Extensional tectonics and mid-Paleozoic massive sulfide occurrences in Europe

The age and lithologic settings of mid-Paleozoic massive sulfide deposits in Central Europe and southwest Iberia are suggestive of extensional tectonic environments. This inference is supported by the facies configurations of contemporaneous clastic sediments, the presence of deepwater lithologies and pelagic faunas, and marked mafic-felsic bimodalism in associated volcanic rocks.The massive sulfide deposits of the Moravia-Silesia area, Rammelsberg, Meggen, and other deposits appear to have formed in the same tectonic environment: one dominated by crustal extension. The important massive sulfide deposits of the southwest Iberian province formed somewhat later, but appear to be related to a phase of crustal extension initiated in late Devonian time.These two sets of rifting (sensu latu) events correlate in time with Caledonide collision in the north and subsequent Acadian collision further south. The postulated extensional events thus may relate directly to these collisions.All the areas under consideration were subsequently affected by Hercynian compressional events. The high potash granites associated with Hercynian collisions are largely the products of crustal melting and consequently have associated with them ore deposits characterized by lithophile elements such as tin, tungsten and uranium. A significant fraction of the Paleozoic metallogeny of Europe can thus be understood in terms of extensional tectonic events followed by compressional events less than 100 m.y. later.

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Zusammenfassung Das Alter und die lithologische Zusammensetzung von massiven Sulfiderzlagerstätten des Devons in Mittel-Europa und Südwest-Iberien deuten auf eine Ausweitungstektonik. Diese Hypothese wird bekräftigt durch die Fazieskonfiguration gleichalter klastischer Sedimente, das Auftreten von Tiefseeablagerungen und pelagischen Faunen, und die ausgesprochen mafisch-felsische Bimodalität von assoziierten Vulkaniten.Die massiven Sulfidlagerstätten von Mähren und Schlesien, Rammelsberg, Meggen und andere Vorkommen scheinen sich unter den gleichen tektonischen Bedingungen gebildet zu haben, nämlich unter Dehnungseffekten der Kruste. Die wichtigsten massiven Sulfidlagerstätten der südwestlichen Iberischen Provinz entstanden etwas später, sie scheinen einer Dehnungsphase beginnend im höheren Devon zugeordnet zu sein.Diese zwei Phasen eines Riftings (sensu lato) stimmen zeitlich mit der kaledonischen Kollision im Norden und der darauffolgenden akadischen Kollision weiter südlich überein. Die angenommenen Dehnungsvorgänge können daher direkt mit diesen Kollisionen in Verbindung gebracht werden.Alle besprochenen Gebiete sind in der Folge von herzynischen Einengungs-Erscheinungen betroffen worden. Die hochgradig kali-haltigen Granite, die den herzynischen Kollisionen zugeordnet sind, sind größtenteils die Ergebnisse von krustalen Schmelzvorgängen und haben deshalb assoziierte Erzlagerstätten, die durch lithophile Elemente wie Zinn, Wolfram und Uran gekennzeichnet sind. Ein beträchtlicher Teil der paläozoischen Metallogenese Europas kann daher aus der Sicht distraktiver tektonischer Erscheinungen gesehen werden, deren Einengungs-Vorgänge weniger als 100 Millionen Jahre später folgten.

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Résumé L'âge et la composition lithologique des gisements de sulferes massifs du Paléozoïque moyen de l'Europe Centrale et du sud-ouest de la Péninsule ibérique suggèrent un environement tectonique de distension. Cette hypothèse est appuyée par la configuration des facies des sédiments clastiques contemporains, la présence de lithologies d'eau profonde et de faunes pélagiques et par l'existence d'un net bimodalisme mafique-felsique dans les roches volcaniques associées.Les importants gisements de sulfere de Moravie et de Silésie, du Rammelsberg, de Meggen et autressemblent s'être formés sous un régime tectonique semblable, principalement sous l'effet de distensions de la croûte. Les gisements du sud-ouest de la Péninsule ibérique se sont formés un jeu plus tard, mais semblent être liés à une phase de distension crustale ayant débutéau Dévonien supérieur.Ces deux séries de ruptures (sensu latu) sont corrélés dans le temps avec la collision calédonienne au nord et la collision acadienne subséquente plus au sud.Les évènements de distension invoqués peuvent done être directement liés à ces collisions.Toutes les régions considérées ici furent affectées plus tard par la compression hercynienne. Les granites à haute teneur en potasse, liés aux collisions hercyniennes sont, en grande partie, des produits de la fusion crustale. Ils sont par conséquent associés à des gisements de minerais d'étain, de tungstène et d'uranium. Une partie importante de la métallogénie paléozoïque de l'Europe peut être ainsi comprise en termes d'événements tectoniques de distensions suivis moins de 100 millions d'années plus tard, par une compression.

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- . , Dorhaudeusens , - . , , , , , . ; -, . — (sensu lato) . , . , , , , , - , . , , , no- 100 .

     

Tectonic stresses South Bay Mine,Canada

The South Bay copper-zinc-silver orebody, 52 miles east of Red Lake in northwestern Ontario, lies in refolded siliceous volcanic rocks near the close of an Archaean volcanic cycle. The rock mass mechanics events at South Bay mainly happened during the endogenesis and uplift of the earth's crust at the Birch-Uchi greenstone belt. After the uplift the geological history of this region was of little significance for the structure of the ore-body. The paleographic properties of the mineral deposits have been deformed by two phases of geological events; namely, first, Rotational Stress — confined pressure (geometry of torsion structures) and, second, Spherical Stress — compressive pressure (geometry of ellipsoidic structures). And, finally the structure formation in the rock mass induced natural stresses which have components determined by the geometry of the deformations.

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Zusammenfassung Das South-Bay Kupfer-Zink Lager, 80 km östlich des Red Lake im Nordwesten von Ontario gelegen, ist in gefalteten archaischen Vulkaniten von hohem Silikatgehalt eingebettet. Die gesteinsverformenden Bewegungen der South-Bay Region erfolgten hauptsächlich während der Endogenetik und der Anhebung der Erdkruste der Birch-Uchi Greenstone Zone. Nach dieser Anhebung haben die geologischen Ereignisse dieser Region die Struktur des Erzlagers kaum mehr beeinflußt. Die Petrogefüge des Minerallagers zeigen Deformationen während zweier tektonischer Phasen: zuerst freie Verdrehungsspannungen, die Torsionsstrukturen verursachten, gefolgt von allseitigem Druck, der dem Erzlager ellipsoidähnliche Strukturen aufprägte. In den Gesteinen existieren Spannungen, deren Komponenten durch die Geometry der Verformungen bestimmt sind.

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Résumé La mine de Cuivre-Zinc-Argent de South-Bay, située à 80 km à l'est de Red-Lake dans le nort-ouest de l'Ontario, se trouve dans des volcanites, à haute teneur en silicates, plissées au cours de l'Archéen. Les mouvements déformatifs dans la région de South-Bay eurent lieu principalement durant l'endogénese et le soulèvement de la cróute terrestre, le long de la ceinture de roches vertes de Birch-Uchi. Aprèsce soulèvement, les manifestations géologiques dans cette région n'eurent guère d'influence sur la structure du gisement. Les textures pétrographiques du gisement montrent des déformations se rapportant à deux phases tectoniques: d'abord, une rotation engendrant des structures de torsion, et ensuite une compression qui imprima une structure ellipsoÏdale. Il a existé dans la masse rocheuse des tensions dont les composantes ont été déterminées par la géométrie des déformations.

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/ , 80- -. , . , , Birch-Uchi. . : , : , . .

     

Mediterrane Trias — Grundzüge und Probleme

Zusammenfassung Die mediterrane oder alpine Trias wurde im 19. Jh. nahezu als Standard-Typus der marinen Entwicklung dieses Systems aufgefaßt. Sie lieferte fast ausschließlich die Faunenfolgen zur biochronologischen Gliederung; Schicht- und Fazies-Bezeichnungen wurden aus dem alpinen Raum bis nach Südostasien übertragen. Eine gewisse Sonderstellung maß man nur ihren Ammonoideen-Faunen zu. Ihre Erforschung schien bald nach der Jahrhundertwende abgeschlossen.Seit zwei Jahrzehnten wird jedoch die Gliederung der mediterranen Trias mit Hilfe der Ammonoidea völlig revidiert. Darüber hinaus konnten neue biochronologische Standards von der phylogenetischen Entwicklung anderer Organismen-Gruppen (Conodonten, Ostracoden, Foraminiferen, Holothurien, Dasycladaceen, Sporen und Pollen) abgeleitet werden. Die marinen Sequenzen des Mittelmeerraumes haben dabei eine wesentliche Rolle gespielt.Zahlreiche moderne Fazies-Analysen, auf die nur kursorisch verwiesen wird, erlauben, die paläogeographischen Konturen im Westteil der triassischen Tethys schärfer zu sehen und ihre geotektonische Entwicklung plattentektonisch zu deuten. Ausgehend von permischen Vorzeichnungen öffneten sich ozeanische Arme im Norden (Vardar-Zone, wahrscheinlich mit Fortsetzung bis in die Alpen) und Süden (Sizilien, Alboran). Dabei wurden einige Mikroplatten von Afrika bzw. Europa abgespalten, von denen die Adria-Platte und ihre geotektonische Differenzierung während der Trias diskutiert werden.

