Sm-Nd and Rb-Sr isotopic and geochemical systematics in Phanerozoic granulites from Fiordland,southwest New Zealand

Sm-Nd and Rb-Sr isotopic analyses are reported for granulite facies orthogneisses from Fiordland southwest New Zealand. Whole-rock samples define a Rb-Sr isochron age of 120±15 Ma and an initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.70391±4. _Nd values (at 120 Ma) show a relatively wide range of from –0.4 to 2.7 indicating decoupling of Sr-Nd isotope systems. Associated ultramafic rocks have initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of from 0.70380 to 0.70430 and _Nd values of from 0.1 to 3.0. The different initial ratios suggest that the various intrusions, although contemporaneous, were not derived through fractionation of a single parent magma. A metasedimentary enclave incorporated during emplacement of the granulitic rocks preserves a Proterozoic isotopic signature with a measured _Nd(0) value of –10.2, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of 0.73679 and a T ^Nd provenance age of 1490 Ma. The Rb-Sr whole rock age of the granulites is the same as obtained from recent U-Pb zircon dating (Mattinson et al. 1986) and is interpreted as the time of magmatic emplacement and essentially contemporaneous granulite facies metamorphism. Rb-Sr and Sm-Nd analyses of mineral systems indicate that the terrain had cooled below 300° C by 100 Ma providing further evidence that high grade metamorphism was of exceptionally short duration.Unmetamorphosed leucogabbros from the Early Cretaceous Darran Complex of eastern Fiordland have significantly higher _Nd values (3.9 to 4.6) and slightly lower ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr (0.70373 to 0.70386) than the western Fiordland granulites. This indicates that the western and eastern Fiordland complexes are not correlative although both have geochemical similarities to Phanerozoic calc-alkaline island-arc suites. The Fiordland granulites are LREE enriched (La_N/ Yb_N=12 to 40) and have trace element characteristics (e.g. high K/Rb and low Rb/Sr ratios) typical of many Rb-depleted Precambrian granulite terrains. The Fiordland trace element trends, however are attributed to magmatic, not metamorphic processes, reflecting the character of the Early Cretaceous magma sources. The range of _Nd values, but uniform initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of the western Fiordland granulites is consistent with derivation of the parent Early Cretaceous magmas at least in part from a LREE enriched, low Rb/Sr protoliths of mid-to late-Paleozoic age. Partial melting of this protolith occurred during or immediately preceding a period of great crustal thickening culminating in rapid thickening of existing crust by 20 km following emplacement of the granulitic rocks. The rapid crustal thickening was probably a consequence of a collisional event in which an Early Cretaceous magmatic arc was over-ridden by one or more thrust sheets.     

Petrogenesis of voluminous mid-Tertiary ignimbrites of the Sierra Madre Occidental,Chihuahua, Mexico

The mid-Tertiary ignimbrites of the Sierra Madre Occidental of western Mexico constitute the largest continuous rhyolitic province in the world. The rhyolites appear to represent part of a continental magmatic arc that was emplaced when an eastward-dipping subduction zone was located beneath western Mexico.In the Batopilas region of the northern Sierra Madre Occidental the mid-Tertiary Upper Volcanic sequence is composed predominantly of rhyolitic ignimbrites, but volumetrically minor lava flows as mafic as basaltic andesite are also present. The basaltic andesite to rhyolite series is calc-alkalic and contains 1% K₂O at 60% SiO₂. Trace element abundances of a typical ignimbrite with 73% SiO₂ are Sr 225 ppm, Rb 130 ppm, Y 32 ppm, Th 12 ppm, Zr 200 ppm, and Nb 15 ppm. The entire series plots as coherent and continuous trends on variation diagrams involving major and trace elements, and the trends are distinct from those of geographicallyassociated rocks of other suites. We interpret these and other geochemical variations to indicate that the rocks are comagmatic. Mineral chemistry, Sr isotopic data, and REE modelling support this interpretation.Least squares calculations show that the major element variations are consistent with formation of the basaltic andesite to rhyolite series by crystal fractionation of observed phenocryst phases in approximate modal proportions. In addition, calculations modelling the behavior of Sr with the incompatible trace element Th favor a fractional crystallization origin over a crustal anatexis origin for the rock series. The fractionating minerals included plagioclase (> 50%), and lesser amounts of Fe-Ti oxides, pyroxenes, and/or hornblende. The voluminous ignimbrites represent no more than 20% of the original mass of a mantle-derived mafic parental magma.     

Western Fiordland orthogneiss: Early Cretaceous arc magmatism and granulite facies metamorphism,New Zealand

U-Pb isotopic analyses of zircons from a distinctive suite of previously undated granulite facies metaplutonic rocks, here termed the Western Fiordland Orthogneiss (WFO), in Fiordland, southwest New Zealand, indicate synkinematic magmatic emplacement between 120 and 130 Ma ago. These rocks were previously interpreted as possibly being of Precambrian age. Initial Pb and Sr ratios are consistent with arc/subduction related magmagenesis with little or no involvement of ancient continental crust. Subsequent high pressure (>12 kb) metamorphism of the WFO may reflect a major collision event involving crustal thickening by overthrusting of a >15 km thick sequence. Metamorphism ceased 116 Ma ago based on²⁰⁶Pb/²³⁸U ages of zircon from a retrogressed granulite. U-Pb isotopic analysis of apatite, along with previously published Rb/Sr mineral ages, indicate that final uplift and cooling to <300–400° C was largely completed by 90 Ma. The average uplift rate during this period is inferred to have been in excess of 1 mm/yr.Unmetamorphosed gabbronorites of the Darran Complex in eastern Fiordland, inferred by some investigators to be the granulite protolith, yield concordant U/Pb zircon ages of 137±1 Ma. U-Pb ages of apatite, and previously published K/Ar mineral ages indicate that these rocks experienced a rapid and simple cooling history lasting only a few million years. The high-grade WFO and unmetamorphosed Darran Complex are now separated by a profound structural break. However, the ages and similarities in initial Pb and Sr isotopic ratios suggest that both suites are products of the same Early Cretaceous cycle of subduction-related magmatism. The timing of Early Cretaceous magmatism and metamorphism, collision and resultant crustal thickening, and subsequent great uplift and erosion in Fiordland has important implications for terrane accretion and the evolution of relative plate motions along the New Zealand segment of the Gondwana margin.     

Paläomagnetische Untersuchungen im Schilfsandstein (Trias,Km2) Westeuropas

Zusammenfassung Von insgesamt 46 beprobten Profilen aus dem Schilfsandstein (Trias, Km2) Westeuropas wurden bislang 41 Profile mit 343 Einheiten und 870 Handstücken mit 1897 Einzelkernen auf ihren paläomagnetischen Inhalt untersucht.Thermische Entmagnetisierungsversuche an 277 Proben zeigen, daß die natürliche remanente Magnetisierung (NRM) von mehreren, an verschiedene Magnetisierungsträger gebundenen Komponenten getragen wird.Als charakteristische remanente Magnetisierung (CARM), von der angenommen wird, daß sie das zur Ablagerungszeit herrschende Paläofeld abbildet, kristallisiert sich für die Sedimentationsräume Weserbergland und Franken eine Deklination (DR=Deklination rotiert) von 60° und eine Inklination (IR=Inklination rotiert) von 30° (DR/IR 60/30) und für Schwaben und die Nordschweiz DR/IR 240/–30 heraus.Neben der stabilen Paläofeldrichtung werden auch sedimentäre und tektonische Gefüge als weitere stabile Magnetisierungsrichtungen abgebildet. Diese Richtungen liegen der Achse maximaler Suszeptibilität (K1 max) parallel.Unter Annahme einer normalen Polarität des Erdmagnetfeldes zur Zeit der Schilfsandsteinablagerung im Weserbergland und Franken und einer reversen Polarität zur Zeit der Ablagerung in Schwaben und der Nordschweiz errechnet sich ein Paläonordpol bei 111 E 28 N; er fällt damit in die Nähe des Triaspoles der Europäischen Polwanderungskurve (McElhinny, 1973).Für den Ablagerungszeitraum des Raibler Sandsteins in den Südalpen wird ein Paläonordpol bei 128 W 48 N errechnet.Die magnetostratigraphische Zeitskala der Trias (Burek, 1970) kann um die Einstufung des Schilfsandsteins in das höhere obere Karn mit beginnender normaler Polarität und dann reverser Polarität ergänzt werden.

