Oxygen isotope compositions of selected laramide-tertiary granitoid stocks in the Colorado Mineral Belt and their bearing on the origin of climax-type granite-molybdenum systems

Quartz phenocrysts from 31 granitoid stocks in the Colorado Mineral Belt yield ¹⁸O values less than 10.4, with most values between 9.3 and 10.4. An average magmatic value of about 8.5 is suggested. The stocks resemble A-type granites; these data support magma genesis by partial melting of previously depleted, fluorine-enriched, lower crustal granulites, followed by extreme differentiation and volatile evolution in the upper crust.Subsolidus interaction of isotopically light water with stocks has reduced most feldspar and whole rock ¹⁸O values. Unaltered samples from Climax-type molybdenumbearing granites, however, show no greater isotopic disturbance than samples from unmineralized stocks. Although meteoric water certainly played a role in post-mineralization alteration, particularly in feldspars, it is not required during high-temperature mineralization processes. We suggest that slightly low ¹⁸O values in some vein and replacement minerals associated with molybdenum mineralization may have resulted from equilibration with isotopically light magmatic water and/or heavy isotope depletion of the ore fluid by precipitation of earlier phases.Accumulation of sufficient quantities of isotopically light magmatic water to produce measured depletions of ¹⁸O requires extreme chemical stratification in a large magma reservoir. Upward migration of a highly fractionated, volatile-rich magma into a small apical Climax-type diapir, including large scale transport of silica, alkalis, molybdenum, and other vapor soluble elements, may occur with depression of the solidus temperature and reduction of magma viscosity by fluorine. Climax-type granites may provide examples of ¹⁸O depletion in magmatic systems without meteoric water influx.     

Oxygen isotope geochemistry of hydrothermally-altered synmetamorphic granitic rocks from South-Central Maine,USA

Hydrothermally-altered mesozonal synmetamorphic granitic rocks from Maine have whole-rock ¹⁸O (SMOW) values 10.7 to 13.8. Constituent quartz, feldspar, and muscovite have ¹⁸O in the range 12.4 to 15.2, 10.0 to 13.2, and 11.1 to 12.0, respectively. Mean values of _Q–F ( ¹⁸O_quartz– ¹⁸O_feldspar)=2.4 and _Q–M ( ¹⁸O_quartz– ¹⁸O_muscovite)=3.3 are remarkably uniform (standard deviations of both are 0.2). Measured _Q–F and _Q–M values demonstrate that the isotopic compositions of the minerals are altered from primary magmatic ¹⁸O values but that the minerals closely approached oxygen isotope exchange equilibrium at subsolidus temperatures. Analyzed muscovites have D (SMOW) values in the range –65 to –82.Feldspars in the granitic rocks are mineralogically altered to either (a) muscovite+calcite, (b) muscovite+calcite+epidote, (c) muscovite+epidote, or (d) muscovite only. A consistent relation exists between the assemblage of secondary minerals and the oxygen isotope composition of whole rocks, quartz, and feldspar. Rocks with assemblage (a) have whole-rock ¹⁸O>12.1 and contain quartz and feldspar with ¹⁸O>13.8 and >11.4, respectively. Rocks with assemblages (b), (c), and (d) have whole-rock ¹⁸O<11.4 and contain quartz and feldspar with ¹⁸O< 13.1 and <11.0, respectively. The correlation suggests that the mineralogical alteration of the rocks was closely coupled to their isotopic alteration.Three mineral thermometers in altered granite suggest that the hydrothermal event occurred in the temperature range 400°–150° C, 100°–150° C below the peak metamorphic temperature inferred for country rocks immediately adjacent to the plutons. Calculations of mineral-fluid equilibria indicate that samples with assemblage (a) coexisted during the event with CO₂-H₂O fluids of and ¹⁸O=10.8 to 12.2 while samples with assemblages (b), (c), or (d) coexisted with fluids of and ¹⁸O=9.4 to 10.1. Compositional variations of the hydrothermal fluids were highly correlated: fluids enriched in CO₂ were also enriched in ¹⁸O. Because CO₂ was added to the granites during hydrothermal alteration and because fluids enriched in CO₂ were enriched in ¹⁸O, some or all of the variation in ¹⁸O of altered granites may have been caused by addition of ¹⁸O to the rocks during the hydrothermal event. The source of both the CO₂ and ¹⁸O could have been high-¹⁸O metasedimentary country rocks. The inferred change in isotopic composition of the granites is consistent with depletion of the metacarbonate rocks in ¹⁸O close to the plutons and with large volumes of fluid that were inferred from petrologic data to have infiltrated the metacarbonate rocks during metamorphism.A close approach of minerals to oxygen isotope exchange equilibrium in altered mesozonal rocks from Maine is in marked contrast to hydrothermally-altered epizonal granites whose mineral commonly show large departures from oxygen isotope exchange equilibrium. The difference in oxygen isotope systematics between altered epizonal granites and altered mesozonal granites closely parallels a differences between their mineralogical systematics. Both differences demonstrate the important control that depth exerts on the products of hydrothermal alteration. Deeper hydrothermal events occur at higher temperature and are longer-lived. Minerals and fluid have sufficient time to closely approach both isotope exchange and heterogeneous chemical equilibrium. Shallower hydrothermal events occur at lower temperatures and are shorter-lived. Generally there is insufficient time for fluid to closely approach equilibrium with all minerals.     

Oxygen and hydrogen isotope compositions as indicators of granite genesis in the New England Batholith,Australia

Oxygen and hydrogen isotope studies of a number of granite suites and mineral separates from the New England Batholith indicate that O¹⁸ can be used to discriminate the major granite protoliths. The granite suites previously subdivided on the basis of mineralogical and geochemical criteria into S-type (sedimentary) and I-type (igneous) have O¹⁸ values consistently higher in the S-type granites (10.4–12.5) than in the spatially related I-type plutons (7.7–9.9). There appears to be a systematic variation in O¹⁸ from the most S-type to the most I-type granites, the dividing point between the two occuring at O¹⁸ equal to 10. A group of leucocratic granites that form about half of the batholith and difficult to classify mineralogically and geochemically is found to have low O¹⁸ values (6.4–8.1), suggesting an affinity to the most I-type granites. A single leucogranite pluton with minor muscovite has a O¹⁸ of 9.6 which is significantly higher than other leucogranites indicating a different origin perhaps involving amphibole fractionation.The behavior of D in the plutonic rocks is much less systematic than O¹⁸. Excluding samples collected adjacent to major faults, the D values show a rough positive correlation with water content similar to, but less pronounced than, the trend previously observed in the Berridale Batholith, southeastern Australia. This relation is considered to reflect an interaction between meteoric water and the granites, the largest effect being observed in samples with the least amount of water. Of note is the generally lower D values of the upper Paleozoic New England Batholith compared with the Silurian Berridale Batholith. This difference may be related to a near equatorial paleolatitude of 22 °S in the Silurian and near polar paleolatitudes in the late Carboniferous that have been inferred for these regions. Granite samples collected from near major faults, and one ignimbrite sample of rhyodacite composition, have very low D values (less than –120) suggesting a much greater degree of interaction with meteoric water.     

Preliminary investigations of 18O/16O and D/H compositions in rhyo-ignimbrites in the In Hihaou (In Zize) Magmatic Center,central Ahaggar,Algeria

The 620 M.y.-old in Hihaou (In Zize) magmatic complex located at the north-western boundary of the Archaean In Ouzzal block (western Ahaggar), is composed of massive alkaline rhyo-ignimbrites and rhyolitic domes, which are intruded by a granophyric and granitic body. The whole is preserved in a cauldron structure. Extrusive rocks are strongly ¹⁸O-depleted, with -values as low as –1.5/SMOW, while granophyres are less depleted (minimum -¹⁸O value=+2.0/SMOW. The granite has values around + 6/SMOW. D/H compositions are rather low, with D–90 to –110/SMOW. Isotopic zoning of quartz phenocrysts, ¹⁸O/¹⁶O fractionation among coexisting phases, and heterogeneity of the whole-rock -¹⁸O values, suggest that the volcanic rocks have interacted with meteoric water after the eruption. Several mechanisms of isotopic alteration are discussed. The hydrothermal alteration does not seem to have been controlled by the granitic intrusion, but rather seems to have followed the deposition of thick pyroclastic deposits on permeable arkosic sandstones and fluvio-glacial conglomerates. Pervasive circulation of water through the cooling volcanic deposits could have produced the observed ¹⁸O depletion.     

