A sulfur isotope study of volcanogenic massive sulfide deposits of the Eastern Black Sea province,Turkey

Kuroko-type massive sulfide deposits of the Eastern Black Sea province of Turkey are related to the Upper Cretaceous felsic lavas and pyroclastic rocks, and associated with clay and carbonate alteration zones in the footwall and hangingwall lithologies. A complete upward-vertical section of a typical orebody consists of a stringer-disseminated sulfide zone composed mainly of pyrite and chalcopyrite; a massive pyrite zone; a massive yellow ore consisting mainly of chalcopyrite and pyrite; a black ore made up mainly of galena and sphalerite with minor amounts of chalcopyrite, bornite, pyrite and various sulfosalts; and a barite zone. Most of the deposits in the province are associated with gypsum in the footwall or hangingwall. The paragenetic sequence in the massive ore is pyrite, sphalerite, chalcopyrite, bornite, galena and various sulfosalts, with some overlap between the mineral phases. Massive, stringer and disseminated sulfides from eight kuroko-type VMS deposits of the Eastern Black Sea province have a ³⁴S range of 0–7 per mil, consistent with the ³⁴S range of felsic igneous rocks. Sulfides in the massive ore at Madenköy (4.3–6.1 per mil) differ isotopically from sulfides in the stringer zone (6.3–7.2 per mil) suggesting a slightly increased input of H₂S derived from marine sulfate with time. Barite and coarse-grained gypsum have a ³⁴S range of 17.7–21.5 per mil, a few per mil higher than the ³⁴S value of contemporaneous seawater sulfate. The deposits may, therefore, have formed in restricted basins in which bacterial reduction of sulfate was taking place. Fine-grained, disseminated gypsum at Kutlular and Tunca has ³⁴S values (2.6–6.1 per mil) overlapping those of ore sulfides, indicating sulfide oxidation during waning stages of hydrothermal activity.     

Sulphur isotope studies of the Mt Molloy,Dianne and O.K. stratiform sulphide deposits,Hodgkinson Province,North Queensland,Australia

Stratiform sulphide deposits which have been metamorphosed to lower greenschist facies occur within the Paleozoic strata of the Hodgkinson Province, northeast Queensland. Massive cupreous pyrite is ubiquitous and Mt Molloy and Dianne also have layered chalcopyrite-rich and sphalerite-rich lenses. Sulphide ³⁴S values for the mineralisation show a narrow spread, around 02030; at the Dianne and O.K. deposits, but a wider spread and an average several per mil higher at the Mt Molloy area. The minerals can not be used for geothermometry due to isotopic disequilibrium. However, metamorphic effects on the isotopic compositions appear not to have been significant. A decrease in temperature and contact of the ore fluid with sea water probably caused the precipitation of the ore minerals. A magmatic ore fluid with ³⁴S_S around 02030; predominated at the Dianne and OK deposits whereas the fluid at Mt Molloy mixed with sea water to acquire a higher ³⁴S_S value.     

Hydrothermal alteration and oxygen and hydrogen isotope geochemistry of the D-68 zone Cu-Zn Massive Sulfide Deposit,Noranda District,Quebec, Canada

Summary Pervasive hydrothermal alteration zones in quartz-feldspar porphyry domes underly all massive sulfide lenses in the D-68 Zone Cu-Zn deposit, Noranda. Alteration pipes are mineralogically zoned and contain chloritic cores consisting of stringer sulfides, enveloped by sericitic haloes. Silicified rocks are found locally.Alteration took place at nearly constant volume. Na depletion, and K enrichment relative to the least altered rocks, are found in all alteration zones. Fe and Mg have been added to the chloritic zone and subtracted in the sericitic and silicic zones. Ca and Si are enriched mainly in the silicic zone. Al, Ti and Zr were the least mobile of the elements studied.Whole-rock ¹⁸O values vary from +5.6 to +6.2 per mil in chloritized rocks, +5.8 to + 7.3 per mil in sericitized rocks and + 7.2 to + 8.3 per mil in silicified rocks. D values for two chloritized samples are – 63 and – 70 per mil whereas in two sericitized samples they are close to –62 per mil. Quartz from the chlorite alteration zone is isotopically heavier (¹⁸O = 8.6 per mil) than that from the sericite alteration zone (¹⁸O = 6.4 per mil), suggesting equilibration with different hydrothermal fluid or different temperature of alteration. Assuming an alteration temperature of 300° + 50°C the fluid in equilibrium with quartz and chlorite had ¹⁸O and D values of about 1.5 ± 2.0 per mil and –23 ± 5 per mil, respectively. The fluid in equilibrium with quartz and sericite had ¹⁸O and D values of about –0.5 ± 2 per mil and –30 ± 5 per mil, respectively. On the basis of isotopic data, seawater was probably the major constituent of the hydrothermal fluids.

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Hydrothermale Umwandlung und Sauerstoff-Wasserstoff-Isotopengeochemie der Zone D-68 Cu-Zn Derberz Sulfidlagerstätte, Noranda District, Quebec, Canada

Zusammenfassung Hydrothermale Umwandlungszonen in porphyrischen Quarz-Feldspat Gesteinskörpern liegen unterhalb von Derberz Sulfidlinsen in der D-68 Zone Cu-Zn Lagerstätte, Noranda. Umgewandelte pipes sind mineralogisch zoniert; sie enthalten aus Sulfiden bestehende chloritische Kerne, die von sericitischen Höfen umhüllt werden. Lokal treten silicifizierte Gesteine auf.Die Umwandlung ging bei annähernd konstantem Volumen vor sich. Na-Verarmung und K-Anreicherung, bezogen auf die am wenigsten umgewandelten Gesteine, liegen in allen Umwandlungszonen vor. Fe und Mg wurden der Chloritzone zugeführt, in den Sericit- und Si-Zonen abgeführt. Ca und Si sind vor allem in der Si-Zone angereichert. Al, Ti und Zr waren von den untersuchten Elementen am wenigsten mobil.Gesamtgesteins-¹⁸O Werte variieren von +5,6 bis +6,2 in den chloritisierten Gesteinen, von +5,8 bis 7,3 in sericitisierten Gesteinen und von +7,2 bis +8,3 in den silicifizierten Gesteinen. Die D Werte für zwei chloritisierte Proben betragen –63 und –70, in zwei sericitisierten Proben liegen sie hingegen nahe bei –62. Quarz von der Chlorit-Umwandlungszone ist isotopisch schwerer (¹⁸O = 8,6) als von der Sericit-Umwandlungszone (¹⁸O = 6.4), was eine Gleichgewichtseinstellung mit verschiedenen hydrothermalen Lösungen oder eine verschiedene Umwandlungstemperatur nahelegt. Bei einer angenommenen Umwandlungstemperatur von 300 ± 50°C, hatte die im Gleichgewicht mit Quarz und Chlorit stehende Lösung ¹⁸O und D Werte von etwa 1,5 ± 2 bzw. –23 + 5. Die im Gleichgewicht mit Quarz und Sericit befindliche Lösung hatte ¹⁸O und D Werte von etwa –0,5 ± 2%o bzw. –30 ± 5. Aufgrund der Isotopendaten war wahrscheinlich Meerwasser der Hauptbestandteil der hydrothermalen Lösungen.

