Neue Ergebnisse der Geschiebeforschung im norddeutschen Diluvium (kristalline Geschiebe)

Zusammenfassung Die neuen Geschiebeuntersuchungen bestätigen die Erfahrung, daß jede Vereisung ihren besonderen Geschiebeinhalt besitzt. Für die Elster-Vereisung spielen ostfennoskandische, für die Saale-Vereisung westfennoskandische Geschiebe die Hauptrolle. Im jüngeren Diluvium sind alle Geschiebegruppen etwa gleich stark an der Zusammensetzung des Geschiebeinhaltes beteiligt. Das Ostseebecken tritt besonders in der Warthe-Vereisung als Hauptlieferant von Geschieben auf. Von der Pommerschen Phase ab ergeben sich stark differenzierte Geschiebeverhältnisse.Von einer Gleichartigkeit des Geschiebebestandes von Holland bis Ostpreußen, wieKummerow meint, kann man demnach nicht sprechen. Scharf abgetrennte Sonderungen des Geschiebeinhaltes nach Gesteinsprovinzen oder sogar noch kleineren Heimatgebieten haben sich für kristalline Geschiebe in Norddeutschland nicht ergeben. Sie waren nach den mehrfach richtungswechselnden Gletscherbahnen und bei der Rolle des norddeutschen Diluviums als Randbildung einer großen fennoskandischen Eismasse auch nicht zu erwarten. Die Unterschiede in der Beteiligung von 4 großen Geschiebegruppen genügen aber, um das Alter von Diluvialablagerungen an ihren Geschieben zu erkennen. Die Durchführung derartiger stratigraphischer Aufgaben ist durch die Heranziehung von 80 neuen kristallinen Leitgeschieben verbessert. Auf der verbreiterten Grundlage ist natürlich auch eine verfeinerte Analyse der Gletscherbahnen und des Vereisungsmechanismus überhaupt im großen und kleinen Maßstabe möglich. Man darf sich allerdings dabei nicht verhehlen, daß nun zwar die Grundzüge, aber noch längst nicht die Einzelgeschehnisse des Eiszeitalters geklärt sind. An dieser Aufgabe mitzuwirken, ist auch die Geschiebeforschung berufen und in vielen, oben dargetanen Fällen durch keine andere Forschungsart zu ersetzen. Daß Untersuchungen kristalliner Geschiebe je nach Neigung nebenbei oder hauptsächlich petrographisch, paläogeographisch oder rein sammlungsmäßig-heimatkundlich dankbare Objekte abgeben, dafür sind aus den Arbeiten der letzten 5 Jahre ebenfalls einige Beispiele angeführt.     

Über Spaltbarkelt und Kristallstruktur

Zusammenfassung Die Zusammenhänge zwischen Spaltbarkeit und Kristallstruktur werden aufgezeigt. Es werden dieverschiedenen Spalebarkeitsgrade einiger Kristallarten gedeutet, wodurch die bei der Spaltbarkeit wirksamen Faktoren sich zu erkennen geben. Die Vorstellung, daß die dichtest besetzte Netzebéne als beste Spaltfläche auftritt, gilt nicht allgemein und ist nicht ursächlich richtig. Vielmehr hängt Verlauf und Güte der Spaltbarkeit von zwei Faktoren ab: l. Diejenige Netzebene ist die beste Spaltfläche zwischen deren paralleler Schar schwächste Kräftearten (heterodesmische Kristalle) bzw. geringste Anzahl von Bindungen je Flächeneinheit wirksam sind (homodesmische Kristalle). 2. Bei allen nicht stark anisometrischen Kristallen, wenn ihre Bausteine einen — wenn auch nur geringen — heteropolaren Bindungscharakter tragen, muß stets die Bedingung erfüllt sein, daß durch geringe Verschiebung eines Gitterteiles gegenüber dem anderen gleichnamige Ionen einander auf kürzest möglichen Abstand genähert werden können. Dadurch erfolgt elektrostatische Zersprengung des Kristalls parallel einer Ebene. Diese HypotheseJ. Starks wird hier bewiesen, und es wird gezeigt, daß bei Gleichheit der Größe der Bindungskräfte, welche zwischen parallelen Netzebenen im ungestörten Kristall wirksam sind, die Güte der Spaltbarkeit dann am besten ist, wenn nicht nur die nächst-benachbarten sondern auch die übernächsten gleichnamigen Ionen nach Verschiebung des einen Kristallteiles gegenüber dem anderen in Abstoßungsstellung gebracht worden sind.     

