Löslichkeit von KCl in der Gasphase von überkritisch erhitztem Wasser

Zusammenfassung Die Löslichkeit von KCl in überkritisch erhitztem Wasser wird in einem Temperaturbereich von 400–500° und einem Druckgebiet bis 300 Atm. bestimmt. Als Druckgefäß wird ein 1 Liter fassender Autoklav verwendet, aus dem bei konstant gehaltener Temperatur nacheinander kleine Probemengen der gasförmigen Lösung über ein Gasauslaßventil in einem gekühlten V2A-Rohr aufgefangen und zur Gehaltsbestimmung abgetrennt werden. Die KCl-Bestimmung erfolgte im allgemeinen chemisch, bei kleinen Drucken und dementsprechend kleinen Mengen durch beigemengtes, künstlich radioaktives K⁴² mit einem Flüssigkeitszählrohr. Die LöslichkeitL steigt bei vorgegebener Temperaturt mit dem Druckp an, und zwar bei der 400°-Löslichkeitsisotherme stärker als bei den L-Isothermen höherer Versuchstemperatur (450°, 475° und 500°).Weil nur Löshchkeiten bis maximal 1 g je Liter ausgewertet werden, wurde das logL,p-Diagramm in ein log L, log -Diagramm (-Dichte) umgezeichnet und vorausgesetzt, daß die hierfür benutztenpt-Tabellen für reines Wasser noch für stark verdünnte Salzlösungen anwendbar sind. Der geradlinige Kurvenverlauf im doppeltlogarithmischen Diagramm zeigt an, daß für die Zunahme von L mit eine Beziehung der ArtL = const ⁿ (n für KCl 3,2) aufgestellt werden kann. Eine geringe Zunahme vonL mit der Temperatur im Bereich von 400–500° bei konstant gehaltenen -Werten ist aus einem logL,t-Diagramm ersichtlich. Die ⁿ -Beziehung scheint weitgehend auch für die Löslichkeit von SiO₂ bei den Temperaturen 400 und 500° gültig zu sein (n _400° 2,3,n ₅₀₀ 1,73). Die Ergebnisse der Löslichkeitsmessungen anderer Autoren an ähnlichen Systemen werden diskutiert und Beziehungen zu den eigenen Ergebnissen hergestellt.Unter bestimmten Voraussetzungen fürp undt lassen sich Schlüsse auf solche Vorgänge in der Erdrinde ziehen, die mit den beschriebenen Versuchsbedingungen vergleichbar sind bzw. den Ablauf von chemischen Reaktionen bei der Gesteinsumwundlung in bestimmter Richtung (Auflösung oder Abscheidung über die Gasphase) beeinflussen können.Herrn P of. Dr. C. W.Correns zum 60. Geburtstag gewidmet.In gekürzter Form vorgetragen auf der Tagung der Deutschen Mineralogischen Gessellschaft in Regensburg im August 1952.     

Talc-chlorite-amphibole felses of the KTB pilot hole,Oberpfalz, Bavaria: Protolith characteristics and phase relationships

Summary The metagabbro-amphibolite sequences in the KTB pilot hole contain intercalations of talc-chlorite-amphibole felses (or hosbachites), which show transitional contacts to the adjacent metagabbros. The hosbachites are characterized by relics of a primary igneous texture and still contain igneous minerals like clinopyroxene, biotite and pseudomorphs after olivine, while brown Ca-amphibole was presumably formed in a late-magmatic stage. The geological, textural, mineralogical and geochemical evidence indicates that the hösbachites were derived from ultramafic cumulates, differentiated from a basaltic magma, either in the inner parts of dolerite sills or in small gabbro intrusions. A pervasive metamorphic overprint under medium-pressure, amphibolite-facies conditions which was accompanied by penetrative deformation led to assemblages with green Ca-amphibole ± anthophyllite ± cummingtonite ± tremolite/actinolite + clinochlore + talc + olivine + ilmenite ± Cr-bearing spinel + sulfides. Phase relationships are consistent with a prograde P-T path leading to the formation of anthophyllite from olivine + talc at peak metamorphic temperatures of 640–700°C, at assumed pressures of 8-10 kbar, similar to those derived from mineral assemblages in the adjacent metabasites and metasediments. High-pressure relics locally present in coronitic metagabbros and retrograded eclogites of the KTB pilot hole were not recognized in the hosbachites. A retrograde overprint under greenschist-facies conditions led to the total replacement of igneous or metamorphic olivine by aggregates of antigorite + magnetite, chloritization of biotite and the formation of late tremolite/ actinolite.

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Zusammenfassung Talk- Chlorit-Amphibol-Felse der KTB-Vorbohrung, Oberpfalz: Eduktcharakteristik und Phasenbeziehungen Die Metagabbro-Amphibolit-Folge in der KTB-Vorbohrung enthält Einschaltungen von Talk-Chlorit-Amphibol-Felsen (Hosbachite), die graduelle Übergänge zu den benachbarten Metagabbros aufweisen. Die Hosbachite sind durch Relikte von primären magmatischen Gefügen gekennzeichnet and führen noch magmatische Mineralrelikte wie Klinopyroxen, Biotit and Pseudomorphosen nach Olivin, während brauner CaAmphibol wahrscheinlich spdtmagmatisch gebildet wurde. Verbandsverhältnisse, Reliktgefüge und Reliktminerale sowie Haupt- und Spurenelement-Geochemie sprechen dafür, daß die Hosbachite auf ultramafische Kumulate zurückgehen, die aus einem basischen Magma differenziert wurden, and zwar entweder im Innern von doleritischen Lagergängen oder in kleinen Gabbro-Intrusionen.Eine durchgreifende metamorphe Überprägung unter Bedingungen der Mitteldruck Amphibolitfazies, die von einer penetrativen Deformation begleitet war, fuhrte zu Mineralparagenesen mit grünern Ca-Amphibol ± Anthophyllit ± Cummingtonit + Tremolit/Aktinolith + Klinochlor + Talk + Olivin + Ilmenit + Cr-haltigem Spinell + Sulfiden.Die Phasenbeziehungen weisen darauf hin, daß sich im Zuge eines prograden P-TPfades Anthophyllit aus der Paragenese Olivin + Talk bildete. Als P-T-Bedingungen beim Hbhepunkt der Metamorphose können Temperaturen von 640–700°C in einem angenommenen Druckbereich von 8-10 kbar abgeschätzt wurden, ähnlich wie sie auch aus den Mineralparagenesen in den angrenzenden Metabasiten and Metasedimenten der KTB-Vorbohrung ableitbar sind. Hochdruckrelikte, die gelegentlich in koronitischen Metagabbros and retrograd überprägten Eklogiten der KTB-Vorbohrung auftreten, wurden in den Hösbachiten nicht gefunden. Eine retrograde Überprägung unter grünschieferfaziellen Bedingungen führte zu einer vollständigen Verdrängung von magmatischem und metamorphem Olivin durch Aggregate von Antigorit + Magnetit, zur Chloritisierung von Biotit und zur Bildung einer späten Generation von Tremolit/ Aktinolith.

     

Retrograde pressure-temperature path for spinel-bearing metapelites in Rayagada, Eastern Ghats, India

Summary Two assemblages have been identified in spinel-bearing metapelites from Rayagada, in the Eastern Ghats Belt, India: the first, an iron-rich assemblage, is characterized by iron-rich spinel and garnet; the second, iron-poor assemblage, by iron-poor spinel and garnet, together with cordierite and hematite. Garnet and sillimanite coronas around spinel show elongation parallel to the dominant fabric in the iron-rich assemblage but not in the iron-poor one. Both textures suggest the corona forming retrograde reaction spl + qtz = grt + sil. The P-T conditions for these corona-forming reactions are estimated at 950°C and 8.7-9.0 kbar for the iron-rich, and 800°C and 8 kbar for the iron-poor assemblage. Thermobarometric results and observed phase relations, using the model system FeO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (FMAS) indicate near-isobaric cooling from 950° to 800°C and subsequent decompression from 8 to 6.5 kbar. The corona-forming event in the iron-rich assemblage has been correlated with the dominant second phase of deformation (D2), but that in the iron-poor assemblage apparently postdates D₂.

