Cell parameters of thermally treated anorthite. Al,Si configurations in the average structures of the high temperature calcic plagioclases

Thermal treatments of anorthite carried out at up to 1,547° C show that the unit cell parameter changes as a function of the treatment temperature. The best fit curve found by non-linear least squares analysis is: =91.419-(0.327·10^-6)T ²+(0.199·10^-12)T ⁴-(0.391·10)T ⁶. The results obtained support significant Al,Si disorder (Al0.10, where Al=t ₁(0)-1/3 [t ₁(m)+t ₂(0)+t ₂(m)], Ribbe 1975), in anorthite equilibrated near the melting point and confirm a high temperature series differentiated from the low temperature series for calcic plagioclases in the An₈₅–An₁₀₀ range also. In the plot vs. An-content the high and low temperature curves intersect at An₈₅ composition and progressively diverge in the An₈₅–An₁₀₀ range. The trends of the high and low temperature curves in this range are interpretable on the basis of the degree of Al, Si order in the average structures of calcic plagioclases.     

Verformung von Hornblende-Einkristallen bei Drucken bis 21kb

Zusammenfassung Hornblende-Einkristallzylinder (Fundort: Luckow, Böhmen) verschiedener Orientierung wurden in einer Stempel-Zylinder Hochdruck-Apparatur bei Drucken bis 21 kb und 20° C verformt. Die Versuche haben gezeigt, daß an Hornblenden durch Anwendung von Drucken >10 kb kristallographisch indizierbare Deformationsstrukturen erzeugt werden können. Bei Druck [001] und [h0l] beobachtet man mechanische, polysynthetische Zwillingsbildung nach (¯101) (Aufstellung (C2/m). Ab ca. 20 kb bilden sich daneben Scherbrüche nach {141}. Druck [010] bewirkt ab ca. 15 kb eine {120}-Spaltbarkeit, die jedoch hinter der nach {110} stark zurückbleibt.

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Deformation of hornblende single crystals at pressures up to 21 kbs

Cylinders drilled from hornblende single crystals were deformed at 20° C in a pistoncylinder high-pressure apparatus in the following orientations: [001], [h0l], normal to (110), normal to (100) and [010]. Pyrophyllite was used for transmitting the confining pressure. Experiments with cylinder axis [001] and [h0l] revealed lamellar twinning on (¯101) at pressures above l0 kbs. The twinning elements are: K ₁=(¯101), ₁ = [¯10¯1], K ₂=(100), ₂=[001], s=0.56 (space group setting C2/m). At pressures around 20 kbs, {141}-shear fracture was observed. This means that the SiO₄-ribbons parallel to [001] are broken. Crystals compressed parallel to [010] show {120} cleavage at pressures above 15 kbs.

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Der überwiegende Teil der experimentellen Arbeit wurde im Mineralogischen Institut der Technischen Hochschule Darmstadt durchgeführt. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft sei für materielle Hilfe gedankt.     

X-ray determination and equilibrium composition of clinopyroxenes in the system CaO-MgO-Al2O3-SiO2

Ternary clinopyroxenes have been synthesized in the plane Di-CaTs-En. The variation of their crystallographic parameters has allowed the development of three determinative grids, which utilize b-, 2 _22¯1–2 ₃₁₀ and 2 ₃₃₀ –2 ₂₀₂ respectively. These grids show significant differences in comparison with the previously proposed ones. Present results have been used to review some data on clinopyroxenes equilibria in the system CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ (CMAS) (Biggar 1969; Bruno and Facchinelli 1978; Herzberg 1978; O'Hara and Schairer 1963; Boyd 1969). In particular the petrogenic grid correlating P, T and CaTs content of clinopyroxenes in spinel-lherzolite assemblage (Herzberg 1978) has been revised, and consequently equilibrium temperatures rise by one hundred degrees.     

Crystal structure of KMn3+ [SeO4]2 — a triclinic distorted member of the Yavapaiite family

Summary The crystal structure of synthetic KMn[SeO₄]₂ was determined by single crystal X-ray diffraction methods in space group , a = 4.827(2) Å, b = 4.988(2) Å, c = 7.981(3) Å, = 83.18(1)°, = 85.32(2)°, = 67.92(1)°, V = 176.66 ų, Z = 1; 1564 unique data, measured up to 2 = 70° (MoK-radiation); R, R(I)_w = 0.034, 0.074.KMn[SeO₄]₂ is closely related to monoclinic yavapaiite, KFe[SO₄]₂, and isotypic compounds. Jahn-Teller distorted MnO₆ octahedra are alternately linked with KO₁₀ polyhedra along [001]. The mean values of the Mn-O and Se-O distances are 2.007 Å and 1.637 Å, respectively.

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Die Kristallstruktur vonKMn ³⁺[SeO₄]-einem triklin verzerrten Vertreter der Yavapaiite-Familie

Zusammenfassung Die Kristallstruktur von synthetisch dargestelltem KMn[SeO₄]₂ wurde mittels Einkristallröntgenmethoden in der Raumgruppe bestimmt: a = 4.827(2) Å, b = 4.988(2) Å, c = 7.981(3) Å, = 83.18(1)°, = 85.32(2)°, = 67.92(1)°, V = 176.66 ų, Z = 1; 1564 unabhängige Daten bis 2 = 70° (MoK-Strahlung); R, R(I)_w = 0.034, 0.074.KMn[SeO₄]₂ ist eng mit dem monoklinen Mineral Yavapaiit, KFe[SO₄]₂ und einer Reihe damit isotyper Verbindungen verwandt. Jahn-Teller verzerrte MnO₆ Oktaeder sind alternierend mit KO₁₀ Polyedern parallel [001] verbunden. Die Mittelwerte der Mn-O und Se-O Abstände sind 2.007 Å bzw. 1.637 Å.

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With 1 Figure     

Order-disorder relations in natural and heated rhomb porphyry plagioclases

Several plagioclase samples from core and rim of rhomb porphyry phenocrysts of the Oslo region were heated under dry conditions at 1050° C for 1, 10, 97, and 811 hours. X-ray powder photographs show that the structurally disordered to intermediate core and rim plagioclases crystallized under similar conditions. Between the slope of the [(2 ₁₃₁–2 _1¯31) vs. heating time]-curve and the potassium content in solid solution of these plagioclases exists the relation: the lower the K content, the steeper is the slope.Dr. Gorica Harnik-optrajanova, EMPA, Swiss Federal Laboratory for Testing Materials and Research, Überlandstraße 129, CH-8600 Dübendori, Switzerland.     

Synthetic bayleyite,Mg2[UO2(CO3)3]·18H2O: Thermochemistry,crystallography and crystal structure

Summary Thermochemistry, morphology, optical properties and crystal structure of synthetic bayleyite, Mg₂[UO₂(CO₃)₃]·18H₂O, monoclinic, have been studied. Incongruent melting at 55°, three steps of dehydration and two steps of decarboxylation have been found by thermochemic investigations. Morphology: Prisms along [001] with {100}, {110}, {210}, {001}, {401}, {021}, {211}, {111} and as the most important forms. Optical data:n =1.453,n =1.498,n =1.499, 2V _x =16°,Y=b,X c=11°. Crystal structure: Space groupP2₁/a,a=26.560(3),b=15.256(2),c=6.505(1) Å, =92.90(1)°,Z=4,R=0.029 for 5126 independent reflections measured with MoK -radiation. The structure is built up from isolated Mg(H₂O)₆ octahedra, UO₂(CO₃)₃ units and lattice water molecules, all held together by hydrogen bonds only.

