Granitentstehung bei Orogenese und Epirogenese

Zusammenfassung Die Granitentstehung wird mittels Beispielen aus dem archäischen Grundgebirge Finnlands erläutert. Hier ist ein tief denudierter Horizontalschnitt durch wenigstens zwei Orogene verschiedenen Alters entblößt. Nach J. J.Sederholm werden vom Areal des Landes 78,3% von granitischen Gesteinen einschl. Migmatiten unterlagert. Davon sind 4% epirogene Granite, wie Rapakivi. Weil das Alter des Grundgebirges nach unserem heutigen Wissen mehr als die Hälfte der geologischen Zeit beträgt, kann man nicht ohne weiteres versichert sein, daß die Granitentstehung während der ältesten Zeiten quantitativ oder qualitativ ähnlich gewesen ist wie später. Es wurde in der Tat gefunden, daß bei der karelidischen Orogenese in archäischer Zeit eine Regeneration der Granite in viel größerem Maßstab stattgefunden hat als jemals während der jüngeren Orogenesen.     

Ton- und Sulfatgesteine in Wechselwirkung bei Deformation

Zusammenfassung Für die Interpretation von Deformationsstrukturen in Sulfatgesteinen werden die felsmechanischen Resultate von Gips, Anhydrit, Tongestein und Halit aus Laboruntersuchungen miteinander verglichen. Während die Fließfestigkeit der kristallplastisch deformierenden Gesteinsmaterialien Anhydrit, Gips und Halit eine deutliche Abhängigkeit von der Temperatur und der Verformungsrate zeigen, deformiert das Tongestein kataklastisch und ist daher nur beschränkt von Temperatur und Verformungsrate abhängig. Das kataklastische Fließverhalten der Tongesteine wird weitgehend bestimmt durch den Wassergehalt, der seinerseits vom Überlagerungsdruck abhängig ist. Aufgrund dieses Verhaltens konnte für den untersuchten Opalinuston kein Fließgesetz gefunden werden, mit dem analog zu Anhydrit, Gips und Halit Fließfestigkeiten für Verformungsraten, wie sie in tektonischen Prozessen möglich sind, berechnet werden können.Die Gegenüberstellung der Fließfestigkeiten im möglichen Deformationsgeschwindigkeitsbereich der Juragebirgsbildung ist somit qualitativ und ergibt eine relative Abfolge der Ton- und Sulfatgesteine zueinander. Gips und Halit weisen ähnlich geringe Fließfestigkeiten auf, während die Werte für Anhydrit deutlich höher liegen. Im Experiment kann gezeigt werden, daß durch die Gips-Anhydritumwandlung Wasser frei wird. Dieses Wasser wird vom Tongestein aufgenommen, das dann seinerseits eine drastische Festigkeitsreduktion mit plastischer Deformation erfährt. Bei einer Umwandlung von Gips zu Anhydrit steigt die Fließfestigkeit der Sulfate an und das Tongestein könnte fließen.In der Sulfatserie der Mittleren Trias des Bergwerks Felsenau (Kt. Aargau, NE-Schweiz) wurden folgende Beobachtungen gemacht: Im undeformierten Bereich schwimmen zerbrochene Gipslagen im Tongestein, während im deformierten Bereich sowohl duktil deformierter Gips zusammen mit sich spröd verhaltendem Tongestein als auch zerrissene, ausschließlich aus Anhydrit bestehende Schichten beobachtet werden können. Eine solche Kompetenzinversion muß den durch Deformation und Umwandlung ändernden Fließfestigkeiten der beteiligten Gesteinsmaterialien zugeschrieben werden.

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The aim of this study is to investigate the mechanical behaviour of rocks consisting of interbedded shales and sulphates from the Eastern Jura Mountains (Switzerland). The understanding of deformational structures in sulphate rocks is based on the studies of rheological behaviour of gypsum (Baumann 1984), anhydrite (Müller et al. 1981), halite (Heard et al. 1972) and the study of the mechanical behaviour of Opalinuston (Nüesch, 1989). Rock strengths were calculated for Jura mountain building conditions with a maximum simple shear strain of ca. 10^–14s^–1 and an estimated paleo-temperature of not more than 100°C.The mechanical behaviour of Opalinuston was investigated under similar experimental conditions to those for the sulphates. The bulk strength of dry specimens is generally independent of initial fabrics, the temperature (below 200°C) and strain rate in the range 10^–4s^–1 to 10^–7s^–1, but shows a strong confining pressure dependence. In contrast to evaporites cataclastic flow is the main deformation mechanism for dry Opalinuston, and time-dependent flow laws do not apply. A small increase in water content (4%), however, reduces the bulk strenght to 50%. This should also be the case for other shales since variations in the mineral composition from 10% to 90% clay have been observed to have only a small influence on the bulk strength.In order to compare rheological behaviour of shale with that of the evaporite rocks confining pressures and temperatures were calculated on the basis of a geothermal gradient of 30°C/km. The properties of gypsum are closer to those of halite than to those of anhydrite. Under experimental conditions the strength of shale lies between gypsum and anhydrite. With increasing burial depth the differential stress of Opalinuston increases in opposition to rapidly decreasing strength of the sulphates. All the same the shale will eventually be the weakest rock of all, for condition above the gypsum-anhydrite transition. Water produced during gypsum dehydration (27%/g) is absorbed by the adjacent shale reducing its bulk strength drastically.At ductile deformation conditions for gypsum the shale will deform cataclastically with distinct dilatation. The ductile deformation of gypsum ceases as the gypsum-anhydrite transition is reached and the shale starts to deform.We propose that the transition of the mechanical behaviour of sulphates from brittle to ductile concomitant with an inverse transition in the shale is caused by the transfer of water from gypsum to shale. We call this phenomenon deformation interaction. This mechanism can explain the inversion of competence between gypsum and shale observed in natural deformed Middle Triassic rocks of Northern Switzerland.