Die Schwarzwälder Gneise

Zusammenfassung Aus den im Vorstehenden referierten Tatsachen, besonders denen des ersten Abschnitts, wird deutlich, wie wenig bestimmt noch die Vorstellungen sind, die sich mit den schwarzwälder Gneisen verbinden. Schien durch die UntersuchungenSauers und durch die eingehende ArbeitSchwenkels eine gewisse Klärung erreicht, so ergaben ja schon die etwa zur gleichen Zeit erfolgten vorläufigen Mitteilungen vonPhilipp undNiggli, daß neben der vorher allein als maßgebend erachteten alten Injizierung auch mit einer solchen von seiten der karbonischen Granite zu rechnen ist.Haffner rüttelte an einem derSauerschen Grundbegriffe, indem er als reine Sedimentgneise nur räumlich ganz unbedeutende Partien ansehen und sonst die Renchgneise den Mischgneisen zuweisen will. NachKlemm undvan Werveke schließlich wäre der Begriff der Schapbachgneise ganz zu streichen, resp. sie wären zeitlich mit den Graniten zusammenzunehmen.Als wahrscheinlichstes Bild ergibt sich derzeit nach der Literatur (und nach eigenen Begehungen des Verfassers) das folgende:Sedimentgneise von derart scharfer — vielleicht mehrfacher — Umprägung, daß klastische Residuen alter Sedimente (etwa Geröllgneise) fehlen, sind z. T. konkordant und z. T. diskordant von Eruptivgneisen (mit Paralleltextur, die wohl teilweise eine Fließerscheinung darstellt) durchsetzt. Die Granulite dürften als saure Nachschübe der Eruptivgneise aufzufassen sein, welche nach Beobachtungen vonSchwenkel in ein fast vollständig starres Gestein eindrangen. Dem Granulit gehören auch die Primärtrümer, Aplit- und Pegmatitadern zu. An alten Mischgneisen ließen sich unterscheiden: 1. endogene Mischgneise: Eruptivgneise mit granulitischem Material innig durchsetzt; 2. exogene Mischgneise: Sedimentgneise mit Eruptivgneis- und Granulitmaterial intensiv verwoben.Mit anscheinend von Süden nach Norden abklingender Intensität sind diese Gesteine von vorherzynischer Prägung erneut während und gegen Ende der herzynischen Orogenese injiziert worden. Die hieraus resultierenden jungen Mischgneise können nach dem Alter weiter untergegliedert werden in ältere (weiße Farbe der Injektionen) und jüngere (rote Farbe der Injektionen) oder nach der Intensität in Injektions-, Imbibitions-, Einschmelzgesteine eingeteilt werden.Mit dieser schematischen Einteilung, die besonders beiNiggli (1925) klar hervortritt, dürfte auch der Weg der nächsten Untersuchungen an Schwarzwälder Gneisen vorgezeichnet sein: mit Hilfe jeglicher Methoden — besonders auch gefügeanalytischer Art — die verschiedenen Überprägungen des Gefüges möglichst weitgehend auseinander zu trennen und sie den verschiedenen Beanspruchungen und Injektionen zuzuordnen.Für Begehungen im Grundgebirge des Schwarzwaldes, insbesonders des nördlichen, stand dem Verfasser eine Beihilfe der Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft zur Verfügung, für die auch an dieser Stelle ergebenst gedankt sei.     

Genesen von Graniten und Migmatiten auf Grund neuer Experimente

Zusammenfassung Die Genese von Graniten und Migmatiten wird in einem ursächlichen Zusammenhang mit regionaler hochgradiger Metamorphose gesehen. Deshalb wurde experimentell unter 2000 Atm H₂O-Druck die Metamorphose von verschiedenen Sedimentgesteinen durchgeführt, und zwar wurden außer Grauwacken vor allem verschiedene kalkfreie und kalkführende Tone behandelt, bei denen auch z. B. der Adsorption von Na⁺ in der Tiefe Rechnung getragen wurde.Es ergab sich, daß die höchstgradige metamorphe Fazies nur dann erreicht wird, wenn bei 2000 Atm H₂O-Druck die Temperatur größer als 630 ± 30° C gewesen ist. Die höchstgradige Mineralvergesellschaftung bleibt aber nur stabil bis 700 ± 40° C. Sobald diese Temperatur überschritten wird, beginnt der Bereich der Anatexis, d. h. der Metamorphit wird partiell verflüssigt. Das Auftreten einer Schmelzphase ist bei jenen p-t-Bedingungen zwangsläufig, wenn der Metamorphit Quarz und Feldspat enthält.Die zuerst gebildete Schmelze hat aplitische Zusammensetzung. Mit steigender Temperatur vergrößert sich meistens die Menge der Schmelze, und es verändert sich die Schmelzzusammensetzung, bis schließlich ein sogenannter Endzustand der Anatexis erreicht ist. Die Temperatur, bei der dieser Zustand erreicht ist, die Menge der Schmelze und ihre Zusammensetzung sind durch den quantitativen Mineralbestand des hochgradigen Metamorphits bedingt. Die Schmelzmenge beträgt mehr als die Hälfte, oft mehr als 2/3 und bisweilen über 80–90% des Metamorphits. Die weitaus am häufigsten gebildeten anatektischen Schmelzen, nämlich diejenigen, die bei der Anatexis ehemaliger Tonschiefer entstehen, sind granitisch-granodioritisch; Grauwacken liefern granodioritische oder tonalitische Schmelzen.Es geht aus den Experimenten hervor, daß ohne irgendwelche Materialzufuhr oder -abfuhr in der anatektischen Schmelze eine Anreicherung von Si und Alkalien (vor allem von Na) und eine Verarmung an Al, Mg und Ca gegenüber dem Ausgangsgestein eintritt. Letztere Elemente sind im nicht mit aufgeschmolzenen Restkristallin in Form von Cordierit, Biotit, Sillimanit, An-reichem Plagioklas und/oder Granat konzentriert.Es wird gezeigt, daß anatektisch gebildete granitische Schmelzen, wenn sie von dem kristallin gebliebenen Rest-Teil des ehemaligen Metamorphits getrennt sind, also mit ihm nicht mehr reagieren können, um mehr als 100° C überhitzt sein können; sie sind daher intrusionsfähig. Separierung der anatektisch gebildeten Schmelzen von dem kristallinen Rest über größere Bereiche führt zu homogenen granitischen Gesteinen. Konnte die Separierung nur im Bereich von cm und dm erfolgen, dann sind autochthone inhomogene granitische Gesteine oder Migmatite entstanden. Experimentelle Hinweise für das Zustandekommen der Mannigfaltigkeit der Textur bei Migmatiten werden gegeben.     