Erdbeben als Ausdruck spontaner Tektonik

Zusammenfassung Erdbeben sind nach nichtlinearen Gesetzen ablaufende Prozesse im festen Teil des Erdkörpers. Ihre Beschreibung erfolgt aus Gründen der Zweckmäßigkeit durch eine Reihe von Zahlen, die Herdparameter genannt werden. Die mit der Tektonik eines Gebietes enger zusammenhängenden Herdparameter werden in der vorliegenden Arbeit diskutiert.

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Earthquakes are nonlinear processes within the solid part of the earth. It is reasonable to describe an earthquake with a series of numbers, which are called source parameters. Those source parameters which show a closer relation to the tectonic structure of an area are discussed in this paper.

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Résumé Les tremblements de terre sont des processus qui se déroulent dans la partie solide du globe terrestre suivant des lois non linéaires. Il est raisonnable de décrire un séisme par une série de nombres qu'on appelle les paramètres du foyer qui montrent une relation plus étroite avec la structure tectonique.

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— , . , . , .

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, bin ich für die Förderung der Arbeit zu Dank verpflichtet (Az. Schi 120/1, Kennwort: Geodynamik des mediterranen Raumes).     

Oxygen,sulfur, and strontium isotope and fluid inclusion studies of barite deposits from the Iglesiente-Sulcis mining district,Southwestern Sardinia,Italy

This paper deals with barite from stratiform, karst, and vein deposits hosted within Lower Paleozoic rocks of the Iglesiente-Sulcis mining district in southwestern Sardinia. For comparison sulfates from mine waters are studied. Stratiform barite displays ³⁴S=28.8–32.1, ¹⁸O=12.7–15.6, and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7087, in keeping with an essentially Cambrian marine origin of both sulfate and strontium. Epigenetic barite from post-Hercynian karst and vein deposits is indistinguishable for both sulfur and oxygen isotopes with ³⁴S=15.3–26.4 and ¹⁸O=6.6–12.5; ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios vary 0.7094–0.7140. These results and the microthermometric and salinity data from fluid inclusions concur in suggesting that barite formed at the site of mineralization by oxidation of reduced sulfur from Cambrian-Ordovician sulfide ores in warm, sometimes hot solutions consisting of dilute water and saline brine with different ¹⁸O values. The relative proportion of the two types of water may have largely varied within a given deposit during the mineralization. In the karst barite Sr was essentially provided by carbonate host rocks, whereas both carbonate and Lower Paleozoic shale host rocks should have been important sources for Sr of the vein barite. Finally, ³⁴S data of dissolved sulfate provide further support for the mixed seawater-meteoric water composition of mine waters from the Iglesiente area.     

Contrasting fluid/rock interaction between the Notch Peak granitic intrusion and argillites and limestones in western Utah: evidence from stable isotopes and phase assemblages

The Jurassic Notch Peak granitic stock, western Utah, discordantly intrudes Cambrian interbedded pure limestones and calcareous argillites. Contact metamorphosed argillite and limestone samples, collected along traverses away from the intrusion, were analyzed for ¹⁸O, ¹³C, and D. The ¹³C and ¹⁸O values for the limestones remain constant at about 0.5 (PDB) and 20 (SMOW), respectively, with increasing metamorphic grade. The whole rock ¹⁸O values of the argillites systematically decrease from 19 to as low as 8.1, and the ¹³C values of the carbonate fraction from 0.5 to –11.8. The change in ¹³C values can be explained by Rayleigh decarbonation during calcsilicate reactions, where calculated is about 4.5 permil for the high-grade samples and less for medium and low-grade samples suggesting a range in temperatures at which most decarbonation occurred. However, the amount of CO₂ released was not anough to decrease the whole rock ¹⁸O to the values observed in the argillites. The low ¹⁸O values close to the intrusion suggest interaction with magmatic water that had a ¹⁸O value of 8.5. The extreme lowering of ¹³C by fractional devolatilization and the lowering of ¹⁸O in argillites close to the intrusion indicates oxgen-equivalent fluid/rock ratios in excess of 1.0 and X(CO₂)_F of the fluid less than 0.2. Mineral assemblages in conjunction with the isotopic data indicate a strong influence of water infiltration on the reaction relations in the argillites and separate fluid and thermal fronts moving thru the argillites. The different stable isotope relations in limestones and argillites attest to the importance of decarbonation in the enhancement of permeability. The flow of fluids was confined to the argillite beds (argillite aquifers) whereas the limestones prevented vertical fluid flow and convective cooling of the stock.     

Magnetfeldanomalien in der Eifel

The magnetic anomalies over the Laach volcanics and in adjacent areas were interpreted by comparison with the fields of three-dimensional model bodies. In addition to an aeromagnetic survey, magnetic measurements were carried out on the ground and in the laboratory. Most of the model bodies in the Laach volcanic field require a thickness adjustment of only a few tens of meters to achieve a correlation of the magnetic model fields with the anomalies detected at ground level or at flight altitude.The three-dimensional model calculations did not yield any evidence for the existence of a deep-seated body which might be interpreted as a remnant magma chamber from which magma was explosively extruded during the eruption of the Laacher See volcano.The extensive positive magnetic anomaly near Ahrweiler is interpreted as being caused by a magnetized tabular body located at a depth of 8 km.The sharp bend of the isolines in the northeastern part of the Ahrweiler anomaly is a possible indication of the existence of magnetic rock at a maximum depth of 3–4 km. However, the rock need not necessarily occur in the form of a discrete body. The longitudinal axis of the model body lies on the line connecting the Siebengebirge with the Laach volcanic area.Two model body configurations have been developed for the magnetic anomaly near Kelberg. One of them consists of an upper part corresponding to the magma chamber of the Tertiary volcanics of the Hocheifel (high Eifel), and a lower part that can be regarded as a southern extension of the deep-seated body which is probably the source of the Ahrweiler anomaly. The other configuration represents a magnetized zone formed by thermal metamorphism due to an underlying plutonic body or by magma differentiation, possibly during the Paleozoic.

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Zusammenfassung Die Magnetfeldanomalien im Raum der Laacher Vulkanite und deren Umgebung wurden durch Vergleich mit den Feldern von dreidimensionalen Modellkörpern interpretiert. Dazu wurden außer der aeromagnetischen Vermessung auch ergänzende Magnetfeldmessungen am Boden sowie gesteinsmagnetische Messungen herangezogen. Für die Mehrzahl der Modellkörper im Laacher Vulkanfeld reicht eine Mächtigkeit von einigen Zehnermetern aus, um die magnetischen Modellfelder den gemessenen Anomalien in Boden- und Flugniveau anzugleichen.Die dreidimensionalen Modellrechnungen haben keinen Hinweis auf die Existenz eines tiefreichenden Körpers ergeben, der als Restkörper einer Magmenkammer, die bei der Eruption des Laacher Sees z. T. ausgeblasen wurde, gedeutet werden könnte.Der weiträumigen magnetisch positiven Anomalie bei Ahrweiler wird eine magnetisierte Platte in ca. 8 km Tiefe zugeordnet.In der engräumigen Krümmung der Isolinien im NE-Teil der Ahrweiler-Anomalie deutet sich magnetisches Gestein in maximal 3–4 km Tiefe an, das aber nicht unbedingt als ein kompakter Körper vorliegen muß. Die Längsachse des betreffenden Modellkörpers liegt in der Verbindungslinie von Siebengebirge und Laacher Vulkangebiet.Fur die magnetische Anomalie bei Kelberg sind zwei Modellkörperkonfigurationen erarbeitet worden — die eine besteht aus einem oberen Modellkörper, welcher der Magmenkammer des tertiären Hocheifelvulkanismus entspricht und aus einem unteren Körper, der als Erweiterung nach Süden des für die Ahrweiler-Anomalie angenommenen tiefen Körpers betrachtet werden kann. Die andere Konfiguration stellt eine magnetisierte Zone dar, die durch thermischen Kontakt mit einem darunterliegenden plutonischen Körper oder auch durch Magmendifferenzierung, möglicherweise im Paläozoikum, entstanden ist.