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Résumé Les rhéologies du gypse, de l'anhydrite, de la halite et des argiles sont comparées dans des conditions expérimentales semblables afin de mieux comprendre les structures de déformation des roches sulfatées. La résistance des roches impliquées lors de la formation du Jura e été calculée à partir de données rhéologiques connues du gypse (Baumann, 1984), de l'anhydrite (Müller et al., 1981) et de la halite (Heard et al., 1972). Le comportement des argiles (Opalinuston) a été étudié à des températures oscillant entre 20° et 200°C. Si la résistance globale des échantillons secs est généralement indépendante de la fabrique initiale, de la température et de la vitesse de déformation, elle montre une forte dépendance de la pression hydrostatique. Cependant, une légère augmentation de la teneur en eau en réduit très sévèrement la résistance globale.Contrairement aux évaporites, le principal mécanisme de déformation des argiles sèches (Opalinuston) est le »cataclastic flow«, processus indépendant du facteur temps.Comme les variations de la composition minéralogique de l'»Opalinuston« n'influencent pas sa résistance globale, nos observations devraient aussi pouvoir s'appliquer à d'autres argiles.Afin de pouvoir comparer le comportement rhéologique des argiles avec celui des évaporites, la pression hydrostatique et la température ont été calculées sur la base d'un gradient géothermique de 30°C par Km. Les propriétés du gypse sont plus proches de celles de la halite que de celles de l'anhydrite.Les conditions expérimentales montrent que la résistance des argiles de situe entre celles du gypse et de l'anhydrite. Puisque la contrainte différentielle de l'Opalinuston augmente continuellement avec la profondeur, les argiles pourraient devenir la roche la plus faible au delà de la transition gypse-anhydrite. L'eau résultant de la déshydratation du gypse est absorbée par les argiles environnantes et réduit leur résistance globale. Parallèlement au gypse qui se déforme de manière ductile, les argiles se déforment cataclastiquement et montrent une dilatation distincte. En s'approchant de la transition gypse-anhydrite la déformation ductile du gypse s'atténue. Au delà de cette transition, les argiles commencent à se déformer ductilement. Nous pensons que ce processus de »déformation interaction« correspond à une transition entre la déformation ductile du gypse et celle des argiles résultant d'un transfert d'eau entre le gypse et les argiles.Nos résultats sont comparés à des structures de déformation naturelle de roches du Triasique moyen du nord de la Suisse.

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Zum Keimbildungsproblem bei Strahlungskristallisaten und gedrillten Kristallen

Zusammenfassung Eine begrifflich scharfe Trennung der Keimbildungsfaktoren wird gegeben und zur Deutung der Geometrie von Strahlungskristallisaten und gedrillten Kristallen herangezogen. Erläuterung an einem Beispiel repetierender Bildung gebundener Keime.Mit 1 Textabbildung.     

Temperaturen und Drucke bei der regionalen Metamorphose: Prinzipielle und praktische Hinweise

The author's concept (1970, 1974) of evaluating metamorphic conditions is explained on the basis of most recent petrologic data. The major points treated are:

1. Instead of usual petrographic mapping, petrographic work in the field is aimed at specific “targets”, i.e., rock compositions. This is so because only specific rocks may give petrogenetically relevant information in the four metamorphic grades.
2. There are very many mineral reactions in metamorphism but only a few are petrogenetically significant. These are important to know, and they are graphically demonstrated. Any mineral assemblage that is formed by a significant mineral reaction must be verified as a paragenesis of mutually contacting minerals. Only such parageneses deserve to be mapped in the field as isograds or isoreactiongrads.
3. Crossing isograds or isoreactionsgrads provide data on temperature and pressure during metamorphism for that part of a metamorphic terrane where the crossing has been observed.
4. The sequence of isograds or isoreaction-grads may be a pressure indicator. Moreover, such a sequence provides geodynamic information whether a larger metamorphic area has been lifted up evenly or has been tilted while it was uplifted after metamorphism.