Das südöstliche Ende des Oberrheingrabens

Zusammenfassung Im Umkreis der Lörracher Tertiärhügel vergittern sich rheinische und herzynische Brüche und Flexuren, Gräben und Horste. Diese Vergitterung greift bis in den hohen Schwarzwald über. Dabei folgen einander herzynisch gerichtete Gebirgsbreiten, in denen wechselnd rheinische und herzynische Bruchstrukturen die Vorhand haben. Ein Nordvorschub einzelner Bruchstreifen längs rheinischer Schubflächen ist nicht zu bestreiten. Da dieser differentielle Vorschub rheinischer Streifen verschiedener Geschwindigkeit auch im Faltenjura nachweisbar ist, ergibt sich damit ein Weg zur mechanisch-historischen Verknüpfung der Rheintaltektonik mit der Jurafaltung, wogegen die Verbindung mehr oder weniger hypothetischer NO gerichteter Strukturen aufgegeben werden muß.Alle O bis SO gerichteten Brüche und Gräben sind genetisch gleichwertige, aber im einzelnen verschieden alte und daher im Streichen etwas variierende, von ältesten Querfrakturen eines tiefen Stockwerkes aus erzeugte und nach oben durchgepauste Strukturen. Auch die meridionalen Brüche sind auf ältesten Frakturen angelegte Strukturen. Synchron gebildete Strukturen bilden Gitter, wobei die Gitter verschiedener Beanspruchungsphasen entsprechend der Konstanz der Frakturen im Untergrund Winkelkonstanz zeigen, aber im Streichen um geringe Werte variieren.Die Horizontalbewegungen benutzen die meridionalen Brüche als Geleise. Als Folge auftretender Reibung können sich einzelne Blöcke von der gemeinsamen Bewegungsbahn etwas ablösen und verdrehen, wodurch das Variieren im Streichen der Gitter zu erklären ist. Dabei resultieren zusätzliche Beanspruchungen, die hier zur Bildung der Lörracher Flexurschollen (Dehnung und antithetische Rotation in der Horizontalen im Knickwinkel der Flexur) und der Aufpressungszone in der Flexur geführt haben.Die jüngste Heraushebung bedient sich der vorgegebenen Bruchgitter unter Bildung abgewinkelter Hebungsfronten, so daß herzynische und meridionale Brüche wechselweise zu Schienen der Bewegung werden. Der Sierenz-Allschwiler Graben als die tiefste Schollengruppierung im Umkreis der Lörracher Tertiärhügel ist dabei das ins präexistente Bruchgitter des Isteiner Blockes eingesenkte und zweimal abgewinkelte Südostende des Rheintalgrabens.     

Flüssigkeitseinschlüsse mit Gasblasen als geologische Thermometer

Zusammenfassung Es wird unterschieden zwischen Einschlüssen, auf dieSorbys Grundannahme zutrifft, daß eine homogene Phase, wie Wasser, Salzlösung oder CO₂, eingeschlossen wurde, die Blasen also von dem Gas der eingeschlossenen Flüssigkeit gebildet werden, und solchen Einschlüssen, in denen fremdes Gas mit eingeschlossen wurde.Sorby-Einschlüsse können zur Temperaturbestimmung herangezogen werden, wenn entweder der Druck am Bildungsort bekannt ist oder sein Einfluß vernachlässigt werden kann, weil der Füllungsgrad so hoch ist, daß die Libelle schon bei niederen Temperaturen verschwindet. Ist fremdes Gas in der Flüssigkeit gelöst eingeschlossen worden und erst beim Abkühlen frei geworden, so ist der Schluß von der Füllungstemperatur auf die Bildungstemperatur noch unsicherer als bei Sorby-Einschlüssen, weil über den zu erwartenden großen Einfluß des Druckes noch nichts bekannt ist.Ist fremdes Gas als Gasblase eingeschlossen worden, so kann die Füllungstemperatur sehr weit von der Bildungstemperatur abweichen und beim Erwärmen sogar zuerst größer werden. Solche Nicht-Sorby-Einschlüsse sind zu erkennen durch Messung des Füllungsgrades und Vergleich der zugehörigen Füllungstemperatur mit der von Wasser bzw. CO₂ bei gleichem Füllungsgrad.Die Frage, aus was die Einschlüsse bestehen, ist nicht nur für die Temperaturbestimmung von Wert, sondern auch für viele Fragen der Gesteinsbildung und -umbildung. Es wird auf die schon vonBrewster 1826 angegebene Methode der Bestimmung der Brechungszahl mit Hilfe der Totalreflexion hingewiesen.Alle diese Bemerkungen gelten sowohl für primäre wie für sekundäre Einschlüsse.Die Dekrepitationsmethode kann weder primäre und sekundäre Einschlüsse unterscheiden noch die Natur des Einschlusses, noch auch den Füllungsgrad berücksichtigen.     

Der Oberbau der Orogene

Zusammenfassung Die Bogenform der Gebirgsketten ist weitgehend Ausdruck der Tiefentektonik. Oft ist die Einheitlichkeit großer Beugungen nur eine scheinbare. Der Rif- und der Karpatenbogen sind aus verschiedenen Segmenten zusammengesetzt. Kleinere Randbogen der Orogene sind als Fließformen zu betrachten (Reliefüberschiebungen). Es wäre abzuklären, ob Gebirgsbogen Faciesräume (Beckenfüllungen usw.) umsäumen.Abgesehen von streichenden scher- und Gleitflächen, die als Begleiterscheinungen des Falten- und Deckenbaues zu bewerten sind, kommt der Bruchbildung bei der Entstehung alpidischer Orogene nur eine sekundäre Rolle zu. Die Verkennung der Größenordnung ruptureller Vorgänge führt zu einer Überschätzung ihrer tektonischen Funktion.Eine Abgrenzung des Oberbaues vom Unterbau der Gebirge kann heute nur hypothetisch vorgenommen werden. Es ist damit zu rechnen, daß der Tiefgang der Orogene hauptsächlich auf deren Zentralzone beschränkt ist.Die ursprüngliche Breite der Ablagerungsräume ist, soweit Nachprüfungen in einzelnen Gebieten erfolgten, keineswegs zu groß angenommen worden.Der Schweregleitung wird oft eine zu große Bedeutung zugemessen. In vielen Fällen ist der Nachweis basaler Gleitflächen ebensowenig zu erbringen, wie sich das einstige Vorhandensein von Gleitmassen aufnehmenden Trögen nachweisen läßt.In späteren Phasen der Gebirgsbildung machen sich ganz beträchtliche Kippungen bemerkbar, die als epirogene Vorgänge betrachtet werden können.     

