The potassic feldspar in metamorphic rocks from the western Hohe Tauern area,eastern Alps

Zusammenfassung Es wurden Kalifeldspäte aus Orthogneisen, Paragneisen und Glimmerschiefern des westlichen Tauemfensters (Hohe Tauern, Tirol) mit optischen und röntgenographischen Methoden im Hinblick auf ihren Strukturzustand untersucht.Es zeigte sich, daß in den Randbereichen des Tauemfensters in Gesteinen der Grünschieferfazies weitgehend geordneter Mikroklin mit einem optischen Achsenwinkel 2 V_x 80°, Auslöschungswinkel Z (010)=15–20°, Doppelbrechung n_z-n_x= 0,0065, Triklinität=0,90-–0,95, ca. 0,88 Al auf T₁O-Position und einem Ab-Gehalt von ca. 5 Gew.% auftritt. Dagegen wurden in Gesteinen der schwachtemperierten Amphibolitfazies des zentralen Bereichs Orthoklase bis intermediäre Mikrokline mit stark schwankenden optischen Eigenschaften, mit Triklinitäten zwischen 0 und 0,7, 0,8 bis 0,9 Al in T₁-Positionen, 0,45–0,8 Al auf T₁O und Ab-Gehalten von ca. 10 Gew.% festgestellt. Die Kalifeldspatkristalle zeigen ungleichmäßige Auslöschung mit Winkeln von Z (010) zwischen 0 und 15°, 2 V_x zwischen 50 und 75° und n_z-n_x=0,005 bis 0,006. Teilweise ist Zonarbau mit geringerer Triklinität am Kornrande erkennbar. Diese undulös auslöschenden Kalifeldspäte enthalten einzelne schmale Lamellen von maximal triklinem Mikroklin mit Z (010)=15–20° und n_z-n_x= 0,006–0,007.Die Grenze zwischen dem Verbreitungsgebiet von maximalem Mikroklin einerseits und Orthoklas bis intermediärem Mikroklin andererseits verläuft in den westlichen Hohen Tauern ungefähr konform mit der Albit-Oligoklas-Grenze (Morteani &Raase, 1974) und mit der aus Sauerstoff-Isotopen-Untersuchungen bestimmten 500° C-Isotherme (Hoernes &Friedrichsen, 1974).

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The potassic feldspar in orthogneisses, paragneisses, and mica schists from the western Tauernfenster (Hohe Tauern, Tyrol) were studied by optical and X-ray methods with regard to their structural state and in relation to grade of metamorphism.In the peripheral region of the Tauernfenster in greenschist-facies rocks highly triclinic microcline occurs with an optic angle 2 V_x of about 80°, extinction angle Z (010) =15–20°, birefringence n_z-n_x=0.0065, triclinicity=0.90–0.95, approx. 0.88 Al in T₁O-site, and an Ab-content of about 5 wt.%. In the central area with rocks of the low-grade amphibolite facies, on the other hand, orthoclase to intermediate microcline with highly variable optical properties, triclinicities in the range of 0–0.7, 0.8–0.9 Al in T₁-sites, 0.45–0.8 Al in T₁O-site, and an Ab-content of about 10 wt.% was recognized. The K-feldspar grains have nonuniform extinction Z (010) scattering in the range of 0–15°, 2 V_x in the range of 50–75°, and n_z-n_x= 0.005–0.006. Sometimes a zonal structure with lower triclinicity exists at the rim. These undulatory K-feldspar grains usually contain small lamellae of highly triclinic microcline with Z (010) =15–20° and n_z-n_x=0.006–0.007.From the occurrence of maximum microcline and of orthoclase to intermediate microcline in the Hohe Tauern area an isograd was defined that is approximately conformable with the albite-oligoclase isograd (Morteani &Raase, 1974) and with the 500° C isotherm based on oxygen isotope analyses (Hoernes &Friedrïchsen, 1974).

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Résumé Les feldspaths potassiques d'orthogneiss, de paragneiss et de micaschistes de la Fenêtre des Tauern occidental (Hohe Tauern, Tirol) ont été étudiés du point de vue de leur état structural.Dans les roches du faciès schistes verts de la région périphérique de la Fenêtre des Tauern les microclines sont caractérisés par un angle des axes optiques 2 V_p =80°, un angle d'extinction n_g (010)=15–20°, une biréfringence n_g-n_p=0,0065, une triclinicité= 0,90–0,95, 0,88 Al dans le site T₁O et par une teneur en albite d'environ 5%. Au contraire, dans les roches du faciès amphibolite à faible degré de la région centrale, ont été observées des orthoses allant à des microclines intermédiaires avec des propriétés optiques très variables, un degré de triclinicité de 0 à 0,7, 0,8–0,9 Al dans les sites T₁, 0,45–0,8 Al dans T₁O et avec une teneur en albite d'environ 10%.Les cristaux de feldspath montrent une extinction irrégulière avec des angles Z (010) variable de 0 à 15°, 2 V_p de 50 à 75° et n_g-n_p=0,005–0,006.On peut voir quelquefois une structure zonée avec une triclinicité moindre au bord des cristaux. Ces feldspaths potassiques contiennent de minces lamelles de microcline à triclinicité maximum, avec n_g (010)=15–20° et n_g-n_p 0,006–0,007.La limite entre les régions à microcline maximum d'une part, et à orthose ou microcline intermédiaire d'autre part, suit, dans les Hohe Tauern, sensiblement l'isograde albite-oligoclase (Morteani &Raase, 1974) et, l'isotherme de 500° C telle qu'elle fut determinée les isotopes de l'oxygène (Hoernes &Friedrichsen, 1974).

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, ( , ) ., 2 V_x80°, Z (010)=15–20°, n_z–n_x=0,0065, =0,90–0,95, 0,88 l T₁O Ab 5 .-%. , 0 0,7, 0,8-0,9 1 T₁ l 10 .-%. Z V (010) 0 15°, 2 V_x 50 75° n_z–n_x=0,005–0,006. . Z V (010) =15-20° n_z–n_x=0,006–0,007. , Morteani & Raase (1974) 500° , Hoernes & Friedrichsen (1974).

     

Scapolite-bearing and related calc-silicate layers from the alpujarride series. (Betic cordilleras of Southern Spain). A discussion on their origin and some comments

Generalized development of calc-silicate bands in several alpujarride units of the central and western segments of the Betic Zone, is interpreted as the result of metamorphic differentiation from original calcium-rich sedimentary beds in the sequence. Presence of Scapolite suggests that this phenomenon may have been made possible by the catalizing action of high anion concentrations in the pore fluid medium during metamorphism, probably caused by the existence of evaporic material in the original sediments. This hypothesis, which is further supported by anomalous high Ca, Na and K contents of the enclosing metapelites, leads to the correlation of the present calc-silicate bearing metamorphic formations with well-known permo-werfenian evaporitic series in other units of the Betic Zone. The use of this new criterion of stratigraphic correlation would indicate that highly metamorphosed permo-triassic sequences have often been misidentified as more ancient formations, thus causing an underestimation of the importance of alpine HT-LP metamorphism in the alpujarride tectonic domain.

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Zusammenfassung Das häufige Auftreten von Kalksilikatbändern (manchmal mit Skapolith) in einigen alpujarriden Einheiten, besonders im zentralen und westlichen Abschnitt der betischen Kordillere, wird erklärt als Ergebnis einer metamorphen Differentiation von ursprünglich Ca-reichen Schichten. Die Anwesenheit von Skapolith legt eine hohe Anionenkonzentration der intergranularen fluiden Phasen während der Metamorphose nahe, bedingt durch evaporitisches Material der ursprünglichen Sedimente. Diese Hypothese, zusätzlich gestützt durch den extrem hohen Gehalt der umgebenden Pelite an löslichen Kathionen (Ca, Na, K), erlaubt die Korrelation der Kalksilikatbänder-haltigen Formationen mit aus anderen betischen Einheiten bekannten evaporitischen Serien des Permowerfenïan. Auf die stratigraphische Korrelation angewendet, legt dies nahe, daß öfters hochmetamorphe, permotriadische Serien fälschlicherweise als älter betrachtet wurden, was zu einer Unterschätzung der alpinen Metamorphose (Niederdruck-Hochtemperatur) im alpujarridem Bereich führte.