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In the Schilfsandstein (Triassic, Km2) of Western Europe 41 sections with 343 units and 1897 cores were sampled for palaeomagnetic investigations. By thermal demagnetization experiments different magnetic minerals were determined as carriers of the natural rémanent magnetization (NRM).The characteristic remanent magnetization (CARM) reflecting the palaeofield direction is described in the Weserbergland and Franken by DR/IR 60/30 (DR = declination after tectonic correction/IR=inclination after tectonic correction) and in Schwaben and Northern Switzerland by DR/IR 240/–30.In addition stable directions are reported which are related to sedimentary and tectonic fabric. These directions are parallel to the axis of maximum susceptibility (Klmax).Assuming normal polarity for the magnetic field during deposition of the Schilfsandstein in the Weserbergland and Franken and assuming reversed polarity in Schwaben and Northern Switzerland a palaeonorthpole is estimated at 111 E 28 N. This poleposition fits near the Triassic poleposition of the European polar wandering curve (McElhinny, 1973).The poleposition of the Bergamasker Alps (Raibler Sandstein, Southern Alps) is figured out at 128 W 48 N.The triassic magnetostratigraphic time scale ofBurek (1970) can be completed as far as the Schilfsandstein is to arrange into the highest Upper Carnian starting with normal polarity going on with reversed polarity.

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Résumé Dans le Grès à roseaux (Trias, Km 2) de l'Europe occidentale, 343 prélèvements provenant de 41 profils et 1897 carrottes extraites de 870 échantillons ont fait l'objet de recherches paléomagnétiques. — Des essais de démagnétisation thermique sur 277 échantillons ont révélé différents minéraux magnétiques comme étant les porteurs de l'aimantation rémanente naturelle (NRM). — L'aimentation rémanente caractéristique (CARM) reflétant la direction du paléochamp magnétique au moment de la sédimentation donne des valeurs de 60/30 pour DR/IR (DR=déclinaison après correction tectonique, — IR=inclinaison après correction tectonique) dans le Weserbergland et en Franconie et 240/– 30 pour DR/IR en Souabe et dans la Suisse septentrionale. — En plus de la direction stable du paléo champ, on a trouvé d'autres directions d'aimentation stables reliées aux structures sédimentaires et tectoniques. Ces directions sont parallèles à l'axe de la susceptibilité magnétique maximale (K1 max). — En supposant une polarité normale du champ magnétique terrestre au moment de la sédimentation du Grès à roseaux dans le Weserbergland et la Franconie, et une polarité inversée pendant sa formation en Souabe et en Suisse septentrionale, il en résulte une position géographique de 111 E et 28° N pour le paléopôle Nord, ce qui coïncide à peu près avec la position du pôle triasique sur la courbe polaire de l'Europe (McElhinny, 1973). Pendant la sédimentation du Grès de Raibler dans les Alpes bergamasques, le paléopôle Nord se trouvait à 128° O 48° N. — L'echelle magnétostratigraphique pour le Trias (Burek, 1970) peut maintenant être complétée en datant le Grès à roseaux dans la partie supérieure du Carnien supérieur, débutant par une aimantation normale et continuant par une aimantation inversée.

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343 41 ( ) 1897 870 . 277 , — NRM — . — CARM —, , , , , (DR = Deklination rotiert) 60°, (IR = Inklination rotiert) 30° (DR/IR 60/30), DR/IR 240/-30. , . /_1makc. , 111 E 28 N, . ., . 128 W 48 N. (Burek, 1970) . . , .

     

Feldspathic hornblende and garnet granulites and associated anorthosite pegmatites from Doubtful Sound,Fiordland, New Zealand

Feldspathic hornblende granulites from Doubtful Sound, New Zealand with the assemblage plagioclase+hornblende+clinopyroxene+orthopy-roxene +oxide+apatite are criss-crossed by a network of garnetiferous anorthosite veins and pegmatites. The feldspathic gneiss in contact with anorthosite has a reaction zone containing the assemblage plagioclase +garnet+clinopyroxene+quartz+rutile+apatite. The garnet forms distinctive coronas around clinopyroxene. The origin of these rocks is discussed in the light of mineral and whole rock chemical analyses and published experimental work.It is thought that under conditions leading up to 750 °C, 8 kb load pressure and 5 kb H₂O pressure, partial melting occured in feldspathic hornblende granulites. The melt migrated into extensional fractures and eventually crystallised as anorthosite pegmatites and veins. The gneisses adjacent to the pegmatites from which the melt was extracted changed composition slightly, by the loss of H₂O and Na₂O, so that plagioclase reacted simultaneously with hornblende, orthopyroxene, and oxide to form garnet, clinopyroxene, quartz and rutile.     

Petrology of ultramafic nodules from West Kettle River,near Kelowna,Southern British Columbia

A basanitoid flow of Miocene age, exposed near the West Kettle River, 25 km southeast of Kelowna, British Columbia, contains abundant ultramafic and mafic nodules. The subangular nodules are 1–20 cm across and typically show granular textures. A study of 250 nodules indicates that spinel lherzolite (60%) is the dominant type with subordinate olivine websterite (10%), websterite (7%), clinopyroxenite (4%), wehrlite (4%), pyroxene gabbro (4%), dunite (2%), harzburgite (1%) and granitic rocks (8%). Ultramafic nodules are of two types. Most of the wehrlites and clinopyroxenites belong to the black pyroxene (aluminous clinopyroxene) series, whereas the other clinopyroxene-bearing nodules belong to the green pyroxene (chromian diopside) series. Some spinel lherzolite nodules have distinctive pyroxene- and olivine-rich bands. Microprobe analyses of the constituent minerals of more than thirty nodules from the green pyroxene series indicate that grain to grain variations within individual nodules are small even when banding is present. Olivine, orthopyroxene, clinopyroxene and spinel in spinel lherzolite have average compositions of Fo₉₀, En₉₀, Wo₄₇Fs₅En₄₈, Cr/(Cr+ Al+Fe³)=0.1 and Mg/(Mg+Fe²⁺)=0.8. Equilibration temperatures, which were calculated using the two pyroxene geothermometer of Wells (1977), range between 920–980° C. Based on published phase stability experiments, pressures of equilibration are between 10–18 kbar. In summary, the upper mantle beneath southern British Columbia is dominated by spinel lherzolite but contains some banding on a scale of cm to meters. The temperature in the upper mantle is 950° C at a depth of 30–60 km.On leave from the Geological Institute, University of Tokyo, Japan     

Evidence for a Panafrican volcanic arc and wrench fault tectonics in the Jbel Saghro,Anti-Atlas,Morocco

The Saghro hills constitute the northern branch of the Panafrican mobile belt in the eastern part of the Moroccan Anti-Atlas. The Precambrian terranes are predominantly composed of volcaniclastic and volcanic series witnessing a mainly explosive volcanism, intruded by diorites and granites. Their age attribution is problematic, and has been reconsidered in the present study based on structural evidence and Rb/Sr data of quartzdiorites: penetratively deformed volcano-sedimentaries intruded by these plutons aged between 754 and 722 Ma are now considered as Lower Precambrian II. The Upper PII series have been reattributed, and only formations overlying a basal conglomerate and angular disconformity are considered PIII.Main schistosities are predominantly NE-SW, cut by conjugate sets of strike-slip shear zones. In the Saghro area NW-SE compression can explain the observed structures during this main Panafrican deformation phase, while fault kinematics and dike emplacement related to late deformation events indicate rather a NE-SW compression.The explosive volcanism of the Saghro area can be related to a volcanic arc, active during the subduction- and collision-related Panafrican deformations. This arc would be located on the upper plate in respect to the northward dipping subduction zone evidenced in Bou Azzer — El Graara inlier (Saquaque et al., 1989a).