Ergebnisse und Aussichten der Gefügeforschung im pommerschen Diluvium

Zusammenfassung Die Bewegungsrichtungen der diluvialen, nordischen Inlandeismassen können mit ihren Veränderungen des Nachschubes auf Grund ihres Geschiebeinventars in. Norddeutschland festgestellt werden. Derartige Eisstromstriche im großen stehen mit den lokalen Lagerungsverhältnissen diluvialer Schichtpakete des Jungmoränengebietes sehr oft im Widerspruch. Besonders ist das im küstennahen Gebiet Norddeutschlands der Fall. Selten sind genügend große Aufschlüsse vorhanden, die aus der Art der Schichtenlagerung die bis 90^° betragenden Abweichungen von der normalen Bewegungsrichtung des Inlandeises erkennen lassen. Es wird daher das Kleingefüge der Geschiebemergel zum Erkennen dieser Abweichungen benutzt. Im allgemeinen wurden die Geschiebe im Eis als Stromlinienkörper bewegt, so daß für Pommern eine Karte beigegeben ist, die eine Glazialschrammenkarte ersetzt. Sie läßt die stärkeren lokalen Schwankungen im küstennahen Gebiet deutlich erkennen. Weitere Einregelungsstudien in fluvioglazialen Sedimenten führten besonders bei Osern zur Möglichkeit, ehemalige Stromrichtungen und -stärken festzustellen. Als Darstellungsmethode werden Gefügediagramme empfohlen, wie sieSander, Rüger u. a. vorwiegend bei Schmelztektoniten benutzten. Die Urstromtäler und großen radialen Rinnen in Norddeutschland bergen noch Probleme, die voraussichtlich mit Einregelungsstudien zu lösen sind.     

Über die Mechanik und Dynamik der Erdbeben

Zusammenfassung Die Hauptbebengebiete der Erde sind an verhältnismä\ig junge tektonische Störungen (Faltengebirge und Tiefseegräben) gebunden. Nach dem Auftreten von mitteltiefen und tiefen Bebenherden in den besonders aktiven Zonen reichen die Störungen hier mehrere Hundert Kilometer tief, etwa bis 700 km. Soweit bis jetzt der Herdmechanismus einzelner Beben oder einzelner Bebengebiete bekannt ist, ergeben sich aufschlu\reiche Zusammenhänge zwischen den heutigen Erdbeben und der Tektonik der betreffenden Gegend.Um die Frage der Dynamik der Erdbeben zu beleuchten, werden zwei besonders markante Fälle von Erdbebenverkoppelung angeführt, einmal kleinräumig für Südwestdeutschland in den Jahren 1933 bis 1936 und dann gro\räumig für den ganzen Pazifik in den Monaten November 1955 bis Februar 1956. Im kleinräumigen Fall ist die kräftemä\ige Verkoppelung unter den einzelnen Herden leicht zu verstehen, da alle Beben in diesem Raum auf eine gemeinsame Ursache, die Alpenauffaltung, zurückzuführen sind. Der gro\räumige Fall in den genannten vier Monaten lä\t ebenfalls eine gewisse kräftemä\ige Verkoppelung über den ganzen pazifischen Raum, also über etwa ein Viertel der gesamten Erdoberfläche, vermuten. Wenn dies wirklich zutrifft, kann das Wechselspiel der Kräfte und Spannungen nicht mehr in einem verhältnismä\ig dünnen Band von einigen Hundert Kilometer Dicke stattfinden; man mu\ vielmehr annehmen, da\ dann die eigentliche Energie- und Anregungsquelle der Erdbeben und damit auch der Tektonik wenigstens zu einem gro\en Teil aus dem tieferen Erdinnern, dem Erdmantel oder gar dem Erdkern, kommt.     

Die Grundlagen der Deckenhypothese im südlichen Hunsrück

Zusammenfassung Eine neue Kartierung der Mitteldevoninsel von Stromberg im südlichen Hunsrück ließ die Frage offen, ob sie ein Fenster in einer Decke sei oder das Ergebnis ortständiger Zusammenfaltung. Dagegen führte die Aufsuchung und Messung von Faltenachsen zu eindeutigen Ergebnissen. Die Achsen fallen allerseits gegen und unter das Gebiet jüngerer Gesteine und schließen also ein Fenster und einen Deckenbau an dieser Stelle aus. Andere Tatsachen, die eine solche Annahme notwendig machten, sind nicht bekannt. Der Bau des Gebietes läßt eine einfachere Deutung aus den örtlichen Verhältnissen zu.Beobachtungen und Folgerungen vonCloos undScholtz, Text vonCloos.     

Die Bedeutung der Solifluktion für die Erklärung deutscher Landschafts- und Bodenformen

Zusammenfassung Auch in den nicht zur Diluvialzeit vergletscherten Gebieten Deutschlands und somit auch Frankreichs und anderer mitteleuropäischen Länder muß das Klima der Vereisungsperioden einen starken Einfluß auf die Formen und die Lagerung der obersten lockeren Bodenmassen gehabt haben. Die heute fast nur aus den polaren und subpolaren Gebieten bekannten Erscheinungen des Bodenfließens (= Solifluktion) über einer Tjäle haben sich damals auch bei uns geltend gemacht. Unsere Felsenmeere verdanken ihre Entstehung zu einem erheblichen Teile nicht der Gegenwart, sondern dem diluvialen Bodenfließen. Sie entsprechen J. G.Anderssons Blockströmen. Aber auch ein Teil von dem, was wir nachGötzingers Untersuchungen als Wirkung des recenten Gekriechs aufzufassen pflegten, dürfte dieselbe Entstehung haben und in Wirklichkeit eine fossile Erscheinung sein. Genauere Erforschung dieser Vorgänge hat also ein hohes theoretisches, ja selbst praktisches Interesse.Klar ist es auch, daß sich diejenigen geologischen Landesanstalten ein großes Verdienst um die Lösung der hier berührten Fragen erwerben, die wie die neue württembergische Landesaufnahme eine besonders sorgfältige Untersuchung und Darstellung der Schuttbildungen vornehmen. Aber auch die Forstämter könnten durch gründliche Beobachtung und Messung des Gekriechs an Wegeinschnitten der Unterscheidung von Gekriech und Solifluktion wesentliche Dienste leisten.     

