Tectonic effects of sea-floor spreading on the Arabian Shield

Paleogeographic evidence shows that the series of broad E-W anticlines and synclines on the Arabian Shield (Southern Hadramawt Arch, Wadi Hadramawt Syncline, Northern Hadramawt Arch, Rub Al Khali Syncline, Tuwaiq Homocline, Nafud Basin) are not old, inherited structures, but were formed in late Eocene and Oligocene times, as indicated by the warping of Middle Eocene sediments. The fold axes of these structures trend parallel to the Gulf of Aden, and their separation increases from S to N, i. e., with increasing distance from the Gulf of Aden. The most pronounced orogenic phase of the Toros mountain belt and the folding of the foreland belt (Lebanon, Antilebanon, Palmyra Arch, Jebel Sinjar, etc.) took place simultaneously with the warping of the shield. Furthermore, the early Tertiary Trap Volcanism occurs only in the neighborhood of the Gulf of Aden (Yemen, W-Aden Protectorate, Eritrea, Ethiopia, Somaliland). Geophysical-oceanographic research in the Gulf of Aden suggests that emplacement of basic magmatic material forms a quasi-oceanic crust (sea-floor spreading) in that rift trough. This apparently causes the displacement of the continental blocks. The close connections in time as well as in directional trends of epirogenic, orogenic and volcanic activities on the Arabian Shield to the sea-floor spreading in the Gulf of Aden indicates tectonic interrelations.This impression is still emphasized, if one considers the younger tectonic development on the shield. The young Tertiary Aden-Volcanics Belt (Miocene-Recent) extends from the East African Rift system over the West Arabian Shield all the way up to Turkey, that is to say its trend is more or less parallel to the Red Sea. Warping effects (Ras en Naqb Uplift, Jafr Depression, Bayir Uplift, Wadi Sirhan Depression, Rutba Dome and the Mesopotanian Basin) on the northern part of the Arabian Shield, where the earlier developed (Aden Gulf-related) structures die out, can be related in time and direction to the rifting in the Red Sea. Faulting along the Aqaba-Dead Sea System is of the same age and cuts the foreland belt. Finally the folding of the Zagros mountain belt is of Miocene age too.The Arabian Shield, bounded by still-active rifting structures of different direction and age, provides a classical example of the effect of sea-floor spreading on a shield area itself, and on its surrounding instable belt. The correct interpretation of these tectonic connections eventually may allow far reaching, basic conclusions.

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Zusammenfassung Die känozoische tektonische und vulkanologische Entwicklung auf und um den Arabischen Schild ist relativ jung und im Vergleich zu anderen Gegenden in ihrer Gesamtheit noch verhältnismäßig gut überschaubar. Sie bietet daher ein Beispiel, dessen Verständnis möglicherweise von grundlegender Bedeutung für die Interpretation gebirgsbildender Vorgänge werden kann.Der Arabische Schild ist im Süden und Südwesten umrahmt von den Rift-Systemen des Golfes von Aden und Roten Meeres, deren zentrale Teile durch quasi-ozeanische Kruste gekennzeichnet sind. Die Einschübe basischen magmatischen Materials (sea-floor spreading) in die Rifttröge verursachten offenbar eine Verdrängung der kontinentalen Blöcke (Bewegungssinn senkrecht zum Streichen der Zonen des aktiven sea-floor spreading). Jedenfalls läßt sich ein solcher Beanspruchungsplan von den verschiedenen tektonischen Teilvorgängen auf dem Arabischen Schild ableiten.Die Entwicklung des Golfes von Aden ist älter als die des Roten Meeres, und das gilt dementsprechend für die Eo- bis Oligozänen vulkanischen, epirogenen und orogenen Vorgänge, die räumlich und zeitlich Beziehungen zum Geschehen im Golf von Aden aufweisen (Trap-Vulkanismus, Verbiegungen des Süd- und Zentral-Arabischen Schildes und Auffaltung des Taurusgebirges und Palmyra-bogens). Alle Ereignisse, die räumliche Beziehungen zur Rotcn-Meer-Streichrichtung zeigen (Aden-Vulkanismus, epirogene Verbiegung des Nord-Arabischen Schildes und Auffaltung des Zagrosgebirges) sind jünger, d. h. seit dem Miozän besonders aktiv.

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Résumé L'évidence paléogéographique montre que, comme l'indique le gauchissement des sédiments de l'Eocéne Moyen, les séries des grands géanticlinaux et synclinaux, orientés est-ouest, sur le craton arabique (S. Hadramawt Arc, Wadi Hadramawt syncline, N. Hadramawt géanticline, Rub Al Khali syncline, Tuwaiq homocline, Nafud bassin) ne sont pas des vieilles structures antérieures, mais ont été formés durant l'Eocéne et l'Oligocène. Les axes de plissement de ces structures ont tendance à être parallèles au Golfe d'Aden. Leur séparation augmente du sud vers le nord, c'est à dire de la même manière que leur distance du Golfe d'Aden augmente. La phase orogénique la plus prononcée de la ceinture montagneuse de Toros et les prémontagnes de l'Arabie septentrionale (Lebanon, Antilebanon, Palmyra Arc, Jebel Sinjar) eurent lieu au même moment que le gauchissement du craton arabique. Bien plus, le «Trap»-volcanisme du Tertiaire Inférieur n'a lieu que dans le voisinage du Golfe d'Aden (Yemen, W-Aden Protectorat, Éritrea, Ethiopia, Somali). Des recherches géophysiques et océanographiques dans le Golfe d'Aden et la Mer Rouge suggèrent que des emplacements de matériaux d'origine magmatique forment une croûte quasi-océanique («Sea-floor Spreading») dans le fossé d'effondrement. Ceci est apparement la cause du déplacement des blocs continentaux. Les proches coïncidences aussi bien en époque qu'en direction des activités épirogéniques, orogéniques et volcaniques entre le craton arabique et le «Sea-floor Spreading» du Golfe d'Aden indiquent des correspendances tectoniques.Cette impression est encore plus renforcée, si l'on considère les développements plus récents du craton arabique. La jeune ceinture Tertiaire d'«Aden»-Volcanisme (Miocène-Recent) s'étend depuid le rift d'Afrique de l'est jusqu'en Turquie au travers du craton arabique de l'ouest. Elle se trouve de ce fait être plus ou moins parallèle à la Mer Rouge. Les gauchissements (Ras En Naqb, Jafr dépression, Bayir hautes plaines, Wadi Sirhan bassin, Rutba dome, Bassin Mésopotanien) de la partie septentrionale du craton arabique, où disparaissent des structures (identiques à celles du Golfe d'Aden) dévelopées au paravent, peuvent être associées en temps et direction au « rifting » de la Mer Rouge. Les failles le long du système Aquaba-Mer Morte sont du même âge et coupent les prémontagnes de l'Arabie septentrionale. Finalement le plissement de la ceinture montagneuse de Zagros appartient aussi au Miocène.Le craton arabique délimité par des structures d'âge et de directions différentes et toujours en cours de séparation, est un example classique de l'effet de la «Sea-floor Spreading» sur un craton et sur sa ceinture instable environnante. L'interprétation correcte de ces effets tectoniques resultera, le cas échéant, en des conclusions fondamentales très importantes.

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Formerly Southwest Center for Advanced Studied P. O. Box 30 365 Dallas Texas 75 230(Contribution No.81).     

Zur Tektonik im westlichen Fichtelgebirge

Zusammenfassung Es wird zu einigen tektonischen Problemen im westlichen Fichtelgebirge (Gradabteilungsblätter Weidenberg und Ebnath) Stellung genommen, wobei andere Deutungsmöglichkeiten zur Diskussion gestellt werden. Vor allem wird eine schichtparallele Verschieferung einer älteren Schiefrigkeit abgelehnt und das Umlaufen der Schieferung am SW-Rand des Fichtelgebirges durch sekundäre Kippungen erklärt.

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The author expresses his opinion on some tectonic problems in the western Fichtelgebirge (Topographical maps: Gradabteilungsblätter Weidenberg und Ebnath).He proposes different ways of interpretation. Above all he rejects that an older schistosity became again foliated parallel to the strata, and he ascribes the bending of the schistosity on the south-west border of the Fichtelgebirge to secundary tilts.

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Résumé L'auteur critique quelques problèmes tectoniques qui se posent à l'ouest du Fichtelgebirge. (Tebles topographiques: Gradabteilungsblätter Weidenberg und Ebnath). Il indique d'autres interprétations possibles. Avant tout il réfute qu'une ancienne schistosité au sud-ouest du Fichtelgebirge est attribuée à un basculement secondaire.

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Fichtelgebirge. .