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In a first period of exploration, until the beginning of our century, the Mediterranean or Alpine Triassic advanced to be a standard type of the marine development of that period. It served as well as the base for a world-wide biochronological division as for the deviation of facies types.Nevertheless the subdivision of the Triassic with the help of ammonoids was revised during the past decades, and new biochronological standards were derived from the phylogenetic evolution of other taxa: conodonts, ostracodes, foraminifera, holothuroids, dasycladacean algae, and from the palynological record. For these investigations, the Mediterranean region is again of special importance.The results of modern facies analysis which are not reviewed extensely in this paper, allow to discern the palaeogeographic contures in the western part of the Triassic Tethys with more accuracy and to sketch the outlines of a plate tectonic interpretation. Following to Permian configurations two deep branches of this oceans developed, one to the north (Vardar zone, probably to the Alps) and another in the south (Sicily-Alboran). Several microplates were split off from Africa and Europe. The geotectonic differentiation of one of them (Adria microplate) is discussed.

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Résumé Au 19ième siècle le Trias méditerranéen ou «alpin» a presque partout été considé ré comme type standard du développement marin de ce système. La subdivision biochronologique est largement basée sur ses faunes, et sa nomenclature stratigraphique fut transférée aux autres régions. Concernant les ammonoïdes, le Trias méditerranéen a, en effet, pris une position spéciale. Au début de notre siècle leur exploration semblait bientôt être achevée.Depuis vingt ans on travaille cependant à la révision de la subdivision du Trias sur la base des ammonoïdes. De plus de nouveaux standards biochronologiques ont pu être établis sur la base de l'évolution d'autres taxa (conodontes, ostracodes, foraminifères, holothuroïdes, algues, spores et pollens). Au cours de ces recherches les séries marines ont joué un rôle important.De nombreuses analyses de faciès dont il n'a été fait mention qu'en passant, permettent de voir plus distinctement dans la région de la Téthys les contours paléogéographiques et d'interpréter, selon la théorie de la tectonique de plaques, leur évolution géotectonique. Tracés déjà au Permien, deux bras océaniques s'ouvraient dans la Téthys occidentale, l'un marqué par la zône du Vardar et allant probablement jusqu'aux Alpes et l'autre dans région de Sicile et de Tunisie. Au cours de ce processus, plusieurs microplaques furent séparées de l'Afrique ainsi que de l'Europe. L'exemple de la microplaque adriatique et son évolution géotectonique au cours du Trias sont brièvement discutés.

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, , 19- , - . , . . 19- . . , — , , , , Dasycladaceen, . . , , . — — , . . , .

     

Die ausseralpine Taphrogenese im kaledonisch-variszisch konsolidierten sardischen Vorlande

Zusammenfassung Ein großer Graben teilt das sardische Vorland von Norden nach Süden, wobei nur der Osthorst (Gennargentu) vollständig, jedoch zersplittert, stehengeblieben ist. Vom Westhorst dagegen ragen nur einige Bruchstücke (Iglesiente, Nurra) vom Meer empor. Viele Seitengräben zweigen vom Hauptgraben ab, so daß die Verstellung der getroffenen Schollen ein asymmetrisches Bild der kratonischen Tektonik hervorgerufen hat.Die Grabenfüllung ist hauptsächlich durch Vulkanite erfolgt; die Sedimente spielen nur eine untergeordnete Rolle. Die Eruptionen beginnen mit dem Oligozän und enden mit dem Pleistozän. Eine Trennung in zwei Zyklen (vorhelvetisch bzw. nachtortonisch) gilt für Südsardinien nicht, weil hier submarine Explosionen (Diatremen) und Tuffiteinschaltungen auch während der mittelmiozänen Transgression vorgekommen sind.Geochemisch gehören die Vulkanite der Kalkalkalireihe, jedoch mit atlantischen und mediterranen Tendenzen. Wenn man eine lokale Aufschmelzung des unteren Sockels des sardischen Kratons annimmt, kann man eine palingenetische Abstammung der tertiären Liparite von variszischen Graniten verstehen.Die Bruchlinien bei der taphrogenetischen Deformation unseres alten Vorlandes lassen zwei dominierende Richtungen erkennen: Südost-Nordwest in Südsardinien (Campidano), Nordost-Südwest in Nordsardinien (Tirsograben und Logudoro). Im Rahmen der Strukturelemente des westlichen Mittelmeeres kann man auch eine horizontale Schollenverschiebung (eine Art Epirophorese im Kleinen!) für Sardinien annehmen, und zwar eine relative Bewegung des Iglesiente in Südost-Richtung, d.h. parallel der großen Abschwenkung des Balearenbogens.

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A great Graben cuts the Sardic Foreland. Its Eastern lip is preserved in a fractured state, the Western rim subsidized to a great extent. Side-grabens diverge from the rift asymmetrically. The Graben-fill consists mainly of igneous material of Oligocene to Recent age. Maindirections of taphrogenesis are NW (in the S-portion) and NE in Northern Sardinia. Locally lateral movements are suspected.

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Résumé Un grand graben divise l'avant-pays sarde du Nord au Sud; seul le horst oriental (Gennargentu) est resté tout à fait en place bien que fracturé. Du horst occidental seuls quelques blocs (Iglesiente, Nurra) émergent de la mer. De nombreux graben latéraux bifurquent à partir du graben principal, de sorte que le déplacement des blocs a entraîné une disposition asymétrique de la tectonique cratonique.Le remplissage du graben s'est fait essentiellement par des volcanites; les sédiments n'occupent qu'une place secondaire. Les éruptions débutent à l'Oligocène et se terminent au Pléistocène. Une division en 2 cycles (préhelvétique et posttortonique) ne s'applique pas à la Sardaigne du Sud, car ici des explosions sous-marines (Diatremes) et des intercalations de tuffites sont également intervenues durant la transgression du Miocène moyen.Du point de vue géochimique les volcanites appartiennent à la série calcoalcaline avec cependant une tendance atlantique et méditerranéenne. En admettant une fusion locale du socle inférieur du craton sarde, on comprend alors la dérivation palingénétique des liparites tertiaires à partir des granites varisques.Les lignes de fracture liées à la déformation taphrogénétique de notre ancien avant-pays montrent deux directions dominantes: SE-NW en Sardaigne méridionale (Campidano), NE-SW en Sardaigne septentrionale (graben du Tirso et de Logudoro). Dans le cadre des éléments structuraux de la Méditerranée occidentale on peut également admettre en Sardaigne un déplacement horizontal des compartiments (du genre épirophorèse en petit!), à savoir un déplacement relatif d'Iglesiente vers le sud-est, c'est-à-dire parallèlement au grand décalage de l'arc des Baléares.

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Riassunto Una geoanticlinale emergente dal centro del Mediterraneo occidentale formava l'Avampaese Sardo durante il Mesozoico.Questa dorsale, già consolidata con le orogenesi caledonica ed ercinica, poi peneplanata e solo in parte invasa da mari epicontinentali, dopo aver subito ampie oscillazioni, è stata alla fine ridotta in frammenti da una tettonica disgiuntiva terziaria.I pilastri, residui dello sbloccamento, formano il caratteristico rilievo attuale di media montagna (tipo Gennargentu), isolato da depressioni a sviluppo ed orientamento ineguali, convergenti verso una zona a direzione meridiana. Questa è la fossa principale del Sistema («fossa tettonica sarda» per eccellenza, fra il Golfo dell'Asinara a N e quello di Cagliari a S).In questa grande fossa la pianura del Campidano, nella Sardegna meridionale, non è che la depressione attuale, risultante dallo spostamento dell'asse di maggior sprofondamento, tuttora in via di assetto.D'altra parte, parecchie «fosse laterali», minori, penetrando nell'antico massiccio, hanno staccato dallo stesso altrettante schegge. Lo sbandamento di questi frammenti dei pilastri tettonici conferisce alle fosse una asimmetria caratteristica, specialmente evidente dalla Valle del Tirso al Golfo dell'Asinara.Lo sprofondamento delle fosse tettoniche è stato accompagnato da un vulcanismo a intensità decrescente dall'Oligocene al Plistocene.La distinzione in due cicli (pre-elveziano, rispettivamente post-tortoniano) non è valida per la Sardegna meridionale, dove (Marmilla e Campidano) le manifestazioni vulcaniche (diatremi e intercalazioni di tufiti) sono continuate anche durante l'invasione marina del Miocene medio.Nella colmata delle fosse tettoniche prevalgono le vulcaniti sui sedimenti; tra le lave prevalgono quelle acide sulle basiche, talvolta in alternanza fra loro.Dalle discordanze tra le varie fasi eruttive e dalle intercalazioni lacustri fra le stesse risulta che entro le fosse tettoniche sono awenute dislocazioni secondarie per piegamento.Dal punto di vista geochimico le lave appartengono alla serie alcalicalcica con tendenze verso le serie alcaline (atlantica e mediterranea). Se si ammette peró una parziale fusione della base granitica del cratone formante l'Avampaese Sardo, il vulcanismo delle nostre fosse tettoniche potrebbe essere un riflesso di oscuri rapporti fra palingenesi e tafrogenesi.In fine, nel tentativo di inserire le dislocazioni disgiuntive, che hanno colpito durante il Terziario l'Avampaese Sardo, si potrà forse riconoscere anche una traslazione orizzontale di zolle (epiroforesi) ed in particolare uno spostamento in blocco dell'Iglesiente, al di qua della fossa tettonica del Campidano, in direzione concordante con la grande deviazione verso Sud-est dell'arco delle Isole Baleari.