Tektonische Triebkräfte der Lebensentwicklung?

Zusammenfassung Die gestellte Frage lautet, ob den großen Wendepunkten in der Geschichte des Lebens, der Entstehung neuer Organismengruppen, ihrem Aufblühen und Erlöschen tektonische Ursachen zugrunde liegen. Sie wird dahin beantwortet, daß gesetzmäßige Abhängigkeiten der Lebensgeschichte weder von orogenetischen Phasen noch von den großen Transgressionen oder Regressionen der Erdgeschichte zu erkennen sind, daß diese Faktoren daher als unmittelbare Triebkräfte der organischen Entwicklung ausscheiden. Auch das Auftreten monströser Nebenformen ist keineswegs an Regressions- und Emersionszeiten gebunden. Für eine Beschleunigung der Lebensentwicklung in Abhängigkeit von einer etwaigen Akzeleration der erdgeschichtlichen Zyklen ergeben sich ebenfalls keine Anhaltspunkte. Das tektonische Geschehen liefert lediglich die allgemeinen Voraussetzungen für eine Verwirklichung der Evolution, nicht aber die entscheidenden, auslösenden Ursachen für den spezifischen Ablauf der Lebensentfaltung.     

Präparationstechnik für Aufbereitungsprodukte zur quantitativen erzmikroskopischen Untersuchung

Zusammenfassung Mikroskopische Anschliffe feinkörniger Aufbereitungsprodukte können nur dann quantitativ ausgewertet werden, wenn ihre Schliffqualität so hoch ist, daß auch feinste Partien sicher zu bestimmen sind. Daneben muß gewährleistet sein, daß die an der Schliffoberfläche erfaßten Körner die tatsächliche Verteilung der Mineralien der Probe repräsentieren. Diese Forderung kann nur durch zweckentsprechende Präparation, die dem eigentlichen Schleif- und Polierprozeß vorausgeht, erfüllt werden. Als günstigste Lösung erscheint es, das Korngemisch exakt als Einkornschicht zu präparieren und anschließend wie Stückproben anzuschleifen. Die Schliffe können dann nach den gleichen statistischen Gesetzmäßigkeiten ausgewertet werden, wie sie bei praktisch zweidimensionalen Dünnschliffen oder bei Streupräparaten nichtopaker Korngemische vorliegen.

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Quantitative examination of fine-grained ore dressing products depends on good quality of the sections and on whether very small particles and areas of grains can be determined. Besides, it must absolutely be guaranteed that the grains at the section surface represent the actual distribution of the minerals in the sample. This condition can only be realized by suitable grain mounting prior to grinding and polishing. The best method for this purpose appears to be the preparation of a mono-grain layer. The polished sections can then be examined according to the same statistical laws as two-dimensional thin sections or immersion-liquid slides of non-opaque mixtures of grains.

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Mitteilung Nr. 141 aus dem Forschungsinstitut für Aufbereitung der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Freiberg (Sachsen). Direktor: Prof. Dr.-Ing. habil. H. Kirchberg.     

Lebensspuren als Leitfossilien

Zusammenfassung In Ermangelung besser geeigneter Körperfossilien können Lebensspuren als grobe Zeitmarken dienen. Aber erst die morphologisch-systematische Durcharbeitung eines größeren Materials führt über zeitlose Sammeltypen hinaus zu stärker zeitgebundenen Spurenformen. Diese können ihre spezifische Eigenart sowohl einer morphologischen als auch einer verhaltensmäßigen Besonderheit ihres Urhebers verdanken. Sogar die phylogenetische Abwandlung beider läßt sich in seltenen Fällen aus den Spuren ablesen.     

Zur Kenntnis des Orogens der Taimyr-Halbinsel

Zusammenfassung Die folgenden kurzen Bemerkungen über ein von mir nie gesehenes Gebiet werden veranlaßt durch den Einblick, den ich in die zahlreichen Lichtbilder tun konnte, die gelegentlich der Arktisfahrt des Luftschiffs Graf Zeppelin im Juli 1931 im Bereich von Nordland und Taimyr-Halbinsel aufgenommen wurden. Dieser Einblick brachte mich zu der Überzeugung, daß selbst auf einer von geologisch-tektonischen Gesichtspunkten völlig unbeeinflußten Fahrt eines Luftschiffs Ergebnisse gewonnen werden können, die regionaltektonisch von Bedeutung sind. Die Beobachtung vom Luftschiff aus ermöglicht es dem Fachmann, bei freiliegendem Untergrund klar zu erkennen, ob es sich um horizontalen, geneigten oder gefalteten Schichtenbau handelt, ebenso erlaubt der Überblick aus der Vogelperspektive die Feststellung des Generalstreichens. Diese Erkenntnis bedeutet gerade in solchen schwer zugänglichen Gebieten, wie denen Nordsibiriens, in denen geologische Beobachtung nur ganz sporadisch angestellt werden konnte, außerordentlich viel.Im vorliegenden Falle ist es bedauerlich, daß eine Beeinflussung des Weges des Luftschiffs vom geologischen Gesichtspunkt aus nicht vorgenommen wurde. Es kann behauptet werden, daß ohne großen Zeitverlust kritische Punkte erster Ordnung hätten überflogen werden können, deren Registrierung unsere Kenntnis vom geologischen Aufbau Nordasiens wesentlich vermehrt hätte. Wie mir der Führer der Arktisfahrt, Herr Dr. Dr. h. c.Eckener versicherte, hätte er geologischen Wünschen gerne nachgegeben.     

