On the origin of sheet jointing

SummaryOn the Origin of Sheet Jointing Although the deep-seated fractures which run approximately parallel to the land surface and are known as sheeting joints are widely attributed to erosional offloading alone, there is much evidence and argument which casts doubt on this hypothesis. There is no sound mechanical reason why fractures should normally develop as a result of decompression. Sheet jointing is well developed in strata which have never been deeply buried. The domed inselbergs on which sheet jointing is commonly displayed appear to survive by virtue of their joints being compressed, which is inconsistent with the sheet jointing developing through radial expansion or tensional stress. A few inselbergs are underlain by rocks affected by sheeting joints which are not parallel to the hill profile but on the contrary dip into the slopes of the residuals. These and other types of evidence and lines of argument point to sheeting joints having developed under compressive stress.The joints determine the shape of the land surface and not vice versa.

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ZusammenfassungÜber den Ursprung von Plattenklüften Obwohl die tiefliegenden, ungefähr zur Geländeoberfläche parallel verlaufenden, als Plattenklüfte bezeichneten Brüche verschiedentlich der Sonneneinstrahlung u. ä., weitgehend aber der Entlastung durch Erosion allein zugeschrieben werden, liegt eine Reihe von Argumenten vor, die Zweifel an dieser Hypothese aufkommen lassen. Es gibt für die Annahme einer Druckentlastung als Ursache für diese Entscheidung keinen mechanisch verständlichen Grund. Plattenklüfte sind deutlich in Gesteinen ausgebildet, die nie eine größere Überlagerung hatten. Domartige Inselberge oder Bornhardts, bei denen Plattenklüftung weit verbreitet und gut entwickelt ist, scheinen ihre Formresistenz dadurch zu sichern, daß ihre Klüftung unter Kompression stand. Dies widerspricht einer Erklärung als Effekt einer radialen Ausdehnung oder einer Dehnungsspannung. Einige Inselberge sind von Gesteinen unterlagert, die eine Plattenklüftung aufweisen, welche nicht parallel zum Bergprofil verläuft, sondern gegen die Hänge des Inselberges einfällt.Vieles deutet darauf hin, daß die Plattenklüftung nicht als Folge einer Druckentlastung, sondern als Folge einer Druckbelastung zu deuten ist.Plattenklüfte und druckbedingte Verwerfungen treten häufig zusammen auf. Messungen geben Zeugnis von hoher Druckbelastung in Bergwerken und Steinbrüchen. Druckbelastung scheint ein physikalischer Parameter für die Ausbildung von Plattenklüftung zu sein. Auch viele morphologische Merkmale, die mit Plattenklüftung verbunden sind, weisen auf Kompression hin. Eine solche macht insbesondere die Formresistenz der Inselberge verständlich.

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RésuméSur l'origine des joints en nappe L'origine des fractures profondes, dites joints en nappe, qui sont à peu près parallèles à la surface de la terre, a été attribuée à plusieurs causes, dont l'insolation, l'altération chimique, l'injection plutonique, l'expansion métasomatique et le soulèvement vertical. Ces idées peuvent fournir des explications partielles, ou bien elles peuvent éclaircir des cas particuliers, mais en tant qu'explications générales elles ne sont pas acceptables.La présence des joints en nappe est attribuée le plus souvent à l'allègement par l'érosion uniquement, au point que certains géologues les désignent sous le nom de joints d'allègement. Toutefois de nombreux témoignages et discussions mettent cette hypothèse en doute. Aucune raison mécanique valable ne mène normalement au développement des fractures par suite de la décompression. Les joints en nappe se montrent aussi bien dans des couches qui n'ont jamais été profondément enfouies. Les inselbergs à dôme ou bornhardts, sur lesquels les joints en nappe se manifestent amplement, paraissent subsister en raison de la compression de leurs joints; il s'ensuit que le développement de ces joints en nappe ne peut pas être attribuable à l'expansion radiale ou au travail à la tension. Quelques-uns des inselbergs ont pour base des roches qui ont été soumises à l'influence des joints en nappe qui ne sont pas parallèles au profil de la colline mais qui, au contraire, s'inclinent jusque dans les pentes des résiduels.D'autre part, divers témoignages et discussions font croire que les joints en nappe ont pu évoluer par la suite du travail à la compression. Certaines failles sont causées par la compression, et d'ordinaire les failles et les joints en nappe se produisent dans des conditions uniformes; il existe des observations de mesures de compression très considérable dans beaucoup de mines et carrières; le travail à la compression paraît matériellement capable de produire ces joints; de nombreuses caractéristiques morphologiques associées aux joints en nappe se rapportent à la compression. Ce qui s'explique surtout, c'est la conservation des inselbergs à dôme.Cette hypothèse propose donc que les joints en nappe déterminent les configurations de la surface terrestre, et non vice versa.

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With 13 Figures     

The petrological and geological significance of theb 0 values of potassic white micas in low-grade metamorphic rocks. An application to the Eastern Alps

Summary In the Eastern Alps theb ₀ values of potassic white micas of Hercynian low-grade schists differ sharply from those of Alpine isograde and isochemical rocks. These differences, which indicate variations in the phengite content present as solid solution in the white micas, are to be referred to differences in pressure. In this way it is possible to recognize, in the low-grade metamorphic rocks of different tectonic units of the Eastern Alps, the lowpressure character of the Hercynian metamorphism, and the higher-pressure character of the Alpidic thermic event; this recognition is not possible using traditional methods, owing to the lack of characteristic minerals in the lowgrade metamorphic rocks. The results of the present report allow us to state that generally, when studying low-grade metamorphic complexes, theb ₀ measurements can supply valuable data which are not obtainable in any other way at the present time. These data are useful both for estimating recrystallization pressure and for recognizing the age of metamorphism.