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Resumen El desarrollo bastante generalizado de bandas de silicatos calcicos, entre los cuales se encuentra a veces una escapolita, en varias unidades alpujárrides de los segmentos central y occidental de la Zona Bética, es interpretado como el resultado de un proceso de diferenciación metamórfica a partir de lechos sedimentarios originalmente ricos en calcio. La presencia de escapolita sugiere que este hecho ha sido probablemente posible gracias a la existencia de una alta concentración de aniones en el fluido metamórfico intergranular, condicionada por la existencia de material evaporitico en los sedimentos originales. Esta última hipótesis que es ulteriormente apoyada por un contenido anómalamente alto de cationes solubles (Ca, Na, K) en las metapelitas encajantes, permite correlacionar las formaciones que contienen los lechos de silicatos calcicos con conocidas series evaporiticas de edad permowerfenense en otras unidades de la Zona Bética. La aplicación de este nuevo criterio de correlación estratigráfica sugiere que series permotriásicas altamente metamorfizadas han sido a menudo erróneamente interpretadas como más antiguas, hecho que ha conllevado a una substimación de la importancia del metamorfismo (BP-AT) alpino en el dominio tectónico alpujárride.

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Résumé Le developpement très fréquent de roches litées à silicates calciques dans quelques unités alpujarrides des regions centrale et occidentale de la Zone Bétique, est interpreté comme la conséquence d'un processus de différenciation métamorphique à partir de lits riches en calcium dans les sequences sédimentaires originelles. La présence de scapolite suggére que ce phénomène a été rendu possible par l'intervention d'un cataliseur naturel, tel que des hautes concentrations en anions dans le milieu fluide intergranulaire pendant le métamorphisme, occasionées probablement par l'existence de materiel évaporitique dans les sédiments originels.Cette hypothese, qui se trouve additionellement supportée par des teneurs élevées en cations solubles des métapelites encaissantes, permet d'assimiler les formations qui contiennent les lits à silicates calciques avec des séries évaporitiques permowerféniennes, bien connues dans d'autres unités des zones internes des Cordilléres Bétiques. L'application de ce nouveau critère de corrélation stratigraphique indiquerait que des séquences permotriasiques fortement affectées par le métamorphisme ont été souvent à tort interprétées comme plus anciennes, amenant ainsi a une sous-estimation de l'importance du métamorphisme alpin (BP-HT) dans le domaine tectonique alpujarride.

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- — — , , , , . , . , : , Na, , , - Permowerfenian, . , - , — — .

     

Floodfan sedimentation and gravitational anomalies in the Salar de Punta Negra,Northern Chile

The Upper Tertiary inter-andean tectonic trough of the Salar de Punta Negra is being filled mainly through sporadic flash-floods by denudation products from the East (Andes). Borehole records up to 430 m deep suggest depositional conditions similar to the actual ones.Block tectonic movements with N-S and NNE-SSW directions from Upper Tertiary through Pleistocene affected the normal morphology of the fans.Gravity survey has corfirmed a tectonic origin of the basin. East of the Salar, a buried graben with an alluvial fill of 550–750 m thickness was found, which may contain a groundwater reservoir.

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Zusammenfassung Der jungtertiäre intra-andine Graben des Salars Punta Negra wurde durch sporadische Flutfächer vorwiegend aus dem Osten (Hochkordillere) gefüllt. Bohrungen bis 430 m Tiefe zeigen ähnliche Fanglomerate, wie sie heute entstehen.Verwerfungen mit N-S- und NNE-SSW-Richtungen zwischen Jungtertiär und Pleistozän beeinflussen die Morphologie der Schuttfächer.Gravimetrische Messungen ergaben, daß die Depression tektonisch angelegt ist. Östlich des heutigen Salars liegt ein verschütteter Graben mit einer alluvialen Füllung von mindestens 550–750 m Dicke. Hier könnte ein Grundwasser-Reservoir liegen.

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Resumen El graben intra-andino del Salar de Punta Negra de edad Terciario Superior ha sido esporádicamente rellenado por conos aluviales. Estos vienen principalmente del este desde la Alta Cordillera. Perforaciones que han llegado hasta 430 m de profundidad muestran fanglomerados semejantes a los que se forman actualmente.Una tectónica de bloques de dirección N-S y NNE-SSW entre el Terciario Superior y el Pleistoceno afectan la morfología de los conos aluviales.Mediciones gravimétricas permiten concluir que la depresión tiene origen tectónico. Al oriente del Salar aparece un graben relleno de materiales aluviales con una potencia entre 550–750 m. Este graben puede contener acuíferos profundos de utilidad local.

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Résumé Le graben intra-andin Cénozoïque Supérieur du Salar de Punta Negra se comble par des courants torrentueux sporadiques de produits de dénudation venant surtout de l'Est (Haute Cordillère). Des forages atteignant 430 m de profondeur suggèrent des conditions de dépôt similaires aux actuelles.Des failles N-S et NNE-SSW actives depuis le Cénozoïque Supérieur jusqu'au Pléistocène ont affecté la morphologie des cônes de déjection.Les mesures gravimétriques confirment l'origine tectonique du bassin de Punta Negra. A l'Est du Salar est situé un graben totalement enfoui de dépôts alluviaux d'une puissance d'environ 550–750 m, où des nappes aquifères exploitables sont susceptibles d'exister à grande profondeur.

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- Salars Punta Negra , . 430 , . - -- — -- . , , . Salars , 550–750 . .

     

Development of magmas and igneous rocks in the tertiary volcanism of Hungary

In the Tertiary history of the Pannonian massif — typical example of median masses — the most remarkable features are the considerable thinning out and the increase of accessibility of the crust. Diversities of its behaviour with respect to ascending selective (ionic) currents — which are considered as primary causes of volcanism — are manifest in the distribution and characteristics of igneous products: on the culmination area (core) of the mantle dome Neogene volcanism is represented exclusively by huge ash-flow blankets (in three cycles) totalling 15,000 cu. kms in volume, while famous volcanic mountains of the border area consist of andesitic explosion, effusion and shallow intrusion products of much less (5000 cu. kms) extension. The two distinct trends of composition and petrogenetic features are explained by different conditions of ascent of the igneous material: 1. diffuse and extremely slow rise combined with intense contaminations yields ash-flow outpourings of rhyolitic composition; 2. speedy issue along chimneys controlled by the border fractures of the median mass feed normal andesitic volcanism.

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Zusammenfassung Das pannonische Massiv, ein typisches Beispiel für die Zwischenmassive, ist in seiner tertiären Entwicklung neben bedeutender Ausdünnung durch eine erhöhte Penetrierbarkeit der Kruste gekennzeichnet. Ihr verschiedenes Verhalten gegenüber emporsteigenden, selektiven ionischen Strömungen, die als Ursachen der vulkanischen Erscheinungen angenommen werden, kommt in der Verteilung und im Charakter der vulkanischen Produkte klar zum Audruck: das zentrale Kulminationsgebiet der Mantelwölbung wurde in drei Hauptzyklen von riesigen, rhyolithischen Ignimbritdecken überflutet (etwa 15 000 km³), an den Randpartien erhoben sich dagegen andesitische Vulkangebirge, bestehend aus explosiven, effusiven und seichtintrusiven Bildungen (etwa 5000 km³). Abweichungen der Zusammensetzung und Ausbildung werden mit Verschiedenheiten des Aufstiegs erklärt: 1. schwache Wegsamkeit, sehr langsames Emporsteigen, bis zur Oberfläche anhaltende Kontamination Rhyolith-Fluttuffe; 2. rascher Magmenaufstieg, durch Randbrüche gefördert normaler andesitischer Vulkanismus.

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Résumé Dans l'évolution tertiaire du massif pannonien — exemple le plus typique des « median mass » — c'est l'atténuation considérable de la croûte et l'augmentation de sa pénétrabilité qui sont les traits les plus remarquables. La résistance différentielle de l'écorce contre les courants ascendants (ioniques) sélectifs sortants des sources infracrustales (auxquels l'initiation du volcanisme est attribuée) vient d'être exprimée tout à fait nettement dans la répartition et faciès des produits ignés: au sommet de la protubérance du manteau (partie centrale) le volcanisme néogène consiste essentiellement en épanchements immenses (à trois reprises) du tuf rhyolithique soudé (ignimbrite) ( 15.000 km³), tandis qu'aux bords ce sont des montagnes « andesitiques » édifiées de produits d'explosion, d'effusion et de ceux d'intrusions peu profondes ( 5.000 km³). Les différences de composition et des caractères pétrogénétiques sont expliquées par les manières différentes de la montée des matériaux ignés: 1. pénétrabilité diffuse, soulèvement extrêmement lent, contaminations s'avançant jusqu'à la surface épanchements ignimbritiques à composition rhyolithique; 2. montée plus rapide par conduits le long des fractures marginales volcanisme habituel andesitique.