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Synthetischer Bayleyit, Mg₂[UO₂(CO₃)₃]·18H₂O: Thermochemie, Kristallographie und Kristallstruktur

Zuseammenfasung Thermochemie, Morphologie, optische Eigenschaften und Kristallstruktur von Bayleyit, Mg₂[UO₂(CO₃)₃]·18H₂O, monoklin, wurden anhand künstlich hergestellter Kristalle untersucht. Durch thermochemische Untersuchung wurden inkongruentes Schmelzen bei 55°, eine dreistufige Wasserabgabe sowie eine zweistufige CO₂-Abgabe festgestellt. Morphologie: parallel zu [001] gestreckte Prismen mit {100}, {110}, {210}, {001}, {401}, {021}, {211}, {111}, und {311} als wichtigste Formen. Optische Daten:n =1.453,n =1.498,n =1.499, 2V _x =16°,Y=b,X c=11°. Kristallstruktur: RaumgruppeP2₁/a,a=26.560(3),b=15.256(2),c=6.505(1) Å, =92.90(1)°,Z=4;R=0.029 für 5126 unabhängige, mit MoK -Strahlung gemessene Reflexe. Die Struktur enthält isolierte Mg(H₂O)₆-Oktaeder, UO₂(CO₃)₃-Gruppen und freie Wassermoleküle, die ausschließlich durch Wasserstoffbrücken miteinander verknüpft sind.

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With 4 Figures     

Mean and turbulent velocity measurements of supersonic mixing layers

The behavior of supersonic mixing layers under three conditions has been examined by schlieren photography and laser Doppler velocimetry. In the schlieren photographs, some largescale, repetitive patterns were observed within the mixing layer; however, these structures do not appear to dominate the mixing layer character under the present flow conditions. It was found that higher levels of secondary freestream turbulence did not increase the peak turbulence intensity observed within the mixing layer, but slightly increased the growth rate. Higher levels of freestream turbulence also reduced the axial distance required for development of the mean velocity. At higher convective Mach numbers, the mixing layer growth rate was found to be smaller than that of an incompressible mixing layer at the same velocity and freestream density ratio. The increase in convective Mach number also caused a decrease in the turbulence intensity ( _u /U).List of Symbols a speed of sound - b total mixing layer thickness betweenU ₁ – 0.1U andU ₂ + 0.1U - f normalized third moment ofu-velocity,f u ³/(U)³ - g normalized triple product ofu ² v,g u ² v/(U)³ - h normalized triple product ofu v ², h uv' ²/(U)³ - l _u axial distance for similarity in the mean velocity - l _u axial distance for similarity in the turbulence intensity - M Mach number - M _c convective Mach number (for ₁=₂),M _c (U ₁–U ₂)/(a ₁+a ₂) - P static pressure - r freestream velocity ratio,rU ₂/U ₁ - Re unit Reynolds number,Re U/ - s freestream density ratio,s ₂/ ₁ - T _t total temperature - u instantaneous streamwise velocity - u deviation ofu-velocity,u u–U - U local mean streamwise velocity - U ₁ primary freestream velocity - U ₂ secondary freestream velocity - U average of freestream velocities, ¯U (U ₁ +U ₂)/2 - U freestream velocity difference,U U ₁ –U ₂ - v instantaneous transverse velocity - v deviation ofv-velocity,v v – V - V local mean transverse velocity - x streamwise coordinate - y transverse coordinate - y ₀ transverse location of the mixing layer centerline - ensemble average - ratio of specific heats - boundary layer thickness (y-location at 99.5% of free-stream velocity) - similarity coordinate, (y –y ₀)/b - compressible boundary layer momentum thickness - viscosity - density - standard deviation - dimensionless velocity, (U –U ₂)/U - 1 primary stream - 2 secondary stream A version of this paper was presented at the 11th Symposium on Turbulence, October 17–19, 1988, University of Missouri-Rolla     

The potassic feldspar in metamorphic rocks from the western Hohe Tauern area,eastern Alps

Zusammenfassung Es wurden Kalifeldspäte aus Orthogneisen, Paragneisen und Glimmerschiefern des westlichen Tauemfensters (Hohe Tauern, Tirol) mit optischen und röntgenographischen Methoden im Hinblick auf ihren Strukturzustand untersucht.Es zeigte sich, daß in den Randbereichen des Tauemfensters in Gesteinen der Grünschieferfazies weitgehend geordneter Mikroklin mit einem optischen Achsenwinkel 2 V_x 80°, Auslöschungswinkel Z (010)=15–20°, Doppelbrechung n_z-n_x= 0,0065, Triklinität=0,90-–0,95, ca. 0,88 Al auf T₁O-Position und einem Ab-Gehalt von ca. 5 Gew.% auftritt. Dagegen wurden in Gesteinen der schwachtemperierten Amphibolitfazies des zentralen Bereichs Orthoklase bis intermediäre Mikrokline mit stark schwankenden optischen Eigenschaften, mit Triklinitäten zwischen 0 und 0,7, 0,8 bis 0,9 Al in T₁-Positionen, 0,45–0,8 Al auf T₁O und Ab-Gehalten von ca. 10 Gew.% festgestellt. Die Kalifeldspatkristalle zeigen ungleichmäßige Auslöschung mit Winkeln von Z (010) zwischen 0 und 15°, 2 V_x zwischen 50 und 75° und n_z-n_x=0,005 bis 0,006. Teilweise ist Zonarbau mit geringerer Triklinität am Kornrande erkennbar. Diese undulös auslöschenden Kalifeldspäte enthalten einzelne schmale Lamellen von maximal triklinem Mikroklin mit Z (010)=15–20° und n_z-n_x= 0,006–0,007.Die Grenze zwischen dem Verbreitungsgebiet von maximalem Mikroklin einerseits und Orthoklas bis intermediärem Mikroklin andererseits verläuft in den westlichen Hohen Tauern ungefähr konform mit der Albit-Oligoklas-Grenze (Morteani &Raase, 1974) und mit der aus Sauerstoff-Isotopen-Untersuchungen bestimmten 500° C-Isotherme (Hoernes &Friedrichsen, 1974).

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The potassic feldspar in orthogneisses, paragneisses, and mica schists from the western Tauernfenster (Hohe Tauern, Tyrol) were studied by optical and X-ray methods with regard to their structural state and in relation to grade of metamorphism.In the peripheral region of the Tauernfenster in greenschist-facies rocks highly triclinic microcline occurs with an optic angle 2 V_x of about 80°, extinction angle Z (010) =15–20°, birefringence n_z-n_x=0.0065, triclinicity=0.90–0.95, approx. 0.88 Al in T₁O-site, and an Ab-content of about 5 wt.%. In the central area with rocks of the low-grade amphibolite facies, on the other hand, orthoclase to intermediate microcline with highly variable optical properties, triclinicities in the range of 0–0.7, 0.8–0.9 Al in T₁-sites, 0.45–0.8 Al in T₁O-site, and an Ab-content of about 10 wt.% was recognized. The K-feldspar grains have nonuniform extinction Z (010) scattering in the range of 0–15°, 2 V_x in the range of 50–75°, and n_z-n_x= 0.005–0.006. Sometimes a zonal structure with lower triclinicity exists at the rim. These undulatory K-feldspar grains usually contain small lamellae of highly triclinic microcline with Z (010) =15–20° and n_z-n_x=0.006–0.007.From the occurrence of maximum microcline and of orthoclase to intermediate microcline in the Hohe Tauern area an isograd was defined that is approximately conformable with the albite-oligoclase isograd (Morteani &Raase, 1974) and with the 500° C isotherm based on oxygen isotope analyses (Hoernes &Friedrïchsen, 1974).