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Der retrograde P-T Pfad Spinell führender Metapelite in Rayagada, östliche Ghats, Indien

Zusammenfassung Zwei unterschiedliche Spinell-führende Mineralvergesellschaftungen in Metapeliten werden aus Rayagada in den östlichen Ghats Indiens beschrieben. Die erste, eine eisenreiche, ist durch Fe-reichen Spinell und Granat, die zweite eisenarme, durch Fe armen Spinell, Granat, Cordierit und Hämatit charakterisiert. Granat und Sillimanit Coronas um Spinell sind nur in der eisenreichen Vergesellschaftung parallel zum dominierenden metamorphen Gefüge elongiert, nicht aber in der eisenarmen. Beide Texturen belegen die retrograde Reaktion Spl + Qtz = Grt + Sil. Die P-T Bedingungen der Koronareaktionen in der Fe-reichen Assoziation werden mit ca. 950°C und 8.7-9.0 kbar, die in der Fe-armen mit ca. 800°C und 8 kbar abgeschätzt. Die Ergebnisse der Geothermobarometrie und die beobachteten Phasenbeziehungen im Modellsysem FeO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (FMAS) belegen eine mehr oder weniger isobare Abkühlung von ca. 950 bis 800°C mit anschließender Dekompression von ca. 8 bis 6.5 kbar. Die koronabildende Raktion in der eisenreichen Vergesellschaftung wird mit der dominierenden zweiten (D2) Deformationsphase korreliert, überdauert diese aber in den Fe-armen Gesteinen.

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With 5 Figures     

Gold-Silver vein mineralization at Tyndrum,Scotland

Summary Electrum, hessite, petzite and sylvanite have been recorded from veins at Tyndrum, Scotland. Electron probe micro-analyses have also revealed two un-named Ag-Te-S phases. Fluid inclusion studies suggest that the mineralising fluids responsible for the precious metal mineralization contained 7.0 mol % CO₂ and 7 wt % NaCl. T_H (temperature of homogenisation) determinations were in the range 295°C to 325°C and a depth of vein formation 4 km is indicated. Mineral precipitation was probably caused by cooling and adsorption of gold onto pyrite. ³⁴S values of + 1.8%o for galena from the Au + Ag + Te veins suggest a different (possibly igneous) sulphur source to that producing the Pb +Zn vein mineralization in the Tyndrum area. Although an age of 380 Ma was obtained using K-feldspar in the veins the data are not conclusive. It is argued that the Au + Ag mineralization at Tyndrum is due to hydrothermal activity related to Cu +Mo mineralization associated with the Late Caledonian granites.

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Die Gold-Silber-Gang-Vererzung von Tyndrum, Schottland

Zusammenfassung In der Gang-Vererzung von Tyndrum, Schottland, kommen eine Gold-Silber-Legierung, Hessit, Petzit und Sylvanit vor. Außerdem ergaben Mikrosondenanalysen das Vorhandensein von zwei unbekannten Ag-Te-S Phasen. Die Untersuchungen von Flüssigkeitseinschlüssen zeigen, daß die für die frühe Mineralisation verantwortlichen Lösungen 7.0% Mol.% CO₂ und 7 Gew.% NaCl enthalten haben. Die Homogenisie-rungstemperaturen liegen im Bereich von 295-325°C und weisen auf eine Tiefe der Gangentstehung von 4 km hin. Die Au-Ag-Te Mineralbildung kam vermutlich durch Abkühlung und Adsorption von Gold auf Pyrit zustande. ³⁴S-Werte von + 1.8%0, gemessen an Bleiglanz aus Au-Ag-Te-Gängen deuten eine magmatische Schwefelherkunft an, während die Pb-Zn-Gangmineralisation eine andere Schwefelquelle vermuten läßt. Die Altersdatierung der Gänge von 380 Mio. Jahren läßt sich derzeit noch nicht sinnvoll interpretieren. Es wird angenommen, daß die Au-Ag-Vererzung von Tyndrum durch hydrothermale Aktivität im Zusammenhang mit einer an spätkaledonische Granite gebundenen Cu-Mo-Vererzung entstanden ist.

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With 5 Figures     

Petrologische Untersuchungen an einem alpinotypen Granitgneis und seinen Hüllgesteinen (“Villacher Granitgneis”, Kärnten, Österreich)

Als Ausgangsgestein des Villacher Granitgneises ist ein spätdifferenzierter, saurer Granit anzusehen, wofür folgende Argumente sprechen:

Dehydration-melting of solid amphibolite at 10 kbar: Textural development,liquid interconnectivity and applications to the segregation of magmas

Summary Anisotropic crystal structures and rock texture control liquid morphology and distribution during dehydration-melting at 10 kbar in solid cylinders of lineated amphibolite (mode: hornblende 70%, plagioclase 30%), sealed in gold capsules, in piston-cylinder runs ranging from 21 days at 850 °C to 4 days at 1000 °C. The shapes of most liquid pockets are crystallographically-controlled, with many corners having angles greater than 60°. Few crystal/liquid triple junctions develop the interfacial energy-controlled dihedral angles (), which form in experiments using finely-ground powders of minerals with poor cleavage. Liquid interconnectivity probably is attained at 875 °C with only 2% liquid, indicating that dihedral angles less than 60° may not be necessary to achieve interconnectivity in partially melted metamorphic rocks. The surfaces between elongated grains in lineated rocks can become pathways for the migration of liquid or the diffusion of components. By 850 °C, hornblende begins to dehydrate at internal nucleation sites, producing a texture of hornblende rims and clinopyroxene cores (generally attributed to hydration of clinopyroxene). Within the temperature interval of 850–900 °C, transient vapor generates layers of low viscosity, H₂O-saturated, granitoid liquid between hornblende and plagiocase crystal faces, potentially capable of segregation if time-temperature relationships are suitable. At higher temperatures the increased liquid fraction is H₂O-undersaturated, with viscosity too high to permit segregation. There is a prospect that segregation of initially hydrous liquids could contribute to the dehydration of low-potassium amphibolites and effectively remove incompatible trace elements during the transition from amphibolite-facies to granulite-facies. Further experiments are needed to study the effects of time and temperature on textures in anisotropic rocks, particularly lineated amphibolites.