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Résumé Les anomalies magnétiques dans les volcanites du Laacher See et dans les régions avoisinantes ont été interprétées par comparaison avec les champs qu'engendreraient des corps-modèles tridimensionnels. Outre un levé aéromagnétique, des mesures complémentaires ont été effectuées sur le terrain et sur des échantillons de roches. Dans la région volcanique de Laach, la plupart des corps-modèles utilisés requièrent un ajustement en épaisseur qui ne dépasse pas quelques dizaines de mètres pour assurer la corrélation entre les champs magnétiques du modèle et les anomalies mesurées.Le calcul du modèle tridimensionnel n'a fourni aucune indication de l'existence d'un corps profond qui pourrait s'interpréter comme le reste d'une chambre magmatique, partiellement vidée par l'éruption du Laacher See.L'anomalie magnétique positive qui affecte une grande surface près d'Ahrweiler est interprétée comme due à un corps magnétique tabulaire situé à 8 km de profondeur.La courbure prononcée des isogrades dans la partie nord-est de l'anomalie d'Ahrweiler pourrait traduire la présence d'une roche magnétique à une profondeur maximale de 3 à 4 km. Cette roche ne doit cependant pas nécessairement se présenter sous la forme d'un corps individualisé. Le grand axe du corps magnétique modèle correspond à la ligne qui relie le Siebengebirge à la région de Laach.En ce qui concerne l'anomalie magnétique de Kelberg, deux configurations de corps-modèles ont été envisagées. La première consiste en un corps peu profond correspondant à la chambre magmatique du volcanisme tertiaire du Haut Eifel et en un corps plus profond qui pourrait être le prolongement vers le sud de celui qui serait responsable de l'anomalie d'Ahrweiler. L'autre configuration fait appel à une zone magnétique formée soit par le métamorphisme thermique engendré par une masse plutonique sousjacente, soit par une différenciation magmatique d'âge paléozoïque probable.

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. , , . , , . , , , . Ahrweiler'a , 8 . Ahrweiler'a , 3–4 , . , . , Kelberg'a, : , , , , , Ahrweiler'a. , , , , , , .

     

The role of magmatic and hydrothermal processes in the chemical evolution of the Strange Lake plutonic complex,Québec-Labrador

The Strange Lake plutonic complex consists of three annular Mid-Proterozoic arfvedsonite-aegirine-bearing alkali granites emplaced in the Rae province of the Canadian Shield. The mineralogy, chemistry and structural setting of the complex are very similar to that of many peralkaline central salic complexes associated with the development of the Gardar rift in southern Greeland. The Strange Lake granites are highly fractionated (Rb/Sr=5 to 160 and K/Rb=27 to 120) and carry unusually high abundances of HFSE and REE-bearing exotic minerals (e.g. pyrochlore, gittinsite, elpidite, gadolinite and kainosite) which are reflected in the elevated HFSE (e.g.Zr=307 to 16800 ppm) and REE (e.g. La=84 to 1337 ppm) contents of the granites. HFSE and REE increase from the oldest intrusive unit, which is hypersolvus and unaltered, to the youngest, which is subsolvus and metasomatized. The unaltered granites display a restricted range of ¹⁸O values (+8.2 to+9.6) and low ¹⁸O signatures for fresh arfvedsonite/aegirine (+4.8 to+5.2). Anomalously high CaO (0.7 to 3.2 wt%) and MgO (0.1 to 0.6wt%) concentrations characterize the altered subsolvus granites. These rocks also have elevated whole rock ¹⁸O values (+9.6 to +11.9), negative ¹⁸O_{quartz-alk.feld.} (-0.1 to-1.6), and high ¹⁸O values of altered arfvedsonite (i.e.+6.5 to 13.75) that correlates positively with whole rock ¹⁸O values. The chemical and isotopic data are consistent with a model in which the least evolved alkali granites are formed through differentiation from trachytic (syenitic) parents. Extreme HFSE and REE-enrichment may have been accomplished by differentiation through fractional crystallization and heterogenous distribution of F-rich silicic residual melts in which the REE and HFSE are transported as fluorocomplexes. The O-isotopic values are consistent with the circulation of low temperature (lt;200°C) hydrothermal fluids in the youngest subsolvus intrusive unit which caused extensive Ca (Mg and Sr) metasomatism and fluorine leaching, widespread hematization, and remobilization of the HFSE and REE.     

Die isotopische Verteilung von Kohlenstoff und Schwefel in Marmor und anderen Metamorphiten

Zusammenfassung Die C¹²/C¹³-Verhältnisse des Karbonatanteils metamorpher Gesteine liegen mit ihren C¹³-Werten zwischen –8,2 und –22,9 recht niedrig. Die Graphitanteile haben ein C-Isotopenverhältnis –15,7. Prä- bis postkambrischer Marmor aus verschiedenen europäischen Vorkommen ist auf Grund der Isotopenrelationen des Karbonatkohlenstoffs vermutlich marin entstanden. Seine Graphite lassen sich in 2 Gruppen einteilen: Gruppe I mit –19,4 bis –28%.; Gruppe II mit –5,2 bis –16,8. Die S³²/S³⁴-Verhältnisse von sulfidischem Eisenerz aus eklogitischen Gesteinen der Münchberger Gneismasse haben einen relativ kleinen Schwankungsbereich, von 12,0.

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The C¹²/C¹³-ratio of carbonate-carbon in metamorphic rocks is relatively low: C¹³: –8,2 to –22,9; graphitic carbon shows its normal isotopic composition: –15,7. Pre- and postcambrian marbles can be presumed of marine origin on the ground of the isotopic composition of carbonate-carbon whereas their graphites can be divided in two groups: Group I has a C¹²/C¹³-ratio supposed to be typical of organic origin; Group II is surprisingly high in C¹³. The S³²/S³⁴-ratios of ironsulfides from eclogitic rocks (Münchberger Gneismasse) show a relatively narrow spread of 12,0 per mil.

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Résumé Le rapport C¹²/C¹³ du carbone des carbonates dans les roches métamorphiques est relativement petit (C¹³ =–8,2 à –22,9). Le carbone graphitique a sa composition isotopique normale, – 15,7. Les marbres pré- à postcambriens sont probablement marins selon la composition isotopique des carbonates. Leurs graphites forment deux groupes: le premier groupe a des rapports C¹²/C¹³ typiques d'une origine organique, le deuxième groupe contient plus de C¹³ que la normale. Les relations S³²/S³⁴ des sulfures de fer des roches éclogitiques (Münchberger Gneismasse) ne montrent pas de grandes variations isotopiques (12,0).

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¹²/¹³ , . . ¹³ 8,2 22,9 . 15,7 . , , , . : 19,4 28, — 5,2 16,8. S³²/S³⁴ , , 12,0.

     

A stable isotope study of retrograde alteration in SW Connemara,Ireland

Dalradian metamorphic rocks, Lower Ordovician meta-igneous rocks (MGS) and Caledonian granites of the Connemara complex in SW Connemara all show intense retrograde alteration. Alteration primarily involves sericitization and saussuritization of plagioclase, the alteration of biotite and hornblende to chlorite and the formation of secondary epidote. The alteration is associated with sealed microcracks in all rocks and planes of secondary fluid inclusions in quartz where it occurs, and was the result of a phase of fluid influx into these rocks. In hand specimen K-feldspar becomes progressively reddened with increasing alteration. Mineralogical alteration in the MGS and Caledonian granites took place at temperatures 275±15°C and in the MGS P_fluid is estimated to be 1.5 kbar during alteration. The °D values of alteration phases are:-18 to-29 (fluid inclusions),-47 to-61 (chlorites) and-11 to-31 (epidotes). Chlorite ¹⁸O values are +0.2 to +4.3, while ¹⁸O values for quartz-K-feldspar pairs show both positively sloped (MGS) and highly unusual negatively sloped (Caledonian granites) arrays, diverging from the normal magmatic field on a - plot. The stable isotope data show that the fluid that caused retrogression continued to be present in most rocks until temperatures fell to 200–140°C. The retrograde fluid had D -20 to-30 in all lithologies, but the fluid ¹⁸O varied both spatially and temporally within the range-4 to +7. The fO₂ of the fluid that deposited the epidotes in the MGS varied with its ¹⁸O value, with the most ¹⁸O-depleted fluid being the most oxidizing. The D values, together with low (<0) ¹⁸O values for the retrograde fluid in some lithologies indicate that this fluid was of meteoric origin. This meteoric fluid was probably responsible for the alteration in all lithologies during a single phase of fluid infiltration. The variation in retrograde fluid ¹⁸O values is attributed to the effects of variable oxygen isotope shifting of this meteoric fluid by fluid-rock interaction. Infiltration of meteoric fluid into this area was most likely accomplished by convection of pore fluids around the heat anomaly of the Galway granite soon after intrusion at 400 Ma. However convective circulation of meteoric water and mineralogical alteration could possible have occurred considerably later.     

