Late Caledonian dyke-swarms of northern Britain: Spatial and temporal intimacy between lamprophyric and granitic magmatism around the Ross of Mull pluton,Inner Hebrides

Numerous sheet intrusions in Iona and western Mull (Scotland) range from basic calc-alkaline lamprophyres (45% SiO₂;mg number 65–75%; Thornton-Tuttle differentiation index [DI] 45%), through intermediate (microdioritic) compositions (malchites) to microgranitic porphyries (70% SiO₂; DI 85%). Well-defined major element trends, remarkably consistent normalized multielement patterns, and strong linear correlations between homologous elements (e.g. Sc-V-Fe-Ti, Mg-Ni-Cr) suggest that these sheets form one cogenetic suite. Although Rb-Sr systems have been disturbed by Archaean country-rock contamination, isotopic signatures and field evidence suggest that sheet emplacement bracketed that of the 414 Ma Ross of Mull granitoid pluton: a few late sheets cut the pluton; exceptionally well-developed multiple and composite sheets provide clear evidence forsimultaneity of lamprophyric and granitic magmas; and an early group of sheets appears to be metamorphosed by the pluton. The composite sheets comprise lamprophyric borders around thicker microgranitic quartz-feldspar-porphyries, each rock-type carrying xenocrysts or xenoliths of the other. Mutual contacts mark wide discontinuities in major element composition, and sites of local hybridisation, yet close trace element similarities strongly imply the lamprophyres and porphyries are cogenetic. Least-squares modelling further shows that fractionation of actual phenocrysts in one lamprophyric margin could reproduce the porphyry with which it is in intimate contact. The most primitive (mg>70%) lamprophyres combine very high K, Rb, Th and Ba with MORB-like contents of Cr, Ni, Ti, Y, and Sc, implying a substantial mantle-derived component, and in some cases near-primary status, but not precluding some crustal participation. Biotite- and hornblende-lamprophyres are locally heteromorphic. Discontinuities in some chemical trends, field evidence, and initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios (0.706), imply more complex interactions of fractionation and hybridisation with lamprophyric parent magmas, plus crustal contamination, in the genesis of the intermediate and microgranitic rocks. The association between lamprophyric and granitic magmatism in Iona/western Mull is not therefore fortuitous but genetic. The lamprophyres have an undoubted role in the genesis not merely of the microgranitic minor intrusions but probably of the granite pluton itself.

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Zusammenfassung Die Zusammensetzung der zahlreichen intrusiven Gänge in Iona und Western Mull (Schottland) variiert von basischen, kalk-alkalischen Lamprophyren (45% SiO₂; Mg-Nummer 65–75%; Thronton-Tuttle Diffraktionierungsindex [DI] 45%), über intermediäre Gesteine (Mikrodiorite, Malchite) zu mikrogranitischen Porphyren (70% SiO₂; DI 85%). Die wohl-definierten Trends der Hauptelemente, die bemerkenswert konsistenten Verteilungsmuster der normalisierten Elemente und die starke lineare Korrelation verwandter Elemente (z.B. Sc-V-Fe-Ti, Mg-Ni-Cr) legen nahe, daß diese Gänge eine genetische Abfolge bilden. Obwohl das Rb-Sr System durch Kontamination von Seiten des präkambrischen Nebengesteins gestört wurde, läßt sich durch die Isotopen-Signatur sowie die Kartierung der Ausbisse belegen, daß die Gangintrusionen in etwa zeitgleich mit dem 414 Millionen Jahre alten »Ross of Mull« Pluton sind. Einige späte Gänge durchschlagen den Pluton, während gut ausgebildete Mehrfachgänge und zusammengesetzte Gänge die Zeitgleichheit des lamprophyrischen und des granitischen Magmas direkt belegen. Eine Gruppe von frühen Gängen wurde offenbar durch den Pluton metamorphisiert. Die zusammengesetzten Gänge zeigen lamprophyrische Randzonen um mächtigere, zentrale, mikrogranitische Quarz-Feldspat Porphyre, wobei jeder Gesteinstyp Einschlüsse des anderen enthält. Die Kontakte zwischen beiden Gesteinstypen markieren entweder einen scharfen Wechsel in der Zusammensetzung der Hauptelemente oder zeigen lokale Hybridisierung. Die Verwandtschaft von Lamprophyren und gramtischen Porphyren läßt sich dennoch anhand der sehr ähnlichen Spurenelementgehalte nachweisen. Modellrechnung (Methode der kleinsten Quadrate) zeigt, daß die Fraktionierung von Einsprenglingen in den lamprophyrischen Randzonen den Porphyr reproduzieren kann, mit dem diese verbunden sind. Die primitivsten Lamprophyre (Mg-Nummer >70%) sind durch hohe Gehalte an K, Rb, Th und Ba, sowie MORB-Gehalte an Cr, Ni, Ti, Y und Sc gekennzeichnet, die auf eine starke Erdmantel-Komponente schließen lassen, aber Kontamination durch die Erdkruste nicht ausschliessen. Biotit und Hornblende Lamprophyre sind lokal heteromorph. Die Genese der intermediären und sauren Ganggesteine umfaßt ein komplexes Wechselspiel verschiedener Faktoren, u. a. Fraktionierung, Hybridisierung mit lamprophyrischem Magma, sowie deutliche Kontamination durch die Erdkruste. Diese Gänge sind durch diskontinuierliche chemische Trends, sowie einen⁸⁷Sr/⁸⁷Sr Ausgangsquotienten um 0,706 gekennzeichnet. Die Assoziation von lamprophyrischen mit granitischen Magmen in Iona und Western Mull ist deshalb nicht zufällig, sondern genetisch bedingt. Den Lamprophyren wird Bedeutung nicht nur in der Genese der mikrogranitischen Gänge, sondern auch in der Genese des eigentlichen Granitplutons beigemessen.

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Résumé Les nombreux filons de l'île de Iona et de l'ouest de l'île de Mull (Ecosse), ont des compositions qui s'échelonnent depuis des lamprophyres basiques calco-alcalins (45% SiO₂, 65–75% Mg/Mg+Fe, index de différenciation de Thornton-Tuttle DI 45%) jusqu'à des porphyres microgranitiques (70% SiO₂, DI 85%). La tendance bien définie des éléments majeurs, les distributions multi-élémentaires normalisées remaquablement constantes, et les bonnes corrélations linéaires entre des éléments homologues (par exemple, Sc-Y-Fe-Ti, Mg-Ni-Cr) suggèrent que ces filons forment une suite cogénétique. Bien que les systèmes Rb-Sr soient modifiés par contamination des roches archéennes encaissantes, des signatures isotopiques et des observations de terrain suggèrent que la mise en place des filons a encadré celle du pluton de Ross of Mull, âgé de 414 Ma: quelques filons tardifs coupent le pluton; des filons composites ou multiples (exceptionnellement bien développés) montrent clairement la simultanéité des magmas lamprophyrique et granitique; un groupe de filons précoces paraissent avoir été métamorphisés par le pluton. Les filons composites présentent des bordures lamprophyriques autour de masses plus volumineuses de prophyre et chaque roche contient des xénolites et des xénocristaux de l'autre. Les contacts mutuels montrent de grandes discontinuités dans les teneurs en éléments majeurs et des hybridations locales mais les similitudes des éléments en trace impliquent nettement que les lamprophyres et les porphyres sont cogénétiques. De plus, une modélisation par la méthode des moindres carrés démontre que le fractionnement des phénocristaux de la bordure d'un lamprophyre peut reproduire la composition du prophyre avec lequel il est en contact. Les lamprophyres les plus primitifs (Mg/Mg+Fe > 70%) combinent des teneurs très élevées en Rb, K, Th et Ba avec des teneurs en Cr, Ni, Ti, Y et Sc similaires au MORB, impliquant un composant substantiel dérivé du manteau mais n'excluant pas une contamination crustale. Les lamprophyres biotitiques et hornblendiques sont localement hétéromorphes. Des discontinuités dans quelques tendances chimiques, des données de terrain, et des rapports initiaux de Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ ( 0.706), impliquent, dans la genèse des roches intermédiaires et microgranitiques, l'interaction complexe de divers facteurs tels que: le fractionnement, l'hybridation par des magmas lamprophyriques et la contamination crustale. L'association magmatique entre lamprophyres et roches granitiques dans la région n'est donc pas fortuite mais génétique. Les lamprophyres ont joué un rôle indubitable dans la genèse, non seulement des filons microgranitiques, mais aussi du pluton granitique lui-même.

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Iona Western Mull () , - ( 45% SiO₂; Mg 65–75%; Thorton-Tuttle — –45%), (, ) (70% SiO₂; 85%). , (.: Sc-V-FeTi, Mg-Ni-Cr) , . / , , , «Ross of Mull», . . 414 . , , , . , , . , — , . , . . , , . ( Mg >70%) , , , Cr, Ni, Ti, Y Sc; , , . - . , ( 0,706) . Iona Western Mull , . , , , .

