Heat flow during the carboniferous and mesozoic of the Northwest German Basin

The temperature history of the Northwest German Basin has been reconstructed using a one-dimensional computer model that accounts for compaction-related changes of physical rock properties, depth, temperature and maturity of organic matter. Maturity has been modelled by empirically relating vitrinite reflectance to time-temperature history. Heat flow values for the Mesozoic and Carboniferous have been obtained by matching measured and computed vitrinite reflectance. For Mesozoic samples agreement between measured and computed maturity can be achieved with a heat flow between 37 and 50 mW/m² (0.9 and 1.2 hfu). There is no systematic areal variation. Carboniferous samples are matched best at heat flows between 70 and 96 mW/m² (1.7 and 2.3 hfu), corresponding to geothermal gradients between 50 and 80 °C/km depending on lithology and compaction. Areal variation follows patterns subparallel to the structural grain of the Variscan orogeny. Mesozoic heat flow is compatible with heat flow in stable platform areas. Carboniferous heat flow and its geotectonic setting are best in agreement with present-day back-arc areas underlain by continental crust.

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Zusammenfassung Die Temperaturgeschichte des Nordwestdeutschen Bekkens wurde mittels eines eindimensionalen Computermodells rekonstruiert, das auch kompaktionsbezogenen Änderungen der physikalischen Gesteinseigenschaften, der Tiefe und der Temperatur gerecht wird. Die Reife wurde simuliert, indem Vitrinitreflexion und Zeit-Temperatur Verlauf empirisch miteinander korelliert wurden. Die Wärmeflußwerte für das Karbon und das Mesozoikum wurden dadurch ermittelt, daß gemessene und berechnete Vitrinitreflexion in optimale Übereinstimmung gebracht wurden. Für das Mesozoikum kann eine Übereinstimmung bei Wärmeflußwerten zwischen 37 und 50 mW/m² (0.9 und 1,2 hfu), für das Karbon für Werte zwischen 70 und 96 mW/m² (1.7 und 2.3 hfu) erzielt werden, was je nach Lithologie und Kompaktionszustand einem Geothermalgradienten zwischen 50 und 80 °C/km entspricht. Nur für die karbonischen Daten ist eine systematische räumliche Änderung der Werte erkennbar. Der Wärmefluß im Mesozoikum entspricht dem in heutigen stabilen Plattformgebieten. Wärmefluß und geotektonische Position im Karbon sind vergleichbar mit solchen heutigen »back-arc« Gebieten, die von kontinentaler Kruste unterlagert sind.

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Résumé L'histoire thermique du bassin allemand nord-occidental a été simulée sur ordinateur au moyen d'un modéle unidimensionnel; ce modèle tient compte des changements introduits par la compaction dans les propriétés physiques de roches, de la profondeur, de la température et de l'évolution de la matière organique. Pour modéliser cette évolution, on a établi une corrélation entre la réflectance de la vitrinite et l'histoire thermique. Les valeurs du flux de chaleur pour le Mésozoïque et le Carbonifère ont été obtenues par ajustement entre la réflectance de la vitrinite observée et calculée. Pour les échantillons mésozoïques, les valeurs calculées et mesurées s'accordent le mieux pour un flux compris entre 37 et 50 mW/m2 (0.9 et 1,2 HFU). Il n'y a pas de variation régionale systématique. Pour le Carbonifère, le meilleur accord donne un flux siuté entre 70 et 96 mW/m2 (1,7 et 2,3 HFU), ce qui correspond à des gradients géothermiques de 50 et 80 °C/Km, selon la lithologie et le degré de compaction. Il existe dans le Carbonifère, des variations régionales, qui parallélisent les lignes structurales de l'orogène varisque. Le flux de chaleur mésozoïque est compatible avec une situation de plate-forme stable. Le flux de chaleur carbonifère et sa répartition géotectonique fait plutôt penser, dans la nature actuelle, aux régions d'arrière-arc sur croûte continentale.

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, , , . , . . 37–50 mW/m² (0,9 i 1,2 hfu), — 70–96 mW/m² (1,7 2,3 hfu), — — 50 80°/. , . (back-arc), .

     

Deformation and metamorphism at the base of the Helgeland nappe complex,northwest of Grong (Northern Norway)

Pelites, carbonate-silicate rocks and mafic rocks occurring at the base of the Helgeland nappe complex northwest of Grong (N. Norway) were subjected together with the crystalline basement to medium grade metamorphism and threefold deformation during Caledonian times.During the first act of deformation temperature increased and reached a maximum of 600–650°C at 6–7 Kb after the cessation of the first deformation event. At the peak of metamorphism granitic, aplitic and pegmatitic rocks were formed.During the second and third acts of deformation the temperature decreased to 500–400°C. Mylonites, formed during the second act of deformation, indicate that there was nappe movement from NW to SE. Simple shearing with direction of the main elongation parallel to the fold axes was associated with the second deformation. During the third deformation simple shearing also occurred. However, elongation took place oblique to the fold axes and the sense of rotation was opposite to that of the second deformation.

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Zusammenfassung An der Basis des Helgeland-Komplexes nordwestlich von Grong (Nord-Norwegen) wurden pelitische, kalksilikatische und basische Gesteine zusammen mit dem Kristallinen Grundgebirge in kaledonischer Zeit von drei aufeinanderfolgenden Faltungsakten erfaßt. Dabei herrschten amphibolitfazielle Temperaturen.Während der ersten Deformation stieg die Temperatur an. Das Maximum von 600–650°C wurde, bei einem Druck von 6–7 Kb, nach der ersten und vor der zweiten Deformation erreicht. Gleichzeitig intrudierten Granite, Aplite und Pegmatite. Während der zweiten und dritten Deformation sank die Temperatur wieder auf 500–400°C. Im Zuge des zweiten Deformationsaktes entstanden stellenweise Mylonite, die auf Deckenbewegungen von NW nach SE hindeuten. Zweite und dritte Deformation sind beide rotational, während der zweiten liegt die Hauptdehnungsrichtung parallel zu den Faltenachsen, während der dritten aber schräg zu ihnen. Der Rotationssinn der dritten Deformation ist dem der zweiten entgegengesetzt.

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Résumé En Norvège septentrionale, au NW de Grong, la base du complexe d'Helgeland composée de metapélites, de roches calc-silicatiques et de roches mafiques, et le soubassement cristallin de ce complexe ont subi ensemble trois actes de déformation successifs à des températures du faciès amphibolites, pendant les temps calédoniens.Durant le premier acte la température a monté. Le maximum de 600–650° C, sous une pression de 6–7 kbar, a été atteint après la fin de cette déformation et avant la deuxième; des roches granitiques, aplitiques et pegmatitiques se sont formées au cours de ce stade. Durant le deuxième et le troisième acte de déformation, la température diminuait à 500–400° C. Des mylonites, indiquant un transport des nappes du NW vers le SE, ont été formées au cours de la deuxième phase. Celle-ci est caractérisée par un mouvement rotatoire par cisaillement simple, l'élongation étant parallèle aux axes des plis. La troisième phase était égalément une phase de mouvements rotatoires, mais en sens opposé et avec un élongation oblique aux axes.

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( ) , - - , . . . 600– 650° 6 – 7 , . , . 500 – 400°. , . , , — . , .

     

Permian-Triassic of the Tethys: Carbon isotope studies

Profiles of carbon isotopes were studied in marine limestones of Late Permian and Early Triassic age of the Tethyan region from 20 sections in Yugoslavia, Greece, Turkey, Armenian SSR, Iran, Pakistan, India, Nepal, and China. The Upper Permian sections continue the high positive values of ¹³C previously found in Upper Permian basins in NW Europe and western USA. In the more complete sections of Tethys it can now be demonstrated that the values of ¹³C drop from the Murgabian to the Dzhulfian Stages of the Upper Permian, then sharply to values near zero during the last two biozones of the Dorashamian. These levels of ¹³C sample the Tethys Sea and the world ocean, and equal values from deep-water sediments at Salamis Greece indicate that they apply to the whole water column. We hypothesize that the high values of ¹³C are a consequence of Late Paleozoic storage of organic carbon, and that the declines represent an episodic cessation of this organic deposition, and partial oxidation of the organic reservoir, extending over a period of several million years. The carbon isotope profile may reflect parallel complexity in the pattern of mass extinction in Late Permian time.