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Dehydrations-Schmelzen von Amphiboliten bei 10 kbar: Texturelle Entwicklung, Interkonnektivität der Schmelze und Anwendungen auf die Segregation von Magmen

Zusammenfassung Die texturelle Entwicklung von festen Zylindern von Amphibolit (Hornblende 70%, Plagioklas 30%) in Goldkapseln versiegelt, wurde w:rend Dehydrations-Schmelzen bei 10 kbar in einem Piston-Zylinder-Apparat bei Temperaturen von 850°C bis 1000°C für 21 bis 4 Tage untersucht. Die anisotropen Mineralstrukturen und die Gesteinstextur kontrollieren die Morphologie und Verteilung der Schmelze. Diese Parameter sowie der Anteil an Schmelze, bestimmen die Interkonnektivität der Schmelze. Im Gegensatz zu Experimenten, die fein gemahlene Pulver von fast isotropen Mineralen (z.B. Olivin oder Quarz) benützen, scheinen hier die Energieverhältnisse der Kristallstruktur die Energiebeziehungen zwischen den Kristall-Schmelzoberflächen während der texturellen Entwicklung der amphibolitischen Gesteine zu dominieren. Wenige Kristall-Schmelze Triple-Junetions entwickeln zwischen Flächen energie-kontrollierte dihedrale Winkel (). Die Formen der meisten Schmelzeinschlüsse sind kristallographisch kontrolliert und viele Ecken zeigen Winkel, die größer als 60° sind. Die Interkonnektivität der Schmelze wird jedoch eindeutig bei 875° C mit nur 2% Schmelze erreicht und könnte möglicherweise auch bei niedrigeren Temperaturen zustande kommen. Das Vorkommen von dihedralen Winkeln, die kleiner als 60° sind, muß nicht notwendig sein, um Interkonnektivität in teilweis aufgeschmolzenen metamorphen Gesteinen zu erzeugen. Die Oberflächen zwischen gelängten Körnern in Amphiboliten mit Lineation können Wege für die Migration von Schmelzen oder für die Diffussion von Komponenten während teilweisen Aufschmelzens werden. Bei 850° C begann die Dehydration der Hornblende an internen Nukleations-Stellen, unabhängig vom Rest des Gesteins. Zwischen 850° C und 900 °C entsteht so eine Textur von Klinopyroxenen mit Hornblenderändern. Die nicht im Gleichgewicht befindliche Dampfphase, die dabei entsteht, führt zur Bildung von Lagen von wassergesättigter granitoider Schmelze zwischen Hornblende und Plagioklasflächen, mit einer berechneten Viskosität, die gerade niedrig genug ist, um Segregation durch Kompaktion zu ermöglichen. Bei höheren Temperaturen und während längerer Zeiten, wobei mehr Schmelze entsteht, löst sich die Dampfphase in wasseruntersättigter Schmelze, mit einer Viskosität, die zu hoch ist um Segregation in geologisch realistischen Zeiten zu ermöglichen. Die Entwässerung von kalium-armen Gesteinen durch Segregation von ursprünglich wässrigen Schmelzen, die sich in dieser Weise gebildet haben, dürfte beim Amphiboht-Granulit-Übergang eine Rolle spielen.[/ p]

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With 10 Figures     

Wege in die Tiefen

Zusammenfassung Die Vorstellungen über Natur und Bewegungen der tiefen, nicht aufgeschlossenen Krustenteile hängen weitgehend von der Wahl der Deutungsprinzipien und Leitbilder für die Erscheinungen der sichtbaren Krustenteile ab.Einführungsvortrag zum Kapitel Der Tiefbau der Orogene der 50. Jahrestagung der Geologischen Vereinigung im März 1960 in Würzburg.     

Mineralreaktionen und Metamorphosebedingungen in Metapeliten des westlichen Schneebergerzuges und des angrenzenden Altkristallins (Ötztaler Alpen)

Zusammenfassung Der Grad der frühalpinen Metamorphose im Schneebergerzug und angrenzenden Altkristallin ist charakterisiert durch die beginnende Stabilität von posttektonisch gewachsenem Staurolith und Disthen am Nordrand des Schneebergerzuges. Das erste Auftreten von Staurolith ist durch erhöhten ZnO-Gehalt im Gestein kontrolliert, der im Staurolith mit maximal 5,6 Gew.% konzentriert ist. Erst südlich des Schneebergerzuges werden die Temperaturbedingungen der disk ontinuierlichen Mineralreaktion Granat + Chlorit + Muskovit = Staurolith + Biotit + Quarz + H₂O überschritten. Die Staurolithbildung in paragonitreichen Schiefern wird der Mineralreaktion Paragonit + Chlorit + Quarz = = Staurolith + Albit + H₂O zugeschrieben.Die häufige stabile Paragenese Paragonit + Quarz im chemisch reinen System limitiert die Maximaltemperaturen der frühalpinen Metamorphose mit einer thermodynamisch berechneten Temperatur von 570°C (5 kb). Mischkristallbildung, die im Albit stärker ist als im Paragonit und Verdünnung der Gasphase in Graphit-haltigen Gesteinen führte zur Instabilität von Paragonit und Quarz bei deutlich tieferen Temperaturen. Der Mg/Fe-Verteilungskoeffizient zwischen Granat und Biotit in bivarianten Paragenesen des Schneebergerzuges wird um einen Wert von 0,003 pro Mol.% Grossularkomponente im Granat erniedrigt.Die Verteilungskoeffizienten werden für diese Beeinflussung korrigiert und ergeben Gleichgewichtstemperaturen zwischen 548° und 577°C (5 kb). Eine weitere Erniedrigung des Verteilungskoeffizienten von Mg/Fe zwischen Granat und Biotit ist in Paragenesen mit zinkreichem Staurolith zu beobachten. Das Auftreten von Disthen läßt auf einen Mindestdruck während der frühalpinen Metamorphose von 5 kb bei 570°C schließen.

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Mineral reactions and conditions of metamorphism in metapelites of the Western Schneebergerzug and the Adjacent Altkristallin (Ötztal Alps)

Summary Conditions of metamorphism of the Schneebergerzug and adjacent Altkristallin are characterised by a posttectonic staurolite- and kyanite-microblastesis in the northernmost Schneebergerzug-rocks.Formation of staurolite is favoured by high ZnO-contents, which rise to 5.6 wt.% in staurolite. With increasing grade of metamorphism towards the south, the zone of continuous staurolite formation is limited by the reaction: garnet + chlorite + muscovite = = staurolite + biotite + quartz + H₂O in Altkristallin rocks south of the Schneebergerzug. Staurolite-formation in paragonite-rich micaschists is due to the reaction: chlorite + + paragonite + quartz = staurolite + albite + H₂O.Maximum conditions of metamorphism are limited by the occurrence of the stable assemblage paragonite + quartz with a calculated temperature of 570°C (5 kb). Breakdown of paragonite + quartz occurred at lowr temperatures due to solid solution, which is more dominant in albite than in paragonite, and a CH₄-rich fluid in graphitic schists. Mg/Fe-exchange geothermometry between garnet and biotite gives temperature between 548°C and 577°C (5 kb). Partition coefficients in divariant AFM-assemblages of the Schneebergerzug rocks are affected by–0.003 per mol.% Ca/(Ca+Mg+Fe+Mn) in garnet andK _D-values have been corrected before computing the temperatures. An additional lowering ofK _D-values is observed in mineral assemblages containing zinc-rich staurolite.Pressure conditions of 5 kb are minimum values due to the presence of kyanite in the Schneebergerzug rocks.

