North German Zechstein facies patterns in relation to their substrate

An attempt was made to relate the early Zechstein facies distribution to the Zechstein substrate. Comparable developments in the Hessian Trough and along the Lower Rhine Embayment allow for the assumption that the creation of depocenters in the Weser/Ems area are governed by interrelated, late Saalic tectonic pulses. Due to differences in the architecture and mobility of the substrate, variations in the depositional model must be assumed.The area of interest is located approximately 50 km south of Bremen, near Sulingen. During the first cycle evaporite phase (A1) this area is characterized by a primary sabkha/ playa accumulation over a complexly faulted Lower Permian horst-graben structure. In the course of the second cycle carbonate phase (Ca2) sediment accumulation shifts generally basinwards within limits of well defined fault zones. These linear troughs are presumed to relate to splays of active strike-slip faults. The strongly tectonically overprinted morphology organizes the Stassfurt paleorelief into a platform to the south, and a complex internal sag/embayment as a transition to outer shoals further basinwards. Further to the north in continuation to the Rotliegend Basin a gradually subsiding basin is envisaged.It is suggested that the foundering areas are directly related to major Hercynian trending strike-slip lineaments.

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Zusammenfassung Ein Versuch wurde unternommen, die Zechstein Faziesverteilung mit dem Zechstein Unterbau in Zusammenhang zu bringen. Vergleichbare strukturelle Entwicklungen in der Hessischen Senke wie am Niederrhein lassen vermuten, daß die Ausbildung von Ablagerungströgen im Weser/Emsgebiet durch dieselben, spät saalischen tektonischen Impulse gesteuert wurden. Durch eine differenzierte Architektur und Mobilität des Unterbaus dürfen unterschiedliche, jedoch prinzipiell verwandte, Ablagerungsmodelle in Betracht gezogen werden. Das hier besprochene Beispiel aus dem Scholengebiet bei Sulingen, welches ungefähr 50 km südlich von Bremen gelegen ist, zeigt während des Z1-Zyklus die Entwicklung von Sabkha-Playaablagerungen über einer vielfach gestörten frühpermischen Horst-Graben-Struktur. Während der Ca2 Ablagerung wird ein hauptsächlich beckenwärts angrenzendes Nachbargebiet entlang vorgezeichneten Schwächezonen destabilisiert, mit dem Resultat, daß eine deutlich begrenzte interne Senkung entsteht. Die hauptsächlich tektonisch geprägte Morphologie gliedert das Ca2 Paleorelief in einen Plattformgürtel im Süden. Als Übergang zum Becken hin darf eine interne Senke betrachtet werden, welche sich damals wohl als komplexes Buchtensystem zwischen der Plattform und den beckenwärtigen Untiefen und Inselketten entwickelt hatte. Beckenwärts von diesen Untiefen wird ein sich langsam absenkendes Großbecken postuliert, welches schon seit dem frühen Perm bekannt ist.Es wird vorgeschlagen, daß die untertauchenden Schollen einem vorwiegend herzynisch streichenden Blattverschiebungssystem zuzuordnen sind.

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Résumé Cette note propose de relier la distribution des facies du Zechstein au substratum du Zechstein. Une évolution comparable dans la dépression de Hesse et le long du Bas-Rhin permet de présumer que l'apparition de centres de sédimentation dans la région Weser-Ems a été déterminée par des impulsions tectoniques saaliennes tardives. En raison des différences dans l'architecture et la mobilité du substratum on doit s'attendre à des variations du modèle de dépôt.La région étudiée se trouve dans les environs de Scholen, près de la ville de Sulingen, située à quelque 50 km au sud de Brème. L'étude a montré que pour le premier cycle du Zechstein une accumulation primaire des évaporites (A1) de type sabkha-playa repose directement sur un substratum cassé par un système de failles formant des horsts et des grabens d'âge permien inférieur. Pendant la sédimentation des calcaires du second cycle (Ca2), des déformations tectoniques se sont localisées le long des zones de faiblesse, généralement en position plus interne (vers le nord) au bassin. Le paléorelief des calcaires de Stassfurt (Ca2) a été fortement influencé par le tectonique; il comporte une série de plate-formes au sud, séparées d'un bassin peu profond par des flexures complexes. La délineation de ce bassin interne est marquée par un système de baies et d'îlots. Plus au nord, dans les eaux plus profondes, s'est formé un bassin régional qui s'est affaisé lentement; cela c'est l'ancien bassin Permien méridional du Rotliegend.L'auteur propose de considérer les zones d'effondrement comme directement reliées aux blocs hercyniens.

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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). .

     

Late Neogene Atlantic circulation model

A hydrodynamical-numerical model of the general circulation in the Paleo-Atlantic Ocean is applied to the climatological conditions of the period 3.6 to 2.4 m.a. b.p. For three different stages of this interval representing the transition from a warmer to a cooler climate the circulation and the temperature fields are calculated. Generally, a tendency towards a weakening of the currents is achieved.

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Zusammenfassung Ein hydrodynamisch-numerisches Modell der allgemeinen Zirkulation im Paläoatlantik wird mit den klimatologischen Randbedingungen der Periode 3.6 bis 2.4 m.a. zurück betrieben. Für drei verschiedene Zustände dieses Intervalls, die den Übergang von einer Warmzeit zu einer Kaltzeit darstellen, werden die Zirkulation und die Temperaturverteilung berechnet. Generell ergibt sich ein Trend zu einer Abschwächung des Strömungssystems.

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Résumé Un modèle numérique hydrodynamique de la circulation générale dans l'Océan Paléoatlantique est appliqué aux conditions climatiques de la période comprise entre 3.6 et 2.4 ma. Pour trois moments différents de cet intervalle, représentant la transition entre un climat plus chaud et un climat plus froid, on a calculé la distribution des circulations et des températures. En général, on observe que les courants ont tendance à atténuer.

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3,6 2,4 . , . .

     

Über die Bildungsbereiche mediterraner Jurasedimente am Beispiel der Betischen Kordillere (Südost-Spanien)

Zusammenfassung In der Betischen Kordillere sind die Lagerungsbeziehungen der Faziestypen des mediterranen Juras sehr gut erschlossen. Aus Geländebeobachtungen und sedimentologischen Untersuchungen ergab sich die Hypothese, daß das Entstehen derartiger Faziestypen in erster Linie von den morphologischen Verhältnissen am Meeresboden abhängt; die Wassertiefe wirkt sich nur mittelbar aus. Veränderungen der submarinen Land schaft und damit auch Fazieswechsel wurden hauptsächlich durch bruchtektonische Vorgänge hervorgerufen. Eine verhältnismäßig klare paläogeographische Gliederung erhält man im Bereich der pelagischen Schwellen, deren Ablagerungen normalerweise sehr starke diagenetische Veränderungen erfahren haben. Hierbei fällt den roten Knollenkalken (Ammonitico rosso-Fazies) eine Schlüsselrolle zu.

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Due to large scale exposures in the Betic Cordilleras, it is possible there to study the interrelations of mediterranean Jurassic facies types. Field work and sedimentological investigations resulted in the hypothesis, that the origin of a facies type depends in the first place on submarine morphological settings; water depth bears only secondary influence. Changes in submarine morphology were controled by faulting. A detailed paleography can be obtained on the seamont areas, where sediments were normally affected by important diagenetic alterations. A key role, in this connection, must be attributed to red nodular limestones.

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Résumé Dans les Cordillères Bétiques, les relations entre les différents types de facies du Jurassique méditerranéen sont bien exposées. Des investigations sédimentologiques, complétées d'observations de terrain, conduisent à cette hypothèse que ces types de facies dépendent en premier lieu des relations morphologiques au sein du fond marin; la profondeur de l'eau n'a qu'une influence indirecte. Pendant le Jurassique, les changements morphologiques du fond marin, et avec eux les modifications de faciès ont été induits par une tectonique de failles radiales. Généralement, les sédiments des seuils pélagiques sont affectés par des altérations diagénétiques bien marquées, il est donc possible d'en déduire une paléogéographie bien détaillée. Dans ce contexte, on doit attribuer un rôle-clef aux calcaires noduleux rouges (faciès »Ammonitico rosso«).