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. ( ) , , . (15000 ³). .

     

Mineralogical composition of the Nyiragongo rocks

The author reviews briefly the application of the AMS calculation of rock analyses developed byAlfred Rittmann to the lavas of the Nyiragongo volcano in North Kivu, Republic of Congo (Kinsasha). In that volcanic field illustrated in Fig. 1, two petrographic provinces can be distinguished: the Nyamuragira area with volcanics of the basanite group (moderate degree of undersaturation) and the Nyiragongo area with those of the leucitite-nephelinite-melilitite group (high degree of undersaturation).In contrast to the Al-rich titanian clinopyroxene of the leucitites and nephelinites, that of the typical nepheline melilitites is poor in Al and Ti with relatively small amount of the acmite component. The melilitites show a significant excess of the alkalies over aluminum. At least a part of this excess is contained in the glassy material found in the rocks. It is suggested that the genesis of the Nyiragongo magma, mainly melilititic in composition, is possibly connected with carbonatic fractions in the magma basin and enrichment of the alkalies by gaseous transfer in the form of carbonates.

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Zusammenfassung Verf. überblickt kurz die Anwendung der vonAlfred Rittmann ausgearbeiteten AMS-Berechnungsmethode von Gesteinsanalysen auf die Laven des Nyiragongo-Vulkans in Nord Kivu, Republik Congo (Kinsasha). In dem betr. vulkanischen Gebiet (Fig. 1) können zwei petrographische Provinzen unterschieden werden: das Nyamuragira-Gebiet mit Vulkaniten der Basanitgruppe (mäßig untersättigt) und das Nyiragongo-Gebiet mit Gesteinen der Leuzitit-Nephelinit-Melilitithgruppe (stark untersättigt).Im Gegensatz zu dem Al-reichen Titanklinopyroxen der Leuzitite und Nephelinite, ist derjenige der typischen Nephelin-Melilitithen arm an Al und Ti mit einem relativ niedrigen Gehalt an Akmitkomponente. Die Melilitithe zeigen einen bedeutenden Überschuß von Alkalien über Aluminium. Wenigstens ein Teil dieses Überschusses ist in dem glasigen Material enthalten, das in den Gesteinen vorkommt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Entstehung des hauptsächlich melilitithischen Nyiragongo-Magmas möglicherweise mit karbonatischen Anteilen der Magmaherde und mit Anreicherung von Alkalien durch Gastransport in Form von Karbonaten verknüpft ist.

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Résumé L'auteur étudie brièvement la méthode AMS deAlfred Rittmann pour la calculation d'analyses de roches, appliquée aux laves du Nyiragongo volcan en Kivu nord, République Congo (Kinsasha). Dans ce terrain volcanique (voir table 1) deux provinces pétrographiques peuvent etre distinguées: la région Nyamuragira avec des volcans du groupe basanite (peu sous-saturés) et la région Nyiragongo avec des volcans du groupe leucitite-nephelinite-melilitite (fort sous-saturés).Au contraire du clinopyroxène titanien, riche en Al, des leucitites et des nephelinites, celui des typiques nephelines-melilitites est pauvre en Al et Ti avec un degré peu considérable d'acmite. Les melilitites montrent un excès considérable d'alcalis sur aluminium. Au moins une partie de cet excès se trouve dans la matière vitreuse qui existe dans les roches. Il est indiqué que la genèse du Nyiragongo magma, qui est principalement melilitique, est peut-être reliée avec des fraction carbonatiques des centres magmatiques et avec l'enrichissement des alcalis par le transport de gaz.

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. . Nyiragongo . : 1. Nyamuragira ; 2. Nyiragongo , . , Nyiragongo, , , .

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

Continental drift: What driving mechanism?

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

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

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

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

     

Geologie,Magmatismus und Lagerstättenbildung im ostpontischen Gebirge/Türkei aus der Sicht der Plattentektonik

Zusammenfassung Die Erkenntnisse über den tektonischen Aufbau, die geologische Entwicklung und die Genese der Lagerstätten, sowie über die petrologischen Eigenschaften der Magmatite führen zu der Auffassung, daß das Ostpontische Gebirge (Nordost-Türkei) insgesamt ein (Paläo-)Inselbogensystem darstellt. Daraus folgt die Annahme, daß die südlich benachbarten Anatoliden in der Vortiefenzone dieses Vulkanbogens gebildet wurden. Das Schwarze Meer ist dann entsprechend der Theorie der Plattentektonik als ein aktives Randbecken nördlich des Inselbogens anzusehen; seine kontinentale Kruste wurde in den mittleren Bereichen in ozeanische Kruste (in situ) umgewandelt.Die mit den sauren Vulkaniten zusammen auftretenden Buntmetall-Lagerstätten sind dem Kuroko-Typ im weiteren Sinn zuzuordnen; sie sind die charakteristischen Lagerstätten der Ostpontiden. Dagegen sind Porphyrische Kupferlagerstätten von wirtschaftlicher Bedeutung aufgrund dieses Konzepts kaum zu erwarten.

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Present knowledge about the tectonical structure, geological development, genesis of ore deposits as well as about petrological characteristics of magmatites supports the concept of an (paleo) island arc system for the Eastern Pontic Mountains (NE Turkey). Consequently, the Anatolides in the southern neighbourhood would have been formed within the foredeep of that volcanic arc. According to the theory of plate tectonics the Black Sea is to be considered as an active marginal basin north of the island arc, its continental crust in the central zone being transformed (in situ) into oceanic crust.The base metal ore deposits associated with acid volcanics can be classified as Kuroko types, these are the characteristic ore deposits of the Eastern Pontides, Economic porphyry copper ore deposits, however, would hardly be expected according to this concept.

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Résumé Les acquisitions sur les structures tectoniques, le développement géologique et la génèse des gisements, de même que sur les propriétés pétrologiques des magmatites permettent d'interpréter génétiquement les Montagnes Pontiques Orientales comme un système de (paléo) arc insularie. En conséquence on peut considérer que les Anatolides, qui les avoisinent au sud, se sont formées dans l'avant — fosse de cet arc volcanique. La Mer Noire peut être donc considérée — selon la théorie de la »tectonique des plagues« — commé un bassin marginal actif au Nord de l'arc insulaire, so croûte continentale étant transformée dans la zone centrale (in situ) en croûte océanique.Les gisements des métaux non-ferreux associés avec les volcanites acides peuvent être rapportés aux types »Kuroko« (sensu lato), représentant les minéralisations caractéristiques pour les Pontides Orientales. Quant aux gisements type »Porphyry Copper«, il n'y a guère de chance, selon notre hypothèse, pour qu'il en existe avec une importance économique.

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, , , - (- ) . , . , , ; in situ . , , «Kypoko» . . - «» .

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Herrn o. Prof. Dr.-Ing. A. Wilke zum 65. Geburtstag gewidmet!     