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With 7 Figures     

Das varistische Gebirge — eine Überlegungsfigur

Zusammenfassung Der varistische Gebirgsgürtel Mitteleuropas wird mit einem schematischen Blockbild vorgestellt und erläutert. Vorne im Bild sieht man den heutigen Gebirgsrumpf in Modellblöcken, die aus einer hypothetischen Kordillere im Hintergrund herauspräpariert wurden. Die horizontale Oberfläche der Blöcke entspricht der epivanstischen Rumpffläche des Perm. Dieses geologische und paläo-geophysikalisch bedeutsame Bezugsniveau liegt auch heute noch weitgehend parallel zur mesozoisch-känozoischen Paläo-Moho an der Basis der Blöcke. Die Gebirgskette grenzt im Norden an den Old-Red-Kontinent. Die Rhenoherzynische Zone (RH), die Saxothuringische Zone (ST) und die Moldanubische Zone (MD) werden als blockförmig herausgeschnittene Scheiben aus unterschiedlichen Stockwerken des asymmetrischen Gebirgskörpers aufgefaßt. Aus diesem Gesamtbild ist abzuleiten, daß die von S gegen N eintauchende varistische Subduktionszone unter dem Südrand der Alpen verborgen liegt. Nicht subduzierte Teilstücke der ozeanischen Lithosphäre der Paläotethys könnten vielleicht im heutigen Mittelmeerraum erhalten geblieben sein.

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The Variscan mountain belt of Central Europe will be presented and explained by a schematic block-diagram. As documented in front of the figure the present structural zones are exfoliated and denudated relics of a postulated high cordillera as shown in the background. The horizontal surfaces of the frontal blocks represent the epi-Variscan peneplain of Permian age. This geological and paleo-geophysical reference level is yet approximately parallel to the Mesozoic and Cainozoic Moho at the bottom of the different blocks. The mountain range was situated at the Southern border of the Old-Red-Continent. The Rhenohercynian Zone (RH), the Saxothuringian Zone (ST) and the Moldanubian Zone (MD) are interpreted as segmented block-like slices of different levels within the asymmetric mountain belt. According to this geodynamic scenary we suppose that the north-dipping Variscan subduction zone was situated probably beneath the southern borders of the Alps. Hidden parts of the not subducted oceanic lithosphere of the Paleo-Tethys may be preserved within the Mediterranean crust.

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Résumé La chaîne varisque d'Europe centrale est présentée et expliquée par un bloc-diagramme schématique. A l'avant de la figure, la surface d'érosion actuelle représente le reste dénudé d'une cordillère hypothétique, comme celle de l'arrière-plan. La surface supérieure horizontale des blocs frontaux représente la pénéplaine épivarisque d'âge permien. Ce niveau de référence géologique et paléo-géophysique est encore aujourd'hui à peu près parallèle au Moho mésozoïque et cénozoïque situé à la base des divers blocs. La chaîne montagneuse s'étendait à la bordure sud du continent Old Red. Les zones rhénohercynienne, saxothuringienne et moldanubienne sont interprétées comme des tranches découpées à différents niveaux, au sein de la chaîne asymétrique. En accord avec cette image géodynamique, on suppose que la zone de subduction varisque à plongement nord se trouve probablement sous la bordure sud des Alpes. Il est possible que des parties non subductées de la lithosphère océanique de la paléo-Thétys soient conservées dans le domaine méditerrannéen actuel.

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-. , , . - . - - . , .. , . (RH), (ST) (MD) , , . , , , . , , .

     

Charakter der Verwitterungsresiduen im tropischen Kegelkarst und ihre Beziehung zum Formenschatz

Zusammenfassung Verwitterungsresiduen aus den Kegelkarstgebieten Jamaicas, Südmexicos und Puerto Ricos werden untersucht. Es ergeben sich die unterschiedlichsten Bildungen: von Rendzinen bis zu tropischen Rotlehmen; von Schluffen bis zu reinen Tonen; von kieselsäurereichen siallitischen Verwitterungsresiduen bis zu fast kieselsäurefreien Alliten; von kanditreichen (Kaolinit, Halloysit) Tonen bis zu Gibbsit-Boehmit-Bauxiten.Im Vergleich mit Verwitterungsresiduen aus anderen Karstgebieten zeigte es sich, daß weder Bodentyp noch die Korngrößenzusammensetzung, noch die Tonmineralanalyse, noch die Bauschanalyse spezielle Eigenschaften der Verwitterungsresiduen aus den Kegelkarstgebieten offenbart. Auf die Möglichkeit, mit Hilfe des Molquotienten SiO₂ / Al₂O₃ + Fe₂O₃ (Bestimmung im HCl-Auszug!), der regional variierende Wert zeigt, eine Einordnung vorzunehmen, wird hingewiesen.Der Formenschatz des Kegelkarst wird durch die Verwitterungsresiduen beeinflußt. In die steil in die Tiefe wachsenden Cockpits werden die Verwitterungsresiduen eingeschwemmt. Diese dichten den Boden ab, hemmen das Tiefenwachstum und Seitenkorrosion setzt ein. Die Cockpits breiten sich korrosiv zur Seite aus, an den Kuppen entstehen Fußhöhlen. Bei völliger Abdichtung des Cockpitbodens — im allgemeinen nahe dem Vorfluterniveau — wachsen die Cockpits zusammen und die Karstkegel werden teilweise völlig aufgezehrt — es entsteht ein Reifestadium des Kegelkarst. Solche von Verwitterungsresiduen abgedichtete reife Kegelkarstgebiete können auch hoch über dem Vorfluter beständig sein wie an Beispielen aus Jamaica und Puerto Rico gezeigt wird.

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Weathering residues from the cockpit areas of Jamaica, South Mexico and Puerto Rico were analysed. They are very diverse: from rendzina soils to red soils (Rotlehm); from silt to pure clay; from siallitic (high silica content) residues to allitic (very low silica content) formations; from clays rich in kandite-minerals (kaolinite, halloysite) to bauxites containing gibbsite boehmite.Comparing the weathering residues with such of other limestones areas, it will be obvious that neither the soils, nor the grain-size distribution of the residues, nor the clay mineral-, nor the chemical analyses show typical values for the residues from cockpit karst areas. The author points to the possibility to classify the residues by the molecular content (analysed in a HCl extract) with the quotient SiO₂ / Al₂O₃ + Fe₂O₃.The weathering residues influence the relief in the cockpit karst areas. The residues were washed into the rapidly downward growing cockpits, they obturate the bottom, reduce the strong vertical corrosion, and lateral corrosion starts. We find a corrosive lateral widening of the cockpits and at the feet of the stacks caves (Fußhöhlen). If the residues totaly obturate the bottom — in normal case near the corrosion base level — the cockpits grow together and most of the stacks were put away by lateral corrosion — a late stage of cockpit karst arises.Such late cockpit karst, made tight by weathering residues, may be very constant even high over the corrosion base level as it will be demonstrated in some areas of Jamaica and Puerto Rico.

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Résumé Les résidus de la corrosion dans les régions du «Kegelkarst» de la Jamaïque, du Mexique du Sud et de Porto-Rico sont analysés. On trouve les composition les plus diverses: des rendzines jusqu'à la terre rouge (Rotlehm) tropicale; du Limon à l'argile pure; des résidus siallitiques riches en silice aux allites presque sans silice; des argiles riches en kandite (kaolinite, halloysite) aux bauxites (gibbsite-boehmite).En comparant ces résidus analysés avec ceux provenant d'autres régions karstiques on constate que ni le type de soil, ni la composition de la taille des matériaux, ni l'analyse des minéraux de l'argile, ni une analyse chimique totale révèle des caractères particuliers des résidus qui appartiennent à des régions de «Kegelkarst».On a la possibilité de faire une classification à l'aide du quotient molaire SiO₂ / Al₂O₃ + Fe₂O₃ (Analysé en extract de HCl) dont la valeur varie selon les régions.Les formes du «Kegelkarst» sont influencées par les résidus de la corrosion. Ceux-ci sont charriés dans les «cockpits» qui se creusent profondément. Cet enduit bouche le fond et ralentit ainsi l'accroissement en profendeur et une corrosion latérale commence. Les «cockpits» s'étendent à cause de la corrosion et à la base des Kegel se forment des caves. En cas d'un bouchage absolu du fond du «cockpit» — ce qui arrive en général près du lit des rivières subaériennes — les «cockpits» se joignent en croissant et les «Kegel» du karst sont quelquefois complètement consumés — ainsi commence une période de maturité du «Kegelkarst». De telles régions de «Kegelkarst» mûr qui sont obstruées par des résidus de la corrosion peuvent se maintenir aussi sur un niveau beaucoup plus haut que celui du lit des rivières subaériennes, ce qui est prouvé par l'exemple de la Jamaïque et de Porto-Rico.