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Zusammenfassung Untersucht wurden Profiie von Kohlenstoff-Isotopen mariner Karbonate aus dem Oberperm und der Untertrias der Tethys-Region aus 20 Lokalitäten in Jugoslawien, Griechenland, der Türkei, der Sowjet-Republik Armenien, dem Iran, Pakistan, Indien, Nepal und China. Die oberpermischen Proben zeigen dieselben hohen positiven gd¹³C Werte, wie sie vorher auch aus den oberpermischen Becken NW-Europas und dem Westen der USA berichtet wurden. Anhand von vollständigeren Abschnitten der Tethys kann dargelegt werden, daß die ¹³C Werte von der Murgabium- bis zur Dzhulfium-Phase des Oberperms abnehmen und dann innerhalb der letzten zwei Biozonen des Dorashamiums abrupt gegen Null verlaufen. Diese ¹³C Niveaus sind repräsentativ für die Tethys und den Weltozean. Sie gelten außerdem für alle Wassertiefen, wie durch ähnliche Werte aus Tiefsee-Sedimenten von Salamis (Griechenland) bestätigt wird. Unsere Annahme ist, daß die hohen ¹³C Werte auf spätpaläozoische Speicherung organischen Kohlenstoffs zurückzuführen ist. Die Abnahme stellt episodische Sedimentationsschwankungen des organischen Materials dar, während der die organischen Substanzen über einen Zeitraum von mehreren Millionen Jahren zum Teil aufoxidiert wurden. Das Kohlenstoff-Isotop Profil entspricht parallelisiert in etwa dem Muster des Massen-Aussterbens während des Oberperms.

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Résumé Des profils isotopiques du carbone ont été établis dans des calcaires marins d'âge tardi-permien à éo-triasique répartis dans 20 endroits du domaine téthysien: Yougoslavie, Grèce, Turquie, République Socialiste dArménie, Iran, Pakistan, Inde, Népal et Chine. Les profils établis dans le Permien supérieur montrent les mêmes valeurs positives de ¹³C observées antérieurement dans des bassins de même âge en Europe occidentale et dans l'ouest des USA. Dans les profils les plus complets de la Téthys, il est maintenant établi que les valeurs de ¹³C décroissent depuis le Murgabien jusqu'au Dzhulfien (Permien supérieur) pour devenir proches de zéro dans les deux dernières biozones du Dorasharmen. Ces valeurs de ¹³C sont caractéristiques de la Téthys et de l'Océan mondial; elles s'appliquent à toutes les profondeurs d'eau, comme en témoignent les valeurs fournies par des sédiments de mer profonde à Salamis (Grèce). Nous formulons l'hypothèse que les hautes valeurs de ¹³C sont la conséquence du stockage du carbone organique au Paléozoïque supérieur et que leur décroissance traduit un arrêt épisodique de cette sédimentation organique, accompagné d'une oxydation partielle de la matière organique s'étendant sur une période de plusieurs Ma. L'influence parallèle des phénomènes d'extinction massive à le fin du Permien se refléterait également dans les profils isotopiques du carbone.

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, 20 /, , , , , , / . ¹³, - . , ¹³ Murgabium'a Dzhulfium'a . ¹³ . , , / /. , ¹³ . , . / , , , .

     

Tertiary Andean volcanism in a caldera-graben setting

The Miocene Farellones Formation in central Chile (32°-35°S) is one of several up to 3000 mthick Tertiary volcanic sequences in the Central Andes with ash flows and intercalations of lacustrine sediments in their lower part, and intermediate to basic lavas and rhyolitic domes in their upper part. The Farellones rocks were probably deposited in a volcano-tectonic graben formed through a series of caldera collapses. This is suggested by (a) the fact that the formation frequently is delimited by normal faults towards which the subhorizontal strata pinch out and become upraised, indicating deposition during subsidence, (b) the huge volume of erupted acid magma and (c) a high paleothermal gradient of geothermal field type. Similar Tertiary volcanic sequences in northern Chile and central Peru probably also formed by eruptions in a caldera-graben setting. This setting and the geothermal field type of alteration make these sequences good prospecting targets for epithermal preciousmetal deposits.

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Zusammenfassung Die miozäne Farellones-Formation im zentralen Chile (32°–35°S) ist eine von mehreren bis zu 3000 m mächtigen, tertiären vulkanischen Abfolgen der zentralen Anden, mit Ignimbriten und Zwischenlagerungen von lakustrinen Sedimenten im unteren, und mit intermediären bis basischen Laven und rhyolitischen Staukuppen im oberen Teil der Abfolgen. Die Gesteine der Farellones-Formation wurden wahrscheinlich in einem vulkano-tektonischen, durch eine Reihe von Caldera-Absenkungen entstandenen Graben abgelagert. Für diese Tatsache sprechen (a) häufige Begrenzung der Formation durch Normalverwerfungen gegen welche die subhorizontalen Schichten ausdünnen und aufgebogen werden, was Ablagerung während der Absenkung andeutet, (b) das große Volumen der sauren Vulkanite und (c) der hohe paläothermale Gradient von geothermalem Charakter. Ähnlich ausgebildete, tertiäre vulkanische Abfolgen im nördlichen Chile und zentralen Peru sind vermutlich ebenfalls durch Eruptionen in Caldera-Gräben gebildet worden. Aufgrund der tektonischen Ausbildung und des geothermalen Umwandlungstyp dürften diese Abfolgen für die Prospektion nach epithermalen Vorkommen von Edelmetallen von besonderem Interesse sein.

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Resumen La Formación Farellones de Chile central (32°–35°S), deedadmiocena, es una de las muchas secuencias terciarias de más de 3000 m de espesor que existen en la alta cordillera de los Andes Centrales que contiene depósitos de flujos piroclásticos e intercalaciones de sedimentos lacustres en su parte inferior, y lavas intermedias a básicas y domos riolíticos en su parte superior. Las rocas de la Formación Farellones se depositaron, probablemente, en un graben volcano-tectónico formado a través de una serie de colapsos de calderas. Esta interpretación se basa en: (a) la frecuente delimitación de la formación por fallas normales contra las cuales los estratos subhorizontales se adelgazany se levantan, indicando depositación durante subsidencia, (b) el gran volumen de magma ácido extruido y (c) un gradiente paleotermal alto de tipo campo geotérmico. En el norte de Chile y en Perú central existen secuencias terciarias similares depositadas probablemente también en depresiones volcano — tectónicas tipo caldera — graben. Este marco tectónico y la alteración de tipo campo geotérmico, hace que éstas secuencias sean buenos blancos de prospección para depósitos epitermales de metales preciosos.

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Farellones (32° – 35° ) , 3000 ., , . , , - , . : ) , , ; ) ; ) . , , , , . .. , .

     

Focal mechanisms of the Atlas earthquakes,and tectonic implications

The determination of the focal mechanisms of the strongest shocks in the Atlas chain and the Canary Islands area reveals that the present-day tectonics along this range is a compression reflected either by reverse or dextral strike-slip faulting along the ENE-WSW trends. All the solutions are consistent with: 1. the other focal mechanism solutions determined further north in the Azores-Gibraltar, Alboran, Rif and Tell areas; 2. the NNW to NW trending compression inferred from other methods such as neotectonics,in situ stress field measurements and plate motions.

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Zusammenfassung Die Bestimmung des Erdbebenherdmechanismus der stärksten Beben im Atlasgebirge und des Gebietes der Kanarischen Inseln gibt zu erkennen, daß die aktuellen tektonischen Bewegungen entlang dieses Bereiches kompressiv wirksam sind. Dies zeigt sich entweder anhand von Überschiebungen oder an dextralen Blattverschiebungen. Alle Ergebnisse sind übereinstimmend mit: 1. den anderen Erdbebenherdmechanismen weiter im Norden liegender Regionen (Azoren - Gibraltar, Alboran, Rif und Tell); 2. die nach NNW bis NW wirkende Kompression, welche von anderen Methoden abgeleitet wurde (Neotektonik,in-situ Spannungsmessungen und Plattenkinematik).

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Résumé La détermination des mécanismes au foyer des séismes les plus importants de la chaîne atlasique et des îles Canaries révèle que la situation tectonique actuelle le long de cette chaîne est une compression reflétée par le jeu de failles soit inverses, soit décrochantes dextres le long des accidents ENE-WSW. Toutes les solutions sont compatibles avec: (1) les autres mécanismes déterminés plus au nord, dans les régions d'Açores-Gibraltar, Alboran, Rif et Tell; (2) la compression orientée NNW-SSE à NW-SE déterminée à l'aide d'autres méthodes comme la néotectonique, les mesures de contraintesin situ et la cinématique des plaques.

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Ammoniten-Ökologie am Beispiel des Oberjura

Zusammenfassung In vielen Fällen beeinflussen äußere Faktoren das Vorkommen der Ammoniten. Im Oberjura spielt die Wassertiefe eine große Rolle, daneben tritt die Wassertemperatur. Voraussetzungen der ökologischen Analyse sind bodenbezogenes Leben der Tiere und postmortale Autochthonie der Schalen. Methoden und Fehlerquellen werden besprochen. Aus der ökologischen Bindung vieler Ammoniten ergeben sich Folgen, vor allem für Stratigraphie, Phylogenie und Ontogenie.