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Zusammenfassung Der Saghro repräsentiert den nördlichen Zweig der panafrikanischen Kette im östlichen Teil des marokkanischen Anti-Atlas. Die präkambrischen Serien bestehen weitgehend aus vulkanischem und vulkano-detritischem Material, die Zeugnis einer vorwiegend explosiven Vulkantätigkeit sind. Diese Serien sind intrudiert von Dioriten und Graniten. Die Altersbestimmung dieser Serien ist problematisch, und ihre Einstufung ist in vorliegender Arbeit revidiert auf Grund struktureller Beobachtungen und Rb-Sr Alter der intrusiven Quarzdiorite von 754 bis 722 Ma. Damit gehören die penetrativ deformierten Serien dem unteren PII an und dem oberen PII werden die etwas deformierten Teile des ehemaligen unteren PIII zugeordnet. Nur diejenigen Formationen, die ein charkteristisches Basiskonglomerat oder eine Winkeldiskordanz überlagern, werden als PIII eingestuft.Die Hauptschieferung streicht NE-SW, und wird von einem System konjugierter Scherzonen durchschnitten. Im Saghro können alle Strukturen dieser panafrikanischen Hauptphase durch eine NW-SE gerichtete Einengung erklärt werden. Die Injektion von Gängen und die Kinematik entlang Störungen im späteren Stadium der panafrikanischen Deformation dagegen deutet auf eine NE-SW-Einengung.Der explosive Vulkanismus und die kalk-alkalinen Plutone des Saghro können durch einen Inselbogenmagmatismus im Zusammenhang mit der nordvergenten Subduktion entlang des »accident majeur« von Bou Azzer – El Graara erklärt werden (Saquaque et al., 1989). Seine Aktivität war gleichzeitig mit den die Subduktion und die Kollision begleitenden Deformationen.

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Résumé Les boutonnières du Saghro constituent la branche nord de la zone panafricaine mobile dans la partie est de l'Anti-Atlas marocain. Les terrains précambriens sont essentiellement composés de séries volcano-clastiques et volcaniques témoignant d'un volcanisme à prédominance explosive, qui sont intrudées par des diorites et des granites. Leur attribution stratigraphique est problématique et fut reconsidérée comme PrécambrienII inférieur sur la base des données structurales et des datations Rb/Sr des diorites qaurtziques intrusives entre 754 et 722 Ma. En conséquence la série PII supérieur a été redéfinie, et uniquement des formations surmontant un conglomérat basai caractéristique ou une discordance angulaire sont considérés du PIII.La schistosité principale est NE-SW, recoupé par des systèmes de zones de cisaillement décrochantes conjuguées. Dans la région du Saghro, une compression NW-SE peut expliquer ces structures associées à la phase de déformation pan-africaine majeure, tandis que la cinématique des failles et l'emplacement de dykes liés aux déformations panafricaines tardives indiquent une compression NE-SW.Le volcanisme explosif du Saghro peut être lié à un arc, qui a été actif pendant les événements tectoniques liés à la subduction et la collision panafricaines. Cet arc sera localisé sur la plaque supérieure par rapport à une zone de subduction vers le nord retracée le long de l'accident majeur dans la boutonnière de Bou Azzer — El Graara (Saquaque et al., 1989).

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- . . . - , . . Rb/Sr . - , 722754 . , P II, P III, , P . P III , , , . . . - . - , , , . , - , . , -, , , - — .

     

Application of mineral thermometers and barometers to granitoid igneous rocks: the Etive Complex, W Scotland

Summary The Etive complex, one of the Caledonian Newer Granites of Scotland, is a ring complex of Devonian age, ranging in composition from pyroxene-diorite to leucogranite. Six samples, representing the major rock units in the southern parts of the Etive complex were chosen for mineral chemical studies and for estimation of the pressure and temperature conditions of magmatic crystallisation. Application of Al- in-hornblende barometry and crossite contents of amphiboles indicates a pressure <3kbar for the intrusion, in good agreement with published independent pressure estimates of 2kbar from mineral equilibria in metasedimentary hornfelses in the Etive thermal aureole. Thermometry, using ternary and binary feldspar systems, yields low temperatures, which probably reflect late-stage, post-magmatic re-equilibration of these minerals. Several geothermometers have been applied to the Quarry Diorite, the outermost intrusion of the complex. The highest temperature for the rocks comes from orthopyroxene–clinopyroxene solvus thermometry, and is 1000°C; this is interpreted to reflect the initial crystallisation of the diorite magma immediately after its emplacement. The maximum temperature from hornblende-plagioclase thermometer is 816°C, which probably reflects late-stage crystallisation of the magma.     

Sedimentary provenance of Mid-Devonian clastic sediments in the Teplá-Barrandian Unit (Bohemian Massif): U–Pb and Pb–Pb geochronology of detrital zircons by laser ablation ICP-MS

Summary The provenance of the Mid-Devonian clastic sediments in the Teplá-Barrandian Unit (TBU) of the Bohemian Massif was investigated by laser ablation ICP-MS U–Pb zircon dating, bulk sediment geochemistry and mineralogical study of the heavy mineral fraction. In contrast to the island arc provenance of the TBU Neoproterozoic sediments, the Early Palaeozoic sediments contain significant amounts of differentiated crustal material. The detrital zircon populations in the Barrandian Mid-Devonian siltstones and sandstones show ages ranging from Archaean (3.0Ga) to Early Palaeozoic (0.39Ga). Major age maxima are at 2.6Ga, 2.0–2.25Ga, 0.62 and 0.51Ga. The youngest identified zircons so far correspond to Lower and Mid-Devonian ages. The extensive mechanical abrasion of zircons having Archaean (3.0, 2.8 and 2.6Ga) to Paleoproterozoic ages (2.25–2.0Ga) suggest their provenance from recycled old sedimentary sequences. The relatively large number of zircons with ages between 2.0 and 3.0Ga may indicate the presence of relicts of the Archaean/Paleoproterozoic crust in the source areas of the studied Mid-Devonian sediments. The absence of detrital zircon ages between 0.9 and 1.2Ga and the presence of zircon ages of 2.0–2.25 and 0.5–0.8Ga correspond to the zircon age pattern from the Gondwana-related North African, rather than Gondwana-related South American and Baltic terranes. The material was entering the basin predominantly from the west and consisted primarily of detrital material of Cambrian granitoids and recycled material of Neoproterozoic meta-sedimentary sequences.     

Origin and differentiation of picritic arc magmas,Ambae (Aoba), Vanuatu

Key aspects of magma generation and magma evolution in subduction zones are addressed in a study of Ambae (Aoba) volcano, Vanuatu. Two major lava suites (a low-Ti suite and high-Ti suite) are recognised on the basis of phenocryst mineralogy, geochemistry, and stratigraphy. Phenocryst assemblages in the more primitive low-Ti suite are dominated by magnesian olivine (mg 80 to 93.4) and clinopyroxene (mg 80 to 92), and include accessory Cr-rich spinel (cr 50 to 84). Calcic plagioclase and titanomagnetite are important additional phenocryst phases in the high-Ti suite lavas and the most evolved low-Ti suite lavas. The low-Ti suite lavas span a continuous compositional range, from picritic (up to 20 wt% MgO) to high-alumina basalts (<5 wt% MgO), and are consistent with differentiation involving observed phenocrysts. Melt compositions (aphyric lavas and groundmasses) in the low-Ti suite form a liquid-line of descent which corresponds with the petrographically-determined order of crystallisation: olivine + Cr-spinel, followed by clinopyroxene + olivine + titanomagnetite, and then plagioclase + clinopyroxene + olivine + titanomagnetite. A primary melt for the low-Ti suite has been estimated by correcting the most magnesian melt composition (an aphyric lava with 10.5 wt% MgO) for crystal fractionation, at the oxidising conditions determined from olivine-spinel pairs (fo₂ FMQ + 2.5 log units), until in equilibrium with the most magnesian olivine phenocrysts. The resultant composition has 15 wt% MgO and an mg ^Fe2 value of 81. It requires deep (3 GPa) melting of the peridotitic mantle wedge at a potential temperature consistent with current estimates for the convecting upper mantle (T _p 1300°C). At least three geochemically-distinct source components are necessary to account for geochemical differences between, and geochemical heterogeneity within, the major lava suites. Two components, one LILE-rich and the other LILE- and LREE-rich, may both derive from the subducting ocean crust, possibly as an aqueous fluid and a silicate melt respeetively. A third component is attributed to either differnt degrees of melting, or extents of incompatible-element depletion, of the peridotitic mantle wedge.     