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, -. : , - , , ( , ) - . , , , - . SiO₂/(Al₂O₃+Fe₂O₃). .

     

Sulfur isotopes and origin of some sulfide deposits,New England,Australia

The S-isotopic compositions of sulfide deposits from Steinmann, granitoid and felsic volcanic associations have been examined. Ores of Steinmann association have ³⁴S values close to zero per mil (³⁴S=+0.3±3.1) it appears they are of mantle origin. Isotopically, ores of granitoid association regularly show a variable enrichment in ³²S relative to meteoritic (³⁴S=–2.7±3.3). The composition is in accord with an upper mantle/lower crustal source. Two stratiform accumulations of felsic volcanic association show a narrow spread of ³⁴S values (+0.2 to 2.4); a mantle origin for the sulfur in these deposits is favored. In contrast, vein, stockwork and cement ores are moderately enriched in ³²S relative to meteoritic (³⁴S=–4.0±6.4). These ores are polygenetic; sulfur and metals appear to have been leached from local country rocks where volcanogenic and biogenic sulfur predominate.     

Contrasting fluid/rock interaction between the Notch Peak granitic intrusion and argillites and limestones in western Utah: evidence from stable isotopes and phase assemblages

The Jurassic Notch Peak granitic stock, western Utah, discordantly intrudes Cambrian interbedded pure limestones and calcareous argillites. Contact metamorphosed argillite and limestone samples, collected along traverses away from the intrusion, were analyzed for ¹⁸O, ¹³C, and D. The ¹³C and ¹⁸O values for the limestones remain constant at about 0.5 (PDB) and 20 (SMOW), respectively, with increasing metamorphic grade. The whole rock ¹⁸O values of the argillites systematically decrease from 19 to as low as 8.1, and the ¹³C values of the carbonate fraction from 0.5 to –11.8. The change in ¹³C values can be explained by Rayleigh decarbonation during calcsilicate reactions, where calculated is about 4.5 permil for the high-grade samples and less for medium and low-grade samples suggesting a range in temperatures at which most decarbonation occurred. However, the amount of CO₂ released was not anough to decrease the whole rock ¹⁸O to the values observed in the argillites. The low ¹⁸O values close to the intrusion suggest interaction with magmatic water that had a ¹⁸O value of 8.5. The extreme lowering of ¹³C by fractional devolatilization and the lowering of ¹⁸O in argillites close to the intrusion indicates oxgen-equivalent fluid/rock ratios in excess of 1.0 and X(CO₂)_F of the fluid less than 0.2. Mineral assemblages in conjunction with the isotopic data indicate a strong influence of water infiltration on the reaction relations in the argillites and separate fluid and thermal fronts moving thru the argillites. The different stable isotope relations in limestones and argillites attest to the importance of decarbonation in the enhancement of permeability. The flow of fluids was confined to the argillite beds (argillite aquifers) whereas the limestones prevented vertical fluid flow and convective cooling of the stock.     

Sulfur isotope study of source and deposits of stibnite in the Turhal Area,Turkey

The Turhal antimony sulfide ore deposits are hosted by a Permian-Jurassic sequence which consists of black phyllites at the base followed by interbedded phyllites and calcareous quartzites with metabasite interlayers and then by brown-gray phyllites with marble blocks. Four different styles and three distinct episodes of mineralization were distinguished according to deposition features of the ores and kinkbands in the stibnite crystals. Stibnite from stratiform, disseminated and vein occurrences as well as pyrite from black phyllites showed the following sulfur isotope composition (³⁴S): +2.8 and +3.0 for stratiform stibnite (n = 2), +3.6 and +5.5 for disseminated stibnite (n = 2), +2.5 to +7.8 for vein stibnite (n = 11) and -6.1 to +0.1 for pyrite (n = 3). The ³⁴S compositions of stibnite are interpreted as suggesting an ultimately single source for sulfur in the various styles of mineralization, i.e. synsedimentary volcanic exhalations for the stratiform and disseminated together with ores and hydrothermal mobilisation of these as well as leaching of volcanic rocks to form the vein ores. Deep basinal fluids probably under normal geothermal gradient conditions caused the leaching of the primary sulfides as suggested by the oxygen isotope composition of vein quartz associated with the ores. By contrast sulfur in pyrite is essentially a derivation of seawater sulfate through bacterial and/or chemical reduction.     

Stable isotope (C,O, S) systematics of the mercury mineralization at Idrija,Slovenia: constraints on fluid source and alteration processes

The world-class Idrija mercury deposit (western Slovenia) is hosted by highly deformed Permocarboniferous to Middle Triassic sedimentary rocks within a complex tectonic structure at the transition between the External Dinarides and the Southern Alps. Concordant and discordant mineralization formed concomitant with Middle Triassic bimodal volcanism in an aborted rift. A multiple isotopic (C, O, S) investigation of host rocks and ore minerals was performed to put constraints on the source and composition of the fluid, and the hydrothermal alteration. The distributions of the ¹³C and ¹⁸O values of host and gangue carbonates are indicative of a fracture-controlled hydrothermal system, with locally high fluid-rock ratios. Quantitative modeling of the ¹³C and ¹⁸O covariation for host carbonates during temperature dependent fluid-rock interaction, and concomitant precipitation of void-filling dolomites points to a slightly acidic hydrothermal fluid (¹³C–4 and ¹⁸O+10), which most likely evolved during isotopic exchange with carbonates under low fluid/rock ratios. The ³⁴S values of hydrothermal and sedimentary sulfur minerals were used to re-evaluate the previously proposed magmatic and evaporitic sulfur sources for the mineralization, and to assess the importance of other possible sulfur sources such as the contemporaneous seawater sulfate, sedimentary pyrite, and organic sulfur compounds. The ³⁴S values of the sulfides show a large variation at deposit down to hand-specimen scale. They range for cinnabar and pyrite from –19.1 to +22.8, and from –22.4 to +59.6, respectively, suggesting mixing of sulfur from different sources. The peak of ³⁴S values of cinnabar and pyrite close to 0 is compatible with ore sulfur derived dominantly from a magmatic fluid and/or from hydrothermal leaching of basement rocks. The similar stratigraphic trends of the ³⁴S values of both cinnabar and pyrite suggest a minor contribution of sedimentary sulfur (pyrite and organic sulfur) to the ore formation. Some of the positive ³⁴S values are probably derived from thermochemical reduction of evaporitic and contemporaneous seawater sulfates.Editorial handling: P. Lattanzi     

Geology and geochemistry of the Changba SEDEX Pb-Zn deposit,Qinling orogenic belt,China