The early Toarcian and Cenomanian-Turonian anoxic events in Europe: comparisons and contrasts

Two intervals of Mesozoic time are demonstrably of sufficient geological brevity to qualify readily for the term Anoxic Event: the earlyfalciferum Zone orexaratum Subzone of the Toarcian and theWhiteinella archaeocretacea Interval Zone that straddles the Cenomanian-Turonian boundary. Both periods of time saw regional deposition of anomalously organic-rich strata (black shales) accompanied by a positive 2 PDB carbon-isotope excursion in coeval biogenic carbonates, and significant faunal change. The duration of both events was probably less than half a million years, and both were preceded by regional erosion and possible upwelling. Coincident sea-level rise and transgression is likely. A »European view« of these events, however, spotlights some significant differences. Whereas thefalciferum-Zone organic matter is generally more concentrated and more hydrogen-rich on the palaeo-European shelf than on the Tethyan continental margins, the reverse holds true for the black shales formed during theWhiteinella archaeocretacea Interval Zone. Furthermore, the carbon-isotope composition offalciferum-Zone organic matter from both north European and Tethyan sites is anomalously negative compared to that developed in theWhiteinella archaeocretacea Interval Zone. Differing planktonic organisms may have been involved and their possible diverse ecological requirements may go some way to explaining the nature and distribution of facies deposited during these two events.

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Zusammenfassung Zwei mesozoische Abschnitte rechtfertigen die Verwendung des Begriffes »Anoxic Event«: die frühefalciferum-Zone oderexaratum-Zone des Toarcian und dieWhiteinella archaeocretacea Interval-Zone, die die Grenze Cenoman-Turon überquert. In beiden Zeitabschnitten bildeten sich regional Sedimente mit anomalem Reichtum an organischer Substanz (Schwarzschiefer), die von einem positiven über 2 PDB hinausgehenden Ausschlag bei den Kohlenstoffisotopen in gleichalten biogenen Karbonaten begleitet werden. Die Dauer der beiden Ereignisse betrug wahrscheinlich weniger als eine halbe Million Jahre und beiden ging eine Phase regionaler Erosion und möglicherweise des »Aufquellenden Tiefenwassers« voraus. Gleichzeitiger Anstieg des Meerespiegels mit Transgression ist wahrscheinlich. Die europäische Sicht dieser Ereignisse bedeutet einige signifikante Unterschiede. Diefalciferum-Zone besitzt auf dem palaeo-europäischen Shelf generell eine höhere Konzentration des organischen Materials und der Kohlenwasserstoffe als auf den Kontinentalrändern der Tethys. Das Gegenteil ist der Fall in den Schwarzschiefern, die sich während derWhiteinella archaeocretacea Interval-Zone gebildet haben. Außerdem ist die Zusammensetzung der Kohlenstoffisotopen des organischen Materials derfalciferum-Zone sowohl von Nordeuropa als auch von der Tethys unnormal negativ verglichen mit derWhiteinella archaeocretacea Interval-Zone. Die Beteiligung unterschiedlicher planktonischer Organismen und möglicherweise abweichende ökologische Bedingungen können für die Faziesverteilung während dieser zwei Ereignisse verantwortlich gemacht werden.

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Résumé Deux intervalles de l'ère mésozoque sont assez brefs pour être qualifiés d'événements anoxiques: la Zoneà falciferum (souszone àexaratum) du Toarcien et la Zone àWhiteinella archaeocretacea à la limite Cénomanien-Turonien. Chacun de ces deux intervalles correspond à un dépôt régional de couches anormalement riches en matières organiques (black shales), accompagné, dans des carbonates biogénétiques de même âge, d'une anomalie positive de plus de 2 PDB des isotopes du carbone. Les deux événements ont probablement été précédés par une phase d'érosion ou de condensation sédimentaire et de remontée d'eaux profondes («upwelling»). Leur durée, qui correspondait probablement à une période d'élévation du niveau des mers et de transgression, a été inférieure à 500.000 ans.A l'échelle européenne, les deux événements anoxiques se distinguent: la matière organique de la Zone àfalciferum est plus concentrée et plus riche en hydrogène sur la plateforme mésozoque nord-européenne que sur la marge téthysienne, tandis que la Zone àWhiteinella archaecocretacea montre une dispostion inverse. De plus, la composition isotopique du C dans la matière organique de la Zone àfalciferum est plus négative que celle de la Zone àWhiteinella archaeocretacea tant dans les régions nord-européennes que téthysienne. Il est possible qu'il s'agisse d'espèces différentes d'organismes planctoniques, leurs milieux écologiques différents pouvant expliquer la nature et la distribution des faciès typiques déposés pendant les deux épisodes.

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n Event ( ) : , , Whiteinella archaeocretacea, / . ( ), ( PDB 2) . , , , — . , . . , , , , , , , . , , , . , , , , .

     

U-Pb zircon age and Nd isotopic composition of granitoids,charnockites and supracrustal rocks from Heimefrontfjella,Antarctica

Heimefrontfjella and Mannefallknausane, in Dronning Maud Land, Antarctica, comprise an amphibolite-facies terrain and a granulite terrain, separated by a major mylonite zone. The amphibolite terrain is made up of mafic to felsic metavolcanics and metasediments, intruded by granitoid plutons: the granulite terrain has supracrustal rocks with similar lithologies, intruded by felsic plutonic rocks that crystallized as charnockites.U-Pb zircon ages (conventional and ion microprobe) demonstrate that magmatic activity was confined to a relatively short interval between 1130 and 1045 Ma and was followed in the amphibolite terrain by metamorphism around 1060 Ma. Specific ages are as follows: metarhyolite in the amphibolite terrain, 1093 ± 38 Ma; granitoids in the amphibolite terrain, 1045 ± 9 Ma to 1107 ± 16 Ma, charnockites in the granulite terrain, 1073 ± 8 Ma to 1135 ± 8 Ma, metamorphic zircons in garnet amphibolite and a post-metamorphic pegmatite, both 1060 ± 8 Ma. Older zircons were found only in a metasediment which yielded discordant zircon fractions with²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb ages between 1250 and 1450 Ma, and in a granulite facies metaquartzite, which contained concordant zircons with the following ages: 1104 ± 5 Ma, 1215 ± 15 Ma, 1400 Ma, 1700 Ma, 2000 Ma. The youngest age is interpreted as the age of granulite metamorphism, the older ages as those of detrital zircons.A Sm-Nd mineral isochron age of the garnet amphibolite (960 ± 120 Ma) agrees within error with the U-Pb age of metamorphic zircons (1060 ± 8 Ma). Initial _Nd values (T = 1.1 Ga) for 15 samples range from +4 to–4. The highest came from a metabasalt and two granitoids from Milorgfjella, the northern area; the lowest from the granulite-facies metasediment and from a charnockite, both from Vardeklettane, a nunatak in the south. The positive but subdued values preclude generation directly from depleted MORB-type mantle _Nd + 6 to + 7 at 1.1 Ga) and indicate generation from a source containing older crustal material.

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Zusammenfassung Die Gebiete um Heimefrontfjella und Mannefallknausane in Dronning Maud Land, Antarktis, bestehen aus amphibolith- und granulitfaziellen Grundgebirgskomplexen, die durch eine große Mylonitzone voneinander getrennt sind. Der amphibolithfazielle Komplex besteht aus mafisch bis felsischen Metavulkaniten und Metasedimenten, die von Granitplutonen intrudiert werden. Der Granulitkomplex enthält Suprakrustalgesteine ähnlicher Art, die von Charnockiten intrudiert werden.U-Pb-Alter, die mit der konventionellen Multikorn-Methode und an der Ionen-Mikrosonde an Einzelkörner bestimmt wurden, engen die magmatische Aktivität zwischen 1130 und 1045 Ma ein. Auf diese Periode folgte in dem amphibolithfaziellen Gebiet eine Regionalmetamorphose um 1060 Ma. Die Einzelalter sind wie folgt: in dem amphibolithfaziellen Komplex ergab ein Metarhyolith 1039 ± 38 Ma, während die Granitoide zwischen 1045 ± 9 Ma und 1107 ± 16 Ma variieren. In dem Granulitkomplex wurden die Charnockite auf 1073 ± 8 Ma bis 1135 ± 8 Ma datiert, während metamorphe Zirkone aus einem Granatamphibolith sowie aus einem posttektonischen Pegmatit identische Alter von 1060 ± 8 Ma ergaben. Ältere Komponenten wurden lediglich in einer Metasediment-Probe gefunden, die diskordante Zirkone mit²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb Altern zwischen ca. 1250 und 1450 Ma enthielt, sowie in einem granulitfaziellen Metaquarzit, in dem konkordante Zirkone die folgenden Alter ergaben: 1104 ± 5 Ma, 1215 ± 15 Ma, 1400 Ma, 1700 Ma, 2000 Ma. Das jüngste Zirkonalter aus dem Metaquarzit interpretieren wir als Zeitpunkt der Granulitmetamorphose, während die höheren Alter detritische Komponenten repräsentieren.Eine Sm-Nd Mineralisochrone für einen Granatamphibolith hat ein Alter von 960 ± 120 Ma, das innerhalb der experimentellen Fehler mit einem U-Pb-Alter von 1060 ± 8 Ma für metamorphe Zirkone übereinstimmt. Initiale _Nd-Werte (T = l.1 Ga) für 15 Proben variieren zwischen +4 und -4. Die höchsten Werte wurden für einen Metabasalt und zwei Granitoide von Milorgfjella im nördlichen Arbeitsgebiet bestimmt. Die niedrigsten Werte stammen aus dem granulitfaziellen Metaquarzit und von einem Charnockit, beide aus Vardeklettane, einem Nunatak im Süden. Die leicht positiven Werte lassen eine juvenile Bildung der Wirtsgesteine aus einem MORB-ähnlichen Mantel (_Nd + 6 bis + 7 um 1.1 Ga) nicht zu und deuten ein Ausgangsmaterial mit Komponenten älterer kontinentaler Kruste an.