Evaluation of biotite-garnet geothermometers: application to the English River subprovince,Ontario

In recent years, there have been numerous calibrations of the biotite-garnet Fe-Mg exchange geothermometer. The Eastern Lac Seul region of the English River subprovince, Ontario, provides an excellent field area in which to compare these calibrations.Trend surface analysis using the temperatures obtained from garnet cores and matrix biotites-showed almost identical trends in the eastern Lac Seul region regardless of the calibration used. The absolute temperatures and the precision of each calibration do, however, show large variation. Geothermometers based solely on lnK_D were found to give more precise results than the calibrations that attempt to incorporate non-Fe-Mg components. The Perchuk and Lavrent'eva (1983) thermometer yields the most precise and accurate results. If a sufficient number of samples are collected over a region, it can be used to estimate metamorphic temperature trends to ±30° C. Metamorphism and migmatization of the English River subprovince occurred during the Kenoran orogeny, 2.68 b.y. ago. Our results show that a thermal anticline has been preserved, with temperatures of 600° C at the north and south contacts with Uchi and Wabigoon Greenstone belts, increasing to 725 °C at the center of the subprovince. A garnet-cordierite in isograd occurs at 650° C and an orthopyroxene in isogradat 700° C.     

Metallogenese präkambrischer Goldvorkommen in den vulkano-sedimentären Gesteinskomplexen (greenstone belts) der Swaziland-Sequenz in Südafrika

Zusammenfassung In den präkambrischen vulkano-sedimentären Gesteinskomplexen, den sogenanntengreenstone belts des Kaapvaal-Kratons in Südafrika können drei Typen von Goldvorkommen unterschieden werden: a) sulfidführende Goldquarzgänge; b) stratiforme massive Sulfiderze; und c) komplexe Sulfidimprägnationen in Porphyrstöcken. Als primäre Hauptquellen des Goldes werden in erster Linie die primitiven peridotitischen und basaltischen Komatiite der Onverwacht-Gruppe angenommen. Sie bilden die Basis der Swaziland-Sequenz und führen durchschnittlich bis zu viermal mehr Gold (0,02 ppm) als besser entwickelte äquivalente, jüngere Gesteine. In drei oder vier Schritten wurden die anfänglich geringen Goldkonzentrationen der Onverwacbt-Gesteine von verschiedenen sedimentären und metamorphen Umlagerungsprozessen angereichert und schließlich die teilweise abbauwürdigen Goldlagerstätten dergreenstone belts gebildet, welche die Primärerze der Witwatersrand-Goldseifen sind.Ultrabasische und basische Gesteine von der Art der Komatiite des Barberton Mountain Land haben aufgrund ihrer Zusammensetzung erhöhte Goldgehalte und sind daher als die Hauptbringer von Gold aus dem Bereich des wahrscheinlich noch wenig differenzierten Erdmantels zu betrachten. Die enge Verknüpfung solcher primitiver, potentiell goldreicher Gesteinsvergesellschaftungen als Repräsentanten der frühesten petrogenetischen und metallogenetischen Prozesse mit der Entwicklung der archaischen Erdkruste ist in dengreenstone belts Südafrikas evident und könnte daher eine Erklärung für die globale Anhäufung von Goldlagerstätten im Präkambrium sein.

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The early Precambrium volcano-sedimentary rock assemblages — greenstone belts of the Kaapvaal Craton, South Africa, contain three different types of gold mineralizations: a) sulfide-bearing gold-quartz veins, b) conformable, massive sulfide ores, and c) disseminated complex sulfide ores in porphyry bodies. It is suggested that the ultimate source of the gold in the vein-deposits has to be sought in the primitive peridotitic and basaltic komatiites of the Onverwacht Group rather than in the intruding granites. The komatiites which form the base of the Swaziland Sequence contain up to four times more gold (0,02 ppm) than younger, less primitive equivalent rock types. The initially minute gold contents of the Onverwacht rocks have been reconstituted and concentrated in three to four stages by a number of sedimentary and metamorphic processes to form sub-economic to economic gold deposits. These deposits, in turn, are the primary ores for the giant Witwatersrand gold placers.Ultramafic and mafic rocks of similar composition as the komatiites of the Onverwacht Group are potentially enriched in gold and, therefore, could be the principal transporters of gold from the mantle, which was probably only little differentiated at these times. The close association of such primitive rock assemblages, which are manifestations of the earliest petrogenic and metallogenic processes, with the formation of the Archean crust is evident in the greenstone belts of South Africa and could explain the global abundance of gold deposits in Precambrian rocks.

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Résumé Dans les séries précambriennes volcano-sédimentaires, connues sous le nom degreenstone belts, du craton du Kaapvaal en Afrique du Sud, on peut distinguer trois types de gisements aurifères: a) des filons de quartz aurifères à sulfures; b) des minerais sulfurés massifs stratiformes; et c) des imprégnations à sulfures complexes dans des pitons de porphyre. On considère les komatiites péridotitiques et basaltiques «primitives »du Groupe inférieur de l'Onverwacht comme la source primaire principale de l'or. Ces roches forment la base de la série du Swaziland et ont une teneur moyen en or jusqu'à quatre fois (0,02 ppm) plus élevée que les roches équivalentes plus jeunes, mieux dévéloppées. Des processus sédimentaires et métamorphiques ont enrichi en trois ou quatre étapes les concentrations en or originalement très faibles des roches de l'Onverwacht pour former les gisements aurifères partiellement exploitables desgreenstone belts, qui représentent les minerais primaires des alluvions aurifères du Witwatersrand.Des roches ultrabasiques et basiques du type des komatiites du Barberton Mountain Land ont, vu leur composition, des teneurs élevées en or, et sont à considérer comme les principaux fournisseurs d'or, en provenance du manteau, dans un stade probablement encore peu différencié. La liaison étroite, avec le développement de la croûte terrestre archéenne, de ces associations de roches «primitives»potentiellement riches en or, produits de processus pétrogénétiques et métallogéniques les plus anciens, est évidente dans lesgreenstone belts de l'Afrique du Sud, et pourrait fournir une explication à l'accumulation mondiale des gisements aurifères dans le Précambrien.

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Mein Dank richtet sich in erster Linie an meine Kollegen und Freunde in Johannesburg, Dr. C. R.Anhaeusser, Dr. M. J.Viljoen und Dr. R. P.Viljoen, für viele gemeinsame Feldbefahrungen und interessante Diskussionen. Für die kritische Durchsicht des Manuskriptes und für wertvolle Hinweise sei Herrn Prof. Dr. G. C.Amstutz, Heidelberg, herzlich gedankt. Die Arbeit wurde im Rahmen eines Habilitandenstipendiums der Deutschen Forschungsgemeinschaft zusammengestellt.     

Die seismische Aktivität in Venezuela im Zusammenhang mit den wichtigsten tektonischen Bruchzonen

Zusammenfassung Einem kurzen Überblick über die geologischen und tektonischen Zusammenhänge in den wichtigsten venezolanischen Erdbebengebieten folgt eine standardisierte Betrachtung der Einzelbeben, deren Magnitude gleich oder größer als 5,5 war. Die aus makroseismischer Intensität und/oder Magnitude (Richter) berechnete, ausgelöste Erdbebenenergie, summiert über 440 Jahre bekannter Erdbebengeschichte Venezuelas, wurde graphisch dargestellt. Die Neigung der so erhaltenen Energietreppen ist ein Maß für die Seismizität, i.e. der Vertikalabstand der Parallelen zwischen Maxima und Minima ist ein Maß für die größtmögliche Magnitude eines Erdbebens aus der entsprechenden Herdregion, und aus den zeitlichen Abständen der Energietreppen lassen sich Schlüsse ziehen über Erdbebenhäufigkeit bzw. Erdbebenerwartung. Schließlich wurde für alle Beben das der ausgelösten seismischen Energie unter gegebenen Voraussetzungen entsprechendeErdbebenvolumen berechnet, an die Erdoberfläche projiziert und als Epizentralgebiete in einer Isoseistenkarte dargestellt, in welchen Wellenbewegungen und Krustendeformationen zu erwarten sind. Besonders Brucherscheinungen sollten dann sichtbar sein, wenn eine der Oberflächen des Volumens mit der Erdoberfläche zusammenfällt. Mittels einer für alle größeren venezolanischen Erdbeben aus makroseismischen Beobachtungen berechneten Intensitäts-Abklingkonstanten c wurde schließlich eine Isoseistenkarte für Venezuela entworfen, in welcher mögliche Überlagerungen aus allen seismischen Zonen des Landes berücksichtigt wurden. Diese Karte kann als Grundlage für die Planung erdbebensicherer Bauten und für geotektonische Zwecke benutzt werden.