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La signification pétrologique et géologique des valeurs b₀ des micas blancs potassiques dans les roches de faible metamorphisme

Résumé Dans les Alpes orientales les valeursb ₀ des micas blancs potassiques des schistes épimétamorphiques d'age hercynien diffèrent nettement de celles de roches isogrades et isochimiques d'age alpin. Ges différences, qui indiquent des variations de la quantité de phengite présente en solution solide dans les micas blancs, sont référables à différences de pression. Par cette méthode on a reconnu, dans les schistes épimétamorphiques appartenant à de différentes unités tectoniques des Alpes orientales, le caractère alpinotype du métamorphisme morphisme hercynien, et d'autre part le caractère alpinotype du métamorphisme alpin; cette distinction est impossible à faire à faire à l'aide des méthodes traditionelles, à cause de l'absence de minéraux caractéristiques dans les schistes épimétamorphiques. Les résultats de cette étude ont permis d'établir que, au cours de l'analyse des complexes épimétamorphiques, les mesures deb ₀ peuvent fournir des données précieuses qu'à présent il est impossible d'obtenir autrement. Ces recnées sont utiles soit pour évaluer la pression de recrystallisation, soit pour reconnaître l'age du métamorphisme.

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With 2 Figures     

Groundwater and climate change: a sensitivity analysis for the Grand Forks aquifer,southern British Columbia,Canada

The Grand Forks aquifer, located in south-central British Columbia, Canada was used as a case study area for modeling the sensitivity of an aquifer to changes in recharge and river stage consistent with projected climate-change scenarios for the region. Results suggest that variations in recharge to the aquifer under the different climate-change scenarios, modeled under steady-state conditions, have a much smaller impact on the groundwater system than changes in river-stage elevation of the Kettle and Granby Rivers, which flow through the valley. All simulations showed relatively small changes in the overall configuration of the water table and general direction of groundwater flow. High-recharge and low-recharge simulations resulted in approximately a +0.05 m increase and a –0.025 m decrease, respectively, in water-table elevations throughout the aquifer. Simulated changes in river-stage elevation, to reflect higher-than-peak-flow levels (by 20 and 50%), resulted in average changes in the water-table elevation of 2.72 and 3.45 m, respectively. Simulated changes in river-stage elevation, to reflect lower-than-baseflow levels (by 20 and 50%), resulted in average changes in the water-table elevation of –0.48 and –2.10 m, respectively. Current observed water-table elevations in the valley are consistent with an average river-stage elevation (between current baseflow and peak-flow stages).

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Resumen El acuífero de los Grand Forks, situado al sur de la Columbia Británica central (Canadá) ha sido utilizado como lugar de estudio para modelar la sensibilidad de un acuífero a los cambios en la recarga y el caudal de los ríos de acuerdo con escenarios previstos de cambio climático en la región. Los resultados sugieren que las variaciones en la recarga al acuífero bajo los diversos escenarios, que han sido modelados en régimen estacionario, tienen un impacto mucho menor en las aguas subterráneas que los cambios en el caudal de los ríos Kettle y Granby, que discurren por el valle. Todas las simulaciones muestran diferencias relativamente pequeñas en la configuración regional de los niveles freáticos y en la dirección general del flujo subterráneo. Las simulaciones de recarga elevada y baja causan un incremento de 0,05 m y un decremento de 0,025 m, respectivamente, en los niveles del acuífero. Los cambios de la elevación del río, simulados para reflejar niveles de flujo mayores que los valores pico (en un 20% y un 50%) resultan en cambios medios de los niveles del acuífero de 2,72 m y 3,45 m, respectivamente. Los cambios simulados en la elevación del río para flujos inferiores al caudal de base (en un 20% y en un 50%) provocan descensos en los niveles de 0,48 y 2,10 m, respectivamente. Los niveles actuales del acuífero en el valle son coherentes con una elevación media del nivel en el río (entre el caudal de base actual y los picos de caudal).

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Résumé L'aquifère de Grand Forks, situé en Colombie britannique (Canada), a été utilisé comme zone d'étude pour modéliser la sensibilité d'un aquifère à des modifications de la recharge et du niveau de la rivière, correspondant à des scénarios envisagés de changement climatique dans cette région. Les résultats font apparaître que les variations de recharge de l'aquifère pour différents scénarios de changement climatique, modélisées pour des conditions de régime permanent, ont un impact sur le système aquifère beaucoup plus faible que les changements du niveau des rivières Kettle et Granby, qui coulent dans la vallée. Toutes les simulations ont montré des différences relativement faibles dans la configuration d'ensemble de la nappe et dans la direction générale des écoulements. Des simulations de conditions de recharge forte et de recharge faible produisent respectivement une remontée de 0,05 m et un abaissement de 0,025 m, approximativement, des cotes de la nappe pour l'ensemble de l'aquifère. Des changements simulés de la cote du niveau de la rivière, pour refléter des niveaux plus hauts que ceux des pics de crues (de 20 et de 50%), produisent respectivement des remontées de la nappe de 2,72 et 3,45 m en moyenne. Des changements simulés de l'altitude du niveau de la rivière, pour refléter des niveaux plus bas que ceux de basses eaux (de 20 et de 50%), produisent respectivement des abaissements de la nappe de 0,48 et 2,10 m en moyenne. Les altitudes courantes observées de la nappe dans la vallée sont cohérentes avec une cote moyenne du niveau de la rivière (entre les niveaux courants de basses eaux et de crues).

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Geochemical evidence on the origin of the epithermal fluorite deposit at Monte Delle Fate near Cerveteri (Latium,Central Italy)

Sr content was measured in 6 fluorite and 7 calcite samples from an epithermal deposit of fluorite at Monte delle Fate near Cerveteri (Latium, Italy). Sr isotope ratios were obtained from two selected samples. Sr contents of calcite range from 1,200 to 2,620 ppm and of fluorite from 10 to 360 ppm. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values of calcite and fluorite are 0.7087 and 0.7091, respectively. Such isotope ratios clearly indicate that the bulk of strontium present in both minerals was provided by marine sedimentary reservoirs. According to the Sr distribution coefficient, the low contents measured in fluorite, which formed after calcite, clearly prove that the mineral was not deposited by the same kind of waters from which calcite originated. The high Sr contents of calcite suggest that the bicarbonate-bearing waters have largely interacted with Ca-sulphate evaporites of Upper Triassic age. On the contrary, the waters from which fluorite precipitated were apparently involved in a more superficial circulation through post-Triassic sedimentary formations.