     

Unraveling the mosaic of Paleozoic crustal blocks in Southeast Asia

Parts of Southeast Asia show evidence of having Paleozoic or older continental crust. These include small fragments in the Philippine and Indonesian archipelagoes, New Guinea and adjoining shelves, and (the main area) a large mass consisting of nearly all of mainland Southeast Asia, most of Sumatra, southwestern Borneo, and parts of the bordering and intervening seas. Ophiolite belts, probable sutures, and contrasting geology across them indicate that this main mass is a mosaic of different fragments or blocks.Since a comprehensive review of the origins and histories of these blocks a decade ago, new information has appeared. Some inferred sutures have been reinterpreted, though the main area of old continental crust is still seen as consisting of at least two and possibly three separate blocks. Recent paleomagnetic determinations for the Paleozoic suggest a position in moderately high (probably southern) latitudes (43 for NW Malaya) for part of Southeast Asia in early Paleozoic, and the possibility of a southern temperate position (24 for central Thailand) in Late Paleozoic. New data on Late Paleozoic floras establish more firmly that Cathaysian floras were widespread on the edge of the Gondwana continent in the Arabian shield region, and the floral data can be seen now as supporting former attachment of part of Southeast Asia to Gondwana. A prominent zone of Carboniferous pebbly mudstones, now recognized to extend over 2000 km from Sumatra to Burma, has been reinterpreted to be of probable glacial marine, rather than slump, origin. The interpretation of these rocks is of critical significance: if the pebbly mudstones are submarine slump deposits, western Southeast Asia probably rifted off some unknown continent during Late Paleozoic; if they are glacial marine sediments, then western Southeast Asia was almost certainly attached to Gondwana and the rifting and separation took place later, probably during the later Mesozoic.

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Zusammenfassung Teile Südost-Asiens besitzen offenbar paläozoische oder ältere kontinentale Erdkruste. Diese umfassen kleine Fragmente in den Archipelen der Philippinen und Indonesiens, Neuguinea mit anliegenden Schelfen, und (das Hauptgebiet) eine große Masse, die fast das ganze Festland Südost-Asiens, den Hauptteil Sumatras, das südwestliche Borneo und Teile des angrenzenden und dazwischenliegenden Meeres einschließt. Ophiolitgürtel, die wahrscheinlich Suturlinien darstellen und darüberhinweg sehr gegensätzliche Geologie deuten an, daß diese Hauptmasse ein Mosaik aus verschiedenen Fragmenten oder Blöcken ist.Nachdem seit einem Jahrzehnt eine umfassende Durchsicht der Herkunft und Geschichte dieser Blöcke erfolgt ist, liegen neue Kenntnisse vor. Einige herausgearbeitete Suturlinien wurden zwar neu interpretiert, doch wird das Hauptgebiet der alten kontinentalen Erdkruste immer noch als aus mindestens zwei und vielleicht drei verschiedenen Blöcken bestehend verstanden. Neue paläomagnetische Messungen für das Paläozoikum deuten auf eine Lage in mittelhohen (wahrscheinlich südlichen) Breitengraden (43 für NW-Malaya) für einen Teil Südost-Asiens im früheren Paläozoikum hin und für das spätere Paläozoikum auf die Möglichkeit einer mittleren südlichen Lage (24 für Zentral-Thailand). Neue Daten aus spätpaläozoischen Floren bestätigen mehr, daß Kathaysischen Floren auf dem Rand des Gondwanakontinents auf dem Arabischen Schild weit verbreitet waren und die floristischen Daten können jetzt verstanden werden im Sinne einer früheren Anbindung von Teilen Südost-Asiens an Gondwana. Eine auffallende Zone von geröllführenden Schlammsteinen des Karbons, die jetzt in einer Verbreitung von 2000 km von Sumatra bis Burma bekannt ist, wurde neu interpretiert als wahrscheinlich glaziomariner Herkunft und nicht als Rutschungsmassen. Die Deutung dieser Gesteine ist von kritischer Bedeutung: falls die geröllführenden Schlammsteine von submarinen Rutschungen stammen, wurde das westliche Südost-Asien wahrscheinlich im späteren Paläozoikum von einem unbekannten Kontinent abgespalten; jedoch, wenn sie glaziomarinen Ursprungs sind, dann war das westliche Südost-Asien nahezu zweifellos an Gondwana angebunden und die Abspaltung und Loslösung geschah später, wahrscheinlich während des späteren Mesozoikums.

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Résumé Plusieurs régions d'Asie du sud-est attestent l'existence d'une croûte continentale paléozoïque ou plus ancienne. On trouve ainsi de petits fragments dans les archipels philippin et indonésien, en Nouvelle Guinée, et surtout une vaste masse qui comprend presque toute l'Asie du sud-est continentale, la majeure partie de Sumatra, le sudouest de Bornéo et des régions côtières ou entre les mers. Des ceintures d'ophiolithe, des sutures probables et une géologie contrastante montrent que cette masse principale se compose d'une mosaïque faite de différents fragments ou blocs.Depuis une étude compréhensive de l'origine et de l'histoire de ces blocs datant d'une dizaine d'années, de nouvelle informations sont apparues. Certaines de ces sutures ont fait l'objet d'une nouvelle interprétation, bien que la zone principale de l'ancienne croûte continentale soit encore considérée comme se composant d'au moins deux et peut-être de trois blocs séparés. De récentes déterminations paléomagnétiques pour le Paléozoïque suggèrent une situation (probablement australe) de latitude modérément élevée (43 pour le Nord Ouest de la péninsule de Malaisie) en ce qui concerne des régions d'Asie du sud-est au Paléozoique Inférieur, et la possibilité d'une situation australe tempérée (24 pour la Thailande centrale) au Paléozoique Supérieur. De nouvelles données sur la flore du Paléozoïque Supérieur montrent plus clairement que la flore cathaysienne s'étendait largement à la limite du continent de Gondwana dans la région du bouclier de l'Arabie; les données sur la flore peuvent maintenant confirmer l'attachement d'une partie de l'Asie du sud-est au Gondwana. Une longue zone d'argile à blocaux carbonifére, maitenant reconnue comme s'étendant sur plus de 2000 km de Sumatra à la Birmanie, a fait l'objet d'une nouvelle interprétation; elle est à présent considérée comme étant d'origine glaciomarine plutôt que de glissement. L'interprétation de ces roches comporte une signification particulière: si l'argile è blocaux est un dépôt dû à des glissements sous-marins, la partie occidentale de l'Asie du sud-est s'est détachée probablement d'un continent inconnu au cours du Paléozoïque Supérieur; si, en revanche, ce sont des sédiments glaciomarins, cette partie occidentale était alors presque certainement attenante au Gondwana, et la dérive ainsi que la séparation ont eu lieu plus tard, probablement au Mésozoique supérieur.

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- , . : , , , , - , . . , , , . , , , , — -, , . , . , , , , , . , (43°) - , -, , 24° ( ). , Cathaysian - . , 2000 , , - , , . : , , , - , , ; , - , , , , , .

     

Structure of the larvikite-lardalite complex,Oslo-region,Norway, and its evolution

Structures not previously described from the southern part of the Permian rift-system in the Oslo-district, Norway, are presented. These indicate that the larvikite massif is a ring complex consisting of numerous individual sections which are roughly circular and repeatedly cut each other in a manner that suggests sequential shifting of centres of igneous activity towards the west. The compositions of these sections vary from quartzbearing varieties in the earliest parts through intermediate types to larvikite and lardalite with excess nepheline in the youngest parts.As this complex covers almost the total width of the Oslo rift-system, it forms an important profile across the graben structure. It suggests unilateral westward migration of centres of igneous activity in this region, viewed either as magma injection or cauldron subsidence and therefore provides additional information regarding the origin and evolution of the Oslo paleo-rift system.

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Zusammenfassung Die Arbeit behandelt bisher nicht beschriebene Strukturen im südlichen Teil des permischen Bruchsenkungsgebietes im Oslogebiet in Norwegen. Sie zeigen, daß das Larvikit-Massiv einen ringförmigen Komplex bildet aus zahlreichen, ungefähr zirkulären und untereinander diskordanten Teilbereichen. Die Lage der Diskordanzen erlaubt die Annahme, einer westlich gerichteten sukzessiven Verlagerung der Zentren magmatischer Aktivität. Mit abnehmendem Alter dieser Teilbereiche verändert sich deren Mineralbestand von quartzführend über intermediär hin zur larvikitischen und lardalitischen Zusammensetzung mit Nephelinüberschuß.Da dieser Komplex fast den gesamten Bereich des Osloer Bruchsenkungsgebietes deckt, stellt er ein wichtiges Profil durch die Grabenstruktur dar. Dieses läßt plausibel erscheinen, daß die Zentren der magmatischen Vorgänge der Gegend einem einheitlich westgerichteten Trend gefolgt sind gleichviel, ob man in ihnen großräumige Vorgänge ringförmiger Magmen-intrusion sieht oder zylindrische Kesselbrüche (Cauldrons). Die in der Arbeit dargelegten Ergebnisse sind somit geeignet, die Frage des Ursprungs und der Entwicklung des Osloer Bruchsenkungsgebietes weiter zu erhellen.

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Résumé Une nouvelle analyse structurale de massif de larvikite au sud du rift permien d'Oslo, Norvège, montre que ce massif forme un complexe annulaire comprenant de nombreuses composantes à peu pres circulaires et discordantes entre elles. Les segments se recoupent successivement indiquant un déplacement des centres d'activité magmatique vers l'ouest. Les larvikites passent de types à composition acide avec quartz dans les premiers segments, à des types intermédiaires puis a des compositions sousatourée avec néphéline en excess dans les segments les plus jeunes.Comme le massif occupe presque toute la largeur du rift d'Oslo il constitue une coupe importante de cette fosse paléozoique. Sa structure suggère une migration continue vers l'ouest des centres d'activité volcanique pour autant qu'on y voie des intrusions annulaires de magma, ou des effondrements successifs de la caldeira. Ce résultat apporte une information nouvelle sur l'origine et l'évolution du rift permien d'Oslo au sud de la Norvège.