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Symbole G ^P,T Änderung der freien Enthalpie der Reaktion bei Druck- und Temperaturbedingungen - G ⁰ Änderung der freien Enthalpie der Reaktion bei Standardbedingungen (reine Minerale und ideale Gase bei 1 b Druck und allen Temperaturen - V _s Änderung des Volumens der festen Phasen der Reaktion - R Gaskonstante - T Temperatur - P Druck Abkürzungen der Mineralnamen Alb Albit - Bio Biotit - Chl Chlorit - Dis Disthen - Gra Granat - Mar Margarit - Mus Muskovit - Par Paragonit - Plg Plagioklas - Qua Quarz - Sta Staurolith Herkunft der Proben aufgrund der Bezeichnung LT Langtal - PL, PO Pfelderertal - PR, P, PF Pfossental - R Rotmoostal - S Schrottner - SW Seebertal - T Timmelsjoch - O Gaisbergtal Mit 9 Abbildungen     

Zu Verkittungsvorgängen an Psammiten

Zusammenfassung Die Sandsteine und Eisenoolithe im Schwäbischen Jura sind im allgemeinen unvollständig verkittet.An der Eisenerzlagerstätte von Geislingen (Steige), einem etwa 2 m mächtigen, langgestreckten Eisenoolithkörper im Oberen Braunen Jura, sind Verkittungserscheinungen besonders auffallend und wurden eingehend untersucht.Die verkitteten Teile können überall im Flözprofil auftreten, insgesamt ist die Verkittung aber oben ausgedehnter als unten. Es wird der Nachweis geführt, daß der Kalkzement primär ± homogen im Profil verteilt war und bei der diagenetischen Mobilisierung vorzugsweise nach oben gewandert ist. Für die Sandsteinhorizonte des Braunen Jura und z. T. des Schwarzen Jura gilt ähnliches.Da der unverkittete Oolith im Korngefüge Setzungserscheinungen zeigt, der verkittete dagegen nicht, läßt sich die Zeit der Verkittung als frühdiagenetisch angeben.Es wird angenommen, daß die Mobilisierung des Kalkzements im Rahmen der Setzungsentwässerung der liegenden Tonschichten erfolgte.Durch Wechsel von Zementation und Erosion ist am Dach des Lagers eine konglomeratische Schicht entstanden. Die Entstehung der konkretionär entstandenen Konglomeratkomponenten wird zu den Verkittungsvorgängen im Flöz in Beziehung gesetzt.     

Fluid inclusion studies of hydrothermally altered archaean granites around the Witwatersrand Basin

Summary Hydrothermally altered granitic rocks occur along the northern and northwestern edge of what is classically termed the Witwatersrand Basin. Pyrite, chalcopyrite, sphalerite, molybdenite, galena, wurtzite and other sulphides were deposited during this hydrothermal alteration, as were uranium and REE-rich nodules of carbonaceous matter and free gold. Heating and freezing data from secondary fluid inclusions in igneous quartz as well as primary fluid inclusions in vein quartz and carbonate indicate that two main groups of aqueous fluid inclusions exist. The first group has a range of final melting temperatures from 0 °C to –9 °C, corresponding to salinities between 0 and 13 equivalent wt.% NaCl. Homogenization occurred at temperatures between 130 °C and 230 °C. The second group of inclusions generally have final melting temperatures between –14 °C and –26 °C, with salinities ranging between 12 and 30 equivalent wt.% NaCl. Homogenization temperatures range from 120 °C to about 170 °C. The low initial melting temperatures of -60°C to –35°C and SEM-EDX analyses of encrustations formed after evaporation of fluid in opened inclusions indicate as additional components Ca, Cl and S. Rare clathrate melting in both types of fluids indicate the presence of CO₂, CH₄ or some other clathrate compound. The low salinity fluids are interpreted to be of a meteoric, seawater or metamorphic origin, whereas the highly saline fluids are thought to be connate brines or highly evolved formation waters.Zusammenfassung Hydrothermal veränderte granitische Gesteine kommen am nördlichen und nordwest-lichen Rand von dem vor, was man klassisch als Witwatersrand-Becken bezeichnet. Während dieser hydrothermalen Umwandlung wurden Pyrit, Kupferkies, Zinkblende, Molybdänglanz, Bleiglanz, Wurtzit und andere Sulfide abgesetzt, ebenso Uran- und SEE-reiche Knollen aus kohliger Substanz und Freigold. Erhitzungs- und Ausfrierdaten von sekundären Fluideinschlüssen in Gesteinsquarz, ebenso wie von primären Fluideinschlüssen in Gangquarz und Karbonat weisen darauf hin, daß zwei Hauptgruppen von wäßrigen Fluideinschlüssen existieren. Der Bereich der finalen Schmelztemperaturen der ersten Gruppe liegt zwischen 0 °C und –9 °C, was einer Salinität zwischen 0 und 13 äquiv. Gew.-% NaCl entspricht. Homogenisierung erfolgte bei Temperaturen zwischen 130 °C und 230 °C. Die zweite Gruppe von Einschlüssen hat im allgemeinen finale Schmelztemperaturen zwischen –14 °C und –26 °C, mit Salinitäten, die sich zwischen 12 und 30 äquiv. Gew.-% NaCl bewegen. Die Homogenisierungstemperaturen variieren von 120 °C bis ungefähr 170 °C. Die niedrigen initialen Schmelztemperaturen von –60 °C bis –35 °C und SEM-EDX-Analysen von Inkrustationen, die sich nach der Verdunstung der Flüssigkeit in geöffneten Einschlüssen bilden, weisen auf Ca, Cl und S als weitere Bestandteile. Gelegentliches Clathratschmelzen in beiden Typen von Fluiden zeigt die Anwesenheit von CO₂, CH, und einigen anderen Clathratbildnern. Die niedrigsalinaren Fluide werden als von meteorischem, Seewasser oder metamorphem Ursprung gedeutet, während die hochsalinaren Fluide als con.nate brines oder sehr gereifte Formationswässer angesehen werden.

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Studien an Fluideinschlüssen hydrothermal veranderter archaischer Granite um das Witwatersrand-Becken

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With 8 Figures     

Synthesis of Pt- and Pd-sulphides in low temperature (85°C) solutions buffered by clay minerals and graphite: Preliminary results

Summary Some recent investigations of black shales reveal platinum-group element (PGE) concentrations in the ppm range. The low temperature nature of these mineralized sediments and their composition stimulated this first attempt to synthesize Pt- and Pd-phases in solutions at temperatures below 100°C under reducing conditions with H₂S flow through the solution. Experiments under controlled Eh-pH with montmorillonite presaturated in Pd and Pt in different chloride solutions resulted in the formation of Pt- and Pd-sulphides. PtS- and PdS-stability fields are very close to each other in Eh-pH values (400mV, 9). These data are in good agreement with those determined for some base metal sulphides synthesized at similar temperature by other researchers.The results may support the role of clay minerals as possible concentrators for PGE in the sedimentary environment.

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Synthese von Pt- und Pd-Sulfiden in gepufferten und mit Tonmineralen gesättigten Tieftemperaturlösungen (85°C)

Zusammenfassung Neuere Untersuchungen der Schwarzschiefer ergeben Konzentrationen an Platingruppenelementen (PGE) in ppm-Bereich. Niedrigtemperatur-Bedingungen und die Zusammensetzung der mineralisierten Sedimente gaben den Anlaß zur erstmaligen Synthese von Pt- und Pd-Phasen in H₂S-haltigen reduzierenden Lösungen bei Temperaturen unterhalb von 100°C. Bei Experimenten, die unter kontrollierten Eh-pH-Werten in unterschiedlichen Lösungen mit an Pd und Pt vorgesättigtem Montmorillonit durch-geführt wurden, konnte die Ausfällung von Pt- und Pd-Sulfiden nachgewiesen werden. Die Stabilitätsfelder der gebildeten PtS und PdS liegen nahe beieinander, bei Eh = 400 mV und pH = 9. Diese Bedingungen sind in Übereinstimmung mit den von anderen Autoren für einige Buntmetallsulfide bestimmten Daten unter ähnlichen Temperaturen.Die gewonnenen Ergebnisse bekräftigen die Rolle von Tonmineralen beim Absatz von PGE in sedimentärem Milieu.