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Résumé On a determiné la teneur de strontium dans 6 échantillons de fluorite et 7 échantillons de calcite d'un gisement à fluorite près de Monte delle Fate, Cerveteri (Latium; Italie centrale). De plus les rapports isotopiques du même élément ont été mésurés pour deux échantillons choisis. Les teneurs du strontium dans la calcite et la fluorite varient de 1 200 à 2 620 ppm et de 10 à 360 ppm, respectivement. La valeur du rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr est pour la calcite 0,7087 et pour la fluorite 0,7091. Ces rapports indiquent que les sédiments marins ont été la source de la plupart du strontium dans les deux minéraux. Selon le coefficient de distribution du strontium, la fluorite, de déposition postérieure à la calcite, n'a pas pu précipiter de la même eau de la calcite. Les teneurs élevées de l'élément dans la calcite sont la conséquence de l'interaction des eaux bicarbonatées avec les sédiments sulfate-évaporitiques du Triassique supérieur. Au contraire les eaux primaires de la fluorite ont circulé dans les sédiments post-Triassiques.

     

Solute transport in a single fracture with negligible matrix permeability: 2. mathematical formalism

This report provides an overview of the mathematical expressions for modeling fundamental solute transport mechanisms at the fracture scale. It focuses on low-permeability rocks where advection in the matrix is negligible as compared to that in fractures. The following processes are considered: (1) advective transport in fractures, (2) hydrodynamic dispersion along the fracture axis, (3) molecular diffusion from the fracture to the porous matrix, (4) sorption reactions on the fracture walls and within the matrix, and (5) decay reactions. The aim of this review is to gather in a single article the transport equations and their analytical solutions, using a homogeneous notation to facilitate comparison and exploitation.

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Resumen Este informe proporciona una revisión de las expresiones matemáticas para modelar los mecanismos fundamentales de transporte de solutos a escala de fracturas. Se centra en rocas de baja permeabilidad donde la advección en la matriz es despreciable en comparación con la de las fracturas. Se considera los procesos siguientes: (1) transporte advectivo en las fracturas; (2) dispersión hidrodinámica a lo largo del eje de la fractura; (3) difusión molecular desde la fractura a la matriz porosa; (4) reacciones de sorción en la pared de la fractura y en la matriz; y (5) reacciones de degradación. El propósito de esta revisión es reunir en un único artículo las ecuaciones de transporte y sus soluciones analíticas con una notación homogénea para facilitar su comparación y aplicación.

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Résumé Ce rapport présente une vue d'ensemble des expressions mathématiques proposées dans la littérature pour modéliser le transport de soluté à l'échelle de la fracture. L'accent est mis sur les roches faiblement perméables où le transport par convection dans la matrice rocheuse peut être considéré comme négligeable devant le transport dans les fractures. Les processus considérés sont les suivants: (1) transport par convection dans les fractures, (2) dispersion hydrodynamique, (3) échanges de soluté par diffusion moléculaire entre les fractures et la matrice rocheuse, (4) réactions de sorption sur les parois des fractures et à l'intérieur de la matrice et (5) réactions de décroissance. L'objectif premier de cette revue est de rassembler les équations de transport et leurs solutions analytiques en utilisant une notation homogène pour faciliter leur utilisation et les comparaisons.

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Low frequency sounding technique for predicting progressive failure of rock

SummaryLow Frequency Sounding Technique for Predicting Progressive Failure of Rock The paper outlines the various techniques used for predicting failure of rock in open strip or underground mining operations. Changes occurring in mechanical parameters of rock on increase in stress and at failure are outlined. A new experimental technique is described, which is based upon detection of changes in the response of the rock mass to imposed very low frequency, low amplitude vibrations. The limitations of the existing equipment available for the purpose are outlined and the problems posed by the new technique discussed. The requirements of the system and the method of analysis are discussed. Results obtained on a gelatine model under laboratory conditions are described. These results clearly show that changes in the frequency and amplitude response of the model with developemnt of fractures can give advance indication of imminent failure.

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ZusammenfassungEin Niederfrequenz-Schallverfahren zur Vorausbestimmung des progressiven Gesteinbruches Die vorliegende Arbeit gibt in großen Zügen die verschiedenen Verfahren an, die zur Vorhersage des Versagens von Fels bei Obertage- und Untertagearbeiten Verwendung finden können. Die sich bei Spannungserhöhung sowie beim Zusammenbruch ergebenden Veränderungen der Gesteinsparameter werden im allgemeinen dargestellt. Ein neues, auf dem Nachweis der Veränderungen des Ansprechens von Fels auf induzierte Schwingungen sehr kleiner Frequenz und kleiner Amplitude beruhendes Prüfverfahren wird beschrieben. Die Grenzen der zur Zeit für diesen Zweck verfügbaren Apparatur werden angegeben, und die sich aus dem neuen Verfahren ergebenden Probleme werden besprochen. Die Voraussetzungen des Systems sowie der Analysenmethoden werden erörtert. Die an einem Gelatinemodell unter Laborbedingungen gewonnenen Ergebnisse werden beschrieben. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, daß die bei der Bruchentwicklung vorkommenden Veränderungen des Frequenz- und Amplitudenansprechens des Modells einen vorläufigen Hinweis auf einen drohenden Gesteinszusammenbruch liefern können.