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, . , , , — , . , . . . . , . , , - , , «» — «Cauldrons». , , .

     

Zur Sedimentologie eines arktischen Deltas (Colville Delta,Nordalaska)

Zusammenfassung Im August 1971 wurden vom Verfasser Feldarbeiten zur Sedimentologie des Colville Deltas, Alaska, durchgeführt. Aus subaquatischen Typlokalitäten wurden Probenkerne gezogen und auf Strukturen, Korngrößen und Mineralogie hin untersucht. Neben konventionellen Labormethoden kamen moderne elektronische Verfahren zum Einsatz (Röntgenradiographie, Röntgendiffraktometrie, Elektronenmikroskopie). Die Arbeiten sind Teil eines Programmes, dessen Gesamtleitung Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, hatte und das unterstützt wurde von: Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research.

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In August 1971, sedimentological field work was carried out by the author in the Colville River delta, Alaska. Short cores were taken from several deltaic environments and analyzed for structure and composition. Laboratory analysis included both conventional laboratory methods and modern electronic techniques (radiography, X-ray diffractometry, electron microscopy). The research reported is part of a program headed by Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, and was supported by the Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research.

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Résumé En auguste 1971 l'auteur a étudié sur le terrain la sédimentologie du delta de Colville (Alaska). On a prélevé des échantillons dans des profiles de divers environnements typiques; on en a examiné les structures et la composition par les méthodes traditionelles et électroniques (rayons X, radiographie et diffractométrie, microscope électronique). Ces investigations font partie d'un programme sous la direction du Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, subventionné par »Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research«.

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1971 . , . , . , - , . , . . H. J. Walker, Baton Rouge, USA Arctic Program, and Geography Programs, Office of Naval Research.

     

Climatic and tectonic events controlling the Quaternary in the Black Sea Region

The Quaternary geology of the Black Sea — Caspi region is reconstructed in a sequential series of maps. Over the past 400 000 years the total subsidence in the former shallow basins can be as high as 3 km, resulting in the Black Sea and Caspian deep basins of today with water depths ofca. 2000 and 1000 m, respectively. In relation to such dimensions, eustatic sea level changes have only a minor impact on bathymetry.

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Zusammenfassung Die tektonische und paläogeographische Entwicklung im Schwarzmeer — Kaspi Gebiet während des Quartärs ist in einer zeitlich gestaffelten Serie von Karten dargestellt und erläutert. Absenkungen bis zu 3 km haben im Verlauf der letzten 400 000 Jahre aus altquartären Flachmeerbecken das heutige Schwarze und Kaspische Meer mit Wassertiefen von ca. 2000 bzw. 1000 m geprägt. Gemessen an dieser Größe sind die durch eustatische Meeresspiegelschwankungen verursachten Veränderungen der Bathymetrie unbedeutend.

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Résumé La géologie quaternaire de la région Mer Noire — Caspienne a été représentée dans une série de cartes successives; depuis 400 000 ans l'affaissement total dans ces bassins, à l'origine peu profonds, est important: jusqu'à 3 km. En conséquence, les bassins des Mers Noire et Caspienne sont profonds, avec des bathymétries d'environ 2000 et 1000 m respectivement. En comparaison, les variations eustatiques d'ordre climatique sont mineures.

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, , : - . 3 400000 2000 1000 . , , .

     

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

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

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

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

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

     

Isotopic age determinations of crystalline rocks of the Upper Harz Mountains,Germany

Dating of crystalline rocks occurring in the Upper Harz Mountains was carried out by means of U-Pb isotope investigations on zircons and sphene as well as by Rb-Sr isotope measurements on whole-rock samples and biotites.U-Pb data of euhedral and rounded, detrital zircons of the allochthonous block of the Ecker gneiss point to an age (upper intercept) of the source area of the predominantly metasedimentary rocks of about 1.6 Ga or older. The lower intercept indicates a possible metamorphic event at ca. 560 Ma in the Ecker gneiss or in the source rock of the zircons of this complex. The concordant data point of a sphene fraction from a metavolcanic sample documents contact metamorphic influence on the Ecker gneiss by the Variscan intrusions of the Upper Harz Mountains.Emplacement of the intrusions of the Harzburg gabbronorite and the Brocken and Oker granites occurred contemporaneously 293–297 Ma ago within the analytical error limits. This points to a common geotectonic cause of the ascent of the magmas. Uplift of the Ecker gneiss block, now squeezed in between Harzburg gabbronorite and Brocken granite, was connected to these processes.The mineral ages of the plutonites are close to the intrusion ages indicating fast cooling processes in shallow crustal levels.

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Zusammenfassung Eine altersmäßige Einstufung der im Oberharz vorkommenden kristallinen Gesteine wurde durch U-Pb-Isotopenuntersuchungen an Zirkonen und Titanit sowie Rb-Sr-Isotopenmessungen an Gesamtgesteinsproben und Biotiten durchgeführt.U-Pb-Daten von idiomorphen und runden, detritischen Zirkonen der allochthonen Eckergneis-Scholle deuten auf ein Alter des Ursprungsgebietes der weitgehend metasedimentären Gesteine von etwa 1. 6 Ga oder älter hin und sie weisen ferner auf ein mögliches Metamorphose-Ereignis vor rund 560 Ma im Eckergneis oder im Liefergestein der Zirkone des Eckergneises hin. Der konkordante Datenpunkt bei ca. 295 Ma einer Titanit-Fraktion aus einer Metavulkanit-Probe dokumentiert die kontaktmetamorphe Beeinflussung des Eckergneises durch die variskischen Intrusionen des Oberharzes.Die Platznahme der Intrusionen der Gesteine des Harzburger Gabbronorit-Massivs sowie des Brokken- und Oker-Granits erfolgten innerhalb der analytischen Fehlergrenzen zeitgleich vor 293–295 Ma. Dies deutet auf eine gemeinsame geotektonische Ursache des Aufdringens der Magmen. Damit verbunden war der Aufstieg der Eckergneis-Scholle, die jetzt zwischen Harzburger Gabbronorit und Brockengranit »eingeklemmt« ist.Mineralalter der Plutonite liegen nahe bei den Intrusionsaltern und weisen auf rasche Abkühlungsvorgänge in seichtem Krustenniveau hin.

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Résumé Des mesures d'âge ont été effectuées sur des roches cristallines de l'Oberharz par les méthodes de l'U-Pb sur zircon et sphène et du Rb-Sr sur roches totales et sur biotites. La méthode U-Pb, appliquée aux zircons idiomorphes et détritiques arrondis de l'écaille allochtone des gneiss d'Ecker, fournit un âge (intersection supérieure) d'environ 1,6 Ga au moins pour la source des matériaux surtout métasédimentaires. L'intersection inférieure indique la possibilité d'un événement métamorphique à ± 560 Ma soit dans les gneiss d'Ecker, soit dans les roches-sources de leurs zircons. Un résultat concordant à ± 295 Ma fourni par le sphène d'une métavolcanite enregistre l'action du métamorphisme de contact engendré dans les gneiss d'Ecker par les intrusions varisques.La mise en place des intrusions du massif gabbronoritique du Harzburg et celle des granite de Brocken et d'Ocker ont été contemporaines: âges de 293 à 297 Ma, compris dans l'intervalle d'approximation des mesures. Ce résultat est en faveur d'une même cause géotectonique pour l'ascension de ces magmas. C'est en relation avec ce processus que s'est produit le soulèvement de l'écaillé des gneiss d'Ecker, actuellement coincée entre le gabbro du Harzburg et le granite de Brocken.Les âges minéraux des plutons sont voisins des âges d'intrusion, ce qui indique un refroidissement rapide dans un niveau crustal peu profond.

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- , - . - 1,6 , , , , 560 . , , 295 . , 293 295 ; . — . , . , .

     

Sulfur in the precambrian metallogeny

The economically important sulfide deposits of Precambrian age can be subdivided into two principal groups. The first group is represented by Ni- and Cu-bearing differentiates within either layered intrusions of the Sudbury-Bushveld type or within smaller ultramafic bodies (sometimes of greenstone belt association). The relatively narrow spread around the meteorite standard of the ³⁴S values of these deposits suggests a mantle provenance of the sulfide sulfur.The second group (which is quantitatively more important) is represented by stratiform concentrations of base metal sulfides in sedimentary sequences lacking normally any ties to potentially ore-bearing magmas (Copper Belt, Broken Hill, Mount Isa, etc.). Although the problems related to the origin of such strata-bound deposits are rather complex, the majority of the latter probably formed as syngenetic sulfide precipitates in reducing aqueous environments characterized by the presence of bacteriogenic H₂S. Sulfur isotope data furnished by some of the principal deposits actually suggest that hydrogen sulfide produced by bacterial sulfate reduction was instrumental in bringing about a precipitation of the metal sulfides, thus underlining the decisive role played by the biosphere in processes of supergene metal concentration.