Satellitenbildauswertung zur Feststellung von Trinkwasserreserven im Rheinischen Schiefergebirge

Zusammenfassung Im östlichen Rheinischen Schiefergebirge konnten innerhalb der im Allgemeinen gering permeablen paläozoischen Festgesteinskomplexe Bereiche guter Wasserwegsamkeit festgestellt werden. Sie sind vornehmlich an Nord-Süd oder Ost-West gerichtete Zonen junger (tertiärer) Tektonik gebunden und vorwiegend feldgeologisch nicht kartierbar. Mit Hilfe der Satellitenbildauswertung lassen sich diese Bereiche gut erfassen, da sie als Lineare abgebildet werden.Die Erfassung und Abgrenzung der Zonen junger Tektonik stellt eine wichtige Grundlage zur Sicherung der Trinkwasserversorgung für Gemeinden im Rheinischen Schiefergebirge dar. Sie ist außerdem ein Hilfsmittel zur Beurteilung von Fragen des Grundwasserschutzes.An Hand eines LANDSAT-1 Bildes wurde eine Linearkarte angefertigt, die mit einem umfangreichen Abflußmeßprogramm verglichen wurde. Dabei ergab sich, daß die von Linearen durchzogenen Teilgebiete normalerweise überdurchschnittliche Abflußspenden haben. Auch die in diesen Bereichen gelegenen Tiefbrunnen weisen überdurchschnittliche Förderraten auf.Über die jungen tektonischen Schwächezonen besteht eine gute Verbindung zwischen Oberflächen- und Grundwasser. Daraus resultiert die Gefahr einer möglichen Grundwasserkontamination durch verunreinigtes Oberflächenwasser. Dies bezieht sich besonders auf in Linearbereichen liegende Mülldeponien. So konnte zum Beispiel eine Verunreinigung von oberflächennahem Grundwasser durch die Schlammdeponie Hirzenhain nachgewiesen werden.Die Linearkarte stellt eine Basis für vorbeugende Maßnahmen des Trinkwasserschutzes dar, da mit ihrer Hilfe eine Ausweisung bzw. Neuabgrenzung von Trinkwasserschutzgebieten möglich ist, wie am Beispiel der Tiefbrunnen von Biedenkopf ausgeführt wird.

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Linear zones of good permeability were recognized within the paleozoic strata of the Rheinisches Schiefergebirge, where the permeability of these intensively folded strata normally is low. These zones are related to young tectonic events of Tertiary. They follow North-Southern or East-Western directions and they can generally not be detected by methods of field-geology. The zones were mapped by interpretation of satellite-images where they show up as linear structural elements.The method can be used to back groundwater research and to prevent groundwater contamination. A LANDSAT-1 image was used for the structural interpretation. The resulting map was compared to a program of run-off measurements. Run-off rates above the average were proved at areas effected by linear elements. Also the production-rates of waterwells in these areas was proved to be above the average.Good communication between surface-water and ground-water has been recognized. This includes the possibility of groundwater pollution for example of refuse-deposits. Contamination of this kind has been found at several localities.

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Résumé Dans le Rheinische Schiefergebirge oriental, on a pu déterminer au sein du complexe paléozoïque, en général peu perméable, des domaines à bonne perméabilité due à l'existence de joints et de fissures.Ces domaines sont avant tout liés à des zones à tectonique récente (tertiaire), de direction Nord-Sud ou Est-Ouest, pratiquement impossibles à cartographier pour la plupart d'entre elles. L'interprétation des photos prises par satellite permet de les bien définir car ils apparaissent sous forme de lignes. La considération et la délimitation des zones à tectonique récente constitue une base importante pour assurer l'alimentation en eau potable des communes dans le Massif schisteux rhénan, et, en outre, un moyen de porter un jugement sur les questions concernant la protection des nappes souterraines. Une carte de ces lignes a été établie à partir d'un photo de LANDSAT-1; elle fut ensuite comparée à un vaste programme de mesures de l'écoulement. Cette étude montra que les régions traversées par de telles lignes ont normalement des débits au-dessus de la moyenne. Il en est de même en ce qui concerne les puits creusés dans ces domaines.Dans les zones à tectonique récente faible, il existe une bonne liaison entre les eaux de surface et les nappes souterraines, d'où le danger de contamination possible de ces mêmes nappes par les eaux de surface polluées. Cela concerne particuli-rement les dépôts d'immondices; a titre d'exemple, il a été possible de prouver la pollution des nappes souterraines à partir de la surface à la suite du dépôt de boues à Hirzenhain.La carte des lignes représente une bonne base pour décider des mesures de protection des eaux potables, puisqu'il est possible, grâce à elle, de faire une nouvelle délimitation des domaines de protection des eaux potables, comme par exemple, au puits de Biedenkopf.

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, , , . , N—S, E—W. , .. . . . LANDSAT-1 , , . , . . .

     

Genetic relations of volcanic rocks of the Pacific Ocean

The volcanic rocks of Hawaii form two distinct series, one of basalts that become increasingly alkaline and undersaturated with silica and a second group of differentiated rocks that become progressively more felsic. Although most petrologists agree that the second group is the product of differentiation of alkaline basalts, there is less agreement on the origin of compositional variations among the basalts.Differentiated rocks of other islands of the Pacific differ from those of Hawaii in several significant respects. In the Galápagos Islands, for example, the parent magma of the main differentiation series is a tholeiitic basalt; the trend is toward very siliceous trachytes and quartz syenites. On Tahiti, however, a strongly alkaline magma has produced trachytes, phonolites, and nepheline syenites. The chemical characteristics of the rocks of individual islands are related to the nature of the parent magma and the conditions of differentiation.The relation of the degree of silica saturation of basalts and their differentiates to regional heat-flow indicates that the depth of origin must play an important role in determining the nature of magmatic trends. Partial fusion of the upper mantle begins at the initial intersection of the thermal gradient and the melting curve of basalt but spreads vertically with time. The rate of downward migration of the fusion zone is greater than that of upward migration. The result is an increasing depth of origin and therefore a progressively more undersaturated composition of independently-derived basaltic magmas. Differentiated rocks tend to form two divergent series with contrasting degrees of silica enrichment.

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Zusammenfassung Die Vulkangesteine Hawaiis bilden zwei getrennte Serien, eine von immer stärker alkalischen und kieselsäure-untersättigten Basalten, eine zweite von differenziertem Gestein, das immer mehr felsitisch wird. Wenn auch Übereinstimmung hinsichtlich der Herkunft der zweiten Serie aus einer Differentiation alkalischer Basalte besteht, so ist der Ursprung der Zusammensetzungsvarianten bei den Basalten weniger sicher.Differenziertes Gestein anderer pazifischer Inseln unterscheidet sich in bedeutsamer Hinsicht von dem Hawaiis. Auf den Galápagos-Inseln ist das Stammagma der Hauptdifferentiationsserie ein tholeiitischer Basalt. Es tendiert zu sehr siliziumhaltigen Trachyten und Quarzsyeniten. Auf Tahiti hat dagegen ein stark alkalisches Magma Trachyte, Phonolithe und nephelinithische Syenite hervorgebracht. Die chemischen Eigenschaften des Gesteins einzelner Inseln steht in Beziehung zur Art des Stammagmas und zu den Differentiationsbedingungen.Die Beziehung des Grades der Siliziumoxydsättigung von Basalten und ihrer Differentiationen zum regionalen Wärmefluß zeigt, daß die Ursprungstiefe eine bedeutende Rolle bei der Bestimmung der magmatischen Entwicklung spielen muß. Partielle Fusion des oberen Mantels beginnt am Anfangsschnittpunkt des geothermischen Gradienten und der Schmelzkurve von Basalt und breitet sich in der Zeit vertikal aus. Die Rate der Abwärts-Migration der Fusionszone ist größer als die der Aufwärts-Migration. Das Ergebnis ist eine zunehmende Herkunftstiefe und deshalb eine progressiv geringer gesättigte Zusammensetzung von unabhängig voneinander bestehenden basaltischen Magmen. Differenzierte Gesteine neigen dazu, zwei divergente Serien mit konträren Graden der Siliziumanreicherung zu bilden.

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Résumé Les roches volcaniques de Hawaii forment deux séries distintes; l'une de basaltes de plus en plus alcalins et à déficit de silice, l'autre de roches différenciées et qui deviennent de plus en plus felsiques. Quoiqu'on soit d'accord que la seconde série est le résultat d'une différentiation de basalte alcalin, l'origine des variations compositionelles des basaltes est moins évidente.Les roches différenciées d'autres îles pacifiques diffèrent en plusieurs resprects de celles de Hawaii. Par exemple, le magma parental de la série de différentiation primaire sur les Iles de Galápagos, ist un basalte tholeiitique; la tendence est vers trachytes très sicicieux et des syenites de quartz. A Tahite, um magma très alclain a produit des trachytes, des phonolithes et des syenites nephélitiques. Les caractéristiques chimiques des roches dans divers îles ont rapport au naturel du magma parental et aux conditions de différentiation.La relation du degré de saturation silicieuse des basaltes et leurs différentiations à (heat-flow) régional(e) indique que la profondeur d'origine joue un róle important dans la détermination de directions magmatiques. La fusion partielle du manteau supérieur commence à 1 intersection initiale du gradient géothermique et de la courbe de fusion du basalte, mais étend verticalement dans la dimension temporelle.Le degré de migration en bas de la zone de fusion est plus grand que celui de la migration vers le haut. Le résultat est une profondeur d'origine augmentante et pour cette raison une composition progressivement plus sous-saturée de magmas basaltiques indépendants. Les roches différenciées ont la tendance à former deux séries divergentes avec des degrés contraires de saturation de silice.