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A brief synopsis of the geological and tectonical context of the most important Venezuelan earthquake regions is followed by a standardized treatment of the single earthquakes with magnitudes greater then 5,5. From intensity and/or magnitude (Richter), the earthquake energy released was calculated, added up for the 440 years of known earthquake history of Venezuela, and presented in graphs. The slope of such cumulative energy histogram is a measure of the seismicity, i.e. the distance between the two parallel lines, which connect the maxima and the minima, gives an idea of the possible maximum magnitude in each region; from the time intervals of the steps one may draw conclusions concerning earthquake frequency and earthquake expectation. Finally the earthquake volume for each single quake, which under given conditions corresponds to the energy released, was calculated, its surfaces were projected on the earth's surface and mapped as epicentral regions of an isoseismal map, in which wave motion and crustal deformations may be expected. Special fracture features should be visible where one of the surfaces of the volume intersects the earth's surface. By means of an intensity decay constant c, which was determined from macroseismic observations for each greater earthquake, the isoseismal map for Venezuela was drawn, in which possible intensity superpositions of all seismic regions were taken into consideration. This map may be used as a base for earthquake engineering and geotectonical purposes.

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Résumé Un bref aperçu sur les rapports géologiques et tectoniques dans les régions de tremblements de terre les plus importantes au Vénézuéla est suivi d'une étude standardisée des tremblements individuels, dont la magnitude était égale ou supérieure à 5,5. L'énergie sismique dégagée, calculée à partir de l'intensité macro-sismique et/ou de la magnitude (Richter), accumulée pendant 440 ans d'histoire connue des tremblements au Vénézuéla, est représentée à l'aide d'esquisses graphiques. L'inclinaison des «escaliers d'énergie» qui en résultent est la mesure de la sismicité, c'est-à-dire la distance verticale des lignes parallèles entre maxima et minima est la mesure de la magnitude la plus grande possible d'un tremblement de la région sismique en question, et on peut déduire des intervalles de temps entre les escaliers d'énergie des conclusions sur la fréquence et la prévision des tremblements. Enfin, pour tous les tremblements le volume de tremblement correspondant sous des conditions données à l'énergie sismique dégagée est calculé, projeté sur la surface de la terre et représenté sur une carte isoséiste comme régions épicentrales où l'on peut prévoir un mouvement d'ondes et des déformations de l'écorce. En particulier, des phénomènes de fraction doivent être visibles quand l'une des surfaces du volume coincide avec la surface de la terre. Finalement, à l'aide d'une constante d'intensité diminuée «c», calculée pour tous les tremblements de terre majeurs du Vénézuéla par des observations macrosismiques une carte isoséiste est dessinée pour le Vénézuéla, dans laquelle il est tenu compte des superpositions possibles de toutes les zones sismiques du pays. Cette carte peut servir de base pour le projet de bâtiments résistant aux séismes et à des buts géotectoniques.

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Provenance and diagenesis of organic matter in Late Cretaceous and Tertiary sediments from the southern Black Sea margin

The organic matter in the Late Cretaceous and Tertiary sediments from the southern Black Sea margin is assigned to the terrestrial-marine/terrestrial range of organic facies. Within this range, the stratigraphic section yields different organic facies types in response to different accumulation and preservation controlling processes. During the Late Companian-Maastrichtian, organic material from the shelf and slope was re-deposited in the deeper oxic parts of the basin. Rapid transport and sedimentation resulted in a higher degree of preservation of lipid-rich, terrestrial components (sporinite, cutinite, resinite) in comparison to the autochthonous sediments. The increase in organic carbon with increasing silt/clay content together with low carbon concentrations in the allochthonous sediments suggest that the accumulation of organic matter in the source areas was controlled by terrigenous influx and that the accumulation conditions were not favorable.In the Eocene (fore-arc basin), the higher content of marine organic matter can be explained by progressive shallowing of the environment and by reduced oxygen content in the bottom waters (reduced bioturbation).In the Miocene and Pliocene (back-arc basin), the organic fraction of the sediments from the basin margin is purely terrestrial and consists mostly of inertinite and reworked terrigenous liptinite indicating oxidative conditions. The dominance of inertodetrinite in the Miocene and of semifusinite in the Pliocene point to a change in the source area or to a higher energy transport or deposition conditions for the Miocene marginal sediments. In the basin interior, the higher content of marine organic matter is due to an oxygen deficiency or anoxic conditions in the bottom waters. Mineral associations indicate complete sulfate reduction and consequent methanogenesis. This is also implied in the hydrocarbon distributions. Periodic oxic conditions lead to a decrease in the marine liptinitic component. In the basin interior, however, the terrigenous fraction is still dominant, implying a continuous influx from the basin margins.The Late Cretaceous to Pliocene sediments are thermally immature (Rm<0.5%, T_max<435 °C).

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Zusammenfassung Die organische Substanz in den Sedimenten der Oberkreide und des Tertiärs der südlichen Schwarzmeerregion ist dem terrestrischen bis marin-terrestrischen Bereich organischer Fazies zuzuordnen. Innerhalb dieses Bereiches weisen die stratigraphischen Abschnitte unterschiedliche organische Faziestypen auf, die auf unterschiedliche, die Akkumulation und den Erhaltungsgrad der organischen Substanz kontrollierende Prozesse zurückzuführen sind.Während des Obercampan-Maastrichtiums und des Paläozäns (fore-arc Becken) wurde organisches Material des Schelf/-hanges in den tieferen oxischen Beckenbereichen resedimentiert. Die rasche Zufuhr und Ablagerung führte zu einem gegenüber den autochthonen Sedimenten höheren Erhaltungsgrad an lipidreichen, terrestrischen Komponenten (Sporinit, Cutinit, Resinit). Die Zunahme an organischem Kohlenstoff mit steigendem Silt-/Tonanteil bei insgesamt niedrigen Kohlenstoffkonzentrationen in den Resedimenten läßt vermuten, daß die Akkumulation organischer Substanz in den Liefergebieten durch terrigene Zufuhr bestimmt wurde und die Akkumulationsbedingungen ungünstig waren.Für das Eozän ist ein erhöhter Eintrag an marinem organischem Material zu verzeichnen, der mit der zunehmenden Verflachung des Ablagerungsraumes (fore-arc Becken) und einer Reduzierung im Sauerstoffgehalt des Bodenwassers (abnehmende Bioturbation) erklärt wird.Für das Miozän und Pliozän (back-arc Becken) ist die organische Fraktion der Ablagerungen des Beckenrandes rein terrestrisch und besteht zum größten Teil aus Inertinit und wieder aufgearbeitetem terrigenem Liptinit, die oxidative Verhältnisse anzeigen. Die Dominanz von Inertodetrinit im Miozän und Semifusinit im Pliozän indiziert eine Änderung im Liefergebiet oder ein höheres Energieniveau beim Transport bzw. im Ablagerungsraum der miozänen Randsedimente. Im Beckeninneren ist ein erhöhter Anteil an mariner organischer Substanz festzustellen, der auf Sauerstoffverarmung oder anoxische Verhältnisse im Bodenwasser zurückgeführt wird. Die Mineralassoziationen in den Sedimenten weisen auf vollständige Sulfatreduktion und nachfolgende Methanogenese hin, die sich auch mit den Kohlenwasserstoffverteilungen nachvollziehen läßt. Periodisch oxische Bedingungen führen zu einer Reduzierung der marin-liptinitischen Komponente. Im Beckeninneren dominiert jedoch auch die terrigene Fraktion (Huminit/Vitrinit, Inertinit), was auf kontinuierliche Zufuhr vom Beckenrand schließen läßt.Die Sedimente der Oberkreide bis Pliozän sind thermisch unreif (Rm<0.5%, T_max<435 °C).