The Changba Pb-Zn SEDEX deposit occurs in the Middle Devonian sequence of the Anjiaca Formation of the Western Qinling Hercynian Orogen in the Gansu Province, China. The Changba-II orebody is hosted in biotite quartz schist and is the largest of 143 stratiform orebodies that are hosted either in biotite quartz schist or marble. The Changba-II comprises two types of mineralization: a bedded facies and an underlying breccia lens. The bedded section exhibits three sulfide sub-facies zoned from bottom to top: 1) banded sphalerite intercalated with quartz albitite; 2) interbedded massive pyrite and sphalerite ore; and 3) banded sphalerite ore intercalated with banded baritite. Major metallic minerals are sphalerite, pyrite, galena, with minor arsenopyrite, pyrrhotite, boulangerite, and rare chalcopyrite. The bedded sulfides are underlain by a lens of brecciated and albitized biotite-quartz schists cemented by sulfides and tourmaline.Massive and bedded sulfide ³⁴S values range from 8.1 to 29.3, whereas barite ³⁴S values range from 20.8 to 31.5. Disseminated pyrite in footwall schists has ³⁴S values ranging from 8.1 to 10.6, and increase to values ranging from 11.1 to 14.7 in the hangingwall. The lower ³⁴S values for massive and bedded sulfides are interpreted to be derived from progressive bacterial sulfate reduction (BSR) of Devonian seawater in a sulfate-restricted sub-basin. The higher ³⁴S values for massive and bedded sulfides could be a product of quantitative BSR but this is incompatible with barite being more abundant above the bedded sulfides. Instead, it is more likely that thermochemical sulfate reduction of seawater sulfate or of evaporite was the source of heavy hydrothermal sulfur. Heavy hydrothermal sulfur was injected into a sulfate-restricted sub-basin where it mixed with low ³⁴S BSR sulfide to form the massive and bedded sulfides. The REE patterns of sulfide layers and associated quartz albitite and baritite are similar to those of the host biotite quartz schists, suggesting that the hydrothermal fluids leached REE from the underlying rocks. Pb isotope ratios in galena form an array between the Upper Crust and the Mantle reservoir curves, which indicates that the lead is derived from upper crustal rocks comprising mafic igneous units. The Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ ratio of 0.7101 for carbonate within the sulfide layers also suggests that Sr is derived from the mixing of Sr leached from upper crustal rocks with Middle Devonian seawater Sr. A Rb-Sr isochron age of 389.4 ± 6.4 Ma for sulfide layers and the interbedded hydrothermal sediments is consistent with the age of host Mid-Devonian strata. Ar³⁹/Ar⁴⁰ plateau age at 352.8 ± 3.5 Ma and Ar³⁹-Ar⁴⁰ isochron age of 346.6 ± 6.4 Ma for albite in the quartz albitite intercalated with sulfide layers indicate either albite formation after the sulfides or thermal resetting of the Rb-Sr system at about 350 Ma, the age of collision between the North China and Yangtze cratons.Editorial handling: E. Frimmel     

Stratiform and vein U,Mo and Cu mineralization in the Novoveská Huta area,CSFR

U-Mo and Cu mineralization occurs in horizons as well as in veins in the Permian formations near Novoveská Huta. Ore mineralization is represented by uraninite, U-Ti oxides, coffinite, molybdenite, chalcopyrite, tennantite and pyrite. The isotopic composition of S and C displays a larger variability in the stratiform ores (³⁴S from –32.7 to +2.7 and ¹³C from –27.1 to — 0.5) These data suggest mixing of meteoric solutions with fluids of volcanic origin and a complex history. There is a narrower range of ³⁴S from –18.8 to –4.6 and ¹³C from –6.3 to –2.5% in quartz-carbonate veins with Cu mineralization suggesting a deep source of ore-bearing solutions. The Permian volcanics were a significant source of ore elements.Their contents of U, Mo, Cu and Y are from two to eight times higher than in sedimentary rocks. Accumulations of ore elements in the horizons were formed by the reduction and adsorption processes 240 ± 30 Ma ago according to U-Pb isotopic dating. Due to Alpine tectonism, these low-grade ores (U<0.1 wt%) were remobilized and higher-grade U-Mo ores (U>0.1 wt%) were formed 130 ± 20 Ma ago at temperatures ranging from 110 to 120° C, according to fluid inclusions. Younger veins with Cu mineralization were formed 115 ± 10 Ma according to the model age of Pb at temperatures ranging from 95 to 190°C.     

Geological development of Jabal al Akhdar,Libya

The northern Cyrenaic headland situated north of 32 degrees latitude between Benghází and Tubruq was subject of a geological mapping. This paper draws attention to the results of this geological survey concerning Upper Cretaceous and Tertiary facies development, paleogeography, tectonic and geomorphologic evolution.The essential part of the investigated area corresponds to Jabal al Akhdar (Green Mountains), a gently uparched plateau built of Upper Cretaceous and Tertiary sediments (mostly limestones, subordinate dolomites and marls). These sediments were deposited at the southern margin of the Tethys sea and were moderately folded, mainly during the intra-Senonian (pre-Campanian) and early Ypresian intervals.From Middle Eocene till Middle Miocene, the area was subject to a slight warping followed by oscillating transgressions of a shallow sea.The youngest tectonic movements resulted in a gentle doming of the area associated with downfaulting of certain zones. Some prominent faults revealed rejuvenated activity, partly with movement inversion. Deep faulting probably controlled the paleogeographic and tectonic development of certain zones.The present gross geomorphology of Jabal al Akhdar roughly corresponds to its final uparching dated after the Middle Miocene. Topographic evolution of the northern slope of the mountains has been importantly influenced by marine erosion. Two broad littoral terraces bordered by cliffs were formed successively.

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Zusammenfassung Die nördliche Cyrenaica nördlich des 32. Breitengrades, zwischen Benghazi und Tobruk, wurde geologisch kartiert. Ergebnisse dieser Aufnahmen sind unten wiedergegeben und umfassen die fazielle Entwicklung der Oberkreide und des Tertiär sowie die paläogeographische, tektonische und geomorphologische Entwicklung.Der wesentliche Teil des untersuchten Gebietes liegt im Djebel el Akhdar. Er repräsentiert ein herausgehobenes Plateau, das sich aus Oberkreide und Tertiärsedimenten (meistens Kalke, untergeordnet Dolomite und Mergel) zusammensetzt. Diese Sedimente wurden am Südrand der Tethys abgelagert und sind vorwiegend während des Senon (Prä-Campan) und frühen Ypresien schwach verfaltet worden.Vom mittleren Eozän bis ins mittlere Miozän wurde das Gebiet teilweise gehoben und von oszillierenden Transgressionen einer Flachsee erfaßt.Die jüngsten tektonischen Bewegungen führten zu einer domartigen Aufwölbung und zu Bruchtektonik entlang bestimmter Zonen. Dabei wurden markante Störungen mehrfach regeneriert, wobei auch inverse Bewegungen nachgewiesen werden konnten. Tiefgreifende Lineamente kontrollierten wahrscheinlich die paläogeographische Situation wie auch die tektonische Entwicklung entlang bestimmter Zonen.Die augenblickliche geomorphologische Ausgestaltung des Djebel el Akhdar korrespondiert mit der zuletzt stattgefundenen Aufwölbung nach dem mittleren Miozän. Die topographische Entwicklung seines nördlichen Randes ist weitgehend beeinflußt durch marine Erosionen. Zwei breite Küstenterrassen — durch Steilküsten begrenzt — haben sich dabei sukzessive herausgebildet.

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Résumé La Cyrénaique septentrionale au Nord du 32ème parallèle, entre Benghazi et Tobrouk, a été l'objet d'un lever géologique. Les résultats donnés ici concernent le développement des facies au Crétacé supérieur et au Tertiaire, ainsi que l'évolution paléogéographique, tectonique et géomorphologique.La plus grande partie du territoire se trouve dans le Djebel el Akhdar, plateau soulevé composé de sédiments du Crétacé supérieur et du Tertiaire (la plupart des calcaires, plus rarement des dolomites et des marnes). Ces sédiments se sont déposés dans la bordure meridionale de la Téthys et furent faiblement plissés principalement au cours du Sénonien (Précampanien) et au début de l'Yprésien.De l'Eocène moyen au Miocène moyen, cette région fut en partie soulevée et soumise à des transgressions oscillatives de mer peu profonde.Les mouvements tectoniques les plus récents ont eu pour conséquence un faible bombement de la région accompagné d'affaissements de certaines zones le long de failles. Certaines failles importantes ont rejoué plusieurs fois, partiellement avec inversion de mouvement. Des failles profondes ont influencé l'évolution paléogéographique et tectonique de certaines zones.La géomorphologie générale actuelle du Djebel el Akhdar correspond grosso-modo a son bombement final d'après le Miocène moyen. L'évolution topographique du versant septentrional de la chaîne a été influencée d'une façon importante par des érosions marines. Il s'est formé successivement deux terraces littorales bordées de falaises.