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Analysis of cyclical sedimentation in the lower Permian Mchuchuma coalfield (South-West-Tanzania)

A statistical approach by a modified Markov process model was used to prove that the lower Permian coal measures of the Tanzanian Mchuchuma basin developed distinct cyclicities during deposition. From results the transition path of lithologic states typical for this coal sequence is as follows: (A) coarse sandstone, (B) medium sandstone, (C) fine-very fine sandstone, (D) shale, (E) mudstone, (F) coal or (E+F) and again (A) coarse sandstone. The majority of cycles is are asymmetric (ABCDEF-ABC.)but symmetrical cycles are present as well (ABCDEFED). The statistical results concur with observed sedimentological evidence of depositional environment. Fining upward cycles correspond to the development of basal channel bars, changing into levées, then into back swamps which are topped by coal swamps. Frequent interbedding of coal and mudstone in the upper part of the coal measures calls for periodic flooding and flushing of fine clastics into coal-forming swamps causing interruption of peat formation. Cyclical deposition is explained by wandering channels in response to varying discharge and rate of deposition, their lateral frequent shifting caused the formation of asymmetrical cycles in this fluviodeltaic depositional model.

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Zusammenfassung Das kohleführende untere Perm des Mchuchuma Beckens (SW-Tanzania) wurde statistisch mit Hilfe der Markov Analyse auf Zyklizität innerhalb der Abfolge untersucht. Die statistischen Daten zeigen, daß die bevorzugte und für dieses Kohlebecken typische Sequenz folgende lithologische Abfolge umfaßt: (A) grober Sandstein, (B) mittlerer Sandstein, (C) feiner Sandstein, (D) Siltstein, (E) Tonstein, (F) bzw. (E+F) Kohle und erneut (A) grober Sandstein. Es existieren meist asymmetrische Zyklen (ABCDEF-ABCD...) aber symmetrische Zyklen (ABCDEFED) treten ebenfalls auf. Die Markov Analyse ergänzt sehr gut die Beobachtungen bezüglich des Ablagerungsmilieus in den Aufschlüssen. »Fining up« Zyklen beginnen mit basalen Gerinnesanden, überlagert von levée Ablagerungen, welche ihrerseits übergehen in »back swamps« und Kohlesümpfe. Der obere Teil der Kohleabfolge ist durch häufige Wechsellagerungen von Kohle mit Tonstein charakterisiert, die auf periodische Überflutungen und Verfrachtungen von Feinklastika in die Kohlesümpfe zurückzuführen sind. Wandernde Flußgerinne, ausgelöst durch rasch wechselnde Sedimentfracht und Ablagerungsrate, führten zu zyklischen Ablagerungen. Häufig auftretende laterale Gerinneverlagerungen erklären die asymmetrischen Zyklen in diesem fluvio-deltaischen Ablagerungsmodell.

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Résumé Des analyses statistiques ont été effectuées par la méthode de Markov sur le Permien inférieur charbonnier du bassin de Mchuchuma (Tanzanie du sud-ouest) dans le but de montrer l'existence de cycles sédimentaires. Les résultats font apparaître une séquence, typique de ce bassin, qui s'ordonne ainsi de bas en haut: (A) grès grossier, (B) grès moyen, (C) grès fin à très fin, (F) siltite, (E) pélite, (F) charbon ou (E+F) et de nouveau (A) grès grossier. Les cycles sont pour la plupart assymétriques (ABCDEF-ABC...) mais il en existe aussi de symétriques (ABCDEFED).Les résultats obtenus par la méthode de Markov concordent avec les observations sédimentologiques relatives au milieu de dépôt. Les cycles granoclassés débutent par des sables fluviatiles surmontés par des dépôts de levées suivis à leur tour de »back swamps«, et se terminent par des dépôts de marais tourbeux. La partie supérieure de la série est caractérisée par une stratification alternée de charbon et de pélite due à des inondations périodiques amenant dans les marais des produits clastiques fins qui interrompaient la formation de la tourbe. La sédimentation cyclique s'explique par la migration de chenaux, provoquée par les variations de l'apport sédimentaire et de la vitesse de dépôt. Les fréquents déplacements latéraux des chenaux expliquent l'asymétrie des cycles, dans ce modèle fluvio-deltaïque.

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- Mchuchuma (-). , : (A) ; (B) ; (C) - ; (D) ; (E) ; (F) , (E + F) (A) . (ABCDEF-ABCD), (ABCDEFED). . « » , , , . (). , , , . / .

     

Farbmessungen im Mittleren und Oberen Buntsandstein Süddeutschlands

Zusammenfassung Die große Variationsbreite der rotbraunen Farben im Buntsandstein bieten bei geeignetem Meßgerät und spezieller Methode eine wichtige Anwendungsmöglichkeit für stratigraphisches Arbeiten. Ein Farbprofil der Röttone (so 3 T, so 4 T) über 120 km Distanz, sowie die Auswertung der Farben von Kernbohrungen im Mittleren Buntsandstein (sm) zeigen den großen Wert exakter Farbmessungen.

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Colour measurements in the Middle and Upper Buntsandstein of Southern Germany prove that the method used here is a simple instrument for the correlation of strata series. A colour section of the Röttone (so 3 T, so 4 T) along a distance of 120 km and the interpretation of drill cores of the Middle Buntsandstein (sm) show the value of the exact colour measurements for stratigraphical research.

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Résumé Des mensurations de la couleur, à l'aide d'un Lovibond-Schofield-Tintometer, du Buntsandstein moyen et supérieur en Allemagne du Sud sont aptes à l'établissement de corrélations stratigraphiques. Des mesures dans les Röttone (so3T,so4T) sur une distance de 120 km et des interprétations des couleurs du Buntsandstein moyen (sm) — obtenues par carottage — témoignent de l'importance de tels mesures pour les recherches stratigraphiques.

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Poster anläßlich der 72. Jahrestagung der Geologischen Vereinigung am 25.-27. 2. 1982 in Würzburg.     

Differentiation im Chagnon-Orford-Intrusiv-Komplex,Südostteil der Provinz Quebec,Kanada

Zusammenfassung Der Chagnon-Orford-Intrusiv-Komplex ist durch einen zweifachen Zonarbau gekennzeichnet: einmal ein ausgedehnter Zonarbau mit Ultrabasiten in den tieferen Lagen und einer Folge saurerer Differentiationsprodukte in den dachnahen Gebieten des Lakkolithen; zum anderen ein regelmäßiger Wechselrhythmus von Peridotit- und Pyroxenitstreifen in den unteren Partien des Intrusivs. Der Autor ist der Meinung, daß die deutlich in Erscheinung tretende zonale Anordnung der Gesteine im Chagnon-Orford-Lakkolith auf eine gravitative Differentiation in situ zurückzuführen ist.

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The Chagnon-Orford Intrusive Complex is characterized by two types of banding: first, a large-scale zoning consisting of ultrabasic rocks at the bottom overlain by belts of successively more acid differentiates at the roof of the laccolith; secondly, a rhythmic banding near the floor of the intrusive, consisting of alternating peridotite and pyroxenite layers. The writer is of the opinion that the zonal arrangement of the Chagnon-Orford laccolith is the result of differentiation in situ under the influence of gravity.

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Résumé Le complexe intrusif de Chagon-Orford se caractérise par une structure zonaire double: une structure zonaire avec ultrabasites dans les parties profondes et une série de produits de différenciation plus acides dans la partie du laccolite proche du toit; d'autre part, un ensemble à disposition rythmique régulière formé de lits de péridotite et de pyroxénite se trouve dans la partie inférieure de l'intrusion. L'auteur est d'avis que la disposition zonaire des roches dans le laccolite de Chagnon-Orford est à rapporter à une différenciation in situ par gravité.

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Chagnon-Orford - . , .