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Résumé La matière organique contenue dans les sédiments du Crétacé supérieur et du Tertiaire de la partie sud de la Mer Noire est à rapporter au domaine de facies organique terrestre à marin-terrestre. La série stratigraphique présente, dans les limites de ce domaine, divers types de facies organiques qui traduisent les divers processus qui régissent l'accumulation et la préservation.Au cours du Campanian supérieur-Maastrichtien, des matériaux organiques provenant du shelf et du talus continental ont été redéposés dans les parties oxygénées plus profondes du bassin. La rapidité du transport et de la sédimentation a entraîné la préservation de composants terrestres riches en lipides (sporonite, cutinite, résinite), dans une mesure plus élevée que dans les sédiments autochtones. L'augmentation de la teneur en carbone organique corrélative à celle de la fraction fine (boue et silt), de même que la faible concentration en carbone des sédiments allochtones indique que, dans la région-source, l'accumulation de matières organiques était régie par un afflux terrigène et que les conditions d'accumulation n'étaient pas favorables.A l'Eocène (bassin d'avant-arc) le contenu en matière organique marine est plus élevé, ce qui s'explique par la diminution progressive de la profondeur et par la réduction de la teneur en oxygène des eaux du fond (bioturbation réduite).Au Miocène et au Pliocène (bassin d'arrière-arc), la fraction organique des sédiments de la bordure du bassin est purement terrestre et consiste principalement en inertinite et en liptinite terrigène remaniée, ce qui indique des conditions oxydantes. La prédominance d'inertodétrinite au Miocène et de semifusinite au Pliocène indique soit une source différente, soit un transport ou un dépôt dans les conditions de plus haute énergie des sédiments miocènes marginaux. Vers l'intérieur du bassin, le contenu plus élevé en matière organique marine est dû à une déficience en oxygène ou à des conditions anoxiques dans les eaux de fond. Les associations minérales indiquent une réduction complète des sulfates et en conséquence une méthanogenèse, ce qui ressort également de la distribution des hydrocarbures. Des conditions oxydantes périodiques provoquent une diminution du composant liptinitique marin. Dans l'intérieur du bassin, toutefois, la fraction terrigène reste dominante, ce qui implique un afflux continu depuis les marges du bassin.Les sédiments d'âge crétacé supérieur à pliocène sont thermiquement immatures (Rm<0,5%; Tmax<435 °C).

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Dispersal and characteristics of pyroclastic fall deposits from Mt. Misery Volcano,West Indies

Mt. Misery volcano, near the northern end of the Lesser Antilles island arc, produced late Quaternary airfall layers that have different dispersal patterns. These are controlled by: a) the style of explosive activity which determined the heights of the eruption columns and b) a layered atmospheric system with contrasted bipolar wind directions at different altitudes. Isopach and isopleth maps are given for 10 eruptions belonging to the Mansion Series (>41, 730–1, 750 yrs. B.P.). Basaltic strombolian-type scoria-fall deposits were dispersed mainly by surface/lower tropospheric winds to the NW and W. In contrast green and brown andesitic sub-plinian and plinian falls with higher eruption columns were dispersed to the SE and E by upper tropospheric winds. Thinly laminated phreatomagmatic ashes within the Mansion Series are again dispersed to the NW and controlled by surface winds.The green andesite layers most commonly contain microvesicular, angular clasts due to some limited interaction of magma and external water which partly drove these eruption columns. These deposits also contain carbonized wood up to 11 km from the vent. Vegetation is thought to have been ignited by large juvenile bombs of dense green and esite which have been measured up to 15 cm at 8 km from the vent.

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Zusammenfassung Der Vulkan Mt. Misery im Norden des Inselbogens der Kleinen Antillen hat im späten Quartär Aschelagen hervorgebracht, die unterschiedliche Verteilungsmuster aufweisen. Diese werden bestimmt durch a) die Art der Explosionen, die die Höhe der Eruptionssäulen bestimmte und b) durch das geschichtete atmosphärische System mit gegenläufigen bipolaren Windrichtung in verschiedenen Windrichtungen. Es werden Isopachen-Isoplethen-Karten für 10 Ausbrüche dargestellt, die zu den Mansion-Serien (>41, 730-1, 750 Jahre B.P.) gehören. Basaltische Schlackenlagen vom Stromboli-Typ wurden hauptsächlich durch Oberflächen- bis untertroposphärische Winde nach Nordwesten und Westen verteilt. Im Gegensatz dazu vertrifteten grüne und braune andisitische subplinische und plinische Aschen aus höheren Eruptionssäulen nach SE und E durch Winde der oberen Troposphäre. Dünn laminierte phreatomagmatische Aschen innerhalb der Mansion-Serie wurden wiederum nach NW ausgebreitet durch oberflächennahe Winde. Die grünen Andesitlagen enthalten besonders häufig schaumige, eckige Komponenten, bedingt durch die Interaktion von Magma und Oberflächenwasser, die teilweise diese Eruptionssäulen beeinflußt hat. Diese Ablagerungen enthalten außerdem verkohltes Holz bis 11 km Entfernung vom Ausbruchszentrum. Es ist anzunehmen, daß die Vegetation durch große juvenile Bomben von dichtem, grünem Andesit verbrannt ist, die bis zu 15 cm ø in 8 km Entfernung vom Ausbruchszentrum beobachtet wurden.

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Résumé Le volcan Misery, situé dans la partie N de l'arc des petites Antilles a donné lieu, au cours du Quaternaire, au dépôt de couches de cendres, dont la dispersion s'est opérée de diverses manières. Cette dispersion est fonction: a) du style de l'activité explosive du volcan, dont dépend la hauteur de la colonne de projections; b) du système stratifié de l'atmosphère caractérisé par des vents dont la direction varie avec l'altitude. Des cartes d'isopaques et d'isoplethes ont été établies pour 10 éruptions de la série Mansion (>41, 790–1, 750 ans B.P.). Des scories basaltiques de type strombolien ont été dispersées principalement vers le NW et l'W par des vents de surface ou de la basse troposphère. Par contre, des produits andésitiques verts et bruns de type plinien et subplinien, provenant de colonnes d'éruption élevées, ont été dispersés vers le SE et l'E par des vents de la troposphère supérieure. Des cendres finement stratifiées, d'origine phréatomagmatique montrent une dispersion vers le NW provoquée par des vents de surface.Les dépôts andésitiques verts renferment couramment des fragments elastiques, microvésiculaires, anguleux, témoins de l'interaction du magma et des eaux de surface, responsable en partie de la hauteur des colonnes d'éruption. Les mêmes dépôts contiennent du bois carbonisé jusqu'à 11 km du cratère. On pense que la végétation a été incendiée par de grosses bombes d'andésite verte de forte densité, dont la dimension atteint encore 15 cm à 8 km du cratère.

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Über Bau,Alter und Metamorphose des Altkristallins der Schobergruppe,Osttirol

Zusammenfassung Zwei Komplexe sind zu trennen, ein Liegendkomplex aus wechsellagernden Glimmerschiefern und Quarziten mit gegenseitigen Übergängen und ein Hangendkomplex, der durch Einschaltungen von Hornblendegneisen, (Eklogit-)Amphiboliten und spärlich Amphibol-Eklogiten gekennzeichnet ist. Gerade die Amphibol-Eklogite dokumentieren eine polyphase Metamorphosegeschichte. Beide Einheiten sind durch eine horizontale bis sehr flach einfallende tektonische Grenze (Schuppenzone) getrennt, an der als Leitgestein ein Mikroklin-Augengneis von wenigen Metern Mächtigkeit auftritt.Hangend- und Liegendkomplex weisen ein verwickeltes und zum Teil gleichartiges tektonisches Inventar auf. Der Komplex der Eklogitamphibolite ist als eigenständige tektonische Einheit zu betrachten. B₁ ca. senkrecht B₂ zeigt weiträumige Verbiegungen der Gesteine (geringe Amplituden, große Wellenlängen, NE- oder SW-Tauchen). Die stärkste Einengung verläuft NE-SW (isoklinales B₂ mit 10–25° SE-Tauchen). Auch in den Schiefer- und Gneisserien finden sich zwei Faltenachsenrichtungen (B₁=25–35°-Tauchen nach ENE; Anlage von Störungen in 0kl und ac). B₁ und B₁ sind ähnlich. B₃ kann alpidisch sein (Tauchen flach nach E), was aber noch abgesichert werden muß.Das Maximum der Metamorphose liegt bei den Amphibol-Eklogiten zwischen Glaukophanschiefer- und Amphibolitfazies (350–550° C; 4,5–8 kb). In einer weiteren Phase ist die nachträgliche Amphibolitisierung der Eklogite auf eine Temperaturerhöhung unter gleichzeitigem Druckabfall (Symplektitbildung) zurückzuführen. Der H₂O-Druck spielt selektiv eine hervorragende Rolle. Die achsenparallele Lineation der progressiv metamorphen Minerale ist als syntektonische Kristallisation mit der B₂-Faltenphase anzusehen.Von den Augen- und Flasergneisen sind Altersbestimmungen nach der Rb-Sr-Gesamtgesteinsmethode durchgeführt worden. Die gemessenen Proben (8 Proben aus dem Wangenitzseegebiet, dessen nächste Entfernung zum Tauernfenster 10 km beträgt) ergeben eine Isochrone mit einem Alter von 439±20 (2) Mill. Jahren ( _{Rb 87}=1.47 · 10^–11 · a^–1) und einem Sr⁸⁷/Sr⁸⁶-Anfangsverhältnis von 0.7107±0.0016 (2). Das kaledonische Gesamtgesteinsalter stimmt mit der bisher bekannten geodynamischen Geschichte des Gebietes überein.