Volcanic exhalations and ore deposition in the vicinity of the sea floor

Recent work by Haas (1971) has made available information on densities and vapor pressures of solutions of differing salinities at temperatures up to 330 °C. From these data it is possible to predict the behavior of volcanic exhalations of various degrees of salinity as they approach the sea floor. Particular attention is devoted to solutions of 5.0 weight per cent NaCl and 20 weight per cent NaCl, two fluids that approximate quite closely the salinities of what Roedder (1967) termed: (1) normal hydrothermal fluids and (2) fluids typical of stratiform deposits of low-temperature conditions of origin. It is apparent that solutions above 220–230 °C. cannot reach a sea floor on which the depth of water is 180 m or less in the liquid state but will boil at some appreciable depth beneath the sea floor. Such boiling would result in the precipitation of all constituents of the ore fluids of significantly lower vapor pressure than water. The principal such constituent would be salt, and no sulfide deposits, the major constituent of which is salt, are known. It follows, therefore, that ore fluids probably never get close to sea floor of shallow seas at temperatures high enough to permit boiling. Ore fluids significantly above 230 °C. can reach the sea floor in the fluid state only if the depth of the sea in the area in question is well above 180 m, for example, solutions at temperatures of ±300 °C. reach the sea floor in the liquid state only if the depth of sea water is slightly over 915 m. Ore fluids reaching the sea floor at such depths may be the parents of such fluids as the Red and Salton Sea brines. On the basis of these data, the Cyprus and Kuroko deposits are discussed.

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Zusammenfassung Eine kürzlich erschienene Veröffentlichung von Haas (1971) hat Daten über die Dichte und den Dampfdruck von Lösungen verschiedener Salzgehalte und Temperaturen bis zu 330 °C gebracht. Mit diesen Daten ist es möglich, das Verhalten von vulkanischen Exhalationen verschiedener Salzgehalte zu bestimmen, wenn sie sich dem Meeresboden nähern. Besonders eingehend werden Lösungen von 5.0 Gewichtsprozent NaCl und 20 Gewichtsprozent NaCl betrachtet, die von Roedder (1967) 1. als normale hydrothermale Lösungen und 2. als Lösungen, die typisch für schichtgebundene telethermale Lagerstätten sind, bezeichnet werden. Es ist offensichtlich, daß, wenn die Wassertiefe weniger als etwa 180 m ist, Lösungen von einer Temperatur von 220–230 °C den Meeresboden nicht im flüssigen Zustand erreichen können, sondern bei einiger Tiefe unter dem Meeresboden zum Sieden kommen. Dieses würde zu einer Ausfällung aller jener Bestandteile der Lösung führen, deren Dampfdruck geringer als der des Wassers ist. Der Hauptbestandteil würde Salz sein, und keine Sulfiderzlagerstätten, in denen Salz der Hauptbestandteil ist, sind bekannt. Es wird hieraus geschlossen, daß Lagerstätten-bildende Lösungen wahrscheinlich niemals nah an den Boden seichter Meere kommen, während ihre Temperaturen hoch genug sind, um Sieden zu erlauben. Lagerstätten-bildende Lösungen, wesentlich heißer als 230 °C, können im flüssigen Zustand den Meeresboden nur erreichen, wenn die Meerestiefe an diesem Punkt größer als 180 m ist; zum Beispiel können Lösungen, deren Temperatur etwa 300 °C ist, den Meeresboden im flüssigen Zustand nur erreichen, wenn die Meerestiefe größer als 915 m ist. Erzbildende Lösungen, die den Meeresboden in solcher Tiefe erreichen, mögen die Stammlösungen der hoch konzentrierten Salzlösungen des Roten Meeres und des Salton Sea sein. Die Lagerstätten Zyperns und Kurokos werden anhand dieser Daten diskutiert.

     

Sind die alpinotypen Peridotitmassen vielleicht tektonisch verfrachtete Bruchstücke der Peridotitschale?