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32° . , . Djebel el Akhdar. , — ; . . . . , , , . . , . , .

     

Metallogenetic evolution of the East Alpine Paleozoic basement

Paleo-metallogenetic sketch maps of the East Alpine area are presented for the Ordovician/Silurian, the Devonian/Lower Carboniferous, and the Upper Carboniferous/Permian. Mineralization and tectonic evolution are then discussed in the frame of a plate tectonic model compatible with recent results in Western Europe.A group of microcontinents originally dispersed in an ocean north of Gondwana, comprising in the investigated area a Bohemian, Penninic and a South/Austro-Alpine microcontinent was sutured after earlier localized orogenies to a Central European continent during the Devonian resulting from a general northward drift from the Cambrian onwards. This was followed by the development of a new destructive plate margin in the South with a northerly dipping subduction zone, enabling the consumption of the Proto-Tethys ocean. Mainland Gondwana then collided with the newly formed continent during the Carboniferous.Contrary to the generally convergent tectonic pattern most mineralizations in the South/Austro-Alpine area appear associated with crustal extension and related volcanism continuing into the Lower Carboniferous. Especially in the Upper Ordovician this conforms well with the concept of a back arc extensional cratonic basin setting. Metal zoning similar to the Andean/Cordilleran situation cannot be observed. Notably different, however, is the orogenic setting of the Penninic area during the Lower Paleozoic, with an economic scheelite-mineralization and associated trace elements reflecting mainly crustal affinities.The Upper Carboniferous calc-alcaline magmatism of the South/Austro-Alpine-Penninic area with its Cu-Pb-Zn-Ag-F mineralisation in the South and anomalous Be-Bi-F-Li-Mo-W-U contents further North displays many features of a back arc magmatic belt. The orogenetic stage is followed in the Upper Carboniferous-Permian by molasse with sandstone type U, graphite (coal) and acidic volcanism giving rise to (Ba-F-) Cu-Pb-Zn-U ores. A renewed tensional regime accompanied by marine transgression during the higher Permian produced evaporite deposits and minor epigenetic mineralization dominated by Fe in the Austro-Alpine area.

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Zusammenfassung Paläometallogenetische Skizzen des Ostalpenraumes werden für die Zeitabschnitte Ordoviz/Silur, Devon/Unterkarbon und Oberkarbon/Perm vorgestellt. Mineralisation und tektonische Entwicklung werden im Rahmen eines plattentektonischen Modelles diskutiert, welches mit neueren Ergebnissen aus dem westlichen Europa kompatibel ist:Eine Gruppe von Mikrokontinenten, welche ursprünglich in einem Ozean nördlich von Gondwana verstreut lag, und welche im hier untersuchten Bereich einen böhmischen, penninischen und süd-/ostalpinen Mikrokontinent umfaßte, driftete seit dem Kambrium nach Norden und war nach räumlich begrenzten Orogenesen im Devon zu einem Mitteleuropäischen Kontinent verschweißt. Darauf entstand südlich davon ein neuer destruktiver Plattenrand mit einer nördlich abtauchenden Subduktionszone, wodurch die Proto-Tethys konsumiert wurde. Im Karbon kollidierte schließlich die Hauptmasse Gondwanas mit dem neu gebildeten Kontinent entlang einer heute im Mediterran-Raum gelegenen Sutur.Im Gegensatz zur generell konvergenten Tektonik erscheinen die meisten Mineralisationen der Süd- und Ostalpinen Einheiten an Krustendehnung und damit auftretenden Vulkanismus gebunden, welche bis ins Unterkarbon anhielten. Besonders im Ordoviz entspricht dies gut einem back arc extensional cratonic basin. Eine metallogenetische Zonierung in Abhängigkeit vom Abtauchen einer Subduktionszone nach dem Anden/Kordilleren-Modell ist nicht zu beobachten. Davon sehr verschieden ist die orogene Situation im Penninikum während des Alt-Paläozoikums, wo die wirtschaftlich wichtige Scheelitvererzung mit ihren Begleitelementen starke Krustenaffinität anzeigt.Der oberkarbone kalkalkalische Magmatismus des Süd- und Ostalpins sowie des Pennins mit Cu-Pb-Zn-Ag-F-Mineralisation im Süden und erhöhten Be-Bi-F-Li-Mo-W-U-Ge-halten weiter nördlich hat viele Züge eines back arc magmatic belt.Dem orogenen Stadium folgte im Oberkarbon-Perm Molassesedimentation mit U-Vorkommen und Graphit (Kohle), sowie mit saurem Vulkanismus verknüpften (Ba-F-) Cu-Pb-Zn-U-Vererzungen. Erneuerte Zerrung und marine Transgression im obersten Perm führten zur Bildung von Evaporit-Lagerstätten und einer unbedeutenden epigenetischen Fe-betonten Mineralisation im Ostalpinen Raum.

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Résumé Trois esquisses paléométallogéniques de la région des Alpes orientales sont présentées pour les périodes suivantes: Ordovicien et Silurien, Dévonien et Carbonifère inférieur, Carbonifère supérieur et Permien. Sur cette base, les minéralisations respectives et l'évolution tectonique sont discutées dans le cadre d'un modèle de tectonique de plaques, lequel est compatible avec les résultats récents des recherches en Europe occidentale.Il s'agit d'un groupe de microcontinents, à l'origine dispersés dans un océan au Nord du Gondwana, comprenant les microcontinents moldanubien, penninique et austroalpin et qui dériva vers le Nord à partir du Cambrien pour se souder, après une orogenèse limitée durant le Dévonien, et former le continent de la « Paléoeurope centrale ». Ensuite s'installa, au Sud, une nouvelle marge de plaque destructive avec une zone de subduction inclinée vers le Nord, résultant dans la résorption de la Proto-Téthys. Au Carbonifère, le Gondwana entra finalement en collision avec ce continet nouvellement formé le long d'une suture aujourd'hui située dans le domaine de la Méditerranée.En opposition avec la tectonique de convergence, les minéralisation de la région sudaustroalpine sont apparemment liées à une extension de la croûte continentale accompagnée d'un volcanisme bimodal jusqu'au Carbonifère inférieur. Surtout pendant l'Ordovicien supérieur, ceci est comparable à un bassin cratonique extensionnel d'arrière-arc. Une zonation métallogénique dans la dépendance du prolongement d'une zone de subduction, semblable à la situation observée dans les cordillères occidentales des deux Amérique n'est pas évidente. Notablement différent cependant est l'environnement orogénique du Penninique au Paléozoïque inférieur, avec sa minéralisation importante de schéélite et éléments associés qui indiquent une forte affinité avec une croûte continentale.Le magmatisme calco-alcalin d'âge carbonifère supérieur du Sud-austroalpin et du Penninique, avec une minéralisation de Cu, Pb, Zn, Ag, F au Sud, et des eneurs élevées an Be, Bi, F, Li, Mo, W, U plus au Nord, présente de nombreux traits d'une zone magmatique d'un arrière-arc. Ce stade orogénique fut suivi d'une molasse avec des occurrences de U en roches gréseuses, de graphite (houille), et un volcanisme acide associé à des minéralisations de (Ba-F), Cu-Pb-Zn-U. Un nouveau régime extensionnel accompagné d'une transgression marine produisit au Permien supérieur des dépôts évaporitiques et une minéralisation épigéné tique insignifiante dominée par Fe, dans l'Austroalpin.