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Two complexes can be distinguished, an upper and a lower complex. The latter is set up by alternating mica schists and quartzites. Both of these show continuous transitions to each other. The upper complex is characterized by intercalations of hornblende gneisses, (eclogite) amphibolites and rarely amphibole eclogites. Particularly the amphibole eclogites show a polyphase history of metamorphism. Both units are divided by a horizontal to very gently dipping tectonic boundary. A microcline augengneiss of a few metres in thickness occurs parallel to this boundary.The upper and lower complex show a similar but complicated tectonic pattern, the complex of the eclogite amphibolites can be considered as a separate tectonic unit. B₁ ca. perpendicular to B₂, appears in ample flexures and folds (slight amplitudes large wavelengths, plunging to NE or SW). The strongest compression is directed from NE to SW (isoclinal B₂ plunging 10–25° to SE). Also in the series of schists and gneisses two fold axes are found (B₁ plunging 25–35° to ENE; first formation of faults in Okl and ac directions). B₁ and B₁ are similar. B₃ may be of alpidic age (plunging gently to E), but that has yet to be verified.The maximum of metamorphism for the amphibole eclogites is between glaucophane schist facies and amphibolite facies (350–550° C; 4,5–8 kb). In a further phase the later amphibolitization of the eclogites has to be attributed to an elevation of temperature under synchronous decrease of the pressure (formation of symplektite). The H₂O pressure plays a selective but eminent role. The lineation of the progressively metamorphic minerals parallel to the fold axes, represents syntectonic crystallization at the time of the B₂ folding.Age determinations of the augengneisses and flasergneisses have been carried out by the Rb-Sr whole rock method. The measured samples (8 samples from the Wangenitz lake area, at a distance of 10 km south of the margin of the Tauern Window) give an isochron resulting an age of 439±20 (2) m. y. ( _{Rb 87}=1.47 · 10^–11 · a^–1) and an initial Sr⁸⁷/Rb⁸⁶ ratio of 0.7107±0.0016 (2). The caledonian whole rock age is consistent with the presently known regional geodynamic history.

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Résumé On peut distinguer deux complexes: un complexe inférieur composé d'alternances de micaschistes et de quartzites passant les uns aux autres, et un complexe supérieur caractérisé par des intercalations de gneiss à hornblende, d'amphibolites éclogitiques et plus rarement d'éclogites à amphiboles. C'est précisément ces éclogites à amphiboles qui montrent le déroulement métamorphique en plusieurs phases. Les deux unités sont séparées par une limite tectonique horizontale à faiblement inclinée («zone des écailles»). Un augengneiss à microcline d'une épaisseur de quelques mètres sert d'horizon — repère pour les séparer. Ces complexes inférieur et supérieur fournissent un inventaire tectonique compliqué et, en partie, analogue. Il faut considérer le complexe à amphibolites éclogitiques comme une unité tectonique autonome. B₁ à peu près perpendiculaire à B₂, montre des déformations sur de grandes étendues (amplitudes faibles grandes longeurs d'onde, plongements NE ou SW. Le resserrement le plus fort se fait suivant la direction NE-SW (B₂ isoclinal avec plongement SE de 10° à 25°). De même dans les séries des schistes et des gneiss, on trouve deux directions d'axes de plis (B₁ = inclinaison de 25° à 35° vers ENE prédisposition à failles dans Ohl et ac). B₁ et B₁ sont semblables. B₃ peut-être alpin (inclinaison faible vers l'E), ce qui cependant reste encore à démontrer.Le maximum du métamorphisme dans les éclogites à amphiboles se situe entre les faciès des schistes à glaucophane et des amphibolites (350° à 550° C; 4,5 à 8 kb). C'est à une autre phase qu'il faut attribuer l'amphibolisation ultérieure des éclogites, due à une élévation de température et à une diminution de pression simultanée (formation de symplectites). La pression de H₂O joue un rôle sélectif considérable. On doit considérer la linéation, parallèle aux axes de plis, des minéraux du métamorphisme progressif comme une cristallisation syntectonique de la phase des plis B₂.Les augengneiss et des flasergneiss ont fourni les déterminations d'âge d'après la méthode Rb-Sr appliquée aux roches totales. Les échantillons mesurés (8 provenant de la région du lac de Wangenitz, dont la distance la plus courte jusqu'à la fenêtre des Tauern est de 10 km) donnent une isochrone d'un âge estimé à 439±20 (2) millions d'années ( _{Rb 87}=1.47 · 10^–11 · a^–1) et un rapport initial Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ de 0,7107±0,0016 (2). L'âge «calédonien» de l'ensemble concorde avec l'histoire géodynamique connue jusqu'à maintenant de ce domaine.

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Quantifizierung von Verwitterungsvorgängen

Zusammenfassung Geochemische Verwitterungsvorgänge vollziehen sich im wesentlichen in der wasserungesättigten Zone und im erdoberflächennahen Grundwasser. In diesem Bereich bestimmen klimatische, biologische, biochemische und geochemische Vorgänge die Zersetzung des Ausgangsgesteins. Als Transportmittel für gelöste und flüchtige Umsetzungsprodukte wirken Sickerwasser, Grundwasser und Grundluft.Zur Quantifizierung des Stofftransportes wurden im Felde die vertikale Feuchtigkeitsverteilung mit einer Neutronensonde ermittelt und mit Hilfe eines Rechenmodells die Sickerraten bestimmt. Zur Erfassung der geochemischen Vorgänge wurden mit unterschiedlich langen Lysimetern der Stoffaustrag aus den einzelnen Bodenhorizonten und mit Hilfe hydrologischer und hydrochemischer Messungen der Stoffaustrag aus dem Grundwassersystem pauschal ermittelt. Mit einer geeigneten Stahlsonde wurden CO₂-Konzentrationsverteilungen in der Grundluft gemessen und mit Hilfe eines Rechenmodells bodenhorizontspezifische CO₂-Produktionsraten errechnet.Geochemische Verwitterungsvorgänge, wie Abbau der organischen Stoffe, Kalklösung, Hydrolyse der Silikate und Adsorptionsvorgänge an Festsubstanzen werden für unterschiedliche Bodenhorizonte eines Podsols unter verschiedener Vegetation dargestellt. Anhand des quantifizierten CO₂-Haushaltes werden die engen Wechselbeziehungen zwischen Grundluft- und Sickerwasserzusammensetzung aufgezeigt.

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Geochemical weathering reactions take place in the unsaturated zone and shallow groundwater. In this region climatic, biological, biochemical and geochemical processes control the degradation of the primary rocks. The dissolved and volatile substances are transported with seepage water, groundwater and ground air.For quantification of the substance transport the vertical moisture distribution was measured with a neutron-probe and the soil horizon specific seepage rates were calculated with help of a mathematical model. To investigate the geochemical processes and the transport rates of dissolved substances lysimeters of different lengths were installed. Furthermore the bulk output of dissolved substances was determined with spring flow measurements and spring water analyses. A suitable steel probe was used for measuring the vertical CO₂-concentration distribution in the ground air and the horizon specific CO₂-production rates were determined with help of a mathematical model.Geochemical weathering processes, such as decomposition of organic substances, carbonate dissolution, hydrolysis of silicates and adsorption on solid substances are described for the different horizons of a podsol soil under various vegetations. The quantified CO₂-balance was used to show the interaction between ground air and seepage water composition.