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Inversion tectonics of intracontinental ranges: High and Middle Atlas,Morocco

The High and Middle Atlas are intracontinental mountain belts situated within the mobile foreland of the Mediterranean Rif orogen. They developed in three stages. The first period (Permian — Bathonian) culminated during the Lias with extended rift grabens and tholeiite extrusions. From Callovian to Eocene, the tectonic activity and the rates of sedimentation were reduced, both pointing to a cooling of the lithosphere. Since the Oligocene, the whole region is submitted to compressional stress. The High and the Middle Atlas were uplifted within two phases, which were correlated with main phases of Rif orogenesis. Refraction seismic measurements have recently revealed there a flat layered structure of the crust with several low velocity zones. The deepest one coincides with a layer of high electric conductivity, which is interpreted as a zone of detachment.From the geotectonic evolution of the High and Middle Atlas and from the structure of the crust, the following model was deduced: During Early Mesozoic rifting, the crust on top of the mantle elevations was thinned by both extensional fracturing and by gliding along intracrustal detachment planes. During the Cenozoic collisions of the Rif, these shear planes were reactivated by thrusting in opposite directions. Compressional deformation of the graben fillings led now to a moderate thickening of the crust, e.g. up to 40 km beneath the High Atlas. Subsequent uplift and inversion was not only caused by isostasy, but also by squeezing upward due to thick- and thin-skinned tectonics.

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Zusammenfassung Der Hohe und der Mittlere Atlas sind intrakontinentale Gebirge im mobilen Vorland des mediterranen Rif-Orogens. Ihre Entwicklung weist drei Perioden auf: Die erste (Perm-Bathonium) kulminierte im Lias mit der Bildung von Riftgräben entlang spätvariskischer Bruchzonen und Tholeiit-Ergüssen. Im Intervall Callovium-Eozän deuten tektonische Beruhigung und geringere Sedimentation auf eine allmähliche Abkühlung der Lithosphäre hin. Seit dem Oligozän steht die Region unter Kompression. Der Hohe und der Mittlere Atlas haben sich zeitgleich mit den Hauptphasen der Kompression im Rif herausgehoben. Refraktionsseismische Untersuchungen haben einen flachen Lagenbau der Kruste mit mehreren low-velocity-Zonen aufgewiesen, deren tiefste mit einer Zone hoher elektrischer Leitfähigkeit zusammenfällt und als bedeutende Abscherungszone gedeutet wird.Aus der geotektonischen Entwicklung des Hohen und des Mittleren Atlas und aus der heutigen Krustenstruktur wird folgendes Modell abgeleitet: In der frühmesozoischen Rift-Phase wurde die Kruste über den Mantel-Aufwölbungen durch Zerrungsbrüche und durch Zergleiten an subhorizontalen Scherflächen ausgedünnt. Während der känozoischen Kollisionen im Rif-Atlas wurden diese Scherflächen dann gegenläufig bewegt, die Riftgraben-Füllungen dabei bis zu geringer Krustenverdickung eingeengt und anschließend herausgehoben. Die Inversion der beiden Atlas-Gebirge ist somit nicht nur isostatisch bedingt, sondern auch durch Aufpressung bei thick-and-thin-skinned-Tektonik verursacht.

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Résumé Le Haut Atlas et le Moyen Atlas sont des chaînes intracontinentales situées dans l'avant pays mobile de l'orogène méditerranéen du Rif. Elles se sont développées en trois périodes. La première (du Permien au Bathonien) a culminé au Lias avec la formation de fossés de rift accompagnés d'effusions tholéiitiques. Au cours de la deuxième période (du Callovien à l'Eocène), l'activité tectonique et les taux de sédimentation étaient réduits, indice d'un refroidissement de la lithosphère. Depuis l'Oligocène, la région est soumise à une compression. Le Haut Atlas et le Moyen Atlas se sont soulevés en deux phases, coïncidant avec les phases principales de compression du Rif. Les sondages sismiques ont mis en évidence une structure de la croûte en couches subhorizontales comportant plusieurs zones à faible vitesse dont la plus profonde coïncide avec une zone de haute conductivité électrique interprétée comme un vaste décollement.En conclusion, nous proposons le modèle suivant pour le Haut et le Moyen Atlas: pendant la phase de rifting du Mésozoïque inférieur, la croûte a été amincie au-dessus de bombements du manteau, non seulement par des fracture d'extension mais aussi par glissement le long de décollements subhorizontaux. Durant les collisions cénozoïques du Rif, ces décollements ont été réactivés en charriages par glissement en sens inverse. Ce processus, en rétrécissant les remplissages des grabens, a provoqué un léger épaississement de la croûte (jusqu'à 40 km sous le Haut Atlas) et le soulèvement final. L'inversion des chaînes atlasiques n'a donc pas seulement été l'effet de l'isostasie, mais aussi d'une tectonique »thin-and-thick- skinned«.

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. : (-) , . - , . . . , , . , , : , , . , , , ; , , . .. , , »thick-and-thin-skinned-tectonics«.

     

Die Auswertung von Grundwasserstandsbeobachtungen auf Sandböden zur Beurteilung der Entwässerungsmöglichkeiten

Zusammenfassung Um die Anwendbarkeit der Bohrlochmethode zur Bestimmung der Durchlässigkeit von Sandböden zu überprüfen, wurde auf 3 Versuchsfeldern aus den Veränderungen des Grundwasserstandes in Abhängigkeit von den Niederschlägen der Abfluß kalkuliert. Anhand dieser Größen und der übrigen im Felde bestimmten Werte sind die Durchlässigkeiten der Sandböden auf den 3 Versuchsfeldern nach der Formel vonHooghoudt berechnet worden. Der Vergleich der berechneten und der nach der Bohrlochmethode bestimmten Durchlässigkeiten ergibt geringe Differenzen, die sich durch Unterschiede in den Versuchsbedingungen, vor allem durch eine geringere Durchlässigkeit des Oberbodens, erklären lassen.

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Summary To check the applicability of the auger hole method for the determination of permeability from sandy soils (regosols), the change of the ground water table depending on the rainfall was used on 3 sites for a calculation of the water discharge. From these values and other characteristics, determined in the field, the permeabilities of sandy soils (regosols) were computed with theHooghoudt-equation. The comparison of the computed permeabilities with that determined by the auger hole method showed a small difference, which could be explained by distinctions of the experiment conditions, especially by a decrease of permeability in the upper horizons of sandy soils.

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Résumé Afin d'examiner la possibilité d'employer la méthode «auger hole» pour déterminer la perméabilité des sols arénacés on a calculé la décharge dans trois champs d'épreuves, et cela par les variations du niveau de la nappe souterraine par rapport aux condensations atmosphériques. Les perméabilités des sols arénacés dans ces trois champs d'épreuves ont été calculées d'après la méthode deHooghoudt, sur base de ces données et des autres données déterminées à la campagne. Les valeurs de la perméabilité calculées et les valeurs obtenues au moyen de la méthode « auger hole» diffèrent peu; les différences peuvent être expliquées par l'inégalité des conditions des expériences et surtout par une perméabilité plus petite de la partie supérieure du sol.

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, , . Hooghout'a. , , , , .

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Herrn Professor Dr.Roland Brinkmann zum 70. Geburtstag gewidmet.     