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In many cases external factors determine the occurence of the ammonites. In the Upper Jurassic the depth of the sea is of great importance, as well as the temperature of the water. Ecological analysis requires life of the animals close to the sea floor, and that the shells are autochthonous.Methods and sources of errors are discussed. The dependence on environment of many ammonites has consequences, especially for stratigraphy, phylogeny and ontogeny.

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Résumé Souvent des facteurs extérieurs déterminent la présence des ammonites. Dans le Jurassique Supérieur la profondeur de la mer joue un grand rôle, aussi bien que la température de l'eau. L'analyse écologique doit supposer que les animaux vivent près du fond de la mer et que les coquilles sont autochtones. Les méthodes et les sources d'erreurs sont discutées. La dépendance des ammonites de leur milieu a des conséquences avant tout pour la stratigraphie, la phylogénie et l'ontogénie.

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Geochemistry of metasedimentary rocks of Uwet area,Oban Massif,southeastern Nigeria

Metasediments comprising phyllites, schists and gneisses constitute the predominant rock types in Uwet area of the Oban Massif of southeastern Nigeria. These rocks which range from middle greenschist to uppermost amphibolite facies grade are products of Barrovian-type regional metamorphism. They are of Pan-African age (600 ± 100 Ma).Mineralogical and chemical data indicate that the metasediments were derived from pelites, semipelites and greywackes. The data, compared to those reported in similar rocks from western Nigeria, confirm that the »schist belt« of Nigeria, composed of metasedimentary rocks, is not confined to the western half of the country but extends to southeastern Nigeria.Metamorphism of Uwet area is basically isochemical. Minor variations in bulk rock chemistry are attributable to facies changes in the deposition of the original sediments and to secondary effects such as addition of secondary quartz and calcite.

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Zusammenfassung Metasedimente, die sich aus Phylliten, Schiefern und Gneis zusammensetzen, sind die vorherrschenden Gesteinstypen in dem Uwetgebiet des Oban Massiv im Südosten Nigerias. Diese Gesteine, die von der mittleren Grünschieferfazies bis zur oberen Amphibolit-Fazies reichen, sind Produkte regionaler Metamorphose des Barrow-Typ. Ihr Alter ist Pan-Afrikanisch (600 ± 100 Ma).Mineralogische und chemische Daten zeigen an, daß die Sedimente von Pelite, Semipelite und Grauwacken stammen. Die Daten, verglichen mit denen ähnlicher Gesteine vom Westen Nigerias, bestätigen, daß sich der Schiefergürtel, der sich aus Metasedimenten zusammensetzt, nicht nur auf die westliche Hälfte des Landes beschränkt, sondern sich bis zum Südosten Nigerias ausdehnt.Metamorphose im Uwetgebiet ist grundlegend isochemisch. Geringe Veränderungen in der Chemie der Gesteine sind Veränderungen der Fazies in der Ablagerung der originalen Sedimente und sekundären Effekten wie Zusatz von sekundärem Quarz und Kalzit zuzuschreiben.

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Résumé Des métasédiments comportant des phyllites, des micaschistes et des gneiss, constituent les types de roches qui prédominent dans la région d'Uwet du Massif d'Oban, dans le sud-est du Nigéria. Ces roches dont le faciès métamorphique s'échelonne depuis celui des schistes verts moyens jusqu'à celui des amphiolites du degré le plus élevé sont les produits d'un métamorphisme régional du type Barrovien. Elles sont d'âge pan-africain (600 ± 100 ma).Les données minéralogiques et chimiques montrent que les métasédiments sont dérivés de pélites, de semi-pélites et de grauwackes. Ces données, comparées, comparées à celles de roches semblables du Nigéria occidental confirment que la zône des schistes cristallins du Nigéria, composée de roches métasédimentaires, ne se limite pas seulement à la moitié occidentale du pays, mais s'éxtend également à sa partie sud-est.Le métamorphisme de la région d'Uwet est fondamentalement isochimique. Des variations mineures dans le chimisme des roches sont attribuées aux variations de facies dans le dépôt des sédiments originaux à certains effets secondaires, comme l'addition de quartz et de calcite secondaires.

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Secular variation of calcium carbonate mineralogy; an evaluation of ooid and micrite chemistries

Three ooid types are recognized from the Lower Tournaisian »Kohlenkalk« shelf facies at Velbert, Germany. Ooids from this unit have a predominantly concentric laminae fabric. Radial-concentric and small radial fibrous ooids are minor components to this oolite. The diagenetic response of Kohlenkalk ooid chemistry is significantly different from that observed in contemporaneous crinoid and brachiopod material. Fabric evidence suggests that radial-concentric and radial-fibrous ooids were probably originally aragonite/high-Mg calcite and high-Mg calcite respectively. Fabric and trace elemental chemistries of the concentric fabric ooids suggests that they were originally precipitated as aragonite and subsequently altered to low-Mg calcite.Recent papers have proposed temporal shifts in the dominant mineralogy of shallow marine non-skeletal carbonates between calcite and aragonite. Changing Phanerozoic atmospheric pCO₂ levels and oceanic Mg/Ca ratios may have been factors controlling the dominant mineralogy. The chemistries of the Kohlenkalk ooids in conjunction with other ooid and micrite data spanning the Mid-Paleozoic to Recent are evaluated in context with these temporal shifts between »calcite« and »aragonite seas«. The strontium chemistries of the ooids (¯x = 1010 ppm, range 145–3010 ppm) and micrites (¯x = 841 ppm, range 3–8800 ppm) suggests they had an aragonite precursor mineralogy. No statistical correlation was observed between ooid/micrite chemistries, their mineralogies and the proposed secular trend. Therefore, we suggest that aragonitic ooids and micrites were dominant components of shallow-marine carbonate environments throughout the Phanerozoic. The distribution and abundance of aragonitic and calcitic ooids in the geologic past was probably dependant on local hydraulic, physicochemical, and environmental conditions, areally constrained by global tectonics, eustatic, climatic and atmospheric effects, with significant diagenetic overprinting of the original geochemical and fabric information.

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Zusammenfassung In der Kohlenkalk-Schelffazies des Untertournais bei Velbert (Bundesrepublik Deutschland) lassen sich drei Ooidtypen unterscheiden. Gemeinsam ist diesen Ooiden ein vorwiegend konzentrischer Lagenbau. Dagegen ist das Vorkommen radial-konzentrischer und radial-fibröser Ooide minimal. Die diagenetische Entwicklung der Kohlenkalkooide ist hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung deutlich von gleichalten Crinoiden- oder Brachiopodenmaterial zu unterscheiden. Strukturelle Beobachtungen lassen darauf schließen, daß radial-konzentrische und radial-fibröse Ooide ursprünglich aus Aragonit/Hoch-Mg-Calcit bzw. Hoch-Mg-Calcit bestanden. Die Zusammensetzung der Spurenelemente und die Struktur der konzentrisch aufgebauten Ooide hingegen deutet auf eine Fällung von Aragonit, der im Laufe der Diagenese zu Niedrig-Mg-Calcit umgewandelt wurde.In letzter Zeit wurde in einigen Veröffentlichungen die These vertreten, daß die Mineralogie von nicht-skelett Karbonaten zwischen Calcit und Aragonit in unbekannten Intervallen wechselt. Wechsel des atmosphärischen CO₂ Drucks und des Mg/Ca Verhältnisses in den Ozeanen während des Phanerozoikums könnten Vorgänge sein, die die vorherrschende Mineralogie dieser Karbonate beeinflussen. In dieser Arbeit wird der Chemismus der Kohlenkalkooide in Verbindung mit anderen Ooiden und Daten über Mikrite des Mittelpaläozoikums bis heute in bezug auf den Wechsel zwischen »Calcit«- und »Aragonit-Ozeanen« diskutiert. Der Strontiumgehalt der Ooide (¯x = 1010 ppm, Spannbreite: 145–3010 ppm) und der Mikrite (¯x = 841 ppm, Spannbreite: 3–8800 ppm) spricht für eine primäre Aragonitfällung. Zwischen der Ooid/Mikrit Chemie und ihrer Mineralogie gab es keine mögliche statistische Korrelation. Daraus schließen wir, daß während des ganzen Phanerozoikums aragonitische Ooide und mikrite große Bedeutung in flachmarinen Schelfregionen mit Karbonatsedimentation hatten und haben. Das Vorkommen aragonitischer und calcitischer Ooide ist wahrscheinlich an hydraulische und physiko-chemische Vorgänge gebunden, die auf globale Tektonik, eustatische-, klimatische- und atmosphärische Veränderungen zurückzuführen sind. Diese führten dazu, daß die ursprüngliche Geochemie und Struktur diagenetisch verändert wurde.