     

Petrographie des minerais de fer de la Fosse du Labrador

Résumé Les textures des minerais de fer précambriens de type «jaspilite» sont semblables à celles des calcaires. Les éléments texturels suivants sont décrits: 1. orthochems: a) fémicrite, b) matrice siliceuse, c) ciment siliceux; 2. allochems: a) pellets, b) intraclastes, c) oolithes et pisolithes, d) échardes. Les types pétrographiques sont définis par la combinaison des éléments de texture, comme pour la classification des calcaires. Les types de faciès sont caractérisés par une séquence de bancs correspondant à un ou plusieurs types pétrographiques et par certaines structures sédimentaires. Ils forment la base de l'interprétation des conditions de dépôt et de la paléogéographie du bassin.Les transformations épigénétiques sont les suivantes: 1. dessication, fissuration, cimentation et compaction. 2. Cristallisation du gel de silice: a) quartz à cristallisation primaire, calcédonite et quartzine, b) quartz micropolygonal, c) quartz recristallisé. 3. Cristallisation de la poussière d'hématite, migration du fer et cristallisation de la spéculante et de la magnétite. 4. Cristallisation et recristallisation de la sidérite, de la minnesotaïte, de la stilpnomélane, de la riebeckite et du talc. La migration du fer et la cristallisation de la spécularite, de la magnétite et de la sidérite prennent place avant la compaction complète du sédiment et avant ou pendant la cristallisation primaire du quartz. Le quartz recristallisé, la minnesotaïte et peut-être le talc et la stilpnomélane, sont des minéraux tardidiagénétiques. La riebeckite se forme pendant le métamorphisme. Les phénomènes de recristallisation se poursuivent pendant le métamorphisme régional.

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Textures of Precambrian cherty ironstones are similar to those of limestones. The following textural elements have been recognized: 1. Orthochems: a) femicrite, b) matrix chert, c) cement chert. 2. Allochems: a) pellets, b) intraclasts, c) oolites and pisolites, d) shards. Textural lithotypes are defined by the combination of the textural elements they contain, analogous to the classification of limestones. Textural faciès consist of beds of one or several lithotypes in characteristic sequence. They commonly contain distinguishing sedimentary structures. Textural facies are the basis of the interpretation of the depositional environment and basin configuration.The following types of epigenetic transformations have been recognized: 1. Dessication, shrinkage, cementation and compaction. 2. Crystallization of silicagel in the following sequence: a) primocrystalline quartz and chalcedony (normal and lengthslow), b) micro-polygonal quartz, c) recrystallized quartz. 3. Crystallization of hematite dust, migration of iron and crystallization of specular hematite and of magnetite. 4. Crystallization and recristallization of siderite, minnesotaite, stilpnomelane, riebeckite and talc. Migration of iron and the recristallization of speculante, magnetite and siderite take place essentially before the complete compaction of the rock and before and during the primo-cristallization of quartz. Recrystallized quartz, minnesotaite, and may be stilpnomelane and talc are essentially late diagenetic minerals. Riebeckite formed during metamorphism. A certain recrystallization occured during regional metamorphism.

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Zusammenfassung Texturen der präkambrischen, kieseligen Eisensteine (Jaspilite) sind ähnlich denen von Kalken. Folgende Texturelemente wurden erkannt: 1. Orthocheme: a) Femikrit, b) Quarzmatrix (matrix chert), c) Quarzzement (cement chert). 2. Allocheme: a) Pellets, b) Intraklasten, c) Oolithe und Pisolithe, d) Scherden. Texturelle Lithotypen werden definiert durch die Kombination ihrer Texturelemente, wie in Kalken. Texturelle Fazies bestehen aus einem oder mehreren Lithotypen in regelmäßiger Folge. Sie besitzen oft kennzeichnende Strukturen. Texturfazien sind die Grundlage der Rekonstruktion der Bildungsbedingungen, Umwelt und Paläogeographie der Eisensteine.Folgende Arten epigenetischer Veränderungen wurden unterschieden: 1. Trocknung, Schrumpfung, Zementation und Kompaktion. 2. Kristallisation von Silikagel in der Reihenfolge: a) Primärquarz, Chalzedon und Quarzin, b) Kristallisation von Hämatitstaub, Wanderung von Eisen und Kristallisation von Spekulant und Magnetit. 4. Kristallisation und Rekristallisation von Siderit, Minnesotait, Stilpnomelan, Riebeckit und Talk. Wanderung von Eisen sowie Kristallisation von Spekulant, Magnetit und Siderit erfolgen im wesentlichen während der Kompaktion der Gesteine und vor (z. T. während) der Primärkristallisation von Quarz. Rekristallisierter Quarz, Minnesotait und vielleicht Stilpnomelan und Talk bilden sich weitgehend im spätdiagenetischen Stadium. Regionalmetamorphe Reaktionen führen zur Entstehung von Riebeckit und gelegentlich zu weiterer Kornvergröberung aller Minerale.

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Publié avec l'autorisation du Ministre, Ministère des Richesses Naturelles du Québec.     

Structural evolution of the Simla klippe in the lower Himalayas

The rocks of the Jutogh Series in the Simla area have been involved in folding of three generations and metamorphism in two phases. The earliest structures are isoclinal, recumbent/reclined folds (F₁) with a shallow plunge toward east or west where least reoriented. The axial surfaces of these folds have been folded coaxially into open, upright antiforms and synforms (F₂), which become tight to isoclinal in the northern part, causing local involution. The F₁ and F₂ folds have been affected by conjugate and chevron folding (F₃) with an overall NS strike of axial planes, resulting in axial culminations and depressions of the early folds. Axial plane foliation related to F₁ folding and transposition schistosities parallel to the axial planes of the F₂ and F₃ folds are the planar deformation structures that have developed. Cross stratification at one contact of two rock-units suggests that the structure of the Jutogh Series in the largest scale is a recumbent syncline, the peaks of Taradevi, Jutogh and Prospect Hill representing the inverted limb.The Jutogh rocks are surrounded and structurally underlain by the rocks of the Chail Series. The open, synformal nature of the Jutogh-Chail boundary in contrast with the complex fold-geometry within the Jutogh Series, tearing-off of the largescale early folds and sharp break in the first metamorphism at the Jutogh-Chail contact, and widespread cataclasis all along the border prove that the Jutogh Series has been thrust over the Chail Series forming a klippe in the Simla area. Continuation of the second metamorphism and the third folding across the Jutogh thrust indicates that the thrusting preceded F₃ and was broadly coeval with the F₂ movement.An unrestricted southward transport could generate the F₁ recumbent folds. The F₂ folds point to a flattening in the waning phase of the overthrust movement in broadly the same plan of deformation. The F₃ folds indicate a compression in an EW direction in the last phase of deformation.

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Zusammenfassung Die Gesteine der Jutogh-Serie im Gebiet von Simla wurden von drei Faltungs- und zwei Metamorphosephasen betroffen. Die ältesten Strukturen sind isoklinale, liegende bis geneigte Falten (F₁) mit flachem Achsentauchen nach E oder W in den am wenigsten überprägten Bereichen. Die Achsenflächen dieser Falten wurden koaxial zu offenen, aufrechten Anti- und Synformen verbogen (F₂). Im nördlichen Teil werden diese eng bis isoklinal, was zu lokaler Involution führt. Die F₂- und F₂-Falten wurden durch paarige Knicksowie Zickzackfalten (F₃) mit generell N-S-streichenden Achsenflächen überprägt, wodurch in den älteren Falten Achsenkulminationen und -depressionen entstanden. An den Achsenflächen von F₁ ausgerichtete Spaltbarkeit und Umformungsschieferang parallel zu den Achsenflächen von F₂ und F₃ haben sich als planare Deformationsstrukturen entwickelt. Aus der Schrägschichtung am Kontakt zweier Gesteinseinheiten ist zu schließen, daß die Jutogh-Serie im ganzen eine liegende Synklinale bildet. Die Gipfel von Taradevi, Jutogh und Prospect Hill liegen in deren überlapptem Schenkel.Gesteine der Chail-Serie umgeben und unterlagern die Jutogh-Gesteine. Die offene, synformale Grenze zwischen Jutogh und Chail im Gegensatz zu der komplexen Faltengeometrie innerhalb der Jutogh-Serie, das Abreißen großmaßstäblicher alter Falten sowie das scharfe Absetzen der ersten Metamorphosephase am Jutogh-Chail-Kontakt und die verbreitete Kataklase überall an der Grenze beweisen, daß die Jutogh-Serie auf die Chail-Serie überschoben wurde und im Gebiet von Simla eine Klippe bildet. Die Auswirkungen der zweiten Metamorphosephase und der dritten Faltung über die Basis des Jutogh hinweg zeigen an, daß die Überschiebung vor F₃ und annähernd gleichzeitig mit den F₂-Bewegungen einzustufen ist.Die liegenden F₁-Falten konnten durch eine unbehinderte Verschiebung nach Süden entstehen. Die F₂-Falten weisen auf eine Pressung in der Spätphase der Überschiebungsbewegungen mit etwa gleichem Deformationsplan hin. Die F₃-Falten zeigen einen ost-westlichen Zusammenschub während der letzten Deformationsphase an.