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Zusammenfassung Die wirtschaftlich wichtigen sulfidischen Metallkonzentrationen in präkambrischen Gesteinen lassen sich im wesentlichen zwei Lagerstättengruppen zuordnen. Die erste Gruppe bilden Ni- und Cu-führende sulfidische Differentiate in geschichteten Intrusionen vom Typ Sudbury-Bushveld oder innerhalb kleinerer ultrabasischer Komplexe. Die nur geringe Streubreite der ³⁴S-Werte um den Meteoriten-Standard legt eine abyssische Herkunft des sulfidischen Materials (Magnetkies, Pentlandit, Kupferkies u. a.) derartiger Lagerstätten nahe.Die zweite und quantitativ wichtigere Gruppe bilden schichtige Anreicherungen von Buntmetallsulfiden in Sedimenten, die in der Regel keinerlei Beziehungen zu potentiell erzbringenden Magmatiten erkennen lassen (Copper Belt, Broken Hill, Mount Isa u. a.). Obwohl die beträchtlichen Probleme dieser stratiformen Sulfidlagerstätten eine genetische Deutung schwierig machen (und insbesondere die oft enorme Streubreite der Schwefelisotopen auf eine polygene Herkunft der Sulfide schließen läßt), dürfte es sich bei der Mehrzahl der Vorkommen um primär synsedimentäre Metallausfällungen in einem H₂S-führenden reduzierenden Milieu handeln, wobei spätere tektonischmetamorphe Stoffmobilisierungen möglicherweise eine weitere Konzentration der Lagerstättensubstanz bewirkt haben. Die starke Beteiligung von bakteriogenem Schwefelwasserstoff bei der Ausfällung der Sulfide wird durch die Schwefelisotopen-Verteilung in verschiedenen derartigen Lagerstätten gestützt. Dieser Befund unterstreicht gleichzeitig die entscheidende Rolle der Biosphäre bei der Bildung von Metallanreicherungen im exogenen Zyklus.

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Résumé Les concentrations de sulfures métalliques économiquement importantes dans les terrains précambriens peuvent essentiellement être subdivisées en deux groupes de gisements. Le premier groupe comprend les différenciats de sulfures nickelifères et cuprifères dans les intrusions litées du type Sudbury-Bushveld ou dans l'intérieur de complexes ultrabasiques plus petits. La faible distribution des valeurs du soufre ³⁴ des météorites standard suggère une provenance abyssale des matériaux sulfurés de ces gisements (pyrrhotine, pentlandite, sulfures de Cu, etc.). Le deuxième groupe quantitativement plus important comprend les enrichissements «stratiformes »de sulfures métalliques dans les sédiments qui, en règle générale, ne montrent aucune liaison avec des magmatites potentiellement minéralisantes (Copper Belt, Broken Hill, Mount Isa, etc.). Quoique les problèmes importants relatifs à ces gisements sulfurés stratiformes rendent difficile une interprétation génétique (et en particulier la dispersion souvent énorme des isotopes du soufre qui permet de conclure à une provenance polygène des sulfures), il doit s'agir dans la plupart des cas de précipitations de métaux synsédimentaires primaires dans un milieu réducteur contenant H₂S; à la suite de quoi une mobilisation ultérieure tectonico-métamorphique pourrait avoir exercé une nouvelle concentration de la matière du gisement. La forte participation d'H₂S bactériogène au cours de la précipitation des sulfures est confirmée par la distribution des isotopes du soufre dans différents de ces gisements. Ce fait souligne simultanément le rôle décisif de la biosphère au cours de la formation des enrichissements métalliques dans le cycle exogène.

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Les laves spilitiques et leurs gîtes minéraux

Résumé Le texte qui suit présente tout d'abord, un résumé du problème des spilites extrait du chapitre faisant partie du « Basalt-volume », édité en anglais par H.Hess (Wiley, New York, 1967). Le problème de la genèse des spilites est abordé par son côté géométrique. L'auteur montre que les structures primaires ne peuvent pas permettre de conclure à une origine secondaire des spilites, et que « les spilites » à structures dynamométamorphiques conduisent rarement à une interprétation claire.On voit que l'enrichissement en Na des spilites n'est généralement pas réel, mais dû à des erreurs d'échantillonages liées à la différentiation des spilites et des kératophyres. Il ne faut donc pas seulement considérer les compositions chimique et minéralogique, mais on doit également étudier l'ensemble de la structure microscopique, macroscopique et surtout le contexte stratigraphique et paléogéographique.Il est encore plus important de considérer le contexte géologique complet quand on étudie les gîtes minéraux liés aux spilites.Leur association est fréquente et logique puisque la formation des spilites est elle-même un processus qui consiste en une accumulation de la phase volatile dans laquelle les oligoélements sont souvent concentrés.

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After a review of the spilite problem (as such a continuation of the corresponding article in the Basalt-Volume, Wiley, New York, 1967), the following aspects are emphasized:If the fabric relations are considered, it is evident that many spilites and keratophyres must be primary, because, no secondary diffusion process is able to numerically reproduce a primary process. Each independant physical process has its own symmetry. In some metamorphic spilites the primary texture and composition, however, is so much blurred that a separation of primary and secondary properties is difficult if not impossible.The Na-enrichment is considered to be, in general, an illusion caused by a widespread sampling error. In a genetic study the whole of the context has to be considered, including the paleogeography and geotectonic position. It is not enough to consider compositional differences; the mega- and microfabric is just as important.This is even more true in regard to the mineral deposits associated with spilites and keratophyres. This frequent coincidence is but logic because the accumulation of a volatile fraction is by itself often an ore forming process. The spilite-variety of the classicalNiggli-diagram is given, and also an ample tabulation of spilite-theories and a bibliography.

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Zusammenfassung Es wird zuerst versucht, eine Übersicht über das Spilitproblem zu geben, in Weiterführung der kürzlich veröffentlichten Darstellungen im Basalt-Volume (Wiley, New York 1967).Das Problem wird in erster Linie von der geometrischen Seite her beleuchtet und es wird gezeigt, daß viele Primärgefüge kaum eine metasomatische Erklärung zulassen, da ja später (neosomatische) Diffusionsvorgänge stets Verteilungssymmetrien zeigen, die sich von denjenigen des Frühbestandes (Paläosoms) unterscheiden. Dagegen sind die leicht bis stark metamorphen Spilite mehrdeutig und lassen oft eine Zuordnung des Gefüges und des Mineralbestandes zu Primäroder Sekundärvorgängen nicht zu.Insbesondere wird ausgeführt, daß der angebliche Na-Reichtum im allgemeinen nicht real ist, sondern auf einer Fehlbemusterung beruht, die natürlich mit der spilitischen Differentiation (in Albit-, oder Chloritoder Carbonat-reiche Partien) zusammenhängt. Es ist somit wichtig, nicht allein die chemische und mineralogische Zusammensetzung zu betrachten, sondern man muß auch die Gesamtheit des Vorkommens, insbesondere auch das Klein- und Großgefüge betrachten, einschließlich der stratigraphischen, paläographischen und geotektonischen Lage.Die gesamtheitliche Betrachtung ist noch wichtiger, wenn man die mit Spiliten und Keratophyren verbundenen Erzlagerstätten betrachtet. Die Vergesellschaftung ist häufig, was logisch leicht verständlich ist, da sowohl die Spilitbildung wie die Erzbildung mit der Anreicherung leichtflüchtiger Bestandteile zusammenhängt. Mit tabellarischen Übersichten und einem ausgiebigen Literaturverzeichnis wird auf die bestehenden Lehrmeinungen und Arbeiten hingewiesen.

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Dédié au Professeur Dr. A.Rittmann à l'occasion de son 75ème anniversaire     

Occurrence and40Ar/39Ar dating of a granite in Thera (Santorini,Greece)

A granite was drilled in the prevolcanic basement of Thera, an island of the Attico-Cycladic belt. It intruded the blueschist facies country rocks. K-Ar biotite ages and Ar-Ar plateau ages on two feldspars indicate rapid cooling, as all ages cluster around 9.5 Ma. Its occurrence indicates that the thermometamorphic evolution that characterizes the Attiko-Cycladic belt extends as far as Thera.

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Zusammenfassung Auf der Insel Thera, im Attiko-Kykladishen Gürtel, ist ein Granitkörper in einer Tiefe von ca. 250 m durch eine Bohrung aufgedeckt. Dieser Granitkörper ist in metamorphen Gesteinen von Blauschiefer-Facies intrudiert. K-Ar-Biotit- und Ar-Ar-Feldspat-Altersbestimmungen streuen um 9.5 Ma. Diese Alter weisen auf rasche Abkühlung des Granitkörpers hin. Es zeigt sich somit, daß die thermometamorphe Entwicklung des Attiko-Kykladischen Gürtels bis zur Insel Thera reicht.

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Résumé Un forage a été pratiqué dans un granite du socle pré-volcanique de l'île de Thera, qui appartient à la ceinture attico-cycladique. Ce granite a intrudé les roches encaissantes de facies schistes bleus. Les datations effectuées sur les biotites par la méthode K-Ar et les âges-plateau des feldspaths obtenus par la méthode Ar-Ar indiquent un refroidissement rapide, puisque tous les âges sont de l'ordre de 9,5 Ma. Ce granite montre que l'évolution thermométamorphique qui caractérise la ceinture Attico-Cycladique s'étend jusqu'à l'île de Thera.

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Thera 250 . . / / 9,5 . , . .. , Thera.

     

Alfred Wegener,sein Leben und sein Lebenswerk

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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The precambrian of West Africa

Consequent upon continued active field investigations and the advent of radioactive dating of samples from the area, the time is thought opportune to attempt a synthesis of Precambrian correlations throughout West Africa. Some isotope age determinations would, at first glance, appear to necessitate radically new concepts of stratigraphic successions and correlations. For example, the Ahaggar Suggarian and the Anti-Atlas Precambrian I suggest age values consonant with Upper or then Middle Precambrian times; the Older and Younger Granites of Nigeria appear to have been emplaced in Lower Palaeozoic and Jurassic times respectively. These and other examples trend towards younger ages than had hitherto been surmised for many stratigraphic units. However, it is thought premature at this time to place too much emphasis on isotope age values obtained for these ancient rocks of West Africa.Field studies to date have been more successful in establishing successions rather than correlations, whereas isotope age determinations have achieved little in either respect.Several well-known series, once placed in the Precambrian, e.g. Falemian, Akjoujt, Bakel, are now thought to be rather Cambro-Ordovician in age. On the other hand, for other familiar units, e.g. Ahnet Purple Series, Buem Formation, the stratigraphic position remains problematical.