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RésuméTechnique sonique à basse fréquence pour la prédiction de la fracture progressive de la roche Cet article expose à grands traits les diverses techniques employées pour prédire des avaries de roche dans les exploitations minières à ciel ouvert ou souterraines. Les changements des paramètres de la roche pendant l'augmentation des contraintes et au moment de l'avarie sont indiqués. Une nouvelle technique expérimentale est décrite, elle est basée sur les changements de la réponse d'une masse rocheuse à la surimposition de vibrations de basse amplitude et de très basse fréquence. Les limitations de l'appareillage disponible pour ce but sont indiquées et les problèmes posés par la nouvelle technique sont discutés. Les exigences du système et la méthode d'analyse sont discutées. Des résultats obtenus au laboratoire avec un modèle en gélatine sont décrits. Ces résultats montrent clairement que les changements de la réponse à la fréquence et à l'amplitude du modèle développant des fractures peuvent donner à l'avance des indications d'une avarie imminente.

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With 5 Figures     

Harrisitic textures in the Centre Hill complex,Munro Township,Ontario: product of diffusion limited growth

Summary A spectacular occurrence of harrisitic textures has been observed near the upper margin of the Centre Hill complex, a cyclically layered mafic intrusion emplaced within komatiitic and tholeiitic volcanic rocks of the Archean Abitibi Subprovince in the Canadian Shield. The harrisitic textures, interpreted as pseudomorphs after fayalite, reach up to 50 cm in length and consistently extend away from the upper sill margin. They poikilitically enclose crystals of the surrounding matrix, indicating that they originally formed within a crystal-liquid mush. The harrisitic fayalite crystals are interpreted to have grown in situ under far from equilibrium conditions, where growth was limited by the supply of nutrients to the crystal boundaries. Mineral growth conditions were simulated using a diffusion limited aggregation (DLA) algorithm to produce branching clusters qualitatively similar to the observed textures. Based on this model, it is proposed that the original fayalite crystals formed in the late stages of differentiation cycles, where diffusivity was low due to increasing viscosity and Fe-Si enrichment of the interstitial melt. Mineral growth was initiated by an imposed thermal gradient established through the injection of primitive magma into the chamber.

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Textures harrisitiques dans le complexe de Centre Hill, canton de Munro, Ontario: produit de croissance limitée par la diffusion

Résumé De spectaculaires textures harrisitiques furent observées près de la marge supérieure du complexe de Centre Hill, une intrusion mafique à stratification cyclique mise en place à l'intérieur de roches volcaniques komatiitiques et tholéiitiques de la Sous-province de l'Abitibi du bouclier canadien. Les textures harrisitiques, interprétées comme étant des pseudomorphes après la fayalite, atteignent 50 cm de hauteur et s'étendent invariablement vers le centre du filon-couche. Ils englobent des cristaux de la matrice environnante, indiquant qu'ils se sont formés à l'origine dans un mélange de cristaux et de fondu silicaté. Les cristaux de fayalite semblent s'être développés en place dans des conditions éloignées de l'équilibre, où leur croissance était limitée par l'approvisionnement de substances nutritives á la bordure des cristaux. Les conditions de croissance furent simulées à l'aide d'un algorithme d'agrégation limitée par la diffusion (DLA), produisant des agrégats en forme de branches qualitativement similaire aux textures observées. A partir de ce modèle, il est interprété que les cristaux de fayalite se sont formes durant les stages tardifs de cycles de différentiation, où la diffusion était réduite dû à une augmentation de la viscosité et à un enrichissement en Fe et Si du liquide interstitiel. La croissance des cristaux fut initiée suite à l'établissement d'un gradient thermique relié à l'injection de magma primitif dans la chambre magmatique.

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With 3 Figures     

Assemblages of Li-Cs pegmatite minerals in equilibrium with a fluid from their primary crystallization until their hydrothermal alteration: an experimental study

Summary Hydrothermal alteration of alkali-rich pegmatites gives rise to secondary minerals: for example spodumene + quartz replace petalite, cesian analcime crystallizes at the expense of pollucite and albite. Earlier experiments were performed at 450° and 600°C to determine the composition of the hydrothermal solution in equilibrium with Na-Li-Cs bearing minerals during their primary crystallization. New experiments performed at 330°C extend the previous results At 1.5 kbar, the Na/(Li + Na) ratio of the solution coexisting with petalite + albite remains constant and equal to 0.54 from 600° to 330°C. At 4 kbar the ratio of the solution coexisting with spodumene + albite varies from 0.49 to 0.68 over the same temperature range. During the lowering of the temperature these variations induce the dissolution of albite and the crystallization of a Li mineral. In the case of Cs, Na aluminosilicates, at 330°C we observe a continuous solid solution from pollucite to analcite. This result explains the wide variety of compositions of secondary cesian analcite in contrast to the relatively constant composition of primary pollucite.

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Résumé L'altération hydrothermale des pegmatites riches en alcalins donne naissance à des minéraux secondaires: par exemple l'association spodumène-quartz remplace la pétalite, et l'analcime substituée en césium remplace l'association pollucite-albite Des expériences précédentes, à 450° et 600°C, ont déterminé la composition des solutions hydrothermales chlorurées en équilibre avec des associations minérales contenant Li, Na et Cs. Nous présentons ici de nouvelles expériences à 330°C.Entre 600° et 330°C, à 1,5 kbar, dans la solution en équilibre avec l'association pétalite-albite, le rapport Na/(Li + Na) reste égal à 0,54. Entre les mêmes températures, à 4 kbar, ce rapport varie de 0,49 à 0,68 pour la solution en équilibre avec spodumène-albite. En système fermé, cette variation entraîne qu'une baisse de température, à pression constante de 4 kbar, provoque la dissolution de l'albite et la cristallisation d'un minéral contenant du Li.A 330°C nous constatons que la pollucite forme une solution solide continue avec l'analcime. Ceci explique pourquoi, dans la nature, les analcimes césiques de deuxième génération ont une composition très variable, alors que les pollucites primaires ont une composition relativement constante.

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With 4 Figures     

Computing residence times for flow towards a pumping well: nomograph solution and validity of the small draw-down approximation

A recent analytical model developed to compute the residence time of fluid flowing in an unconfined aquifer towards a single pumping well is examined. The solution is scaled and presented practically as a nomograph showing the relationship between the residence time, flow length and draw-down. In addition, a similar scaling process is undertaken for the same problem occurring in a confined aquifer so that the error introduced by approximating an unconfined system as a confined system can be understood over a wide range of conditions.