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Résumé Les feldspaths potassiques d'orthogneiss, de paragneiss et de micaschistes de la Fenêtre des Tauern occidental (Hohe Tauern, Tirol) ont été étudiés du point de vue de leur état structural.Dans les roches du faciès schistes verts de la région périphérique de la Fenêtre des Tauern les microclines sont caractérisés par un angle des axes optiques 2 V_p =80°, un angle d'extinction n_g (010)=15–20°, une biréfringence n_g-n_p=0,0065, une triclinicité= 0,90–0,95, 0,88 Al dans le site T₁O et par une teneur en albite d'environ 5%. Au contraire, dans les roches du faciès amphibolite à faible degré de la région centrale, ont été observées des orthoses allant à des microclines intermédiaires avec des propriétés optiques très variables, un degré de triclinicité de 0 à 0,7, 0,8–0,9 Al dans les sites T₁, 0,45–0,8 Al dans T₁O et avec une teneur en albite d'environ 10%.Les cristaux de feldspath montrent une extinction irrégulière avec des angles Z (010) variable de 0 à 15°, 2 V_p de 50 à 75° et n_g-n_p=0,005–0,006.On peut voir quelquefois une structure zonée avec une triclinicité moindre au bord des cristaux. Ces feldspaths potassiques contiennent de minces lamelles de microcline à triclinicité maximum, avec n_g (010)=15–20° et n_g-n_p 0,006–0,007.La limite entre les régions à microcline maximum d'une part, et à orthose ou microcline intermédiaire d'autre part, suit, dans les Hohe Tauern, sensiblement l'isograde albite-oligoclase (Morteani &Raase, 1974) et, l'isotherme de 500° C telle qu'elle fut determinée les isotopes de l'oxygène (Hoernes &Friedrichsen, 1974).

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, ( , ) ., 2 V_x80°, Z (010)=15–20°, n_z–n_x=0,0065, =0,90–0,95, 0,88 l T₁O Ab 5 .-%. , 0 0,7, 0,8-0,9 1 T₁ l 10 .-%. Z V (010) 0 15°, 2 V_x 50 75° n_z–n_x=0,005–0,006. . Z V (010) =15-20° n_z–n_x=0,006–0,007. , Morteani & Raase (1974) 500° , Hoernes & Friedrichsen (1974).

     

Holocene and late-Pleistocene sedimentation in the Adriatic Sea

The following paper is a summary of sedimentological data on the Adriatic Sea (with the exception of the areas along the Jugoslavian and Albanian coasts). Because it is difficult to summarize a summary, only a few of the main conclusions will be mentioned here.Geophysical investigations indicate that the top of the limestone series, underlying the clayey and sandy deposits of the Pliocene and the Quaternary in the Adriatic area has a very uneven topography. Its greatest depths (4–6 km) are found a) between Ravenna and Rimini, b) between San Benedetto and Pescara, and c) below the Albanian shelf.Recent sands are mainly limited to the littoral zone; pleistocene sand, originally supplied by rivers, covers the greater part of the deeper shelf. Between these zones a terrace-shaped pro-littoral mud belt is present, where the bulk of the recent terrigenous mud is deposited. The maximum rate of accumulation in this belt is probably about 4 1/2 mm per year.The remaining part of the recent mud is transported in the sea water as floccules of such small size that they remain suspended over the deeper zones of the shelf. Most of it is deposited in the basins of the Central Adriatic (maximum accumulation rate for the Holocene on the average circa 1/2 mm per year) and in the bathyal basin in the southeast. The deepest area of the latter basin is formed by an almost horizontal plain (circa 1218 m deep). The longest core from this plain (240 cm of Holocene and 400 cm of late Pleistocene) is composed for roughly 61% of turbidite material, 5% of volcanic ash (coarser than fine silt), 0,2% of organic carbonate remains (coarser than silt) and 34% of normal terrigenous mud. The ash falls were limited to the central and southeastern parts of the Adriatic.

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Zusammenfassung Eine kurze Übersicht wird gegeben über die sedimentologische Kenntnis der Adria (mit Ausnahme der jugoslawischen und albanischen Küstengewässer).Geophysikalische Untersuchungen zeigen, daß die Kalkstein-Oberfläche unter den tonig-sandigen Ablagerungen des Pliozäns und des Quartärs, ein starkes Relief besitzt. Sie hat ihre größten Tiefen (4–6 km) a) zwischen Ravenna und Rimini; b) zwischen San Benedetto und Pescara und c) im Untergrund des Albanischen Schelfes.Rezente Sande sind in der Hauptsache auf eine schmale Küstenzone beschränkt. Dagegen haben pleistozäne Residual-Sande, ursprünglich von Flüssen herbeigebracht, eine große Ausdehnung auf dem Schelf. Zwischen diesen beiden sandigen Zonen findet man einen pro-littoralen Schlicksaum, wo die Hauptmasse des rezent ins Meer gebrachten terrigenen Schlickes abgelagert wird. Die maximale Akkumulationsgeschwindigkeit in dieser Zone beträgt wahrscheinlich ungefähr 4 1/2 mm pro Jahr.Der Anteil des terrigenen Schlickes, der nicht in diesem prolittoralen Schlicksaum zur Ablagerung kommt, besteht aus Flocken von so kleinen Abmessungen, daß sie während ihres Transportes über den äußeren Schelf-Regionen suspendiert bleiben. Sie sedimentieren größtenteils in den Becken der Zentral-Adria (mittlere Ablagerungsrate während des Holozäns maximal etwa 1/2 mm pro Jahr) und im bathyalen Becken der Südost-Adria.Der tiefste Teil dieses südöstlichen Beckens wird von einer fast horizontalen Ebene (auf etwa 1218 m Tiefe) eingenommen. Der längste Kern, der in dieser Ebene entnommen wurde (640 cm, wovon 240 cm Holozän), hat ungefähr die folgende Zusammensetzung: 61% Turbidit-Material, 5% vulkanische Asche (Sand- und grobe Schluff-Fraktionen), 0,2% organische Kalkreste (gröber als Schluff) und 34% normaler terrigener Schlick. Die Aschenfälle waren auf die mittleren und südöstlichen Teile der Adria beschränkt.

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Résumé L'auteur donne un bref résumé de la connaissance sédimentologique de la Mer Adriatique (à l'exception des parties le long des côtes Jugoslaves et Albanaises).Des recherches géophysiques indiquent que la surface du calcaire couvert par les dépôts argileux-sableux du Pliocène et du Quaternaire a un relief prononcé. Cette surface atteint des profondeurs maximales (4–6 km) a) entre Ravenna et Rimini, b) entre San Benedetto et Pescara et c) au-dessous du plateau continental Albanais.Les dépôts sableux d'âge Holocène sont limités pratiquement à l'étroite zone du littoral. Par contre, des sables pléistocènes résiduels, d'origine fluviale, couvrent de vastes étendues du plateau continental sous-marin. Entre ces deux zones sableuses, on trouve la bande vaseuse «pro-littorale», où se dépose la plus grande partie de la matière vaseuse terrigène, apportée à la mer sous les conditions actuelles. L'accumulation maximale dans cette zone est probablement de l'ordre de 4 1/2 mm par an.La partie de la vase terrigène qui dépasse cette bande pro-littorale est transportée dans la mer à l'état de flocons d'une taille si petite qu'ils restent en suspension au-dessus des parties extérieures du plateau continental. Ils sont déposés surtout dans les bassins de l'Adriatique Centrale (vitesse moyenne d'accumulation pendant l'Holocène au maximum environ 1/2 mm par an), et dans le bassin bathyal du Sud-Est.La partie la plus profonde dans ce dernier bassin est formée par une plaine presqu' horizontale (à environ 1218 m). La carotte la plus longue, tirée de cette plaine (640 cm, dont 240 cm d'Holocène) est constituée approximativement de 61% de matériel turbiditique, de 5% de matière volcanique (fractions de sable et de silt grossier), 0,2% de restes calcaires organiques (plus grossier que du silt) et 34% de vase terrigène normale. Les chutes de matière volcanique étaient limitées aux parties centrales et sud-orientales de l'Adriatique.

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— . , . (4–6 ) : a) Ravenna Rimini; ) San Benedetto Pescara ) . , , - , , pro-litto-ralen , . 4,5 . , ( 1/2 ) - . 1218 . , 640 , 240 . : 61% , 5% , 0,2% 34% . - .