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. , NE . .

     

Relations among net-transfer reaction progress, 18O−13C depletion,and fluid infiltration in a clinohumite-bearing marble

A siliceous dolomitic marble xenolith within a mid-crustal Jurassic diorite exhibits mineralogical and stable isotopic evidence for infiltration of water-rich fluid. Adjacent to endoskarn which bounds the xenolith, forsterite has been replaced by clinohumite as a result of a devolatilization reaction driven by addition of aqueous fluid and extraction of heat. Isotopic compositions of calcite also record infiltration of aqueous fluid concentrated near contacts with endoskarn. Marble calcite ¹⁸O_SMOW values range from +19.5 at the center of the xenolith to +12.6 adjacent to endoskarn. Calcite ¹³C_PDB decreases sympathetically from +3.0 to +1.4. The calculated equilibrium composition of coexisting C–O–H–F fluid and a quantitative characterization of the whole-rock reaction which produced clinohumite and consumed graphite are used to place inequality contraints on the composition of the infiltrated fluid. Continnum mechanical transport models based on the resulting fluid compositions suggest that a small time-integrated Darey flux of 44 cm³/cm² coupled with diffusive transport in the fluid was sufficient to produce both the isotopic shifts and the net-transfer reactions evidenced in the xenolith. The calculations demonstrate the importance of graphite as an indicator of time-integrated flux. The maximum possible CH₄ content of the infiltrated fluid is sufficiently high to impart a 2.0 uncertainty in the ¹³C of the fluid. The isotopic composition of the fluid is consistent with a magmatic origin when this uncertainty is taken into account.     

Pyroclastic geology of the rhyolitic volcano of La Primavera,Mexico

Explosive eruptions of this large Quaternary rhyolitic volcano have produced voluminous pumice fall deposits and ignimbrites. A stratigraphie study reveals more than 30 fall deposits, totalling more than 90 km³, which have come from many different vents. Some are of plinian type, and one is among the largest known in the world. The main ignimbrite (Rio Caliente) is of intra-plinian type. In all, 140 km³ of rhyolitic material were erupted during the past 10⁵ years, of which 50 km⁵ are dispersed well outside the volcano. The dense rock equivalent volume is 60 km³, of which fall deposits, ignimbrites and lava bodies comprise 45 %, 25 % and 30 % respectively. The average output rate of 0.06 km³ per century is nearly an order of magnitude less than for the most productive rhyolitic volcanoes known. A circular area 10 km across in the centre of La Primavera contains updomed lacustrine ashes and associated sediments, including a remarkable giant pumice bed, which probably accumulated in a caldera lake. La Primavera has no record of historical eruptions, and hot springs are the only signs of present activity, but the updoming is thought to be due to the uprise of a new acid pluton beneath the volcano and future eruptions are probable.

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Zusammenfassung Explosionsartige Eruptionen des gro\en quartÄren Rhyolith-Vulkans La Primavera haben mÄchtige Bimstuffe und Ignimbrite aufgehÄuft. Eine stratigraphische Untersuchung hat über 30 Aschelagen erkennen lassen, die aus verschiedenen Schloten stammen und insgesamt mehr als 90 km³ an Volumen ausmachen. Einige davon gehören zum plimanischen Typ, von denen eine sogar die grö\te bisher bekannte Lage der Erde ist. Der Haupt-Ignimbrit (Rio Caliente) gehört zum intraplimanischen Typ. Insgesamt wurden in den letzten 100 000 Jahren 140 km³ rhyolithisches Material ausgeworfen, von denen 50 km³ deutlich au\erhalb des eigentlichen Vulkans liegen. Das Äquivalentvolumen des dichten Gesteins betrÄgt 60 km³, von dem 45 % auf Tuffe, 25 % auf Ignimbrite und 30 % auf Lavakörper entfallen. Die durchschnittliche Auswurfrate von 0,06 km³ pro Jahrhundert liegt fast eine Grö\enordnung unter den meisten bekannten aktiven Rhyolith-Vulkanen. Ein kreisrundes Gebiet von 10 km Durchmesser im Zentrum des La Primavera zeigt aufgewölbte lakustrine Aschen und damit assoziierte Sedimente, darunter eine bemerkenswerte riesige Bimslage, die wahrscheinlich in einem Caldera-See abgelagert wurde. Der Vulkan La Primavera ist in historischer Zeit nicht ausgebrochen und hei\e Quellen sind die einzigen Anzeichen heutiger AktivitÄt, aber die Aufwölbung wird als Hinweis auf das Hochdringen eines neuen sauren Plutons unter dem Vulkan angesehen, so da\ zukünftige Eruptionen wahrscheinlich sind.

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Résumé Des éruptions explosives de ce grand volcan rhyolitique quaternaire ont produit de volumineux dépÔts de ponces et d'ignimbrites. Une étude stratigraphique fait apparaÎtre plus de 30 dépÔts totalisant plus de 90 km³ provenant de nombreuses bouches volcaniques différentes. Certaines sont du type plinien, dont l'une est parmi les plus grandes connues au monde. L'ignimbrite principale (Rio Caliente) est du type intraplinien. En tout 140 km³ de matériaux rhyolitiques ont été rejetés au cours des 10⁵ dernières années, dont 50 km³ ont été dispersés bien au delà du volcan. Le volume de roche compact équivalent est de 60 km³, parmi lequel les tuffs, les ignimbrites et les laves occupent respectivement 45%, 25% et 30%. L'émission moyenne, de 0,06 km³ par siècle, est d'un ordre de grandeur moindre que pour la plupart des volcans rhyolitiques les plus productifs actuellement connus. Une région circulaire de 10 km de diamètre dans le centre de La Primavera contient des domes de cendres lacustres et autres sédiments associés, et parmi eux une couche géante de ponce remarquable, qui s'est probablement accumulée dans un lac-caldère. On ne connaÎt pas d'éruptions historiques de la Primavera, et seules des sources chaudes témoignent d'une activité actuelle; toutefois on pense que l'allure en dome est due à la poussée d'un nouveau pluton acide sous le volcan, et que des éruptions sont probables dans le futur.

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- . 30 , ; 90 ³. , . - - - . 3 100 000 140 ³ , 50 ³ . 60 , 45% , 25% 30% . 0,06 ; , . 10 - , , , . - , , , , .

     

Origin of continental crust of 1.9-1.7 Ga age defined by Nd isotopes in the Ketilidian terrain of South Greenland

Initial Nd isotope ratios are determined for components of 1.9-1.7 Ga age continental crust in the Ketilidian terrain of South Greenland. The Ketilidian has well-documented ages of migmatization/metamorphism (1.80 Ga) and post-tectonic granitoid intrusion (1.76-1.74 Ga) from U-Pb zircon studies. The Nd results show that: (1) metatholeiites with chondritic ¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd have _Nd=+4 to +5 at 1.8 Ga; (2) migmatites, paragneisses and an early granitoid have _Nd close to zero; (3) post-tectonic norites have _Nd +1.5, while spatially associated more-abundant granitoids have _Nd=0 to +1. The metatholeiites show that a normal depleted mantle (_Nd=+4 to +5) was present beneath this 1.9-1.7 Ga orogenic zone, as is the case in such environments today. However, metatholeiites are an insignificant part of the Ketilidian crust, and the bulk initial ratio of the whole terrain lies close to _Nd=0. Rather than invoking depleted and undepleted mantle sources whose products did not mix, we infer the _Nd=0 value to be caused by mixing of a component derived from depleted mantle (_Nd=+ 4 to +5) with Archean crustal material (_Nd=-9 to -13). As there are no proven relics of Archean crust beyond the border zone of the Ketilidian, and the _Nd= 0 value appears to be a wellhomogenized feature, we propose that the Archean material was added in the form of sediments transported to the orogenic zone on oceanic crust. The Archean component comprised between 5 and 17% of the Ketilidian, and the most reasonable estimate is 10%. Thus this 1.9-1.7 Ga terrain consisted of 90% new mantle-derived crust.     