     

Geochemical characteristics of Archaean and Late Proterozoic to Palaeozoic fine-grained sediments from Southern Africa and significance for the evolution of the continental crust

Chemical data for pelitic rocks (shallow-marine platform sediments) of the 2.9 Ga old Pongola Supergroup, South Africa, and the 550–700 Ma old Nama Group, Namibia, revealed clearly different compositions in both groups. A comparison of the Pongola and Nama data with literature values for sedimentary rocks shows a trend for Cr/TiO₂ and Cr/Zn ratios as well as the absolute Cr and Ni concentrations to lower values with decreasing age, whereas the Cr/Ni ratios seem to remain broadly constant through time. REE patterns of Pongola and Nama sediments show no significant difference, thus giving the impression of a post-Archaean origin for the demonstrably Archaean Pongola sediments. However, a plot of the trace element data for these sediments, normalized to the average shale of TuRekian &Wedepohl (1961) shows the Pongola shales to have a clear Archaean pattern whereas the Nama pelites display a typical post-Archaean signature. The results of this investigation confirm a model of rapid evolution of the Earth's upper continental crust from a predominantly mafic composition in the early Archaean to a more felsic character with increasing differentiation. The geochemistry of post-Archaean sediments may reflect the onset of cannibalistic recycling of older crust as proposed byVeizer (1973) and the end of major crustal growth.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden zwei Plattformsedimente (marine Flachwasserablagerungen) verschiedenen Alters (Pongola 2.9 Mrd. Jahre, Südafrika, Nama 550–700 Mio. Jahre, Südwest Afrika/Namibia) chemisch analysiert und miteinander verglichen. Analysen der Tonmineralfraktion sollten zusätzliche Informationen bereitstellen.Die Pelite der Pongola und Nama Gruppen lassen sich statistisch und nach geochemischen Parametern in Cluster unterteilen. Diese Cluster unterscheiden sich nur gering auf Grund ihrer Hauptelementanalysen, die Spurenelemente hingegen weisen einen altersabhängigen Trend auf. Ganz deutlich kommt dies bei den Cr-Werten zum Ausdruck. Von 545 ppm in dem ersten Cluster der ältesten Gesteine fällt er auf etwa 55 ppm in dem zweiten Nama Cluster der jüngsten Gesteine ab. Um die Entwicklungstendenzen darstellen zu können, wurden X/Y-Diagramme erstellt. Es stellte sich heraus, daß für Proben aus dem südlichen Afrika der Chromgehalt mit jünger werdendem Alter abnimmt. Zn und Ni zeigen deutlich, wie sehr diese Elementkonzentrationen in Sedimenten durch einen langen Transportweg und eine intensive Aufarbeitung beeinflußt werden können. Ein Vergleich der Pongola und Nama Daten läßt den Schluß zu, daß die Seltenen Erden nicht unbedingt zur Unterscheidung archaischer von post-archaischen Sedimente geeignet sind.Die Abnahme der Cr/TiO₂- und der Cr/Zn-Verhältnisse sowei der absoluten Cr- und Ni-Konzentrationen mit abnehmendem geologischen Alter der Sedimente deuten auf eine rasche Entwicklung (von ca. 3.3 Mrd. J. bis ca. 2.3 Mrd. J.) von einer zunächst vorwiegend mafischen oberen Erdkruste zu einer zunehmend felsischen (d. h. stärker differenzierten) Kruste hin. Die relativ geringen Veränderungen in späterer Zeit (d. h. < 2.3 Mrd. J.) lassen auf den Beginn einer Aufarbeitung schon vorhandener Sedimente (recycling) und eine nur untergeordnete Bildung neuer kontinentaler Erdkruste schließen.

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Résumé L'objet de ce travail est de comparer les compositions chimiques de la fraction pélitique (< 2) dans des sédiments de plate-forme, déposés en mer peu profonde, et appartenant respectivement au supergroupe de Pongola (± 2.9 G.a., Afrique du S) et au groupe de Nama (550–700 M.a., Namibie).Cette comparaison, menée par la méthode statistique des «clusters analysis», ne révèle pas de différence entre les deux groupes, en ce qui concerne les éléments majeurs. Pour les éléments en traces, par contre, on constate avec l'âge décroissant des roches une diminution des rapports Cr/TiO₂, Cr/Zn ainsi que des teneurs en Cr et en Ni, tandis que le rapport Cr/Ni reste sensiblement constant.Les distributions des terres rares des deux groupes ne présentent pas de différence significative, donnant l'impression d'un âge post-archéen pour les sédiments du groupe de Pongola (2.9 G.a.). Toutefois, le report de données des éléments en traces, normalisées par rapport au shale moyen deTurekian etWedepohl (1961) montre nettement des distributions archéennes pour le groupe de Pongola et post-archéennes pour le groupe de Nama.Ces investigations confirment le modèle d'une évolution rapide de la croûte continentale supérieure depuis une composition mafique à l'Archéen ancien (3.3 G.a.) vers un caractère plus felsique, c'est-à-dire plus différencié vers 2.3 G.a., le peu de changement au cours des périodes ultérieures (< 2.3 G.a.) indiquant un recyclage continuel des mêmes matériaux sans intervention notable d'un accroissement de la croûte continentale.

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( 2,9 , — 550–700 ), , . , , . , . . 545 55 . , , . . , - . , ( 3,3 2.3 ) , . . . . . 2.3 , , . . recycling, .

     

Application of Markov chain and entropy analysis to lithologic successions: An example from the Cretaceous of the Benue trough (Nigeria)

Zusammenfassung Eine Markov'sche Kettenanalyse wird in der Untersuchung von zwei stratigraphischen Ausschnitten aus der Kreide des Benue-Troges in Nigeria eingesetzt. Vier Faziesabschnitte bestehend aus grobkörnigem, mittelkörnigem und feinem Sandstein sowie Tonstein, lassen sich trennen. Matrizen zu den Faziesübergängen werden nach einem eingeschlossenen und einem mehrstufigen Markovmodell gebildet. Daraus lassen sich unabhängige Probematrizen ableiten. Bei einem Vergleich dieser zwei Serien von Matrizen und der Anwendung von zwei statistischen Tests zu diesen Matrizen stellt man fest, daß die untersuchten Formationsausschnitte Markov'sche Eigenschaften aufweisen, die eine nach oben feiner werdende Zyklizität repräsentieren. Der Fazieszyklus läßt sich als eine Faziesabfolge von Flußrinnen, Gleithängen und Überflutungsebenen eines Flußsystems interpretieren. Mit der Methode einer Fazieszählung läßt sich die Zusammensetzung eines Modalzyklus ermitteln; eine übergeordnete Matrize zeigt wichtige Zusammenhänge auf, die in der eingeschlossenen Matrize nicht sichtbar sind. Im allgemeinen nehmen die Chi-Quadratzahlen bei der Abnahme der Zahl der Nullen in der Ubergangsmatrize zu. Deshalb hat die Wahl der Zählmethode Einfluß auf die Chi-Quadratzahlen. Die Zufälligkeit im Auftreten eines Faziestypes innerhalb eines Zyklus wird durch die Entropie ausgedrückt, die von den Markovmatrizen abgeleitet werden kann. Zwei Arten von Entropien werden für jede Fazies berechnet: die Entropie nach der Ablagerung und vor der Ablagerung bilden zusammen eine Entropieserie. Die Entropie des Gesamtsystems läßt sich ebenfalls berechnen. Diese Werte werden graphisch dargestellt und mit den idialisierten Diagrammen von Hattori verglichen, wobei sich zeigt, daß es sich hier im wesentlichen um einen abgeschnittenen, asymmetrischen Zyklus (Typ A-4 von Hattory) handelt, der in einem Flußsystem abgelagert wurde. Die Untersuchung zeigt weiterhin, daß die Anwendung der Entropiefunktion zusammen mit der Markov'schen Kettenanalyse charakteristische Züge einer Sedimentserie erkennen läßt, die als diagnostischer Hinweis bei der Bewertung von Ablagerungsbedingungen in einer stratigraphischen Serie gewertet werden können.AbstractMarkov chain analysis is used in the study of two composite stratigraphic sections from the Cretaceous of the Benue trough of Nigeria. Four facies states, consisting of coarse sandstone, medium sandstone, fine sandstone and shale, are recognized in the sections. Faciès transition matrices are structured on embedded Markov and multistory Markov model, from which independent trials matrices are derived. By comparing these two sets of matrices, and applying two statistical tests to the matrices, it is established that the stratigraphic sections examined exhibit a Markovian property with a fining-upward cyclicity. The cycle is interpreted in terms of in-channel, point-bar and overbank facies association in a fluvial system. Methods of faciès count determine the composition of the modal cycle in a succession; multistory matrix reveals important relationships between facies states that are not apparent in the embedded matrix. Generally, Chi-square values increase with decrease in the number of zeros in the transition matrix; therefore, choice of count method has an effect on Chi-square value. The randomness in the occurrence of facies within a cycle is evaluated in terms of entropy which can be calculated from the Markov matrices. Two types of entropies are calculated for every facies state: entropy after deposition and entropy before deposition, which together form an entropy set; the entropy for the whole system is also calculated. These values are plotted and compared withHattori's idealized plots which indicate that the sequence is essentially a truncated asymmetric cycle (type A-4 ofHattori), and was deposited in a fluvial environment. The study further suggests that use of the entropy function together with Markov chain analysis reveals some characteristic features in a succession which can be used as diagnostic evidence in evaluating depositional environment of a stratigraphic sequence.