     

Benthonische Foraminiferen aus der Unterkreide des »Deep Sea Drilling Project« (Leg 1–79)

Zusammenfassung In den DSDP-Legs 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 und 62 wurden die Unterkreide-Foraminiferen biostratigraphisch, taxonomisch und paläoökologisch bearbeitet. Eine Übersicht zeigt die in Leg 1–80 erbohrte Unterkreide und ihre Foraminiferen-Bearbeitungen.Im Nordatlantik fehlen regional ab dem Oberen Tithonium im Verlaufe einer Regression und der sie begleitenden Schichtlücken bis in das Valanginium charakteristische Foraminiferenfaunen. In Gebieten ohne Schwarzschiefer-Bedingungen setzen im Valanginium-Barremium mäßig reichhaltige bis sehr spärliche Mikrofaunen mitPraedorothia ouachensis (Sigal) der gleichnamigen Zone ein (Valanginium-Hauterivium). Hauterivium-Aptium gliedern sich in dieGavelinella barremiana-, dieGaudryina dividens- und dieConorotalites aptiensis- Zone.Wo im Albium nicht das ausgedehnte Schwarzschiefer-Milieu herrschte, findet man eine kosmopolitische Fauna aus agglutinierten und kalkschaligen Foraminiferen derPseudoclavulina gaultina- Zone. Für das höhere Albium und Cenomanium wurde dieGavelinella cenomanica- Zone ausgeschieden. Von biostratigraphischer Bedeutung sind im Berriasium-Albium die GattungenPraedorothia, Gaudryina, Pseudoclavulina, von den Kalkschalern nur wenige skulptierte Arten der Nodosariiden (Citharina, Lenticulina) sowieGavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria undOsangularia. Die vonMoullade (1984) begründeten Zonen vom Berriasium-Albium der Tethys und des DSDP sind wegen der großen stratigraphischen Reichweite der verwendeten Foraminiferenarten nicht überall anwendbar.Im Indischen Ozean lassen die wenigen, bisher bekannten »australen« Foraminiferenfunde aus dem Neokom von Site 261 mit überwiegend primitiven agglutinierenden Formen eine genaue Datierung kaum zu. Die Kalkschaler sind meist aufgelöst oder auch umgelagert. Man ordnet sie dem Bereich des kühleren Wassers zu.Im Pazifischen Ozean sind die meisten Mikrofaunen wegen der geringen Kerngewinne, Verunreinigungen oder primärer Foraminiferenarmut (Schwarzschiefer) biostratigraphisch und paläoökologisch kaum verwertbar. Erst im Albium findet sich — wie im Atlantik — eine etwas reichhaltigere Kalk- und Sandschalerfauna mit wichtigen Arten derPseudoclavulina gaultina- Zone. Da außerGavelinella cenomanica (Brotzen) keine andere benthonische Foraminiferenart neu einsetzt, wird die Grenze zum Cenomanium in der Regel mit planktonischen Foraminiferen gezogen.Im Albium fallen die einheitlichen, kosmopolitischen Foraminiferenfaunen ohne ausgeprägte Faunenprovinzen auf.

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From the DSDP Legs 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50, and 62 the Lower Cretaceous foraminifers have been investigated for biostratigraphical, taxonomical, and palaeoecological purposes. An overview of the cored Lower Cretaceous sections of Leg 1–80 is given.In the Northern Atlantic Ocean characteristic foraminiferal faunas are missing from the Upper Tithonian to the Valanginian due to a marked regression which caused hiatuses. In areas without black shale conditions Valanginian to Barremian medium rich to poor microfaunas withPraedorothia ouachensis (Sigal) of thePraedorothia ouachensis Zone (Valanginian-Hauterivian). The Hauterivian-Aptian interval is characterized by zones ofGavelinella barremiana,Gaudryina dividens, andConorotalites aptiensis. During the Albian a world-wide fauna consisting of agglutinated and calcareous foraminifers of thePseudoclavulina gaultina Zone is established in areas lacking the wide-spread black-shale conditions. The Upper Albian and the Cenomanian are represented by theGavelinella cenomanica Zone. Some ornamented species of the nodosariids (Citharina, Lenticulina), Gavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria, andOsangularia are of some importance for the biostratigraphy of the Berriasian-Albian interval. The Berriasian to Albian zones introduced for the Tethys and the DSDP byMoullade (1984) could only be of some local importance due to the long stratigraphical range of the foraminiferal species used.In the Indian Ocean an exact stratigraphical age cannot be assigned to the few Neocomian foraminiferal faunas of a cooler sea water (Site 261). These faunas mainly contain primitive agglutinated foraminifers, because in most cases the calcareous tests are dissolved or redeposited.In the Pacific Ocean most of the Berriasian to Aptian microfaunas are of minor biostratigraphical and palaeoecological importance for reasons of poor core recoveries, contaminations or original foraminiferal poverty (black shales). Since the Albian there are somewhat higher-diverse faunas of calcareous and agglutinated foraminifers with index species of thePseudoclavulina gaultina Zone. As a rule, the boundary Albian/Cenomanian is set by means of planktonic foraminifers because no other foraminifer has its first appearance datum during this interval, exceptGavelinella cenomanica.During the Albian very uniform, world-wide foraminiferal faunas without a marked provincialism are obvious.

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Résumé Dans les Legs DSDP 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 et 62, les foraminifères du Crétacé inférieur ont été étudiés aux points de vue biostratigraphique, taxonomique et paléoécologique. La note présente une vue d'ensemble de la section d'âge crétacé inférieur du Leg 1–80.Dans l'Atlantique nord, les faunes caractéristiques de foraminifères sont absentes depuis le Tithonique supérieur jusqu'au Valanginien, en raison d'une régression importante et des lacunes qui en résultent. Dans les régions dépourvues de milieux à shales noirs, on rencontre une microfaune, pauvre à moyennement riche, valanginienne à barrémienne, àPraedorothia ouachensis (Sigal), appartenant à la Zone àPraedorothia ouachensis. L'intervalle Hauterivien-Aptien est caractérisé par les Zones àGavelinella barremiana, Gaudryina dividens et Conorotalites aptiensis. Au cours de l'Albien une faune d'extension mondiale de foraminifères agglutinés et calcaires appartenant à la Zone àPseudoclavu-lina gaultina, s'est établie dans les aires où ne règnaient pas les conditions de formation de shales noirs. L'Albien supérieur et le Cénomanien sont représentés par la Zone àGavelinella cenomanica. Dans l'intervalle Berriasien-Albien, un rôle biostratigraphique de quelque importance est joué par quelques espèces de Nodosariides à coquilles ornementées (Citharina, Lenticulina) ainsi queGavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria et Osangularia. Les zones établies parMoullade (1984) pour le Berriasien-Albien de la Téthys et du DSDP ne sont pas partout utilisables, en raison de l'extension verticale trop grande des foraminifères utilisés.Dans l'Océan Indien, un âge exact ne peut être assigné aux faunes de foraminifères néocomiennes considérées jusqu'ici comme «australes» (site 261): ces faunes renferment surtout des formes agglutinées primitives, car les tests calcaires ont été généralement dissous ou remaniés.Dans l'Océan Pacifique, la plupart des microfaunes berriasiennes à aptiennes sont de faible intérêt biostratigraphique et paléo-écologique, en raison des mauvais rendements des carottes, de contaminations ou de leur pauvreté originelle (facies des shales noirs). A partir de l'Albien, on trouve une faune plus diversifiée de foraminifères agglutinés et calcaires, comportant des espèces caractéristiques de la Zone àPseudoclavulina gaultina. Comme d'ordinaire, la limite Albiencénomanien est définie par les foraminifères planctoniques, aucun autre foraminifère n'apparaissant dans cet intervalle, saufGavelinella cenomanica.A l'Albien, la faune de foraminifères est uniforme à l'échelle mondiale, sans distinction de provinces.