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Résumé Les roches de la série Jutogh dans la région de Simla ont subi trois phases de plissement et deux phases de métamorphisme. Les plus anciennes structures sont des plis isoclinaux couchés à déversés (F₁), à faible plongement d'axe vers l'E et l'W dans les parties les moins remaniées. Les surfaces axiales de ces plis ont été reployés suivant les mêmes axes en plis antiformes et synformes, droits et ouverts (F₂). Dans la partie N, ces derniers se resserrent jusqu'à devenir isoclinaux, ce qui conduit à des involutions locales. Les plissements F₁ et F₂ sont remaniés par des plis en chevrons ou en zigzag (F₃) à surface axiale de direction Nord-Sud; il naît de la sorte dans les plis anciens des culminations et des dépressions d'axes. Une fissilité suivant les surfaces axiales de F₁ et une schistosité parallèle aux surfaces axiales de F₂ et F₃ se sont développées en tant que structures planaires de déformation. La stratification entrecroisée au contact des unités lithologiques permet de dire que la Série de Jutogh dans son ensemble constitue un synclinal couché. Les sommets Taradevi, Jutogh et Prospect Hill se trouvent sur le flanc renversé.Les roches de la Série de Chail entourent et forment le substratum des roches de Jutogh. L'allure synforme et ouverte dessinée par la limite entre les Séries de Jutogh et de Chail opposée à la géométrie plissée complexe de l'intérieur de la Série de Jutogh, l'étirement à grande échelle des plis anciens comme aussi la diminution nette de la première phase de métamorphisme au contact Jutogh-Chail et la cataclase générale à leur limite, démontrent que la série de Jutogh a été charriée sur la série de Chail et qu'elle forme un lambeau dans la région de Simla. Les effets de la 2ème phase de métamorphisme et du troisième plissement à partir de la base de la série de Jutogh montrent que le charriage est intervenu avant les mouvements F₃ et à peu près en même temps que les mouvements F₂.Les plis couchés F₁ purent se produire grâce à une poussée sans opposition vers le Sud. Les plis F₂ indiquent un écaillage au cours de la phase tardive des mouvements de charriage suivant le même plan de la déformation. Les plis F₃ montrent une compression Est-Ouest pendant la dernière phase de déformation.

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Jutogh Simla 3 2 . —, , (F₁) E, W . (F₂). , , . F₁ F₂ , (F₃), N-S , . , F₁ F₂ F₃, . , Jutogh . Taradevi, Jutogh Prospect Hill . Chail Jutogh. Jutogh Chail Jutogh, Jutogh/Chail , Jutogh Chail Simla Klippe. Jutogh , , F₃, , F₂. F₁ . F₂ . F₃ , - .

     

Continental drift: What driving mechanism?

A subducting oceanic lithospheric slab acts as an efficient heat sink which strongly influences the convection pattern in the neighbouring sub-continental mantle. Laboratory convection experiments show that this thermal coupling induces a roll about 5 times broader than deep underneath the continental lithosphere. The experiments are performed in a tank with imposed top and bottom temperature, and with, in addition, one cooled side wall. The convective pattern is observed by differential interferometry. For upper mantle convection one predicts rolls extending 3000 to 4000 km into the continental domain, parallel to the active margin. We show that, for Gondwana prior to the break-up, this simple convection pattern can explain the tensional state of the crust leading to the emission of flood basalts (Karroo, Parana and Antarctica). The thermal and mechanical effect of the large roll also provides a mechanism for the break-up itself and subsequent drift of the continental fragments. This motion of the continental plate leads finally to the closure of existing marginal basins along the Pacific coast of Gondwana. The laboratory experiments throw some light into another phenomenon of possible geodynamical relevance: within the large convection roll a smaller scale circulation is observed in the form of diapiric upwelling produced by thermal instabilities in the boundary layer. This dynamics may apply to hot spot volcanicity.

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Zusammenfassung Die subduzierte ozeanische Lithosphäre beeinflußt die Konvektion unterhalb der kontinentalen Lithosphäre, weil sie die Rolle einer Wärmepumpe spielt. Experimentelle Versuche zeigen, daß diese thermische Kopplung flache Konvektionsrollen im kontinentalen Mantel erzeugt, mit horizontalen Dimensionen zwischen 3000 und 4000 km. Diese flachen Zellen werden als Ursache der Dehnungstektonik in Gondwana vorgeschlagen (Karroo, Parana, Antarktika). Ihre thermische und mechanische Wirkung führt letztlich zum Zerbrechen des Superkontinents. Die Versuche im Laboratorium zeigen auch Instabilitäten kleinerer Dimensionen, welche thermische Diapire erzeugen, ähnlich den sogenannten hot spots.

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Résumé La lithosphere océanique en subduction constitue un puits de chaleur qui influence la convection dans le manteau sous-continental voisin. Des expériences de laboratoire montrent que ce refroidissement latéral crèe des rouleaux convectifs sous la lithosphere continentale de 3000 à 4000 km d'extension horizontale pour une convection limitée au manteau supérieur. Appliqué au Gondwana, ceci explique la tectonique en extension accompagnée d'épanchements basaltiques (Karroo, Parana, Antarctique) précédant l'ouverture Atlantique et Indienne. Cette ouverture est elle-même provoquée par l'action thermique et mécanique des grands rouleaux convectifs. Les expériences de laboratoire font également apparaître des instabilités à petite échelle, semblables aux diapirs que l'on pense être à l'origine du volcanisme intraplaque.

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, .. . , 3000 4000 , (Karoo, , ). . , , .. (Hot spots) .

     

Sédimentation cyclothèmatique et distribution géochimique de l'uranium et du cuivre dans la série miocène marine du bassin du Tage (Portugal)

Résumé Le bassin néogène du Tage présente une différenciation en 5 épisodes sédimentaires déterminés par le diastrophisme. L'environnement géochimique du bassin confère à l'uranium et au cuivre une valeur de traceurs. L'unité de sédimentation étudiée correspond à la séquence ou cyclothème.Les résultats obtenus traduisent à l'échelle des séquences, une évolution inverse dans la distribution de l'uranium et du cuivre. La teneur en uranium croît tandis que la teneur en cuivre décroît. A l'échelle de l'épisode sédimentaire les concentrations en cuivre sont élevées à la base des cycles et décroissent vers le sommet; l'uranium évolue inversement. La valeur du rapport Cu/U apparait ici liée à l'environnement de sédimentation: rapport élevé pour le milieu paralique à affinités continentales; faible pour le milieu marin. A l'échelle de la série il en découle un comportement géochimique inverse entre le cuivre et l'uranium. Ce dernier se concentre préférentiellement dans les dépots fins, le premier se piégeant au contraire dans les dépots grossiers à affinités continentales discordants sur les formations sous-jacentes liant les occurences de cuivre à l'activité diastrophique.

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The neogene basin of the Tage river shows a differenciation in five sedimentary periods of different facies.The geochemical environment allows to use Copper and Uranium as tracers.The sedimentary unit studied here corresponds to a cyclotheme.The results show an opposite behaviour of copper and uranium inside of a cyclotheme. The grade of uranium increases while that of copper decreases. According to the scale of a sedimentary cycle the grade of copper decreases toward the top, at the base, the grades are higher. Uranium shows an opposite behaviour. The ratio Cu/U is apparently bound here to the particular environment. It is higher in a paralic environment.According to the scale of the sedimentary series an opposite behaviour of copper and uranium results. The latter enriches preferably in the very finegrained sediments, the former is to be found in the coarse deposits which show continental alluvial deposits and which appear discordantly on the underlaying beds. Thus the copper shows a clear connection with the diastrophic processes.