     

Zusammenhang zwischen Fehlordnungsgrad und Bildungstemperatur bei synthetischen Cristobaliten

By hydrothermal hydrolysis of silicium nitride cristobalite with different degrees of disorder was formed metastably in the stability range of quartz. The synthesis conditions were 2 kbars \(P_{{\text{H}}_{\text{2}} {\text{O}}}\) , temperatures between 200 and 610° C, and run durations of two days. Differential thermal analysis was applied to investigate order-disorder phenomena in the newly formed phases, since it turned out to be most sensitive to disorder effects; the results have been corroborated by infraredspectroscopic, electron optical, and X-ray investigations as well. In the DTA curve the degree of disorder of cristobalite can be recognized by four characteristic features: 1. the temperature of inversion (t _i) from tetragonal (low-) to cubic (high-) cristobalite, 2. the width of the inversion temperature interval, 3. the shape of the inversion peak, and 4. the hysteresis between (t _i) measured during heating and subsequent cooling. With increasing order, (t _i) and the sharpness of the peak increase, whereas the inversion temperature interval decreases. The heating-cooling hysteresis, which is negative in poorly ordered crystals, becomes increasingly positive with improving degree of order. All the different methods of investigation have shown that the degree of order increases with increasing synthesis temperature if all other conditions are kept constant. The relatively low temperatures of formation can be understood as a consequence of high SiO₂ supersaturations due to the rapid decay of Si₃N₄ under hydrous conditions. Substitution of NH ₄ ⁺ ions in cristobalite which might behave like alkali ions has not been observed.     

Bau und Entwicklung des Harznordrandes bei Bad Harzburg

Zusammenfassung Konglomeratische Oberkreidesandsteine im Raum Bad Harzburg wurden auf ihren Geröll- und Leitmineralgehalt hin untersucht. Aus der Leitmineralverteilung ergibt sich die stratigraphische Stellung der Emscher- und Senonvorkommen zueinander; aus der Geröllführung geht hervor, daß der Brockengranit bereits im Oberemscher im Erosionsniveau lag und die Aufrichtungszone mesozoischer Gesteine am Harznordrand auch im Schimmerwaldgebiet bis zum Quadratensenon übertage vorhanden war, obwohl sie heute hier nicht mehr zu finden ist. Ursache dieser Erscheinung ist ein Schollenabbruch aus dem Dach des Ilsenburggranits, der an der Wende Granulaten-Quadratensenon erfolgte und zu einer lokalen Überfahrung der Aufrichtungszone geführt hat. Die geologische Neuaufnahme des Paläozoikums nördlich des Ilsenburggranites stellt die heutigen Lagerungsverhältnisse dieses Gebietes klar; sie werden bei der Rekonstruktion der ursprünglichen Lagerung und des Bewegungsvorganges zugrunde gelegt, dessen Ergebnis die teilweise Überdeckung des Vorlandes ist. Ein ähnlicher Vorgang liegt auch am benachbarten Okervorsprung der Harznordrandlinie vor.Unter Berücksichtigung der Ergebnisse neuer Tiefbohrungen im Subherzyn wird eine Auffassung von Ablauf und Ursachen tektonischer Vorgänge in diesem Raum entwickelt, die der herrschenden Meinung in zahlreichen Punkten widerspricht:Eine echte Faltung des Subherzyns im Mesozoikum, die bisher vermutete starke Nordbewegung der Harzscholle und eine ausschließliche Bindung tektonischer Vorgänge in diesem Gebiet an orogene Phasen wird abgelehnt.Auslösender Vorgang aller tektonischen Erscheinungen im Subherzyn ist eine vertikale Differentialbewegung der Harz- und Vorlandscholle, die sich seit Ausgang des Paläozoikums gleichsinnig, aber mit örtlich und zeitlich wechselnder Intensität, abspielt.     

Ein stratiformes Fluoritvorkommen im Zechsteindolomit bei Eschwege und Sontra in Hessen