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Resumen Se examina un modelo analítico, recientemente desarrollado, para calcular el tiempo de residencia de un fluido, el cual está fluyendo dentro de un acuífero libre hacia un pozo de bombeo único. La solución después de ser ajustada, se presenta prácticamente como un nomograma, mostrando la relación entre el tiempo de residencia, la longitud del flujo y el abatimiento. Adicionalmente, un proceso similar de ajuste fue realizado para el mismo problema, pero bajo condiciones de acuífero confinado, por tanto el error causado por hacer la aproximación de un sistema libre como si fuera un sistema confinado, puede llegar a ser entendido para un rango amplio de condiciones.

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Résumé On analyse un modèle analytique récent pour calculer le temps de résidence dun fluide pendant son écoulement vers un puits de pompage dans une nappe libre. La solution a été mise-à-léchelle et présenté dune manière pratique, comme une nomogramme qui exprime la relation entre le temps de résidence, la distance de l› écoulement et le rabattement. De plus, on a utilisé un procédé similaire de mise-à-léchelle pour le même problème dans une nappe captive affin que lerreur introduite par lapproximation dune nappe libre par une nappe captive peut être interprétée pour une grande classe de conditions.

     

Episyénitisation dans le Gisement d'Uranium du Bernardan (Marche): Comparaison avec des Gisements Similaires du Nord-Ouest du Massif Central Français

Résumé Le gisement d'uranium du Bernardan exploité dans le granite à deux micas de la Marche Occidentale appartient au groupe des gisements «d'imprégnation». La minéralisation uranifère (pechblende, coffinite, «produits noirs», autunite, ...) est disseminée dans une roche vacuolaire appelée «épisyénite». Cette dernière résulte d'une altération hydrothermale du granite par des solutions chaudes (370–260°C; 2–5,7% poids équiv. NaCl). Le quartz est dissout; les feldspaths (principalement les plagioclases) et les biotites sont partiellement transformés en phengites. Les muscovites et orthoses granitiques se réequilibrent avec perte de sodium. Cette altération est guidée par un réseau de fractures à différentes échelles. Une altération comparable a été observée dans d'autres gisements du Nord Ouest du Massif Central français, comme Margnac et Fanay dans le massif de St Sylvestre et Hyverneresse dans celui du Millevaches. Les transformations minéralogiques, à l'exception de la quantité de phengites secondaires, les changements chimiques (lessivage de silice et métasomatisme potassique), les conditions P-T et le contrôle tectonique sont les mêmes dans tous ces gisements.

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The Bernardan uranium deposit, mined in the Marche Occidentale two-mica granite, is a disseminated type deposit. Similar deposits are known in hercynian belt. Uraniferous mineralizations (pitchblende, coffinite, black minerals, autunite, ...) are disseminated in a vuggy rock called episyenite. It results from an hydrothermal alteration of the granite by hot aqueous solutions (370 to 260°C, 2–5.7 wt% equiv. NaCl). Quartz is dissolved; feldspars (mainly plagioclases) and biotites are partially transformed into phengites. Granitic muscovites and orthoclases are reequilibrated with loss of sodium. This alteration is controlled by fractures at several scales. Such an alteration can be observed in other deposits of the North West part of the French Massif Central, as Margnac and Fanay in the St Sylvestre massif and Hyverneresse in the Millevaches massif. Mineralogical transformations except the content in secondary phengites, chemical changes (SiO₂ decrease and potassic metasomatism), P-T conditions and tectonic control are the same in all these deposits.

     

Zur Baugeschichte der Ardennen I

Zusammenfassung Die bereits kaledonisch gefalteten Massive in den Ardennen wurden von der variscisdien Tektogenese (asturische Phase) mehr oder weniger überprägt. Vorstellungen über diese Überprägung älterer Strukturen und deren Vergitterung mit jüngeren Verformungsrichtungen sowie über den Einfluß der kaledonischen Kerne (Unterstockwerk) auf das Faltenstreichen der devonischen Mantel-Schichten (Oberstockwerk) lassen sich vor allem in der Antiklinalzone der Hochardennen im Massiv von Rocroi, im Massiv von Serpont und im Massiv von Stavelot gewinnen.

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Résumé Les massifs des Ardennes, déjà plissés à l'ère caledonienne furent plus ou moins remaniés par la tectogénèse hercynienne (phase asturienne). C'est surtout dans la zone anticlinale des hautes Ardennes, dans le massif de Rocroi, dans le massif de Serpont et dans le massif de Stavelot qu'on peut se faire une idée en bons affleurements de ce remaniement de structures plus anciennes et de leurs interférences avec des directions de déformation plus jeunes ainsi que de l'influence des anciens massifs calédoniens (étage inférieur) sur la direction du plissement des couches de revêtement dévoniennes (étage supérieur).Dans ces massifs, les couches du dévonien sont plus ou moins fortement plissés ou disposés par écailles avec le socle calédonien. Dans le massif de Rocroi, dans le massif de Serpont et dans la partie ouest du massif des Stavelot les couches du socle présentent des structures qui sont totalement différentes des couches de revêtement dévoniennes et coupé de façon discordante des couches gedinniennes inférieures.Dans le massif de Rocroi et surtout dans le massif de Serpont, la tectogénèse hercynienne a exercé le même effet que l'orogénèse calédonienne plus ancienne sous l'influence d'un plan d'efforts semblable orienté Nord-Sud. L'auteur, à l'aide d'un exemple, celui du massif de Serpont, essaye d'analyser la structure du plissement calédonien originel déroulement des plis des couches gedinniennes et reformation constructive de la déformation conditionnée par le clivage hercynien.A la différence des deux massifs occidentaux, dans le massif de Stavelot, les structures de plissement calédoniens orientées d'est en ouest furent remaniées sous angle oblique par la tectogénèse hercynienne. Ce mouvement a entraîné, à différents endroits, le déplacement des axes calédoniens en direction hercynienne. C'est ce qui a produit un style de mouvement et de structure étranger aux autres massifs. Le fort rétrécissement hercynien eut pour conséquence des charriages à différents endroits.