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Zusammenfassung Das Becken des Tajo, neogenen Alters, zeigt eine Differenzierung in fünf sedimentären Episoden, die verschiedenen Fazies entstammen. Die geochemischen Verhältnisse der Umgebung gestatten es, Kupfer und Uran als Leitelemente zu benutzen. Die hier untersuchte sedimentäre Einheit entspricht einer Abfolge (einem Cyclothem).Die erhaltenen Resultate zeigen innerhalb einer sedimentären Abfolge ein gegenläufiges Verhalten des Kupfers und des Urans. Der Urangehalt nimmt zu während der Kupfergehalt abnimmt. Im Maßstab eines sedimentären Zyklus nimmt die Konzentration des Kupfers nach oben hin ab, an der Basis sind die Gehalte höher. Das Uran zeigt ein umgekehrtes Verhalten. Der Quotient Cu/U ist hier offensichtlich an das spezielle Milieu gebunden — er ist höher im paralischen Milieu. Im Maßstab der gesamten Sedimentserie folgt daraus ein gegenläufiges Verhalten von Cu und U. Letzteres reichert sich vorzugsweise in den Feinstkorn-Sedimenten an, das erstere ist vor allem in gröberen Ablagerungen zu finden, die stärkere kontinentale Zufuhr zeigen und diskordant über den darunter liegenden Schichten auftreten — das Kupfer zeigt damit deutliche Bindung an diastrophische Vorgänge.

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Tajo 5 . (U, u) . a.

     

The evolution of the Asian Plate in Burma

The Post-Cretaceous evolution of the Asian Plate in Burma is strongly influenced by the spreading of the Eastern Indian Ocean and the movement of Greater India northward. The Western part of Burma apparently was an area which received clastic sediments during the early mesozoic times. During the end of the mesozoic the Eastern part of Burma emerged from the ocean. The Western part formed the shelf area with a slowly westwards migrating geosyncline (Indoburman Geosyncline) to the West of it. Flysch sediments of upper Cretaceous age have been found in this area. The collision of the Indian Plate with the Asian Plate changed the sedimentary conditions in Burma. The emergence of the Indoburman Ranges happened during the Miocene, generating an Outer Island Arc and forming the Bay of Bengal. The subduction along the W coast of Burma changed in the N with the approach of continental Indian crust and led to thrusts in the N part of the Indoburman Ranges. Today subduction appears to be active only S of 18° N in the Eastern Bay of Bengal. The opening of the Andaman Sea fits into the dynamical development of the area.

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Zusammenfassung Die postkretazische Entwicklung der Asiatischen Platte in Burma zeigt starke Beeinflussung durch die Spreizung des östlichen Indischen Ozeans und die Drift von Groß-Indien nach Norden. Der westliche Abschnitt Burmas war während des frühen Mesozoikums ein Bereich, der klastische Sedimente aufnahm. Im späten Mesozoikum wurden die östlichen Teile Burmas landfest, während die westlichen Abschnitte von einem Shelfmeer eingenommen wurden, an welches sich gegen W eine Geosynklinale (Indoburman Geosyncline) anschloß, die langsam westwärts wanderte. Oberkretazische Flysche wurden hier nachgewiesen. Die Kollision der Indischen Platte mit der Asiatischen Platte veränderte die Sedimentationsbedingungen in Burma. Die Indoburmanischen Ketten tauchten während des Miozän auf, bildeten einen Äußeren Inselbogen und ließen die Bucht von Bengalen entstehen. Die Subduktion entlang der W-Küste von Burma änderte sich im N mit der Annäherung der kontinentalen Kruste Indiens und führte zu Überschiebungen im N-Teil der Indoburmanischen Ketten. Rezent scheint Subduktion nur südlich 18° N im östlichen Teil der Bucht von Bengalen aktiv zu sein. Die Öffnung der Andamanen-See fügt sich in die dynamische Entwicklung dieses Bereiches ein.

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Résumé L'évolution postcrétacée de la plaque asiatique en Birmanie est fortement influencée par l'accroissement de l'Océan Indien oriental et la dérive du continent Indien vers le nord. La partie occidentale de la Birmanie fût au début du Mésozoïque une aire de réception de sédiments clastiques. A la fin du Mésozoïque les parties orientales de la Birmanie se transformèrent en terre ferme, tandis que les régions occidentales furent submergées, formant une plate-forme continentale (shelf), à laquelle s'adjoignit vers l'ouest un géosynclinal (géosynclinal indobirman), progressant lentement vers l'ouest. Des flyschs d'âge crétacé supérieur ont été décrits dans cette zone. La collision entre la plaque Indienne et la plaque Asiatique changea les conditions de sédimentation en Birmanie. Les chaînes Indobirmanes firent leur émersion au cours du Miocène, en engendrant un arc insulaire externe, ainsi que le golfe du Bengale. La subduction le long de la côte occidentale Birmane se transforma au nord avec le rapprochement de la plaque Indienne et induisit des chevauchements dans la partie septentrionale des chaînes Indobirmanes. La subduction semble n'être active récemment qu'au sud de 18° N dans la partie orientale du golfe du Bengale. L'ouverture de la mer Andamane s'imbrique dans le développement dynamique de cette région.

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. , . , , ë , ( ), . . . - , , . - . 18° . .

     

Eoalpine and mesoalpine tectonics in the Southern Alps

According to structural and stratigraphic data, eoalpine and mesoalpine tectonics can be clearly recognized in the Southern Alps and distinguished from the better known neoalpine deformation.The eoalpine phase (Late Cretaceous) was generated by N-S compression. It deformed basically the central-western Southern Alps producing overthrusts to the west and flower structures by sinistral transpression in the Giudicarie Belt. Deposition of the coeval flysch successions was controlled by the trend of this belt. This tectonic pattern persisted until Middle Eocene.The mesoalpine phase (Eocene) was generated mainly by a ENE-WSW compression and produced thrust geometries with N-S or NW-SE direction in the eastern part of the Southern Alps. The coeval Eocene Flysch also followed this trend, filling the foredeep basin. This deformation is considered to be the front of the Dinarids, which began to be deformed since Late Cretaceous until at least Early Oligocene.The neoalpine tectonics inherited the eoalpine and mesoalpine structures and produced the major part of the deformation accounting for the present structural framework of the Southern Alps.

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Zusammenfassung Die eo- und mesoalpidische Tektonik in den Südalpen ist strukturell und stratigraphisch erkennbar und von den bekannteren neoalpidischen Bewegungsbildern deutlich zu unterscheiden.Die eoalpidische Phase (Obere Kreide) entspricht einer N-S Kompression, die sich in den zentralen bis westlichen Südalpen bemerkbar macht. Im westlichen Bereich treten Überschiebungen auf, das Judikarische Gebiet wird hingegen durch die von linkslateralen Transpressionen bewirkten Verwerfungsbündel gekennzeichnet, die auch die altersgleichen Flysch-Ablagerungen kontrollieren. Diese tektonische Phase ist bis zum Eozän aktiv.Die mesoalpidische Phase (Eozän) ist auf eine ENE-WSW Kompression zurückzuführen. Sie verursachte in den östlichen Südalpen N-S bis NW-SE gerichtete Überschiebungsbilder. In gleichorientierten vorozeanischen Becken kommt der eozäne Flysch vor. Dieses Deformationsbild kennzeichnet schon in der Oberen Kreide die Dinariden-Front.Die neoalpidische Tektonik vererbte die eo-mesoalpidischen Gefüge-Elemente und verursachte im wesentlichen den gegenwärtig erkennbaren Gefügeplan der Südalpen.