Zusammenfassung Im Hauptdolomit (Ca₂) und im Plattendolomit (Ca₃) des mittleren Zechsteins bei Eschwege und Sontra in Hessen wurde 1974 erstmals Fluorit entdeckt. Durch Bohrungen, chemische und geochemische Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, daß im Hauptdolomit der Fluorit schichtgebunden, gelegentlich in dunklen Lagen und Linsen bis 0,5 m mächtig, makroskopisch sichtbar auftritt. Häufiger kommt er in 18–20 m mächtigen Zonen vor, die aber wegen des geringen Fluoritgehaltes von unter 10 % CaF₂ sich von dem grauweißen Dolomit ohne Fluorit nicht unterscheiden.In den dunklen bis schwarz gefärbten Lagen schwanken die Fluoritgehalte zwischen 10 und 50 % CaF₂. Einzelproben enthalten bis 80 % CaF₂. Die Dunkelfärbung ist teils durch den Gehalt von violettem Fluorit, mehr noch durch Bitumen bedingt.Fluorit wurde ferner im stratigraphisch höher gelegenen Plattendolomit (Ca₃) der Leine-Serie Z3 gefunden. In Aufschlüssen und Steinbrüchen in der Nähe von Sontra enthält der Plattendolomit lokal 1–4 % CaF₂.Die makro- und mikroskopisch sichtbare Wechsellagerung von Fluorit und Dolomit mit einem deutlichen Lagengefüge und das Fehlen von hydrothermalem Fluorit und anderen Mineralien auf Gängen und Klüften sind Beweise für eine synsedimentäre Bildung des Fluorites im Hauptdolomit (Ca₂) und Plattendolomit (Ca₃) in Hessen. Für den Hauptdolomit wird angenommen, daß er spätdiagenetisch entstanden ist. Dies dürfte auch für den Fluorit zutreffen. Als Bildungsbereich werden flache Lagunen mit salinärer Fazies angenommen. Das Fluor stammt aus dem normalen Gehalt des Meerwassers. Es muß aber angenommen werden, daß der Fluorgehalt des Meerwassers durch Zufuhr von Fluor aus dem Festlande, z. B. aus den fluorreichen Graniten des Harzes merklich erhöht wurde. Nur so sind die großen Fluoritmengen im Zechsteindolomit in Hessen zu erklären. Sie werden auf 5–7·10⁶ + CaF₂ geschätzt.

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In 1974, fluorite was detected for the first time in the Hauptdolomit (Ca₂) and in the Plattendolomit (Ca₃) of the Middle Zechsteinformation near Eschwege and Sontra, Hessia. It was confirmed by means of drilling, chemical and geochemical investigations that the fluorite in the Hauptdolomit is stratabound. It occurs both locally in the form of macroscopic dark layers and lenses of up to 0,5 m thickness and moreoften, as zones up to 18–20 m thick which cannot macroscopically be distinguished from the greyish white dolomite without fluorite because of the low CaF₂ content (less than 10 %).The fluorite contents vary between 10 an 50 % CaF₂ in the dark black layers. Special samples may contain up to 80 % CaF₂. The dark colour derives partly from the lilac fluorite but to a greater degree from bitumous material.Fluorite has also been detected in the stratigraphically higher Plattendolomit (Ca₃) of the Leine-Series Z 3. Outcrops and quarries near Sontra have local contents of 1–4 % CaF₂.The macroscopic and microscopic interstratification of fluorite and dolomite with clear layer textures and the absence of hydrothermal fluorite and other minerals in veins of fissures are evidence for a synsedimentary formation of the fluorite in the Hauptdolomit (Ca₂) and the Plattendolomit (Ca₃). The Hauptdolomit is thought to have developed during late diagenesis. This should be valid for the fluorite, too. Shallow lagoons of a salinar facies are thought to have been the depositional environment. The fluorite precipitated from the sea waters, which were apparently enriched in fluorine by erosion at the fluorine rich granites of the Harz mountains. This is the only obvious explanation of the large amounts of fluorine in the Zechstein dolomite, estimated at 5–7×10⁶ tonnes CaF₂.

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Résumé En 1974, de la fluorine fut découverte dans la dolomie dite »Hauptdolomit« (Ca₂) et dans la dolomie dite »Plattendolomit» (Ca₃) du Zechstein moyen, près d'Eschwege et de Sontra, en Hesse. Les sondages effectués ainsi que les analyses chimiques et géochimiques ont montré que la fluorine se rencontre de façon stratiforme dans la »Hauptdolomit«, quelquefois en couches et lentilles foncées d'une épaisseur maximale de 0,5 m, ou elle est visible macroscopiquement. La fluorine est souvent présente en faibles teneurs (moins de 10% de CaF₂) dans des couches de 18 à 20 m d'épaisseur; de ce fait, ces dernières ne se distinguent pas de la dolomie gris-blanche exempte de fluorine.La teneur en fluorine varie de 10 % à 50% de CaF₂ dans les couches foncées à noires. Certains échantillons renferment jusqu'à 80% de CaF₂. La coloration foncée est due en partie à la fluorine violette, mais plus encore à la présence de bitume.De la fluorine fut également localisée dans la »Plattendolomit« (Ca₃) de la »LeineSerie Z 3«, qui est située à un niveau stratigraphique supérieur. Cette »Plattendolomit« telle qu'on la rencontre dans les affleurements et carrières des environs de Sontra, contient de 1–4% de CaF₂.L'alternance de fluorine et de dolomie qui, avec sa structure en couches nettement développées, est visible tant macroscopiquement que microscopiquement, ainsi que l'absence de fluorine hydrothermale et d'autres minéraux dans les filons et cassures, sont considérées comme preuves de la formation syn-sédimentaire de la fluorine dans la »Hauptdolomit« (Ca₂) et dans la »Plattendolomit« (Ca₃) de la Hesse. On suppose que la formation de la »Hauptdolomit« est diagénétique tardive. Cette hypothèse devrait également s'appliquer à la fluorine. Il est probable que ce processus a eu lieu dans les lagunes peu profondes à faciès salin. Le fluor provient de l'eau de mer à teneur normale. On peut cependant supposer que la teneur en fluor de l'eau de mer s'est accrue suite à l'apport de fluor provenant du continent, p.ex. à partir de granites riches en fluor du Harz. C'est seulement ainsi que peuvent s'expliquer les grandes quantités de fluorine de la dolomie du Zechstein, en Hesse. Elles sont évaluées entre 5 et 7 · 10⁶ de CaF₂.