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, 1, 11, 13, 17, 25, 27, 32, 36, 41, 43, 44, 50 62 DSDP, , . , 1–80 . . , , - Praedorothia ouachensis (Sigal) — . : Gavelinella barremiana, Gaudryina dividens Conorotalites aptiensis,, , , Pseudoclavulina gaultina. Gavelinella ni. - Praedorothia, Gaudryina, Pseudoclavulina, (Citharina, Lenticulina), Gavelinella, Conorotalites, Pleurostomella, Valvulineria Osangularia. , moullade (1984) - , .. , , . .: 261, , «», . . , . , . . , - - , , ( ). , , , Pseudoclavulina gaultina. T. . Gavelinella ni (brotzen) , , , . .

     

Eine einfache Methode zur Bestimmung der Auslöschungsschiefe von monoklinen Amphibolen und Pyroxenen

A new method for the determination of the Zc extinction angle of monoclinic amphiboles and pyroxenes is discribed. The angle Z cleavage (110) or (1¯10) must be measured and transformed to Zc by means of a diagram given in this paper. Many crystals can be measured rapidly and with good accuracy. For that reason, this method is useful in statistical petrographic work.     

Glide twinning and pseudotwinning in peristerite: twin morphology and propagation

Optically visible Albite glide twins in a peristerite (An₉Or_1.6), identified from their tapering shape and relationship to grain boundaries, were studied by transmission electron microscopy. Near the tips in sections a, the microstructure consists of small (400 nm long) lensshaped Albite twins centred exclusively on the oligoclase lamellae. The lenses extend partly outwards into the two adjacent low albite lamellae and induce strong inhomogeneous strain. Where the lenses are closer together, they form, depending on the sense of shear, nearly linear left or right-stepping en échelon arrays, with overlap of the strain fields. Slightly farther in from the tip, the twin domains coalesce to form continuous pinch-and-swell lamellae, being always thicker in the oligoclase. Because of Si,Al order, only elastic glide pseudotwins are possible in low albite. In oligoclase glide pseudotwins may be mechanically stable (metastable relative to Si,Al order) and may deviate only slightly from true twins. Pseudotwins develop first in the oligoclase, propagate dynamically by jumping across the intervening albite lamellae, extend lengthways and thicken sideways and finally coalesce. They are stabilized by diffusion-controlled inversion of Si,Al order giving rise to true twins described in a companion paper.C.R.P.G. contribution 799     

P-T-t paths of collisional orogens

Pressure-temperature-time (P-T-t) paths summarize the changes in pressure and temperature imposed on a metamorphic rock during orogenesis. They provide a convenient framework for the interpretation of complex metamorphic histories and also offer insight into the thermal and tectonic factors controlling metamorphism in collisional orogens. P-T-t data are acquired through a combination of textural observations, thermobarometry, and thermochronometry, and assembled into a P-T-t path using geological constraints. One-dimensional P-T-t models, assuming instantaneous deformation and thermal relaxation by conduction, are flexible and useful for testing tectonic models, particularly where geochronological constraints are available. Two-dimensional models allow more sophisticated deformation geometries and allow the effects of advection to be incorporated. Analysis of collisional orogens in terms of critical wedge theory can yield P-T-t paths that reflect coupling between thickening, uplift, exhumation, erosion, and convergence. Where rates of erosion approach rates of tectonic uplift, as is currently happening in the Southern Alps of New Zealand, high-grade metamorphic rocks can be exhumed rapidly from considerable depth. Alternatively, rapid exhumation may reflect gravity-driven extension in an over-steepened or thermally weakened orogen.

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Zusammenfassung Druck-Temperatur-Zeit (P-T-t) Pfade fassen die Änderungen in Druck und Temperatur zusammen, die den metamorphen Gesteinen während der Orogenese aufgeprägt wurden. Sie liefern einen passenden Rahmen für die thermischen und tektonischen Faktoren die die Metamorphose in Kollisionsorogenen steuern. P-T-t Daten werden erworben durch eine Kombination von textureilen Beobachtungen, Thermobarometrie, Thermochronologie, und werden in einem P-T-t Pfad unter Berücksichtigung von geologischen Grenzen zusammengefaßt. 1-dimensionale P-T-t Modelle die gleichzeitige Deformation voraussetzen sind flexibel und hilfreich um tektonische Modelle zu testen, insbesondere dort, wo geochronologische Grenzen zur Verfügung stehen. 2-dimensionale Modelle gestatten raffiniertere Deformationsgeometrien, und erlauben es die Advektionsprozesse zu integrieren. Analysen von Kollisionsorogenen im Sinne der kritischen Grenzwinkeltheorie kann P-T-t Pfade liefern, die eine Kopplung zwischen Verdickung, Heraushebung, Freilegung, Erosion und Konvergenz wiederspiegeln. Wo sich die Erosionsraten den Heraushebungsraten annähern, wie es zur Zeit in den südlichen Alpen Neuseelands passiert, können hochgradig metamorphe Gesteine aus erheblichen Tiefen freigelegt werden. Andererseits kann schnelle Freilegung auch gravitationsgesteuerte Ausdehnung in einem übersteilten oder thermisch instabilen Orogen widerspiegeln.

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Résumé Les trajets pression-température-temps (P-T-t) représentent les changements de pression et de température subis par les roches métamorphiques au cours d'une orogenèse. Ils fournissent un cadre adéquat à l'interprétation d'histoires métamorphiques complexes en même temps qu'ils éclairent les facteurs thermiques et tectoniques qui régissent le métamorphisme dans les orogènes de collision. Les données (P, T, t), obtenues par combinaison des observations structurales, de la thermo-barométrie et de la thermochronométrie, sont assemblées dans un trajet P-T-t qui tient compte des contraintes géologiques. Des modèles P-T-t, à une dimension, qui supposent une déformation instantanée et une relaxation thermique par conduction, présentent une certaine souplesse et sont utiles lorsqu'il s'agit de tester des modèles tectoniques, en particulier si on dispose de contraintes géochronologiques. Les modèles à 2 dimensions autorisent des geometries déformatives plus sophistiquées et permettent d'incorporer les effets d'advection. L'analyse d'orogènes de collision avec mise en æuvre de la théorie du coin critique, peut fournir des trajets P-T-t qui reflètent les connexions existant entre l'épaississement crustal, le soulèvement, l'exhumation, l'érosion et la convergence. Lorsque la vitesse d'érosion avoisine celle du soulèvement tectonique, comme c'est couramment le cas dans les Alpes du Sud de Nouvelle Zélande, des roches de degré métamorphique élevé peuvent être exhumées rapidement à partir de profondeurs considérables. Alternativement, une exhumation rapide peut traduire une extension à contrôle gravifique dans un orogène très redressé ou thermiquement instable.

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, . , . --t , , , . --t ; , . . PTt, , , . , , , . , , , .

     

1Tc-Strontiohilgardit (Ca,Sr)2[B5O8(OH)2Cl] und seine Stellung in der Hilgarditgruppe X2/II[B5O8(OH)2Cl]

Zusammenfassung 1Tc-Strontiohilgardit (Ca, Sr)₂ [B₅O₈(OH)₂,Cl] mit Ca : Sr etwa 1 : 1 ist ein neues Mineral der Hilgarditgruppe. Fundpunkt: Reyersbausen (9° 59,7 E, 51° 36,6 N), Grube Königshall-Hindenburg, Flöz Staßfurt in sylvinitischer Ausbildung.Konstanten : triklin-pedial,a ₀=6,38 Å,b ₀=6,480 Å,c ₀=6,608 Å, =75,4°,=61,2°, =60,5°; tafelige-gestreckte Links- und Re chtskristalle, farblos, wasserunlöslich, piezoelektrisch. Härte 5–7, Dichte 2,99 g cm^–3;n =1,638,n =1,639,n =1,670; 2V =19°.Neue Daten für die Hilgarditgruppe : 2 M (Cc)-Calciumhilgardit (=Hilgardit) =4 Ca₂[B₅O₃(OH)₂Cl], Raumgruppe Cc.3Tc-Calciumhilgardit (=Parahilgardit) = 3 Ca₂[B₅O₃(OH)₂Cl]; trinklin-pedial, ₀=6,31 Å,b =6,484 Å,c ₀=17,50 Å; =84,0°,=79,6°, =60,9°.Die Polymorphiebeziehungen sind geometrisch deutbar durch eine spezielle Art der Polytropie (Stapelung von Links- und Rechtskristallen im Elementarbereich).     