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

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

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

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

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

     

Sedimenttransport im Mündungsgebiet des Alpenrheins

Zusammenfassung In regelmäßigen Abständen wurden dem Alpenrhein am Pegel Lustenau, wenige Kilometer vor seiner Einmündung in den Bodensee, etwa 500 Wasser- und Schwebstoffproben bei verschiedenen Pegelständen entnommen.Die Leitfähigkeit und Härte der Wasserproben nimmt mit steigendem Durchfluß (100–1000 m³/sec) entsprechend der Verdünnung ab, der pH-Wert (8,0 bis 8,8) steigt schwach an. Die Redoxpotientale sind stets positiv.Mit ansteigendem Wasserdurchfluß nimmt die Schwebstoffkonzentration stark zu (50–5000 mg/l).Zur Zeit des Frühsommer-Hochwassers sind bei gleicher Wasserführung die Schwebstoffgehalte bei ansteigendem Hochwasser höher als bei absteigendem Hochwasser. Als Ursache wird die Ausräumung des im Flußbett während des Winters und Frühjahrs bei Niedrigwasser akkumulierten Lockermaterials angesehen.Setzt man die Schwebstoffgehalte in Beziehung zur Fließgeschwindigkeit (1–3 m³/sec), so ergibt sich für den Meßpunkt Lustenau eine Zunahme des Schwebguts (C_s in mg/l) mit der sechsten Potenz der Fließgeschwindigkeit (V): C_s (Alpenrhein Lustenau)=5·V⁶ In einer allgemeinen Beziehung C_s=x·Vy, die für verschiedene Flüsse nach Literaturdaten abgeleitet wurde, scheint der Exponent y ein Maß für die Strömungserosion (abhängig von Form und Neigung des Flußbettes), der Faktor x für die äußeren Einflüsse wie Klima, Vegetation, Stabilität der Flußgeometrie darzustellen. Eine ähnliche Abhängigkeit besteht zwischen der Schwebstoff- und Wasserführung.Die Korngrößenverteilung und Karbonatgehalte sind von den Durchfluß-mengen bzw. Fließgeschwindigkeiten nahezu unabhängig, stehen jedoch in deutlicher Beziehung zu bestimmten Liefergebieten. Eine Häufigkeitsstatistik der mittleren Korngrößen von Flußsanden (Hahn, 1967) und Schwebstoffen (diese Arbeit) zeigt ein auffallendes Minimum bei etwa 0,04 mm. Dieser Wert kann zur Abgrenzung der Schwebstoff- und Flußbettfracht am Meßpunkt Lustenau benutzt werden. Werte für die Sortierung, Schiefe und Kurtosis erweitern die grundlegenden Untersuchungen vonFolk &Ward (1957) nach feineren Korngrößen hin.Im Mittel setzen sich die Schwebstoffe aus 10% Ton, 70% Silt und 20% Sand zusammen. Der Karbonatgehalt beträgt durchschnittlich 37% (26% Calcit, 11% Dolomit). Die Tonfraktion besteht überwiegend aus Illit und Chlorit.

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500 samples of water and suspended load were taken at different water levels from the Alpenrhein at Lustenau, a few kilometers' distance from its Lake Constance-delta.Conductibility and hardness of the water decrease with increasing water discharge (100–1000 m³/sec) corresponding to the dilution, the pH-values (8.0 to 8.8) weakly increase. The redox-potentials are always positive. With increasing water discharge, the suspended load concentration increases strongly (50 to 5000 mg/l).At the same water levels, the suspended load concentration during early-summer high-water is greater during rising than during falling water level. This may be caused by the loose material (accumulated during winter and spring low waters) being washed out of the river channel.On a double logarithmic scale the relation between flow velocity (V=1–3 m³/sec) and suspended load concentration (C_s in mg/l) can be expressed by a straight line. Its equation is C_s (Alpenrhein at Lustenau)=5· V⁶ In a general equation C_s=x· Vy, for various rivers (data taken from literature), the exponent y seems to be a measure of the erosional forces (depending on cross-section and slope of the river channel); the factor x seems to express outer influences as climate, vegetation, rock erodibility, stability of the channel geometry. A similar relationship exists between the suspended load concentration and the water discharge.Grain-size distribution and carbonate content are almost independent of water discharge and flow velocity respectively. They are, however, clearly related to distinct supply areas. A pronounced frequency minimum exists at about 0.04 mm between the mean sizes of river sands (Hahn, 1967) and that of suspended load (this paper). This value may be used to distinguish suspended load from bedload at Lustenau sampling station. The values for sorting, skewness and kurtosis amplify the results ofFolk &Ward (1957) concerning finer grain sizes.On an average, the suspended load consists of 10% clay (<0.002 mm), 70% silt (0.002–0.063 mm) and 20% sand (>0.063 mm). The mean carbonate content is 37% (26% calcite, 11% dolomite). The clay minerals are mainly illite and chlorite.

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Résumé A des intervalles de temps réguliers, à peu près 500 échantillons d'eau et de matière en suspension ont été prélevés de l'Alpenrhein, à la station de jaugeage de Lustenau, située à quelques kilomètres en amont de son embouchure dans le Lac de Constance.La conductivité et le degré hydrométrique dans les échantillons d'eau décroissent en fonction d'une dilution relative, due à une augmentation du débit (100 à l000m³/sec). Il y a une légère croissance de la valeur du pH (8.0 à 8.8) lorsque le débit augmente. Les potentiels redox sont toujours positifs.La concentration de la matière en suspension augmente rapidement 50 à 5000 mg/l) en fonction de l'augmentation du débit.En temps de crues, au début de l'été, la concentration de la matière en suspension est plus élevée pendant la montée des crues qu'à la descente—le débit étant du même ordre. Ce phénomène est expliqué par un processus de balayage de la matière non consolidée, accumulée au fond du lit de la rivière pendant les périodes d'étiage au cours de l'hiver et au printemps.En établissant une relation entre la concentration de la matière en suspension et la vitesse d'écoulement (1 à 3 m³/sec), on trouve pour la station de jaugeage de Lustenau une augmentation de teneur de la matière en suspension (C_s en mg/l) avec la puissance 6 de la vitesse d'écoulement (V): C_s (Alpenrhein, Lustenau)=5 · V⁶ d'où l'équation générale C_s=x · Vy, qui ressort aussi des études de diverses rivières citées dans la littérature. L'exponent y semble donc pouvoir servir comme règle pour la détermination de l'érosion d'écoulement (qui dépend de la géométrie et de la pente du lit du fleuve), le facteur x reflétant des influences externes comme le climat, la végétation et la stabilité de la géométrie du fleuve. Une relation analogue existe entre la concentration en matière en suspension et le débit.Il n'y a pratiquement pas de relation directe entre la distribution granulométrique, ou les teneurs en carbonates d'une part, et le volume du débit ou la vitesse de l'écoulement d'autre part; or il apparaît une relation intime avec certaines régions d'alimentation. On note un minimum marqué autour de 0.04 mm dans la distribution statistique des grains à diamètre moyen dans les sables des fleuves (Hahn, 1967) et de la matière en suspension (cette étude). A l'aide de cette valeur il est possible de différencier, à la station de jaugeage de Lustenau, la matière transportée au fond du lit de l'Alpenrhein et celle transportée en suspension. Des valeurs pour le classement, l'assymétrie et «l'augulosité» (kurtosis) complètent les recherches de base deFolk &Ward (1957), en ce qui concerne la distribution granulométrique dans la classe des grains les plus fins.Comme constitution moyenne on trouve dans la matière en suspension 10% d'argile, 70% de silt et 20% de sable. La teneur moyenne en carbonates est de 37% (26% de calcite, 10% de dolomie). Dans la fraction des argiles on trouve essentiellement de l'illite et de la chlorite.

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. 500 . (100–1000 ³/); - (8,0–8,8) ; - . . 6. .

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Dem Österreichischen Rheinbauleiter, Herrn Hofrat Dipl.-Ing.Ferdinand Waibel, Bregenz, in Dankbarkeit gewidmet.

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Herrn Dr.Quakernaat sei herzlich für seine freundliche Mithilfe gedankt.     