Zusammenfassung Das Fehlen intensiver Mylonitisierung in vielen Olivingesteinen und die Häufigkeit ungestörter Maschenstrukturen in Serpentinen weisen darauf hin, da\ Flie\en in kristallinem Zustand und durch Wasserdampf erleichterte Gleitung von Kristallen keine allgemeingültige Erklärung für die Platznahme der alpinotypen Ultramafite darbieten.Die hier erörterte Deutung der alpinotypen Ultramafitmassen als tektonisch verfrachtete Bruchstücke der Peridotitschale würde eine einfache Erklärung ergeben für mehrere Phänomene, die sonst schwer zu verstehen sind; es ist aber noch zu überprüfen, ob sie tektonisch möglich ist. Die vorliegende Arbeit hat also einen vorläufigen Charakter und beabsichtigt nur, diese Deutung zur Erwägung zu empfehlen.Nach der hier erörterten Deutung erfolgte die Erstarrung der alpinotypen Peridotite vielleicht schon während einer sehr frühen Periode der Bildung des Erdmantels. Die in Peridotiten vieler Fundorte aufgefundene Gefügeregelung wäre aber möglicherweise auf nachträgliche Metamorphose in der Peridotitschale zurückzuführen: die alpinotypen Peridotite würden also vielleicht als metamorphe Gesteine zu deuten sein. Der Kissenlavenvulkanismus derSteinmann-Trinität wäre eine normale Begleiterscheinung der tektonischen Platznahme der Peridotitmassen; das betreffende Magma würde der Peridotitschale entstammen und während der Bewegung der oberen Teile dieser Schale hochgepre\t worden sein.Die hier erörterte Deutung der alpinotypen Ultramafitmassen würde eine einfache Erklärung darbieten für das augenscheinliche Fehlen sicherer Kontaktmetamorphose, für den immer wieder zu beobachtenden tektonischen Charakter der Ultramafitkontakte, für das übliche Fehlen von Gängen von alpinotypen Ultramafiten in nichtultramafischen Gesteinen und für die häufige Vergesellschaftung der Ultramafite mit offenbar der Unterlage der Geosynklinale entstammenden Massen von Amphiboliten und untergeordneten anderen kristallinen Schiefern. Solche amphibolitreichen Gesteinsmassen wären vielleicht als mitgerissene Bruchstücke der Bedeckung der Peridotitschale zu deuten; es wäre also möglich, da\ derartige Amphibolite usw, wenigstens einen Teil der sog. Basaltschale aufbauen.Es ist für die hier erörterte Hypothese entscheidend, ob sie tektonisch möglich ist. Es ist schon längst bekannt, da\ überschiebungsbahnen oft von Peridotiten oder Serpentinen markiert sind. Nach den Angaben in der bezüglichen Literatur wäre es aber nicht möglich, für alle alpinotypen Ultramafitmassen eine weite Verfrachtung durch überschiebung, Auspressung und Abgleitung anzunehmen. Die hier erörterte Hypothese hat weiter den Nachteil, da\ sie für mehrere Gebiete einen sehr gro\en Zusammenschub postuliert, grö\er als man gewöhnlich annimmt. Es gibt jedoch noch soviel Unstimmigkeit über die Tektonik vieler peridotit- und serpentinführender Gebiete, da\ es berechtigt erscheint, die hier erörterte Hypothese bei künftigen Ultramafitstudien zur Erwägung zu empfehlen.Am Ende dieser Arbeit machte ich den Herren Prof. E.Bederke, Dr. C. G.Egeler, Dr. E.Kundig, H.Koning und A. C.Tobi meinen herzlichen Dank aussprechen für ihre kritischen Bemerkungen beim Durchlesen des Manuskripts; es sei aber hervorgehoben, daB nur der Autor selbst für den Text verantwortlich ist.     

Über Stromgeschwindigkeiten und Strommengen in der atlantischen tiefsee

Zusammenfassung Aus den Meteor-Querprofilen (1925/27) hat der Verfasser (1955, 1957) mittels dynamischer Verfahren (nachBjerknes, Defant u. a.) die meridionalen Stromgeschwindigkeiten und Strommengen in der Atlantischen Tiefsee berechnet und ist in brauchbaren Approximationen zu quantitativen Teillösungen des Zirkulationsproblems, besonders zwischen 5° S und 35° S, gelangt. Die meridionale Verfrachtung der Wassermassen ist gewaltig (20–40 Millionen m³/sec im Nordatlantischen Tiefenstrom) und weist in der Tiefsee — unterhalb einer praktisch bewegungslosen Schicht (der sog. Bezugsfläche in durchschnittlich 1400 m) - auf der Westseite des Brasilianischen und des Argentinischen Beckens eine erhebliche Verstärkung auf, welche der Schichtung in der ganzen Ozeanbreite den Stempel aufdrückt. Für die Meeresgeologie bemerkenswert sind die unerwartet hohen Stromgeschwindigkeiten, die sich in den Stromstrichen des Bodenstroms und des Tiefenstroms dicht oberhalb des Tiefseebodens nahe dem Südamerikanischen Kontinentalabfall ergeben haben: in etwa 4500 m Tiefe innerhalb des Antarktischen Bodenstroms mittlere Stromgeschwindigkeiten von 7 cm/sec und maximale von 13 cm/sec (nach N), in etwa 3000 m Tiefe innerhalb des Nordatlantischen Tiefenstroms 9 bzw. 17 cm/sec (nach S). Solche Spitzenwerte, die infolge der Gezeitenströmungen periodisch auf etwa 20–25 cm/sec anwachsen können, bedeuten, daß in den Stromstrichen Sedimente transportiert und Erosionen ausgelöst werden können und daß auch die vertikalen Vermischungsvorgänge um eine Zehnerpotenz größer sind als bisher angenommen. Selbst in den Tiefseebecken, wo — wie in der Ostatlantischen Längsmulde — die berechneten Stromgeschwindigkeiten kleiner als 3 cm/sek. sind, kann daher nicht von einer Stagnation der Wassermassen gesprochen werden.     

