Copper sulphide formation chemistry at low temperatures

Summary Covellite, blaubleibender covellite, djurleite and chalcocite have been synthesized by the reaction between Cu₂O with aqueous Na₂S solutions at low temperatures. Digenite was produced by heating the dried products of the aqueous experimentation at 105°C for 50 days, but not directly from aqueous solution. Anilite was formed through air oxidation of chalcocite at room temperature. The pH and Eh conditions of formation of these phases have been studied and it has been shown that the synthetic results broadly reflect the theoretical stability fields for these compounds, inasmuch as more reduced copper sulphides are formed under higher pH and lower Eh conditions. Studies of the changes in these parameters during the course of the experiments have been used to outline the mechanisms involved in the reactions. It has been demonstrated that the form of the copper sulphide produced around neutral pH values is almost independent of the oxidation state of the copper reactant, but highly sensitive to the presence and concentration of elemental sulphur. A detailed discussion of the formation chemistry of copper sulphides in low temperature aqueous solutions is presented.

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Chemie der Kupfersulfidbildung bei niedrigen Temperaturen

Zusammenfassung Covellin, blaubleibender Covellin, Djurleit und Chalkosin wurden durch Reaktion zwischen Cu₂O und wäßrigen Na₂S-Lösungen bei niedrigen Temperaturen synthetisiert. Digenit entstand, wenn die getrockneten Produkte aus wäßrigen Lösungen 50 Tage bei 105°C getempert wurden, aber nicht direkt aus wäßriger Lösung. Anilit bildete sich aus Chalkosin bei Zimmertemperatur durch Oxidation an der Luft. Die pH- und Eh-Bedingungen für die Bildung dieser Phasen wurden untersucht und es wurde gezeigt, daß die Syntheseergebnisse im wesentlichen den theoretischen Stabilitätsfeldern dieser Verbindungen entsprechen, indem sich die stärker reduzierten Kupfersulfide unter höherem pH und kleinerem Eh bilden. Untersuchungen über die Änderung dieser Parameter im Verlauf der Experimente wurden zur Umreißung der Reaktionsmechanismen benützt. Es wurde gezeigt, daß die Art des Kupfersulfides, welches sich um neutrale pH-Werte bildet, fast nicht vom Oxidationszustand des reagierenden Kupfers, aber stark von der Anwesenheit und der Konzentration von elementarem Schwefel abhängt. Die Chemie der Bildung von Kupfersulfiden in wäßrigen Lösungen niedriger Temperatur wird ausführlich diskutiert.

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With 2 Figures     

Mineralogy of the Permian laterite of Northwestern Iran

Summary Laterite horizons of Permian age in NW Iran contain diagenetic and low grade metamorphic minerals. Chloritoid is ubiquitous in the metamorphic mineral assemblages. The chemical compositions of three meta-laterites satisfy the conditions for the formation of chloritoid. The comparison of the metamorphic mineral assemblages with experimental data indicates an equilibration temperature not exceeding 375–400°C.

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Zur Mineralogie permischer Laterite in Nordwest-Iran

Zusammenfassung Permische Laterithorizonte in Nordwest-Iran enthalten diagenetische und schwach metamorphe Minerale. Chloritoid kommt in den metamorphen Mineralparagenesen überall vor Die chemischen Zusammensetzungen dreier Metalaterite erfüllen die Bedingungen für die Bildung von Chloritoid. Der Vergleich der metamorphen Mineralvergesellschaftungen mit experimentellen Daten weist auf eine Gleichgewichtseinstellung bei einer Temperatur von nicht über 375–400°C hin.

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With 2 Figures     

Notes on the Julianehåb granite of eqaluit Peninsula,Julianehåb district,Southern Greenland

Summary The Julianehåb granite has its greatest extent between Kobbermine Bay and Igaliko Fjord. His formation took place over a long space of time in the Precambrian. It is possible to distinguish Ketilidian (older) and Sanerutian (younger) granites. The older types are supposed to be autochthonous, whereas the younger show traces of older granites. In the Sanerutian period a strong reactivation is recognizable which even led to allochthonous intrusions.

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Zusammenfassung Der Julianehåb Granit hat seine größte Ausdehnung zwischen Kobbermine Bugten und Igaliko Fjord. Seine Bildung erstreckte sich über lange Zeiträume im Präkambrium. Es lassen sich Ketilidische (ältere) und Sanerutische (jüngere) Granite abgliedern. Während die älteren Typen meist durch synorogene Granitisation (autochthon) erklärbar sind, lassen die jüngeren teilweise noch Spuren von älteren Graniten erkennen. Im Sanerut ist jedenfalls eine starke Reaktivierung des Grundgebirges zu verzeichnen, die auch zu allochthonen Intrusionen führte.

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Dedicated to Prof.H. Leitmeier on the occasion of his 80th birthday.     

Ariégite,Spinell-Peridotite und Phlogopit-Klinopyroxenite aus dem Tuff von Tobaj im südlichen Burgenland

Zusammenfassung Der nephelinbasanitische Tuff von Tobaj im südlichen Burgenland führt Einschlüsse von Ariégiten, Spinell-Peridotiten und Phlogopit-Klinopyroxeniten. Chemische Untersuchungen an den Gesteinen und ihren koexistierenden Mineralphasen führen zu der Annahme, daß die Spinell-Peridotite und Ariégite in Bereichen des oberen Erdmantels im Zusammenhang mit der Bildung basischer Schmelzen entstanden sind. Die Bildung der Phlogopit-Klinopyroxenite fand dagegen unter Bedingungen, die tieferen Krustenbereichen entsprechen, statt.