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Résumé Les régions de Heimefrontfjella et Mannefallknausane situées dans le Dronning Maud Land en Antartique sont formées par deux zones principales à degrés métamorphiques différents: une à faciès amphibolitique et une autre à faciès granulitiques, séparées par une zone mylonitique. Des roches métavolcaniques à composition variant de basique à felsique ainsi que des roches d'origine sédimentaire composent la zone amphibolitique. Elles sont recoupées par des plutons granitiques. La zone granulitique est formée également par des roches d'origine volcanique et sedimentaire qui sont, elles, recoupées par des charnockites.Les mesures d'U-Pb sur zircons (utilisant la méthode conventionnelle et la microsonde ionique) montrent que l'activité magmatique s'est confinée à une période relativement courte entre 1130 Ma et 1045 Ma. Elle a été suivie par un métamorphisme, il y a 1060 Ma, dans la zone amphibolitique. De façon plus détaillée, les âges sont les suivants: dans la zone amphibolitique, rhyolite datée à 1093 ± 38 Ma, granitoïdes datés à 1045 ± 9 Ma et 1107 ± 16 Ma; dans la zone granulitique, charnockites datées entre 1073 ± 8 Ma et 1135 ± 8 Ma, zircons métamorphiques provenant d'une amphibolite à grenat datés à 1060 ± 8 Ma et pegmatite postmétamorphique datée à 1060 ± 8 Ma. Deux roches ont fourni des zircons donnant des âges plus anciens: un sédiment métamorphisé et un metaquartzite. Les âges²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb obtenus pour les fractions discordantes des zircons du metasediment varient entre 1250 et 1450 Ma alors que le metaquartzite contient des zircons concordants avec les âges suivants: 1104±5 Ma, 1215±15Ma, 1400 Ma, 1700 Ma et 2000 Ma. L'âge le plus jeune obtenu pour le métaquartzite est interprété comme représentant l'âge du métamorphisme granulitique alors que les âges plus anciens représentent les âges de zircons détritiques.Une isochrone Sm-Nd sur minéraux a été obtenue sur une amphibolite à grenat. Elle définit un âge de 960 ± 120 Ma qui correspond, aux erreurs près, à l'âge U-Pb des zircons métamorphiques (1060 ± 8 Ma). Les _Ndinitiaux (T = 1,l Ga) obtenus pour 15 échantillons varient entre +4 et –4. Les valeurs les plus élevées ont été obtenues pour un basalte et deux granitoïdes de Milorgfjella situés dans la partie nord; les valeur _Nd les plus faibles proviennent du métasédiment dans la zone granulitique et d'une charnockite. Ces deux échantillons se situent dans le nunatak Vardeklettane dans le Sud. Les _Nd étant positifs mais toutefois plus faibles que la valeur du manteau appauvri à cette période (entre +6 et +7 à 1,1 Ma), une extraction directe du manteau ne peut être retenue et nous suggérons que la région source contenait du matériau crustal plus ancien.

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Heimfreontfjella Mannefallknausane Dronning Maud, , , . , . , ., , 1130 1045 Ma. 1060 . : — 1093±38 Ma, 1045±9 Ma 1107±16 Ma. 1073±8 Ma 1135±8 Ma, - 1060±8 Ma. , , 1250 1450 Ma. : 1104±5 Ma, 1215±15 Ma, 1400 Ma, 1700 Ma 2000 Ma. , , , . Sm-Nd, -, 960±120 Ma, , - 1060±8 Ma. Nd (T=1,1 ) 15 + 4 — 4. Milogrfjella . , Vardeklettane . , MORB (Nd + 6 + 7, 1,1 ); .

     

Die Alpine Gesteinsmetamorphose am Alpenostrand

Zusammenfassung Im Semmeringfenster erscheinen tiefere unterostalpine Elemente der metamorphen Zone der Ostalpen. Der Hauptteil dieses Gebietes besteht aus metamorphen Graniten (Grobgneisen) und ihren Hüllgesteinen, vorwiegend phyllitischen Glimmerschiefern. Diese Serie trägt eine lückenhafte Decke von Metaquarziten und Karbonatgesteinen mesozoischen Alters. An der Grenze der Gneise wurden mehrere korund- und spinellführende Gesteinsvorkommen gabbroider Zusammensetzung nachgewiesen. Diese befinden sich in allen Stadien der Metamorphose zu Hornblende-Prasiniten und Gesteinen, die aus Chlorit, Chloritoid, Sericit, Albit und Granat bestehen und für die der Lokalname Eckbergit vorgeschlagen wurde. Es ist wahrscheinlich, daß die Entwicklung der Granite in diesem Gebiet das Ergebnis anatektischer Prozesse im Anschluß an die variskische Gebirgsbildung ist. Die korund- und spinellführenden Gesteine werden als Restite dieser Anatexis erklärt. Die paratektonische Kristallisation von Albit in Glimmerschiefern, von Chlorit, Glimmer und Tremolit in mesozoischen Kalken und die Metamorphose granitischer und gabbroider Gesteine weist auf eine bedeutende Rekristallisation während der alpinen Gebirgsbildung in dieser Zone hin.

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In the Semmering-fenster deeper unterostalpine elements of the metamorphic zones of the eastern alps appear. The major part of this region is built up by metamorphic granites (Grobgneise) and their country rocks, mainly phyllitic mica schists. This formation is fragmentary covered by metaquarzites and carbonatic rocks of mesozoic age. On the boundary of the gneisses several occurrences of corundum and spinel bearing gabbroid rocks have been prooved. These can be found in all stages of metamorphism to hornblende prasinites and rocks which consist of chlorite, chloritoid, sericite, albite and garnet and for which a local name Eckbergit had been introduced. It is probable that the development of granites in this area is the result of anatectic processes subsequent to variscien orogeny. The corundum and spinel bearing rocks were explained as residues of this anatexis. The paratectonic crystallisation of albite in mica schists, of mica, chlorite and tremolite in mesozoic limestones and the metamorphism of granitic and gabbroid rocks points to a broadly recrystallisation during alpine orogeny in this region.

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Résumé Dans la fenêtre du Semmering des éléments profonds «Unterostalpin» de la zone métamorphe des alpes orientales apparaissent.La plus grande partie de cette région se compose des granites métamorphiques (Grobgneise) et de leurs roches encaissantes. Ce sont surtout des mica-schistes phyllitiques. Cette formation est couverte de quarzites et de roches carbonatiques d'âge mésozoique.En bordure des gneiss on a prouvé l'apparition de plusieurs roches de composition gabbroidique contenant du corindon et du spinelle. Ceux-ci se trouvent dans toutes les phases de métamorphose en hornblende-prasinites et roches qui se composent de chlorite, chloritoide, sericite, albite et granat et pour lesquelles le terme local de Eckbergit» a été proposé.Il est probable que le développement des granites dans cette région est le résultat des processus anatectiques succedant à l'orogénèse varisque. Les roches contenant du corindon et du spinelle sont expliquées comme restes de cette anatexie.La cristallisation paratectonique d'albite dans les mica-schistes, de chlorite, de mica et de trémolite dans les calcaires mésozoiques et la métamorphose des roches granitiques et gabbroides montrent une recristallisation importante durant l'orogénèse alpine dans cette région.