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Résumé Parmi les facies de plate-forme du Tournaisien inférieur, dans le calcaire carbonifère de Velbert (RFA), on distingue trois types d'ooïdes: les plus abondantes présentent une structure lamellaire concentrique; d'autres, en quantité subordonnée, sont radiaires-concentriques et fibro-radiées. En réponse à leur chimisme, les ooïdes du calcaire carbonifère ont connu une évolution diagénétique nettement différente de celle des sédiments à crinoïdes et à brachiopodes de même âge. L'organisation structurale des ooides radiaires-concentriques et fibro-radiées indique que'elles étaient constituées respectivement d'aragonite + calcite magnésienne et de calcite magnésienne. Par contre, la structure et le chimisme des éléments en traces des ooïdes concentriques suggèrent qu'elles ont été d'abord précipitées en aragonite et transformées ensuite en calcite pauvre en Mg.Selon certains travaux récents, la composition minéralogique des sédiments carbonatés non organo-détritiques aurait fluctué au cours du temps entre l'aragonite et la calcite. Des factures déterminants de ce processus auraient pû être les changements, au cours du Phanérozoïque, de pCO₂ dans l'atmosphère et du rapport Mg/Ca dans les océans. Le chimisme des ooïdes du calcaire carbonifère, comparé à celui de micrites et d'autres ooïdes d'âges phanérozoïque moyen à récent est examiné en relation avec ces passages de «mers à calcite» à «mer à aragonite» au cours du temps. Le chimisme du Sr des ooïdes (x = 1010 ppm; intervalle 145–3010 ppm) et des micrites (x = 841 ppm; intervalle 3–8800 ppm) suggère une précipitation primaire d'aragonite. Il n'apparaît aucune corrélation statistique entre le chimisme des ooïdes et micrites, leur minéralogie, et les fluctuations temporelles suggérées. Pour ces raisons, nous pensons que les ooïdes et micrites aragonitiques ont été les composants dominants des milieux carbonatés peu profonds pendant tout le Phanérozoïque. L'abondance et la répartition des ooïdes aragonitiques et calcitiques dans la nature ancienne ont vraisemblablement résulté de conditions locales hydrauliques, physico-chimiques et d'environnement, déterminées par la tectonique globale, et par les changements eustatiques, climatiques ou atmosphériques, qui ont surimposé leur empreinte diagénetique aux caractères structuraux et géochimiques primaires.

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- ( ) , . . ; - - . . , - - , . , , . , . ₂ / , . , . / ¯ 1010 m; : 145–3010 m / / ¯ - 841 ; : 3–8800 m / . / . , , . , - , , . .

     

Zur Bildung von Erz- und Minerallagerstätten in der Trias von Mitteleuropa

Zusammenfassung Der Zechstein und das ältere Mesozoikum füllten die Zeitspanne relativer tektonischer Ruhe zwischen dem Abschluß der varistischen und dem Beginn der alpidischen Faltungs-Ära. Die Trias ist die Zeit der Pangäa mit der postvaristischen Weiterentwicklung der Tethys-Geosynklinale und ersten lokalen Anzeichen der Atlantiköffnung. Erst in der höheren Trias beginnt Bruchtektonik in der Nordsee und in Teilen von Norddeutschland. Im Einklang damit steht die Tatsache, daß endogene Lagerstätten während der Trias in Mitteleuropa nur in den Alpen entstanden und im Bereich der germanischen Trias fehlen. Exogene, vorwiegend sedimentäre Lagerstätten, treten in beiden Bereichen auf.Im Überblick werden behandelt: Syngenetische und syndiagenetische Lagerstättenbildungen in den Faziesbereichen der alpinen und der germanischen Trias Mitteleuropas sowie epigenetische Lagerstättenbildungen in triassischen Nebengesteinen.

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The Zechstein and the Early Mesozoic filled up the tectonically comparatively quiet time span between the end of the Variscan and the beginning of the Alpidic Era. The Triassic represents the Pangaea time with the post-Variscan gradually continued development of the Tethys Geosyncline, as well as the first local indications of the opening of the North Atlantic. Only during the Late Triassic fault tectonics began in the North Sea and parts of North Germany. This is in agreement with the fact that during the Triassic in Central Europe endogenic mineral deposits only developed in the Alps and are missing in the Germanic facies area. Exogenic, mostly sedimentary mineral deposits appear in both, the Alpine and the Germanic facies areas.Syn- and syndiagenetic formations of mineral deposits in the Alpine and the Germanic facies areas, as well as epigenetic formations of mineral deposits in Triassic country rocks are reviewed.

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Résumé Le Zechstein et le Mésozoïque inférieur couvrent l'espace de temps tectoniquement assez calme entre la fin de l'ère varisque et le commencement de l'ère alpide. Le Triasique représente le temps de la «Pangée» avec la continuation post-varisque du développement géosynclinal de la thétys et avec les premiers indices locaux de l'ouverture de l'Atlantique Nord. Ce n'est que pendant le Triasique supérieur que commence la tectogenèse germanotype dans la région de la Mer du Nord et dans quelques parties de l'Allemagne septentrionale. Il y a une étroite relation entre ces développements tectoniquement différents pendant le Triasique en Europe centrale et l'existance de gisements endogènes dans les Alpes seulement. Ils font défaut cependant dans la région à faciès germanique. Des gisements exogènes, principalement sédimentaires, se trouvent dans les deux régions de faciès.Une vue d'ensemble est donnée sur les gisements syngénétiques et syndiagénétiques dans les régions triasiques à faciès alpin et germanique de l'Europe centrale et aussi sur les gisements épigènes dans les roches encaissantes triasiques.

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Rb-Sr evidence for the presence of Ordovician gsranites in the deformed basement of the Badajoz-Córdoba belt,SW Spain

A Rb-Sr whole-rock investigation of suites of samples from two orthogneiss bodies in the Almendralejo area of the Oporto-Portalegre-Badajoz-Córdoba belt points to an Ordovician age for the granitic magmatism: about 470 Ma for the Almendralejo Gneiss (peralkaline metagranite) and about 425 Ma for the Ribera del Fresno Gneiss (leucocratic subaluminous metagranite), both with high initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios. This points to a post-Ordovician (Hercynian) age for the metamorphism and tectonic deformation that affected the area, including the gneisses, and rules out the alleged Cadomian or even older age.

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Zusammenfassung Die Rb-Sr-Gesamtgesteinsanalysen von Probeserien zweier orthogneisischer Körper der Almendralejo-Region des Oporto-Portalegre-Badajoz-Córdoba-Gürtels weisen auf ein ordovizisches Alter des granitischen Magmas hin: rund 470 Ma für den Almendralejo-Gneis (peralkaliner Metagranit) und rund 425 Ma für den Ribera del Fresno-Gneis (leukokratischer Metagranit), beide bei einem hohen initialen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Diese Ergebnisse deuten auf ein post-ordovizisches (herzynisches) Alter der Metamorphose und der tektonischen Deformation hin, die das Gebiet, einschließ-lich des Gneises, beeinflußt haben. Sie schließen ein vermeintliches kadomisches oder älteres Alter aus.

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Résumé Une étude par Rb-Sr sur roche totale de séries d'échantillons de deux massifs d'orthogneiss de la région d'Almendralejo, dans la ceinture Oporto-Portalegre-Badajoz-Cordoue, indique un âge ordovicien pour le magmatisme granitique: environ 470 Ma pour le gneiss d'Almendralejo (métagranite peralcalin) et environ 425 Ma pour le gneiss de Ribera del Fresno (métagranite leucocrate subalumineux), tous deux avec des rapports initiaux⁸⁷Sr/⁸⁶Sr élevés. Ces résultats indiquent un âge post-ordovicien (hercynien) pour le métamorphisme et la déformation tectonique qui ont affecté la région, y compris les gneiss, et éliminent l'hypothèse proposée par ailleurs d'un âge cadomien ou même plus ancien.

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— — — Rb/Sr : 425 -- ( ) 470 ( ) ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr . - ( ) , , . , .