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With 3 Figures     

Textures in a poikilitic olivine gabbro cumulate: Evidence for supercooling

Summary Supercooling of repeated influxes of high-MgO ( 13.5 wt% MgO) tholeiitic magma emplaced along the floor of the Kap Edvard Holm magma chamber led to the formation of fine grained, intraplutonic quench zones that define the bases of 12 macrorhythmic units. The quench zones grade upwards into poikilitic cumulates containing olivine dendrites, suggesting supercooling by 40°C. Supercooling led to early, precumulus crystallization of metastable, non-equilibrium plagioclase, followed by co-precipitation of cumulus plagioclase and olivine. Later nucleation of clinopyroxene followed by rapid growth led to crystallization of zoned oikocrysts during the cumulus stage, followed by postcumulus overgrowth and crystallization of discrete intercumulus grains. At least four generations of plagioclase crystals appear to be preserved.

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Gefüge in einem poikilitischen Olivingabbro-Kumulat: Hinweis auf Unterkühlung

Zusammenfassung Unterkühlung von mehrmals nachströmendem MgO-reichen (ca. 13,5 Gew.% MgO), tholeiitischen Magma, das sich am Boden der Magmenkammer vom Kap Edvard Holm sammelte, führte zur Bildung von feinkbrnigen Zonen mit Abschreckungsgefüge, die jeweils die Basis von 12 makrorhythmischen Einheiten bilden. Diese Zonen gehen im Hangenden in poikilitische Kumulate über, die Olivin-Dendriten enthalten, was auf eine Unterkühlung um ca. 40°C hindeutet. Die Unterkühlung führte zu einer frühen präkumulativen Kristallisation von metastabilem, nicht im Gleichgewicht befindlichem Plagioklas, gefolgt von gleichzeitiger Präzipitation von Kumulus-Plagioklas und -Olivin. Eine spätere Keimbildung von Klinopyroxen, die von raschem Wachstum abgelöst wurde, führte während der Akkumulation zur Kristallisation von zonierten Oikokrysten. Danach folgte eine postkumulative Überwachsung und die Kristallisation von Einzelkörnern in den Zwischenräumen. Zumindest vier Generationen von Plagioklaskristallen scheinen erhalten zu sein.

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With 5 Figures     

Sedimente und Mikrofaunen im Bereich der Grenzschwelle Zweier Ozeanischer Räume,Dargestellt an Einem Schnitt Über den Island-Färöer-Rücken (Nordatlantischer Ozean Rosengarten — Europäisches Nordmeer)

Zusammenfassung Der Begriff der Grenzschwellen ozeanischer Räume wird definiert und zunächst ihre Bedeutung für die Ausbildung der Beckenfazies dargelegt. Anschließend wird an Hand eines Schnittes über die Färöer-Island-Schwelle gezeigt, daß unter bestimmten hydrographischen Bedingungen auch die Faziesverhältnisse in Schwellenbereichen durch den durch die Dichteunterschiede bedingten Wasseraustausch zwischen zwei ozeanischen Räumen nachhaltig beeinflußt werden können. Es ergibt sich, daß sogar in Wassertiefen von 2000 m und mehr — lediglich als Folge von Überströmungsvorgängen — die Möglichkeit zur Bildung von sandigen Ablagerungen gegeben ist. Nicht jeder Sand des tiefen Wassers braucht demnach durch turbidity currents zu seinem Absatzort verfrachtet zu sein.Der mikrofaunistische Inhalt der Sedimente wird angegeben und in Verbindung mit den hydrographischen Verhältnissen — insbesondere den Temperatur-schwankungen im Grenzbereich zwischen dem kalten subarktischen und dem warmen nordatlantischen Wasser — betrachtet.     

Das Problem des Alkalihaushalts im Orogen

Zusammenfassung Das geochemische Verhalten der Alkalien wurde untersucht an Hand von Beispielen magmatischer, metamorpher und anatektischer Gesteine. Bei der Metamorphose fest fest verhält sich der Alkaligehalt bis in relativ hochtemperierte Bereiche im wesentlichen konservativ. Eine Alkalimigration auf größere Erstreckung tritt ein bei Stoffmobilisierung durch hydrothermale Lösungen oder Bildung anatektischer Schmelzen. Das Problem der Na-Lücke wird diskutiert und dabei auf den primär hohen Na-Gehalt vieler Biotit-Plagioklas-Gneise hingewiesen. Die Alkaliverteilung im Orogen kann nicht einaktig erklärt werden. sondern sie setzt sich zusammen aus einer komplizierten Folge verschiedenartiger, zum Teil sogar gegenläufiger Akte.     

Das Cu-W-S-System und seine Mineralien sowie ein neues Tungstenitvorkommen in Kipushi/Katanga

Zusammenfassung Die Phasenbeziehungen im Cu-W-S-System wurden zwischen 900 °C und Zimmertemperatur durch DTA- und Abschreckungsexperimente in Quarzglas-und in unter Druck kollabierenden Goldampullen, sowie durch eine Reihe von Verwitterungsversuchen und Umsetzungen in wässrigen Lösungen untersucht. Die im System auftretenden Verbindungen sind Cu₂S (Kupferglanz), Cu_1.97S (Djurleit), Cu_1.75S (Anilit), Cu_1+xS (blaubleibender Covellin), CuS (Covellin) und oberhalb 70°C Cu_1.8S (Digenit), sowie WS₂ (Tungstenit). Es gibt keine ternären Verbindungen. Von allen genannten Phasen ist nur der Tungstenit über den gesamten untersuchten Temperaturbereich stabil. Das System zeigt bei 900 °C neben Schwefelschmelze (L₁) eine Sulfidschmelze (L₂). Es handelt sich um das oberhalb 813 °C auftretende Monotektikum im Randsystem Cu-S, welches im ternären System 0.5 Gew.-% WS₂löst. Die Phase WS₂ koexistiert bei 900 °C mit L₁, L₂ und mit der bei dieser Temperatur lückenlosen Kupferglanz-Digenit-Mischkristallreihe sowie mit W. Außerdem besteht eine Konode zwischen W und Cu₂S. Das gegenseitige Lösungsvermögen der Verbindungen ist selbst bei 900 °C gering. Während Digenit 0.5 Gew.-% WS₂ in fester Lösung aufzunehmen vermag, beträgt umgekehrt die Löslichkeit von Kupfersulfid in WS₂0.2%. Die Phasenbeziehungen unter 900 °C sind charakterisiert durch das Stabilwerden des Covellins bei 507 °C. Kurz unterhalb dieser Temperatur werden WS₂ und CuS nebeneinander stabil. Die Mischungsreihe zwischen Digenit und Kupferglanz ist unterhalb 430 °C nicht mehr lückenlos. Das System Cu-W-S zeigt daher bei 400 °C Konoden von WS₂ zu Covellin, Digenit und Kupferglanz. Unterhalb 70 °C zerfällt der mit Tungstenit koexistierende Digenit zu Anilit und Djurleit. Bei künstlicher Verwitterung von Kupferglanz oder Digenit mit WS₂-Einschlüssen konnten durch teilweise Oxidation mit verdünnter Fe-Sulfat- oder Cu-Sulfatlösung die Kupfersulfide in blaubleibenden Covellin überführt werden, während Tungstenit unter gleichen Bedingungen den Agenzien widerstand, wodurch sich die Koexistenz zwischen Cu_1+xS und WS₂ nachweisen ließ. Die bei niedrigen Temperaturen mit Tungstenit im Cu-W-S-System koexistierenden Phasen sind: Kupferglanz, Djurleit, Anilit, blaubleibender und normaler Covellin; bei Spuren von im Digenitgitter gelösten Fe tritt Anilit nicht auf, statt dessen ist Digenit mit Tungstenit stabil. Ein neues natürliches Tungstenitvorkommen (Kipushi/Katanga) wird beschrieben, das Mineral ist orientiert in massivem Kupferglanz eingewachsen (Abb. 4 und 5).