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(Ca₂) (Ca₃) . , , , 0,5 . 18–20 , - — CaF₂ 10% — , . 10 50% CaF₂. 80% CaF₂. , . (Ca₃). 1–4% CaF₂. , , ; , . , Ca₂ . . , . . , ., , . . 5–7 × 10⁶ CaF₂.

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Unserem Lehrer, Herrn Professor Dr. Georg Fischer, München, zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Das geochemische Verhalten des Strontiums bei der Genese und Diagenese von Ca-Karbonat- und Ca-Sulfat-Mineralen

Experimental partioning of Sr between solutions, aragonite, calcite, gypsum and anhydrite show that the isomorphous replacement of Ca²⁺ by Sr²⁺ can be described as a linear function. The constants of the distributions are used to calculate primary Sr-contents of the various Ca-carbonates and Ca-sulfates precipitated from seawater and to estimate the point of precipitation of celestite. Comparism of these data with actual Sr-contents in sediments and sedimentary rocks show that in most cases gypsum has to be considered as the primary precipitate. Anhydrite in general is formed by diagenetic alteration of gypsum. The average Sr-content of gypsum rocks make it very probable that the Sr-concentration of seawater has stayed virtually unchanged since the end of Mesozoic. Sr-contents of carbonate rocks show that most of the limestones have been altered diagenetically. The distribution of Sr within the various sedimentary units of the earth's crust make it very probable that this alteration occurred in a system open to pore solutions.     

Röntgenographische und Mikrochemische Kontrolluntersuchungen bei Geochemischen Analysen an Einzelmineralen

The substitution of certain strange elements in the crystal lattice changes the lattice. The lattice constant increases as it is shown for instance with sphalerite, or decreases as it is shown with the example of glenite. Accordingly, X-Ray diffraction controls, whether strange elements, found by chemical analysis, are real components of the tested individual minerals. Further possibilities of control are given by X-Ray spectrochemical and by micro-chemical analysis of polished sections of ores, when the purity of minerals is proved by microscopic testing.     

Die Rolle der Strukturänderung und Mischkristallentwicklung bei der Deutung der Differentiation und Kristallisation vulkanischer Gesteine

Zusammenfassung Es wird ein Überblick über die Änderung des Gefüges und der Mischkristalle einer Generation vulkanischer Gesteine gegeben. Die Gesteinsproben lassen sich nach ihren Einsprenglingen in eine genetische Reihenfolge der Schmelzentwicklung gliedern und zeigen dabei eine kontinuierliche Veränderung der Mischkristallphasen der Grundmasse. An Meßreihen für Olivin, Plagioklas und Sanidin und an der Verschiebung der Röntgenreflexe ist dieser Phasenwandel nachgewiesen. Zwölf Abbildungen zeigen den Übergang des Mineralbestandes und des Gefüges in der Grundmasse von Probe zu Probe.

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A survey of the changes of the structure and of the mixed crystals in a generation of volcanic rocks is given. According to their accessory minerals (Einsprengunge) the rock samples can be arranged in a genetic sequence of the melting-process; in this they show a continuous change in the phases of mixed crystals of the ground-mass. This change of phase is demonstrated by measuring sequences for Olivine, Plagioclase and Sanidine and by shift of the X-ray reflexes. Twelve figures show the transition of the mineral stock and of the structure in the ground-mass from sample to sample.

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Résumé Une vue d'ensemble sur les changes de structure et des cristaux composés d'une génération de roches volcaniques est présentée. Les spécimens de roches peuvent être organisés — selon leurs phénocrystaux — dans une série génétique du procès de fusion; ils montrent une change continuelle des phases de cristaux composés de la matrice. La change des phases ist prouvée par mesurages en séries et par le déplacement des reflexes radiographiques. Douze figures montrent la transition du dépót de minéraux et de la structure dans la matrice d'un spécimen à l'autre.