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Résumé On utilise une analyse par chaîne de Markov pour étudier deux sections stratigraphiques composites du Crétacé dans l'auge de Benue au Nigeria. Ces sections comportent quatre facies: grès grossier, grès moyen, grès fin et schiste. Les matrices de transition des facies sont structurées d'après un modèle de Markov emboîté et un modèle à étages multiples, à partier de quoi on a dérivé des matrices d'essais indépendantes. En comparant ces deux ensembles de matrices et en appliquant deux tests statistiques à ces matrices, on a établi que les sections stratigraphiques examinées ont une propriété Markovienne avec une cyclicité des matériaux par affinement vers le haut. Le cycle est interprété comme l'association des facies de chenal, de berge (»point-bar«) et de rive (»overbank«) dans un système fluvial. Les méthodes de comptage du facies déterminent la composition du cycle modal dans une séquence. La matrice à étages multiples révêle des relations importantes entre les facies, qui ne sont pas apparentes dans la matrice emboîtée. En général, les valeurs chi-carré augmentent lorsque le nombre de zéros décroît dans la matrice de transition. Par conséquent, le choix de la méthode de comptage a un effet sur la valeur chi-carré. Le caractère plus ou moins aléatoire de l'apparition des facies à l'intérieur d'un cycle s'évalue en termes d'entropie que l'on peut calculer à partir des matrices de Markov. On calcule deux sortes d'entropies pour chaque faciès: l'entropie après dépôt et l'entropie avant dépôt, qui forment ainsi un ensemble d'entropies. On calcule aussi l'entropie du système entier. Ces valeurs sont reportées et comparées avec les tracés idéaux d'Hattori, ce qui indique que la séquence est essentiellement un cycle assymétrique tronqué (type A4 d'Hattori), et qu'elle s'est déposée dans un milieu fluvial. De plus l'étude suggère que l'usage de la fonction d'entropie, conjointement à l'analyse par chaîne de Markov, révèle certains traits caractéristiques dans une succession. Ces traits peuvent être utilisés comme arguments diagnostiques dans la détermination du milieu de dépôt d'une séquence stratigraphique.

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Benue, , . 4 , , . . . , , , . , , . . , . . , . : . . , , Hattory: , — — 4 Hattory —, . , , , .

     

The late Palaeozoic Gondwana glaciation

The glacial deposits of Gondwana are today spread over one whole hemisphere. On the re-assembled Gondwana continents they still occupy an area exceeding that of the Pleistocene glaciation. The onset of the glaciation in the different areas has not yet been dated satisfactorily. The earliest lower and middle Carboniferous glacial beds occur in the Andean belt and in eastern Australia, where high mountains may have existed at that time. During Stephanian-Sakmarian time, when the pole wandered over Antarctica, large ice sheets reached sealevel in all the major depositories. Palaeotopographical reconstructions allow the conclusion that some of the ice centres were supported by uplands which reached altitudes of up to 1,500 m above sealevel. Depending on their palaeotopographical positions the glacigenic sediments exhibit the full facies range to be expected between glaciated uplands and glaciomarine environments. There are indications that ice may have flowed from Africa into the Paraná Basin, and from Antarctica into the Great Karoo-Basin and into Australia. At least 12 advances and retreats have been recognized in the Paraná Basin. Closer to the ice centres the record is less complete. The retreats were probably more of an interstadial than an interglacial nature. There is some evidence that the final deglaciation proceeded in stages from South America over Africa to Antarctica. The ice centres were fed by moist air from the Pacific Ocean and the Tethys.

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Zusammenfassung Die glazialen Ablagerungen von Gondwana sind heute über eine ganze Hemisphäre verteilt. Auch auf dem rekonstruierten Gondwana nehmen sie noch ein Gebiet ein, welches das der pleistozänen Vereisung übertrifft. Die frühesten, unter- und mittelkarbonen Vereisungsspuren finden sich im Anden-Gürtel und im Tasman-Belt in Ostaustralien, wo zu dieser Zeit hohe Gebirgsketten existiert haben können. Während des Stephan und Sakmar, als der Pol sich auf der Antarktis befand, erreichten große Inlandeis-Decken den Seespiegel in allen größeren Ablagerungsbecken. Paläotopographische Rekonstruktionen erlauben die Schlußfolgerung, daß einige der Eiszentren sich auf Hochländern mit Höhen von bis zu 1500 m befanden. Die glazialen Sedimente zeigen, abhängig von ihrer paläotopographischen Position, alle zu erwartenden Faziestypen. Es gibt Hinweise, daß Eis von Afrika in das Paraná-Becken und von Antarktika in das Große Karoo-Becken und nach Australien geflossen sein könnte, Wenigstens 12 Vorstöße und Rückzüge sind im Paraná-Becken erkannt worden. In der Nähe der Eiszentren ist die Zahl geringer. Die Rückzüge hatten wahrscheinlich mehr die Natur von Interstadialen als von Interglazialen. Es gibt Hinweise, daß das finale Abschmelzen im unteren Perm in mehreren Phasen von Südamerika über Afrika nach Antarktika fortgeschritten sein könnte. Die Eiszentren wurden durch feuchte Luftmassen vom Pazifischen Ozean und der Tethys genährt.

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Résumé Les dépôts glaciaires de Gondwana sont répartis actuellement sur une hémisphère entière. Même sur le Gondwana reconstitué, ils occupent encore une surface qui dépasse celle de la glaciation pleistocène. Les traces de glaciation les plus précoces, èo- et mésocarbonifères se trouvent dans la ceinture andine et dans la ceinture tasmanienne d'Australie orientale, où des chaînes de montagnes élevées ont pu exister à cette époque. Pendant le Stéphanien et le Sakmarien, lorsque le pôle s'est trouvé dans l'Antarctique, de grandes nappes continentales de glace ont atteint le niveau de la mer dans tous les grands bassins sédimentaires. Des reconstitutions paléotopographiques permettent de conclure que quelques-uns des centres de glaciation se trouvaient dans des zones de montagnes ayant des altitudes atteignant 1500 m. Les sédiments glaciaires montrent, en fonction de leur position paléotopographique, tous les types de faciès que l'on peut attendre. D'après certaines indications, la glace aurait pu couler d'Afrique dans le bassin du Paraná et de l'Antarctique dans le grand bassin du Karoo et vers l'Australie. Au moins douze avancées et retraits ont été reconnus dans le bassins du Paraná. A proximité des centres de glaciation leur nombre est moindre. Les retraits avaient sans doute un caractère plus interstadiaire qu'interglaciaire. Certaines indications permettent de penser que la fusion finale pouvrait avoir progressé, au cours du Permien inférieur, d'Amérique du Sud vers l'Afrique puis vers l'Antarctique, en plusieurs phases. Les centres de glaciation ont été nourris par des masses d'air humides venant de l'Ocean Pacifique et de la Téthys.

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Untersuchungen der seismischen Aktivität im Nordteil der Geotraverse IA

Zusammenfassung Mit Hilfe von vier seismologischen Stationen in Bad Reichenhall (BHG), Garmisch-Partenkirchen (GAP), Innsbruck (IBK) und Schlegeis (SCE) werden Kleinbeben im nördlichen Teil der Geotraverse I a beobachtet, die vom internationalen Erdbebendienst nicht registriert werden. In der Zeit von Januar 1972 bis Januar 1975 wurden etwa 200 Beben mit Herden im Untersuchungsgebiet aufgezeichnet. Seit März 1973 konnten die Epizentren von etwa 30 Beben bestimmt werden. Bei zwei Beben wurden makroseismische Untersuchungen durchgeführt. Es wurde die zeitliche und räumliche Verteilung der Beben bestimmt, um daraus auf rezente Bewegungen und Bewegungszonen in diesem Teil der Ostalpen zu schließen.

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In the northern part of the Geotraverse I a microearthquakes are investigated with four seismological stations situated in Bad Reichenhall (BHG), Garmisch-Partenkirchen (GAP), Innsbruck (IBK) and Schlegeis (SCE). Between January 1972 and January 1975 about 200 earthquakes were recorded with origins within the region under investigation. Since March 1973 the epicenters of about 30 earthquakes were determined. For two events macroseismic investigations were carried out. A seismicity map shows the nowadays mobile regions in this part of the eastern Alps.