Geology of the volcanic area north of Lake Van (Turkey)

According to the collected Data, two volcanic cycles were stipulated.The first cycle begins during Serravallian and consists of products with calc-alkaline affinity, among which high K-type prevails. It came to an end between 5 and 6 m. y. with largely extended ignimbrite covers. Following this, a second cycle characterised by mainly fissure lava flows with Na-alcaline affinity (ne-normative and hy-normative) took place and continued to recent times, assuming a central character during the Quaternary. In this period the emmitted magma shows beside the continuing alkaline activity a transitional character and tholeiitic affinity.Variations within the volcanological and mineralogical character were found to be consistent with the tectonic evolution of the area. This evolution is characterised by two main tectonic phases that developed during Eocene and at the limit between Miocene and Pliocene respectively. These two phases were found to match with the two main volcanic cycles.The important variations noticed in the evolution of both volcanism and coeval deformation can, however, be explained according to a Geodynamic cycle as resulting from the complex indentation mechanism of the Turkish-Iranian mass by the Arabian plate.Alkaline magma generation as well as the subalkalic and oversaturated character of Quaternary volcanics in the study area could be explained as a result of stress field variation together with a change of the physico-chemical conditions in the mantle.It is, however, concluded that rigid application of models on the nature and evolution of volcanism usually accepted for the lithosphere convergence areas, is largely unsatisfactory in this region.

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Zusammenfassung Zwei vulkanische Zyklen lassen sich in den jungen Vulkaniten des Van-See in der NETürkei erkennen. Der erste Zyklus beginnt im Serravallium und hat Kalkalkali-Vulkanite erbracht, wobei hohe K-Typen überwiegen. Vor 5–6 Millionen Jahren war diese Phase mit ausgedehnten Ignimbrit-Decken zu Ende gegangen. Der zweite Zyklus zeigt vorwiegend Spaltenergüsse mit Na-Alkali-Vulkaniten (ne-normativ und hy-normativ), die bis heute anhalten.Während dieser Periode zeigen die Magmen neben der Alkalivormacht auch einen Übergang zu Tholeiiten.Variationen im Vulkanismus und im mineralogischen Charakter laufen gleichzeitig mit der geotektonischen Evolution des Gebietes. Die Entwicklung wird durch zwei tektonische Phasen markiert: im Eozän und an der Wende Miozän zu Pliozän. Diese tektonischen Beanspruchungen laufen parallel mit dem Vulkanismus.Diese bedeutenden Zeitabschnitte, die in der Tektonik und im Vulkanismus dokumentiert sind, hängen mit der komplexen geotektonischen Geschichte des türkisch-iranischen Blocks und der Arabischen Platte zusammen.Alkali-Magmen, sowie subalkalische Produkte und der übersättigte Charakter des quartären Vulkanismus können auf ein wechselndes Streßfeld der Erdkruste sowie auf den Wechsel der physikalisch-chemischen Bedingungen im Mantel zurückgeführt werden.Es soll jedoch besonders gezeigt werden, daß die starre Anwendung der Modelle auf die Entwicklung des Vulkanismus und der Tektonik in diesem Gebiet zu keinen befriedigenden Ergebnissen führt.

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Résumé Conformément aux données receuillies, deux cycles volcaniques ont été reconnus.Le premier cycle commence pendant le Serravallien et consiste en produits à affinité calco-alcaline, parmi lesquels le type à K élevée prédomine. Il prit fin entre 5 et 6 M. an., avec l'émission de grandes couvertures ignimbritiques. Vint ensuite une second cycle caractérisé par des coulées de lave principalement fissurales, à affinité alcaline Na (normative en ne et normative en hy); il se continua jusque dans les temps récents, prenant un caractère central au cours du Quaternaire. Au cours de cette période, le magma émis montre, en plus d'une activité alcaline persistante, un caractère transitionel et une affinité tholéiitique.Des variations dans le caractère volcanologique et minéralogique se sont montrées consistantes avec l'évolution tectonique de la région. Cette évolution est caractérisée par deux phases tectoniques principales qui se sont développées pendant l'Eocène et à la limite Miocène-Pliocène. Ces deux phases se sont montrées en coïncidence avec les deux cycles volcaniques principaux.Les variations importantes dans l'évolution et dans la déformation concomittante peuvent toutefois être expliquées conformément au cycle géodynamique comme étant le résultat du mécanisme d'intentation complexe du massif turco-iranien par la plaque arabique.La génération du magma alcalin, comme aussi le caractère subalcalin et sursaturé des volcanites quaternaires dans la région étudiée, peut s'expliquer comme le résultat d'une variation dans le champ de forces en même temps que d'un changement des conditions physico-chimiques dans le manteau.On conclut toutefois que l'application rigide de modèles sur la nature et l'évolution du volcanisme, couramment admises pour les aires convergentes de la lithosphère, est loin de donner satisfaction dans cette région.

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2 . - , . 5–6 . . . - — ne-normativ hy-normativ —; . , , . , . , : /. . , , . ; . . . , . ( «Ammonitica rosso»).

     

Probleme der atmosphärischen Evolution im Präkambrium

Zusammenfassung Infolge des Sauerstoff-Unterschusses im Material von Erdmantel und Erdkruste besitzen deren Entgasungsprodukte generell reduzierenden Charakter und kommen somit als Lieferant von freiem Sauerstoff nicht in Frage. Die Quelle für den Luftsauerstoff muß deshalb in nicht-geologischen Prozessen zu suchen sein, bei denen der Sauerstoff nachträglich aus oxidischen Verbindungen (H₂O, CO₂) freigesetzt wurde. Da als Energiequelle für diese Reaktionen praktisch nur das Sonnenlicht zur Verfügung steht, muß die Anwesenheit von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre letztlich auf einem photochemischen Effekt beruhen.Hierbei ist zu unterscheiden zwischen 1. einem anorganischen photochemischen Effekt, der mit dem kurzwelligen (energiereichen) Teil des Sonnenspektrums arbeitet (insbesondere 1500–2100 Å) und 2. einem organischen photochemischen Effekt, der mit dem Spektralbereich des sichtbaren Lichtes arbeitet, aber auf die Mitwirkung eines Katalysators (Chlorophyll) angewiesen ist. Der Anteil des ersteren Prozesses (Photodissoziation von Wasserdampf) am Aufbau der sauerstoffreichen Atmosphäre dürfte bei weitem geringer gewesen sein als der des zweiten (biologische Photosynthese von Kohlehydraten aus CO₂ und H₂O unter Freisetzung von Sauerstoff als Stoffwechselprodukt), so daß der heutige Luftsauerstoff im wesentlichen als biogen gedeutet werden kann. Die geochemische Evolution der Atmosphäre und die Evolution des Lebens sind somit auf das engste miteinander verknüpft. Mit dem Übergang von der primär reduzierenden zur oxidierenden Atmosphäre konnte beim Überschreiten des sog. Pasteur-Punktes (O₂-Partialdruck 10^–2 des heutigen Wertes) der Umschlag vom fermentativen zum oxidativen Energiestoffwechsel erfolgen. Es kann mit guten Gründen angenommen werden, daß die explosive Differenzierung des Lebens an der Wende Präkambrium-Kambrium eine Folge des höheren Energiegewinns bei der Atmung war. Sowohl die Aufrechterhaltung des Lebens als thermodynamisch metastabiler Zustand (mit einer Entropie weit unterhalb des Maximums) als auch seine Differenzierung im Laufe der Evolution bedürfen der ständigen Zufuhr von Energie, sind also nach der bekanntenBoltzmannschen Beziehung im Grunde genommen äußerst unwahrscheinliche Vorgänge. Freier Sauerstoff, der eine vollständige Verbrennung der Kohlehydrate zu Kohlendioxid und Wasser ermöglichte (und damit den Wirkungsgrad des Energiestoffwechsels im Vergleich zur anaeroben Gärung auf etwa das Vierzehnfache erhöhte), spielte bei der Evolution der Metazoen offensichtlich die Rolle Maxwellschen Dämons, der für die Aufrechterhaltung des thermodynamischen Ungleichgewichts (bzw. der Negentropie) in größeren Zellverbänden verantwortlich war.