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Ariégites, spinel-peridotites, and phlogopite-clinopyroxenites from the Tuff of Tobaj, southern Burgenland, Austria

Summary Nephelinbasanitic tuffs near Tobaj, Burgenland (Austria), contain inclusions of ariégites, spinel-peridotites, and phlogopite-clinopyroxenites. The chemical compositions of the rocks and of their coexisting minerals are indications for a probable formation from a basic magma of both the ariégites and the spinel-peridotites in the upper earth mantle. The phlogopiteclinopyroxenites were formed in the deeper part of the earth crust.

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Mit 3 Abbildungen

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Herrn Prof. DDr.H. Wieseneder zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Physico-chemical aspects of recrystallization

The driving forces for recrystallization of sulphide minerals that arise from particle size variations (surface energy), from temperature gradients and from the formation of a new phase are compared semi quantitatively. It is shown by expressing these driving forces in terms of gradients in activities or vapour pressures or as free energy changes, that surface energies become relatively unimportant as particle size increases above one micron, whereas temperature gradients and the formation of new phases offer opportunities for large crystals to grow. These effects are discussed and a brief reference is also made to the effects of applied pressure.

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Zusammenfassung Die Kräfte, welche das Umkristallisieren von Sulfidmineralen verursachen und die durch Änderungen der Teilchengröße (Oberflächenenergie), durch Temperaturgefälle, und durch die Bildung einer neuen Phase in Erscheinung treten, werden halbquantitativ verglichen. Die Kräfte werden als Aktivitätsgradienten oder Dampfdruckgradienten, oder als Änderungen der freien Energie ausgedrückt. Es ergibt sich, daß die Oberflächenenergie verhältnismäßig unwichtig ist wenn die Teilchengröße ein Mikron übersteigt, während Temperatur-Gefälle und die Bildung von neuen Phasen Gelegenheit zum Wachstum größerer Kristalle geben. Diese Effekte werden diskutiert und auch der Einfluß von Druckkräften wird erwähnt.

     

Coexisting copper sulphides and sulphosalts in the Abakaliki Pb-Zn deposit,lower Benue Trough (Nigeria) and their genetic significance

Summary The Abakaliki lead-zinc deposit in the lower Benue Trough (Nigeria) represents the largest of a series of fracture controlled base metal deposits within the Lower Cretaceous (Albian) Asu River Group shales. Field evidence, ore microscopy and electron microprobe analysis of the lodes, suggest that the vein mineralization commenced with pre-ore precipitation of diagenetic marcasite, pyrite and minor gel-like colloform textured schalenblende and galena especially at the vein/wall rock contacts. This was succeeded by an ore stage consisting mainly of sphalerite, galena, chalcopyrite and pyrite. Accessories include bournonite and boulangerite. There was also a later introduction of complex intergrowths comprising bornite, chalcocite, enargite, and tennantite. In addition a lead/iron bearing copper sulphide and a copper bismuth sulphide of wittichenite composition (Cu₆Bi₂SO₆), the optical parameters of which do not agree with those of wittichenite, were also introduced. The late stage copper sulphides and sulphosalts were formed as replacements of earlier lower temperature (ca. 170°C) main phase mineralization, when temperature rose in minimum up to 230°C.

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Koexistierende Kupfer-Sulfide und Sulfosalze in der Blei-Zink-Iagerstätte Abakaliki, Unterer Benue-Graben (Nigeria) und ihre genetische Bedeutung

Zusammenfassung Die Blei-Zink-Lagerstätte Abakaliki im Unteren Benue-Graben (Nigeria) ist die größte einer Reihe von durch Bruchstrukturen bestimmten Buntmetallagerstätten innerhalb der unterkretazischen (Albian) Asu River Group Shales. Geländebeobachtungen, Erzmi-kroskopie undzeigen, Mikrosondenanalysen zeigen, daß die Gangmineralisation mit der Ablagerung von diagenetischem Markasit, Pyrit und, in kleinerem Ausmaß gel-ähnlicher kolloformer Schalenblende und Bleiglanz, besonders an den Kontaktzonen zwischen Gängen und Nebengestein begonnen hat. Darauf folgte ein Stadium der Erzablagerung, wobei es hauptsächlich zur Bildung von Zinkblende, Bleiglanz, Kupferkies und Pyrit kam. Bournonit und Boulangerit kommen als Nebengemengteile vor. Schließlich gab es eine spätere Bildung von komplexen Verwachsungen, die aus Bornit, Kupferglanz, Enargit und Tennantit bestehen. Außerdem kam es zum Absatz eines Blei-Eisenführenden Kupfersulfids und eines Kupfer-Wismut-Sulfids, dessen Zusammensetzung mit der von Wittichenit (Cu₆B2₂S₆) übereinstimmt, dessen optische Parameter jedoch anders sind. Die späten Kupfersulfide und Sulfosalze wurden durch Verdrängung von früheren Tieftemperaturerzen (ca. 170°C) der Hauptphase gebildet, wo die Temperaturen mindestens bis auf 230°C anstiegen.