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The phase relations in the Cu-W-S-system were investigated at various temperatures ranging from almost room temperature up to 900 °C. The experiments were performed in evacuated silica glass tubes with a minimum vapor space. At low temperatures alteration experiments were carried out in water solutions containing copper(II)-sulfate or iron(III)-sulfate. No ternary phase exists in the system. At 900 °C Cu₂S and W are coexisting phases. Tie lines connect WS₂ with the digenite-chalcocite solid solution and with a sulfuric liquid containing 0.5 wt.-% WS₂. Below 813 °C the sulfuric liquid disappears in the Cu-S system (monotectic). On continuous cooling CuS will appear at 507 °C in the Cu-S system and shortly below this temperature covellite coexists with tungstenite. At temperatures below 70 °C tungstenite can coexist with covellite, blaubleibender covellite, anilite, djurleite, and with chalcocite in the pure system. If traces of iron are present anilite will not be formed and digenite remains stable with tungstenite. A new occurrence of tungstenite was observed from the Kipushi mine (Katanga), displaying excellent intergrowth with chalcocite (fig. 4 and 5).

     

Vein type Ag-(Au)-Pb,Zn, Cu-(W,Sn) mineralization in the Southern Kreuzeck Mountains,Carinthia Province,Austria

Summary The Early Paleozoic Altkristallin of the Kreuzeck Mountains is well-known for its mostly small gold, silver, copper, lead, zinc, antimony, and mercury deposits. A detailed investigation of silver(-gold)-base metal mineralizations (Plattach, Niedermülleralm, Grakofel and DraBnitz) is presented in this paper. The deposits are structurally controlled. Faults and shear zones penetrate garnet-mica schists, gneisses (partly at Grakofel), and amphibolites (partly at DraBnitz). In places the mineralization occurs at the sheared contact between quartz porphyrite dykes (K/Ar ages of 30–40 Ma) and country rocks (e.g. at Niedermülleralm).The precious metal mineralization occurs as bundles of quartz veins, which were mined over a distance of 150-200 m along strike and dip. The depositional textures such as vugs, symmetrical banding, cockade and colloform structures clearly indicate open space filling. The mineral parageneses of Plattach, Niedermülleralm and Grakofel ores are similar to each other, but distinctly different from that of the DraBnitz deposit. The first mentioned deposits are characterized by abundant silver sulfosalts such as freibergite (21.7–36.3 wt.% Ag), pyrargyrite, miargyrite, diaphorite (Pb_{1 7–1.8}Ag_2.9–3.2Sb_2.8–3.0S₈), owyheeite (Ag_2.69Pb_9.44Sb_10.38S₂₈) and stephanite, as well as sphalerite and galena (100–1600 ppm Ag); hocartite ( [Ag, Cu]2 [Fe, Zn] SnS₄) is intergrown with pyrargyrite and occurs as inclusions in pyritic ores at Niedermülleralm. Pyrite, arsenopyrite, and chalcopyrite are present in minor amounts. Au-Ag alloys with Ag contents ranging between 40.4–49.5 wt.% (electrum) and 73.5–74.2 wt.% (aurian silver) have grain sizes between 2 and 60 pin and are frequently associated with freibergite, pyrite and quartz.Draßnitz is a silver bearing base metal deposit with a possible but not proved silver enrichment in the uppermost 100 m of the vein system. Arsenopyrite, pyrrhotite, chalcopyrite, sphalerite, bournonite, Ag-tetrahedrite, and galena are the dominant ore minerals, locally accompanied by substantial amounts of zincian stannite (25 mol.% kesterite), ferberite, scheelite, and minor amounts of molybdenite, native bismuth, ullmannite and a silver sulfosalt.The most common types of hydrothermal wall-rock alteration are phyllic alteration (sericitization), silicification, carbonatization, and sulfidization. The alteration zone does not exceed a few decimeters on both sides of the veins.Fluid inclusion studies of quartz reveal formation temperatures of 165–250°C (Plattach) and 165–220°C (Niedermülleralm). The corresponding data for the Grakofel and Draßnitz ores are 180–330°C and 210–365°C, respectively. The salinities vary between 3–7 equiv. wt.-% NaCl (Niedermülleralm, Plattach, Draßnitz) and 4–13.3 equiv. wt.-% NaCl (Grakofel).A shallow-seated plutonic or subvolcanic magma (quartz porphyrite?) could be the reason for telescoping, different temperatures and heat gradient within the mineralized zone. The isotope compositions of the fluids give evidence for their metamorphic origin, probably contaminated by a minor meteoric component.

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Gangförmige Ag-(Au)-Pb, Zn, Cu-(W, Sn) Vererzungen in der südlichen Kreuzeckgruppe, Kärnten, Österreich

Zusammenfassung Das altpaläozoische Altkristallin der Kreuzeckgruppe beherbergt eine große Zahl zumeist kleiner Gold-, Silber-, Kupfer-, Blei-, Zink-, Antimon- und Quecksilber-Lagerstätten. In dieser Arbeit werden detaillierte Untersuchungen von Silber(-Gold)-Buntmetall-Vererzungen (Plattach, Niedermülleralm, Grakofel und Draßnitz) vorgestellt. Die Lagerstätten sind strukturkontrolliert; Verwerfungs- und Scherzonen setzen in Granat-glimmerschiefern, Gneisen (teilweise Grakofel) und Amphiboliten (teilweise Draßnitz) auf. Bereichsweise tritt die Vererzung am zerscherten Kontakt zwischen Quarzporphyritgängen (K/Ar-Alter 30–40 Ma) und dem Nebengestein auf (z.B. Niedermülleralm).Die edelmetallhältige Vererzung ist an Quarzgang-Systeme gebunden, deren Ausdehnung aufgrund der bergbaulichen Aktivitäten kaum mehr als 150–200 m im Streichen und Einfallen betragen haben dürfte. Die beobachteten Ablagerungstexturen mit zahlreichen Drusen, symmetrischen Bänderungen, Kokarden- und kolloformen Strukturen sind eindeutige Indizien für eine Kristallisation in Hohlräumen. Die Mineral-paragenesen der Reviere Plattach-Niedermülleralm und des Grakofels sind einander sehr ähnlich, unterscheiden sich aber deutlich von jenen der Draßnitz. Die erstgenannten Lagerstätten zeichnen sich durch das bevorzugte Auftreten von Silber-Sulfosalzen, wie Freibergit (21,7–36,3 Gew.% Ag), Pyrargyrit, Miargyrit, Diaphorit (Pb_1,7–1,8Ag_2,9–3,2 Sb_2,8–3,0S₈), Owyheeit (Ag_{2. 69}Pb_{9 ,44}Sb_10,38S₂₈) und Stephanit sowie Sphalerit und Galenit (100–1600 ppm Ag) aus; Hocartit ( [Ag, Cu]2 [Fe, Zn] SnS₄), der mit Pyrargyrit verwachsen ist, bildet Einschlüsse in Pyriterzen der Niedermülleralm. Zu geringeren Teilen kommen Pyrit, Arsenopyrit und Chalkopyrit vor. Gold-Silber-Legierungen mit Ag-Gehalten zwischen 40,4–49,5 Gew.% (Elektrum) und 73,5–74,2 Gew.% (Au-hältiges Silber) und Korngrößen zwischen 2 und 60 Mm sind häufig mit Freibergit, Pyrit und Quarz assoziiert.Die Lagerstätten der Draßnitz enthalten eine silberführende Buntmetallvererzung mit einer aufgrund der alten Bergbautätigkeit nur vermutbaren ehemaligen Silber-Reicherzzone in den obersten Gangabschnitten (Mächtigkeit ca. 100 m). Die Haldenerze bestehen heute aus Arsenopyrit, Pyrrhotin, Chalkopyrit, Sphalerit, Bournonit, Ag-Tetraedrit und Galenit; sie werden bereichsweise von beträchtlichen Anteilen an Zn-Stannit (25 Mol.% Kesterit), Ferberit, Scheelit, sowie in geringen Mengen von gediegenem Wismut, Ullmannit und Ag-Sulfosalzen begleitet.Serizitisierung, Silizihzierung, Karbonatisierung und Sulfidisierung sind die wesentlichen hydrothermalen Nebengesteinsveränderungen. Die Alterationszone erreicht allerdings nur einige Dezimeter auf beiden Seiten der Erzgänge.Die aus Flüssigkeitseinschlüssen in Quarz ermittelten Bildungstemperaturen zeigen für die Plattach 165–250°C, für die Niedermülleralm 165–220T. Die entsprechenden Temperaturdaten für die Grakofel-Vererzung betragen 180–330°C und 210–365°C für die Draßnitz. Die Salinitäten schwanken zwischen 3–7 Gew.% NaCl äq. (Niedermülleralm, Plattach, Draßnitz) und 4–13,3 Gew.% NaCl äq. (Grakofel).Ein hochplutonisches oder subvulkanisches Magma (Quarzporphyrit?) könnte eine mögliche Erklärung für das Teleskoping, die Temperaturunterschiede und den Wärmegradienten innerhalb der Vererzungszone sein. Die Isotopenzusammensetzung der Fluide deutet auf deren metamorphen Ursprung mit vermutlich untergeordneter meteorischer Komponente hin.