Dreiaxiale verformungen an Solnhofener Kalkstein im Temperaturbereich von 20–650° C. Röntgenographische Gefügeuntersuchungen mit dem Texturgoniometer

Axial-symmetric and real triaxial deformation tests on Solnhofen limestones were made in the range of 20 to 650° C. Stress, strain and time observations as functions of temperature and the ratios of the external stresses are plotted as stress-strain and strain-time curves. Mechanical twinning on e (01¯12) and syntectonic recrystallization (at temperatures above 500° C) is assumed to be the dominant flow mechanism. On samples of high permanent strain the textural changes and development of preferred orientations were investigated by means of the X-ray diffractometer. In all tests the symmetry of the polefigures is exactly identical with the symmetry of the external stress-field.In tests with ₁>₂=₃ the poles of the planes investigated (10¯11; 10¯12; 11¯20) occupy girdles about the unique principle compressive axis. When all principle stresses are different (₁>₂>₃) the poles of the planes investigated tend to maxima (in the case of plane strain) ore to girdle-occupations about the principle axis of maximum extension. The deduced c-diagrams show a fairly similar tendency of the spacial orientations.The pole figures (as well as the calculated orientation of the c-axis) must be explained by the superposition of reflected intensities on planes in twinned and untwinned grains. In every diagram partial occupations—possibly representing the orientations of twinned grains-are in fairly good agreement with the orientation predicted by the theory of Brace-MacDonald for the stable orientation of anisotropic minerals in a non-hydrostatic stress-field.

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Herrn Prof. Dr. F. Karl danke ich sehr herzlich für zahlreiche Diskussionen sowie für die kritische Durchsicht des Manuskripts. Mein Dank gilt auch der Deutschen Forschungsgemeinschaft, welche die Untersuchung durch eine Sachbeihilfe unterstützte.     

Considérations sur le volcanisme post-ophiolitique dans les Alpes occidentales

Résumé L'activité magmatique ophiolitique du géosynclinal alpin (diabases, gabbros, serpentines, etc.) a été suivie par une activité à caractère volcanique moins bien connue. En effet, les appareils correspondant à cette activité ont complètement disparu; nous devons nous contenter pour tous renseignements de l'étude des fragments de roches contenus dans des grauwackes tertiaires appartenant au Flysch (grès de Taveyanne, grès d'AItdorf pro parte, grès du Champsaur).La détermination de la nature originelle des laves est, en outre, rendue difficile par le fait, découvert récemment, que ces grauwackes ont subi un métamorphisme régional les plaçant dans le faciès à zéolites; on peut raisonnablement admettre qu'il s'agissait d'andésites basaltiques.L'áge des épanchements est encore indéterminé, il doit être compris entre le Crétacé supérieur et la fin de l'Eocène. L'hypothèse la plus plausible consiste à admettre que les volcans, aujourd'hui complètement érodés se trouvaient dans la partie la plus interne du domaine pennique. Toutefois au moment du dépôt des grès de Taveyanne, les coulées ne se trouvaient plus dans leur position initiale, elles avaient glissé vers l'avant-pays sous forme d'une nappe.Il est très probable que cette activité volcanique post-ophiolitique n'est pas restreinte au segment franco-suisse des Alpes occidentales mais que des formations analogues aux grès de Taveyanne se retrouvent ailleurs, notamment en Sicile et dans les Apennins.

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The magmatic activity which gave birth to the ophiolites (diabases, gabbros, serpentinites) of the alpine geosyncline was followed by subaerial volcanism. This volcanic activity is not well known as the volcanoes were completely destroyed by erosion. Our only source of information is to be found in fragments of volcanic rocks which are part of Tertiary Flysch graywackes (Taveyanne sandstones, part of the Altorf sandstones, Champsaur sandstones).The determination of the initial composition of the lavas is further complicated by metasomatic transformations; it has been recently shown that the Taveyanne graywackes were submitted to a light regional metamorphism corresponding to the zeolitic facies ofCoombs. However, it seems that these lavas were originally basaltic andesites.The age of this volcanism is not precisely known, it cannot be later than Upper Eocene as the time of deposition of the Taveyanne sandstones is Uppermost Eocene-Lower Oligocene; it is probably post-Cenomanian. It is likely that the volcanoes were located in the southern part of the Penninic zone; however at the time of deposition of the graywackes the volcanic flows had already left their initial location, gliding toward the Foreland as part of a Nappe.Very probably, remnants of this post-ophiolitic volcanism are not restricted to the French-Swiss segment of the Western Alps, but will be found elsewhere, particularly in the Apennine Mountains and in Sicily.

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Zusammenfassung Die magmatische Tätigkeit, die Ophiolithe (Diabase, Gabbros, Serpentinite) der alpinen Geosynklinale entstehen ließ, wurde von subärischem Vulkanismus abgelöst. Diese Vulkantätigkeit ist wenig bekannt, da die Vulkane durch Erosion völlig zerstört wurden. Unsere einzige Informationsquelle findet sich in vulkanischen Gesteinsfragmenten, die Bestandteile der Tertiär-Flysch-Grauwacken sind.Die Bestimmung der ursprünglichen Zusammensetzung der Laven wird weiter durch metasomatische Umwandlungen erschwert. Kürzlich wurde gezeigt, daß die Taveyanne-Grauwacken einem regionalen Metamorphismus ausgesetzt waren, welcher der zeolithischen Fazies von Coombs entspricht. Es scheint jedoch, daß diese Laven ursprünglich basaltische Andésite waren.Das Alter dieses Vulkanismus ist nicht genau bekannt; es kann aber nicht später sein als das Obere Eozän, da die Ablagerungszeit der Taveyanne-Sandsteine Oberstes Eozän—Unteres Oligozän ist. Wahrscheinlich lagen die Vulkane im südlichen Teil der penninischen Zone; zur Zeit der Ablagerung der Grauwacken waren die Vulkanite bereits in die Überschiebungsmassen mit einbezogen.Sehr wahrscheinlich sind die Überreste dieses nach-ophiolithischen Vulkanismus nicht auf den französisch-schweizerischen Abschnitt der Westalpen beschränkt, sondern werden sich auch andernorts speziell auf dem Apennin und in Sizilien finden lassen.

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, (, ) , . , . , . . , Taveyane ( Coombs'y), , . .

     

Hydrofracture mechanisms in rock during pressure grouting

Summary Hydrofracture Mechanisms in Rock During Pressure Grouting. The paper examines the basic meachnisms controlling the initiation of fractures in rocks and layered soils during pressure grouting, and their subsequent propagation into the ground mass. Previous analyses of fracture initiation have tended to concentrate on simplified models in which the ground is treated as an impervious elastic or Mohr-Coulomb continuum. The present method allows for the porous or fissured nature of the ground by considering the effect of seepage forces induced by the pore pressure gradient. The effect is quantified by use of a parameterN such that the ratio of fluid force used in expanding the injection hole, to that used in forcing fluid through void spaces, isN to (1—N).Analysis of hydrofracture propagation is based on stress analysis of a borehole in an elastic continuum, the propagating fracture zone around the borehole being represented as a non-elastic material governed by the Mohr-Coulomb failure criterion. This is supplemented by an energy approach which equates the energy supplied to the ground from the injection pump, with the energy stored in the ground and the energy necessary to fracture it.