     

Die Herkunft der „Porphyr“-Gerölle im Rotliegenden Süd-Hessens

Zusammenfassung Mit Hilfe petrographischer und geochemischer Untersuchungsmethoden wurde versucht, die Liefergebiete der Gerölle saurer Vulkanite im Unter-Perm des sdlichen Hessischen Troges zu ermitteln. Dabei zeigte sich, daß Rhyolith-Gerölle, angeliefert von den Rhyolithvorkommen der Odenwald-Spessart-Rhön-Schwelle, nur auf das schmale Gebiet der Schwellenrand-Sedimente beschränkt sind. Im eigentlichen Becken der Wetterau führen die Konglomerate nahezu ausschließlich Keratophyr-Gerölle, die von der nördlich gelegenen Taunus-Schwelle stammen.Die Verteilung der Rhyolith- und Keratophyr-Gerölle in den Rotliegend-Konglomeraten deutet auf eine stete Dominanz der Taunus-Schwelle gegenüber der Spessart-Schwelle. Es läßt sich ferner wahrscheinlich machen, daß die Taunus-Schwelle durch eine N-S-streichende Querdepression gegliedert war, die die spätere Hessische Senke bereits vorzeichnet. Der Spessart-Schwelle war im basalen Unter-Rotliegenden eine Barriere nördlich vorgelagert (Nördliche Gneise), die im Laufe des Rotliegenden in den Ablagerungsraum einbezogen wurde.

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Petrographical and geochemical investigations were carried out to determine the source areas of volcanite pebbles in the Lower Permian Hessischer Trog (southern Chattia, West-Germany). The pebbles of rhyolites have been derived from the Permian rhyolites of the Odenwald-Spessart-Rhön-Uplift in the south. They are restricted to marginal deposits, which accompanied the uplift in a narrow zone. In the corresponding Wetterau-Basin only pebbles of keratophyres have been found, which originated in the Taunus-Uplift in the north.The distribution of pebbles of rhyolites and keratophyres in the Lower Permian conglomerates points out the dominance of the Taunus-Uplift during the Lower Permian. The Taunus-Uplift probably had been devided by a N/S-directed depression which traced out the later Hessische Senke. At the very beginning of the Lower Permian (Unter-Rotliegendes) a barrier had existed in front of the Spessart-Uplift — probably composed of the Nordliche Gneise — which became an area of deposition later on in the Lower Permian.

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Résumé Cette étude a pour but de rechercher la source des cailloux volcaniques du Permien inférieur du bassin méridional d'Hesse à l'aide des méthodes pétrographiques et géochimiques. Les cailloux rhyolithiques, dérivés du haut-fond Odenwald-Spessart-Rhön se rencontrent seulement dans les sédiments d'une zone étroite au bord de ce haut-fond. Dans le bassin de la Wetterau les conglomérats contiennent prèsque exclusivement des cailloux keratophyriques qui proviennent de la partie septentrionale du haut-fond du Taunus.La distribution des cailloux rhyolithiques et keratophyriques démontre que toujours le haut-fond du Taunus a été plus important que le seuil du Spessart. En outre il est probable que le haut-fond du Taunus a été subdivisé par une dépression transversale de direction N-S qui indique déjà la future Hessische Senke. Au début du Rotliegend inférieur une barrière a existé devant le seuil du Spessart qui avait été compris dans la région de la sédimentation au cours du Rotliegend.

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Element profile and origin of the Romeu leucogranite pluton (NE Portugal)

The Romeu Pluton (NE Portugal) comprises two principal leucogranite varieties: the Cernadela Granite, a biotite-bearing, slightly porphyritic leucogranite is crosscut by the Romeu Granite, a pure muscovite granite. The age of these granites is 296±7 Ma (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.727±0.006); the age difference between the two granites lies within the margin of error. Both granites are extremely enriched in Rb (Romeu Granite up to 1200 ppm) and strongly depleted in Sr (less than 5 ppm), Ba, Zr, Ti, La, Ce, and Th. Mild enrichment is shown by P, Sn, and U. The resulting element profile is very characteristic for these and other Iberian leucogranites. Although these granites show S-type characteristics, such as peraluminicity and a high initial Sr isotope ratio, the geochemical evidence supports an origin by fractionation of a granite magma.

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Zusammenfassung Der Romeupluton (NE-Portugal) besteht hauptsächlich aus zwei Granitvarietäten, dem Cernadelagranit, einem biotithaltigen, leicht porphyrischen Leukogranit, der vom Romeugranit, einem reinen Leukogranit, durchschlagen wird. Das Alter des Plutons beträgt 296±7 Ma (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.727±0.006); der Altersunterschied zwischen beiden Granitvarietäten liegt innerhalb der Fehlergrenze. Beide Granite sind extrem an Rb (Romeutyp bis mehr als 1200 ppm) angereichert und stark an Sr (weniger als 5 ppm), Ba, Zr, Ti, La, Ce und Th abgereichert. Leichte Anreicherung zeigen P, Sn und U. Das resultierende Elementspektrum ist sehr charakteristisch für diese und andere iberische Leukogranite. Obwohl diese Granite S-Typ-Charakeristika wie Peraluminität und hohes initiales Sr-Isotopen-Verhältnis zeigen, lassen geochemische Befunde auf eine Genese durch Fraktionierung aus einem Granitmagma schließen.

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Résumé Le pluton de Romeu (nord-est du Portugal) est composé de deux variétés principales de leucogranite: le granite de Cernadela, un leucogranite à biotite légèrement porphyrique, intrudé par le granite de Romeu, un leucogranite pur à muscovite. Le pluton est âgé de 296±7 Ma (rapport initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de 0,727±0,006); la différence d'âge entre les deux variété de granite est inférieure à la marge d'erreur. Les deux granites sont extrêmement enrichis en Rb (le type Romeu de plus de 1.200 ppm) et fortement appauvris en Sr (moins que 5 ppm), Ba, Zr, Ti, La, Ce et Th. Le P, le Sn et l'U montrent un faible enrichissement. Le spectre des éléments qui en résulte est très caractéristique de ces granites, ainsi que d'autres leucogranites ibériques. Bien que ces granites présentent des caractéristiques de type S (peralumineux, rapport initial élevé), les résultats géochimiques indiquent une genèse par fractionnement d'un magma granitique.

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Romeu - : Cernadela, , Romeu, . 295 +7 Ma (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0,727±0,006); . / Romeu 1200 / / 5 / , , , , , . , . . S, ., , .

     

Paleogeographic and paleotectonic response to magmatic processes: a case history from the Archean sequence in the Chibougamau area,Quebec

The Chibougamau area, Québec, is characteristic of the internal zone of the Archean Abitibi Orogenic Belt. The paleogeographic, paleotectonic and magmatic history of the Archean sequence in the Chibougamau area is subdivided into three stages.In the first stage a submarine volcanic chain formed mainly by the effusion of submarine lava flows composed of primitive, potash-poor, tholeiitic basalt. The volcanic chain gradually grew to sea level. In the second stage, volcanic islands emerged and grew. Mainly pyroclastic eruptions of strongly differentiated, calc-alkaline andesite and dacite concentrated on the volcanic islands, whereas effusion of basalt continued at first in the surrounding basin. A felsic volcaniclastic apron was deposited around the volcanic islands. In the third stage, the volcanic islands were uplifted and were eroded to the level of their subvolcanic plutons. The debris derived from this volcanic-plutonic terrain was deposited in downfaulted marine and continental basins. The contemporaneous volcanism was shoshonitic.The first paleogeographic stage is interpreted as the growth of an immature island arc. During the second stage, the island arc became mature and its crust was thickened by accretion of plutonic material. The third stage is a period of back-arc extension.

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Zusammenfassung Das Gebiet von Chibougamau, Québec, ist characteristisch für die interne Zone des Archaischen Abitibi Orogens. Man kann seine paleogeographische, paleotectonische und magmatische Geschichte in drei Phasen gliedern.Eine submarine Vulkankette formte sich in der ersten Phase, hauptsächlich durch Effusion von submarinen Lavaergüssen aus primitivem, kaliarmen, tholeiitischem Basalt. Die Vulkankette wuchs langsam bis zum Meeresspiegel. Vulkanische Inseln bildeten sich und wuchsen während der zweiten paleogeographischen Phase. Vorwiegend pyroklastische Eruptionen von stark differenzierten, kalk-alkalischem Andesit und Dazit konzentrierten sich mehr und mehr auf den Inselvulkanen, während die Effusion von Basalt zunächst in den Becken noch stattfand. Ein Mantel aus felsitischen vulkanoklastischen Gesteinen wurde um die Inselvulkane abgelagert. Die dritte Phase begann mit einer Hebung der Inselvulkane und mit ihrer Erosion bis zum Niveau ihrer subvulkanischen Plutone. Der Detritus dieses vulkanisch-plutonischen Geländes wurde in marinen und kontinentalen Verwerfungsbecken abgelagert. Der gleichalte Vulkanismus ist shoshonitisch.Wir deuten die erste paleogeographische Phase als Wachstumsphase eines primitven Inselbogens. Während der zweiten Phase reifte der Inselbogen und seine Kruste verdickte sich durch Akkretion plutonischen Materials. Die dritte Phase ist eine Periode der Dehnung im Hinterland eines Inselbogens.