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. , , .

     

Sedimentation und physiographische Entwicklung des Nordatlantiks seit dem mittleren Mesozoikum

Zusammenfassung Der Atlantik ist heute das einzige Tiefwasserbecken, das die nördlichen und südlichen Bildungsgebiete kalter polarer Bodenwässer verbindet. Sein Aufbrechen und Wachstum während der vergangenen 140–180 Millionen Jahre bewirkte wichtige Veränderungen der Paläo-Ozeanographie des Weltmeeres und der Ablagerungsräume der benachbarten Kontinente. Die schrittweise Entwicklung der Teilbecken des Nordatlantiks, die Geschichte und die endgültige Unterbrechung des zirkumäquatorialen, tropischen Tethys-Ozeans, das Wachsen und Schrumpfen der Schelfmeere, die Zerstörung submariner Schwellen und das Zerbrechen von Landbrücken bewirkten kräftige Veränderungen des pelagischen Ablagerungsmilieus, die nach den ersten 10 Jahren des Tiefseebohrprojektes im Detail untersucht werden können. Zeitspannen hoher pelagischer Sedimentationsraten vor 140-110, 55-45 und während der letzten 25 Millionen Jahre wechselten mit Phasen geringer Sedimentation im Nordatlantik. Hohe relative eustatische Meeresspiegel scheinen zeitlich mit niedrigen Sedimentationsraten dieser Tiefseeablagerungen, die zum größten Teil aus Karbonat planktonischer Herkunft bestehen, zusammenzufallen. Diese Beobachtungen stützen die Hypothese einer Sedimentfraktionierung zwischen den tiefen und flachen Gebieten des Weltmeeres. Klastische terrigene Komponenten sind relativ selten in den mesozoischen und känozoischen Tiefseeablagerungen des Nordatlantiks. Terrigenes klastisches Material scheint die Tiefseebecken des Nordatlantiks während des oberen Juras und während der unteren Kreide kaum erreicht zu haben, aber vor ungefähr 90–100 Millionen Jahre wurden plötzlich größere Mengen klastischen Materials in den Nordatlantik geschüttet. Seit der oberen Kreide sind die nordatlantischen Gebiete hoher Konzentrationen klastischen Materials hauptsächlich auf die Tiefsee-Ebene beschränkt; die größten Mengen dieses Materials erreichten die Tiefsee-Ebenen, während sich weiträumige Schichtlücken bildeten.

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The Atlantic Ocean constitutes today a deep basin connecting both the southern and the northern region of polar bottom water formation. Its opening and growth during the past 140–180 my had profound consequences for the paleo-oceanography of the world ocean and for the paleoenvironment of its adjacent continents. The stepwise evolution of the subbasins of the North Atlantic, the history and final closure of the circumequatoral Tethyan seaway, the waxing and waning of epicontinental seas and the final disruption of submarine barriers and of land bridges resulted in pelagic lithofacies with drastic changes through time which can now be analyzed in detail after more than 10 years of deep-sea drilling. Phases of high sedimentation rates 140-110, 55-45 and since 25 my ago alternated with phases when the North Atlantic received only little sediment. High relative eustatic sea levels coincided with low sedimentation rates of these deposits whose dominant components are calcareous particles of planctonic origin. These observations support the hypothesis that deep-sea sedimentation responded to major sea level fluctuations in the geologic past. Clastic terrigenous components are relatively scarce in the late Mesozoic and Cenozoic North Atlantic deep-sea sediments; they are lacking almost entirely in the upper Jurassic and lower Cretaceous deep-sea deposits, but around 100-90 my ago sediments with high concentrations of terrigenous material were shed into the basin. Since 80 my ago pelagic areas with high concentrations of terrigenous material were essentially confined to the deepest parts (abyssal plains) of the North Atlantic, and most of this material reached the ocean floor during times of intensive hiatus formation.

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Résumé L'Atlantique est aujourd'hui le seul bassin profond reliant les régions septentrionales et méridionales où se forment les masses d'eaux polaires froides. Son ouverture et sa croissance au cours des 140–180 Mill, d'années passées entraînrent des changements importants dans la paléoocéanographie mondiale et dans les aires de sédimentation des continents avoisinants. Le développement progressif des bassins secondaires de l'Atlantique nord, l'histoire et l'interruption finale de la Téthys océanique circoméquatoriale et tropicale, la croissance et le rétrécissement des mers néritiques, la destruction des seuils soumarins et la rupture de ponts tetrrestres entraînèrent, dans le milieu sédimentaire pélagique, de grands changements qui peuvent être maintenant étudiés dans le détail après ces 10 premières années du projet des sondages profonds. Des épisodes à forte sédimentation pélagique datant de 140-110, 55-45 Mill, d'années et durant ces 25 derniers Mill. alternent avec des phases à faible sédimentation dans l'Atlantique nord. Des niveaux marins eustatiques relativement élevés semblent coïncider dans le temps avec de faibles taux de sédimentation de ces dépôts d'eau profonde qui consistent en grande partie de carbonate d'origine planctonique. Ces observations viennent à l'appui de l'hypothèse d'un fractionnement de la sédimentation entre les régions de forte et de faible profondeur. Les constituants terrigènes clastiques sont relativement rares dans les dépôts mésozoïques et cénozoïques de mer profonde de l'Altantique nord. Le matériau terrigène clastique semble n'avoir guère atteint les bassins profonds de l'Atlantique nord au Jurassique supérieur et au Crétacique inférieur; mais vers 90–100 Mill, d'années, de grandes quantités de matériaux clastiques furent subitement déversés dans l'Atlantique nord. Depuis le Crétacique supérieur, les régions nord-atlantiques à forte concentration en matériaux clastiques sont restreintes principalement à des aires de mer profonde; les plus grandes quantités de ce matériau atteignirent ces aires profondes, en même temps que se formèrent des lacunes stratigraphiques de grande étendue.

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, . 140–180 . , , , , 10 . 140-110, 55-45 25 qp . , , . . . . . , , , 90–100 . ; , .

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Erweiterte Fassung eines während des Internationalen Alfred-Wegener-Symposiums in Berlin gehaltenen Vortrags.     

Ore paragenesis of recent hydrothermal deposits at the Cocos-Nazca plate boundary (Galápagos Rift) at 85‡ 51' and 85‡ 55' W: Complex massive sulfide mineralizations,non-sulfidic mineralizations and mineralized basalts

Complex massive sulfide ores (»black smokers«) as well as mineralized basalts and unconsolidated sediments were sampled during the German research expedition »Garimas 1« in the eastern portions of the Galapagos Rift at 85 50' W longitude. The massive sulfide ores are characterized by a porous, layered, compositional texture with typical colloidal and/or gel textures. Local occurrences of organism remains (worm tubes), which are embedded in the ore, were also found. The composition of the massive sulfide ores exhibits a considerable range, from iron sulfide ores (pyrite, melnikovite-pyrite, marcasite) to copper-rich ores (chalcopyrite), and/or zinc-dominated ores (sphalerite, wurtzite, schalenblende). Additional new types of hydrothermal mineralizations were found, which consist primarily of manganese hydroxide, limonite or Fe-rich smectite (Fe-rich »protosmectite«) together with limonite and opaline silica. Hydrothermally altered basalts may be characterized by significant sulfide contents (primarily pyrite) and, locally, by hematite. Sediments in the vicinity of the »black smokers« frequently contain fragments of complex massive sulfide ores. With increasing distance from the »black smokers« these massive sulfide fragments exhibit complete replacement and pseudomorphism by limonite. Some replacement and pseudomorphism of microorganisms in unconsolidated sediments by limonitic material is also observed. In places, the unconsolidated sediments contain manganese hydroxide mineralizations of hydrothermal origin.