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Résumé Des processus géochimiques d'altération se produisent en grande partie dans la zone d'eau non saturée et dans les eaux souterraines proches de la surface du sol. Dans ce domaine, ce sont les processus climatiques, biologiques, biochimiques et géochimiques qui déterminent la décomposition des roches originelles. Les moyens de transport des produits de décomposition dissous et volatils sont les eaux et l'air souterrains.Pour la quantification du transport de substances, on a déterminé dans le terrain, avec la sonde à neutrons la répartition verticale de l'humidité et on a calculé, à l'aide d'un modèle mathématique, les taux de percolation. Pour cerner les processus géochimiques, on a établi globalement, avec des lysimètres de longueurs différentes, les transports de substances à partir des différents horizons du sol et, à l'aide de mesures hydrologiques et hydrochimiques, le transport de substances à partir du système des eaux souterraines. Avec une sonde de métal appropriée, on a mesuré les répartitions de concentration en CO₂ dans l'air souterrain et on a calculé, à l'aide d'un modèle mathématique les taux de production en CO₂ spécifiques à chaque horizon du sol.On a représenté, pour différents horizons du sol d'un podsol à végétation différente, des processus géochimiques d'alteration tels que la désagrégation des substances organiques, la dissolution du calcaire, l'hydrolyse des silicates et les processus d'adsorption par des substances solides. La teneur en CO₂ quantifiée à servi à montrer les interactions étroites entre la composition de l'air souterrain et de l'eau de percolation.

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Nd and Sr isotopic systematics of central Australian granulites: chronology of crustal development and constraints on the evolution of lower continental crust

Nd and Sr isotopic data are reported for a granulite terrain in the Proterozoic Arunta Block of Central Australia. Sm-Nd data from a wide range of rock types define a crust formation age of 2,070±125 Ma and provide further evidence for voluminous crustal growth in the Proterozoic. An _Nd value of +1.5±0.8 indicates a depleted mantle source for this crustal segment and there is no evidence for a large component of significantly older sialic crust. Field relationships, geochemistry and Rb-Sr data for mafic and felsic granulites indicate that intracrustal differentiation and polyphase deformation were followed by granulite facies metamorphism (Rb depletion) at 1,800 Ma. Rb-Sr data for strongly retrogressed granulites define an age of 1,700 Ma which is interpreted as the time of retrograde biotite growth. Partial melting at the presently exposed crustal level and anatexis at deeper crustal levels were broadly coeval with the retrograde metamorphism. Sm-Nd and Rb-Sr isotopic systematics of minerals indicate that the terrain cooled slowly, did not experience significant uplift until 1,000 Ma and remained at temperatures above 320° C until the late Palaeozoic. The mineral data are consistent with geological relationships and petrological evidence for a prolonged period of isobaric cooling followed by uplift late in the metamorphic evolution of the terrain. The granulite protoliths appear to have formed in a rift which closed within 280 Ma of initial separation. Deformation and granulite facies metamorphism at 1,800 Ma are interpreted to be a consequence of collision between the continental blocks which defined the rift. Regional retrogression and granitoid magmatism at 1,700 Ma are attributed to underthrusting of the granulites by lower grade rocks in the final stages of collision. Subsequent events in the cooling and uplift history appear to have been controlled by the presence of long-lived major faults in the crust and a prolonged history of episodic compression in the continental lithosphere. The results of this study suggest that granulite terrains, in general, cannot be equated with lower continental crust but instead represent assemblages of (mainly) supracrustal rocks which in some instances have been involved in major collision events.Abbreviations Opx orthopyroxene - Cpx clinopyroxene - Plag plagioclase - Hb hornblende - Ox opaque oxide - Bi biotite - Ap apatite - Zir zircon - Gt garnet - 2°CA secondary clinoamphibole - Qtz quartz - Ol olivine - Sp spinel - Se serpentine - Ep epidote - Kf alkali feldspar - Mz monazite - Sph sphene - Sill sillimanite - Rut rutile - Cd cordierite - Sphal sphalerite - Ms muscovite - Act actinolite - Cc calcite - Scap scapolite - Cor corundum - Xen xenotime - Sapph sapphirine - Ged gedrite - All allanite - Clh clinohumite - Dol dolomite - Mt magnetite - Ghn gahnite - Gal galena     

Nichtkarbonatische Rückstände von Malmkalken der Ostalpen

Zusammenfassung Eine Reihe von Malm-Profilen der Nördlichen und Südlichen Kalkalpen (Schwerpunkte: Allgäu und Friaul) wurde auf die Fragestellung hin geprüft, welche zusätzlichen Informationen die Untersuchung nichtkarbonatischer Rückstände liefern könne. Die vorläufigen, noch lückenhaften Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß damit in der Tat Wege erschlossen werden, welche über die übliche Erfassung der Mikrofazies hinausführen. Untergliederung der Profile sowie paläogeographische Differenzierung wird auch in bislang monoton erscheinenden Kalkserien möglich.

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A series of profiles from the Upper Jurassic in the Northern and Southern Alps (centers: Allgäu and Friaul) was selected to study the noncarbonatic residues. The preliminary results show that there are some additional informations, beyond the normally used microfacies analysis. Subdivision of profiles and also paleogeographic differentiation is possible in limestone series, which up to now seemed to be monotonous.

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Résumé Une série de profiles du Malm des Alpes calcaires septentrionales et méridionales (autour d'Allgäu et de Friaul) font l'objet d'essais à propos d'informations complémentaires que pourrait apporter l'étude des fractions résiduelles non carbonatiques. Les résultats préliminaires, encore incomplets, permettent de conclure que des voies s'ouvrent, qui vont au delà de la compréhension courante des microfacies. Il est aussi possible d'opérer des subdivisions et une différentiation paléogéographique dans les séries calcaires longtemps apparues comme monotones.

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The Hesperian Massif: From Iapetus aulacogen to ensialic orogen a model for its development

The mantle plume/rift system model developed by three of the present authors (v. C., d. T., K.) for the northern Hesperian Massif is expanded to that of an aulacogen/ensialic orogen for the entire massif. The first author (v. d. M. M.) contributes a review of the supracrustal history of the massif and its predrift adjacent areas, summarized in a time-stratigraphic table of the Cambro-Ordovician and a palinspastic-palaeogeographic sketch map of the general region in Middle Cambrian times. The infrastructural history is also reviewed, and it is concluded that the early Palaeozoic features of the Massif are consistent with those of an aulacogen oriented at a high angle to the Iapetus ocean. In the Late Palaeozoic its features changed into those of an ensialic orogen without appreciable loss of continuity as shown by the facies- and age record of sedimentary, igneous and metamorphic events.

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Zusammenfassung Das Graben-Mantelkissen-Modell, welches für das nördliche Hesperische Massiv von drei der Autoren (v. C., d. T., K.) entwickelt wurde, wird zu dem eines aulacogenen ensialischen Orogens für das ganze Massiv weiterentwickelt. Der erste Autor (v. d. M. M.) liefert eine Übersicht der suprakrustalen Entwicklungsgeschichte des Massivs und seiner Umrandung vor der Driftung, zusammengefaßt in einer stratigraphischen Tabelle des Kambro-Ordoviziums und in einer palinspastisch-paleogeographischen Skizze der Region während des Mittelkambriums.Die infrastrukturale Entwicklungsgeschichte wird ebenfalls beleuchtet, und es wird daraus geschlossen, daß die frühpaläozoischen Konfigurationen des Massivs mit denen eines Aulacogens übereinstimmen, unter Einschluß eines großen Winkels mit dem Iapetus Ozean. Im Jungpaläozoikum veränderten sich die Charakteristika zu denen eines ensialischen Orogens, ohne daß, im weiteren Verlauf der Erdgeschichte, dieser Prozeß unterbrochen wurde, wie sedimentäre Fazies, Altersdatierungen und kristalline und metamorphe Entwicklung dokumentieren.

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Résumé Le modèle d'un panache mantélique avec son système de rift, développé par les trois derniers auteurs pour le Massif Hespérique septentrional, est étendu à un modèle d'aulacogène/orogène ensialique pour le massif entier. Le premier auteur y contribue par un aperçu de l'histoire supracrustale du massif et de ses régions limitrophes avant l'ouverture du présent Océan Atlantique. Cette histoire est résumée dans un tableau chronostratigraphique et exprimée dans un croquis palinspastique/paléogéographique de la région circum-Hespérique à l'époque du Cambrien Moyen. L'histoire infracrustale est passée également en revue. On en conclut que les traits caractéristiques du massif pendant le Paléozoique inférieur correspondent avec ceux d'un aulacogène orienté quasi-perpendiculairement à l'Océan proto-Atlantique, dit Iapetus. Au Paléozoique supérieur ces traits se sont transformés de façon à ressembler à ceux d'un orogène ensialique sans perdre sa continuité, ce que montre l'étalement ininterrompu, dans le temps comme dans l'espace, des événements sédimentaires, ignés et métamorphiques.

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