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Résumé La région de Chibougamau, Québec, est caractéristique de la zone interne de la ceinture orogénique archéenne de l'Abitibi. Son évolution paléogéographique, paléotectonique et magmatique se subdivise en trois phases.Lors de la première phase paléogéographique, une chaîne sous-marine de volcans se formait, essentiellement par l'émission de coulées de lave composée de basalte primitif, hypopotassique, tholéiitique. Graduellement cette chaîne volcanique s'élevait jusqu'au niveau de la mer. A la phase suivante, des îles volcaniques émergeaient et croissaient. Des éruptions essentiellement pyroclastiques d'andésites et de dacites calco-alcalines et fortement différenciées se concentraient sur les îles tandis que l'effusion de laves basaltiques continuaient dans le bassin. Un manteau de roches volcaniclastiques felsiques se déposait autour des îles volcaniques. Lors de la troisième phase, les îles volcaniques furent soulevées et furent érodées jusqu'au niveau des masses plutoniques sub-volcaniques. Le débris de ce terrain volcano-plutonique fut déposé dans des bassins de faille marins et continentaux. Des shoshonites dominaient le volcanisme contemporain.Nous interprétons la première phase paléogéographique comme une phase de croissance d'un arc insulaire immature. Lors de la deuxième phase, 1'arc insulaire devenait mature et sa croûte s'epaissît par accrétion de matériel plutoni-que. Enfin, la troisième phase est une période d'extension en arrière d'un arc insulaire.

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Chibougamau, Quebec, Abitibi. , . , . . , , . . , . - , , . . . . , , . , — . — . .

     

Geotektonische Verknüpfung von Plutonismus und Vulkanismus im südwestdeutschen Variscicum

Zusammenfassung Die variscische Orogenese wurde in Südwestdeutschland von einem intensiven palingenen Magmatismus begleitet. Dabei folgte der Vulkanismus als eigenständige Entwicklung den granitischen Intrusionen in einem Abstand von ca. 20 Ma. In den felsischen Vulkaniten läßt sich das Auftreten von primärem Tiefquarz als Geobarometer verwenden und spricht für eine besonders große Bildungstiefe der Magmen. Sie setzen damit die Entwicklungsreihe der granitischen Schmelzen fort, die zunehmend aus größerer Tiefe kamen. Als heißeste und trockenere Bildung entstanden die Vulkanite im Zuge der stärksten Krustenverkürzung und damit-verdickung und stiegen nach dem Durchlaufen der orogenen Einengungswelle zur Erdkruste auf.

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A widespread palingenetic magmatism accompanied Hercynian orogenesis in SW-Germany. Thereby, felsic volcanism occupied a specific place in the tectonic evolution of the Hercynian orogen following about 20 m. y. after the granitic plutonism. The finding of primary low quartz as intratelluric phenocrysts in these volcanics can be used for geobarometry and demonstrates a rather deep origin of the melt. They continue the development of the granitic melts which originated from a progressively deeper and hotter source. The felsic volcanics represent the hottest and driest crustal magmatism which originated in areas of strong crustal shortening and reached the surface after the Hercynian orogenic compressional wave had passed the region.

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Résumé L'orogenèse hercynienne dans le sud-ouest de l'Allemagne a été accompagnée d'un magmatisme palingénétique intense. Dans le développement de ce processus, le volcanisme felsitique a succédé aux intrusions granitiques après un intervalle de 20 Ma. La présence de quartz alpha primaire dans les volcanites peut être utilisée comme géobaromètre et indique que les magmas ont été engendrés à grande profondeur dans des conditions de plus en plus profondes et de plus en plus chaudes au cours du temps. Les volcanites felsitiques représentent le magmatisme le plus chaud et le plus sec, qui a été engendré consécutivement au raccourcissement et à l'épaississement de la croûte et qui est monté dans l'écorce terrestre après le passage de l'onde compressive orogénique hercynienne.

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Zum Problem der Schichtlücken im Devon der Sierra Morena (Spanien)

Zusammenfassung Im Devon der nördlichen Sierra Morena und der Sierra de San Pedro treten Schichtlücken auf, die in den untersuchten Mulden ein unterschiedliches Ausmaß erreichen. Das Mitteldevon konnte nirgends nachgewiesen werden. Das Oberdevon folgt unmittelbar über unterdevonischen oder auch silurischen Schichten. Im südlichen Arbeitsgebiet kann sogar das Oberdevon fehlen, so daß unterkarbonische Sedimente über silurischen und älteren Schichten liegen.Für das Fehlen von Oberdevon kann Schwellenbildung und damit verbundene Abtragung vermutet werden. Die Schichtlücken im Unter- und Mitteldevon der übrigen Gebiete scheinen dagegen durch Unterbrechung der Sedimentzufuhr erklärbar zu sein.

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In the Devonian of northern Sierra Morena and Sierra de San Pedro there exist stratigraphical breaks of different amount in the investigated troughs. No Middle Devonian could be found. Upper Devonian rests directly upon Lower Devonian or Silurian rocks. Due to the occasional lack of Upper Devonian in the southern area under discussion even sediments of Lower Carboniferous age may superpose Silurian and older deposits.The absence of Upper Devonian is supposed to be caused by development of ridges and their erosion. However, stratigraphical breaks during Lower and Middle Devonian in the other areas seem to be explicable by non-deposition.

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Résumé Dans les synclinals étudiés du Dévonien de la Sierra Morena septentrionale et de la Sierra de San Pedro il y a des lacunes stratigraphiques atteignant de différentes ampleurs. Dévonien moyen ne fut nulle part observé. Dévonien supérieur suit immédiatement les couches du Dévonien inférieur ou bien du Silurien. Dans le secteur méridional il y a même des lacunes stratigraphiques du Dévonien supérieur, et les sédiments du Carbonifère inférieur reposent sur le Silurien ou sur des couches plus anciennes.Il est possible qu'un soulèvement d'un paléorelief accompagné de l'érosion soit responsable de la lacune du Dévonien supérieur. Quant aux lacunes du Dévonien inférieur et moyen des autres régions elles sont plutôt à expliquer par non-déposition.

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A model for tectonic activity in West Africa and the Gulf of Guinea during the last 90 m. y. based on membrane tectonics

Tectonic activity in West Africa and the Gulf of Guinea during the last 90 m. y. can be closely related to the palaeocontinental position of Africa. Prior to 90 m. y., during the break up of Gondwanaland and the spreading of the West African rifts, the palaeocontinental position of Africa hardly changed at all. During the last 90 m. y. Africa has moved steadily northwards and rotated slightly in an anticlockwise direction. From 90 m. y. to 40 m. y. tectonic activity in West Africa and the Gulf of Guinea was compressional and from 40 m. y. to present day tectonic activity has been extensional. The change, in West Africa, from peripheral compression of the continental part of the African plate to peripheral extension occurred at approximately the same time as the effective mechanical centre of Africa (localted near Jebel Marra) crossed the equator.Membrane stresses are generated by rigid plates moving on a non-spherical earth. When a plate moves towards the equator it is subjected to peripheral compression and when it moves away it is subjected to peripheral extension. Thus the concept of membrane tectonics provides a possible explanation for the tectonic activity observed in West Africa and the Gulf of Guinea during the last 90 m. y.

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Zusammenfassung Die tektonischen Ereignisse in Westafrika und dem Golf von Guinea können währendder letzten 90 Millionen Jahre mit der paläokontinentalen Position von Afrika in Zusammenhang gebracht werden. Vor diesen 90 Millionen Jahren, während des Zerreißens von Gondwanaland und der Dehnung des westafrikanischen Grabenbruchs, veränderte sich die paläokontinentale Position von Afrika kaum. Während der vergangenen 90 Millionen Jahre hat sich Afrika stetig nach Norden bewegt und drehte sich leicht entgegen dem Uhrzeigersinn. Zwischen 90 Millionen Jahren und 40 Millionen Jahren wurde Westafrika und der Golf von Guinea tektonisch eingeengt und von 40 Millionen Jahren bis heute herrscht Dehnung. In Westafrika fand der Wechsel von peripherer Pressung des kontinentalen Teiles der Afrikanischen Platte zu peripherer Dehnung etwa zur selben Zeit statt als der mechanische Mittelpunkt von Afrika (in der Nähe von Jebel Marra) den Äuator überquerte.Membrandruck (Turcotte, 1974) wird durch die Bewegung von festen Platten auf einer nicht ganz sphärischen Erde ausgelöst. Wenn sich eine Platte auf den Äquator zubewegt, wird ein peripherer Druck auf sie ausgeübt, und wenn sie sich vom Äquator wegbewegt, wird sie von einer peripheren Dehnung betroffen. Das Konzept der membrane tectonics (Turcotte, 1974) bietet daher eine mögliche Erklärung für die tektonischen Erscheinungen in Westafrika und dem Golf von Guinea während der vergangenen 90 Millionen Jahre.