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/, / . , , . , - , , - , , , , . , , , . , . , , . back arc extensional cratonic basin. / . . - , u, Pb, Zn, Ag F Be, Bi, F, Li, Mo, W, U , back arc magmatic belt. / /, (, F) Cu, Pb, Zn U. .

     

Major-element composition of the Åmål granitoids and possible constraints on the growth of the Baltic Shield

The Åmål granitoids in southwest Scandinavia form a calc-alkaline group. Based on 71 major-element analyses their chemical range seems to be constrained to less evolved and somewhat less aluminous compositions than the Svecokarelian synkinematic granitoids. The Åmål granitoids occur in three occurrence types: rather homogeneous massifs, intermingled with other rocks, and as bands in banded gneiss complexes. No statistically confident difference in chemical composition can be proved as a function of occurrence type. The K/K+Na-ratio increases somewhat towards the former Baltic continent. Some of the possible interpretations of this observation are discussed. Most of the chemical variation is due to magmatic differentiation, the mentioned K-Na variation is the most important additional variable. A discussion of geological, isotopic, and paleomagnetic data to the background of ideas on Earth development suggests a nonactualistic model for the generation of the granitoids.

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Zusammenfassung Die südwestskandinavischen Åmål Granitoide stellen eine typische kalkalkalische Reihe dar. Das Resultat von 71 Hauptelementeanalysen ergibt einen Variationsbereich, der im Vergleich mit den svekokarelischen synkinematischen Granitoiden weniger differenziert erscheint. Sie sind im Vergleich mit diesen Gesteinen auch aluminiumärmer. Die Åmål-Granitoide kommen in mehr oder weniger homogenen Massiven vor, aber auch mit anderen Gesteinen vermischt oder als Glieder von Bändergneisen. Es ist nicht möglich, eine statistische Differenz als Funktion des Vorkommens nachzuweisen. Das K/K + Na-Verhältnis erhöht sich etwas gegen den älteren Baltischen Kontinent. Die chemische Variation beruht hauptsächlich auf Differentiation, die genannten K-Na-Variationen sind die wesentlichsten Zusatzvariablen. Eine Diskussion der geologischen, isotopenchemischen und paleomagnetischen Daten im Rahmen der Entwicklung der Erdkruste führt zu einem nichtaktualistischen Modell der Granitoidgenese. Das Modell wird hier nicht weiter erörtert.

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Résumé Les granitoïdes d'Åmål, dans le Sud-Ouest de la Scandinavie, constituent une série calco-alcaline typique. 71 analyses chimiques portant sur les éléments majeurs montrent que l'ampleur de leur variation est moins différenciée que celle des «granitoïdes syncinématiques svécokaréliens»; ils sont aussi plus pauvres en aluminium que ces derniers. Les granitoïdes d'Åmål se présentent en massifs plus ou moins homogènes, et aussi mélangés à d'autres roches ou comme composants des gneiss rubanés. Il n'est pas possible de faire apparaître statitisquement une différence en fonction de leur occurrence. Le rapport K/K+Na croît vers l'ancien continent baltique. Il est possible d'interpréter l'observation de façons différentes. La différenciation explique la majeure partie de la variation chimique; les variations K/Na mentionnées sont les autres variables principales. Les résultats sont discutés dans le cadre des données géologiques, de la chimie des isotopes, et du paléomagnétisme sur la base du développement de l'écorce terrestre, ce qui conduit, pour la genèse des granitöïdes, à un modèle de type non actualiste.

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Åmål - . 71 , « ». . Åmål , , , . , . / + Na . . . . K-Na . , - .

     

Trondhjemites in the Badajoz-Cordoba belt,Sw Spain. Geochemical interpretations and geological implications

Several banded bodies of the Valencia de las Torres Formation in the Azuaga Group (Badajoz-Cordoba axis) are defined as trondhjemites. Principal component analysis of major elements shows that the chemical variability of the samples is compatible with a single differentiation process. Systematic study of their petrography and chemistry points to trondhjemite-tonalite series belonging to high grade metamorphic belts and their generation is postulated as being due to partial melting of a tholeite in a subduction zone, for which a hercynian age is suggested.

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Zusammenfassung Mehrere gebänderte Gesteinskörper innerhalb der Valencia de las Torres-Formation der Azuaga Gruppe (Badajoz-Cordoba-Achse) werden als Trondheimite interpretiert. Eine chemische Analyse der wichtigsten Elemente der Proben bestätigt, daß die Variabilität im Chemismus mit einem einzigen Differentiationsvorgang erklärbar ist. Die systematische petrographische und chemische Analyse deutet auf eine Trondheimite-Tonalität Abfolge, die hochmetamorphen Gürteln zugeordnet wird. Ihre Entstehung wird auf teilweises Schmelzen eines Tholeites in einer Subduktionszone herzynischen Alters zurückgeführt.

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Résumén Diversos cuerpos bandeados de la Formación Valencia de las Torres en el Grupo de Azuaga (Eje Badajoz-Córdoba) se definen como trondhjemitas. Del Anâlisis de Componentes Principales sobre elementos mayores se desprende que la variabilidad química de las muestras es compatible con un sólo proceso de diferenciación. El estudio sistemâtico de sus caracteres petrográficos y químicos pone de manifiesto su relación con series trondhjemítico-tonalíticas propias de cinturones metamórficos de alto grado y, coherentemente, se postula su generación por fusión parcial de una tholeta en una zona de subducción, para la cual, de acuerdo con los datos geocronológicos disponibles se sugiere una edad hercínica.

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Valencia de la Torres Azuaga ( Badajoz-Cordoba) , . , . , , , - . .

     

Thrust tectonics along the north-western continental margin of Sabah/Borneo

Widely accepted plate tectonic models suggest that an inactive subduction zone lies along the north-west continental margin of Sabah. In contrast, interpretation of reflection seismic data acquired by BGR shows an autochthonous continental terrane comprising an Oligocene to Early Miocene carbonate platform being progressively overthrust by an allochthonous rock complex. Progressive compression resulted in the development of four structural zones: Imbricated thrust sheets (Zone III); two thrust sheet systems one on top of the other (Zone IV); a complex zone with multiphase deformation (Zone V); and piercement ridges (Zone VI).

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Zusammenfassung Nach herkömmlichen plattentektonischen Vorstellungen soll eine inaktive Subduktionszone am nordwestlichen Kontinentalrand von Sabah liegen. Reflexionsseismische Meßdaten der BGR zeigen jedoch, daß hier autochthone kontinentale Kruste mit einer oligozänen-frühmiozänen Karbonatplattform progressiv von einem allochthonen Gesteinsverband überschoben wird. Fortschreitender Zusammenschub seit dem frühen Miozän führte zur Anlage von vier Deformationszonen: Tekonische Schuppen (Zone III); zwei übereinander geschobene Verschuppungssysteme (Zone IV); Gürtel mit mehrphasiger Deformation (Zone V) und Durchspießungsstrukturen (Zone VI).

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Résumé Les modèles géodynamiques que l'on admet habituellement comportent une zone de subduction inactive le long de la marge continentale nord-occidentale de Sabah. Toutefois, des mesures de sismique-réflexion exécutées par le BGR font apparaître qu'à cet endroit, une croûte continentale autochtone, comportant une plateforme carbonatée oligocène à éomiocène, est chevauchée progressivement par un complexe allochtone. La compression, qui s'est manifestée progressivement depuis le Miocène inférieur, a engendré quatre zones structurales: un ensemble d'écailles tectoniques (zone III); deux systèmes de lames tectoniques charriés l'un sur l'autre (zone IV); une zone complexe à déformation multiphasée (zone V); des structures d'extrusion tectonique (zone VI).