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Résumé Dans les Alpes Méridionales, des données stratigraphiques et structurales permettent de reconnaître les tectoniques éoalpine et mésoalpine et de les distinguer des déformations néoalpines, mieux connues.La phase éoalpine (Crétacé supérieur) a été engendrée par une compression N-S. Celle-ci a affecté surtout la partie centre-occidentale des Alpes Méridionales en produisant des charriages à l'ouest et des structures de décrochement sénestres dans la chaîne des Giudicarie, dont l'orientation a déterminé la sédimentation du flysch concommittant. Cette tectonique s'est poursuivie jusqu' à l'Eocène.La phase mésoalpine a été engendrée surtout par une compression ENE-WSW; elle a produit, dans la partie est des Alpes Méridionales, des charriages de direction N-S à NW-SE. Le flysch éocène a suivi cet alignement structural, en remplissant le bassin de l'avant-fosse. Cette déformation est considérée comme le front des Dinarides, dont la formation a commencé dés le Crétacé supérieur.La tectonique néoalpine a hérité des structures éoalpines et mésoalpines et est responsable de la plus grande part de la structure actuelle des Alpes Méridionales.

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- , , . ( ) . , , — , . . () ENE WSW; , N — S NW — SE . - . . , , - .

     

Magnetotelluric study of the earth's crust along the deep seismic reflection profile DEKORP 2-N

In 1986/1987, 53 magnetotelluric soundings were carried out along the deep seismic reflection line DEKORP 2-N crossing the Münsterland basin and the Rhenish Massif. Examination of the data suggests one-dimensional interpretation to be appropriate for the Münsterland sites and still reasonable as an approximation for the major part of the Rhenish Massif sites. In some cases, the data are disturbed by man-made noise, in particular at the northern border of the Rhenish Massif, or affected by static shift distortion effects evidencing small scale, near surface electrical conductivity inhomogeneities. One-dimensional modeling for undistorted stations reveals a good conductor at a depth of 6–8 km in the Münsterland basin and at a depth of 14–16 km in the Rhenish Massif, shallowing to the north. Thus far, earlier MT results for these regions are largely corroborated. Comparison with reflection seismic results shows the conductor of the Rhenish Massif to coincide fairly well with a poorly reflective zone in the middle crust associated with strong reflectors at its upper and lower boundaries.The discussion of possibly responsible electrical conduction mechanisms considers electronic conduction to be most favorable for explanation of the Münsterland good conductor. Black shales with high organic content are regarded as being primarily capable of producing the observed high conductance because of adequate pre-graphitization of organic matter which may form a conducting network at conditions of very low grade metamorphism. In accordance with the crustal structure discernible from seismic reflections, an extension of this black shale horizon to the south into the Rhenish Massif is discussed. At the base of overthrusted rock masses it could have served as a gliding horizon during the Variscan folding era. Mobilization of its organic content and redeposition in shear zones would explain the good conductor of the Rhenish Massif by means of electronic conduction. Therefore, concurrence between the good conductor and strong seismic reflecting elements appears conceivable provided the latter represent shear zones as well. Electrolytic conduction, often supposed to be causative to high conductivity layers at midcrustal depths, would require considerable connected pore space. If the latter interpretation is correct the good conductor observed will indicate a recent thermal or extensional process.

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Zusammenfassung In den Jahren 1986 und 1987 wurden 53 magnetotellurische Sondierungen entlang des tiefenreflexionsseismischen Profils DEKORP 2-N in der Münsterländer Bucht und im Rheinischen Schiefergebirge durchgeführt. Die Auswertung der Daten läßt erkennen, daß eine eindimensionale Interpretation für die Meßpunkte in der Münsterländer Bucht angemessen ist und eine zulässige Näherung für den größten Teil der Meßpunkte im Rheinischen Schiefergebirge darstellt. In einigen Fällen sind die Daten durch künstliche elektromagnetische Signale gestört, besonders am nördlichen Rand des Rheinischen Schiefergebirges, oder durch »Static Shift«-Effekte verzerrt. Letztere weisen auf kleinräumige, oberflächennahe Leitfähigkeitsinhomogenitäten hin. Eindimensionale Modellrechnungen an ungestörten Stationen zeigen einen guten Leiter in 6 bis 8 km Tiefe in der Münsterländer Bucht und einen weiteren in 14 bis 16 km Tiefe im Rheinischen Schiefergebirge, der nach Norden hin ansteigt. Frühere MT-Ergebnisse für diese Gebiete werden damit weitgehend bestätigt. Ein Vergleich mit den reflexionsseismischen Ergebnissen macht deutlich, daß die Tiefenlage des guten Leiters im Rheinischen Schiefergebirge sehr gut mit einer reflexionsarmen Zone in der mittleren Kruste zusammentrifft, die an ihrer oberen und unteren Grenze von kräftigen Reflektorenbündeln eingeschlossen ist.Eine genaue Betrachtung der in Frage kommenden elektrischen Leitungsmechanismen ergibt, daß Elektronenleitung als wahrscheinlichste Erklärung für den guten Leiter in der Münsterländer Bucht anzusehen ist. Schwarzschiefer mit einem hohen Gehalt an organischem Material können die beobachteten großen Leitfähigkeiten erzeugen, wenn das organische Material durch eine niedriggradige Metamorphose prägraphitisiert ist und ein Netzwerk elektrischer Leiterbahnen ausbildet. In Anlehnung an die aus den seismischen Reflexionen ableitbare Krustenstruktur wird eine Ausdehnung dieses Schwarzschiefer-Horizontes nach Süden in das Rheinische Schiefergebirge diskutiert. An der Basis der überschobenen Gesteinspakete könnte er als Gleithorizont während der variszischen Faltung gedient haben. Eine mögliche Mobilisation seines organischen Gehaltes und Wiederablagerung in Scherzonen könnte den guten Leiter des Rheinischen Schiefergebirges somit ebenfalls durch Elektronenleitung erklären. Es liegt deshalb nahe anzunehmen, daß der gute Leiter unmittelbar identisch ist mit den Bündeln von Reflektoren, sofern diese ebenfalls als Überschiebungsbahnen anzusprechen sind. Elektrolytische Leitung, die oft als Ursache für Schichten mit hoher Leitfähigkeit in der mittleren und unteren Kruste vermutet wird, erfordert einen beträchtlichen konnektierten Porenraum. In diesem Fall wäre der gute Leiter als Hinweis auf rezente Wärmezufuhr oder Dehnungsprozesse zu deuten.

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Résumé En 1986 et 1987, 53 sondages magnéto-telluriques ont été effectués le long du profil de sismique-reflexion DEKORP 2-N mené à travers le bassin du Münsterland et le massif schisteux rhénan. L'examen des résultats montre qu'une interprétation uni-dimensionnelle convient à la région du Münsterland et est acceptable en première approximation pour la majeure partie du massif rhénan. Dans quelques cas, les mesures sont perturbées par des signaux électro-magnétiques d'origine artificielle, particulièrement au bord nord du massif rhénan, ou encore sont affectées par des effets de «static shift» traduisant des hétérogénéités de la conductivité électrique près de la surface. La modélisation uni-dimensionnelle, établie pour les stations non perturbées, met en évidence un bon conducteur situé à une profondeur de 6 à 8 km dans le Münsterland et un autre à 14 à 16 km dans le massif rhénan, ce dernier s'élevant vers le nord. Les résultats de mesures magnéto-telluriques antérieures sont ainsi confirmés. Par comparaison avec le profil de sismique-reflexion, le conducteur du massif rhénan correspond à une zône peu reflective de la croûte moyenne limitée à son toit et à son mur par des réflecteurs marqués.La discussion des mécanismes susceptibles d'être responsables de la conduction électrique fait apparaître la conduction électronique comme la plus probable dans le cas du conducteur du Münsterland. Des schistes noirs riches en matière organique peuvent justifier la haute conductivité en raison de la pré-graphitisation qui, dans des conditions de métamorphisme de très faible degré, peut engendrer un réseau conducteur. En liaison avec les structures crustales déduites de la sismique-réflexion, l'extension latérale éventuelle de cet horizon pourrait avoir joué le rôle de lubrifiant à la base de masses charriées au cours du plissement varisque. La mobilisation de son contenu organique reprécipité dans des shear-zones expliquerait la présence du bon conducteur sur le massif rhénan, par un processus de conduction électronique. Ainsi pourrait s'expliquer la coïncidence du bon conducteur et des bons réflecteurs sismiques, puisque ces derniers s'interprètent comme des surfaces de charriage. Un processus de conduction électronique, souvent considéré comme responsable de couches à haute conductivité dans la croûte moyenne, exige la présence d'un volume important de pores interconnectés. Si une telle interprétation est correcte, le bon conducteur observé serait l'indice d'un échauffement ou d'un processus extensif récent.