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Résumé Les événements tectoniques en Afrique occidentale et dans le Golfe de Guinée au cours de ces 90 derniers m. a. peuvent être mis en relation étroite avec la position paléocontinentale de l'Afrique. Avant cette période, pendant la fragmentation du Gondwana et pendant l'ouverture du fossé africain occidental, la position de l'Afrique n'a guère changé. Pendant les derniers 90 m. a., l'Afrique s'est continuellement avancée vers le nord avec une légère rotation sinistrogyre. Entre 90 m. a. et 40 m. a., un état de compression tectonique a existé en Afrique occidentale et dans le Golfe de Guinée, et, depuis ce moment jusqu'à présent, règne un état de distension. Le changement, dans la partie continentale de la plaque africaine, d'une compression périphérique en une distension périphérique s'est produit sensiblement au moment du passage à l'équateur du centre mécanique effectif de l'Afrique (lequel se trouve à proximité du Jebel Marra).Des contraintes de membrane (Turcotte, 1974) se produisent par suite du mouvement de plaques rigides sur une Terre qui n'est pas exactement sphérique. Lorsqu'une plaque se rapproche de l'équateur, elle subit une compression périphérique, et, lorsqu'elle s'en éloigne, une distension périphérique. Donc le concept de «membrane tectonics» (Turcotte, 1974) fournit une explication plausible de l'activité tectonique en Afrique occidentale et dans le Golfe de Guinée au cours de ces 90 derniers m. a.

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90 . , - , , . 90 , . 90 40 , 40 . , , Jebel Marra . — (Turcotte, 1974). , ; — . « » (Turcotte, 1974) , 90 .

     

The brittle-plastic transition and the depth of seismic faulting

A simple rheological model of shearing of the lithosphere that has gained wide acceptance is a two layer model with an upper brittle zone in which deformation takes place by frictional sliding on discrete fault surfaces and a lower plastic zone in which deformation takes place by bulk plastic flow. The two are separated by an abrupt brittle-plastic transition, which is assumed to be indicated by the lower limit of seismicity. Experimental studies, however, as well as the deformation structures of mylonites, indicate that a broad transitional field of semi-brittle behavior lies between these extremes. This is a field of mixed mode deformation with a strength that can be expected to be considerably higher than that predicted from the extrapolation of high temperature flow laws. For quartzofeldspathic rocks the semi-brittle field lies between T₁, the onset of quartz plasticity at about 300 °C and T₂, feldspar plasticity at about 450 °C. A model is presented in which the transition T₁ does not correspond to a transition to bulk flow but to a change from unstable, velocity-weakening friction to stable, velocity-strengthening friction. T₁ thus marks the depth limit of earthquake nucleation, but large earthquakes can propagate to a greater depth, T₃, (T₃2) which corresponds to the lower limit of dynamic frictional behavior in the semi-brittle field and approximately to the peak in strength. The zone between T₁ and T₃ is one of alternating behavior, with flow occurring m the interseismic period and with co-seismic dynamic slip occurring during large earthquakes. This zone is characterized by mylonites interlaced by pseudotachylytes and other signs of dynamic faulting. The transition T₁ is also marked by a change in the generation mechanism of fault rocks, from abrasive wear above which produces cataclastites, to adhesive wear below, which is proposed as an important generation mechanism of mylonites in the upper part of the semi-brittle field.

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Zusammenfassung Ein einfaches rheologisches Modell für Schervorgänge in der Lithosphäre, das eine weite Akzeptanz erreicht hat, ist das Zweilagenmodell mit einer oberen spröden Zone, in der Deformation über Reibungsgleitung entlang diskreter Störungsflächen stattfindet, und einer unteren duktilen Zone. Hier erfolgt die Deformation durch plastisches Fließen. Beide Zonen werden durch einen abrupten spröd-plastischen Übergang voneinander getrennt, der vermutlich durch die untere Grenze der nachweisbaren Seismizität angezeigt wird. Experimentelle Untersuchungen wie auch die Deformationsgefüge in Myloniten zeigen hingegen, daß ein breites Übergangsfeld mit semisprödem Verhalten zwischen diesen beiden Extremen liegt. Hier befindet sich ein Bereich »gemischter« Deformation, deren Ausmaß beträchtlich über den aus der Extrapolation von Hochtemperatur-Fließ-Gesetzmäßigkeiten ableitbaren Werten liegen dürfte. Für Quarz-Feldspat-Gesteine liegt das halbspröde Feld zwischen T₁ dem Beginn der plastischen Deformation des Quarzes bei ca. 300 °C, und T₂, dem Beginn der Feldspatplastizität bei ca. 450 °C. Hier wird ein Modell vorgestellt, in dem der Übergang bei T₁ nicht dem Übergang zum Gesamtfließen, sondern dem Wechsel von instabiler, geschwindigkeitsreduzierender Reibung zu stabiler, geschwindigkeitskonstanter Reibung entspricht. T₁ markiert damit die Tiefengrenze der Erdbebenbildung, stärkere Beben können dagegen in größere Tiefe reichen T₃ (T₃2), die dann der unteren Grenze dynamischen Reibungsverhaltens im semispröden Bereich und angenähert dem Stärkemaximum entspricht. Die Zone zwischen T₁ und T₃ zeigt alternierendes Verhalten mit plastischem Fließen während interseismischer Perioden und dynamischem Gleiten während größerer Erdbeben. Diese Zone wird charakterisiert durch Mylonite und dicht zwischengepackten Pseudotachyliten sowie anderen Anzeigern dynamischer Faltung. Hinzu kommt im Bereich des Überganges T₁ ein Wechsel im Bildungsmechanismus gestörter Gesteine. Er geht von durchgreifender Ermüdung, die zu Kataklasiten führt, bis zu adhesiver Ermüdung, die als wichtiger Bildungsmechanismus für Mylonite im oberen Abschnitt des semispröden Feldes angesehen wird.

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Résumé Le modèle rhéologique de cisaillement de la lithosphère le plus largement accepté comporte deux couches superposées: une couche supérieure cassante, siège de déformations le long de surfaces discrètes, les failles, et une zone inférieure ductile ou s'opère un fluage plastique d'ensemble. La transition entre ces deux domaines est brusque et considérée comme la limite inférieure de la séismicité.L'étude des structures mylonitiques ainsi que les mesures expérimentales indiquent cependant qu'un large champ de transition à caractère «semi-cassant» s'étend entre ces deux extrêmes. Ruptures et fluage plastique sont présents dans cette zone, dont la compétence peut être considérée comme bien supérieure à celle qui résulte de l'extrapolation des lois de fluage à haute température. Pour les roches quartzofeldspathiques, ce champ «semi-cassant» s'étend de T₁, seuil de plasticité du quartz (environ 300 °C) à T₂, celui du feldspath (environ 450 °C). Dans ce modèle, la température T₁ ne correspond pas au seuil de fluage d'ensemble, mais à la frontière entre une région de frictions «instables» qui diminuent avec la vitesse, et une région de frictions «stables» qui augmentent avec la vitesse. Elle correspond donc à la profondeur limite de genèse des séismes. Les grands séismes peuvent cependant se propager jusqu'à une profondeur T₃ (T₃2) qui correspond à la limite inférieure du comportement dynamique des forces de frottement dans le domaine «semicassant». T₃ peut être considérée approximativement comme le point de résistance maximale de cette zone de transition. La zone comprise entre T₁ et T₃ peut donc être le siège alternativement soit de processus de fluage, soit de glissements le long de surfaces de rupture à l'occasion de séismes de forte magnitude. Cette zone se caractérise par des mylonites entremêlées de pseudotachylites et autres signes de rupture dynamique. La transition T₁ est également marquée par une modification du mécanisme de transformation des roches dans les zones de faille. Audessus de cette limite, un mécanisme d'usure «abrasif» produit des cataclasites, par opposition à un mécanisme d'usure «adhésif» en-dessous. Ce dernier mécanisme est proposé comme fort probable lors de la genèse de mylomtes dans la partie supérieure du champ «semi-cassant».

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Triassic carbonate development and reefbuilding in western North America

The Cordilleran region of western North American contains numerous examples of Middle to Upper Triassic carbonate sequences. Many of these developed as broad shallow-water platforms associated with island arcs. These platforms however were not characterized by extensive reef structure. Shallow-water facies in many sequences contain abundant corals, spongiomorphs, sponges, and a variety of rich invertebrate faunas. Most of these are endemic with the exception of the corals, which show much similarity with the Tethyan faunas. Small local reefoid buildups occur within many sequences, especially those of Norian age and contain local organic framework.During the Mesozoic, the accretion to the western margin of North America of a variety of dissimilar rock terranes or microplates and their later structural dislocations have long hampered proper understanding of the paleogeography. Concerted structural, paleomagnetic, and stratigraphic efforts show promise for identification of various terranes, providing the paleogeographic and historical perspectives necessary for proper study of the reefoid carbonates and their associated faunas. Comparisons with counterparts in the German and Austrian Alps may explain some of the apparent differences in carbonate deposition between these two remote regions.