     

Chromitites platinifères des complexes ophiolitiques de l'Estrie-Beauce,Appalaches du sud du Québec

Résumé Des chromitites contenant du platine, du palladium et du rhodium viennent d'être mises à jour dans les Appalaches du sud du Québec. Les complexes ophiolitiques hôtes de ces minéralisations sont d'âge Ordovicien inférieur et d'affinité boninitique. De plus, ils sont étroitement liés à un arc insulaire. Les chromitites à Pt-Pd-Rh se situent dans les dunites de la séquence à cumulat à leur passage aux pyroxénites. Le platine, le palladium et le rhodium sont exprimés soit sous forme d'alliages et de sulfures complexes automorphes ou soit sous forme d'alliages à Pt-Pd et d'arséniures rhodifères xénomorphes. Cette dernière paragenèse accompagne la serpentinisation des cumulats ultramafiques.

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PGE-bearing (Pt-Pd-Rh) chromitites have been found recently in the Appalachians of southern Québec. They are hosted by Ordovician boninitic ophiolites associated with an island-arc complex. Pt-Pd-Rh-bearing chromitites occur in dunite of the cumulates sequence. PGM occur both as euhedral alloys and sulfides or anhedral Pt-Pd alloys and Rh-arsenides. The Rh-arsenide paragenesis is associated with serpentinized ultramafic cumulates.

     

Diversité du métamorphisme éclogitique dans le massif ophiolitique du Monviso (Alpes occidentales,Italie)

Résumé

Le complexe ophiolitique du Monviso représente un témoin essentiel de la lithosphère océanique subduite puis exhumée dans les Alpes occidentales. Ce complexe est classiquement subdivisé en unités lithologiques, qui ont toutes subi une évolution structurale caractérisée par la succession de trois événements dans des environnements (1) éclogitique, (2) schistes bleus puis (3) schistes verts. Cependant la quantification des conditions physiques du métamorphisme éclogitique au sein de trois unités à lithologies comparables (Viso Mozzo, Passo Gallarino et Lago Superiore), montrent clairement l’existence d’une hétérogénéité des conditions éclogitiques enregistrée par l’ensemble des unités, indépendamment de la chimie de la roche initiale. Les conditions estimées sont de 450 ± 40 °C et de 12 ± 3 kb pour l’unité du Viso Mozzo et du Passo Gallarino contre 580 ± 40°C et 19 ± 2 kb pour l’unité du Lago Superiore. De plus l’analyse structurale combinée révèle que c’est au cours de l’exhumation, dans les conditions du faciès des schistes bleus, que les différentes unités vont être juxtaposées et vont suivre une histoire tectono-métamorphique commune. Ces nouvelles données, impliquent une réinterprétation des modèles géodynamiques existants et couramment admis pour le Monviso. Ce dernier doit être considéré comme un complexe résultant de l’accrétion de différents morceaux d’une lithosphère océanique subduite, qui se sont détachés à différentes profondeurs pour venir se stocker à 25 km de profondeur dans les conditions du faciès des schistes bleus. © 2000 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS     

Structural control and hydrothermal alteration pattern of Chaucha Porphyry Copper,Ecuador

The intrusives and associated volcanic activity, the hydrothermal alteration pattern, and mineralization of the Chaucha porphyry copper deposit appear to be strongly controlled by the intersection of two major structures: the Chaucha fault and the Cordillera fault. Stockwork development and dynamic foliation of the intrusives and surrounding rocks respond to the same control. The fault movements affect the diorite and granodiorite intrusions and largely predate the mineralization and the quartz monzonite intrusion. The lithologies and peculiar geological setting favor a volcanic origin of the Chaucha porphyry copper. Using structural relations and other geological criteria, the Chaucha porphyry copper is tentatively placed in the plate tectonic model.

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Résumé L'activité ignée, la zonalité de l'altération hydrothermale et la minéralisation du type Porphyry Copper à Chaucha sont controllées d'une façon évidente par l'intersection de deux failles importantes: la «faille de Chaucha» et la «faille Cordillera». Le developpement des fractures et de la foliation dans les roches intrusives ainsi que dans les roches intrudées obéissent au même control tectonique. Le jeu des failles affecte la diorite et la granodiorite mais pas la minéralisation ni l'intrusion de monzonite quartzifère. La texture et la nature des roches aussi bien que l'environnement géologique suggérent une origine volcanique pour ce gisement. Se basant sur les relations tectoniques et d'autres arguments géologiques, l'origine du gisement (roches et minéralisation) est interpretée, d'une façon préliminaire, à la lumiere de la tectonique des plaques.

     

The ophiolitic peridotites of the Western Alps: Record of the evolution of a small oceanic-type basin in the Mesozoic Tethys

Summary Among the ophiolitic peridotites upwelled during the opening of the small Mesozoic Tethys, two groups have been recognized in the sector of the Western Alps: a) EO ultramafics (Mt. Civrari and Monviso) which are very depleted in easily fusible elements and followed a very high temperature (starting from 1300°C) decompressional trajectory; b) LA (Lanzo) and WO (Tour Real) ultramafics which are less depleted, followed decompression at slightly lower temperature (< 1200 °C) and might represent sections of shallower subcontinental mantle. The peridotites are associated with magmatic sequences showing affinities with N-MORB. These sequences derive from partial melting processes which left residua similar to the EO peridotites, but probably different from the LA-WO peridotites. These evidences demonstrate that small oceanic-type basins like the Mesozoic western Tethys are associated with MORB-type magmatism, but include mantle sections recording different steps in the evolution of the basin. Moreover these Tethys-like basins closed a few tens of m.y. after opening and their formation seems to be controlled by active tectonism and by local perturbations of large scale geodynamic processes.