Seismic and sedimentologic features of Oxfordian-Kimmeridgian syn-rift sediments on the eastern margin of the Lusitanian Basin

Following deposition of widespread middle Oxfordian lacustrine carbonates and evaporites, the Lusitanian Basin was differentiated into a number of sub-basins. The Arruda sub-basin is a half graben basin situated some 30 km north of Lisbon. It accumulated over 2.5 km of Kimmeridgian siliciclastic sediments, and is bounded to the east by the Vila Franca de Xira fault zone. Carbonate deposition persisted over horsts along the fault zone from the Oxfordian to the early Kimmeridgian, and in places to the late Kimmeridgian, and shows a pronounced west-east facies zonation, with higher energy framestones and grainstones accumulating along the exposed western margins. Seismic data indicate a major gap between the horst blocks that acted as a conduit through which basement derived siliciclastics were fed westwards into the sub-basin to form a submarine fan system. The presence of large blocks of framestone carbonates encased in siliciclastics indicates that carbonate sedimentation occurred in abandoned parts of the fan system. The rapid changes of sediment thicknesses and facies types along the eastern margin of the Arruda sub-basin are indicative of contemporaneous strike-slip movements.

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Zusammenfassung Nach der weitverbreiteten Ablagerung mitteloxfordischer Seenkarbonate und Evaporite differenzierte sich das Lusitanische Becken in verschiedene Sub-Becken. Das Arruda Sub-Becken befindet sich ca. 30 km nördlich Lissabon und entspricht einem Halbgraben, in dem über 2.5 km mächtige Siliziklastika des Kimmeridgium zur Ablagerung kamen. Das Sub-Becken wird durch die Störungszone von Vila Franca de Xira nach Osten begrenzt. Auf Horststrukturen entlang der Störungszone wurden im Oxfordium und Unterkimmeridgium, z. T. auch bis ins Oberkimmeridgium Karbonate sedimentiert. Diese Karbonatschelfe weisen eine ausgeprägte Fazieszonierung von West nach Ost auf. Die westlichen Schelfränder sind durch höherenergetische Riffkalke (framestones) und Karbonatsande (grainstones) charakterisiert. Seismische Profile lassen eine große Lücke zwischen den Horstblöcken erkennen, durch welche Siliziklastika aus dem Hinterland ins Sub-Becken gelangten, wo sie einen submarinen Fächer aufbauten. Große Riffkalkblöcke innerhalb der Siliziklastika weisen auf Karbonatsedimentation in verlassenen Fächerbereichen hin. Die schnellen Mächtigkeits- und Fazieswechsel entlang des Ostrandes des Arruda Sub-Beckens sind durch synsedimentäre tektonische Bewegungen zu erklären, welche oftmals eine Dominanz der Lateralkomponente aufweisen.

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Resumo Depois da sedimentação dos calcários lacustres e depósitos evaporíticos da idade Oxfordiano médio, a Bacia Lusitánica diferenciou-se em várias sub-bacias. A sub-bacia de Arruda está situada ca. de 30 km ao norte de Lisboa e corresponde a uma estrutura «half-graben» em que mais do que 2.5 km de sedimentos foram acumulados. Para leste, a sub-bacia é limitada pela zona das falhas de Vila Franca de Xira. Entre o Oxfordiano e o Kimeridgiano, calcários desenvolveram-se em cima dos blocos elevados (horsts) ao longo da zona de falhas. Estes calcários de tipo plataforma exibem uma distincta zonação de facies de oeste a leste. As margens occidentals das plataformas pequenas são caracterisadas por sedimentos recifais e areníticos. Cortes sísmicos indicam uma abertura grande entre os blocos elevados, pelo quai sedimentos siliciclásticos passaram de hinterland à sub-bacia formando um fan submarino. Grandes blocos recifais situados dentro dos depósitos siliciclásticos são evidências para sedimentação carbonática em várias áreas abandonadas dentro do fan. Mudanças rápidas das espessuras e das fácies dos sedimentos ao longo da margem oriental da sub-bacia de Arruda podiam ser explicadas por uma tectónica sinsedimentária dominada por movimentos horizontais.

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/ , / . , , 30 , 2,5 . Vila Franca de Xira . , - , . . / framestones / / grainstones /. , , . «». , .

     

Metamorphism in basement rocks and the implications for the tectonic evolution,Nasafjäll Window,Scandinavian Caledonides

The rocks of the Nasafjäll Window comprise Proterozoic granitoids with a metasedimentary cover of Late Precambrian to Ordovician age, the Mierkenis Group. The metamorphic grade in the window varies from greenschist facies in the eastern part of the window to amphibolite facies in the western part. The metamorphic maximum is syn- to post-kinematic in relation to the formation of the thrust-related pervasive foliation. This suggests a rapid basement heating in response to the Late Silurian to Early Devonian nappe emplacement. The Caledonian metamorphism terminated in Middle Devonian times and the retrograde phase was characterized by decompression. This implies that the later stage of the thrusting was not associated with an increase in thickness of the nappe pile above the rocks of the Nasafjäll Window.

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Zusammenfassung Die Gesteine im Nasafjällfenster in den nördlichen Skandinavischen Kaledoniden bestehen aus proterozoischen Granitoiden mit einer spätpräkambrischen bis ordovicischen Decke, der Mierkenis Gruppe. Im Fenster erhöht sich der Metamorphosengrad von der Grünschieferfazies im Osten zur Amphibolitfazies im Westen. Bezüglich der penetrativen Verschieferung, die während der Überschiebungen entstanden ist, ist das metamorphe Maximum synbis post-kinematisch. Zur Erklärung dieser Beobachtungen ist vorgeschlagen, daß zur Folge der spätsilurischen bis frühdevonischen Überschiebungen sich die Temperatur des Grundgebirges schnell erhöhte. Die kaledonische metamorphe Phase war von Druckentlastung geprägt. Diese Interpretationen schlagen auch vor, daß die späteren Stadien der Überschiebungen nicht mit einer Zunahme der Mächtigkeit von der Überschiebungsdecke verbunden waren.

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Résumé Les roches de la fenêtre de Nasafjäll (Calédonides scandinaves) comprennent des granitoïdes protérozoïques et une couverture métasédimentaire d'âge précambrien supérieur à ordovicien. Ces métasédiments font partie du groupe Mierkenis. Le degré métamorphique varie du faciès des schistes verts dans l'est de la fenêtre au faciès des amphibolites dans l'ouest. Le métamorphisme maximal est syn- à post-cinématique; il est lié à la genèse de la schistosité pénétrative, en relation avec le charriage. Cette observation suggère un échauffement rapide du socle consécutif à la mise en place de la nappe au Silurien supérieur et au Dévonien inférieur. Le métamorphisme calédonien a pris fin au Dévonien moyen et sa phase rétrograde a été caractérisée par une baisse de la pression. En conséquence, la dernière phase du charriage n'a pas été associée à une augmentation de l'épaisseur de la nappe sur les roches de la fenêtre de Nasafjäll.

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Nasfjäll — Mierkenis. . , , . , . . , .

     

Local modification of rock chemistry by deformation

Metabasalts subjected to progressive deformation in large-scale shear zones at Yellowknife display corresponding changes in major element abundances. Deformation, under conditions of greenschist facies metamorphism, has involved grain size reduction from 1200 m to <20 m, depletion of SiO₂ (5%) and Na₂O, together with hydration, and a decrease in specific gravity from 2.97 to 2.80. Chemical redistribution by deformation has been accomplished through a decrease in grain diameter of quartz and albite by intercrystalline diffusive mass transport (pressure solution), with concomitant transfer of material into extension veins. The degree of chemical modification is related to the finite strain. Deformation has involved a redistribution of 7.10¹⁵g of SiO₂ over a volume of about 50km³.The microstructure of an adamellite deformed in a shear zone at higher temperature, under conditions of amphibolite facies metamorphism is indicative of dominant dislocation creep. A low degree of tectonic grain refinement is present. Constant values of major element abundances and specific gravity determined across the shear zone at increasing states of strain imply isochemical and isovolumetric deformation. These results are taken to support the precept that crustal deformation is characterised by a low temperature deformation regime dominated by pressure solution, with local changes of rock chemistry and volume; and a high temperature regime in which strain is accommodated principally by dislocation creep, an isochemical and isovolumetric deformation mechanism.     