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Zusammenfassung In den Kordilleren des westlichen Nordamerika gibt es eine Vielzahl von Beispielen mittelbis obertriadischer Karbonatfolgen. Viele von ihnen entwickelten sich als großflächige Flachwasserplattformen, die mit Inselbögen verbunden waren. Diese Plattformen enthalten aber keine größeren Riffstrukturen. Die Flachwasserfazies vieler Sequenzen enthält häufig Korallen, Spongiomorpha, Schwämme und eine Vielzahl von reichen Invertebratenfaunen. Vieles davon ist endemisch mit Ausnahme der Korallen, die große Ähnlichkeit mit den Faunen aus der Tethys aufweisen. In vielen Folgen sind kleine, lokal begrenzte riffähnliche Buildups norischen Alters enthalten.Das Anwachsen verschieden aufgebauter Gebiete oder Mikroplatten an den westlichen Rand Nordamerikas während des Mesozoikums und ihre spätere tektonische Veränderung haben eine eingehende Interpretation der paläogeographischen Situation lange Zeit erschwert. Strukturelle, paläomagnetische und stratigraphische Untersuchungen ergeben vielversprechende Hinweise für die Identifizierung verschiedener Gebiete, indem sie die paläogeographischen und historischen Grundlagen für eine eingehende Untersuchung der riffähnlichen Komplexe und der damit verbundenen Faunen schaffen. Vergleiche mit Gegenstücken in den Alpen könnten viele der offensichtlichen Unterschiede in der Karbonatbildung dieser beiden entfernten Gebiete erklären.

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Résumé Dans les cordillères de la marge occidentale de l'Amérique du Nord, on trouve de nombreux exemples de séries carbonatées du Trias moyen et supérieur. Un grand nombre de ces séries se sont développées comme de larges plates-formes néritiques liées à des arcs volcaniques. Mais ces plates-formes ne contiennent pas de structures réciphales étendues. Dans ce faciés néritique, on trouve souvent des coraux, des spongiomorphes, des éponges et des faunes d'invertébrés très riches. Une grande partie est endémique à l'exclusion des coraux qui ressemblent beaucoup aux faunes téthysiennes. Danz beaucoup de séries il y a de petits builtups récifaux d'âge norique d'une extension limitée.L'accrétion de régions à structure différente ou de microplaques à la marge occidentale de l'Amérique du Nord au cours du Mésozoïque, et leur dislocation tectonique ultérieure ont empêché longtemps la compréhension de leur paléogéographie. Des analyses structurales, paléomagnétiques et stratigraphiques apportent une promesse favorable à l'identification des régions diverses, dans l'attente d'éléments paléogéographiques et historiques en vue d'une analyse profonde des complexes récifaux et des faunes associées. Les comparaisons avec leur homologues dans les Alpes de l'Allemagne et d'Autriche pourraient expliquer certaines des différences apparentes dans la formation des carbonates entre régions si éloignées.

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Ist der Fischfluß-Cañon in Südwestafrika (Namibia) durch eine Grabenstruktur vorgezeichnet?

Zusammenfassung Der Cañon, in welchem der Fischfluß verläuft, folgt einer Bruchstruktur, die kein einfacher Graben ist, sondern von Aufschiebungen statt von Abschiebungen begrenzt wird. Hinzu kommen auf beiden Seiten des Flußverlaufs große Flexurfalten, vermutlich durchgepauste Aufschiebungen. Das hat zur Bildung eines Rampgrabens geführt. Diese Einengungstektonik paßt nicht ohne weiteres zu der Vorstellung eines zerdrifteten Gondwana-Landes, das im Sinne von A.Wegener in Einzelkontinente zerrissen ist.

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The canyon of the Fischfluss follows a fracture zone, which is not a normal graben as often is supposed. The so called Fisch River Graben has been formed by overtthrusting fractures instead of normal faults on both sides of the graben. Besides there exist folding structures (flexure-folds) on both sides of the graben. Theses compression structures have formed a Ramp-Graben, which was firstly discribed by B.Willis (1928). Theses compression structures do not agree with A.Wegeners hypothesis of the old Gondwana continents destruction by drifting and tension, by which the old African block broke up into the African and the American block.

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Résumé Le cañon du Fischfluss suit une zone de fractures qui n'est pas un graben normal ainsi qu'on l'a souvent supposé; elle est limitée, non par des failles d'affaissement, mais par des chevauchements. En outre viennent, sur les deux côtés du cours de la rivière, de grands plis-flexures, espéces de chevauchements refoulant le scole cristallin sous les sédiments plissés. Il s'agit d'un «Rampgraben», (= fossé poussé) qui est le résultat d'une tectonique de resserrement. Celle-ci ne répond pas à l'idée d'un continent de Gondwana qui, fissuré et dérivant, s'est subdivisé en continents isolés, selon l'hypothèse de A.Wegener.

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The architecture of a sandy braided-meandering river system: an example from the lower triassic Soiling Formation (M. Buntsandstein) in W-Germany

The dominantly sandy fluvial deposits of the Soiling Formation in the Hessian Depression in W-Germany are excellently exposed in abandoned sandstone quarries N of Kassel near Bad Karlshafen und Stadtoldendorf.Detailed mapping of the quarry walls indicates the presence of five architectural elements: (1) lateral accretion deposits; (2) minor cross-cutting channel-fills; (3) major broad channel deposits; (4) laminated sand sheets; and (5) muddy deposits. The vertical and lateral relationships of these elements suggest deposition in a braided-meandering river system. Sinuous parts of the river channels were dominated by point bar deposition at river high stage (element 1), whereas low-stage flow was characterized by a braided stream pattern (element 2). Less sinuous parts of the river channels were characterized by moderate braiding indices (element 3). Proximal overbank areas were dominated by sandy sheet flows (element 4) whereas distal overbank areas received muddy sediments (element 5).

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Zusammenfassung Die überwiegend sandigen fluviatilen Ablagerungen der Solling-Folge in der Hessischen Senke sind sehr gut in ehemaligen Sandsteinbrüchen nördlich von Kassel in der Nähe von Bad Karlshafen und Stadtoldendorf aufgeschlossen.Detaillierte Kartierung der Bruchwände zeigt fünf architektonische Elemente: (1) Ablagerungen mit lateralem Zuwachs; (2) kleine durchschneidende Rinnenfüllungen; (3) Absätze in großen und breiten Kanälen; (4) laminierte Sandschichten und (5) tonige Ablagerungen. Die vertikalen und lateralen Beziehungen dieser Elemente zueinander deuten auf Sedimentation in einem verflochtenen bis mäandrierenden Flussnetz hin. Die stark gekrümmten Teile der Flussrinnen sind bei Hochwasser von Point Bar-Absätzen dominiert (Element 1), während sie bei Niedrigwasser Ströme mit verflochtenem Muster zeigen (Element 2). Die weniger gekrümmten Teile der Flussrinnen sind durch moderate Vernetzungsindizien charakterisiert (Element 3). Proximale Überflutungsbereiche sind von sandigen Schichtflutsedimenten dominiert (Element 4), während auf den distalen Überflutungsebenen tonige Sedimente abgelagert wurden (Element 5).

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Résumé Les dépôts fluviatiles à dominance sableuse de la Soiling Formation (dépression de Hesse, en Allemagne) affleurent de manière exceptionnelle dans des carrières abandonnées près de Bad-Karlshafen et Stadtoldendorf. Une cartographie détaillée des parois des carrières révèle cinq éléments architecturaux: 1) dépôts à croissance latérale; 2) remplissage entrecroisé de chenaux mineurs; 3) dépôts de chenaux majeurs; 4) couches de sable à structure laminée; 5) dépôts argileux. Les relations verticales et latérales de ces éléments suggèrent une sédimentation dans une rivière anastomosée et à méandres. Les parties sinueuses des chenaux étaient le siège d'une sédimentation de »point bar« lors des périodes de hautes eaux (élément 1), tandis que les périodes de basses eaux se traduisent par un type de cours d'eau anastomosé (élément 2). Les parties moins sinueuses des chenaux étaient caractérisées par des indices d'anastomose plus modérés (élément 3). Les domaines proximaux de crue étaient dominés par des influx sableux (élément 4), tandis que les domaines de crue distaux recevaient des sédiments argileux (élément 5).

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