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Zusammenfassung Brucherscheinungen im Fels bei Verprearbeiten. In der Arbeit wird der grundlegende Mechanismus untersucht, welcher bei Verpreßarbeiten in Fels und geschichtetem Boden zur Einleitung und Ausbreitung von Brüchen führt. Frühere Untersuchungen des Bruchbeginns stützten sich im wesentlichen auf vereinfachte Modelle, in denen der Untergrund als undurchlässiges Kontinuum angesehen wird, das entweder elastisch ist oder der Mohr-Coulombschen Bruchbedingung genügt. Die neue Methode berücksichtigt dagegen eine Porosität oder Klüftung des Untergrundes durch Ansatz der vom strömenden Medium auf das Gebirge ausgeübten Belastung. Diese Belastung wird aufgeteilt in einen Druckverlust an der Bohrlochwand (gleich ParameterN mal Verpreßdruck) und die entsprechende, über den gesamten durchströmten Bereich verteilte Belastung.Die Untersuchung der Bruchausbreitung geht von der Spannungsermittlung um ein Bohrloch in einem elastischen Kontinuum aus, wobei in der sich ausbreitenden Bruchzone um das Bohrloch herum nichtelastisches Material angenommen wird, das dem Mohr-Coulombschen Bruchkriterium genügt. Zur Ergänzung dient eine Energie-Betrachtung, bei der die von der Injektionspumpe abgegebene Energie gleichgesetzt wird der im Untergrund gespeicherten Energie und der aufgewendeten Brucharbeit.

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Résumé Les mécanismes de la fracturation hydraulique dans les roches pendant les injections sous pression. Le mémoire examine les mécanismes fondamentaux qui gouvernent l'initiation des ruptures dans les roches et les sols stratifiés, au cours des injections et leur propagation dans les massifs. Les analyses antérieures de l'initiation de la rupture, se sont concentrées sur des modèles simplifiés où l'on considérait la roche comme un milieu élastique et imperméable, ou comme un milieu de Mohr-Coulomb. La présente méthode admet que le massif est poreux ou fissuré, en considérant l'action des forces de percolation engendrées par le gradient de pression interstitielle. Cette action est quantifiée par un paramètreN, tel que le rapport de la force du liquide employée à dilater le forage d'injection, à celle employée pour forcer le coulis à travers les vides soitN/(1—N). L'analyse de la propagation des ruptures se base sur l'analyse des contraintes autour d'un forage dans un milieu élastique, alors que la zone de la rupture qui se propage autour du forage est représentée par un milieu non-élastique admettant le critère de rupture de Mohr-Coulomb. Cette analyse est complétée par une approche énergétique, où l'énergie qui est fournie au massif par la pompe d'injection est égalée à l'énergie emmagasinée dans la roche et à l'énergie de rupture.

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Nomenclature A area of new cracks created per unit volume of time t - E total work done by injection fluid - E _i irrecoverable component of energy - E _{i c} work done in fracturing rock or soil - E _{i l} work done to overcome various frictional forces in grouting system - E _{i p} work done to cause plastic deformation of fractured zone - E _{i s} work done to overcome shear strength of fluid during flow - E _{i v} work done to overcome frictional drag between fluid and rock in soil surfaces during flow - E _r recoverable component of energy - E _{r f} elastic strain energy stored in fluid - E _{r s} elastic strain energy stored in rock or soil - h height of overburden - i j 1, 2, 3 - K ₀ coefficient of horizontal earth pressure - k permeability of ground to grout - L length of cylindrical grout source - n rock or soil porosity - p average fluid pressure between timet and (t + t) - p ₀ injection pressure - R radius of grout front - r radial distance from borehole axis - r ₀ radius of borehole - r ₁ radius of fractured zone - S specific surface area of rock or soil - S _T tensile strength of rock or soil - t time - u grout seepage velocity - V volume of grout injected - v volumetric strain - specific surface energy of rock - bulk density of rock or soil - _{i j} ^e elastic strain increment tensor - _{i j} plastic strain increment tensor - v Poisson's ratio - _{i j} average stress tensor in the ground during timet and (t + t) - _R , _T, _Z radial, tangential and vertical stresses induced by grouting - _r , _t , _z radial, tangential and vertical stress around borehole before grouting - grout shear strength - angle of internal friction of rock or soil With 7 Figures     

Tectonic control of Late Pliocene molasse sedimentation in a portion of the Jhelum Re-Entrant,Pakistan

A Late Pliocene interval of the Neogene Siwalik (Himalayan) molasse exposed in the Jhelum Re-entrant, Pakistan, is examined for lateral variations in the environment and rate of fluvial sedimentation. A correlative pair of volcanic ash horizons within the Upper Siwalik section defines an isochronous interval of fluvial deposition. Stratigraphic sections measured through the interval at various localities in the Jhelum Re-entrant are analyzed in terms of fluvial stratigraphy and interval thickness, or net sedimentation rate. The stratigraphy indicates a fluvial system of laterally migrating streams leaving behind fining upward sedimentary cycles of lateral and vertical accretion deposits. Fully developed sedimentary cycles display point bar sands (lateral accretion deposits) of the stream channel environment topped by mudstones (vertical accretion deposits) of the overbank (floodplain) environment. The detailed sequence of vertical accretion deposits in these cycles indicates that the floodplain environment consisted of a stream-proximal, sedimentation-dominant zone and a stream-distal, pedogenesis-dominant zone.Broad lateral variations in the rate of molasse sedimentation appear to be related to the large-scale syntaxial tectonics of the northwestern Himalaya. Sedimentation rate increases toward the apex of the re-entrant, indicating that the syntaxial structure controlled the focus of molasse sedimentation during the examined interval of Late Pliocene time. In addition, sedimentation may have been influenced by mild flexures within the molasse basin.

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Zusammenfassung Im Gebiet von Jhelum (nördliches Pakistan) reicht das Vortief der neogenen Siwalik-Molasse als Sporn weit in den Faltenbogen des nordwestlichen Himalaya. Die Verfasser untersuchten hier einen Abschnitt des Spätpliozän mit besonderem Hinblick auf laterale Wechsel der fluviatilen Ablagerungen und Sedimentationsraten. Die Obere Siwalik-Molasse enthält hier zwei Leithorizonte mit Tuff, wodurch die Altersgleichheit der fluviatilen Zwischenlagerungen sichergestellt wird. Die Schichtfolge dieser Zwischenlagerungen ist an mehreren Lokalitäten in bezug auf Sedimentationstypen und-raten analysiert worden. Die vorgefundenen Ablagerungszyklen deuten auf ein System von seitlich wandernden Flußläufen. Vollständige Zyklen zeigen Flußbettsedimente (meist Ufersandbänke) gefolgt von feinkörnigen Überflutungssedimenten. Die Feingliederung der Überflutungsfazies zeigt stromnahe Ablagerungszonen einerseits und pedogenetische Randzonen andererseits.Über das gesamte Untersuchungsgebiet ergibt sich eine klare Abhängigkeit zwischen Raten der Molasseaufschüttung und der Faltenbogentektonik des nordwestlichen Himalaya. Die Ablagerungsraten nehmen in Richtung des Bogenscheitels deutlich zu. Daraus wird geschlossen, daß während des untersuchten Zeitabschnittes die regionale Bogentektonik den Schwerpunkt der Molassesedimentation maßgeblich beeinflußt hat. Flache Flexuren innerhalb des Molassebeckens sind ebenfalls in diesen Zusammenhang zu stellen.