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, - Sabah'a. , - . 4-? : ( 3), ( 4) ( 5) ( 6).

     

Stellung des Experimentes im Rahmen tektonischer Forschung

Zusammenfassung Die Genese tektonischer Strukturen ist nicht direkt beobachtbar. Unsere einzige Arbeitsgrundlage sind die Spuren der Deformation im Fels, also das tektonische Gefüge. Im Gegensatz zu den meisten anderen naturwissenschaftlichen und technischen Fächern ist in der Tektonik ein Vergleich der Vorgänge im Experiment mit denen im Objekt im allgemeinen nicht möglich. Hieraus erklärt sich, daß das Experiment in der Tektonik bisher nur eine geringe Bedeutung erlangt hat. Jede tektonische Deutung ist aber ein Analogieschluß, bei dem Erfahrungen aus dem täglichen Leben oder die anderer Naturwissenschaften eingesetzt werden. Dieses Vorgehen muß durch ein exakteres, nämlich durch den Einsatz gezielter Experimente, abgelöst werden.Da aus dem obengenannten Grunde die Rückkopplung zwischen Experiment und Natur nur unvollkommen durchzuführen ist, besteht der Sinn tektonischer Experimente nicht darin, eine bestimmte natürliche Struktur nachzubilden, sondern darin, die Reaktionsmöglichkeiten von Festkörpern bei Deformation kennenzulernen. Experimente und Naturbeobachtung zeigen, daß es nur eine begrenzte Zahl von Reaktionsarten festen Materials bei Deformationen gibt. Diese Reaktionsarten unterscheiden sich nach der Art der Gefügeelemente, die bei der Deformation ausgebildet werden (Abb. 1). Bei den hier besprochenen Gefügeelementen handelt es sich um Trennbrüche (Spalten), Verschiebungsbrüche, Knickzonen und Normalfalten. Die Faltenachsenfläche der Knickzonen liegt einer Ebene größter Scherung etwa parallel, die der Normalfalten senkrecht zur Richtung größter Einengung.Die einzelnen Gefügeelemente treten in verschiedenen räumlichen Anordnungen auf, die als Gefügetypen bezeichnet werden. Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf Gefügetypen mit rhombischer und monokliner Symmetrie.Die Abb. 1 stellt einen Ausschnitt aus einem System der Gefügetypen dar, in dem die einzelnen Gefügetypen entsprechend ihrer gegenseitigen Verwandtschaft angeordnet sind. Dieses System erlaubt es uns, die bisherigen tektonischen Experimente zu ordnen und auf Lücken unserer experimentellen Erfahrung hinzuweisen.

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Because the formation of tectonic structures cannot be observed directly, the study of such structures is restricted to an investigation of the traces of deformation within the rock itself, i.e. the tectonic fabric. In contrast to most other fields of research in science and technology the study of tectonics does not allow a direct comparison between experimental and natural processes, and for this reason, experimentation has until now played only a minor role in tectonic research. All tectonic interpretations, however, are based on analogies with observations made in everyday life or phenomena in related scientific fields. Clearly this procedure should be replaced by more accurate methods, which include objective experiments.Since the link between experiment and nature is at best incomplete, the goal of tectonic experimentation is not to simulate specific natural structures, but to investigate the different ways by which solids may react to deformations. Experiments and observations show that solid material may undergo only a limited number of such reactions. These reactions differ due to the form of fabric elements formed during deformation (Fig. 1).The discussion below is restricted to the following fabric elements: tension fissures, faults, kink-bands, and normal folds. The axial plane of kink-bands nearly parallels the plane of maximum shearing strain. The axial plane of normal folds is normal to the direction of maximum shortening.The various fabric elements are found in different spatial arrangements called fabric types. The discussion below is restricted to fabric types with orthorhombic and monoclinic symmetry.Fig. 1 illustrates part of a fabric type system in which the different fabric types are arranged according to their reciprocal relationship. This system allows the ordering of previous tectonic experiments and indicates the gaps in our experimental knowledge.

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Résumé La genèse des structures tectoniques n'est pas directement observable. Nos seules bases de travail sont les traces de la déformation dans les roches, autrement dit la texture tectonique. A l'opposé de la plupart des autres branches des sciences naturelles et des branches techniques, on ne peut généralement pas comparer, en tectonique, les processus fournis par l'expérimentation avec ceux qui en font l'objet. Ce qui explique que jusqu'à présent, l'expérimentation en tectonique n'a eu qu'une portée médiocre. Chaque interprétation tectonique est en fait liée à une finalité analogique tirée de comportements dans la vie quotidienne ou dans d'autres sciences naturelles. Ce procédé doit faire place à un autre, plus exact, principalement par la mise en oeuvre d'expériences bien orientées.Comme, pour les raisons citées plus haut, le couplage entre l'expérimentation et la nature ne peut être réalisé que de façon imparfaite, il faut que le sens de l'expérimentation tectonique consiste, non pas à reproduire une structure naturelle donnée, mais à reconnaître quelles sont les possibilités de réaction des corps solides à la déformation. L'expérimentation et l'observation de la nature montrent que les modalités réactionelles des matériaux solides vis-à-vis de la déformation existent seulement en nombre limité. Ces modalités différent selon les éléments structuraux impliqués dans la déformation. Les éléments texturaux discutés ici sont les fissures, les plans de glissement, les zones en chevron et les plis normaux. Le plan axial des zones en chevrons es parallèle à un plan de fort cisaillement; celui des plis normaux est perpendiculaire à la direction de plus grand resserrement.Chacun des éléments texturaux répond à différentes dispositions spatiales dont la signification est celle de types texturaux. Les déductions qui suivent se limitent à des types texturaux à symétrie rhombique et monoclinique.La fig. 1 représente une coupe dans un système de types texturaux dans lequel chacun de ceux-ci a été rangé conformément à leur parenté réciproque. Ce système nous permet de mettre de l'ordre dans les expériences tectoniques poursuivies jusqu'à ce jour, et de mettre en évidence les lacunes dans notre pratique expérimentale.

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Aus dem SFB 77 - Felsmechanik - Karlsruhe.

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Die Untersuchungen über Gefügetypen im Gelände und im Experiment wurden dankenswerterweise von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, seit 1970 im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Felsmechanik, unterstützt. Meinen Mitarbeitern, Herrn Dipl.-Phys. H.Mischke, Herrn Dipl.-Ing.Klaus Müller und Herrn Dr. G.Schäfer danke ich für ihre Hilfe bei der Abfassung des Manuskriptes.     

Convection experiments and the driving mechanism

The problem of mantle convection is discussed in light of laboratory and numerical experiments. Since Wegener's time our knowledge of earth behaviour has increased, so that we are in a better position to explain continental drift. The explanation of this phenomenon must inevitably include mantle convection. The problem has three aspects: the physical laws, the boundary conditions, and the material. We find that a likely model is high-Rayleigh number convection in a medium of temperature, pressure, and stress-dependent rheology; in this model we expect a strong and heavy upper thermal boundary layer and a fluid and light lower boundary layer. The upper one consists of the lithospheric plates which highly organize the large-scale circulation, while the lower one at the core-mantle boundary becomes unstable in the form of diapirs, plumes, or blobs in a fashion rather independent of the large-scale circulation. This model has the potential of reconciling the conflicting views of horizontal and vertical tectonics.