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With 4 Figures     

Origin of dolomite in sedimentary sequences: A critical analysis

Certain chemical conditions must have been fulfilled and certain hydrological framework must have prevailed when large bodies of sedimentary dolomites were formed. This paper discusses the chemistry of dolomite formation, analyses quantitatively the movement of subsurface waters and the relation of flow rate to dolomitization. The geologic environment favorable for dolomitization could be interpreted in terms of chemistry and/or hydrology. No new hypothesis of dolomitization is presented, only the minimum conditions necessary for dolomite formations are defined.

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Zusammenfassung Bestimmte chemische und hydrologische Voraussetzungen müssen bei der Bildung von großen Volumen sedimentären Dolomites vorgeherrscht haben. Die vorliegende Arbeit legt die chemischen Bildungsbedingungen dar und untersucht quantitativ die Bewegung von Grundwasser sowie die Beziehung der Durchflußmengen pro Zeiteinheit zur Dolomitisierung. Damit können die häufigsten geologischen Bedingungen, die eine Dolomitbildung begünstigen,chemisch und hydrologisch gedeutet werden. Neue Hypothesen für die Dolomitisierung werden nicht vorgelegt, sondern nur die minimalen Bedingungen definiert.

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Presented orally at the Mineralogical-Petrographical Institute of the University of Heidelberg, July 15th, 1965.     

Mineralogy of PGE in the mafic-ultramafic massifs of the Kola region

Summary During the last few years nearly 50 minerals and unnamed platinum-group element (PGE) phases have been identified by the authors in nickel-bearing mafic-ultramafic massifs of the Kola region. About 20 established PGE minerals have been found whilst more than 20 previously undescribed and unnamed PGE phases can be reported. In addition high concentrations of these elements in sulfarsenides of the cobaltitegersdorffite series have been established. The PGE phases form tiny (5–70 µm, seldom larger) mono- and polymineral inclusions in the main sulfides of the nickel-copper mineralization; at the contacts with silicates and within the silicates themselves. The details of the composition of platinum mineralization in various massifs, its formation under magmatic and hydrothermal conditions and wide isomorphism in certain groups of minerals have been established. Specific features of PGE mineralization of the region as a whole are: the predominance of bismuth tellurides and arsenides of palladium and platinum, a highly subordinated role of their sulphides and higher concentrations of several PGE in sulfarsenides.

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Platingruppen-Minerale in den mafischen-ultramafischen Intrusionen der Kola Region

Zusammenfassung In den vergangenen Jahren wurden etwa 50 z.T. noch unbekannte Minerale von Platingruppen-Elementen (PGE) in Ni-führenden mafisch-ultramafischen Gesteinen der Kola Region bestimmt (ca. 20 bereits bakannte und mehr also 20 bisher nicht beschriebene bzw. noch unbenannte PGE-Minerale). Außerdem wurden hohe Konzentrationen dieser Elemente in Sulfarseniden der Cobaltit-Gersdorffit-Reihe nachgewiesen.Die PGE-Minerale kommen als mono- und polymineralische Einschlüsse in den Sulfiden der Ni-Cu-Mineralisation, am Kontakt der Sulfide zu den Silikaten und in den Silikaten selbst vor. Details über die PGE-Mineralisation in verschiedenen Gebieten, ihre Bildung unter magmatischen und hydrothermalen Bedingungen und die Isomorphiebeziehungen innerhalb bestimmter Mineralgruppen werden dargestellt.Spezifische Eigenheiten der PGE-Mineralisation dieser Region sind: Das Vorherrschen von wismutvtelluriden, sowie von Pd- und Pt-Arseniden, die untergeordnete Rolle von Pd- und Pt-Sulfiden und erhöhte Gehalte bestimmter PGE in den Sulfarseniden.

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Contribution to the Fifth International Platinum Symposium, Helsinki, August 1989.

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With 2 Figures     

Covellite formation in low temperature aqueous solutions

Experimentation with cupric salts and aqueous sulphide solutions at room temperature and pressure resulted in the formation of normal and blaubleibender covellite. Blaubleibender covellite is formed at higher pH and lower Eh values than normal covellite. The experimental pH/Eh values for normal covellite formation fall within the theoretical CuS stability field. Blaubleibender was produced at pH/Eh values outside this area. Variations in pH and Eh during the course of the experimental runs showed that normal covellite formed by the simple reaction: Cu²⁺+HS^–=CuS+H⁺; blaubleibender covellite formation on the other hand involves solid state reduction of an initial normal covellite precipitate. Cell volume and formation pH show a straight line relationship in normal covellite which is not observed with blaubleibender. Blaubleibender covellite can be formed from aqueous solution at low temperatures and pressures. The experimental results indicate that it is a metastable intermediary in the reduction of normal covellite to more reduced, stable, copper sulphides. The copper sulphide formed from sedimentary processes in a normal marine environment should initially be normal covellite, or transitory blaubleibender covellite which may be reduced during diagenesis.