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Zusammenfassung Anlä\lich der deutschen Forschungsfahrt »Garimas 1« wurden im östlichen Teil des Galápagos-Riftes bei 85 50' W vor allem komplexe massive Sulfiderze (»Schwarze Raucher« — »Black Smokers«) gewonnen, daneben au\erdem vererzte Basalte sowie unverf estigte Sedimente. Die massiven Sulfiderze sind durch einen porösen, lagig bis krustigschaligen Aufbau gekennzeichnet und weisen charakteristische Kolloidalgefüge bzw. Geltexturen auf. Stellenweise liegen Organismenreste (z. B. Wurmröhren), eingebettet in Erz, vor. Die Zusammensetzung der jeweiligen massiven Sulfiderze schwankt erheblich und reicht von praktisch nur aus Eisensulfid (Pyrit, Melnikovitpyrit, Markasit) beste-henden Bildungen bis zu solchen, die reich an Kupfersulfid (Kupferkies) und/oder Zinksulfid (Zinkblende, Wurtzit, Schalenblende) sind. Als weitere und neue Typen hydrothermaler Bildungen bzw. von »Schwarzen Rauchern« konnten hydrothermale Mineralisationen nachgewiesen werden, die vorherrschend entweder aus Manganhydroxid, aus Limonit oder aus eisenreichem Montmorillonit (Fe-reicher »Protosmektit«) mit Limonit und amorphem SiO₂ bestehen. Die alterierten Basalte können stellenweise durch eine reichliche Sulfidführung (vor allem Pyrit) ausgezeichnet sein, wobei gelegentlich auch Eisenglanz beibricht. Die Sedimente aus der Nachbarschaft der »Schwarzen Raucher« enthalten öfters zahlreiche Bruchstücke der komplexen Massivsulfiderze. Diese Sulfiderz-Bruchstücke lassen häufig mit zunehmender Entfernung von den »Schwarzen Rauchern« starke bis völlige Verdrängung und Pseudomorphosierung durch Limonit erkennen. Die in diesen Lockersedimenten vorliegenden rezenten Mikroorganismen zeigen stellenweise Verdrängung und Pseudomorphosierung durch Limonit. In den Lockersedimenten treten Ausscheidungen von Manganhydroxid hydrothermaler Herkunft auf.

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Résumé Dans la partie est de la dorsale des Galapagos, par 85 50' de longitude ouest, l'expédition allemande »GARIMAS I« a récolté des minerais sulfurés complexes massifs (minerais de »fumeurs noirs«), ainsi que des basaltes minéralisés et des échantillons de sédiments meubles. Les sulfures massifs présentent un aspect poreux lité à écailleux et montrent des structures colloÏdales caractéristiques. Localement des traces d'organismes (p. ex. des trous de vers) sont inclues dans le minéral. Les sulfures massifs présentent diverses compositions depuis des formations constituées uniquement de sulfures de Fe (pyrite, pyrite »colloÏdale«, marcasite) jusqu'à d'autres qui sont riches en sulfures de cuivre (chalcopyrite) et/ou de zinc (blende, wurtzite, blende zonaire). De plus, d'autres minéralisations hydrothermales, nouvelles dans l'environnement des fumeurs noirs, ont été mises en évidence: elles sont constituées soit d'oxydes et hydroxydes de Mn, soit de limonite ou de montmorillonite riche en fer (»protosmectite« ferreuse) avec de la limonite et silice amorphe. Les basaltes hydrothermalisés peuvent montrer localement une teneur élevée en sulfure (surtout de la pyrite) éventuellement accompagné d'hématite. Les sédiments recueillis au voisinage des fumeurs noirs renferment souvent de nombreux fragments de sulfures complexes massifs. Au fur et à mesure qu'on s'éloigne des fumeurs, ces fragments sont progressivement et mÊme complètement pseudomorphosés en limonite. Cette pseudomorphose limonitique affecte également, par endroits, les micro-organismes récents inclus dans les sédiments meubles. Dans ces derniers ont lieu des formations d'hydroxydes de manganèse d'origine hydrothermale.

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- Garimas I 8550 — = Black Smokers -, . , - , , . , .: , . , . . , , , = , / ( , , ). , . . , , , . , , - . , , , , . , .

     

Granite und Uranvererzungen in den Schweizer Alpen

Zusammenfassung Die Radioaktivität vier hercynischer, granitischer Gesteine schweizerischer Zentralmassive (Mont-Blanc-Granit, Vallorcine-Granit, Giuv-Syenit und Zentraler Aaregranit s. l.) wurde im Gelände (Oberflächen- und vor allem Stollen-Messungen) und im Labor (gammaspektrometrische und fluorimetrische Bestimmungen) untersucht. Jeder Gesteinskomplex zeigt ein spezifisches Uran-Thorium-Variationsfeld. Das Th/U-Verhältnis nimmt mit steigenden Th-Gehalten ab. Die Variation der U- und Th-Gehalte ist petrologisch kontrolliert: es ist eine Zunahme in den Randzonen der Granitkörper und (bei Intrusionsfolgen) in den jüngsten Gesteinen, vor allem in Aplitgranitstöcken, festzustellen. Mehrere Gesteine sind besonders uran- und thoriumreich: Giuv-Syenit, Mittel aus 44 Bestimmungen, 22 ppm U und 66 ppm Th; Mont-Blanc-Granit (45), 19 ppm U/31 ppm Th; Zentraler Aaregranit s. str. (10), 13 ppm U/32 ppm Th. Die Gesteine enthalten zum Teil hohe Anteile leichtlöslichen Urans (bis 90%), wobei hohe Gesamt-Urangehalte in der Regel auch einen hohen Prozentsatz leichtlösliches Uran bedingen.In allen Gesteinskomplexen sind eigentliche Uranmineralisationen (meist mit Pechblende) gefunden worden. Sie sind ausschließlich an Scherzonen, Mylonite und Klüfte gebunden und liegen vor allem in den Randzonen der Gesteinskörper oder in der Nähe besonders uranreicher Gesteine wie Aplitgranite. Die Assoziation Granite/Uranvererzungen zeigt, abgesehen von der alpinen überprägung, große ähnlichkeiten mit den französischen Vorkommen des Massif Central.

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The radioactivity of 4 Hercynian granitic rock units of the Swiss Central Massifs (Mont Blanc granite, Vallorcine granite, Giuv syenite and Central Aare granite s. l.) has been measured in the field (on the surface and in tunnels) and in the laboratory (gamma ray spectrometry). Each rock unit shows a clearly defined field of variation on a U-Th plot. The Th/U ratios decrease with increasing Th contents. The variation is petrologically controlled: the U and Th contents increase in the border zones of the granitic bodies and — in the case of intrusive sequences — in the younger derivates, especially in the aplitic phase. Three of the units show unusually high U and Th contents: Giuv syenite (mean of 44 determinations), 22 ppm U and 66 ppm Th; Mont Blanc granite (45), 19 ppm U/31 ppm Th; Central Aare granite s. str. (10), 13 ppm U/32 ppm Th. The fraction of easily leacheable uranium is, according to fluorimetric determinations, unusually high (up to 90%) in some granites. Generally, the higher the U content, the higher the leacheable fraction.In all rock units uranium mineralisations (mainly pitchblende) have been found. They are confined to shear zones, mylonites and fissures and occur mostly in the border zones of the granitic bodies or in the vicinity of especially uranium-rich rock types, such as aplites. Apart from the effects of the Alpine orogeny the association of uranium mineralisations with granites shows close similarities to the occurrences in the French Massif Central.

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Résumé La radioactivité de quatre massifs granitiques hercyniens des massifs cristallins centraux des Alpes suisses (granites du Mont Blanc, de Vallorcine, et de l'Aar et syénite du Piz Giuv) a été étudiée sur le terrain et en laboratoire (spectrométrie gamma et fluorimétrie). La variation des teneurs en U et en Th est spécifique pour chaque type des roche. Le rapport Th/U diminue lorsque la teneur en Th augmente. L'Uranium s'enrichie d'une part dans les faciès bordiers des massifs granitiques et d'autre part (dans des successions magmatiques) vers les roches les plus jeunes et les plus acides (granites aplitiques). Quelques-unes de nos roches ont un fonds géochimique d'U et de Th élevé: syénite du Piz Giuv 22 ppm U/66 ppm Th (moyenne de 44 déterminations); granite du Mont Blanc 19 ppm U/31 ppm Th (45); granite de l'Aar 13 ppm U/32 ppm Th (10). En mÊme temps, on constate des teneurs élevées en Uranium facilement soluble (jusqu'a 80-90% de l'Uranium total).Dans tout les complexes se trouvent des minéralisations d'Uranium (sans importance écononique actuelle). Elles sont situées surtout aux bords des granites ou dans des roches avec beaucoup d'Uranium soluble («fertiles») et sont essentiellement liées à des structures tectoniques. A l'exception de la tectonique et du métamorphisme alpin et d'une forte érosion post-tertiaire notre association granites/mineralisations ressemble beacoup à celle du Massif Central franÇais.

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( , Vallorcine, Giuv s. 1.), ( , , ), ( ). . Th/U . : ( ) , , , : Giuv, 44 22 ppm U 66 Th; (45) 19 U, 31 ppm Th; s. 1. (10) 13 ppm U, 32 ppm Th. ( 90%). , , . , . , , -: . / Massif Central, , , .