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Résumé Grâce à quatre stations séismologiques situées à Bad Reichenhall (BHG), Garmisch-Partenkirchen (GAP), Innsbruck (IBK) et Schlegeis (SCE) environ 200 tremblements de terre ont été enrigistrés dans la région nord de la Geotraverse I a entre janvier 1972 et janvier 1975. Depuis mars 1973 les épicentres de 30 tremblements de terre ont été déterminés. A deux reprises des recherches macroséismiques ont eu lieu. La carte de la séismicité montre les régions actuellement actives dans cette partie des Alpes orientales.

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: , -, — I , . 1972 1975 200 . . , .

     

History of the terrestrial planets

A time table showing the history of the terrestrial planets is submitted in this paper. The planetary evolution is presented within the framework of global tectonics, whereby a distinction is made between exogenous and endogenous processes. Beginning with the age of 4.5 × 10⁹ years and extending to the age of 3.0 × 10⁹ years all terrestrial planets are characterized by a primordial-meteoric-vulcanic period. The development of the Moon and Mercury had been terminated with the end of this primordial period. Even until most recent times endogenous mantle processes and exogenous erosion processes shape the lithospheres on Mars, Venus, and the Earth. The Earth represents here the extreme case with highly dynamic plate tectonics. The degree of evolution of a planet is proportional to its mass. This leads to the following evolutionary scheme:

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Zusammenfassung Eine Zeittafel zur Entwicklungsgeschichte der terrestrischen Planeten wird vorgelegt. Die Planetengeschichte wird in den Rahmen einer globalen Tektonik gestellt, wobei exogene und endogene Prozesse unterschieden werden. Von ca. 4.5 bis 3.0 × 10⁹ Jahre werden alle terrestrischen Planeten von einer ur-meteorischen-vulkanischen Periode geprägt. Damit ist für den Mond und den Merkur die Entwicklung im wesentlichen abgeschlossen. Bei dem Mars, der Venus und der Erde formen bis in die jüngste Zeit endogene Mantelprozesse und exogene Erosionsprozesse die Lithosphäre, wobei die Erde den Extremfall mit einer hochdynamischen Plattentektonik repräsentiert. Der Entwicklungsgrad eines Planeten ist proportional seiner Masse. Das führt zu folgendem Entwicklungsschema:

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Résumé Une table chronologique décrivant l'évolution des planètes terrestres est proposée dans cette publication. L'évolution des planètes est présentée dans le cadre de la tectonique globale, où distinction est faite entre processus exogènes et endogènes. Entre environ 4.5 et 3.0 × 10⁹ années toutes les planètes terrestres sont caractérisées par une période primordiale-météorique-volcanique. Le développement de la Lune et de Mercure s'est terminé vers la fin de cette période primordiale. Dans Mars, Vénus et la Terre, les processus endogènes du manteau et une érosion exogène ont formé la lithosphère jusque dans les périodes les plus récentes; la Terre représente le cas extrème avec une tectonique de plaques à caractère dynamique très prononcé. Le degré d'évolution d'une planète est proportionnel à sa masse. Ceci conduit au schéma d'évolution suivant:

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. , . 4,5 3,0×10^–9 - . . , , , , . , . . :

     

Biogenic and lithogenic magnetic minerals in Atlantic and Pacific deep sea sediments and their paleomagnetic significance

The carrier of the natural magnetization of deep sea sediments was characterized by mineralogical, electron microscopic, and rock magnetic investigations. Magnetic single domain (SD) and pseudo single domain (PSD) particles which are most important for the stable remanent magnetization were separated from the magnetic »coarse fraction« and concentrated as magnetic »fine fraction«. The magnetic coarse fraction consists of lithogenic magnetite and titanomagnetite, which often contains exsolution-lamellae of ilmenite. Both minerals are partially maghematized and occur isolated in the sediment or embedded in rock particles, in regionally different concentrations. The magnetic fine fraction consists of lithogenic magnetite and titanomagnetite and biogenic magnetite (magnetofossils = fossil bacterial magnetosomes), the latter generally maghematized.A graphical method is described which allows the classification and characterization of the magnetic fine fraction by demagnetization of the anhysteretic remanent magnetization (ARM) of whole sediment samples. Three groups with different magnetic properties can be distinguished, characterized by three ARM type-curves: Type A curves are associated with sediments from abyssal plaines. They show nearly identical ARM properties and are typical for magnetofossils.Type B curves are produced by sediments from the vicinity of volcanic regions. Their shapes are variable to a certain degree and indicate two lithogenic magnetic phases.Type C curves are found for sediments from submarine ridges and regions with input of terrigenous detritus. These curves have the largest deviations among each other indicating a magnetic multi-phase assemblage including magnetofossils.

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Zusammenfassung Die Träger der Magnetisierung von Tiefseesedimenten wurden mineralogisch, elektronenmikroskopisch und gesteinsmagnetisch untersucht. Magnetische Eindomänen (SD) und Pseudo-Eindomänen (PSD) Partikel, die für eine stabile remanente Magnetisierung wichtig sind, wurden als magnetische »Feinfraktion« von der magnetischen »Grobfraktion« abgetrennt. Die magnetische Grobfraktion besteht aus lithogenem Titanomagnetit und Magnetit die teilweise maghemitisiert sind und teilweise auch Ilmenit-Entmischungslamellen aufweisen. In regional unterschiedlichen Konzentrationen liegen sie frei im Sediment oder in silikatischer Matrix eingebettet vor. Die magnetische Feinfraktion besteht sowohl aus lithogenem Titanomagnetit und Magnetit, als auch aus biogenem Magnetit (Magnetofossilien = fossile bakterielle Magnetosomen); letzterer ist größtenteils maghemitisiert.Es wird eine grafische Darstellungsmethode beschrieben, die anhand von Untersuchungen der anhysteretischen remanenten Magnetisierung (ARM) von Sedimentproben eine Charakterisierung der magnetischen Feinfraktion erlaubt. Es lassen sich dadurch drei Gruppen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften unterscheiden, die durch drei Gruppen von ARM-Kurventypen charakterisiert sind.Kurventyp A wird bei Sedimenten aus Tiefsee-Ebenen beobachtet. Die ARM-Daten sind nahezu identisch und zeigen ein Verhalten, wie es für Magnetofossilien typisch ist. Kurventyp B tritt bei Sedimenten aus dem Einzugsbereich vulkanischer Gebiete auf. Er zeigt eine größere Variation und die Form der Kurven spricht für ein System aus zwei lithogenen magnetischen Komponenten.Kurventyp C gehört zu Sedimenten aus submarinen Rücken und dem Einzugsgebiet terrigener Schüttungen. Die Kurvenverläufe sind uneinheitlich und sprechen für ein magnetisches Mehrkomponenten-System mit Beteiligung von Magnetofossilien.

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Résumé Les minéraux porteurs du magnétisme dans les sédiments de mer profonde ont été explorés par les méthodes de la minéralogie, de la microscopie électronique et du magnétisme des roches. Les particules qui correspondent à un domaine magnétique unique (SD) et pseudo-unique (PSD), significatives pour un magnétisme rénanent stable, ont été concentrées comme «fraction magnétique fine» après séparation de la «fraction magnétique grossière». Cette dernière consiste en magnétite et titanomagnétite lithogéniques, qui renferment souvent des lamelles d'exsolution d'ilménite. Ces deux minéraux sont partiellement maghémitisés; ils se présentent isolés ou inclus dans des fragments de roches, avec des concentrations régionales diverses. La fraction magnétique fine consiste en magnétite et titanomagnétite lithogéniques, ainsi qu'en magnétite biogénique (magnétofossile = magnétosome fossile bactérien), cette dernière ordinairement maghemitisée.Les auteurs présentent une méthode graphique qui permet de caractériser la fraction magnétique fine à partir de l'examen du magnétisme rémanent anhystérique (ARM) de l'échantillon de sédiment. Cette méthode permet de distinguer trois groupes de propriétés magnétiques différentes, caractérisés par trois types de courbes ARM. Les courbes de type A caractérisent les sédiments de plaines abyssales; elles montrent des propriétés ARM presque identiques et sont typiques pour les magnétofossiles. Les courbes de types B sont fournies par les sédiments voisins des régions volcaniques; leurs formes varient dans une certaine mesure et indiquent un système à deux composants magnétiques lithogéniques. Les courbes de type C correspondent aux sédiments des crêtes sous-marines et des régions à apports terrigènes; ces courbes présentent entre elles des différences plus marquées, ce qui indique un système magnétique à composants multiples, comportant des magnétofossiles.