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Zusammenfassung Synthetische Versuche mit Kupfersalzen und wässrigen Sulfidlösungen bei Zimmertemperatur und atmosphärischem Druck ergaben die Bildung von normalem und blaubleibendem Covellin. Blaubleibender Covellin wird bei höheren pH- und niedereren Eh-Werten gebildet als normaler Covellin. Die pH/Eh-Werte für normalen Covellin fallen in das theoretische Stabilitätsfeld von CuS. Die Bildung von blaubleibendem Covellin erfolgte bei pH/Eh-Werten außerhalb dieses Feldes. Systematische Veränderungen der pH- und Eh-Werte während der Syntheseversuche ließen erkennen, daß die Bildung von normalem Covellin nach folgender einfacher Reaktion verläuft: Cu²⁺+HS^–=CuS+H⁺; die Bildung von blaubleibendem Covellin dagegen erfolgt unter teilweiser Reduktion eines vorher gefällten Niederschlags von normalem Covellin. Im Gegensatz zum blaubleibenden Covellin zeigt der normale Covellin eine geradlinige Beziehung zwischen Zellvolumen und Formations-pH-Wert. Blaubleibender Covellin kann aus wässrigen Lösungen bei niederen Temperaturen und niederem Druck gebildet werden. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, daß er eine metastabile Zwischenform zu normalem Covellin und stärker reduzierten stabilen Kupfersulfiden bildet. Die Kupfersulfide, die sich während eines Sedimentationsprozesses in einer normalen marinen Facies bilden, werden anfänglich aus normalem Covellin bestehen oder vorübergehend aus blaubleibendem Covellin, mit einer möglichen Reduktion während der Diagenese.

     

Glaucophane problems

Summary Contrary to common belief, common natural glaucophane may need considerable pressure for its formation, as does lawsonite. In this case the names blueschist facies and glaucophanitic greenschist facies are superfluous, while the names lawsonite-glaucophane facies or glaucophane-lawsonite-schist facies are only useful as a comprehensive term for the original glaucophane-schist facies in combination with the lawsonite-albite facies.Lattice deformation and fluid overpressure of tectonic origin may play a role in the production of the characteristic minerals of the glaucophaneschist facies. These minerals were formed in subduction or obduction zones of alpine-type (high-pressure) orogenic belts. Their restriction to the younger ones among these belts is easily explained by the secular decrease of radioactive heat generation.

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Glaukophan-Probleme

Zusammenfassung In Gegensatz zu der üblichen Auffassung braucht gewöhnlicher natürlicher Glaukophan wahrscheinlich beträchtlichen Druck zu seiner Bildung. In diesem Fall würden die Namen Blauschieferfazies und glaukophanitische Grünschieferfazies überflüssig sein, und die Namen Lawsonit-Glaukophan-Fazies oder Glaukophanlawsonitschieferfazies nur von Nutzen sein als zusammenfassende Bezeichnung für die ursprüngliche Glaukophanschieferfazies zusammen mit der Lawsonit-Albit-Fazies.Gitterdeformation und fluider Überdruck tektonischen Ursprungs dürfen eine wichtige Rolle spielen bei der Bildung der charakteristischen Mineralien der Glaukophanschieferfazies. Diese Mineralien wurden gebildet in Subduktions-oder Obduktionszonen alpinotyper (Hochdruck-)Gebirgsgürtel. Ihre Beschränkung auf die jüngeren unter diesen Gürteln ist einfach zu erklären als Folge der säkularen Verringerung der radioaktiv generierten Wärmemenge.

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Condensed translation of lecture in honour of the sixty-fifth birthday of Prof.Hans Wieseneder.

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With 2 Figures     

La Schistosité et sa Répartition

Zusammenfassung Diese Arbeit stellt einen Überblick über die Arbeiten und Vorstellungen von Prof. Fourmarier dar. Zuerst werden einige Definitionen der benützten Ausdrücke gegeben sowie eine Übersicht über die Faktoren, welche die Schieferung bedingen; die Schlüsse, welche man aus der räumlichen Begrenzung dieser Erscheinung und der damit verwandten Phänomene ziehen kann, werden etwas eingehender behandelt und zum Schlusse wird ihre Anwendung an den Westalpen gezeigt.

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Herr Prof.Fourmarier war so liebenswürdig, die Niederschrift selbst durchzulesen und einige Anmerkungen vorzuschlagen, wofür ich ihm meinen besten Dank ausdrücke.     

Gitterenergetische Berechnungen an Zirkon. Ein Beitrag zur Ladungsverteilung in der Silikatgruppe

Zusammenfassung Gitterenergetische Berechnungen an Zirkon, wobei die experimentall ermittelte Struktur unter Konstanthaltung der Si–O- und Zr–O-Abstände deformiert wurde, ergeben, daß unter Annahme rein ionarer Bindung zwischen Zirkonium und der Silikatgruppe die Ladung des Siliziums über 1+liegen muß. Nimmt man als untere Grenze für die effektive Ladung des Zirkoniums (wegen partiell kovalenter Bindung) 2+ an, so erniedrigt sich die untere Schranke für die Ladung von Si auf 1/2+. Die Annahme eines Siliziums mit der Ladung Null oder gar einer negativen Ladung führt zu schweren Widersprüchen mit der Erfahrung. Wahrscheinlich liegt die effektive Ladung von Si zwischen 1+ und 2+.

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Summary Lattice energies were calculated for a series of geometrical deformations of the structure of zircon, leaving constant the experimental interatomic distances Si–O and Zr–O. Assuming a purely ionic binding force between zirconium and the SiO₄-group, it can be shown that the charge of the silicon must be greater than 1+. If 2+ is taken as lower limit of the effective charge of zirconium (because of partial covalency), the lowest possible value of the charge of silicon diminishes to 1/2+. The assumption of a neutral silicon or even more of a silicon with negative charge leads to definite contradictions with experimental facts. The effective charge of silicon probably has a value between 1+ and 2+.