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Résumé Une avant-fosse de la molasse du néogène Siwalik (Himalayen), en éperon dans l'arc plissé du nord-ouest de l'Himalaya, dans la région du Jhelum, Pakistan, a été étudiée quant à ses variations latérales environnantes et son taux de sédimentation fluviale. Dans la section du Siwalik supérieur, deux horizons-repères de tuffs volcaniques délimitent une période isochronique du dépôt fluvial. Les séries stratigraphiques de cet intercalaire ont été analysées en divers points en fonction de la stratigraphie fluviale et de son épaisseur ou en fonction du taux de sédimentation. Les cycles de sédimentation indiquent un réseau fluvial à migration latérale avec dépôts latéraux et verticaux, de plus en plus fins vers le haut. Les cours semblent être en transition avec le type traditionnel de haute et basse sinuosité. On démontre que l'ensemble des dépôts verticaux sont différentiés selon une zone proximale où la sédimentation domine et une zone distale où la pédogenèse domine.De larges variations latérales dans le taux de sédimentation semblent dues à la tectonique globale de l'éperon associée à la syntexis du nord-ouest himalayen. Une tendance vers une augmentation du taux de sédimentation / subsidence en direction de l'axe de l'éperon délimite un lieu de sédimentation molassique pendant l'intervalle étudié. De plus, l'auteur suggère que la sédimentation du bassin de l'éperon ait été influencée par de légères flexures à la périphérie de la structure régionale.

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, , - . , . , , . . , , . — — , — . , — . -. , . .

     

Nonhomogeneous Poisson model for volcanic eruptions

A simple Poisson process is more specifically known as a homogeneous Poisson process since the rate was assumed independent of time t. The homogeneous Poisson model generally gives a good fit to many volcanoes for forecasting volcanic eruptions. If eruptions occur according to a homogeneous Poisson process, the repose times between consecutive eruptions are independent exponential variables with mean=1/. The exponential distribution is applicable when the eruptions occur at random and are not due to aging, etc. It is interesting to note that a general population of volcanoes can be related to a nonhomogeneous Poisson process with intensity factor(t). In this paper, specifically, we consider a more general Weibull distribution, WEI (, ), for volcanism. A Weibull process is appropriate for three types of volcanoes: increasing-eruption-rate (>1), decreasing-eruption-rate (<1), and constant-eruption-rate (=1). Statistical methods (parameter estimation, hypothesis testing, and prediction intervals) are provided to analyze the following five volcanoes: Also, Etna, Kilauea, St. Helens, and Yake-Dake. We conclude that the generalized model can be considered a goodness-of-fit test for a simple exponential model (a homogeneous Poisson model), and is preferable for practical use for some nonhomogeneous Poisson volcanoes with monotonic eruptive rates.     

Lateritic concentrations of manganese oxyhydroxides and oxides

Latentes result from the weathering of a variety of rocks under humid tropical conditions. When developed at the expenses of Mn²⁺-bearing parent rocks, laterite consists of a thick mantle made up of manganese oxides and hydroxides. Two main examples are described from tropical Africa. The first example displays a lateritic profile on metamorphic rock; the second example deals with lateritic profiles developed on a Precambrian sedimentary rock. From the base to the top of the studied profiles, different Mn hydroxide and oxide sequences have differentiated. Their composition depends on (i) the constitutive parent minerals with vary ing weathering rates, (ii) the intensity of weathering which progresses towards the profile top permitting pseudomorphic replacement of Mn⁴⁺ oxides for early formed Mn³⁺ hydroxides. Most of the manganese ore result from a relative accumulation. However, Mn can also be mobilized in different places of weathering profiles leading to accumulations in other places, mainly at the base of weathering profiles. That absolute accumulation can occur in non-Mn-bearing weathering horizons (kaolinitic horizons) to form Mn nodules in which kaolinite is dissolved. This process provides Al which combines to Mn³⁺ forming Al-Mn hydroxides (lithiophorite).From these petrographical observations, stability field diagrams are proposed to explain the general evolution of Mn components under chemical lateritic conditions. These diagrams illustrate interactions between ions and manganese species.

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Zusammenfassung Latente entstehen durch Verwitterung verschiedener Gesteine in tropisch-feuchten Klimaten. Bildet sich Laterit aus Mn²⁺-führenden Ausgangsgestein, so besteht er aus einer dicken Schicht von Mangan-Oxiden und -Hydroxiden. Hier sollen zwei Beispiele aus tropischen Regionen Afrikas beschrieben werden:Das erste Beispiel ist ein Lateritprofil, daß das Hangende von Metamorphiten bildet; das zweite Laterite, die sich auf einem präkambrischen Sedimentgestein entwickelt haben. Von der Basis bis zu dem Top der jeweiligen Profile haben sich unterschiedliche Mangan-Hydroxid und -Oxid-Sequenzen herausgebildet. Die Zusammensetzung hängt ab von:(i) Den wesentlichen Ausgangsmineralien unter wechselnden Verwitterungspenoden und (ii) der Verwitterungsintensität, die zum Top des Profils zunimmt und damit die pseudomorphe Substitution von Mn³⁺-Hydroxiden zu Mn⁴⁺-Oxiden ermöglicht. Der Hauptanteil der Manganlagerstätte resultiert aus einer relativen Anreicherung. Allerdings kann Mn auch in verschiedenen Teilen des Verwitterungsprofiles mobilisiert werden, was zu einer Anreicherung in anderen Bereichen führt und zwar hauptsächlich an der Basis eines Profiles. Diese absolute Anreicherung kann in Mangan-freien Verwitterungshorizonten (Kaolinithorizonte) zur Bildung von Mangankonkretionen führen, in denen Kaolinit gelöst wird. Bei diesem Vorgang wird Al frei, das sich mit Mn³⁺ verbindet, um Al-Mn-Hydroxide (Lithiophorite) zu bilden.Mit Hilfe dieser petrographischen Beobachtungen werden Stabilitäts-Diagramme erstellt, die die allgemeine Entwicklung der Mn-Komponenten unter lateritischen Bedingungen zu erklären versuchen. Diese Diagramme erleutern die zwischen Ionen und Mangan stattfindenen Reaktionen.

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Résumé Les latérites résultent de l'altération chimique de roches de types variés, sous conditions tropicales humides. Les latérites se développent sur roches-mères à minéraux manganésifères à Mn²⁺ sous forme de cuirasses épaisses constituées d'oxydes et d'hydroxydes de manganèse. Deux exemples d'Afrique tropicale sont étudiés. Le premier exemple montre un profil d'altération latéritique développé sur roche métamorphique; le deuxième exemple traite de profils latéritiques développés sur une roche sédimentaire précambrienne. De la base vers le sommet des profils étudiés, se différencient des séquences d'oxydes et hydroxydes de manganèse. Elles sont fonction (1) des minéraux primaires dont les vitesses d'altération varient d'une phase à une autre, (2) de l'intensité de l'altération qui est d'autant plus forte que l'on monte dans le profil et qui permet le remplacement pseudomorphique d'hydroxydes à Mn³⁺ formés précocement par des oxydes à Mn⁴⁺. La plupart des gisements de manganèse résultent d'une accumulation relative; cependant, Mn peut être mobile à différents niveaux dans les profils d'altération et s'accumuler de manière absolue à d'autres, et en particulier à la base des profils. Cette accumulation absolue peut se produire dans des horizons non manganésifères (horizons kaolinitiques) et former des nodules de manganèse dans lesquels la kaolinite est dissoute libérant de l'aluminium qui se combine avec Mn³⁺ pour former un hydroxyde alumineux et manganésifère: la lithiophorite.A partir de ces observations pétrographiques, et après les avoir comparées avec celles d'autres gisements africains et brésiliens, des diagrammes de champs de stabilité sont proposés pour expliquer l'évolution générale des phases manganésifères sous conditions d'altération latéritique. Ces diagrammes illustrent les interactions entre ions en solution et minéraux manganésifères.

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