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Les péridotites ophiolitiques des Alpes occidentales: témoins de l'évolution d'un petit bassin de type oceanique dans la Téthys Mésozoique

Résumé Parmi les péridotites tectonitiques remontées dans la Téthys Mésozoique lors de son ouverture on reconnait dans le secteur des Alpes occidentales: a) des ultramafites appauvries en éléments incompatibles qui ont suivi une trajectoire décompressionale à tres haute température (1300 °C) (M. Civrari et Monviso: EO); b) des ultramafites moins appauvries qui ont suivi une trajectoire à plus basse température (< 1200 °C) et qui pourraient représenter des témoins de manteau sous-continental (Lanzo: LA; Tour Real: WO). Ces peridotites sont associées à des séries magmatiques à affinité de N-MORB. Les péridotites EO peuvent représenter les résidus de la fusion partielle qui a produit les séries magmatiques de type N-MORB, cela n'étant pas probablement possible pour les péridotites LA et WO. Bien que les séries magmatiques des petits bassins océaniques de la Tethys Mésozoique occidentale montrent en général des affinités MORB, les péridotites témoignent de differentes étapes d'évolution des bassins. De plus ces petits bassins ont été fermés quelques m.a. après leur ouverture et leur évolution semble liée à une tectonique tres active et à des perturbations locales des phénomènes géodynamiques à grande échelle.

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With 9 Figures

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This work is part of a C.N.R. (Centro di Studio sui Problemi dell'Orogeno dell Alpi Occidentali) programme.     

The Albera zoned pegmatite field,Eastern Pyrenees,France

Summary Four types of pegmatites comprise the zoned pegmatite field in the eastern sector of the Albera Massif. Type I is represented by barren pegmatites with graphic textures; type II comprises transitional varieties with Li-Fe-Mn phosphates, Be (chrysoberyl) and scarce Nb-Ta and U oxide minerals; type III consists of pegmatites with significant zones of replacement containing Li-Fe-Mn phosphates, beryl and more abundant Nb-Ta oxide minerals; and type IV, muscovite-quartz-albite pegmatites are highly mineralized with Be, Nb-Ta and HREE. REE mineralization is strongly related to abundance of graphite in the late pegmatite units and in the host-rock. The individual pegmatite types are distributed within four subparallel zones concentric around anatectic muscovite-biotite leucogranites, with type I within the granites or close to the contact, and type IV pegmatites in the outermost areas. The zoning from type I to type IV could relate to fractionation processes which generated the pegmatites and is characterized by an enrichment of Mn, Ta, Na, Li, P, Be and REE. According to the pegmatite distribution and their fractionation trends, we propose an origin by differentiation of a granitic melt.

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Résumé On a établi quatre types de pegmatites dans le champ pegmatitique zoné du secteur est du Massif des Albères (Pyrénées Orientales, France). Celles de type I sont des pegmatites non minéralisées avec des textures graphiques, celles de type II sont des variétés intermediaires avec des phosphates à Li-Fe-Mn, Be (chrysobéryl) et des rares oxides à Nb-Ta et U; celles de type Ill sont des pegmatites avec des zones de réplacement bien dévéloppées et qui contiennent des phosphates à Li-Fe-Mn, du béryl et des oxides à Nb-Ta plus abondants; celles de type IV sont des pegmatites bien minéralisées à Be, Nb-Ta et des T.R. La minéralisation à T.R. est liée à des phénomènes de graphitisation répandus dans les unités tardives de la pegmatite et dans l'encaissant. La distribution de chaque type de pegmatite correspond à quatre zones à peu près parallèles et concentriques autour des granites anatectiques à muscovite-biotite, avec le type I dans les granites ou prochain au contact, et les pegmatites à type IV dans la bande plus externe. La zonation serait due à des processus de fractionnement qui auraient généré les pegmatites et qui sont caracterisés par un enrichissement en Mn, Ta, Na, Li, P, Be et T.R. dès les pegmatites de type I vers celles de type IV. On propose un origine par différentiation des granites en vue de la distribution des pegmatites.

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With 5 Figures     

Caracteristiques de la Distribution des Gisements à Etain et Tungstene Dans L'Ouest de L'Europe

Résumé L'analyse de la distribution des gisements et indices à Sn-W de la province ouesteuropéenne permet de constater une organisation en bandes parallèles, alternativement à Sn et à W dominant. Leur orientation relativement constante, N 110 dans le Massif Central français et E-W dans le Nw de l'Ibérie, et leur indépendance par rapport aux axes structuraux de l'orogène varisque, suggèrent l'existence d'anisotropies crustales antérieures aux granitisations varisques. En effet, le comportement géochimique de Sn-W dans les processus de différenciation magmatique, et une polarité éventuelle du magmatisme dans l'orogène varisque, ne suffisent pas seuls à expliquer une telle distribution. Il faut rechercher ces anisotropies géochimiques bien avant la mise en place des granites peu différenciés subautochtones tardi-dévoniens qui sont déjà spécialisés en Sn. Depuis le Cadomien même, les granitoïdes qui ont concentré Sn-W par cristallisation fractionnée et fusion répétées ont été des révélateurs de plus en plus efficaces pour Sn, un peu moins pour W qui est surtout concentré par une phase hydrothermale. Deux grandes époques de mise en place des minéralisations en Sn-W peuvent être ainsi attribuées à deux lignées différenciées de granitoïdes: 1) namurienne et westphalienne dans le Massif Central; 2) westphalienne et autunienne dans le NW de la péninsule ibérique. Les gisements s'ordonnent suivant deux directions. Les unes N 110/N 90 sont les structures plicatives qui guident la mise en place des granites namuriens à westphaliens. Les autres sont N 20/N160 et guident les différenciations du toit des granites.