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Mit 9 Textabbildungen

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Herrn Professor Dr. F.Machatschki zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Über die Genese der „Leukophyllite”

Zusammenfassung Als Leukophyllite wurden bisher Quarzmuskovitschiefer und Quarzmuskovitleuchtenbergitschiefer mit und ohne phlogopitartigem Glimmer und Disthen zusammengefaßt. Im Gelände sind diese Gesteine mit Gneisen, phyllitischen Glimmerschiefern und Disthenleuchtenbergitquarziten assoziiert und an Zonen starker Durchbewegung gebunden. Die Frage der Entstehung dieser Gestine aus Gneisen und Metasedimenten wurde im Gelände und im Lichte experimenteller Daten geprüft. Die Entstehung des Muskovits aus Kalifeldspat scheint gesichert. Für die Bildung des Leuchtenbergits ist mindestens teilweise Mg-Metasomatose anzunehmen, die örtlich zur Bildung einer Talklagerstätte führte. Für die Leukophyllitbildung war eine Temperatur von 550°C bei einem pH₂O von mindestens 5 kb erforderlich. Altersbestimmungen nach der K–Ar-Methode sprechen dafür, daß dieser Vorgang zwischen dem Beginn und der asturischen Phase des Karbons erfolgte.

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On the genesis of leucophyllites

Summary Up till now quartz-muscovite schists and quartz-muscovite-leuchtenbergite schists with or without a phlogopite like mica and kyanite were summarized as leucophyllites. These rocks were associated with gneisses, phyllitic mica-schists and kyanite-leuchtenbergite quartzites and occur in small zones of strong tectonic deformation. The question of petrogenesis of these rocks was studied in the light of experimental datas. The formation of muscovite from potassium feldspar seems to be proved.The leuchtenbergites were formed, at least partly, by Mg-metasomatism. This prozess led locally to the formation of a talcum deposit. The temperature of leucophyllite formation is estimated to 550°C corresponding to a minimum pressure of 5kb pH₂O. According to age determinations after the K–Ar-method the process of leucophyllitization took place between the beginning and the Asturian phase of Carboniferous time.

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Mit 1 Abbildung     

Zur Petrologie der Hornblendegarbenschiefer der Ostalpen

Zusammenfassung Die Bildung der Hornblendegarbenschiefer in den Ostalpen, die am Beispiel verschiedener Probengebiete (Greinerserie-Zillertal, Schneebergerzug-Ötztal, Donnersbachwald-Wölzer Tauern, Radenthein-Millstätter Alpe) diskutiert wird, erfolgte bei den Vorkommen des Penninikums im Zuge der alpinen Metamorphose. Alle Garbenschiefer des mittelostalpinen Kristallins sind ein Produkt der variskischen Metamorphose und haben nur eine geringfügige alpine Überprägung erfahren. Für die Vorkommen im Schneebergerzug läßt sich zusätzlich ein früh- oder vorvariskisches Ereignis auf Grund von Reliktstrukturen nachweisen. Die Bildung der Garbenschiefer erstreckt sich vom Metamorphosebereich der obersten Grünschieferfazies bis in die Amphibolitfazies. Für die einzelnen Probengegebiete konnten diepT-Bedingungen der Metamorphose auf Grund koexistierender Mineralphasen festgelegt werden. Im Pauschalchemismus der Garbenschiefer sind neben den für die Bildung der tschermakitischen Hornblenden notwendigen Konzentrationen an Al, Ca und Mg, noch zum Teil sehr beträchtliche TiO₂-Gehalte und hohe Na₂O-Werte, bei gleichzeitig niederen K₂O-Werten, bermerkenswert. Meist variabel sind die Si- und Fe-Konzentrationen.Als Ausgangsmaterial kann man folgende Sedimente in Betracht ziehen: Si- und Al-reiche dolomitische Mergel oder tuffitische Lagen in einem tonigen, sandigen bzw. karbonatreichen Sediment.In einigen Fällen ist eine Entstehung aus dolomitischem Mergel möglich, dies trifft vor allem für die epidot- und karbonatreichen Garbenschiefer zu. Auf Grund der hohen TiO₂-Gehalte (bis über 4 Gew-% TiO₂) und des hohen Na-Überschuß, ist für die größere Anzahl der Garbenschiefer ein Tuffit als Ausgangsmaterial anzunehmen.

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Petrography and genesis of the Hornblendegarbenschiefer of the Eastern Alps

Summary The genesis of the Hornblendegarbenschiefer in the Eastern Alps is discussed as an example of the more important occurrences (Greinerserie-Zillertal, Schneebergerzug-Ötztal, Donnersbachwald-Wölzer Tauern, Radenthein-Millstätter Alpe) formed in the Penninic Area during the Alpine metamorphism. All of the Garbenschiefer in the mittelostalpines Altkristallin are a-product of the Variscian metamorphism and have experienced only a relatively insignificant Alpine influence. Relicts structures indicate an additional earlier event for the occurrences in the Schneebergerzug. The formation of the Garbenschiefer extends from the highes green schist facies to the amphibolit facies. The metamorphicpT conditions for the individual sample locations could be determined from coexisting mineral phases. The Al, Ca and Mg concentrations necessary for tschermakitic hornblende formations are present. What is particularly interesting in the chemical composition of the Garbenschiefer is the presence of high TiO₂-concentrations and of Na₂O in large amounts but coupled with low K₂O values. The most variable concentrations are those for Si and Fe.The Garbenschiefer can be formed from Si- and Al-rich dolomitic marl or tuffitic layers. The development from a dolomitic marl is possible mainly for epidote- and carbonate-rich Garbenschiefer. Because of the high TiO₂-contents (up to 4 wt.% TiO₂ and the high Na-excess, one can assume a formation from a tuffite for most Garbenschiefer.

