation as well as by thorium-, uranium-, gold- and REE-rich nodules of carbonaceous material (fly-speck carbon). All of the granitoids displaying these characteristic alteration styles are associated with secondary moderate-to high-salinity, Ca-rich fluid inclusions with low homogenisation temperatures in magmatic quartz and quartz veins. C-isotopes of the fly-speck carbon and the fluid composition of the associated fluid inclusions are typical of modified basin brines. Similar types of Ca-rich fluid inclusions were found in authigenic quartz and hydrothermal quartz veins from gold-bearing, hydrothermally altered sediments of the Witwatersrand Basin, although the salinities of the fluids in the basement granitiods are somewhat higher. The moderate- to high salinity of this inclusion fluid and its present composition is considered to be the result of modifications by fluid-rock interaction during transport and subsequent metamorphism within the Witwatersrand Basin. Available age data on the hydrothermally derived minerals in these granitoids range between 2.7 and 2.0 Ga indicating several fluid pulses, with fluids repeatedly expelled during the dewatering of the Witwatersrand Basin. These data are consistent with the conclusion that major parts of the alteration are the result of sediment dewatering which affected both the granitoids and the gold-bearing strata within the Witwatersrand Basin.

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Ein Vergleich zwischen Formationswässern in archaischen Granitoiden und dem Witwatersrand Becken

Zusammenfassung Einige archaische Granitoide, die am nordwestlichen und westlichen Rand des Witwatersrand Beckens vorkommen, zeigen zwei Arten von hydrothermaler Überprägung. Beide Arten, pervasiv und gangförmig, sind mit einer Sulfidmineralisation und Thorium-, Uran-, Gold-, und SEE-reichen Knollen aus kohliger Substanz assoziiert. Alle Granitoide, die sich durch diese spezielle hydrothermale Überprägung auszeichnen, besitzen sekundäre moderat- bis hochsalinare, Ca-reiche Fluideinschlüsse mit niedrigen Homogenisierungstemperaturen in magmatischen und hydrothermalen Quarzen. Diese Fluide werden als modifizierte Beckenwässer gedeutet. Ähnliche Ca-reiche Fluideinschlüsse wurden in authigenen und hydrothermalen Quarzen in goldführenden, hydrothermal veränderten Sedimenten des Witwatersrand Beckens beobachtet, obwohl die Salinitäten der wässrigen Fluide in den Granitoiden noch höher sind. Die moderate bis hohe Salinität und die derzeitige Zusammensetzung der Einschlußfluide wird als eine Konsequenz aus der Fluid-Gesteinswechselwirkung, die während des Transportes im Becken stattfand, und der nachfolgenden Metamorphose angesehen. Vorläufige Altersdaten von den hydrothermal gebildeten Mineralen weisen auf mehrere hydrothermale Ereignisse während einer Zeitspanne zwischen 2.7 und 2.0 Ga hin. Während dieser Zeitspanne kam es durch Beckenentwässerung zu wiederholten Fluidschüben aus dem Becken in die Granitoide aufgrund lokaler tektonischer Ereignisse. Diese Daten deuten an, daß ein großer Teil der hydrothermalen Überprägung sowohl der Granitoide als auch der goldführenden Sedimente durch Formationswässer aus dem Witwatersrand Becken gebildet worden ist.