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Zusammenfassung Das Problem der Mantelkonvektion wird im Lichte neuer Laboratoriums- und Computerexperimente diskutiert. Seit Wegener haben wir über das Verhalten des Erdkörpers manches hinzugelernt, so daß wir bessere Aussichten haben, die Kontinentalverschiebung zu erklären. Die Erklärung muß den Aspekt der Konvektion einschließen, ihre Form ist jedoch noch offen. Das Problem ist ein dreifaches: es umfaßt die Lösung physikalischer Gleichungen, es beinhaltet unzureichend bekannte Randbedingungen, und es schließt die von der Lösung beeinflußten — nicht a priori vorhersagbaren — Materialeigenschaften mit ein. Ein heute wahrscheinliches Modell ist Konvektion bei hoher Rayleigh-Zahl in einem Medium mit temperatur-, druck- und spannungsabhängiger Rheologie. Es sind thermische Grenzschichten zu erwarten, deren obere durch die kalten hochviskosen bzw. festen und schweren Lithosphärenplatten gebildet wird, während die untere an der Kern-Mantel-Grenze heiß, flüssig und leicht ist. Die Platten sind gravitativ instabil und üben einen stark ordnenden Einfluß auf die großräumige Mantelströmung aus. Die untere Grenzschicht ist ebenfalls instabil und hat die Tendenz, die großräumige Zirkulation diapirartig zu durchbrechen. Durch dieses Modell kann der Konflikt zwischen Horizontal- und Vertikaltektonik gelöst werden.

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Résumé Le probléme de la convection du manteau est discuté à la lumière de nouvelles expériences de laboratoire et à l'ordinateur. Depuis Wegener nous avons appris bien des choses sur le comportement du corps terrestre ce qui nous donne de meilleurs vues pour expliquer le déplacement des continents. L'explication doit comporter l'aspect de la convection, dont la forme reste encore ouverte. Le problème est triple: il comporte la solution d'équations physiques, il implique les conditions à la limite qui ne sont pas assez connues, ainsi que les proprietés des matériaux, qui, non prévisibles a priori, sont influencées par les solutions. Un modèle probable est la convection, dans le cas d'un nombre de Rayleigh élevé, dans un milieu à rhéologie dépendant de la température, de la pression et de la tension. Il faut s áttendre à l'existence de couches-limites thermiques, dont la supérieure consiste dans les plaques lithosphériques froides et denses, visqueuses, voire «consolidées», tandis que l'inférieure, située à la limite du manteau et du noyau, est chaude, liquide et légère. Les plaques sont instables et exercent une forte influence dans l'ordonnance à grande échelle des courants du manteau. La couche limite inférieure est également instable et possède la tendance de pénétrer diapiriquement dans cette grande circulation. Ce modèle donne la possiblité de régler le conflit entre la tectonique horizontale et verticale.

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- . , . , . : , , , , . , , . , , , , , , / , , . . , . .

     

Das Permokarbon bei Zudáñez (Bolivien) und eine Übersicht des Jungpaläozoikums im zentralen Teil der Anden

Zusammenfassung Das ostbolivianische Bergland wird von altpaläozoischen Sedimenten aufgebaut, denen stellenweise jüngere Gesteine auflagern. So ist südlich von Zudáñez (Depto. Chuquisaca) ein jungpaläozoischer Muldenrest erhalten geblieben: auf einer Sandstein-Folge des Permokarbon (450 m mächtig; kontinental im Liegenden, marin beeinflußt im Hangenden) ruhen 20 m mächtige marine Kalke des Unterperm (Formation Copacabana/Wolfcampian), die noch von einer bis zu 20 m mächtigen Silt- und Tonstein-Folge überlagert werden. Aus der Kartierung des Vorkommens, nach sedimentologischen Untersuchungen und Fossilbestimmungen ergeben sich einige neue fazielle Hinweise und paläogeographische Ansätze.In einer Übersicht werden alle bisher bekannten Vorkommen von Jungpaläozoikum im zentralen Teil der Anden (zwischen 13° und 24° südlicher Breite) zusammengestellt und verglichen. Die Reichweite der karbonischen Gondwana-Eisbedeckung nach Westen sowie die Ostgrenze des marinen Ablagerungsraumes zur Permzeit werden diskutiert.

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The Eastern Cordillera of Bolivia is composed of Early Paleozoic sedimentary rocks, which locally are overlain by younger ones. South of Zudáñez (Depto. Chuquisaca) a Late Paleozoic syncline has been preserved which consists of the following units: 1. At the base, sandstones of Permo-Carboniferous age (450 m), of which the lower portion exhibits terrestrial, and the upper portion marine characteristics; 2. marine carbonates (20 m) of Early Permian age (Copacabana Formation of Wolfcampian age); 3. siltstones and shales (up to 20 m). On the basis of field work as well as sedimentological and paleontological investigations new concepts on facies distributions and paleogeography of this area have been developed.The sequences of Early Paleozoic sedimentary rocks known from the central part of the Andes (13°-24° S) are presented in a synopsis and compared. The westward extent of the Carboniferous Gondwana glaciation and the eastern boundary of the Permian basin of marine deposition are discussed.

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Resumen Las cordilleras orientales de Bolivia están constituidas por rocas del Paleozóico Inferior las que en algunas áreas están cubiertas por estratos más modernos. Así se ha mantenido en el sur de Zudáñez (Depto. Chuquisaca) un sinclinal rudimentario de sedimentos del Paleozóico Superior con la siguiente seccion estratigráfica: (1) areniscas permo-carboníferas de unos 450 mts. de espesor en la base (en las partes inferiores terrestres, en las superiores marinas); (2) carbonatos fosilíferos marinos del Pérmico Inferior (Formación Copacabana de la edad wolfcampiana) con un espesor de 20 mts. aproximadamente; (3) siltitas y lutitas pérmicas, hasta 20 mts. de espesor. Las investigaciones del campo, los datos sedimentológicos y paleontológicos suministraron algunas nuevas informaciones respecto a la fácies y a la paleogeografía de esta región.Presenta una sinopsis comparando todas las secuencias rocosas del Paleozóico Superior de la parte central de los Andes (entre los grados 13 y 24 de latitud sur). Se trata de los límites occidentales de la glaciación gondwánica del Carbonífero y el alcance oriental de los depósitos marinos del Pérmico.

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- , . Zudáñez ( Chuquisaca) - : ( 450 : , ) , 20 ( Copacabana/Wolfcampian), 20 . , . ( 10° 24° ). , .

     

Über die Geschwindigkeit der Krustenverkürzung in den Zentralalpen

Zusammenfassung Die alpine Krustenverkürzung (300–400 km oder mehr im Profil der Westschweiz, 400–500 km oder mehr im Profil der Ostschweiz) erfolgte in diskreten orogenen Phasen, welche durch Zeiten langsamerer Bewegung oder eigentlicher Remission getrennt waren. Während der wichtigsten Phase, an der Eozän-Oligozän-Wende, betrug die Relativgeschwindigkeit der nördlichen Platte und der südlichen Kleinplatte einige cm/a.

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Crustal shortening in the Central Alps (300–400 km or more in western Switzerland, 400–500 km or more in eastern Switzerland) occurrend in discrete orogenic phases, separated by times of slower movement or of complete stop. During the most important phase, at the turn from the Eocene to the Oligocene, the rate of relative movement of the northern plate and the southern microplate was of the order of several cm/y.

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Résumé Le raccourissement de la croûte dans les Alpes Centrales (300–400 km ou davantage en Suisse occidentale, 400–500 km ou davantage en Suisse orientale) se fit par phases orogéniques défines, séparées par des intervalles à mouvement plus lent ou même à arrêt total. Pendant la phase principale, à la fin de l'Eocène ou au début de l'Oligocène, la vitesse relative de la plaque septentrionale et de la microplaque méridionale était de l'ordre de plusieurs cm/a.

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(300–400 , , 400–500 , ) , , . , - , /.