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Mit 8 Abbildungen

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Herrn Prof. DDr.H. Wieseneder zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Zur Kaolinitbildung aus Biotit in oststeirischen Tuffen

Zusammenfassung In den Metahalloysit-Tuffen von Reitenau/Grafendorf und Lebing (Oststeiermark, Österreich) treten säulenförmige Biotite, die sich im Stadium der Verwitterung befinden, auf. Die mineralogische und chemische Untersuchung ergibt, daß sie sich über Hydrobiotit in Kaolinit umwandeln. Mit fortschreitender Umwandlung erreicht der Kaolinit einen strukturell höheren Ordnungsgrad. Es wird angenommen, daß der Aufbau des Kaolinits ungefähr gleichzeitig mit dem Abbau des Hydrobiotits erfolgt. An beiden Fundorten entstehen schließlich Pseudomorphosen von Kaolinit nach Biotit.

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The formation of kaolinite from biotite in volcanic tuffs from Eastern Styria, Austria

Summary Metahalloysite-tuffs from Reitenau/Grafendorf and Lebing (Eastern Styria, Austria) contain weathered columnar biotites. The mineralogical and chemical investigation shows that they alter via hydrobiotite to kaolinite. The crystalline order in kaolinite increases with increasing alteration. It is concluded that kaolinite forms approximately contemporaneously with the decomposition of hydrobiotite. At both localities the final results are kaolinite-pseudomorphs after biotite.

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Mit 3 Abbildungen     

U−Ti phases from Precambrian quartz-pebble conglomerates of the Elliot Lake area,Canada, and the Pongola basin,South Africa

Summary In the present study inhomogeneous, partly uraniferous leucoxene/rutile aggregates and brannerite grains from the Elliot Lake area, Canada, and the Pongola basin, South Africa, were identified by ore microscopy. This observation accords with the fact that U–Ti phases are second only to uraninite as the most important uranium minerals in Precambrian conglomerates. The observed U–Ti phases, however, are somewhat indefinitive. They often merge into each other and represent authigenic constituents pseudomorphous after detrital titanium minerals. Microprobe work has confirmed the existence of a continuous mineral series recognized optically which ranges from uranium-free leucoxene/rutile to uranium-enriched brannerite. However, the presence of metamict brannerite can only be verified by X-ray diffraction after prolonged heating, a process which may synthesize the latter mineral. The actual occurrence of brannerite in Precambrian conglomerates must, therefore, be regarded with reservation and it is suggested that redistribution and subsequent adsorption of uranium on Ti phases during diagenesis and/or metamorphism of the conglomerates did not lead to the formation of authigenic brannerite, but rather resulted in microcrystalline leucoxene/rutile admixtures containing uranium in varying amounts.

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U–Ti-Phasen aus präkambrischen Quarz-Geröll-Konglomeraten des Elliot Lake-Gebietes, Canada, und des Pongola-Beckens, Südafrika

Zusammenfassung Im Untersuchungsmaterial, das aus dem Elliot Lake-Gebiet, Canada, und dem Pongola-Becken, Südafrika, stammt, konnten Leukoxen/Rutil-Aggregate, die teilweise Uran-führend sind, und Brannerit mikroskopisch bestimmt werden. Dies stimmt mit vielfach mitgeteilten Beobachtungen überein, daß in präkambrischen Konglomeraten U–Ti-Phasen, nach Uraninit, die wichtigsten Uranminerale darstellen. Die festgesteilten U–Ti-Phasen sind recht wenig definiert und gehen oft graduell ineinander über. Es sind authigene Konglomeratkomponenten, die im allgemeinen pseudomorph nach detritischen Titanmineralen sind. Ein kontinuierlicher Übergang von Uran-freiem Leukoxen/Rutil zu Uran-reichem Brannerit konnte mittels der Mikrosonde ebenfalls mineralgeochemisch bestätigt werden. Wegen des metamikten Charakters des Probenmaterials kann jedoch die Anwesenheit von Brannerit, mittels Röntgendiffraktometrie, erst nach längerem Glühen der Proben verifiziert werden, was möglicherweise zu einer Synthetisierung von Brannerit führt. Sein Auftreten in präkambrischen Konglomeraten ist deshalb nicht gesichert, und es wird vorgeschlagen, daß diagenetische oder/und metamorphe Umlagerungen von Uran eher zur Bildung uranhaltiger mikrokristalliner Leukoxen/Rutil-Aggregate als von authigenem Brannerit führen.