Contamination of the Marcy Anorthosite Massif,Adirondack Mountains,NY: petrologic and isotopic evidence

Oxygen isotope analyses of 101 samples from the Marcy Anorthosite Massif (61 from this study, 40 from Taylor 1969), indicate that two major and distinct processes of crustal contamination have affected the massif. Ninety percent of the 93 samples with over 65% plagioclase are enriched in ¹⁸O by 2.6 relative to normal anorthosites or gabbros: the average ¹⁸O for 83 enriched samples is 9.5 Depletions in ¹⁸O occur in 8% of the samples which have values ranging from 3.0 to 5.8 Only 2 of the samples fall within the normal magmatic range for anorthosites.Low ¹⁸O values of 3.0 to 5.8 in the anorthosite occur only near contacts, and a gradient in ¹⁸O occurs near the contact within the border zone of the massif. Low ¹⁸O values in both the anorthosite and adjacent wollastonite skarns (with ¹⁸O down to –1.3) were probably caused by isotopic exchange with heated meteoric water when the anorthosite intruded at shallow levels, prior to Grenvilleage ( 1.1 by) granulite facies metamorphism.The ¹⁸O-enrichment was ascribed to exchange between anorthosite and ¹⁸O-rich marble by means of a pervasive, H₂O-CO₂ fluid during the regional metamorphism by Taylor (1969). However, a number of lines of evidence argue against this hypothesis: 1) the preservation of premetamorphic low ¹⁸O values in anorthosite from the border zone as well as preserved gradients in ¹⁸O from a number of localities, 2) mass balance calculations of the amount of marble necessary to produce the ₁₈O enrichment 3) metamorphic phase equilibria which buffer and to low values, and, 4) recent oxygen isotope analyses show homogeneity which indicates that magmatic oxygen isotope compositions have been preserved. We evaluated the importance of magmatic assimilation of country rock at the present level of intrusion as an alternative cause of the ¹⁸Oenrichment. Samples from 2 distinct lobes of the massif were analyzed: the NE lobe where xenoliths of metasedimentary country rock are common, and the NW lobe, where xenoliths are scarce and the country rock is dominantly granitic. The mean values of ¹⁸O for these two lobes are 9.6 in the NE and 9.3 in the NW. Thus, magmatic assimilation at the present level of exposure probably had only localized and relatively minor effects on the oxygen isotope composition of the massif. This conclusion is supported by Rb/Sr data: variations in Rb content and (₈₇Sr/ ₈₆Sr)_i show that such crustal contamination is localized, generally occurring only in samples near the border zone. All of the available results suggest that the ¹⁸O-enrichment is a magmatic feature, acquired prior to intrusion at the present level of exposure.     

Isotopic evidence on the origin of the Shamrocke copper mine,Rhodesia

The Shamrocke ore body is a stratiform deposit of disseminated copper-iron sulphides found within lenses of calcareous meta-arkose occurring in Lomagundi Group graphitic schist (Late Precambrian) at Karoi, Rhodesia. Both sulphides and sediments were subjected to high grades of regional metamorphism. Argon/argon isochron ages indicate a major metamorphic event at 550 m. y. (Damaran orogeny) with later minor argon losses. Ore sulphide ³⁴S values range from +3.0 to +14.8 CDT and a general decrease from footwall to hanging-wall reflects an original sedimentary environment where sulphides formed about the sea bed from hydrothermal fluids progressively mixing with sea water. Isotopically lighter sulphides formed syngenetically in the host rocks from bacterial reduction of sulphate. The pyrrhotite was probably formed from pyrite during metamorphism, and owing to reducing conditions maintained similar ³⁴S values to the original pyrite. Oxygen and carbon isotopic analyses of mineralised and unmineralised carbonate lenses are consistent with deposition as marine limestones in an evaporitic environment and/or near hot spring vents.I. N. S. Contribution No 734     

Lake Kivu: structure,chemistry and biology of an East African rift lake

Geophysical, geochemical and biological data are integrated to unravel the origin and evolution of an unusual rift lake. The northern basin of Lake Kivu contains about 0.5 km of sediments which overlie a basement believed to be crystalline rocks of Precambrian age. Volcanic rocks at the northern end of the lake have created large magnetic anomalies of up to 300. Heat flow varies from 0.4 to 4 hfu. The extreme variability may be due in part to sedimentation or recent changes in the temperature of the bottom water. Sharp boundaries in the vertical temperature and salinity structure of the water across the lake can best be explained as separate convecting layers. Such convecting cells are the result of the increase in both temperature and salinity with depth.Concentrations of the major dissolved gases in the deep water, CO₂ and CH₄, approach saturation but do not exceed it at any depth. The salts are supplied mainly by hydrothermal discharges at the bottom of the lake which we calculate to have a salinity of 4 which is about 60% higher than the salinity of the bottom water. The annual discharge at the present time is about 0.5 km³. Zinc anomalies in the water are explained by the accumulation of sphalerite-containing globules at certain depths.Stratigraphic correlation of sediments is possible across the entire lake, based on physical, geochemical and paleontological criteria. Sedimentation rates are of the order of 30 cm/1000 years implying a Pliocene age for the deepest part of the lake. Periods of hydrothermal activities and heightened volcanism, as recorded in the sediments, appear to have coincided with pluvial times.Enrichment of the surface waters of Lake Kivu by nutrients has led to explosive speciation in the diatom genusNitzschia. Several new types of methane oxidizing and-producing bacteria were isolated. Bacterial degradation of recent plankton appears insufficient to explain the amount of methane in the lake, and some of it is derived diagenetically.

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Zusammenfassung Geophysikalische, geochemische und biologische Daten werden vorgelegt und miteinander in Beziehung gebracht, um einen besseren Einblick in Entstehung und Evolution eines ungewöhnlichen Sees zu gewinnen. Das nördliche Becken des Kivu-Sees enthält Sedimente von etwa 0,5 km Mächtigkeit, die dem präkambrischen kristallinen Grundgebirge überlagert sind. Die im Norden des Sees vorliegenden vulkanischen Gesteine erklären die hohen magnetischen Anomalien, die bis zu 300 betragen. Der Wärmefluß schwankt zwischen 0,4 und 4 cal/cm²/sec. Diese Schwankungsbreite erklärt sich zum Teil aus den Sedimentationsverhältnissen oder den lokalen Temperaturveränderungen im Tiefenwasser. Scharfe Grenzflächen in der vertikalen Temperatur- und Salinitätsstruktur des Wassers über den Gesamtsee sind das Ergebnis von Konvektion, die zu übereinanderliegenden Konvektionszellen führt, in denen jeweils Temperatur und Salinität konstant sind. Die Bildung, Anzahl und Stabilität solcher Zellen hängt von dem Verhältnis der durch Temperatur und Salzgehalt hervorgerufenen Dichteveränderungen ab.Die Konzentrationen der im Tiefenwasser gelösten Gase, d. h. von Kohlendioxyd und Methan, liegen für alle Tiefen unterhalb der Löslichkeit. Die vorliegenden Salze entstammen weitgehend hydrothermalen Lösungen, die dem Seeboden entweichen und deren Salinität etwa 4 beträgt; der Vergleichswert für das Tiefenwasser beträgt 2,5 Diese hydrothermalen Ausschüttungen haben eine Größe von etwa 0,5 km³ pro Jahr, was etwa ein Tausendstel des Gesamtseevolumens ausmacht. Zinkanomalien im Wasser sind ebenfalls hydrothermal bedingt.Physikalische, geochemische und paläontologische Indikatoren erlauben eine stratigraphische Korrelation aller Sedimentkerne. Die Sedimentationsraten liegen bei 30 cm/ 1000 Jahren, und ein pliozänes Alter errechnet sich daraus für das tiefe nördliche Becken. Perioden hydrothermaler Aktivitäten und verstärkter vulkanischer Tätigkeit, die sich in den Sedimenten nachweisen lassen, scheinen mit Pluvialzeiten zu koinzidieren.Die Anreicherung der Oberflächenwässer vom Kivusee durch Mineralstoffe führte zu einer explosionsartigen Spezisierung in der GattungNitzschia. Verschiedene neue Arten von Methan-oxidierenden und -produzierenden Bakterien wurden isoliert. Das Auftreten von Methan ist zum Teil bakteriell und zum Teil diagenetisch bedingt.

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Résumé Des données géophysiques, géochimiques et biologiques sont présentées et collationnées pour donner une vue meilleure sur l'origine et l'évolution d'un lac particulier de la «Rift valley». La baie septentrionale du lac Kivu contient environ 500 mètres de sédiments qui recouvrent le socle cristallin d'âge précambrien. Des épanchements volcaniques au Nord du lac expliquent les fortes anomalies magnétiques qui atteignent 300. Les valeurs du flux thermique varient entre 0.4 et 4 cal/cm²/sec. Cette importante variation s'explique en partie par la sédimentation ou par des changements locaux de la température de l'eau de fond. Des surfaces-limites brusques dans la structure verticale de la répartition de la température et de la salinité de l'eau dans l'étendue du lac sont dûs à la convection; celle-ci conduit à la superposition de cellules de convection dans lesquelles la température et la salinité sont constantes. La formation, le nombre et la stabilité de telles cellules dépendent du rapport des variations de densité dues à la température et à la teneur en sels.Les concentrations des gaz dissouts dans l'eau profonde, en l'occurrence CO₂ et CH₄, sont, à toute profondeur, inférieures à la saturation. Les sels minéraux proviennent surtout de solutions hydrothermales qui émanent du fond du lac, et dont la salinité est voisine de 4; la valeur comparative pour l'eau profonde est de 2,5. L'apport annuel de ces sources est de l'ordre de 0,5 km³, soit 1/1000 du volume total du lac. Les teneurs anormales en Zn sont dues également à ce caractère hydrothermal.Des données physiques, géochemiques et paléontologiques permettent la corrélation stratigraphique des sédiments. Les vitesses de sédimentation sont de l'ordre de 30 cm/1000 ans, donnant ainsi un âge pliocène pour la partie profonde de la baie septentrionale. Les périodes d'activité hydrothermale et de renforcement de la vulcanicité qui se manifestent dans les sédiments, semblent coïncider avec les périodes pluviales.L'enrichissement des eaux de surface du lac Kivu en substances minérales a entraîné un développement explosif des diatomées, en particulier du genreNitzchia. Différentes espèces nouvelles de bactéries oxydant et produisant CH₄ ont été isolées. La présence de méthane est due en partie à la destruction du plancton par les bactéries et en partie à une transformation diagénétique.