     

Vorratsberechnung von Erdöl- und Erdgas-Lagerstätten

Zusammenfassung Als Grundlage für die Berechnung des Öl- und Gasinhalts werden die geologischen Faktoren (Petrophysik, Porosität, Permeabilität, Haftwasser, Porenverteilung, Nettomächtigkeit, Strukturfläche) sowie die Eigenschaften des Poreninhalts (Phasenbeziehungen) beschrieben. Neben den daraus abzuleitenden statischen Methoden sind aber auch dynamische Methoden des Druck- und Förderverhaltens für die Inhaltsberechnung geeignet (Material-Balance-Prinzip). Die vom Poreninhalt gewinnbaren Öl- und Gasmengen werden mittels dynamischer Verfahren und Modellstudien mittels Computer berechnet. Beispiele an Ölfeldern und Ölfeldbereichen der Bundesrepublik erläutern die Auswirkungen der verschiedenen Lagerstätten-Eigenschaften und deren Energie-Verhalten auf die gewinnbaren Reserven, die bei hochviskosen Ölen bei etwa 15–25%, bei niedrigviskosen Ölen bei etwa 30–75%, bei Erdgasen bei etwa 50–80% Entölungs- bzw. Entgasungsgrad liegen. Von besonderer Bedeutung sind dabei technischer Fortschritt und wirtschaftliche Bedingungen. Am Beispiel der Welt wird gezeigt, daß von den etwa 420 Mrd. t Ölinhalt in allen bekannten Ölfeldern zur Zeit etwa 140 Mrd. t gewinnbar sind, die sich um weitere 110 Mrd. t erhöhen lassen, wenn die wirtschaftlichen Bedingungen in Zukunft den Einsatz neuer technischer Verfahren erlauben.

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The geological factors (petrophysics, porosity, permeability, connate water, pore configuration, net pay, productive area) as well as the properties of the pore filling (phase relations) used for determination of the OIP and the GIP are described. Apart from static methods to be derived from these factors, dynamic methods based on the pressure and production behavior can be used for this purpose (principle of material balance). The oil and gas volumes to be recovered from the pore space are calculated by means of dynamic methods and model studies. Oil fields and oil provinces of the Federal Republic of Germany serve as examples to illustrate the effects of the different reservoir charcteristics and the respective energy behavior on the recoverable reserves. The oil or gas recovery factor is about 15–25% with highly viscous oils, about 25–65% with oils of low viscosity and about 50–80% with natural gases. Technical progress and economic factors are of special importance in this connection. It is shown that in addition to the about 140 billion t of oil presently recoverable from worldwide reserves of all known oil fields of about 420 billion t, recovery of another 140 billion t would be possible in future if new technical methods could be applied under the given economic conditions.

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Résumé Sont décrit comme base du calcul de l'huile et du gaz en place les facteurs géologiques (pétrophysique, porosité, perméabilité, eau interstitielle, répartition des pores, épaisseur nette, surface du gisement) ainsi que les propriétés du contenu des pores (relations de phases). Outre les méthodes statiques en dérivées, se prêtent au calcul du contenu en huile ou en gaz aussi des méthodes dynamiques du comportement de pression/production (balance volumétrique). Les quantités de l'huile ou de gaz récoupérables du contenu des pores sont déterminées par des méthodes dynamiques et par des études modèle à l'aide de computer. Des exemples concernant des champs pétrolifères dans la République Fédérale d'Allemagne expliquent les effets des divers propriétés de gisements et leur comportement énergétique sur les ressources récoupérables dont le facteur de récupération de l'huile/du gaz est d'environ 15 à 25% dans le cas des huiles très visqueuses d'environ 25 à 65% dans le cas des huiles de basse viscosité, et d'environ 50 à 80% dans le cas des gaz naturels. A ce propos, le progrès technologique et les conditions économiques sont d'une importance particulière. L'exemple du monde entier montre que de la quantité de 420 milliards de tonnes de l'huile en place dans tous les champs pétrolifères connus, 140 milliards de tonnes environ sont récupérables à présent. Cette quantité pourrait être augmentée encore par 140 milliards de tonnes si les conditions économiques à l'avenir permettent l'emploi de nouvelles techniques.

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: , , , , .., - , . , , . , , - . , , , ; 15–25%, 25–65 % — 50–80 %, . , 420 , 140 . , 140 .

     

Chemical and tectonic controls on the formation of sparry magnesite deposits — the deposits of the northern Greywacke Zone (Austria)

The sparry magnesite deposits of the northern Greywacke Zone are situated at the base of thrust sheets. Model calculations and natural examples suggest that an inverse temperature gradient can only be established at the base of a thrust sheet if thrusting is so rapid as to be geologically unrealistic. Independently of this thrusting induces a fluid flow from the lower units to the front of the moving thrust sheet. Stability data of magnesite and dolomite in contact with fluids with different Ca/(Ca+Mg) ratios suggest that this tectonically induced fluid flow produce magnesite from preexisting dolomite by metasomatism.

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Zusammenfassung Die Spatmagnesitvorkommen der Nördlichen Grauwackenzone liegen innerhalb von Deckengrenzen. Modellberechnungen zeigen, daß ein inverser Temperaturgradient sich nur dann an der Basis von Decken einstellen kann, wenn die Überschiebungsgeschwindigkeit so groß wird, daß sie geologisch unglaubwürdig ist. Deckenüberschiebungen erzeugen aber in jedem Fall in der überschobenen Einheit einen zur Deckenfront hin gerichteten Fluidstrom. Eine Betrachtung der Stabilitätsdaten für Magnesit und Dolomit im Gleichgewicht mit einer fluiden Phase mit unterschiedlichen Ca/(Ca+Mg)-Verhältnissen zeigt, daß durch einen solchen Fluidstrom metasomatisch Magnesit aus Dolomit gebildet werden kann.

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Résumé Les dépôts de magnésite spathique de la Grauwacken Zone septentrionale sont situés à la base d'unités charriées. Un calcul de modélisation et des exemples naturels montrent qu'un gradient inverse de température ne peut s'établir à la base d'une unité charriée qu'à la condition d'admettre une vitesse de charriage tellement élevée qu'elle est irréaliste. D'autre part, le phénomene de charriage induit un déplacement de fluide depuis les unités inférieures vers le front de la nappe. Les données relatives aux conditions de stabilité de la magnésite et de la dolomite en présence de fluides de divers rapports Ca/Ca+Mg permettent de déduire que le flux ainsi engendré par la tectonique peut engendrer la magnésite par métasomatose à partir de dolomite préexistante.

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Über die Beziehungen zwischen Schichtfolge und Meeresspiegelanstieg im Holozän der Nordseemarschen

Zusammenfassung Die Beziehungen zwischen Schichtfolge und Meeresspiegelanstieg wurden im Holozän der nordfriesischen Marschen untersucht. Zunächst wurde nach allen verfügbaren Kriterien der Lithologie, Bodenkunde, Pollenanalyse, Archäologie und Geschichte eine Feinstratigraphie erarbeitet und danach der Meeresspiegelanstieg bestimmt. Die Abhängigkeit der unterschiedlichen Schichtfolge in Nordfriesland vom Meeresspiegelanstieg und lokalen Einflüssen wird erörtert und mit den Ergebnissen aus anderen Gebieten der Marsch verglichen.

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The relations between the Holocene sedimentary sequence and the rise of sea level were explored in the Northfrisian marshes. A detailed stratigraphic study was made utilizing all available data from lithology, fossil soils, palynology, archaeology and history. From these data the rise of sea level could be determined. The dependence of various sequences in Northfriesland on the rise of sea level and local environmental variations are discussed and compared with the results from other marsh areas of the North Sea coast.

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Résumé Dans l'Holocène des plaines maritimes de Schleswig on pouvait analyser les relations entre les sédiments littoraux et l'ascension du niveau de la mer. Tous les critéria de la lithologie, la pédologie, la palynologie, l'archéologie et l'histoire antique courent à une stratigraphie spécialisée, qui permet des dates numériques sur l'ascension du niveau de la mer. Dans la région examinée on doit distinguer l'influence générale de l'ascension et l'influence des événements locaux et comparer avec d'autres régions littoraux de la Mer du Nord.

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Erweiterter Vortrag, gehalten auf der 56. Jahrestagung der Geologischen Vereinigung in Wien am 27. Februar 1966.

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Herrn Professor Dr.Roland Brinkmann zum 70. Geburtstag gewidmet.