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With 10 Figures     

Magma mixing,the petrogenetic link between anorthositic suites and rapakivi granites, Åland,SW Finland

Summary The Åland, rapakivi batholith consists of several granites that differ texturally and mineralogically from quartz-porphyritic varieties to rapakivi varieties with K-feldspar ovoids (wiborgites and pyterlites) and aplitic granites. Closely associated with the batholith there is a mafc magmatic series of dolerite dykes, norites, anorthosites and monzodiorites.The earliest major intrusive phase of the Åland, rapakivi batholith consists of quartzporphyritic hornblende rapakivi. This rock contains small amoeboidal mafc enclaves, labradorite megacrysts, quartz ocelli, amphibole-mantled xenoliths and irregular clots of granophyric granite. These disequilibrium features are products of mixing between basaltic and granitic magmas. Geochemical modelling indicates that the quartzporphyritic hornblende rapakivi is a mixture of 15% hi-Fe monzodiorite (mafic endmember) and 85% quartz-feldspar porphyry (felsic end-member). The monzodiorite is derived from a norite-anorthosite-monzodiorite series. The quartz-feldspar porphyry is produced by partial melting of the country rock caused by intrusions of hot basic magma.Structural, textural and geochemical features suggest that magma mixing was an important petrogenetic process in the formation of the earliest rapakivi granite intrusions in the Åland, rapakivi batholith. Petrographic evidence of magma mixing can also be found in the major intrusion of the batholith, the wiborgite rapakivi granites. Chemically the mixing is difficult to specify in these rocks because of a high proportion of felsic component. Zircon and apatite fractionation trends, however, indicate that the wiborgite rapakivis also contain components from a mixed source.

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Magmamixing, die petrogenetische Verbindung zwischen Anorthositen und RapakiviGraniten, Åland, SW Finnland

Zusammenfassung Der Rapakivi Batholit von Åland besteht aus verschiedenen Graniten, die in ihrer Textur und Zusammensetzung das Feld von quarzporphyritischen über Rapakivigranite mit K-Feldspat-Ovoiden (Wiborgite und Pyterlite) und aplitischen Graniten abdecken. Eine mafische magmatische Serie von Dolerit-Gängen, Noriten, Anorthositen und Monzodioriten ist mit diesen Batholiten eng verbunden.Die erste größere Intrusivphase des Åland, Rapakivi Batholiten besteht aus quarzporphyritischem Hornblende Rapakivi. Dieses Gestein enhält kleine Amöboide, mafische Enklaven, Labradorit Megakristalle, Quarzocelli, Xenolithe mit Amphibolrändern und unregelmäßige Aggregate von granophyrischem Granit. Diese Produkte von Ungleichgewichts-Bedingungen gehen auf die Mischung zwischen basaltischen und granitischen Magmen zurück. Geochemische Modelle zeigen, daß der quarzporphyritische Hornblende-Rapakivi eine Mischung von 15%. eisenreichen Monzodiorit (mafisches Endglied) und 85% Quarz-Feldspatporphyr (felsisches Endglied) ist. Der Monzodiorit stammt von einer Norit-Anorthosit-Monzodiorit Serie. Der QuarzFeldspat-Porphyr entstand durch teilweise Aufschmelzung des Nebengesteines, die durch Intrusionen heißen basischen Magmas verursacht wurden.Strukturelle, texturelle und geochemische Daten zeigen, daß Magmamischung ein wichtiger petrogenetischer Prozeß der Bildung der frühesten Rapakivi-Granit-Intrusionen im Åland, Batholith waren. Petrographische Hinweise auf Magmamischung können auch in der größten Intrusion des Batholiths, dem Wiborg Rapakivi Granit, gefunden werden. Wegen des hohen Anteils felsischer Komponenten ist es schwierig, das Magmamixing in diesen Gesteinen chemisch zu quantifizieren. Zirkon- und Apatitfraktionierungs-Trends weisen jedoch darauf hin, daß auch die WiborgitRapakivis Komponenten aus einer gemischten Quelle enthalten.

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With 5 figures     

Laborversuche zum Abbau von Biotit

Zusammenfassung Laborversuche zum Abbau von Biotit und Umbau zu Montmorillonit, Vermiculit oder einer Vermiculit-Chlorit-Wechsellagerung wurden bei pH-Werten von 3,0, 6,0 und 9,8 durchgeführt, wobei sowohl im reduzierenden als auch im oxidierenden Milieu gearbeitet wurde. Aus den Untersuchungsergebnissen kann geschlossen werden, daß durch einen stärkeren Abbau der Oktaeder-Schicht im Verhältnis zum Gesamt-Abbau in saurem Milieu gegenüber basischem die Bildung von Vermiculit bis Chlorit-Vermiculit-Wechsellagerungen gefördert wird. Verstärkt wird dabei die Tendenz zur Chlorit-Bildung durch eine Durchströmung des Biotits. Die Entstehung eines Montmorin-Minerals (eines trioktaedrischen Beidellits) ist nur im basischen Milieu bei stagnierenden Lösungen möglich. Ein Einfluß reduzierender Bedingungen auf den Abbau von Biotit war nur im sauren Bereich festzustellen. In diesem Falle wurde der Abbau erheblich verstärkt. Als eine Hauptursache für die unterschiedliche Auflösung des Biotits unter den verschiedenen Bedingungen kann die Bildung oder das Fehlen einer Eisenhydroxid-Schutzschicht angesehen werden. Durch das Entstehen einer solchen Schicht kann der Abbau behindert werden. Wichtig ist weiterhin die Anwesenheit von Kationen, die den Kalium-Austausch fördern. In verdünnten Lösungen von Ca, Mg und Al konnte in einmonatigen Versuchen aus Hydrobiotit ein Montmorin-Mineral hergestellt werden.Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen stimmen gut mit den bisher gemachten Beobachtungen an Biotitumwandlungen in Böden überein.