Geomechanische Modelluntersuchungen für die Gründung von Talsperren

ZusammenfassungGeomechanische Modelluntersuchungen für die Gründung von Talsperren Das Verhalten hoher bestehender Talsperren für Großspeicher, einige besondere Vorkommnisse bei der Nutzung derselben sowie einige Unfälle haben gezeigt, daß der Frage der Gründung von Talsperren besondere Bedeutung zukommt, da ein einwandfreies Zusammenwirken von Sperrenkörper und Gründungskörper für die potentiellen Lastfälle Voraussetzung für die Standsicherheit von Talsperren ist. Somit wird die Frage der Gründung von Talsperren bereits im Planungsstadium zu einem wesentlichen Bestandteil jeder ernsthaften Projektierung. Bei der Ausarbeitung von Alternativlösungen für den Talabschluß eines Speicherbeckens kann diese Frage sowie die Beurteilung des künftigen Verhaltens des Untergrundes der Sperre und des Speicherbeckens für die Dauer der vorgesehenen Nutzung die Wahl eines Sperrentyps maßgebend beeinflussen.Während wir für den Sperrenkörper mit Baustoffen arbeiten, deren Festigkeitsund Verformungseigenschaften wohlbekannt sind, ist dies für den Sperrenuntergrund, auch bei sorgfältig durchgeführten Voruntersuchungen und Aufschlußarbeiten während der Bauzeit nicht der Fall und auch nicht zu erwarten. Rechnerische und experimentelle Untersuchungen zur Erfassung des wahrscheinlichen Verhaltens des Untergrundes für ein Speicherbecken werden unter diesen Voraussetzungen in den meisten Fällen mit Schwierigkeiten behaftet sein; diese nehmen mit der Höhe der Talsperre als auch mit der Größe des Speicherraums zu.Die heute in der Talsperrenstatik üblichen Berechnungsmethoden, die das Untergrundverhalten in die Betrachtung mit einbeziehen, sind keineswegs so, daß sie als vollbefriedigend angesehen werden können. Über diese Tatsache kann auch der Einsatz von hochgezüchteten, für geomechanische Betrachtungen mehr oder weniger geeigneten Computerprogrammen beim Entwurf von Talsperren nicht hinwegtäuschen.Anhand von Prinzipskizzen von Talsperren verschiedener Typen wird die Frage der Kraftübertragung vom Sperrenkörper in den Untergrund im Zusammenhang mit den damit verbundenen Problemen erläutert, sowie auf die Grundzüge der bei der Planung von Sperren gebräuchlichen Berechnungsverfahren (mathematische Modelle) eingegangen. Der Aussagewert dieser Berechnungen im Hinblick auf die Beurteilung des Tragvermögens des Sperrenuntergrundes ist begrenzt und trägt — der Problemlösung inhärent — Zeichen einer ingenieurmäßig fundierten Abschätzung.Ein weiteres wertvolles Hilfsmittel für die Problemlösung steht dem planenden Ingenieur mit der Anwendung geomechanischer Modelluntersuchungen zur Verfügung. Bei Untersuchungen dieser Art werden das Gefügesystem (Groß- und Kleinklüfte) und Störungen im Felsuntergrund unter Berücksichtigung der Gefügeeigenschaften nachgebildet. In Abhängigkeit von den Anforderungen, dem Arbeitsaufwand und der angewandten Versuchstechnik wird die Qualität der Ergebnisse derartiger Untersuchungen sein. In vielen Fällen wird die Aussage nur qualitativen oder bestenfalls halb-quantitativen Charakter haben, jedoch in sehr anschaulicher Weise, z. B. potentielle gefährliche Verformungsvorgänge aufzeigen. Hauptsächlich dadurch sind sie ein wertvolles Hilfsmittel für den Entwurf, sowie für konstruktive und meßtechnische Entscheidungen. Je nach Aufgabenstellung werden derartige Versuche zweioder dreidimensional durchgeführt.Anhand einiger Beispiele werden die Einsatz- und Aussagemöglichkeiten von geomechanischen Versuchen erläutert, auf Entwicklungsmöglichkeiten bei der Anwendung sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die projektbezogene Forschung wird hingewiesen.Abschließend wird festgestellt, daß die Bedeutung geomechanischer Untersuchungen in unserer Zeit des Computers nicht übersehen werden darf, da geeignete Berechnungsverfahren und adäquate Modelluntersuchungen als notwendige und gleichwertige, sich ergänzende Partner zu betrachten und heranzuziehen sind, um schwierige und verantwortungsvolle Entscheidungen bei der Errichtung von hohen Talsperren mit größtmöglicher Sicherheit treffen zu können; dies war grundsätzlich immer so, ist aber mit einer gewissen Euphorie der allmächtigen Computer mancherorts in Vergessenheit geraten. Die Komplexität der Problemlösung einerseits und die der Verantwortung für ein einwandfreies Verhalten von Talsperren andererseits lassen die Notwendigkeit der Heranziehung aller bewährten Hilfsmittel zur bestmöglichen Erfassung der vielfältigen Aspekte der Problemstellung erkennen, um damit den Spielraum der Unsicherheiten in der Beurteilung der Standsicherheit einer Talsperre weitgehend einzuengen.

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SummaryFoundation Problems of Large Dams — Geomechanical Model Tests The behaviour of existing large dams for vast reservoirs as well as some special occurrences during their use and some accidents have shown the great importance of foundation problems; a perfect interaction between the dam body and the foundation body is a basic requirement for the safety of the dam. Foundation engineering must, therefore, be a fundamental part of any effective dam design. Together with the prospective behaviour of the underground rock at the dam site as well as of the whole reservoir for the time of use that question will have great influence on the selection of the dam type.While there is a well defined strength- and deformation-behaviour of the dam material, the situation is different for the bedrock even despite of conscientious geological and geophysical investigations during the time of construction.Mathematical and experimental investigations of the probable bedrock behaviour involve problems which increase with the height of the dam and of the storage volume. The methods of calculation used in dam statics at the present time are not sufficient, inspite of some complicated computer programs available, which are more or less appropriate for geomechanic problems.On principle sketches of different dam types the transmission of forces from the dam to the underground will be shown. Next the usual methods of calculation (mathematical models) will be discussed shortly. The results concerning the bearing capacity of the bedrock have to be used with caution and need an interpretation by an experienced engineer.The planning engineer may furthermore use results of geomechanical model tests as a help for his decisions, where the structure of the rock (major and minor joints) and faults are simulated. The accuracy of the results depends on the amount of work and the test technique. In many cases the results will have qualitative or best semiquantitative character, but they may show in an obvious way potential dangerous deformations. It is mainly for that reason that they are useful for the designer. Such test may be carried out on two- or three-dimensional problems. The practical use of such geomechanical model tests is shown by some examples and the conclusions are discussed as well as possible improvements of the test techniques for basic and project research.Finally it is pointed out that today computer calculations and model tests should be treated as two spezialized, yet equal partners which complement one another. They both should be used for complex decisions in connexion with the design of large dams to guarantee an optimum of safety. In the past the problems were treated in that way, but nowadays too often everything is done only with the aid of the omnipotent computer. The complexity of the problems on the one hand and the responsibility for the safety of the dam on the other hand require the use of all possible means in order to evaluate all the aspects of the problem and by this way to reduce the uncertainties in the appreciation of the safety of the dam.

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Vortrag, gehalten beim XXIX. Geomechanischen Kolloquium in Salzburg, 9. und 10. Oktober 1980.

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Mit 25 Abbildungen