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The manganese nodules of the Kane Gap (East Atlantic). Indicators of sedimentation — erosion changes

Manganese nodules from the Kane Gap (a deep sea channel connecting the Sierra Leone and Gambia Basins off West Africa) were investigated chemically and dated by¹⁰Be along cross-sections. Comparing the nodule structure with the stratigraphy of the related sediments, the following conclusions are drawn concerning the sedimentation processes during the last 4 to 6×10⁶ years: The growth of the nodules started about 4 to 4.5 Ma before present during or near to the end of a period of erosion on a fossil-free, probably Miocene sediment. During the first phase of only a few hundred thousandyears, the nodules grew very quickly (7 to >18 mm/Ma). Fe-rich hydrogenetic material formed the internal sections of the nodules during this time. Slowing down of the bottom currents, resulting in deposition of thin sediment covers for short intervals, caused the character of the nodules to change to a more diagenetic composition. The growth rates were reduced to about 1 to 2 mm/Ma. The time of slowing is roughly 3 to 4 Ma BP.Probable uncertainties of the dating and growth rates resulting from supposed changes of the¹⁰Be supply to the nodules due to variations of the near bottom environment are discussed.

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Zusammenfassung An Manganknollen aus der Kane-Lücke, dem Verbindungskanal zwischen Sierra Leone Becken und Gambia Becken (vor W-Afrika) wurden entlang Querprofilen durch mehrere Knollen chemische Untersuchungen und¹⁰Be Altersbestimmungen durchgeführt. Durch Vergleich des Aufbaus der Knollen mit der Stratigraphie des unterlagernden Sediments werden Rückschlüsse auf Veränderungen des Sedimentationsgeschehens während der letzten 4–6×10⁶ Jahre gezogen. Hiernach begann das Wachstum der Knollen vor maximal 4.5×10⁶ Jahren während oder gegen Ende einer Erosionsphase auf fossilfreiem, vermutlich miozänem Sediment. Während der ersten Phase wuchsen die Knollen über wenige 100000 Jahre sehr schnell (7 bis>18 mm/10⁶ Jahre). Hierbei schied sich Fe-reiche Knollensubstanz hydrogener Zusammensetzung ab. Nach Verringerung der Strömung und vermutlich zeitweiser Bildung von dünnen Sedimentschleiern änderte sich der Charakter der Knollen zu mehr diagnetischer Zusammensetzung bei wesentlich reduziertem Wachstum (ca. 1 bis 2 mm/10⁶ Jahre). Der Zeitpunkt der Umstellung ist nur sehr grob zu ermitteln, er dürfte etwa zwischen 3 und 4×10⁶ Jahren vor heute liegen.Eventuelle Unsicherheiten bei der Datierung und den Wachstumsraten, die möglicherweise aus milieubedingten Änderungen in der¹⁰Be Versorgung der Knollen resultieren, werden diskutiert.

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Résumé Le «Kana Gap» est un chenal sous-marin qui relie les bassins de Sierra Leone et de Gambie, au large de l'Afrique occidentale. Des nodules de manganèse, recueillis le long de profils transversaux dans ce chenal, ont fait l'objet d'une étude chimique et d'une détermination d'âge¹⁰Be. La comparaison entre la structure des nodules et la stratigraphie des sédiments sous-jacents permet de tirer les conclusions suivantes relatives au processus sédimentaire au cours des 4 à 6 derniers Ma. La croissance des nodules a commencé il y a environ 4 à 4,5 Ma pendant ou juste après un épisode d'érosion sous-marine sur des sédiments non fossilifères, probablement miocènes. Au cours d'une première phase d'une durée de quelques centaines de milliers d'années, la croissance a été très rapide (7 à > 18 mm par Ma) avec formation de la partie centrale du nodule, constituée de matière hydrogénée riche en Fe. Ensuite, après ralentissement des courants de fond et dépôt probable d'une mince couche de sédiment, le caractère des nodules a évolué vers une composition plus diagénétique, avec réduction du taux de croissance à 1 à 2 mm par Ma. Le moment de ce changement de régime doit se situer entre 3 et 4 Ma.Des changements dans les conditions de milieu sur le fond de la mer pourraient avoir provoqué une variation de la quantité de¹⁰Be apportée aux nodules, d'où résulterait une incertitude sur l'estimation des âges et du taux de croissance; cette question est discutée par les auteurs.

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¹⁰ , , , . , 4&#x0445;10⁶–6×10⁶ . , 4,5&#x0445;10⁶ , , , . 100.000 : 7 18 . , . , , : 1 2 . , 3&#x0445;10⁶–4&#x0445; 10⁶ . , , , , ¹⁰ .

     

Modellversuche zur Hangtektonik

Zusammenfassung Das Verformungsverhalten von Felshängen wird einmal durch die geologische Entwicklungsgeschichte, zum anderen durch die zum Zeitpunkt der Beobachtung herrschenden Randbedingungen (Höhe, Neigung des Hanges, eingeprägte Kräfte) und Gebirgseigenschaften bestimmt. Diese Gebirgseigenschaften sind einerseits von den Gesteinseigenschaften (Verformbarkeit und Festigkeit) und andererseits von der Klüftung abhängig.Mit Hilfe zweidimensionaler großmaßstäblicher Modelle, die in einer ersten Serie aus starren Kluftkörpern (Strukturmodelle) und in einer zweiten Serie aus äquivalentem Modellmaterial aufgebaut waren, wird der Versuch unternommen, die innere Kinematik eines ganzen Hangquerschnittes zu studieren. Während im ersten Fall der Einfluß des Trennflächengefüges allein untersucht werden kann, überlagern sich im zweiten Fall Material- und Gefügeparameter.Anhand der Strukturmodelle wird eine Einteilung in verschiedene typische Verformungsverhalten von Hängen in Abhängigkeit von der Kluftstellung und vom Kluftreibungswinkel vorgenommen.Der besonders interessante Fall eines Kluftkörperverbandes mit bergeinwärtsfallender Bankung — hier überlagern sich Rotations- und Translationsbewegungen — wird in seinem gesamten Verformungsablauf beschrieben und nach charakteristischen Verformungsstadien unterteilt. Dabei wird die Entwicklung der Verformungen vom Hakenwerfen der Böschungsfront bis zu einem tiefgreifenden Talzuschub mit der Ausbildung ausgeprägter Schwächezonen erfaßt.Die an den Versuchen durchgeführten Beobachtungen gestatten eine bessere Bewertung des Trennflächeneinflusses auf das Verformungsverhalten von Felsmassen mit regelmäßigem Gefügemuster (H-Typ) und geben Hinweise zur besseren Abschätzung des Verformungsablaufes im Inneren eines Hanges sowie der zu erwartenden Form des Böschungsbruchkörpers.

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The deformation behaviour of rock slopes is influenced by the geological history, by the boundary conditions (height, inclination of the slope, additional forces) acting at the time of observation and the material properties of the rock mass. The properties depend on the rock parameters (deformability and strength) and on the joint patterns.With two-dimensional large scale models which consisted of rigid blocks in the first series of tests (structural models) and of equivalent model material in a second one, it was tried to study the kinematics of a whole slope section.In the first of those cases joint fabric is the only parameter to be investigated while in the second, series of test material and structural parameters have to be considered simultaneously. The structural models allow a classification into different types of deformation behaviour of the slopes. Criteria of classifications are the inclination of the strata and the friction angle.The especially interesting case of a jointed rock system with strata dipping into the mountain (in this case rotational and translational displacements are superposed) is described in its whole deformation history which is divided into characteristic stages of deformation. The development of displacements is studied from a first Hakenwerfen at the front of the slope to a deep Talzuschub with the formation of zones of weakness (latent sliding surfaces).Conclusions drawn from these tests allow a better assessment of the influence of joint sets on the deformation behaviour of a rock mass, the development of displacements in the interior of a slope and the shape of sliding surfaces.

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Résumé Le processus de déformation des versants rocheux est déterminé d'abord par l'histoire géologique, ensuite par les conditions immédiates du milieu régnant au moment de l'observation (hauteur, inclinaison de la pente, forces emmagasinées) et par les propriétés à l'échelle de l'ensemble rocheux. Ces dernières dépendent d'une part des propriétés du matériau rocheux lui-même (déformabilité et résistance) et d'autre part de la fissuration.A l'aide de maquettes bidimensionelles à grande échelle composées, lors d'une première série, de blocs rigides (modèle structural) et lors d'une seconde série, de blocs faits d'un matériau équivalent, on a assayé d'étudier la cinématique interne d'une coupe transversale faite dans un versant. Tandis que dans le premier cas, c'est seulement l'influence de la disposition des plans de division qui a pu être recherchée, dans le second il y a eu superposition des paramètres propres à cette disposition et au matériau.En partant de ces modèles structuraux, on a pu classer les différents types de comportements à la déformation des versants en fonction de la position de fissures et de leur angle de frottement.Le cas particulièrement intéressant d'un complexe fissuré à stratification inclinant vers l'intérieur du versant (ici se superposent en effet les mouvements de rotation et de translation) est décrit intégralement dans le déroulement de sa déformation et subdivisé en stades caractéristiques de déformation. On a pu ainsi saisir le développement des déformations depuis le «Hakenwerfen» du front du talus jusqu'à la poussée en profondeur vers la vallée, avec formation de zones de faiblesse bien marquées.Les observations faites lors des essais permettent de mieux évaluer l'influence des plans de division sur le processus de déformation des masses rocheuses qui ont une structure régulière (type H). Elles donnent des indications pour apprécier plus justement le développement de la déformation dans un versant, et de la forme de la zone de rupture à laquelle il faut s'attendre.