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Alfred Wegener,sein Leben und sein Lebenswerk

Zusammenfassung Rückblick auf den Lebensweg des Meteorologen und GrönlandforschersAlfred Wegener (1880–1930) und sein Lebenswerk mit der überragenden Leistung der Kontinentalverschiebungshypothese — einem weitgehend geologischen Gedankengebäude, von einem Nichtgeologen konzipiert, später weiter ausgebaut (hauptsächlich außerhalb seines Vaterlandes) in der Plattentektonik. Hinweise auf seinen Schwiegervater W.Köppen, aufMilankovitch, O.Ampferer, R.Schwinner.Wegener ist kein neuerKopernikus, aber als schöpferischer Forscher steht er vor dem viel berühmterenAlexander v.Humboldt, dem anderen großen Berliner unter den deutschen Geowissenschaftlern.

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Looking back at the life of the meteorologist and explorer of GreenlandAlfred Wegener (1880–1930), the culmination of his lifework was the hypothesis of continental drift. This primarily geological hypothesis was conceived by a non-geologist and, at first regarded as a beautiful dream of an outsider. Among his opponents were two outstanding German geologists —Hans Stille andHans Cloos though the latter recognized at leastWegener's geniality. It was with his Permo-Carboniferous Gondwana reconstruction thatWegener won first drift-supporters, especially A. L.Du Toit. (Wegener used — asSuess — the linguistically uncorrect term Gondwanaland which should be abandoned.) In its own way the Gondwana ice was an icebreaker in the continental drift discussion. With respect to the paleoclimatic pioneerwork founded on continental drift, one should not forgetWegener's father-in-lawWladimir KÖppen (The climates of the geologic Past, byKöppen &Wegener, 1924). The two were also the first to make use of theMilankovitch radiation curves for a (seemingly) exact Quaternary chronology and for predictions of the climate of the future — but the latter were no more far-fetched than the prophecies one hear to-day.Although not generally known, forerunners of continental drift (and plate tectonics) had developed in the Alps, where O.Ampferer (Innsbruck) proposed convection currents already 1906, and R.Schwinner (Graz) described subduction zones long beforeBenioff. However, evenWegener failed to recognize the importance of their work.It is interesting to note that, although the propounder of continental drift was German, major post-war developments in the subject have been almost an Anglo-American monopoly (A.Hallam 1973 in an excellent book about the evolution from continental drift to plate tectonics).Wegener's reputation changed from that of a fairy tale teller to that of a modernKopernikus. Both turned a stationary model into a mobile one. But the comparison is not completely correct.Kopernikus disrupted the philosophical and religious thinking of his day, whileWegener did not. In addition,Kopernikus heliocentric concept could be physically proven, while an indisputable scientific proof of the drifting is not yet available. However, as a scientistWegener deserves to be ranked above the much more famousAlexander v.Humboldt, his fellow townsman from Berlin.

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Résumé L'oeuvre culminante du météorologiste et explorateur groenlandais que fut Alfred Wegener (1880–1930) fut l'hypothèse de la dérive continentale. Cette hypothèse, avant tout géologique, conçue par quelqu'un qui n'était pas géologue, fut d'abord regardée comme un beau rêve d'un outsider. Parmi ses opposants on trouve deux éminents géologues allemands, Hans Stille et Hans Cloos, lequel reconnut tout au moins le génie de Wégener. Ce fut la reconstruction qu'il fit du Gondwana permo-carbonifère qui gagna à Wégener ses premiers partisans de la dérive, et particulièrement A. L. Du Toit. (Wégener utilisa — comme Suess — le terme linguistiquement incorrect de «Gondwanaland» qui devrait être abandonné). Sur sa route, le Gondwana était un «briseglace» dans la discussion sur la dérive continentale. Par respect pour la contribution paléoclimatique qui joua un rôle de pionnier dans la dérive continentale, on ne doit pas oublier le beau-père de Wegener, Wladimir Koppen («Les climats du passé géologique» par Köppen et Wegener, 1924). A deux, ils furent les premiers à utiliser les courbes de radiation de Milankovitch pour une chronologie du Quaternaire (apparemment) exacte, et pour les prédictions climatiques du futur-ces dernières n'étaient pas de plus longue portée que les prophéties d'aujourd'hui.Bien que généralement non connus, les éléments précurseurs de la «dérive continentale» (et de la tectonique de plaques) se sont développés dans les Alpes, où O. Ampferer (Innsbruck) proposa des courants de convection déjà en 1906, et ou R. Schwinner (Graz) décrivit des zones de subduction longtemps avant Benioff. Mais même à Wegener l'importance de leur travail échappa. «Il est intéressant de noter que, bien que le promoteur de la dérive continentale soit un Allemand, les principaux développements sur ce sujet, après la guerre, sont presque le monopole d'anglo-américains» (A. Hallam 1973, dans un livre excellent sur l'évolution de la dérive continentale à la tectonique de plaques). La réputation de Wegener se mua de celle d'un conteur de contes de fées à celle d'un Copernic moderne. Tous deux firent d'un «modèle stationnaire» un «modèle mobile». Mais la comparaison n'est pas tout à fait correcte. Copernic ébranla la pensée philosophique et religieuse du moment, ce que ne fit point Wégener. En outre le concept héliocentrique de Copernic pouvait être physiquement prouvé, tandis qu'une preuve scientifique indiscutable de la dérive ne pouvait être avancée. Cependant, en temps que homme de science, Wegener mérite d'être rangé au-dessus du beaucoup plus fameux Alexander v. Humboldt, son concitoyen de Berlin.

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(1880–1930) , , , . . , , . , . . , , , , , — - .

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Einleitender Vortrag zu der Gedächtnis-Veranstaltung des Internationalen Alfred-Wegener-Symposiums in Berlin, 25. 2. 1980. Eine ausführliche Darstellung des Lebens und Lebenswerkes von A.Wegener findet sich in einer gleichzeitig erschienenen Biographie (Schwarzbach, 1980 a). Die spezielle Entwicklung der Kontinentalverschiebungshypothese wurde in einem anschließenden Vortrag vonWalter Kertz dargelegt.     

Benthonische Foraminiferen aus der Unterkreide des »Deep Sea Drilling Project« (Leg 1–79)

Zusammenfassung In den DSDP-Legs 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 und 62 wurden die Unterkreide-Foraminiferen biostratigraphisch, taxonomisch und paläoökologisch bearbeitet. Eine Übersicht zeigt die in Leg 1–80 erbohrte Unterkreide und ihre Foraminiferen-Bearbeitungen.Im Nordatlantik fehlen regional ab dem Oberen Tithonium im Verlaufe einer Regression und der sie begleitenden Schichtlücken bis in das Valanginium charakteristische Foraminiferenfaunen. In Gebieten ohne Schwarzschiefer-Bedingungen setzen im Valanginium-Barremium mäßig reichhaltige bis sehr spärliche Mikrofaunen mitPraedorothia ouachensis (Sigal) der gleichnamigen Zone ein (Valanginium-Hauterivium). Hauterivium-Aptium gliedern sich in dieGavelinella barremiana-, dieGaudryina dividens- und dieConorotalites aptiensis- Zone.Wo im Albium nicht das ausgedehnte Schwarzschiefer-Milieu herrschte, findet man eine kosmopolitische Fauna aus agglutinierten und kalkschaligen Foraminiferen derPseudoclavulina gaultina- Zone. Für das höhere Albium und Cenomanium wurde dieGavelinella cenomanica- Zone ausgeschieden. Von biostratigraphischer Bedeutung sind im Berriasium-Albium die GattungenPraedorothia, Gaudryina, Pseudoclavulina, von den Kalkschalern nur wenige skulptierte Arten der Nodosariiden (Citharina, Lenticulina) sowieGavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria undOsangularia. Die vonMoullade (1984) begründeten Zonen vom Berriasium-Albium der Tethys und des DSDP sind wegen der großen stratigraphischen Reichweite der verwendeten Foraminiferenarten nicht überall anwendbar.Im Indischen Ozean lassen die wenigen, bisher bekannten »australen« Foraminiferenfunde aus dem Neokom von Site 261 mit überwiegend primitiven agglutinierenden Formen eine genaue Datierung kaum zu. Die Kalkschaler sind meist aufgelöst oder auch umgelagert. Man ordnet sie dem Bereich des kühleren Wassers zu.Im Pazifischen Ozean sind die meisten Mikrofaunen wegen der geringen Kerngewinne, Verunreinigungen oder primärer Foraminiferenarmut (Schwarzschiefer) biostratigraphisch und paläoökologisch kaum verwertbar. Erst im Albium findet sich — wie im Atlantik — eine etwas reichhaltigere Kalk- und Sandschalerfauna mit wichtigen Arten derPseudoclavulina gaultina- Zone. Da außerGavelinella cenomanica (Brotzen) keine andere benthonische Foraminiferenart neu einsetzt, wird die Grenze zum Cenomanium in der Regel mit planktonischen Foraminiferen gezogen.Im Albium fallen die einheitlichen, kosmopolitischen Foraminiferenfaunen ohne ausgeprägte Faunenprovinzen auf.