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(Herrn Univ. Prof. Dr. Ing. 0. M. Friedrich () in Erinnerung zugeeignet)

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With 10 Figures     

Die Korngrössenverteilung von Einzellagen sandiger Sedimente und ihre genetische Bedeutung

Zusammenfassung Der Kömungstyp von Einzellagen wassertransportierter Sedimente ist unabhängig vom Ablagerungsraum. Er läßt sich stets als Summe von drei lognormalen Komponenten beschreiben. Medianwerte und Sortierungsgrade von Einzellagen sind durch eine Funktion miteinander verknüpft, die ebenfalls unabhängig vom Ablagerungsraum ist. Körnungstyp und Sortierungsgrad von dicken Durchschnittsproben dagegen hängen vom Lagenbau des Sediments und damit auch von der Probendicke ab. Die Funktion zwischen Medianwert und Sortierungsgrad von Durchschnittsproben ist vom Ablagerungsraum abhängig, stets gleiche Probenahmetechnik vorausgesetzt. Jedoch steckt immer auch der Einfluß der allgemeingültigen Funktion zwischen Medianwert und Sortierungsgrad der Einzellagen darin, der bei der Deutung berücksichtigt werden muß.     

The nature and composition of the acid-insoluble residue and hydrolysate fraction of manganese nodules from selected areas in the equatorial and S.W. Pacific

Summary The composition of the acid-insoluble residue and hydrolysate fraction of manganese nodules along an equatorial Pacific transect between 16°30N and 20°S at 134°W (including the Aitutaki Passage) as well as the Peru Basin has been determined. Variations in the average % acid-insoluble residue of the nodules along the transect are observed but are not sufficient to account for the variations in the bulk element compositions of the nodules. Variations in nodule composition between the equatorial Pacific high productivity zone and the S.W. Pacific low productivity zone therefore reflect genuine differences in the composition of the authigenic phase (hydrolysate fraction) of the nodules and not merely dilution by lithogenous material. X-ray diffraction analyses of the acid-insoluble residue of the nodules are not incompatible with a volcanic origin for this material. Barite is found in the acid-insoluble residue of nodules from the equatorial high productivity zone and is a host mineral for barium in these nodules. In the hydrolysate fraction of the nodules, high Mn/Fe rations and high Ni, Cu and Zn contents of the nodules are most pronounced in a fairly narrow band about 500 km wide on the margins on either side of the equatorial high productivity zone. The influence of biogenic processes (i.e. thein situ dissolution of siliceous tests in the sediment column) appears to be the main factor controlling this process. The enrichment sequence of elements in nodules due to this process lies in the approximate sequence Cu>Ni>Zn> Mn. Cu is therefore the most biogenically enriched element in nodules in the equatorial regions. The biogenic supply of Cu is about 5.5 times that of seawater in the zone of maximum productivity. Both the Mn/Fe and Cu/Ni ratios of the nodules vary systematically across the equator. Examinations of pre-existing data show that nodules from beneath the low productivity subtropical anticyclonic gyres of both the central North and South Pacific are characterized by Mn/Fe ratios of the order of unity and low Ni+Cu contents. The compositions of nodules in the North and South Pacific therefore appear to some extent to be mirror images of one another. Manganese crusts appear to be quite distinct from nodules in both their % acid-insoluble residue and composition of the hydrolysate fraction.The principal factors controlling nodule abundance on the sea floor (Quaternary sedimentation rate) and grade (in situ dissolution of siliceous test in sediment column) appear to be quite different. Menard and Frazer's observation of an inverse correlation between nodule grade and abundance is therefore not strictly valid. Because of the higher carbonate contents of sediments in the equatorial S. Pacific, nodule abundances are lower there than in the equatorial N. Pacific where erosive bottom currents have been active since the lower Miocene. Whilst nodules from the equatorial S. Pacific have similar grade to those of the equatorial N. Pacific, they cannot be considered economic because of their lower abundance.

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Säure-unlösliche Rückstände und Hydrolysat-Fraktion von Manganknollen aus dem äquatorialen und südwestlichen Pazifik

Zusammenfassung Die Zusammensetzung von Säure-unlöslichen Rückstands- und Hydrolysat-Fraktionen von Manganknollen längs einer Traverse im äquatorialen Pazifik (zwischen 16°30N und 20°S auf 134°W, inklusive der Aitutaki Passage), wie auch aus dem Peru-Becken wurde bestimmt. Schwankungen im Durchschnittsgehalt des Säure-unlöslichen Rückstandes der Knollen reichen nicht aus, um die Variationen in der Gesamtelementzusammensetzung der Knollen zu erklären. Schwankungen in der Knollenzusammensetzung zwischen der Zone hoher Produktivität im äquatorialen Pazifik und der Zone niederer Produktivität im SW Pazifik entsprechen daher ursprünglichen Unterschieden in der Zusammensetzung der authigenen Phase (Hydrolysat-Fraktion) der Knollen und nicht nur einer Verdünnung durch lithogenes Material. Röntgen-diffraktions-Analysen des Säure-unlöslichen Rückstandes liefert keine Anhaltspunkte gegen vulkanischen Ursprung dieses Materials. Baryt kommt in den Säure-unlöslichen Rückständen von Knollen der äquatorialen Zone hoher Produktivität vor und ist hier Wirts-Mineral für Barium.In der Hydrolysat-Fraktion der Knollen sind hohe Mn/Fe-Verhältnisse und hohe Ni, Cu und Zn-Gehalte längs eines ziemlich engen, ungefähr 500 km breiten Bandes an den Rändern beider Seiten der Zone hoher Produktivität am deutlichsten ausgeprägt. Der Einfluß biogener Vorgänge, z.B. die In-situ-Lösung kieseliger Relikte in Sedimenten, scheint der wichtigste kontrollierende Faktor für diese Vorgänge zu sein. Die Abfolge der Anreicherung von Elementen in Knollen, die auf diesen Vorgang zurückgeht, ist ungefähr CuNiZnMn. Cu ist deshalb das am stärksten biogen angereicherte Element in den Knollen aus den äquatorialen Bereichen. Die biogene Zufuhr von Cu ist ungefähr 5,5 mal so groß wie die aus Meereswasser in der Zone höchster Produktivität.Sowohl die Mn/Fe- wie die Cu/Ni-Verhältnisse der Knollen ändern sich systematisch, wenn man den Äquator überquert. Die Überprüfung älterer Daten zeigt, daß Knollen aus dem Bereich unterhalb der durch niedrige Produktivität gekennzeichneten, subtropischen antizyklonischen Spiralen sowohl im Nord- wie im Süd-Pazifik durch Mn/Fe-Verhältnisse um 1 und durch niedrige Ni+Cu-Gehalte gekennzeichnet sind. Die Zusammensetzungen von Knollen im Nord- und Süd-Pazifik scheint deshalb symmetrisch zueinander angeordnet zu sein. Mangankrusten unterscheiden sich eindeutig von Knollen, sowohl was den Prozentgehalt an Säure-unlöslichem Rückstand wie auch die Zusammensetzung der Hydrolysat-Fraktion betrifft. Die Hauptfaktoren, die die Verbreitung von Knollen auf dem Meeresboden (quartäre Sedimentionsrate) und deren Gehalte bestimmen (In-situ-Lösung silikatischer Rückstände in den Sedimenten) sind offensichtlich verschieden. Die Beobachtung vonMenard undFrazer, daß eine inverse Korrelation zwischen Gehalten und Verbreitung von Knollen besteht, trifft deshalb nicht ausschließlich zu. Wegen der höheren Karbonat-Gehalte von Sedimenten im äquatorialen Süd-Pazifik ist die Verbreitung von Knollen geringer als im äquatorialen Nord-Pazifik, wo erodierende Strömungen auf dem Meeresboden seit dem Untermiozän wenig aktiv waren. Obwohl Knollen aus dem äquatorialen Süd-Pazifik ähnliche Metallgehalte haben als die des äquatorialen Nord-Pazifik, können sie wegen ihrer geringen Verbreitung doch nicht als wirtschaftlich interessant betrachtet werden.