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Zusammenfassung Nach fortgesetzten aktiven Feldforschungen und mit dem Erscheinen von radioaktiven Datumsbestimmungen von Proben aus dem Gebiet, scheint es an der Zeit, eine Synthese der präkambrischen Verhältnisse in ganz Westafrika zu unternehmen.Einige isotopische Altersbestimmungen scheinen auf den ersten Blick eine vollkommen neue Auffassung der stratigraphischen Sukzessionen und Korrelationen nötig zu machen. So lassen zum Beispiel das Ahaggar Suggarien und das Anti-Atlas Präkambrium I Alterswerte vermuten, die mit dem oberen und mittleren Präkambrium übereinstimmen; die älteren und jüngeren Granite in Nigeria scheinen im unteren Paläozoikum bzw. im Jura übergelagert worden zu sein. Diese und andere Beispiele zeigen einen Trend zu jüngerem Alter, als bisher für viele stratigraphische Einheiten angenommen wurde. Jedoch wird es für verfrüht gehalten, den isotopischen Alterswerten für diese alten Gesteine in Westafrika eine zu große Bedeutung beizumessen.Feldstudien waren bisher erfolgreicher bei der Herstellung von Sukzessionen als bei der Herstellung von Korrelationen, während die isotopischen Altersbestimmungen für beides wenig erbracht haben.Einige wohlbekannte Reihen, z. B. Falemien, Akjoujt und Bakel, die zuvor ins Präkambrium gelegt wurden, werden nun dem Alter nach eher dem Kambro-Ordovicium zugeordnet. Andererseits bleibt für andere bekannte Reihen, z. B. die Ahnet Purple Series und de Buem Formation, die stratigraphische Position problematisch.

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Résumé Par suite des recherches actives et prolongées sur le terrain et de la venue d'échantillons radio-actifs datés de cette région, le temps semble opportun pour tenter une synthèse de corrélations précambriennes de toute l'Afrique Occidentale.A première vue, quelques déterminations d'âge absolu semblent nécessiter de nouvelles idées de successions et de corrélations stratigraphiques. Par example, l'Ahagar Suggarien et l'Anti-Atlas Précambrien I suggèrent des valeurs d'âge conforme au temps Précambrien supérieur ou moyen; les Vieux Granites (Older Granites) et les Granites Jeunes (Younger Granites) du Nigéria semblent avoir été placés respectivement dans le Paléozoique inférieur et le Jurassique. Ces examples-ci, et encore d'autres, tendent à indiquer pour beaucoup d'unités stratigraphiques des âges plus jeunes qu'on n'a supposés jusqu'à présent. Mais il est encore prématuré d'appuyer trop sur les valeurs d'âge absolu obtenus pour ces anciens terrains de l'Afrique Occidentale.Jusqu'à présent, des recherches sur le terrain ont réussi à établir des successions plutôt que des corrélations, pendant que les déterminations d'âge absolu n'ont eu que peu de succès des deux côtés.Quelques séries bien connues, qui jadis étaient placées dans le Précambrien, p. ex. le Falmien, la Série de l'Akjoujt et les Quartzites de Bakel sont à présent considérés d'être plutôt de l'âge Cambro-Ordovicien. Par contre, la position stratigraphique reste problématique pour d'autres unités bien connues, comme pour la Série Pourprée de l'Ahnet, la formation de Buem, et d'autres.

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Die Alpin-Mediterrane Metallogenese

Zusammenfassung Die ostmediterrane Erzprovinz, die Kleinasien und die Balkanhalbinsel umfaßt, ist gekennzeichnet durch die enge Bindung ihrer Lagerstätten an die sehr zahlreichen sichtbaren Zentren des alpidischen Magmatismus. In der karpatisch-alpinen Erzprovinz sind die Lagerstätten räumlich, zeitlich und stofflich mit der alpinen Kristallisationsmetamorphose verknüpft. Sie finden sich häufig an Überschiebungsflächen und ihre vorwiegende Form ist die der metasomatischen Lager. In der westmediterranen Erzprovinz, vor allem im Atlas-Gebirge, treten die Lagerstätten an steilen Brüchen und z. T. auch in flachen, selektiv verdrängten oder imprägnierten Schichten auf. Trotz dieser Unterschiede, die durch das regionale geologische Milieu erklärt werden können, zeigen die drei alpin mediterranen Erzprovinzen wichtige Gemeinsamkeiten: gleiches Alter wie der alpine Magmatismus in der ganzen Kette, Vorherrschen der Metalle Cu, Au, Fe (als Siderit) im Nordstamm und der Metalle Pb, Zn, Sb, Cr im Südstamm des Orogens und die Abwesenheit bzw. das Zurücktreten von Co, Ni, U, Sn. Die Vererzungsdichte in den drei Provinzen ist ähnlich, die Lagerstättenformen sind verschieden.

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The Eastern Mediterranean ore province covering Asia and the Balkan-countries is characterized by a direct relation of its deposits to the mostly visible centres of the alpine magmatism. In the Alpine-Carpathian province the deposits are related to the Alpine metamorphism by distribution, age and substantial composition. They frequently occur along overthrust planes and many of them are replacement bodies. The deposits in the Western-Mediterranean province, especially in the Atlas Mountains, are to be found in steep faults- and partially in flat layers being impregnated and selectivity replaced. In spite of such differences which can be understood by the regional geological environment, the three Alpine-Mediterranean metallogenetic provinces show some important common features: they are contemporaneous with the alpine magmatism in the whole belt and Cu, Au, Fe (siderite) predominate in the northern wing, while Pb, Zn, Sb, Cr do so in the southern wing. Co, Ni, U, Sn, are nearly absent. The intensity of the mineralisation in the three provinces is similar whereas the forms of the deposits are different.

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Résumé La province métallogenique de la Mediterranée Orientale qui comprend l'Anatolie et la Peninsule Balkanique, est characterisée par un rapport étroit de ses gisements avec les nombreuses centres d'un magmatisme visible. Dans la province Carpatho-alpine les gisements sont liés par space, par âge et par substance avec le métamorphisme alpin. Ils se trouvent souvent dans les surfaces de charriage et leur forme prépondérante est celle des amas de substitution. Dans la province occidentale, surtout dans la chaine de l'Atlas, les gisements apparaissent dans des failles verticales et aussi dans des couches horizontales, formées par imprégnation et substitution sélective. Malgrès ces differences, qui sont explicables par le milieu géologique regional, les trois provinces métallogeniques ont des traits communs essentiels: Contemporainité avec le magmatisme alpin dans toute la chaine, préponderance de Cu, Au, siderose dans le rameau septentrional du système orogenique, préponderance du Pb, Zn, Sb et Cr dans le rameau méridional et l'absence quasi-totale du Co, Ni, U, Sn. L'intensité de la mineralisation dans les trois provinces se resemble, mais les formes des gisements sont differents.

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Spurenelemente in den Unterrotliegend-Sedimenten der Saar-Nahe-Senke

Zusammenfassung Die Schichten des Unterrotliegenden wurden im Raum Kusel auf ihre Spurenelementführung untersucht. Es ergab sich für einige Elemente eine Abhängigkeit der Gehalte von der petrographischen Ausbildung der Sedimente. Eine stratigraphische Gliederung mit Hilfe der Geochemie war nicht möglich. Ein 10 km im Streichen verfolgbarer bituminöser Schieferton zeigte Anreicherungen von U, Cu, Mo, V. Eine Uranvererzung in Kohlen der Wahnweger Schichten konnte als epigenetisch deszendent bestimmt werden.

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The contents of trace elements in Unterrotliegend sediments have been investigated in the area of Kusel. The amount of some trace elements depended on petrographic composition of the sediments. The results of geochemical research did not show any correlation to stratigraphy. A bituminous shale extending about 7 miles showed enrichment of U, Cu, Mo, V. A mineralisation of uranium in coal seams could be proved as epigenetically descendent.

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Résumé Les sédiments de l'Unterrotliegende dans la région de la ville de Kusel sont examinés pour leurs éléments en traces. Certains éléments dépendent de la composition pétrographique des sédirnents, mais la géochimie ne permet pas une classification stratigraphique. Des schistes bitumineux sont enrichis en U, Cu, Mo et V sur une dizaine de km. La minéralisation en uranium d'une couche de charbon apparaît comme épigénétique et descendante.

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(U, , , V) . , .