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The Sn-W spatial distribution (deposits and occurrences) in the west-european province emphazises an alternating W and Sn rich banded pattern. The bands have a fairly constant trend (N 110 in the french Massif Central, E-W in the northwestern Iberia) and are generally independant of that of the variscan orogenic domains. This supports the idea of crustal anisotropies previous to late paleozoïc granite emplacement. The banded organization is not readily explained by the geochemical behaviour of Sn-W during the magmatic evolution and the possible magmatic polarity of the orogen. So, geochemical anisotropies must be sought in rocks older than the late devonian poorly differentiated subautochtonous granites which were already anomalous in Sn. Since cadomian time, the granites which have concentrated Sn and W through repeated fractionate crystallization and remelting have been more and more effective revealers for Sn, a little less for W, which especially concentrates through hydrothermal processes. So, two main periods of Sn-W mineralization can be bound to two differentiated suites of granites: 1) Namurian-Westphalian in the french Massif Central; 2) Westphalian-Autunian in the north-western Iberia. The ore deposits occur along two directions: N 110/N 90 which are the trends of late fold axis and the guide of the setting of namurian granites and N 20/N 160 the trends of zones of differentiation in the roofs of the granites.

     

Essai sur la structure des domaines émergés autour de la Méditerranée occidentale

Résumé De travaux menés dans les zones littorales de l'Afrique du Nord et dans tout le S de l'Espagne, l'auteur tire une nouvelle définition des grands ensembles structuraux péri-méditerranéens. Ces ensembles sont, dans les Cordillères bétiques, du N au S: zones externes (Prébétique, Subbétiques, Pénibétiques), zones internes (Flyschs gaditans, Malaguides, Alpujarrides, Nevadides 1). Dans le Rif marocain, symétriquement, on rencontre du S au N: zones externes (Autochtone de l'Atlas, nappes prérifaines et intrarifaines), zones internes (Flyschs nord-rifains, Tétouanides 2), Ghomarides 3), Sebtides 4); la plupart de ces zones se poursuivent vers l'E, jusqu'en Tunisie et en Sicile.Le fait majeur, à souligner au départ, est la parfaite symétrie de la chaîne alpine de la Méditerranée occidentale: les nappes rifaines ne le cèdent pas en importance aux nappes bétiques. Les diverses unités des deux systèmes se raccordent de manière évidente par la courbure de Gibraltar. L'âge du paroxysme tectonique paraît entièrement compris entre Oligocène supérieur et Miocène supérieur, aucune preuve objective n'existant de nappes plus anciennes.La remise en place des divers ensembles structuraux dépend de l'hypothèse générale définie au départ. Il est d'abord fait allusion à l'interprétation classique, par charriages modérés, ne faisant pas appel à des modifications importantes dans l'emplacement des bassins sédimentaires, actuellement visibles en plan. Les objections à ce premier schéma paraissent déterminantes.Une deuxième interprétation, que l'auteur a déjà partiellement esquissée auparavant, sera envisagée: les unités externes (s'empilant sur elles-mêmes) et leurs socles s'enfonceraient sous les zones internes qui, par réaction, seraient poussées vers l'extérieur de la chaîne: chacune des nappes dépasserait la nappe plus basse, au cours de ce mouvement. Dans le cas de l'Espagne, avant les charriages, les domaines sédimentaires des zones internes se placeraient à l'inverse de la disposition actuelle, soit du N au S: Nevadides, Alpujarrides, Malaguides, Pénibétique et Flyschs gaditans (ultras). Du côté marocain, nous aurions de même du S au N: Sebtides, Ghomarides, Tétouanides, Flyschs nord-rifains (ultras). Cela obligerait, au total, à faire rapprocher l'un de l'autre, en profondeur, les bâtis de la Meseta ibérique et de l'Atlas marocain, d'environ 300 à 500 km, l'actuelle largeur de la mer d'Alboran (150 km) ne permettant pas de reloger les domaines de toutes les nappes. Un axe d'enfouissement serait à rechercher sous l'actuelle Méditerranée.Une troisième interprétation, proposée aujourd'hui par l'auteur, considère que la chaîne péri-méditerranéenne montre une cicatrice structurale fondamentale, qui séparerait domaines internes bétiques et rifains, d'une part, domaines bétiques et rifains plus externes, de l'autre. Cette cicatrice se couderait au niveau de Gibraltar. Les nappes internes seraient comme aspirées vers la cicatrice ainsi que, en sens inverse, les nappes externes. La reconstitution paléogéographique finale est fort satisfaisante et l'ampleur des rétrécissements sensiblement diminuée.La position du domaine des Flyschs kabyles, nord-rifains et gaditans, fait enfin l'objet d'un examen nouveau: sans rejeter l'origine ultra, déjà proposée, l'auteur envisage d'autres solutions, qui auraient l'avantage de mieux s'intégrer dans l'image proposée aujourd'hui.     

Inhomogeneities in cobaltiferous pyrite from the Chibuluma Cu-Co deposit,Zambia

Heterogeneous, non-concentric zoning of cobalt in pyrite grains of the Chibuluma Cu-Co deposit, Zambia, is currently under investigation as possible textural indicators of one or more events in the complex mineralization history of the Central African copperbelt. Recrystallization under regional and/or local metamorphism has apparently homogenized some pyrite, but encouraging preliminary studies suggest that useful genetic interpretations may be successfully derived from textures preserved in non-homogeneous grains. From this basis, mineralogic and textural correlations may be possible over large portions of the copperbelt.

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Résumé La zonalité hétérogène non concentrique du cobalt dans les grains de pyrite du gisement de Cu-Co de Chibuluma (Zambie) est le sujet d'investigations actuelles dans le but de mettre en évidence les indices texturaux d'un ou plusieurs événements de l'histoire complexe de la minéralisation et de la ceinture de cuivre de l'Afrique Centrale. Apparemment, la recristallisation sous l'influence du métamorphisme régional et/ou local a homogénéisé une portion de la pyrite, mais des études préliminaires encourageantes suggèrent que des interprétations génétiques utiles peuvent être tirées des textures conservées dans les grains non homogènes. De là, des corrélations minéralogiques et texturales sont peut-être possibles pour une grande partie de la ceinture de cuivre.