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, -, , - , — , , . ( , ), — . : 1) — — 2) . , — . . , . Hakenwerfen Talzuschub . , , , .

     

Convection experiments and the driving mechanism

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

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

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

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Präkambrische Itabirite und Uran-Gold-Konglomerate als geochemische Zeitmarken in der Erdevolution

Zusammenfassung Anhand von ausgewählten Beispielen aus den präkambrischen Schilden Afrikas, Australiens, Brasiliens und Kanadas werden die Bildungsbedingungen von Itabiriten und Uran-Gold-Konglomeraten dargestellt und diskutiert. Die stoffliche Homogenität und paläogeographisch-geochronologische Identität lassen auf weltweit wirksame, die Sedimentation kontrollierende geochemische Parameter schließen. Untersuchungen der organischen Lebensspuren aus diesen Gesteinen implizieren eine Abhängigkeit des Sauerstoffbudgets der Erde vom Entwicklungsstand des Lebens im Präkambrium und dokumentieren eine reduzierende Atmosphäre. Der Zusammenhang zwischen Sedimentgesteinstypen und Milieuverhältnissen ist augenscheinlich. Demzufolge sind die entsprechenden Formationen als Meilensteine der irdischen Evolution anzusehen. Es wird vorgeschlagen, diese Ergebnisse bei der Gliederung des Präkambriums in Archaikum und Proterozoikum zu berücksichtigen.Die so definierte Basis des Proterozoikums kann auf Grund der angestellten Überlegungen bei der Prospektion auf Uran als potentieller Träger ökonomischer Anreicherungen betrachtet werden.

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Environmental conditions of sedimentation of itabirite and uranium-gold bearing conglomerates are described and discussed by selected examples from the Precambrian shields of South Africa, Australia, Brazil and Canada. The compositional homogeneity and paleographic-geochronologic setting make reasonable worldwide relevant parameters, which control the sedimentation. Investigations of organic residues from these rocks implicate a relationship between the oxigen budget of the earth and the stage of evolution of life in the Precambrian and demonstrate a contemporary reducing atmosphere. The connection between sedimentary rock type and environmental conditions is obvious. Accordingly the corresponding formations are to be regard as milestones of the earth's evolution. It is proposed to consider these results in the partitioning of the Precambrian into the Archaean and Proterocoic subdivisions. As a result of the reflections the newly defined basis of the Proterozoic aera might be considered as a potential carrier of economic deposits in prospecting activities for uranium.

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Résumé Les conditions de sédimentation des itabirites et des conglomérats aurifères et uranifères sont exposées et discutées à partir d'exemples sélectionnés dans les boucliers précambriens de l'Afrique, de l'Australie, du Brésil et du Canada. L'interdépendance entre les roches sédimentaires et l'atmosphère contemporaine est évidente. Les formations correspondentes, en consequence, passent pour des jalons dans l'évolution terrestre. Il est proposé de prendre ces résultats en considération dans la subdivision du Précambrien, en Archéen et en Protérozoique. La base du Protérozoïque ainsi définie, peut être considerée comme un niveau potentiel de concentrations d'uranium economiquement valables.

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History of development of late Cenozoic volcanism in the Central Caucasus

Violent volcanism developed in the central part of the Caucasus during the last stage of the Alpine orogenic cycle. Three main epochs of volcanic development are here established: the first -late Miocene-early Pliocene; the second-late Pliocene; the third — Quaternary. These epochs of volcanic activity can be subdivided into a series of phases and subphases. The total volume of volcanic products is in the order of 2000 km³. The acidic volcanic rocks are mostly rhyolitic ignimbrites and have a volume larger than 800–820 km³.

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Zusammenfassung Im Zentralteil des Großen Kaukasus tritt im Spätstadium des alpinen orogenen Zyklus ein starker Vulkanismus auf. Drei Hauptzeiten der vulkanischen Entwicklung werden verzeichnet: zunächst im späten Miozän bis frühen Pliozän; zweitens im späten Pliozän; drittens im Quartär. Die Zeiten der Vulkantätigkeit können in Phasen und Subphasen unterteilt werden. Das Gesamtvolumen der Vulkanprodukte beträgta etwa 2000 km³, wobei saure Gesteine, vorwiegend rhyolithische Ignimbrite, nicht weniger als 800–820 km³ umfassen.

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Résumé Dans la partie centrale du Grand Caucase, au stade postérieur du cycle orogénique se manifeste un volcanisme très fort. On distingue trois époques principales d'activité volcanique: 1re - miocène postérieur-pliocène antérieur;2me -pliocene postérieur; 3 me - quaternaire. Les époques de l'activité volcanique sont subdivisées en phases et sous-phases. Le volume commun des produits volcaniques est environ 2000 km³; les roches acides généralement sont les brêches de nuées ardents à liparite, dont le volume est non moins 800–820 km³.

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. 3 : ; , — . . 2000 ³; , . ., .

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Dedicated to Professor Dr. A.Rittmann on the occasion of his 75. birthday     

Mechanismus einer Hangbewegung in Quarzphylliten und dessen Kontrolle im gefügeäquivalenten Modellversuch

Zusammenfassung Beobachtungen gefügekundlicher und morphologischer Details an Bewegungsbildern einiger durch Hangbewegungen (Talzuschübe) charakteristisch verformter Isoklinalhänge in schiefrig-plattigem Quarzphyllit der Nördlichen Grauwackenzone NE des Gerlospasses (Salzburg, Österreich) waren Anregung und Grundlage zum Studium geeigneter Bewegungsmechanismen anhand gefügeäquivalenter ebener Modellsysteme.Bei großmaßstäblichen Böschungsversuchen mit Lochkartenpaketen als Modellmaterial haben sich den Gegebenheiten im Gelände entsprechende strukturelle Ergebnisse erzielen lassen.Aus unterschiedlichen Versuchsdurchführungen ergaben sich Hinweise auf die Beeinflussung des Ablaufs und des Ergebnisses des Vorganges durch den Zeitfaktor.Die Verhältnisse im Gelände werden dargestellt und die Modellversuche dazu erläutert.

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NE of Gerlospass (Salzburg, Austria) slaty quartzphyllites with slope-parallel cleavage have been characteristically shaped by slope-movements (creep; TalzuschubStini).Based on observations of typical features concerning joint pattern and morphology in these high slopes, experimental studies on deformation-mechanisms, which have probably caused the well analysed structures, had been carried out with the help of two-dimensional idealized models, representing equivalent fabric with special respect to planes of slaty cleavage and joints.Using punch-cards as model material, large-scale stability model-tests have shown results corresponding to the actual movement-pictures.Different test-conditions allow conclusions about the effects of the time-factor on the deformation-process.The paper deals with the geological field-data and the corresponding model tests.

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Résumé Des observations de détail, structurales et morphologiques, faites sur des figures de mouvement résultant de déformations suivant la pente subies par des phyllades quartziques de la »zone septentrionale de la grauwacke« au Nord-Est du col de Gerlos (Salzbourg, Autriche) ont fait l'objet de l'étude du mécanisme du mouvement sur des modèles plans de structure équivalente.On a utilisé des paquets de cartes d'ordinateur comme matériau de maquette pour ces recherches sur pente à grande échelle. Les résultats se sont montrées concordants aux données du terrain du point de vue structural.Les recherches, menées de plusieurs façons différentes, ont donné des renseignements sur l'influence du facteur temps sur le déroulement et les résultats du phénomène. Les conditions de terrains sont figurées et les essais sur modèles en fournissent l'explication.

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Post-Svecokarelian andinotype evolution in central Sweden

Granitoids and associated volcanics, postorogenic in relation to the Svecokarelian orogeny, constitute a belt in central Sweden. Evidence presented in this paper suggest that the belt originated in an Andinotype orogenic environment. The inferred development of the belt was characterized by fracture-controlled high-level emplacement of batholiths in an ensialic setting. Voluminous venting of ignimbrites and formation of grabens through cauldron subsidence accompanied the recurrent intrusive activity. Block movements and episodes of burial metamorphism appear to have been prominent features throughout the history of the post-Svecokarelian belt.