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Stabilitätsbeziehungen zwischen Chlorit,Cordierit und Almandin bei der Metamorphose

The stability relations between cordierite and almandite in rocks, having a composition of CaO poor argillaceous rocks, were experimentally investigated. The starting material consisted of a mixture of chlorite, muscovite, and quartz. Systems with widely varying Fe²⁺/Fe²⁺+Mg ratios were investigated by using two different chlorites, thuringite or ripidolite, in the starting mixture. Cordierite is formed according to the following reaction: $${\text{Chlorite + muscovite + quartz}} \rightleftharpoons {\text{cordierite + biotite + Al}}_{\text{2}} {\text{SiO}}_{\text{5}} + {\text{H}}_{\text{2}} {\text{O}}$$ . At low pressures this reaction characterizes the facies boundary between the albite-epidotehornfels facies and the hornblende-hornfels facies, at medium pressures the beginning of the cordierite-amphibolite facies. Experiments were carried out reversibly and gave the following equilibrium data: 505±10°C at 500 bars H₂O pressure, 513±10°C at 1000 bars H₂O pressure, 527±10°C at 2000 bars H₂O pressure, and 557±10°C at 4000 bars H₂O pressure. These equilibrium data are valid for the Fe-rich starting material, using thuringite as the chlorite, as well as for the Mg-rich starting mixture with ripidolite. At 6000 bars the equilibrium temperature for the Mg-rich mixture is 587±10°C. In the Fe-rich mixture almandite was formed instead of cordierite at 6000 bars. The following reaction was observed: $${\text{Thuringite + muscovite + quartz}} \rightleftharpoons {\text{almandite + biotite + Al}}_{\text{2}} {\text{SiO}}_{\text{5}} {\text{ + H}}_{\text{2}} {\text{O}}$$ . Experiments with the Fe-rich mixture, containing Fe²⁺/Fe²⁺+Mg in the ratio 8∶10, yielded three stability fields in a P,T-diagram (Fig.1):

1. Above 600°C/5.25 kb and 700°C/6.5 kb almandite+biotite+Al₂SiO₅ coexist stably, cordierite being unstable.
2. The field, in which almandite, biotite and Al₂SiO₅ are stable together with cordierite, is restricted by two curves, passing through the following points:
   1. 625°C/5.5 kb and 700°C/6.5 kb,
   2. 625°C/5.5 kb and 700°C/4.0 kb.
3. At conditions below curves 1 and 2b, cordierite, biotite, and Al₂SiO₅ are formed, but no garnet.

An appreciable MnO-content in the system lowers the pressures needed for the formation of almandite garnet, but the quantitative influence of the spessartite-component on the formation of almandite could not yet be determined. the Mg-rich system with Fe²⁺/Fe²⁺+Mg=0.4 garnet did not form at pressures up to 7 kb in the temperature range investigated. Experiments at unspecified higher pressures (in a simple squeezer-type apparatus) yielded the reaction: $${\text{Ripidolite + muscovite + quartz}} \rightleftharpoons {\text{almandite + biotite + Al}}_{\text{2}} {\text{SiO}}_{\text{5}} {\text{ + H}}_{\text{2}} {\text{O}}$$ . Further experiments are needed to determine the equilibrium data. The occurence of garnet in metamorphic rocks is discussed in the light of the experimental results.     

Nontronit vom Hohen Hagen und Chloropal vom Meenser Steinberg bei Göttingen

Zusammenfassung Von dem in der tertiären Sandunterlage des Hohen-Hagen-Basaltes ausgeschiedenen Nontronitmineral wurde eine chemische Analyse angefertigt und daraus die Strukturformel (Fe³⁺ _1,80Al_0,13Mg_0,10)_2,03[(OH)₂| Al_0,30Si_3,70O₁₀]^–0,31 aufgestellt, die einem Nontronit mit 90% Fe-Endglied entspricht. Die Bildung des Nontronitvorkommens erfolgte unter Mitwirkung des durch den Basaltaufstieg erhitzten und die übergeflossene Lava am Entweichen gehinderten Grundwassers der Sande. Der Stoffbestand entstammt dem Mobilisat der Basaltzersetzung. Die Ausfällung wurde durch E_h und p_H der sich mischenden Lösungen gesteuert. Die Transportbedingungen der Ionen und das Verhalten einiger Spurenelemente werden diskutiert. — Die chemische Analyse des Chloropals vom Meenser Steinberg ergibt für diesen einen Anteil von rund 1/4 Nontronit und 3/4 Opal-Cristobalit.

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Summary A chemical analysis was made of a nontronite mineral found in the tertiary sands below the basalt of the Hoher Hagen. Basing on this analysis, the structural formula is: (Fe³⁺ _1,80Al_0,13Mg_0,10)_2,03[(OH)₂| Al_0,30Si_3,70O₁₀]^–0,31. Thus, the mineral consists of 90% Fe-Nontronite. The formation of the nontronite was caused by the action of the ground water in the sands, which was heated by the basaltic magma and kept from escaping by the overflown lava. The chemical components were derived from the basalts through decomposition. The precipitation was caused by the differences in E_h and p_H of the solutions which were mixed during this process. The conditions for the transport of the ions and for the distribution of the trace elements are discussed. — From the chemical analysis of the Chloropale from the location Meenser Steinberg a mineralogical composition of 1/4 nontronite and 3/4 opale-cristobalite is calculated.