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From the DSDP Legs 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50, and 62 the Lower Cretaceous foraminifers have been investigated for biostratigraphical, taxonomical, and palaeoecological purposes. An overview of the cored Lower Cretaceous sections of Leg 1–80 is given.In the Northern Atlantic Ocean characteristic foraminiferal faunas are missing from the Upper Tithonian to the Valanginian due to a marked regression which caused hiatuses. In areas without black shale conditions Valanginian to Barremian medium rich to poor microfaunas withPraedorothia ouachensis (Sigal) of thePraedorothia ouachensis Zone (Valanginian-Hauterivian). The Hauterivian-Aptian interval is characterized by zones ofGavelinella barremiana,Gaudryina dividens, andConorotalites aptiensis. During the Albian a world-wide fauna consisting of agglutinated and calcareous foraminifers of thePseudoclavulina gaultina Zone is established in areas lacking the wide-spread black-shale conditions. The Upper Albian and the Cenomanian are represented by theGavelinella cenomanica Zone. Some ornamented species of the nodosariids (Citharina, Lenticulina), Gavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria, andOsangularia are of some importance for the biostratigraphy of the Berriasian-Albian interval. The Berriasian to Albian zones introduced for the Tethys and the DSDP byMoullade (1984) could only be of some local importance due to the long stratigraphical range of the foraminiferal species used.In the Indian Ocean an exact stratigraphical age cannot be assigned to the few Neocomian foraminiferal faunas of a cooler sea water (Site 261). These faunas mainly contain primitive agglutinated foraminifers, because in most cases the calcareous tests are dissolved or redeposited.In the Pacific Ocean most of the Berriasian to Aptian microfaunas are of minor biostratigraphical and palaeoecological importance for reasons of poor core recoveries, contaminations or original foraminiferal poverty (black shales). Since the Albian there are somewhat higher-diverse faunas of calcareous and agglutinated foraminifers with index species of thePseudoclavulina gaultina Zone. As a rule, the boundary Albian/Cenomanian is set by means of planktonic foraminifers because no other foraminifer has its first appearance datum during this interval, exceptGavelinella cenomanica.During the Albian very uniform, world-wide foraminiferal faunas without a marked provincialism are obvious.

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Résumé Dans les Legs DSDP 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 et 62, les foraminifères du Crétacé inférieur ont été étudiés aux points de vue biostratigraphique, taxonomique et paléoécologique. La note présente une vue d'ensemble de la section d'âge crétacé inférieur du Leg 1–80.Dans l'Atlantique nord, les faunes caractéristiques de foraminifères sont absentes depuis le Tithonique supérieur jusqu'au Valanginien, en raison d'une régression importante et des lacunes qui en résultent. Dans les régions dépourvues de milieux à shales noirs, on rencontre une microfaune, pauvre à moyennement riche, valanginienne à barrémienne, àPraedorothia ouachensis (Sigal), appartenant à la Zone àPraedorothia ouachensis. L'intervalle Hauterivien-Aptien est caractérisé par les Zones àGavelinella barremiana, Gaudryina dividens et Conorotalites aptiensis. Au cours de l'Albien une faune d'extension mondiale de foraminifères agglutinés et calcaires appartenant à la Zone àPseudoclavu-lina gaultina, s'est établie dans les aires où ne règnaient pas les conditions de formation de shales noirs. L'Albien supérieur et le Cénomanien sont représentés par la Zone àGavelinella cenomanica. Dans l'intervalle Berriasien-Albien, un rôle biostratigraphique de quelque importance est joué par quelques espèces de Nodosariides à coquilles ornementées (Citharina, Lenticulina) ainsi queGavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria et Osangularia. Les zones établies parMoullade (1984) pour le Berriasien-Albien de la Téthys et du DSDP ne sont pas partout utilisables, en raison de l'extension verticale trop grande des foraminifères utilisés.Dans l'Océan Indien, un âge exact ne peut être assigné aux faunes de foraminifères néocomiennes considérées jusqu'ici comme «australes» (site 261): ces faunes renferment surtout des formes agglutinées primitives, car les tests calcaires ont été généralement dissous ou remaniés.Dans l'Océan Pacifique, la plupart des microfaunes berriasiennes à aptiennes sont de faible intérêt biostratigraphique et paléo-écologique, en raison des mauvais rendements des carottes, de contaminations ou de leur pauvreté originelle (facies des shales noirs). A partir de l'Albien, on trouve une faune plus diversifiée de foraminifères agglutinés et calcaires, comportant des espèces caractéristiques de la Zone àPseudoclavulina gaultina. Comme d'ordinaire, la limite Albiencénomanien est définie par les foraminifères planctoniques, aucun autre foraminifère n'apparaissant dans cet intervalle, saufGavelinella cenomanica.A l'Albien, la faune de foraminifères est uniforme à l'échelle mondiale, sans distinction de provinces.

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, 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 62 DSDP, , . , 1–80 . . , , - Praedorothia ouachensis (Sigal) — . : Gavelinella barremiana, Gaudryina dividens Conorotalites aptiensis,, , , Pseudoclavulina gaultina. Gavelinella ni. - Praedorothia, Gaudryina, Pseudoclavulina, (Citharina, Lenticulina), Gavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria Osangularia. , moullade (1984) - , .. , , . .: 261, , «», . . , . , . . , - - , , ( ). , , , Pseudoclavulina gaultina. T. . Gavelinella ni (brotzen) , , , . .

     

La ligne judicarienne et la limite nord-ouest de l'Apennin septentrional

Résumé L'A., sur la base des résultats de ses études dans la portion de NW de l'Apennin septentrional et dans les Alpes méridionales autour de la ligne judicarienne, essaye de reconstruire le caractère et les phases de la déformation dans les deux zones et de les dater: il mets en évidence leurs analogies et conclus qu'on ne peut pas parler d'un décrochement superficiel de la côte ligure à la vallée de l'Isarco. On doit interpreter les structures le long de cette direction comme dues à une différente déformation, au moins à partir du Miocène moyen, des deux zones au NW et au SE de la dite direction et à une composante du mouvement de la masse de SE vers le NW.

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The A., supported by the results of his own researches in the north-western part of the northern Apenninnes and in the southern Alps about the judicarian line, tries to outline and to date the deformation trends and phases in both the areas; he emphasizes their analogies and comes to the conclusion that there is no shallow wrench fault from the ligurian coast to the Isarco valley. Structures along this direction must be interpreted as related to a different kind of deformation, at least from the middle Miocene, of the two zones NW and SE the above mentioned direction and to a movement of the south-eastern block partially directed to the NW.

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Zusammenfassung Der Verfasser versucht auf Grund seiner Untersuehungsergebnisse im NW-Teil des Nordapennins und in den Südalpen bei der Judicarienlinie, den Charakter und die Phasen der Deformation in beiden Zonen zu erkennen und zu datieren; er stellt ihre Ähnlichkeiten heraus und kommt zu dem Schluß, daß man von einer oberflächlichen Blattverschiebung von der ligurischen Küste bis zum Eisacktal nicht sprechen kann. Die Strukturen längs dieser Richtung sollen als Folge einer mindestens seit dem Mittelmiocän verschiedenen Deformation der nordwestlichen Zone gegenüber der südöstlichen sowie einer Bewegung der südöstlichen Masse nach NW gedeutet werden.

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Iron ore of the Lahn-Dill type formed by diagenetic seeping of pyroclastic sequences — a case study on the Schalstein section at Gänsberg (Weilburg)

Investigations on the reconstruction of processes and facies relationships from submarine volcanics of Devonian age in the Lahn syncline (Rhenish Mountains, Western Germany) reveal a complex development of secondary alteration. This is well illustrated by a mafic pyroclastic sequence (»Schalstein«) at the Gänsberg near Weilburg where alteration processes are visible by petrographic and geochemical means and can be further classified by cathodoluminescence. Iron ore formation of Lahn-Dill type is recognized as part of this alteration process, resulting from diagenetic seeping. Until recently a direct magmatic source for the Lahn-Dill type iron ore has been the generally accepted model. These bodies have therefore been viewed as a rather unique stratiform deposit, whose occurrence was virtually confined to this type area. However, it is here considered that the formation of the iron ore corresponds well with existing models of alteration processes within recent oceanic environments which are of a more universal occurrence.