     

Das Ostalpine Kristallin der Niederen Tauern im Bauplan der Ne-Alpen

Zusammenfassung Die Niederen Tauern sind ein Teil der großen Masse des ostalpinen Altkristallins. Zwei ihrer Anteile haben in altalpidischer Zeit durchaus verschiedenartige tektonische Prägungen erlitten: Die Gesteine der Seckauer Tauern unterlagen damals einer intensiven Teilbewegung im Gefüge und überdies einer Metamorphose, deren Typus als Seckauer Kristallisation durchaus der Tauern-Kristallisation der Hohen Tauern vergleichbar ist. Die westlich benachbarten Wölzer Tauern erfuhren zu gleicher Zeit lediglich eine starke Deformation, aber keine Metamorphose.Eingefaltete und mit den kristallinen Gesteinen geschuppte triadische Sedimente ermöglichen zusammen mit dem Auftreten von Jungtertiär eine zeitliche Unterteilung alpidischer Prägungsakte. In diesem Zusammenhang werden 2 Systeme tertiärer Bruchstörungen kurz beschrieben.Im vortertiären alpidischen Orogen waren die hier behandelten Kristallinmassen Angehörige von drei verschiedenen tektonischen Stockwerken: das tiefste mit einer starken alpidischen Metamorphose, darüber ein Stockwerk mit Faltungs- und Überschiebungstektonik und schließlich im Süden (Zirbitz-Sau- u. Koralm) ein oberstes Stockwerk mit Bruchtektonik unter Erhaltung aller voralpidischen Strukturelemente.Dieser Befund ist schlecht in Übereinstimmung zu bringen mit einer Auffassung, welche dieses Altkristallin lediglich als eingeschobene Riesenmasse kristalliner Gesteine ohne Differenzierung gegenüber dem tektonischen Geschehen betrachtet.

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The Niedere Tauern as a part of the big mass of the ostalpines Altkristallin can be subdivided in various sections. Two of them show very different tectonic development during the pretertiary alpidic tectogenesis: In the Seckauer Tauern (gneisses and granites of various types) a rock deformation of high intensity took place and the rocks were metamorphosed in a specific type (Seckau crystallisation, comparable with the Tauern crystallisation of the Hohe Tauern). In the neighboured Wölzer Tauern at the same time only cinematic deformation without metamorphism was induced in the ancient mica schists.The presence of triassic sediments, infolded and imbricated in the cristalline series, as well as coal bearing tertiary sediments allow a chronological subdivision of the alpidic movements. Two arcs of tertiary fault-systems are described.The cristalline masses considered here were representing three different levels of the ancient-alpidic (pretertiary) Orogen: a deepest level with metamorphism and local gneissification, a level of folding and thrusting without metamorphism, a superficial level of ancient crystallins (Zirbitzkogel) with movements en bloc and complete preservation of all pre-alpidic rock features.Hence the author concludes that the eastalpine mass of cristallins, considered in the paper, was not a giant overthrusted nappe of uniform level, undifferentiated in respect to the eastalpine orogen.

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Résumé Le massif des Niedere Tauern constitue une partie de la grande masse du vieux socle cristallin des Alpes orientales. Deux de leur parties ont subi des empreintes tectoniques différentes à la période la plus ancienne de la formation des Alpes: Les roches des Tauern de Seckau ont été soumises à cette époque à un mouvement intensif et en plus à une métamorphose dont le type, sous le nom de «cristallisation de Seckau», est tout à fait comparable à la «cristallisation de Tauern» dans la région des Hohe Tauern. Les Wölzer Tauern, situées à l'Ouest, n'ont subi à la même époque qu'une forte déformation, mais pas de métamorphose.Des sédiments triassiques, plissés et charriés avec les roches cristallines, ont permis grâce à la présence des couches du Tertiaire supérieur d'établir une division chronologique des phases tectoniques alpines. A ce sujet deux systèmes de fractures tertiaires sont décrits par la suite.A l'orogène prétertiaire les masses cristallines en question ont fait partie de trois étages structuraux différents: à la base un étage à forte métamorphose alpine, au milieu un étage à tectonique caractérisée par des plissements et des charriages et enfin au Sud un étage supérieur à tectoniques à fractures radiales conservant tous les éléments de la structure préalpine.Ces constatations peuvent difficilement s'accorder avec la théorie qui considère ce vieux socle cristallin comme une grosse masse des roches cristallines implantée sans différenciation vis à vis des processus tectoniques.

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Mid-Jurassic events in the Western High Atlas (Morocco)

Angular unconformities, time gaps, and progressive increase of thickness in the Mesozoic sedimentary pile of the Western High Atlas, Morocco, point to mid-Jurassic tectonic pulses in this area. Red beds, Middle Jurassic in age, were deposited in the nearshore Agadir-Essaouira basin in contrast to transgressive tendencies of the eustatic curve. These phenomena are easily explained by uplift and erosion in the central part of the mountain belt even in the Middle Jurassic. Thus, a rift stage (Permian to Early Jurassic) in the tectonic history of the Western High Atlas was followed by a gulf stage (Late Jurassic to Middle Cretaceous) until later the high mountain range generated by inversion in Late Cretaceous and Neogene to recent times. Tensional forces that created the mobile rift belt were superimposed by vertical uplift during the Middle Jurassic that gave rise to a NNE-SSW stretching high. Even in the present-day high mountain range this area, called the »ancient massif«, is strongly elevated. Thus, the evaluation of the geological history of the Western High Atlas seems much complicated.

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Zusammenfassung Bei Kartierarbeiten und Profilaufnahmen im Westlichen Hohen Atlas in Marokko beobachtete Winkeldiskordanzen, Schichtlücken und progressive Mächtigkeitsentwicklungen deuten auf mitteljurassische tektonische Aktivitäten hin. Unterstützung erhält diese Hypothese durch Rotsedimente des Dogger im Küstenbecken von Agadir-Essaouira, die hier im Gegensatz zur allgemeinen Meeresspiegelentwicklung zum Absatz kamen.In der tektonischen Entwicklung ergibt sich ein Rift-Stadium von Perm bis Unterjura, das von einem Golf-Stadium von Oberjura bis Mittelkreide abgelöst wird, bevor sich durch Inversion in der Oberkreide und seit dem Jungtertiär das heutige Hochgebirge bildete. Im Mesozoikum wird Zerrungstektonik überlagert durch vom Atlantik ausgehende Vertikaltektonik. Sie führte bereits im Mittleren Jura zu einem NNE-SSW verlaufenden Hochgebiet, das auch im heutigen »massif ancien« des Westlichen Hohen Atlas gipfelt und die Aufklärung der sedimentären Vorgeschichte des Gebirges erheblich erschwert.

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Résumé Dans les couches mésozoïques du Haut Atlas occidental (Maroc), des discordances angulaires, des lacunes stratigraphiques ainsi que des variations progressives d'épaisseur, témoignent d'activités tectoniques au Jurassique moyen. C'est ainsi qu'au Dogger, des couches rouges se sont déposées dans le bassin côtier d'Agadir-Essaouira en opposition avec les tendances transgressives générales de la courbe eustatique. Ces phénomènes s'expliquent facilement par des processus de soulèvement et d'érosion dans la partie centrale de la zone mobile atlasique au Jurassique moyen.L'histoire tectonique a comporté une période de rifting (du Permien au Jurassique inférieur) suivie par une période où le golfe marin atlasique s'est constitué (du Jurassique supérieur au Crétacé moyen) et enfin par un processus d'inversion qui, au Crétacé supérieur et depuis le Néogène, a produit le relief moderne du Haut Atlas.Les forces d'extension, responsables de la naissance de la zone mobile du rift atlasique, ont été suivies au Jurassique moyen par un soulèvement vertical en relation avec l'expansion de l'Océan atlantique. Il en est résulté un bombement NNE - SSW, appelé la »Terre des Almohades« par les auteurs français. Le »massif ancien« dans la zone centrale de la haute montagne actuelle est une partie de ce vieux bombement, où on ne trouve guère de séries mésozoïques. C'est de ce fait que la reconstitution de l'histoire du Haut Atlas occidental est particulièrement difficile.

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, , , . Agadir-Essaouira, . , , ; , . , , . , NNE SSW; .

     

Cavity formation in living scleractinian reef corals and fossil analogues

The origin of cavitous fabrics in some living scleractinian coral-dominated communities from the Florida Reef tract is examined in terms of comparative laboratory growth experiments designed to distinguish the micro-environmental role of living organic matter.The communities were sustained in an open sea water aquarium for 12 months; during which they were sequentially (1) stained to provide growth markers on the calcareous skeletons with Alizarin Red S; (2), stained, immediately after killing, to distinguish their associated tissues and organic matter with Harris' Haematoxylin and Eosin; and (3) thereupon impregnated with polyester resin so they could be compared with fossil samples. This enabled recognition of (1) comparable preservational states in three dimensional studies of both recent and fossil material; (2) the relationship between living soft tissues and newly developed carbonate matter in a single specimen; (3) skeletal malformations and their distinction from skeletal diagenetic products; (4) comparative growth and destruction rates between the host and its intraskeletal community and epibionts; and (5) the development of porosity and incipient cavity filling.The fabrics of two contrasting communities (1) a predominantly tissue clad colony ofPorites furcata (Lamarck), and (2) an almost tissue-free colony ofEusmilia fastigiata (Pallas) are compared with a control branch of thePorites colony which protruded beyond the water level. The tissue-clad colony acts as a closed system which is sensitive to major, or seasonal, envir nmental changes; whereas, the naked colony forms an open system and is thus sensitive to many more micro-environmental influences, some of which will be ephemeral.The tissue clad specimen contains proportionately more intraskeletal carbonate cement (<25%) than the naked specimen (<10%). This precipitate reaches its thickest accumulates (25%) in the areas immediately below the living polypal tissues; whereas in the core of the branch, the precipitate (5%) overlies septa which have been subjected to contemporaneous dissolution (<20%). By contrast the naked colony is much more susceptible to bio-erosion and encrustation. It contains at least four suites of intra- and inter-skeletal cavities which are variously (1) insensitive to organic dyes, yet sensitive to Alizarin Red S, (2) insensitive to all dyes, (3) completely sediment infilled, or (4) organically coated. These may be ascribed to at least three distinct chemical micro-environments, i.e. organically active, organically inert and apparently accreting carbonate by inorganic means, and apparently sterile. Moreover these cavities may be ascribed to a general time sequence of (1) sterile voids, (2) sediment filled, (3) inorganically controlled carbonate accreting, and (4), most recently, organically active.Shifts in community structure and concomitant cavity formation may be rapidly effected by subtle environmental changes; as secretion rates vary from organism to organism. The experimental rates, placed in declining order are: encrusting worms, encrusting red algae, bivalve, coral. The worms, with their organic coatings, secreted a maximum extension of 12 mm per month, and the red algae 3 mm, whereas the bivalve and coral only achieved a matter of microns. Thus, in the aquarium, the coral would have been effectively smothered by the worms and algae in the forseeable future.