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Der Nontronit ist ... wohl ein Montmorillonit mit fast vollständigem Ersatz von Al³⁺ durch Fe³⁺ ... Als Zersetzungsprodukt eisenhaltiger Silikate weit verbreitet, ebenso wie der grüne Chloropal, der ein Gemenge von Nontronit mit Opalkieselsäure darstellt.Felix Machatschki, Spezielle Mineralogie auf geochemischer Grundlage (1953).

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

Die Vorkordillere und die Hochkordillere bei San Pedro de Atacama (Nordchile)

Ohne Zusammenfassung     

Einige Geräte und Techniken für die Rationalisierung gefügestatistischer Arbeiten bei tektonischen und felsmechanischen Untersuchungen

ZusammenfassungEinige Geräte und Techniken für die Rationalisierung gefügestatistischer Arbeiten bei tektonischen und felsmechanischen Untersuchungen Eine bedeutende Rationalisierung großzahlstatistischer Messungen von Gefügeelementen, die als Unterlage für felsmechanische und tektonische Untersuchungsarbeiten erforderlich sind, wird mit Hilfe einiger neu entwickelter Geräte und Auswertungstechniken erreicht. Für Kompaßmessungen findet ein Gelände-Registriergerät Verwendung, mit welchem Lochdiagramme angefertigt werden. Ein halbautomatischer Universaldrehtisch erlaubt die selbsttätige Registrierung mikroskopischer Gefügemessungen, die ebenfalls in Lochdiagrammen Aufnahme finden. Über ein photomechanisches Verfahren werden die Lochdiagramme in Konturen-Diagramme übergeführt.

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SummarySome Devices and Techniques for Rationalization of Statistical Measurements of Fabric Elements in Tectonic and Rock Mechanical Investigations A considerable rationalization of large-number statistical measurements of fabric elements, necessary as basis for research work in rock mechanics and tectonics, is obtained with the aid of some recently developed instruments and evaluation techniques. For compass measurements a field recording device is used, with which punch diagrams are made. A semiautomatic universal stage enables the automatic recording of microscopic fabric measurements, which are also recorded by punch diagrams. These diagrams are transformed into contour diagrams by a photomechanical procedure.

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RésuméQuelques appareils et techniques pour rationaliser les travaux de statistique structurale aux recherches tectoniques et de mécanique des roches Une rationalisation considérable de mesurages statistiques sur grandes nombres d'éléments de texture nécessaire comme base pour des recherches de la mécanique de roches et de la tectonique, est obtenue à l'aide de quelques instruments et de procédés d'évaluation récemment développés. Pour les mesurages exécutés avec la boussole on se sert d'un enregistreur de terrain avec lequel des diagrammes de perforation sont faits. Une table tournante universelle semi-automatique permet l'enregistrement automatique de mesurages microscopiques de la structure qui sont enregistrés également par les diagrammes de perforation. A l'aide d'un procédé photomécanique ces diagrammes de perforation sont transformés en diagrammes de contour.

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Mit 3 Abbildungen     

Lagerstättenkundliche Charakterisierung des Ni- und Cr-haltigen Eisenerzvorkommens bei Trstenik (Jugoslawien)

Zusammenfassung Die sedimentären Eisenerze bei Trstenik (Kosovo-Metohija) enthalten im Mittel ca. 40% Fe, 1,0% Ni und 3,5% Cr₂O₃. Stratigraphisch liegt das linsenförmige Erzlager zwischen liegenden paläozoischen Serpentin-Peridotiten und hangenden oberkretazischen Sedimenten. Die Erze sind als Umlagerungs-produkte einer lateritischen Verwitterungskruste von Serpentiniten im Rahmen der Oberkreidetransgression entstanden. Ein Vergleich der chemischen Zusammensetzung von bergfrischem und oberflächennahem Erz belegt den exogenen Einfluß der Verwitterung durch typische Elementver-schiebungen. Die in lateritischen Verwitterungsprofilen von Serpentiniten meist vorliegende räumliche Trennung der Metalle Fe, Ni, Co und Cr ist durch den marinen Umlagerungsvorgang weitgehend aufgehoben worden. Der Mineralbestand des normalen Erztyps sowie seine Herkunft werden beschrieben und diskutiert. Quantitativ wichtige Mineralphasen sind Brauneisenerz, Spinelle, Karbonate, Quarz sowie Serpentin und seine Zersetzungs-produkte. Ni ist teilweise, Co fast ausschließlich an Millerit gebunden. Die Anwesenheit von Sulfiden neben Eisenspat und Chamosit weist auf reduzierende Bedingungen im frühdiagenetischen Zustand. Weitere Ni-Träger können Hydrosilikate oder auch Brauneisenerz bzw. Tonminerale der Grundmasse sein. Im Gegensatz zu genetisch ähnlichen Ni-haltigen Trümmereisenerzen in Griechenland (Larymna) hat eine spätere Migration von Nickel in liegende Basisbereiche des Erzlagers hier nicht stattgefunden.