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DEKORP 2Nord , N-S 230 , E-W 170 , . . , , . DEKORP , , . , .

     

Mass,Ablauf und Ursachen orogener Einengung am Beispiel des Rheinischen Schiefergebirges,Ruhrkarbons und Harzes

Zusammenfassung Ausgehend von einer Bilanz der effektiv erzielten Einengungsbeträge bei Gebirgsbildungsvorgängen — dargelegt am Beispiel wichtiger Teilstücke des Varistischen Gebirges in Mitteleuropa — wird der Frage nach dem Ablauf dieser Krusteneinengung und ihren Ursachen nachgegangen. Für das Ruhrgebiet im Bereich der Abb. 1 ist eine Verkürzung um 9 km auf heute 50 km quer zum Streichen, für das Rheinische Schiefergebirge im Querprofil Wiesbaden-Mülheim eine solche um 130 km auf heute 180 km anzunehmen. Für den Harz ergeben sich vergleichbare Werte.Dieser gewaltige Einengungsbetrag kann nicht in einer oder wenigen kurzfristigen tektonischen Phasen erreicht worden sein, sondern setzt langfristige Einengungsvorgänge in der Erdkruste voraus, die über große Zeiträume des Karbons, ja wohl auch schon des Oberdevons andauern. Entgegen der Auffassung, daß sich im Laufe der Entwicklung des Varistischen Gebirges und seiner Vorgeschichte Zeiten ruhiger epirogener Trogabsenkung und Geosynklinalfüllung mit kurzfristigen Akten gleichsam ruckartiger Faltung abwechseln, läßt die fazielle Analyse eher darauf schließen, daß Absenkung und Sedimentation der Saumsenke und Einengung des werdenden Gebirges mindestens seit dem Dinant III alpha zeitlich nebeneinander hergehen. Dabei rückt der Faltungsbereich im langfristigen Mittelwert jährlich um einige (etwa 1–3 mm) nach außen, in Richtung auf das Vorland vor. Als Ursache dieser Bewegungen kommt wohl nur langsames, aber nahezu stetiges Strömen des subkrustalen Substrates in Betracht, dem die Erdkruste passiv ausgesetzt ist.

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Starting with the ascertainment of effective balance of shortening resulting on account of compression during the orogeny, with examples quoted for the important parts of Hercynian Orogen (Varistisches Gebirge) in Middle Europe, the question of the shortening of the crust, its causes and effects were investigated. In Ruhr area (Ruhrgebiet) shown in fig. 1 an amount of shortening of 9 km to 50 km today is ascertained in a direction perpendicular to the strike direction of the structure. For the Rheinisches Schiefergebirge the amount of shortening in a cross-section from Wiesbaden to Mulheim/Ruhr (Germany) is estimated 130 km today to 180 km. Such a huge amount of shortening due to compression in one or a few short-termed tectonic phases is not possible, but it is rather due to a long continous compression in the Earsts Crust. This may have lasted for a long time; from the Carboniferous periods or may be from the time of Upper Devonian. In contrary to the opinion that during the time of Hercynian Orogeny and its prehistory, a calm epeirogenic subsidence and sedimentation in the geosyncline with minor disturbances due to diastrophism took place, the analysis of the facies early shows that subsidence and sedimentation in the foredeep (Saumsenke) and shortening in the growing orogen took place at least till Dinantian III alpha simultaneously. It is further noticeable that the region of diastrophism advances in a long-termed medium range with an yearly average of (1–3 mm) outwards in the direction of foreland. The possible considerable causes of these movements may be only due to the slow but continous streaming of the subcrustel substratum to which the Earths Crust reacts passively.

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Résumé Partant de valeurs du rétrécissement effectivement reconnues lors des processus de formation des chaînes montagneuses — par exemple dans des portions importantes de la chaîne varisque en Europe Centrale — l'auteur s'interroge sur le déroulement de ce raccourcissement de l'écorce et sur ses causes. On peut admettre un raccourcissement transversal de 9 Km sur les 50 Km actuellement mesurés pour la région de la Ruhr dans les limites du tableau 1, et de 130 Km pour le massif schisteux rhénan suivant le profil Wiesbaden-Mülheim dont la longueur actuelle est de 180 Km. Pour le Harz les valeurs obtenues sont comparables.Ce rétrécissement important n'a pu être atteint au cours d'une seule ou de quelques phases tectoniques de faible durée; il suppose par contre des processus de rétrécissement de longue durée dans l'écorce terrestre et qui persistent pendant de longues périodes au Carbonifère et même déjà au Dévonien supérieur. Contrairement à l'idée qu'au cours de l'évolution de la chaîne hercynienne et lors de son histoire antérieure, des périodes calmes de subsidence épirogénique et de remplissage géosynclinal alternent avec de brèves interventions à plissement saccadé, l'analyse des facies permet plutôt de conclure que affaissement et sédimentation dans la fosse limitrophe et rétrécissement dans la chaîne naissante s'effectuent simultanément tout au moins dès le Dinantien III alpha. Le domaine de plissement se propage donc vers l'extérieur en direction de l'avantpays, à la moyenne annuelle de quelques mm (1 à 3) calculée pour une longue période. Quant à la cause de ces mouvements, on en vient à penser à un courant du fond infracrustal, lent mais sensiblement constant, auquel l'écorce est passivement exposée.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c.Erich Bederke zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Sediment compaction in large scale systems

The classical partial differential equation for compaction proves to provide a rather singular model, if the deformations caused by overload become reasonably large. An alternative model for compaction is derived by adapting an Eulerian view and by deriving the model equations from integral equations rather than from a priori differentiability assumptions. The result is not — as usual — a single partial differential equation, but an infinite set of differential equations, interesting in both mathematical and geological terms.Although there are still several simplifications and linearizations in the derived model, the model illustrates at least that the classical Terzaghi equation and mathematical models in its vicinity are highly idealized and probably instable, if applied to large scale systems.

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Zusammenfassung Die klassische partielle Differentialgleichung für die Kompaktion stellt ein sehr vereinfachtes Modell dar, zumindest für den Fall, daß die Deformationen infolge Auflast sehr groß werden. Hier wird ein alternatives Modell entwickelt, das nicht von der Voraussetzung der Differenzierbarkeit ausgeht, sondern über Integralgleichungen entwickelt wird, wobei die Eulersche Sicht des Raum-Zeitbezuges zur Anwendung kommt. Das Resultat ist dann nicht mehr eine einfache partielle Differentialgleichung, sondern ein unendliches System solcher Gleichungen.Obwohl auch das entwickelte Modell vereinfachte Annahmen erfordert und stark linearisiert, so verdeutlicht es doch zumindest, daß die klassische Therzaghi Gleichung und modifizierte Modelle, die auf diese Gleichung aufbauen, sehr wahrscheinlich instabil sind, wenn sie auf Systeme mit großen Deformationen angewandt werden.

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Résumé L'équation classique aux dérivées partielles de la compaction fournit un modèle très simplifié, particulièrement dans le cas où les déformations dues à la surcharge deviennent considérables. L'auteur propose en alternative un modèle, adapté des conceptions eulériennes, qui repose sur les équations intégrales plutót que sur la présomption de différenciabilité. Le résultat n'est plus une simple équation aux dérivées partielles, mais un système infini de telles équations.Bien que le modèle présenté implique des hypothèses simplificatrices et des linéarisations, on peut néanmoins en déduire que l'équation classique de Terzaghi, ainsi que les modèles modifiés qui en découlent, sont très probablement instables s'ils sont appliqués à des systèmes à forte déformation.