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Zusammenfassung Die Entstehung von Hohlräumen in lebenden Korallen (Scleractinia) der Florida-Riffe und die Rolle organischer Substanzen im Mikro-Milieu dieser Hohlräume wurden durch vergleichende Wachstumsbeobachtungen in einem Seewasseraquarium untersucht. Dabei wurden das Korallenskelett und interne Zemente mit Alizarin-Rot S und die organischen Teile mit Eosin und Harris' Hämatoxylin angefärbt.Zwei Korallentypen wurden verglichen: 1. Mit organischen Geweben ausgekleidete Korallen (untersuchtes BeispielPorites furcata [Lamarck]); 2. Die nahezu gewebelosen, nackten Korallen (BeispielEusmilia fastigiata [Pallas]).Der erste Typ wirkt als geschlossenes System und reagiert nur auf wesentliche, z. B. jahreszeitliche Milieuänderungen; er enthält bis zu 25% intra-skelettalen Zement, wobei am meisten unmittelbar unter dem Gewebe des lebenden Polypen gebildet wird, jedoch nur 5% in tieferen Teilen des Skelettes, dort sind dafür bis zu 20% des Karbonates der Septen aufgelöst.Der Typ der nackten Korallen dagegen wirkt als offenes System, ist wesentlich empfindlicher gegenüber (Mikro-) Milieuveränderungen und enthält nur bis zu 10% intra-skelettalen Zement. Korallen dieses Typs sind viel anfälliger gegenüber Bio-Erosion und Inktrustierung. Es werden folgende intraskelettale Hohlräume unterschieden: 1. sterile; 2. sedimentgefüllte, 3. solche, in denen inorganische Karbonate ausgefällt werden; 4. solche, in denen organische Prozesse ablaufen.Die Empfindlichkeit dieser Korallen selbst gegenüber geringfügigen Milieuänderungen und die Veränderung der Biozönose infolge solcher Änderungen beeinflussen Entstehung und Verteilung dieser Hohlräume.

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Résumé L'origine de la formation de cavités clars les communautés de la zone des récifs de Floride, où dominent les coraux scléractiniens vivants, est examinée en fonction d'expériences de croissance comparée prévues pour discerner le rôle de la matière vivante organique au niveau des microenvirons.Les communautés ont été maintenues pendant 12 mois dans un aquarium laissé à l'air libre et rempli d'eau de mer; durant cette période, elles ont été successivement (1) marquées à l'Alizarine Rouge S afin d'obtenir des marques de croissance sur les squelettes calcaires (2) marquées a l'Haematotyline de Harris à l'Eosine exactement après leur mort pour distinguer les tissues de cette matière organique qui leur était associée et ensuite (3) imprégnées de résine polyester afin qu'on puisse les comparer à des échantillons de fossiles. Ceci permit le reconnaissance (1) d'états de conservation semblables du matériau fossile et du matériau recent au cours d'études à trois dimensions; (2) de la relation entre les tissus souples vivants et la matière carbonatée récemment développée chez un seul spécimen; (3) de malformations squelettiques et de leur différenciation avec des produits squelettiques diagénétiques; (4) de taux de croissance et de destruction comparables entre l'organisme, sa communauté intrasquelettique et ses épibionts et (5) le développement de la porosité et l'amorce de remplissage de la cavité.Les formations de deux communautés en contraste (1) une colonie dePorites furcata (Lamarck) le plus souvent recouverte de tissus et (2) une colonie d'Eusmilia fastigiata (Pallas) presque dépourvue de tissus, sont comparées à une branche-contrôle de la colonie dePorites s'elevant au dessus de la surface de l'eau. La colonie recouverte de tissus se comporte comme un système ferme étant sensible à certains changements importants ou saisonniers des environs, tandis que la colonie « nue » constitue un système ouvert étant ainsi sensible à un nombre bien plus important d'influences des microenvirons, dont certaines ne seront qu'éphémères.Les spécimens recouverts de tissus contiennent relativerrent plus de ciment carbonaté intrasquelettique (<25%) que les spécimens « nus » (<10%). Le précipité atteint une accumulation maximale (25%) dans les zones qui se trouvent juste au-dessous des tissus polypaux vivants, tandis qu'à la hauteur de la branche, le précipité (5%) recouvre les septa qui ont subi une dissolution contemporaine (<20%). Au contraire, la colonie « nue » est beaucoup plus susceptible de bio-érosion et d'incrustation. Elle contient au moins quatre séries de cavités intra- et inter-squelettiques qui sont différement (1) insensibles au teintures organiques mais sensibles a l'Arizarine Rouge S (2) insensibles à toutes les teintures (3) complètement remplies de sédiments ou (4) couvertes de substances organiques. Ceci peut être imputé à trois micro-environs distincts, c'est à dire actif au point de vue organique, inerte au point de vue organique et produisant un accroissement carbonaté par des moyens non-organiques, et apparemment stériles. En outre, les cavités peuvent être imputées à une suite générale dans le temps de (1) vides stériles (2) remplissage de sédiments (3) accroissement carbonaté sans contrôle organique et (4) tout récemment activité organique.Les variations de la structure communautaire et la formation concomitante de cavités peutvent être rapidement provoquées par de subtiles modifications des environs, quisque les taux de sécretion varient d'organisme à organisme — le taux expérimentaux par ordre décroissant: sont les vers qui s'incrustent, les algues rouges qui s'incrustent, la coquille, le corail. Les vers, avec leur revêtement organique, secrétaint une extension maximale de 12 mm par mois et les algues rouge de 3 mm, tandis que les produits du coquille et du corail ne dépassaient pas quelques microns. Ainsi, dans l'aquarium, le corail aurait été effectivement étouffé par les vers et les algues dans un futur prévisible.

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(Scleractinia) - , . Alizarin-Rot S, - Harris'a. - : 1) , , Porites furcata, lamarck, 2) - , , , Eusmilia fastigiata, Pallas. , , .: , : 25% , ; 5% , 20% . , , - 10% . . : 1) ; 2) ; 3) ; 4) . .

     

A geothermic method for the reconstruction of the uplift history of a mountain range,applied to the Central Alps

Vertical movements of a crustal block in connection with denudation, sedimentation or overthrusting, respectively, lead to a change in the temperature field. This process can be used to correlate the uplift and temperature history of a rock sample in a quantitative way. The uplift rate may change over a period of time. The effect of the radiogenic heat sources has been taken into account in the calculations.For the reconstruction of the uplift history of a high mountain range, paleotemperature data for the rock (blocking temperatures) in conjunction with radiometric ages must be available.Two uplift models are presented for the Leventina/Verzasca region (Central Swiss Alps).

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Zusammenfassung Vertikalbewegungen eines Krustenblocks in Verbindung mit Erosion bzw. Sedimentation oder Deckenüberschiebung führen zu einer Veränderung des Temperaturfeldes. Dies kann benutzt werden, um die Hebungs- und Temperaturgeschichte einer Gesteinsprobe quantitativ miteinander zu verknüpfen. Dabei darf sich die Hebungsrate zeitlich ändern. Bei den Berechnungen wird der Effekt der radiogenen Wärmequellen berücksichtigt.Zur Rekonstruktion der Hebungsgeschichte eines Hochgebirges müssen Paläotemperaturen des Gesteins (Blockungstemperaturen) in Verbindung mit radiometrischen Altern vorliegen.Für das Gebiet Leventina/Verzasca (Schweizer Zentralalpen) werden zwei Hebungsmodelle vorgestellt.

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Résumé Les mouvements verticaux d'un bloc de la croûte terrestre, sous l'effet de l'érosion, la sédimentation, ou le recouvrement par des nappes conduit a des changements dans la répartition des températures. Ce processus peut être employé pour corréler quantitativement l'histoire des températures et des mouvements verticaux durant une certaine période. L'effet de la source radiogénique de chaleur est prise en considération pour le calcul.Pour la reconstruction de l'histoire des mouvements verticaux d'une zone montagneuse, les paléotempératures d'un échantillon de roche (températures de blocage) en conjonction avec les âges radiométriques doivent être données.Deux modèles présentés concernent la région de la Leventina/Verzasca (Alpes centrales de Suisse).

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, , . . . . ( ) . — / — .

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Contribution no. 306 of the Institut für Geophysik, ETH Zürich.     