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Zusammenfassung Untersuchungen zur Rekonstruktion der Abläufe an und in den submarinen Vulkangebäuden des Devons (Givet/Adorf-Phase) der Lahnmulde (südliches Rheinisches Schiefergebirge) schließen die sekundäre Alteration mit ein und werden an dem ausschließlich aus basischen Pyroklastiten (Schalstein) aufgebauten Profil am Gänsberg bei Weilburg exemplarisch vorgestellt. Diese anhand petrographischer und geochemischer Kriterien erkennbaren sekundären Prozesse zeigen eine mehrphasige Entwicklung auf, die durch Kathodenlumineszenz-Untersuchungen der Karbonatzemente bestätigt und zeitlich geordnet werden kann. Die an die pyroklastische Abfolge gebundene Roteisensteinvererzung vom Lahn-Dill-Typ läßt sich mit der bei diesen Vorgängen erfolgten Wanderung verschiedener Elemente korrelieren. Damit wird die Vererzung zu einem Produkt der diagenetischen Alteration und nicht der magmatischen Differentiation, wodurch sie mit rezent im ozeanischen Raum beobachteten Prozessen vergleichbar ist. Diese Vorstellungen fügen die Lahn-Dill-Erze in aktualistisch begründete Modelle zur Genese von Erzen ein. Damit erscheint die Besonderheit und fast nur auf den rhenoherzynischen Raum beschränkte Verbreitung dieses Typus hinfällig.

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Résumé L'étude de la succession des phénomènes et des relations facielles dans les volcanites sous-marines d'âge dévonien du synclinal de la Lahn (Massif schisteux rhénan) fait apparaître des processus complexes d'altération secondaire. Ceci est particulièrement bien illustré par la séquence pyroclastique («Schalstein») du Gänsberg près de Weilburg: les processus secondaires, identifiables par des critères pétrographiques et géochimiques y présentent un développement polyphasé dont l'histoire peut être reconstituée par application de la cathodo-luminescence au ciment carbonaté. Les minéralisations en fer associées à la série pyroclastique peuvent être corrélées avec les migrations de divers éléments impliqués dans ces processus. Ces minéralisations apparaissent ainsi comme le produit d'une altération diagénétique et ne correspondent donc pas au modèle généralement admis d'une différenciation magmatique. Cette genèse par altération est d'ailleurs conforme à ce qu'on observe dans les domaines océaniques récents de sorte que les gisements de la région Lahn-Dill doiventêtre considérés non pas comme une singularité du massif schisteux rhénan, mais comme l'expression d'un phénomène plus général à caractère actualiste.

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The Berchtesgaden magnetic anomaly

A total intensity survey of the large magnetic anomaly in the Berchtesgaden area in the Northern Calcareous Alps has been carried out. The anomaly can be simulated by two-dimensional plate-like bodies having a NS extension of about 65 km, lower boundaries between 20 and 10 km and upper boundaries up to 5 km below the surface, depending on the intensity of magnetization (1–2 · 10^–3 G). A comparison with Bouguer gravity data favours a relatively thin magnetic source layer with a lower boundary at about 10 km and an upper boundary at about 5 km. From the magnetization required for modelling it can be concluded that mafic and possibly also ultramafic rocks are the causes of the anomalies. Two interpretations are suggested: 1) The magnetic source layers could form part of the metamorphic complex of the Bohemian Massif, belonging to a paleo-European plate. There would be probably no relation to the processes involved in the formation of the Alps in this case. 2) The magnetic source layers could be part of an ancient tethyan ocean floor, and should then be considered in relation to fossil subduction zones proposed in different models for the geodynamic evolution of the Eastern Alps.

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Zusammenfassung Im Gebiet der Berchtesgadener Anomalie wurde die Totalintensität des Erdmagnetfeldes gemessen. Die Anomalie hat in NS-Richtung eine Halbwertsbreite von rund 40 km. Sie kann durch zweidimensionale, plattenförmige magnetisierte Körper mit einer NS-Erstreckung von rund 65 km, einer unteren Begrenzung zwischen rund 20 und 10 km und einer oberen Begrenzung bis 5 km unter der Oberfläche simuliert werden. Die Bouguer-Anomalie zeigt, daß eine relativ dünne magnetisierte Schicht zwischen 5 und 10 km als wahrscheinlicher anzusehen ist. Aufgrund der zur Modellrechnung erforderlichen Magnetisierung (1–2 · 10^–3 G) müssen basische, zum Teil eventuell auch ultrabasische Gesteine als Ursache der Anomalie angenommen werden. Diese Gesteine könnten einerseits Teile des sich bis weit unter die Alpen erstreckenden Kristallins der Böhmischen Masse sein. Andererseits könnten sie Reste eines ehemaligen Ozeanbodens am Südrand der europäischen Platte sein. Sie sollten dann bei den Modellen für die geodynamische Entwicklung der Alpen, die fossile Subduktionszonen postulieren, in Betracht gezogen werden.

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Résumé Un levé de l'intensité totale du champ magnétique terrestre a été exécuté dans la région de l'anomalie magnétique de Berchtesgaden, dans les Alpes calcaires du Nord. La largeur de valeur moyenne de l'anomalie est d'environ 40 km dans la direction NS. Les calculs de modèles montrent que l'anomalie est causée par un corps magnétique en forme de plaque, ayant une extension NS d'environ 65 km, la limite inférieure pouvant varier entre 20 et 10 km et la limite supérieure pouvant atteindre 5 km. Une comparaison des effets gravimétriques des modèles magnétiques avec l'anomalie de Bouguer indique que les modèles relativement minces, entre 5 et 10 km, sont plus probables. L'aimantation requise pour les calculs (1 à 2 · 10^–3 G) montre que des roches basiques et peut-être en partie ultrabasiques doivent être considérées comme causes probables de l'anomalie. Deux interprétations alternatives sont proposées: 1) Les couches magnétiques peuvent appartenir au complexe métamorphique du Massif Bohémien. 2) Il s'agit d'un ancien fragment de croûte océanique. Dans ce cas il faudrait en tenir compte dans les modèles géodynamiques expliquant la formation des Alpes Orientales par la tectonique des plaques.

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. 40 . , , 65 ; 20 10, 5 . , 5 10 . (1–2·10^–3 ) , . , , . , . , .

     

The genesis of emeralds and their host rocks from Swat,northwestern Pakistan: a stable-isotope investigation

Emerald deposits in Swat, northwestern Pakistan, occurring in talc-magnesite and quartz-magnesite assemblages, have been investigated through stable isotope studies. Isotopic analyses were performed on a total of seven emeralds, associated quartz (seven samples), fuchsite (three samples) and tourmaline (two samples) from the Mingora emerald mines. The oxygen isotopic composition ( ¹⁸O SMOW) of emeralds shows a strong enrichment in¹⁸O and is remarkably uniform at + 15.6 ± 0.4 (1,n = 7). Each of the two components of water in emerald (channel and inclusion) has a different range of hydrogen isotopic composition: the channel waters being distinctly isotopically heavier (D = –51 to –32 SMOW) than the other inclusion waters (D = –96 to –70 SMOW). Similarly the oxygen isotopic compositions of tourmaline and fuchsite are relatively constant ( ¹⁸O = + 13 to + 14 SMOW) and show enrichment in¹⁸O. The ¹⁸O values of quartz, ranging from + 15.1 to + 19.1 SMOW, are also high (+ 16.9 ± 1.4 1, n = 7). The meanD of channel waters measured from emerald (–42 ± 6.6 SMOW) and that of fluid calculated from hydrous mineralsD_calculated (–47 ± 7.1 SMOW) are consistent with both metamorphic and magmatic origin. However, the close similarity between the measuredD values of the hydroxyl hydrogen in fuchsite (–74 to –6 SMOW) and tourmaline (–84 and –69 SMOW) with pegmatitic muscovite and tourmaline suggests that the mineralization was probably caused by modified (¹⁸O-enriched) hydrothermal solutions derived from an S-type granitic magma. The variation in the carbon and oxygen isotopic composition of magnesite, locally associated with emerald mineralization, is also very restricted ( ¹³ –3.2 ± 0.7%, PDB; ¹⁸O + 17.9 ± 1.27 SMOW). On the basis of the isotopic composition of fluid ( ¹³C –1.8 ± 0.7 PDB; ¹⁸O + 13.6 ± 1.2 SMOW calculated for the 250-550 °C temperature), it is proposed that the Swat magnesites formed due to the carbonation of previously serpentinized ultramafic rocks by a CO₂-bearing fluid of metamorphic origin.     

Compressional behaviour of CaNiSi2O6 clinopyroxene: bulk modulus systematic and cation type in clinopyroxenes

A single-crystal of composition CaNiSi₂O₆ (space group C2/c) was investigated at high pressure up to about 7.8 GPa by X-ray diffraction. The unit-cell parameters were measured at 18 different pressures. The P-V data were fitted by a third-order Birch-Murnaghan equation of state V₀=435.21(1) ų, K ₀=117.6(3) GPa and K^=6.4(1). The linear axial compressibilities _a, _b, _c and a sin are 2.14(1), 3.00(1), 2.43(1) and 1.63(1) × 10–3 GPa^–1. Comparing the compressibility data with other CaM1Si₂O₆ pyroxenes we suggest that the empirical K × V = constant relationships are followed in C2/c pyroxenes only if the same valence electron character is shared.