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Zusammenfassung Granitoide Plutonite und verwandte Vulkanite, post-orogen im Verhältnis zur Svekokarelischen Orogenese, bilden einen Gürtel in Mittelschweden. Es wird gezeigt, daß der Gürtel in einer andinotypen Orogenese gebildet wurde. Die vorgeschlagene Entwicklung des Gürtels ist geprägt durch spaltentektonisch kontrollierte Platznahme von Batholithen in einem seichten Niveau der Kruste in ensialischem Mileau. Umfangreiche Eruptionen von Ignimbriten sowie die Bildung von Grabenbrüchen durch Kalderen-Einstürzungen begleiten die erneute intrusive Tätigkeit. Blockbewegungen und episodische Versenkungsmetamorphosen sind charakteristisch während der gesamten Entwicklungsgeschichte des post-svekokarelischen Gürtels.

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Résumé Des granitoïdes et des volcanites associées, postorogéniques par rapport à l'orogénese svécokarélienne, forment une ceinture en Suède centrale. La présente étude suggère que la mise en place de ces roches s'est effectuée dans un environment orogénique Andinotype. L'évolution de la ceinture c'est caractérisée par la mise en place; contrée par des fractures, de batholites peu profonds, en milieu ensialique. Des volumineuses éruptions d'ignimbrites et la formation de grabens par «cauldron subsidence» ont accompagné la mise en place des batholites. Des mouvements verticaux de blocs, ainsi que des épisodes de métamorphisme d'enfouissement («burial metamorphism») semblent être des faits dominants du développement historique de la ceinture post-svécokarélienne.

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Plio-pleistocene volcanism in the Andean Cordillera of Central Chile (33∘ – 40∘ S. L.)

Recent field studies in the Andean Cordillera of Central Chile (33–40 S. L.) have shown a widespread distribution around the Chile-Argentina border of pliopleistocene volcanic and pyroclastic flow (5-1 m. y. K/Ar). The older ages are found in Rio Blanco (Santiago) area and the younger in the Cola de Zorro area. They cover horizontal to sub-horizontally, with strong unconformity their meso-cenozoic basement.In the Rio Blanco area the most silicic rocks are dactic and rhyolitic ignimbrites and lava flows. They are similar to the Rhyolitic Formation (Zeil andPichler, 1967) of northern Chile.South of 36 S. L. most of the rocks are calcalkaline basalts and andesites except for the samples from the Pino Hachado area, which plot nearRittman's alkaline field. Chemical inhomogenety of the plio-pleistocene volcanic rocks is thus present in the Andes of Central Chile.

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Zusammenfassung Neue Arbeiten über die Geologie der Cordillera de los Andes im zentralen Abschnitt Chiles (33–40 S) haben eine enorme Verbreitung von plio/pleistozänen Vulkaniten (5-1 m. a.) vor allem in der Grenzregion mit Argentinien ergeben. Die höheren Alter fand man im Gebiet von Rio Blanco (Santiago) und die jüngsten im Gebiet von Cola de Zorro.Die Vulkanite bedecken mit einer horizontalen bis subhorizontalen Verbreitung und mit einer scharfen Diskordanz alle Gesteinsserien des Mesozoikums und Känozoikums.Im Gebiet von Rio Blanco handelt es sich um Ignimbrite rhyolitischer und dacitischer Zusammensetzung. Die kieselsäurereichsten Proben sind ähnlich den Gesteinen der Rhyolit-Formation vonZeil &Pichler (1967) in Nordchile.Südlich von 36 S hat die Mehrheit der Proben eine andesitische und basaltische Zusammensetzung. Es sind kalkalkaline Gesteine mit Ausnahme der Proben von Pino Hachado, die einen starken alkalinen Trend nach dem Diagramm vonRittmann haben. Auf diese Weise ergibt sich eine chemische Inhomogenität bei den plio/pleistozänen Vulkaniten von Zentralchile.

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Resumen Los más recientes trabajos de geología de campo en la Cordillera de los Andes de Chile Central (33–40 L. S.) han evidenciado enormes extensiones de rocas volcánicas pliopleistocénicas (5-1 m. a.) sobre todo en el área limítrofe con Argentina. Las mayores edades fueron encontradas en el area de Rio Blanco (Santiago) y las más jóvenes en el area de Cola de Zorro.Las rocas volcánicas plio-pleistocénicas cubren con disposición horizontal a subhorizontal y con fuerte discordancia a todas las rocas subyacentes del Meso y Cenozoico.En el area de Río Blanco las rocas son ignimbritas de composición riolítica a dacítica y corresponden a las muestras más silícicas similar a rocas de la Formación Riolítica del norte de Chile deZeil yPichler (1967).Al sur del paralelo 36 S la mayoría de las muestras son de composición andesítica y basáltica de naturaleza calcoalcalina excepto las muestras de Pino Hachado que presentan fuerte afînidad alcalina según el diagrama deRittmann. De esta manera se muestra que existe inhomogeneidad química en las rocas volcánicas plios-pleistocénicas de Chile Central.

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Cordillera de los Andes (33°–40° S) , . - (), --. , , . - . 36° . - , . . . , - .

     

Shelf to basin transition in the Cambrian-Lower ordovician of Sardinia (Italy)

In southern and central Sardinia two different Cambrian-Lower Ordovician sedimentary belts occur. The former is exposed in southwestern Sardinia (Iglesiente and Sulcis), and is characterized by shallow-marine siliciclastic and carbonate sediments settled on a continental shelf with lowangle morphology. The latter, exposed in the Nappe Zone (central and southeastern Sardinia), consists of a thick monotonous sequence of siliciclastic deposits settled in a deeper-water basin.The comparative analysis of the sequences and their palinspastic reconstruction lead to recognize an inner and outer shelf respectively in Iglesiente and in northern Sulcis, a transition to the basin in eastern and southern Sulcis and a basin in the eastern areas of Sardinia (Nappe Zone).

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Zusammenfassung In Süd- und Zentral-Sardinien gibt es zwei unterschiedliche Sedimentgürtel im Kambrium bis Unterordovizium. Der ältere ist in Südwest-Sardinien (Iglesiente und Sulcis) aufgeschlossen. Er ist aus flachmarinen siliziklastischen und karbonatischen Sedimenten eines kontinentalen Schelfes mit flachem Relief aufgebaut. Der zweite Sedimentgürtel, aufgeschlossen in der Decken-Zone (Zentral- und SE-Sardinien) besteht aus einer mächtigen einheitlichen Folge von siliziklastischen Ablagerungen eines tieferen Beckens.Die vergleichende Analyse der Folgen und die palinspastische Rekonstruktion läßt einen inneren und einen äußeren Schelf im Gebiet von Iglesiente und nördlichen Sulcis erkennen, einen Übergang zum Becken im östlichen und südlichen Sulcis sowie ein Becken im östlichen Sardinien (Decken-Zone).

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Résumé En Sardaigne méridionale et centrale, on connaît deux ensembles sédimentaires d'âge cambro-ordovicien. Le premier, exposé dans la partie sud-occidentale de l'île (secteurs de l'Iglesiente et du Sulcis), est caractérisé par des sédiments carbonatés et terrigènes déposés sur un shelf continental morphologiquement régulier et à inclinaison faible.Le second, exposé dans la »zone des nappes« (Sardaigne orientale) est composé d'une séquence terrigène monotone déposée dans un bassin plus profond. L'analyse comparée des séquences et les reconstructions palynspastiques conduisent à reconnaître plusieurs domaines paléogéographiques: un shelf interne dans l'Iglesiente, un shelf externe dans le Sulcis septentrional, une transition vers le bassin profond dans le sud et l'est du Sulcis et ce bassin profond dans la Sardaigne orientale (»zones des nappes«).

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, . - (Iglesiente Sulcis) , , . , ( - ), , . : Iglesiente, — Sulcis, — Sulcis, — .

     

Die alpidischen Stockwerke der südlichen Ägäis

Zusammenfassung Im Bereich der südlichen Ägäis überlagern vier allochthone Stockwerke den autochthonen Plattenkalk (Perm-Oligozän). Die allochthonen Serien entstammen ursprünglich konzentrisch angeordneten mesozoisch-alttertiären Faziesräumen der zentralen Ägäis. Die tektonische Abfolge aus neritischen Karbonaten, pelagischen Karbonaten und einem vulkano-sedimentären Komplex, die durch inkompetente Zwischenmittel (Mélange) getrennt werden, besteht über den gesamten Bogen. Fazielle und stratigraphische Merkmale sowie die Art der Deformation ermöglichen die Korrelation der Teilprofile des südägäischen Deckenstapels und dessen Anknüpfung an die südwestliche Türkei. Die kinematische Analyse des Deckenbaus führt zu dem Bild eines sich ausbreitenden Mantel-Diapirs, an dessen geneigter Grenzfläche ein gravitativer Transport ausgelöst wurde.