The gold-rich seafloor massive sulphide deposits of Tasmania

Four major high grade polymetallic massive sulphide deposits (Rosebery, Hercules, Que River and Hellyer) occur within the Cambrian Mount Read Volcanic arc in western Tasmania. The Central Volcanic Complex which is host to the ores is a high-K calc-alkaline andesite-dacite-rhyolite suite which has erupted through thick continental crust along an ancient continental margin. The presence of longitudinal faults which control both the locations of mineralization and younger grabben fill volcanic sequences indicate late stage rifting during the development of the arc.The youngest and least deformed deposits at Hellyer and Que River contain primary textural features within the sulphide mound such as colloform pyrite and chalcopyrite diseased and zoned sphalerits. Isoclinal folding of the Que River ores has caused partial sulphide recrystallization and a cleavage induced lamination which is easily confused with the primary sulphide lamination. The older Rosebery deposit has a sheet like form and a poorly developed alteration pipe. The massive sulphide sheet has been strongly deformed by folding and thrusting leading to a series of imbricate ore lenses. All primary sulphide textures at Rosebery have been destroyed by the later deformation and annealing events.The classic metal zonation within these deposits of Fe->Cu->Pb-Zn->Ag-Au->Ba enables a reconstruction of the original form of the sulphide mounds and the location of primary hydrothermal seafloor outlets. The mean gold grade of the polymetallic massive sulphides varies from 2–4 ppm with the best grades concentrated toward the stratigraphic hanging wall of the deposits associated with either the high grade zinc zone or the barite zone. Mt. Lyell, which is a large copper stock-work orebody in the southern part of the volcanic arc, shows a distinctly different association of gold with copper in the deepest part of the stock-work system. This bipartite association of Au-Zn in the hanging wall (e. g. Hellyer, Que River and Rosebery Zn-Ba zone) and Au-Cu in the footwall (e. g. Mt. Lyell and Rosebery Cu zone) has been observed in other seafloor massive sulphide ores world wide, and is considered to relate directly to the gold transporting mechanism.The footwall gold-copper association is the result of deposition of gold from the high temperature soluble gold-chloride complex due to decreasing temperature and increasing pH as the fluids move up towards the seafloor. On the other hand, concentration of gold in the upper lead-zinc-barium rich parts of massive sulphide lenses at Hellyer, Que River and Rosebery results from remobilization and transport of gold as the bisulphide complex, as the hydrothermal fluids move up through the previously deposited sulphide mound or blanket and out onto the seafloor continually mixing with sea water and becoming more oxidized. Gold is ultimately concentrated at the upper-most surface of the massive sulphide lens due to the continuation of this zone refining process throughout the evolution of the orebody.

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Zusammenfassung In dem kambrischen Vulkanbogen des Mount Read, Westtasmanien, gibt es vier hochwertige polymetallische, massive Sulfidlagerstätten: Rosebery, Hercules, Que River und Hellyer. Alle Lagerstätten liegen innerhalb des zentralen Vulkanit-komplexes, eines K-reichen, kalk-alkalischen Andesit-Dacit-Rhyolithes, der entlang eines alten Kontinentalrandes durch eine mächtige kontinentale Kruste eruptierte. Späte Riftphasen während der Bildung des Vulkanbogens werden durch längsgerichtete Störungen, die sowohl Ausfällungsorte als auch jüngere Grabenfüllungen steuern, angedeutet.Hellyer und Que River, die jüngsten und am schwächsten deformierten Vorkommen, enthalten innerhalb der Sulfide primäre texturelle Merkmale, wie kolloidalen Pyrit und Kupferkies, sowie zonierten Sphalerit. Isoklinale Faltung der Que River Lagerstätten verursachte eine teilweise Rekristallisation der Sulfide und eine schieferungsbedingte Lamination, die schwer von der primären Sulfidlamination zu unterscheiden ist. Die ältere Rosebery Lagerstätte hat eine plattenartige Form und einen schwach entwickelten Schlot. Die massive Sulfidplatte wurde durch Faltung und Überschiebung intensiv deformiert, so daß es zu einer dachziegelartigen Lagerung des Lagerstättenkörpers kam. Sämtliche primären Strukturen wurden so durch die spätere Deformation zerstört.Die klassische Zonierung der Metalle innerhalb der Lagerstätte, nämlich Fe->Cu->Pb-Zn>Ag-Au->Ba ermöglicht die Rekonstruktion der ursprünglichen Form und Lage der Sulfide am primären Ausfällungsort. Der durchschnittliche Goldgehalt der Sulfide liegt zwischen 2 und 4 ppm, mit Maxima innerhalb des Hangenden von hochwertigen Zinkoder Baritvorkommen.Mt. Lyell, eine große Kupferlagerstätte im Süden des Vulkanbogens, zeigt eine unterschiedliche Kupfer-Gold-Vergesellschaftung im tiefsten Teil der Lagerstätte. Dieses zweigeteilte Vorkommen, einmal von Gold und Zink in oberen Bereichen (z. B. Hellyer, Que River und der Rosebery Zn-Ba-Zone) und zum anderen von Gold und Kupfer in tieferen Stockwerken (z. B. Mt. Lyell und die Rosebery Cu-Zone) wurde weltweit bei mehreren Sulfidlagerstätten beobachtet. Dieses Phänomen wird direkt auf die Art des Transportme-chanismusses des Goldes zurückgeführt. Die Gold-Kupfervorkommen im tieferen Stockwerk resultieren aus einer Fällung von Hochtemperatur-Gold-Chlorid-Komplexen durch Abkühlung und steigenden pH-Wert während des Aufstiegs der Lösungen. Die Anreicherung von Gold in den höher gelegenen Blei-Zink-Barium-reichen Teilen bei Hellyer, Que River und Rosebery resultiert aus einer Remobilisation und einem Transport von Gold als Bisulfid-komplex, als Folge des Aufstiegs hydrothermaler Lösungen durch ältere Sulfide. Dabei werden die Lösungen auf dem Weg zum Ozeanboden kontinuierlich mit Meerwasser vermischt und bekommen einen mehr oxidierenden Charakter.Die Goldanreicherung direkt an der Oberfläche des massiven Sulfidkörpers ist die direkte Folge dieses fortlaufenden Prozesses während der Entwicklung der Lagerstätte.

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Résumé Dans l'arc volcanique combrien du Mont Read (Tasmanie occidentale), existent quatre dépôts de sulfures polymétalliques massifs à haute teneur: Rosebery, Hercules, Que River et Hellyer. Tous ces dépôts sont contenus dans le Complexe Volcanique Central, lequel consiste en une série andésitodacito-rhyolitique calco-alcaline riche en K, qui a fait éruption à travers une croûte continentale épaisse, le long d'une ancienne marge continentale. La présence de failles longitudinales, qui déterminent à la fois l'emplacement des minerais et l'existence de séries volcaniques jeunes de comblement de graben, témoigne de processus de rifting tardifs au cours de l'histoire de l'arc.Les dépôts de Hellyer et de Que River, qui sont les plus jeunes et les moins déformés, présentent dans les sulfures des structures primaires telles que: pyrite et chalcopyrite colloformes et blende zonaire. Le minerai de Que River a subi un plissement isoclinal, responsable d'une recristallisation partielle des sulfures et d'une foliation de schistosité, difficile à distinguer de la lamination originelle des sulfures. Le dépôt de Rosebery, plus ancien, présente la forme d'un feuillet avec une cheminée d'altération peu développée. Ce feuillet de sulfure massif a été fortement déformé par le plissement et par des failles de chevauchement qui ont engendré une série de lentilles de minerai imbriquées. Ces déformations ont provoqué la destruction de toutes les structures primaires des sulfures à Rosebery.La distribution zonée classique des métaux dans ces dépôts (FeCaPbZnAgAuBa) permet de reconstituer la forme originelle des ames de sulfures et de localiser les points d'émissions primaires sur le fond marin. La teneur moyenne en or dans les sulfures massifs polymétalliques varie de 2 à 4 ppm, les teneurs les plus élevées se concentrant vers le toit stratigraphique des sédiments associés, dans les zones à zinc ou à barite. Le Mont Lyell, formé d'un grand gisement de cuivre dans la partie sud de l'arc volcanique, présente une situation nettement différente: l'or y est associé au cuivre dans la partie inférieure du gisement. Une telle dualité d'association Au-Zn au toit (p.ex. Hollyer, Que River et Zone à Zn-Ba de Rosebery) et Au-Cu au mur (p.ex. Mt Lyell et zone à Cu de Rosebery) a été observée dans des amas de sulfures massifs en d'autres endroits du monde et est considérée comme résultant directement du mécanisme de transport de l'or.L'association Au-Cu au mur résulte du dépôt de l'or à partir de complexes solubles de chlorure d'or de haute température, dépôt provoqué par la baisse de température et l'augmentation du ph lorsque les fluides montent vers le fond marin. D'autre part, la concentration de l'or dans les parties supérieures à Pb-Zn-Ba des gisements de Hellyer, Que River et Rosebery résulte d'une remobilisation de l'or sous forme de complexes bisulfurés, lorsque les fluides hydrothermaux montent à travers les sulfures déjà déposés et arrivent sur le fond marin où ils s'oxydent et se mèlent continuellement à l'eau de mer. L'or est finalement concentré à la surface supérieure des lentilles de sulfure massif, grâce à la poursuite de ce processus au cours de l'évolution du gisement.

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Mount Read, , 4 , : Rosebery, Hercules, Que River Hellyer. , - -- , . , , , . Hellyer Que River, , , .: . Que River , . Rosebery . , . . , F- > - > Pb- > Zn- > Ag> . 2 4 m, . Mt. Lyell , . : (.: Zn-Ba Hellyer, Que River Rosebery) (.: Mr. Lyell Rosebery). . pH . , , , , . . .