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Sedimentary iron ore near Trstenik (Kosovo-Metohija) contains an average of about 40% Fe, 1.0% Ni and 3.5% Cr₂O₃. The lenticular deposit is situated between underlying Paleozoic serpentine-peridotites and overlying Upper Cretaceous sediments. The ore is a redepositional product of a lateritic weathering crust of serpentinite formed during the Upper Cretaceous transgression. A comparison of the chemical composition of fresh ore with ore close to the surface proves the exogenous influence of recent weathering by typical shifting of elements. In laterite profiles of serpentinites, the metals Fe, Ni, Co and Cr are mostly seperated and enriched in different layers; by the marine redeposition this characteristic feature was largely eliminated. The mineral content of the normal ore type and its origin is described and discussed. Minerals of quantitative importance are limonite, spinels, carbonates, quartz and serpentine with its weathering products. Ni is partially, Co is almost completely bound to millerite. The presence of several sulfides beside iron carbonate and chamosite indicates a reducing environment in an early diagenetic stage. Further Ni-bearing phases can be hydrosilicates or limonit or, respectively, clay minerals of the matrix. Contrary to Ni-bearing, detrital iron ore of similar origin in Greece (Larymna) a later migration of Ni to deeper parts of the deposit was not observed in this case.

     

Untersuchungen über das Gleichgewicht zwischen K-Feldspat,Quarz und Muskovit und die Anwendung auf Fragen der Gesteinsbildung bei tieferen Temperaturen

During equilibration of K-feldspar, quartz and muscovite with dilute KCl-solutions, the change in pH of the solution was measured as a function of time. The resulting equilibrium constant, K _T = ^aK + /^aH +, is 10^4.21±0.06, 10^5.86±0.03 and 10^6.01±0.03 at 300, 60 and 30° C respectively (standard states at 1 bar) and are consistent with the best higher temperature data. At 30° C this constant is consistent with the ^aK + /^aH + ratio of seawater. From K _T and the activity of K ⁺ in seawater, a pH of 8.2 is calculated, essentially identical with the pH which results from dissolution of CaCO₃ under atmospheric CO₂-pressure. Consequently, detrital K-feldspar, quartz, muscovite, and calcite are stable in seawater. Apparently, the seawater pH is controlled by CaCO₃ as well as K-feldspar, quartz and muscovite. Independently both equilibria show virtually the same pH, within the variability due to disordering, solid solution and surface energy effects.Assuming that the K-concentrations of pore solutions vary between about 4000 and 40 ppm, these solutions have alkalic pH-values in the temperature range between 30 and 300° C if K-feldspar, quartz and muscovite are present. In limestones the pH is fixed by the dissociation of CaCO₃; the occasionally observed formation of K-feldspar in these rocks requires a minimum K-concentration of approximately 4 ppm.

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Die Untersuchungen wurden am Department of Mineralogy and Geochemistry der Pennsylvania State University durchgeführt. Der erste Autor (H. E. Usdowski) bedankt sich für die freundliche Aufnahme und die ausgezeichneten Arbeitsmöglichkeiten. Besonderer Dank gilt Dr. George Helz für viele Diskussionen und manche Hilfe im Labor. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat die Untersuchungen durch einen Forschungsauftrag unterstützt.     

Return to normal — Leipzig in search of its future position in Central Europe

Before World War II Leipzig was one of the most important cities in Germany. Leipzig was a metropole holding the primate position in international trade fairs and in publishing. It was also the seat of the Supreme Court of Germany (since late 19th century). Under socialist dictatorship following the partition of the country after WW II the outstanding ranking was lost.The famous modest demonstration of the people of Leipzig in the fall of 1989 proved to be the main impetus of the velvet revolution, the marvelous turnaround eventually leading to the reunification of Germany, the key event for the gradual unification of all-Europe. From this moment the city of Leipzig started to regain a truely prominent position in the central European urban hierarchy. While some traditional functions may lag behind furtheron, as for example industrial production, services in particular in transportation, commerce and communication promise lasting booming. Correspondingly, construction activities are in full swing to thoroughly modernize the city core, to establish large scale economic foci (several giant distribution centers, the new fair grounds, the substantially up-graded airport, for example), and to catch up with the sub-urbanization process in modern housing which has been interrupted for half a century. The vigorious development of present-day Leipzig stands for the spirit of new hope which now is characteristic for vast areas in East-Central Europe.