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Zur tektonischen Entwicklung Chiles im Känozoikum

Zusammenfassung Epirogenetische Oszillationen bestimmten nach lithostratigraphischen Befunden in der chilenischen Küstenzone während des Känozoikums zunehmend die tektonische Entwicklung. Unterschiede in der Bewegungsintensität und das Anhalten von Bruchtektonik bis in jüngste Zeit vorwiegend im Süden des Landes deuten eine Zweigliederung an, in der ein mobilerer Bereich südlich von etwa 39° südl. Br. dem stetiger bewegten Mittel- und Nordchile gegenübersteht. Verlauf und Dynamik des submarinen Chile-Rückens bieten hierfür eine Erklärungsmöglichkeit. Die komplexe Regelung der Strukturlinien in ganz Chile kann ebenfalls mit derartigen ozeanischen Einflüssen in Verbindung gebracht werden.

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Growing importance of epeirogenic oscillations during structural development in Cenozoic time is indicated by lithostratigraphic observations in the coastal zone of Chile. Late movements were of unequal intensity in the southern and central-northern parts of the country, effective faulting being continued into the Holocene mainly in the more mobile area south of about 39° S. The region north of this line has developed at a steadier pace since middle Pliocene time. Position and dynamics of the submarine Chile Ridge may explain this. Complexely ordered structural patterns in all of Chile may be related to comparable oceanic influences.

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Resumen Los resultados de unos estudios litoestratigräficos en la zona costera de Chile indican que oscilaciones epirogenéticas aumentaron en importancia como factor del desarrollo estructural durante el Cenozoico. En el carácter de los movimientos tardíos, más intensivos y diferenciados por fallas al sur del paralelo 39° Sur, se basa una subdivision tentativa del pais. Al norte de este limite, el desarrollo tectónico fué más tranquilo ya desde el Plioceno medio. La posición y el dinamismo del Chile Ridge submarino podrian explicar este fenómeno. También parece ser relacionado a influencias oceánicas comparables, el arreglo complejo de Iíneas estructurales en Chile.

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, . - . 39° , , . . .

     

Was veranlaßte Alfred Wegener zum Studium der Kontinentverschiebung ?

Zusammenfassung Nicht ein Aufsatz vonKeilhack, wie in einer in irrtümlicher Weise abgeänderten Fuß-note angedeutet, sondern ein Sammelreferat vonKrenkel veranlaßteWegener im Herbst 1911 sich mit dem Problem der Kontinentverschiebung zu beschäftigen.

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In a foot-note erroneously changed by the editorial committee, it was suggested that a paper byKeilhack inducedWegener to study the problem of continental displacement in the autum of 1911. In fact it was a review paper byKrenkel on the African Cretaceous that gaveWegener occasion to study this problem.

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Résumé Contrairement à une note infrapaginale (changée par erreur par la Rédaction) suggérant qu'un article de Keilhack aurait amené Wegener à étudier le problème de la dérive des continents au cours de l'automne 1911, c'est en fait une vue d'ensemble de Krenkel sur le Crétacé africain qui, pour Wegener, fut l'occasion de cette étude.

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Keilhack'a, , Krenkel'H 1911 .

     

The Archean Craton of Southern India: Metamorphic evolution and P-T conditions

The Archaean craton of southern India is characterized by a highly complicated and not yet fully understood geological history comprizing several cycles of sedimentation and volcanism, deformation and metamorphism in the span between about 3400 and 2500 m. y. The large scale regional variation in metamorphic grade observed today is essentially related to a metamorphic event at about 2600 m. y. ago which affected an older migmatite, gneiss-greenstone terrain (2900–3400 m. y.).The southern area is characterized by granulite facies (700–750° C/8–10 kb). An extensive charnockite-khondalite belt has been generated by atectonic transformation of the migmatite-gneiss terrain through the influx of a CO₂-rich fluid. Towards the north of the terrain the metamorphic grade decreases to amphibolite facies (600° C/6–8 kb) and to greenschist facies (400° C) which is restricted to the Dharwar greenstone belts. Metamorphism related to younger shear zones in the southern part of the craton led to retrogression of the charnockite-khondalite series under conditions of amphibolite to greenschist facies.The P-T conditions of metamorphism have been evaluated applying mineral stability data and methods of geothermometry and geobarometry in an area between Shimoga-Chitradurga (North) and Coimbatore-Karur (South).

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Zusammenfassung Der archaische Kraton Südindiens ist durch eine komplexe, noch nicht vollständig aufgeklärte geologische Entwicklungsgeschichte gekennzeichnet. Sie umfaßt mehrere Zyklen von Sedimentation und Vulkanismus, Deformation und Metamorphose in der Zeitspanne von etwa 3400 bis 2500 Ma. Die großregionale metamorphe Zonierung wird im wesentlichen als das Ergebnis eines Metamorphose-Ereignisses vor ca. 2600 Ma angesehen, das den gesamten archaischen Komplex aus granitoiden Gneisen, Migmatiten und Greenstone-Serien erfaßte.Das südliche Gebiet ist durch Bedingungen der Granulitfazies (700–750° C/8–10 kb) charakterisiert. Hier entstand eine ausgedehnte Charnockit-Khondalit-Zone durch post-tektonische Umwandlung der Migmatit-Gneisserien infolge Zufuhr einer CO₂-reichen fluiden Phase. Nach Norden zu nimmt der Metamorphosegrad bis zur niedrigtemperierten Amphibolitfazies (600° C/6–8 kb) und in den Dharwar-Greenstone Belts sogar bis zur Grünschieferfazies (400° C) ab.Eine jüngere Metamorphose von Amphibolit-bis Grünschieferfazies ist auf proterozoische Scherzonen beschränkt. Im südlichen Gebiet führte sie zu einer örtlich unterschiedlich intensiven retrograden Überprägung der Charnockit-Khondalit-Serie.Die P-, T-Bedingungen der Regionalmetamorphose wurden anhand von Mineralstabilitätsdaten und mit Methoden der Geothermometrie und Geobarometrie für das Gebiet zwischen Shimoga-Chitradurga (Norden) und Coimbatore-Karur (Süden) abgeleitet.

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Résumé Le craton archéen de l'Inde méridionale est caractérisé par une évolution géologique complexe et mal connue. Elle comprend plusieurs cycles de sédimentation et de volcanisme, de déformation et métamorphisme d'une durée d'environ 3400 jusqu'à 2500 Ma.La variation du degré de métamorphisme observée aujourd'hui est considérée comme le résultat d'un épisode de métamorphisme datant d'environ 2600 Ma, qui a affecté l'ensemble du domaine archéen composé de granitoïdes et de ceintures de roches vertes.La région méridionale de craton est caractérisée par le faciès granulite (700–750 °C/ 8–10 kb). Une zone étendue de charnockites et khondalites est le produit d'une transformation postdéformative résultant de l'apport d'une phase fluide riche en CO₂. Vers le nord le degré de métamorphisme décroit jusqu'au faciès amphibolites (600 °C/6–8 kb) et même jusqu'au faciès schistes verts (400 °C) dans les ceintures dharwariennes de roches vertes.Un épisode tardif de métamorphisme de faciès amphibolites et schistes verts est limité aux zones à décollement intense d'âge protérozoïque. Dans la région méridionale il s'est produit un rétromorphisme des roches granulitiques dans la zone des charnockites et khondalites.Les conditions de pression et température ont été déduites de l'application de données sur la stabilité des minéraux et de méthodes de géothermométrie et de géobarométrie pour la région entre Shimoga-Chitradurga (nord) et Coimbatore-Karur (sud).

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, . , , 3400 2500 . , , 2600 , , , . (700–750 °, 8–10 ). / - , ₂. (600 °, 6–8 ) Dharwar (400 °). . / , . , Shimoga-Chitradurga () Coimbatore-Karur ().

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The present study is part of a joint project of Benaras Hindu University at Varanasi and University of Kiel. Financial Support by the Deustche Forschungsgemeinschaft is gratefully acknowledged.

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We especially thank M. N. Viswanatha, Geological Survey of India, for his cooperation during the field work.