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In the realm of the Southern Aegean Arc four allochthonous units are piled up above the autochthonous Cherty Limestone (Permian-Oligocene). The allochthonous units are derived from different Mesozoic to Paleogene facies zones which originally were arranged in concentric belts in the Central Aegean Sea. The nappe pile consists — from bottom to top — of neritic carbonates, pelagic carbonates and a volcano-sedimentary complex along the entire arc. These competent units are separated by incompetent members of mainly flyschoid sediments, acting as lubricants. The intercalated sediments were deformed to mélanges due to tectonic transport. Facies analysis, stratigraphy and the style of deformation lead to a correlation of type sections of the southern Aegean nappe pile and its relation to the southwestern part of Turkey. The nappe transport is caused by diapiric uplift and lateral shifting of a thermal dome. A radial gravity transport occurred on its inclined boundary plane.

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Résumé Dans la région de l'Egée méridionale le Calcaire en plaquettes, en position autochthone (Permian-Oligocène) repose sous quatre unités allochthones. Les séries allochthones proviennent de différentes zones de faciès mésozoique-paléogène qui à l'origine étaient disposées concentriquement dans l'Égée centrale. Les nappes sont constituées tout le long de l'arc entier pour des carbonates néritiques, des carbonates pélagiques et un complexe volcano-sédimentaire. Ces unités compétentes sont séparées par des formations incompétentes, notamment des sédiments flyschoides qui ont servi de lubrificant. Ces sédiments intercalés ont été déformés en mélanges par le transport tectonique. Des caractéristiques de faciès et d'ordre stratigraphique, et le style de la déformation rendent possible la corrélation entre les fractions des nappes sud-égéennes et leur rattachement au sud-ouest de la Turquie. Le transport des nappes est lié au déploiement latéral de l'enveloppe d'un dôme diapirique, qui a déclanché un transport radial, par gravité, le long de sa base inclinée.

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4 (-). - - . - , (Mélange). , - - . , .

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Diese Untersuchungen wurden im Rahmen des Schwerpunktprogrammes Geodynamik des mediterranen Raumes der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt und gefördert. Ausgehend von einer Geländetätigkeit auf Kreta in den Jahren 1973–1975 erfolgten im Herbst 1975 Vergleichsbegehungen auf dem Peloponnes, auf Rhodos und den Kykladen. Von den Mitarbeitern des Institutes für Geologie und Paläontologie der TU Braunschweig übernahmen dankenswerterweise FrauBeddies und FrauBusch die Niederschrift des Manuskriptes sowie Übersetzungsarbeiten. HerrStosnach führte freundlicherweise die Reinzeichnung der Abbildungen und Fotoarbeiten aus.     

Die mesozoische Magnafazies-Abfolge in den nördlichen Anden (Peru,Ekuador, Kolumbien)

Zusammenfassung Die weit über 100 sedimentären Formationen und Gruppen im mesozoischen epikontinentalen bis kontinentalen Oriente Andino der nördlichen Anden (Peru, Ekuador und Kolumbien) werden 6 zeitlich aufeinanderfolgenden Magnafazies-Einheiten zugeordnet. Dabei zeichnet sich deutlich eine einheitliche paläogeographisch-sedimentäre Entwicklung in den genannten Räumen ab, obwohl sich der geologische Bau der andinen West- bzw. Küstenkordilleren im Norden (Kolumbien, Ekuador) grundsätzlich vom Süden (Peru, Chile) unterscheidet.

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Over 100 sedimentary formations and groups are known from the epicontinental to continental Mesozoic (Oriente Andino sensu H.Bürgl) in the Andean region of Peru, Ecuador and Colombia. These lithostratigraphic (or facial) complexes are attached to 6 magnafacies-units which follow each other chronologically, thereby clearly evidencing a uniform paleogeographic-sedimentary development in the mentioned areas, although the geological structure of the Western respectively Coastal Cordilleras of the North (Colombia, Ecuador) is fundamentally different from that of the Southern ones (Peru, Chile).

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Resumen Más de 100 grupos y formaciones sedimentarios des »Oriente Andino« (sensu H.Bürgl) en los Andes septentrionales (PerÚ, Ecuador, Colombia) están asociados a 6 unidades magnafaciales que se suceden cronológicamente. Este »Oriente Andino« abarca las cuencas sedimentarias de tipo epicontiental a continental de la época mesozoica. Se bosqueja así claramente, en las áreas mencionadas, una evolución paleogeográfica-sedimentológica bastante uniforme, aunque las estructuras geológicas de las Cordilleras Occidentales (o Costeras, respectivamente) de la parte septentrional (Colombia, Ecuador) se diferencian fundamentalmente de las del Sur (PerÚ, Chile).

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100 Oriente Andine (, ) 6 . , ( , ) (, ).

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Der Verf. dankt der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Bonn-Bad Godesberg) für Reisebeihilfen während der Jahre 1966 bis 1977.     

Structural and metamorphic evolution of the Sierras Australes (Buenos Aires Province/Argentina)

The Precambrian Basement Complex rocks as well as the Early to Late Palaeozoic cover sediments of the Sierras Australes were affected by one dominant folding and shearing event verging northeastward during Middle to Late Permian times. Strain estimates point to a minimal flattening and lateral shortening of the sedimentary cover sequence of c.20% and c.24% respectively. Continuing rotational deformation within first and second shear and thrust zones is documented by second and third folding and shearing. To the SW the fold belt changes into a fold and thrust belt where imbrication involves the basement. The deformational events were accompanied and outlasted by anchizonal to greenschist facies metamorphism proven by illite crystallinity and quartz deformation and recrystallization data. A temperature increase from ENE to WSW and also from N to S allowed a more ductile deformation of the rock sequence due to different deformation mechanisms operating. The folding and thrusting events were followed by strike-slip shearing on subvertical shear planes and shear zones under an overall sinistral transpressive regime. A model for the tectonic evolution of the Sierras Australes is proposed and some implications for its setting in the Gondwana reconstruction are given.

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Zusammenfassung Das präkambrische Basement sowie die alt- und jungpaläozoischen Deckschichten der Sierras Australes wurden während des Mittl. bis Ob. Perm von einer NE vergenten Faltung und Scherung erfaßt. Strain-Abschätzungen deuten auf eine minimale Plättung und laterale Verkürzung der Sedimentfolge von ca. 20% bzw. 24%. Die fortlaufende relationale Deformation in den ersten und zweiten Scher- und Überschiebungszonen ist durch zweite und dritte Faltung mit Scherung dokumentiert. Der Sierras Australes-Faltengürtel geht nach SW in einen Falten-Überschiebungsgürtel über, dessen nach NE gerichtete Imbrikationen das Basement einbeziehen. Daten der Illit-Kristallinität und Quarz-Deformation/-Rekristallisation zeigen, daß die Deformationen von anchizonaler bis seicht-grünschieferfazieller Metamorphose begleitet und überdauert wurden. Mit der von ENE nach WSW bzw. N nach S zunehmenden Temperierung setzten verschiedene Deformationsmechanismen ein. Sie ermöglichten eine zunehmend duktile Verformung der Gesteinsfolgen. Auf die Faltungen und Auf-/Überschiebungen folgten Lateralverschiebungen an subvertikalen Scherflächen und -zonen unter einem sinistralen transpressiven Regime. Für die tektonische Entwicklung der Sierras Australes wird ein Modell vorgeschlagen, und die Folgerungen für die Stellung in der Gondwana-Rekonstruktion werden angeführt.

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Résumé Les roches du socle précambrien ainsi que la couverture sédimentaire éo- à tardi-paléozoïque des Sierras Australes ont été affectées, au cours du Permien moyen à supérieur, d'un plissement et d'un cisaillement à vergence nord-est. Les déformations sont estimées à au moins 20% d'aplatissement et 24% de raccourcissement latéral. Dans la première et la deuxième zone de cisaillement et de charriage, la déformation rotationnelle continue s'exprime par les deuxième et troisième plissements. Vers le SW la ceinture plissée passe à une ceinture plissée et charriée qui comporte des imbrications du socle. Les déformations ont été accompagnées et suivies d'un métamorphisme de faciès d'anchizone à «schistes verts», ainsi qu'en attestent la cristallinité de l'illite et la déformation et recristallisation du quartz. L'accroissement de la température de l'ENE vers l'WSW ainsi que du N vers le S a donné lieu à des mécanismes de déformation de caractère de plus en plus ductile. La phase de plissement et de charriage a été suivie par un régime de cisaillements décrochants sénestres le long de plans et de shear-zones subverticaux. Les auteurs proposent un modèle de l'évolution tectonique des Sierras Australes et discutent de son insertion dans la reconstruction du Gondwana.

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