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With 3 Figures     

Mineralogisch-petrographische Untersuchungen an den Sedimenten (Schichtflutfanglomeraten) des Oberrotlieegenden von Schramberg

Zusammenfassung Die Sedimente des Oberrotliegenden von Schramberg bestehen aus Gesteinsbruchstücken und Quarz-, Feldspat- und Glimmerkörnern. Außer bei den selten vorkommenden Sandlagen überwiegen die Gesteinsbruchstücke.Die im Sediment auftretenden Gesteinsarten (Granit, Gneis, Quarzporphyr, Granitporphyr) stimmen mit den heute in der Nähe anstehenden Gesteinsarten des Grundgebirges überein, weshalb die nähere Umgebung als Ursprungsgebiet angesehen werden muß. Die größte Entfernung (ca. 10 km) hat vermutlich der Gneis zurückgelegt. Im Grundgebirge der Schramberger Gegend scheinen während des Oberrotliegenden keine anderen Gesteisarten mehr angestanden zu haben, als heute dort anstehen.Die prozentuale Verteilung und die Kornverteilungen der Minerale in den Gesteinsbruchstücken der Hauptgesteinsart (Granit) und bei den Einzelmineralkörnern stimmen überein. Hieraus ergibt sich, daß Einzelmineralkörner und Gesteinsbruchstücke dem selben Ursprungsort entstammen. Das einzige beobachtete Tonmineral ist aus den Ursprungsgesteinen stammender Muscovit.Hämatit überkrustet fast alle Körner des Sediments. Er kann aus eisenhaltigen Mineralien, und zwar nur bei tief liegendem Grundwasserspiegel und einer mittleren Jahrestemperatur von mehr als 15° C gebildet worden sein.Die frei vorhandenen Schweremineralien stammen aus den gleichen Ursprungsgesteinen wie die anderen Bestandteile des Sediments. Granat ist nur in den Gesteinsbruchstücken, nicht jedoch in Form von freien Körnern erhalten geblieben. Rutil wurde sowohl in Form freier Körner als auch in den Gesteinsbruchstücken überwiegend in Anatas umgewandelt.Die Beobachtungen der Gesteinsschichtung lassen auf Wassertransport in Form von Schichtfluten mit rascher Abnahme von Turbulenz und Geschwindigkeit mit anschließendem vollständigem Versickern schließen.Die Untersuchung von Kugeligkeit und Rundung der Körner ergab zwei Maxima, und zwar bei 0,2–0,6 mm und > 4 mm Korndurchmesser. Das feinkörnige Maximum wird als Folge von Windtransport (wobei nicht Transport in das endgültige Lager gemeint ist), das grobkörnige durch Wassertransport gedeutet. Die Tatsache der Zurundung der Kornklassen > 4 mm schließt Transport in Form von Schlammströmen aus. Ein Vergleich der gemessenen Rundung mit der Rundung eines rezenten Sedimentes ergibt übereinstimmend mit den Ergebnissen der lithologischen Untersuchung einen Transportweg der Größenordnung 10 km.Mit Ausnahme der Sandlagen zeigen die Sedimente bimodale Kornverteilung, die folgendermaßen gedeutet wird: Das Ursprungsgestein (hauptsächlich Granit) unterlag physikalischer Verwitterung. Zusätzlich wurden durch Windeinwirkung kleinere Gesteinsbruchstücke zerstört, sodaß im entsprechenden Korngrößenbereich ein Defizit, und im Korngrößenbereich der Einzelmineralkörner ein Mazimum entstand, da durch Wind an Einzelmineralkörnern keine Zerstörung, sondern nur Abrundung stattfinden kann. Abtransport duch Wasser und vollständige, plötzliche Ablagerung bedingen die Begrenzung der Kornverteilungshistogramme auf der grobkörnigen Seite. Die Transportfähigkeit des Wassers wid demnach durch diese Begrenzung ausgedrückt.Ws wird die zusammenfassende genetische Bezeichnung Schichtflutfanglomerate vorgeschlagen.Die vorliegenden Untersuchungen bestätigen die bisherige Ansicht über die Entstehung der Sedimente des Oberrotliegenden im Schwarzwald.     

Zusammenhänge zwischen Lagerstättenbildung,Magmatismus und Geotektonik

Zusammenfassung Aufbauend auf der Gliederung der Erdkruste nach petrologischen und geophysikalischen Gesichtspunkten wird die Konzeption von H.Stille ausgebaut, daß der sialische orogene und subsequente Magmatismus palingener Entstehung ist, dabei aber nur ein sialisches Intermezzo bedeutet innerhalb des juvenilen simatischen Magmatismus, welcher initial und final auftritt und mit basaltischem Chemismus in über 60 km Erdkrustentiefe beheimatet ist. — Weiterhin werden die Zusammenhänge der wichtigsten Lagerstättentypen in Verknüpfung mit juvenil-basaltischem Magmatismus einerseits und mit sialisch-palingenen Aufschmelzungsprodukten andererseits gekennzeichnet. Die geotektonischen Konsequenzen für das Auftreten beider Arten von Magmatismus werden einführend und am Schluß eingehender erörtert. Tiefreichende Zerrungszonen führen zum Aufstieg basaltischer Magmen. Tiefversenkung von Sial unter mehr als 20–25 km Krustentiefe führt zur Mobilisation palingener Magmen, die meist rückwärtig aufsteigen. Die Magma-Schmierung solcher Aufstiegsbahnen ermöglicht in der geosynklinalen Oberkruste den Paroxysmus der Faltung. Sialwurzeln der Gebirge können nicht existieren. Dagegen bedingen die sauren Restschmelzen basaltischer Magmen während jeder Orogenese eine wesentliche Zufuhr von Sial in der Oberkruste.