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Laboratory experiments on weathering phenomena in biotite

Treatment of biotite with solutions of different pH (3.0; 6.0; 9.8) in oxidizing environs showed, that under more acid conditions with good drainage of the solution through the biotite the alteration to vermiculite or even a vermiculite-chlorite interlayer is favoured, while the formation of montmorillonite from biotite can only take place in stagnant basic solutions. An accelerating influence of reducing environs in respect to the dissolution of biotite could only be stated at low pH. The more or less complete formation or the absence of Fe(OH)₃layers, which can help to protect the biotite from being dissolved, is regarded as one reason for the different alterations of biotite.Montmorillonite was easily prepared from hydrobiotite by treatment with 0.02 — n solutions of Ca, Mg and Al.

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Herrn Professor Dr. Dr. hc. C.W. Correns und Herrn Dozent Dr. E. Althaus, Karlsruhe danke ich für Anregungen und Diskussionen. Frau E. Bayer, Karlsruhe, danke ich für die Anfertigung der chemischen Analysen, Herrn Dr. R. Emmermann, Petrographisches Institut der Universität Karlsruhe, für die Überlassung des Biotits aus dem Albtal-Granit mitsamt der chemischen Analyse und Herrn Dr. W. Lücke, Petrographisches Institut der Universität Karlsruhe, für die Atomabsorptions-Bestimmungen.     

Genese und Paragenese der Minerale Chloritoid und Staurolith in den Ostalpen

Zusammenfassung Die Bildung der Paragenesen von Chloritoid und Staurolith ist nicht nur von den Druck-und Temperaturbedingungen bei der Metamorphose abhängig, sondern auch weitgehend vom Chemismus der Ausgangsgesteine. Es werden die Vorkommen dieser Paragenesen im österreichischen Anteil der Ostalpen beschrieben und ihr Mineral bestand und Chemismus angegeben. Das chemisch bedingte Bildungsfeld des Stauroliths ist weiter ausgedehnt als das des Chloritoids; das erklärt die relativ größere Häufigkeit des Stauroliths. Wenn Biotit nicht vorhanden ist, kann angenommen werden, daß die betrachtete Paragenese im Gleichgewicht gebildet wurde, bei Vorhandensein von Biotit handelt es sich um rückschreitende Metamorphose. Die Ausbildung der Umwandlung von Spinell in Chloritoid konnte bewiesen werden.

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Genesis and paragenesis of the minerals chloritoid and staurolite in the Eastern Alps

Summary The formation of the paragenesis of chloritoid and staurolite depends not only on pressure and temperature during metamorphism, but also on the chemical composition of the parent rocks. The occurrences in the Austrian parts of the Eastern Alps are described. Their mineralogical and chemical composition is given. The chemical influenced field of formation of staurolite is bigger than that one of chloritoid. This proves that staurolite bearing rocks are more frequent than chloritoid bearing rocks. If biotite is not present in the rock, one may assume, that the paragenesis was built in equilibrum. If biotite is present, retrograd metamorphism may be assumed. Formation of the paragenesis of spinel and chloritoid is described.

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Mit 4 Abbildungen     

The effects of temperature,pressure, and oxygen on copper and iron sulphides synthesised in aqueous solution

Experiments with both iron sulphide and copper sulphide precipitates in aqueous solution show that oxygen is significant in determining the mineral phases resulting after heating up to 180 °C. Tetragonal FeS converts to FeS₂ and Fe₃O₄ in the presence of oxygen, while in the absence of oxygen under the same conditions it converts to hexagonal FeS. Suspensions of covellite and of chalcocite under the same conditions convert to digenite in the presence of oxygen, but remain unchanged when oxygen is absent. Experimental evidence is advanced to support structure determinations that CuS contains disulphide ions.

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Zusammenfassung Experimente mit in wässrigen Lösungen ausgefällten Eisen- und Kupfersulfiden dokumentieren die außerordentliche Bedeutung des Sauerstoffes auf die Bildungs- und Verhaltensweise von Mineralphasen, beobachtet nach dem Aufheizen auf 180 °C. So bildet sich aus ursprünglich tetragonalem FeS letzten Endes Pyrit und Magnetit, wenn Sauerstoff zugegen war, während bei dessen Abwesenheit, aber sonst gleichen Versuchsbedingungen, die Umwandlung in hexagonales FeS erfolgte. Suspensionen von Covellin und Chalkosin wurden, unter analogen Versuchsbedingungen und in Gegenwart von Sauerstoff, in Digenit überführt, während sonst, wenn keine Sauerstoffeinwirkung stattfand, die Mineralphasen keinerlei Veränderungen erkennen ließen. Mittels solcher experimenteller Methoden lassen sich bei der Strukturbestimmung des CuS offenbar Merkmale des Vorhandenseins von Disulfidionen erkennen.

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Published by permission of the Director, Bureau of Mineral Resources, Canberra A. C. T., Australia.

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