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Because of the oxygen deficiency within the material of the earth's crust and mantle, degassing of the lithosphere does not furnish free oxygen, but gases possessing a strongly reducing character. Therefore, other than geological sources must have provided the free oxygen forming a major constituent of the present atmosphere. It is reasonable to conclude that this oxygen has been liberated from gaseous oxides such as water vapour and carbon dioxide. Since a large-scale dissociation of these compounds can only be brought about by solar radiation, photochemical activity must be responsible for the presence of molecular oxygen in the earth's atmosphere.In this context, we have to distinguish between 1. an inorganic photochemical process working with the energy-rich short wave-lengths of the solar spectrum (2 between 1500 and 2100 Å) and 2. an organic or biologic photochemical process which utilizes the spectral range of the visible light. In addition, the biologic process requires a porphyrin body (chlorophyll) to be present as a catalyst. The oxygen-producing capacity of the inorganic process, i. e., photodissociation of water vapour, is considerably smaller (about 10^–3) than that of the organic process (photosynthesis of carbohydrates from CO₂ and H₂O, releasing oxygen as a metabolic by-product). Accordingly, the bulk of the oxygen now present in the atmosphere may safely be regarded as being biologic in origin.Thus, the geochemical evolution of the atmosphere and the evolution of life are closely related and interdependent. The rise of the oxygen pressure of the ancient atmosphere to about 10^–2 P.A.L. (Present Atmospheric Level) enabled life to pass thePasteur point and change from fermentative (anaerobic) to respiratory (aerobic) metabolism. There is reason to believe that the appearance of the first metazoan faunas in the Late Precambrian, about 0.7×10⁹ years ago (Nama-Ediacara fauna), was a direct result of the enormous rise in metabolic energies derived from the more efficient aerobic metabolism.Life as a nonequilibrium steady state, being characterized by an entropy far below the level of its surroundings, requires a constant supply with free energy for its maintenance. As may be concluded from the impact of respiration on the diversification of life at the dawn of the Phanerozoic, this diversification was also dependent on an increased supply in free energy. Evolution thus being— just as life itself — an energy-absorbing (endergonic) process, it must be regarded as highly improbable in terms of theBoltzmann theory of thermodynamics. The mechanism of respiration, using oxygen as a final hydrogen acceptor in energyreleasing biologic redox processes (thereby increasing metabolic energies by the factor of fourteen), obviously played the role of the Maxwellian demon which caused the process of evolution to go into the direction of more order (or diversification) and less entropy.

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Résumé Le présent travail donne un aperçu de l'état actuel de nos connaissances concernant l'évolution de l'atmosphère terrestre depuis le Précambrien ancien. La transformation de l'atmosphère primitive réductrice en l'atmosphère actuelle oxydante paraît, pour la plus grande part, être due à des facteurs biologiques. En raison du parallélisme frappant entre l'évolution organique et l'évolution atmosphérique, la Paléontologie revêt une importance particulière pour l'histoire de l'atmosphère terrestre.

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. , (₂, ₂). . . , . : 1) , ( ) ( 1500–2100 ), 2) , (). . . ( ) , ( O_{2 2}O , ), , . . . . ( 10^–2 ) , — . , ( ), , , .

     

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°. , . , , — . , .

     

Calcmylonites and solution transfer in a Devonian reef at Warstein,Germany

Massive limestone complexes of Late Palaeozoic age are scattered across the allochthonous foreland of the Hercynides in Germany. One of these complexes is situated at Warstein. Stratigraphic facies studies have represented the Warstein complex as a reef in a coastal shelf. Our study emphasizes that at least part of the reef consists of a pile of calcmylonites.The calcmylonites have a strong foliation (S_m) and lineation (L_m) and a structural asymmetry indicating non-coaxial deformation. X-ray textures and calcite microstructures show that the mylonitization involved intracrystalline deformation and dynamic recrystallization. These processes competed with solution transfer, as the mylonites are corroded at S_m-parallel stylolites and contain carbonate veins. Cathodoluminescopy shows that some veins are parallel to S_m and have been recrystallized, whereas others are normal to S_m and retain a fibrous crackseal microstructure. The latter type created limestones showing a pair of preferred grain boundary orientations; one normal to S_m, one in S_m. This orthogonal boundary fabric is distinct from crystalplastic fabrics: the latter show only one preferred grain boundary orientation (in S_m).

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Zusammenfassung Massenkalkkomplexe spätpaläozoischen Alters liegen verstreut über das allochthone Vorland des Variszischen Gebirges in Deutschland. Einer dieser Komplexe liegt bei Warstein. Stratigraphische Faziesstudien haben den Warsteiner Komplex als ein Riff in einem küstennahen Schelf dargestellt. Die vorliegende Arbeit betont, daß wenigstens ein Teil des Riffes aus einer Stapelung von Kalkmyloniten besteht.Die Kalkmylonite haben eine starke Foliation (S_m) und Lineation (L_m), und eine strukturelle Asymmetrie die auf nicht-koaxiale Verformung hinweist. Röntgentexturen und Calcitmikrostrukturen zeigen, daß die Mylonitisierung intrakristalline Verformung und dynamische Rekristallisation beinhaltet. Diese Prozesse müssen mit Lösungstransport konkurriert haben, da die Mylonite an S_m-parallelen Styloliten korrodiert sind und Karbonatgänge erhalten. Kathodolumineskopie zeigt, daß einige Gänge (parallel zu S_m) rekristallisiert sind, während andere (senkrecht zu S_m) eine faserige crack-seal Mikro-Struktur enthalten. Der letzte Typ ist verbunden mit Konformgefügen. Diese unterscheiden sich von kristallplastischen Kornformgefügen, da sie eine zweite bevorzugte Korngrenzorientierung aufweisen, die senkrecht zur ersten (in S_m) einfällt.

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Résumé Les complexes de calcaires massifs de l'Âge paléozoîque supérieure sont repandus sur l'avantpays allochthone des Hercynides en Allemagne. Un de ces complexes est situé à Warstein. Les Études de faciès stratigraphiques ont répresenté le complexe à Warstein comme un Récif littoral. Notre étude montre que au moins partie de ce «Récif» consiste en un empilement des calcmylonites.Les calcmylonites ont une foliation (S_m) et linéation (L_m) fort, et une asymmetrie structurale indiquant de la déformation non-coaxiale. Les textures röntgenographiques et les microstructures calcitiques montrent que la mylonitization était incluse de déformation intracristalline et récristallisation dynamique. Ces processus auront été en compétition avec dissolution-cristallization («solution transfer»), car les mylonites sont corrodées aux stylolites parallel à S_m et contient des veines carbonatiques. La cathodoluminescopie montre que quelques veines (parallel à S_m) sont récristallisées, pendant que les autres (perpendiculaire à S_m) ont retenu une microstructure fibreuse («crack-seal»). Le dernier type est lié avec des fabriques de forme des grains. Ils se sont distingués des fabriques de plasticité cristalline par la présence d'une deuxième orientation préférentielle des bordures des grains, perpendiculaire à la première (dans S_m).

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. Warstein'a. , . , , , »« . (S_m) (L_m), , . , - , . , .. , S_m, . , , S_m, , , S_m, = »crack-seal«. : , S_m.

     

Behavior of the decollement at the toe of the Middle America Trench

Seismic reflection data from three areas of the Middle America Trench provide insights into the behavior of the decollement that separates subducted and offscraped sediment. The range of responses observed along this single subduction system provides clues as to how the decollement forms and is influenced by local conditions. The location of the decollement and whether or not the subducting basement topography influences the decollement are apparently controlled by the type and thickness of sediment in the trench. Where subducting basement topography and oceanic plate hemipelagic sediments are buried by sandy terrigenous turbidites, such as in the trench axis off Mexico, the decollement is localized near the base of the turbidite section. Subducting normal fault blocks in the oceanic crust control thrust ramps, and hanging wall anticlines form above the ramps.In regions of the trench where coarse terrigenous sediment is thin or absent, the decollement is localized within the incoming sediment section. Where muddy trench turbidites bury subducting topography (e.g. off Guatemala), the decollement is approximately 100 m deep and is little affected by the underlying subducting topography. The lower 200–300 meters of trench sediment and all of the pelagic sediment are subducted. Where there is no trench sediment overlying carbonate-rich oceanic plate sediments (e.g. off Costa Rica), the decollement is located within the subducting plate sediment section. The decollement is localized at a single stratigraphic level and rides up and over subducting horst blocks.

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Zusammenfassung Reflektionsseismische Daten aus drei Bereichen des Mittel-Amerika-Grabens geben Einblick in das Verhalten entlang einer Abscherung in der subduziertes und »abgeschabtes« Sediment voneinander getrennt werden. Die Daten, die entlang dieses Subduktionssystems erhalten wurden, liefern Anhaltspunkte darüber, wie sich die Abscherung bildet und wie sie von lokalen Bedingungen beeinflußt wird. Der Entstehungsort der Abscherung wird, unabhängig davon, ob die abtauchende Basementtopographie die Abscherung beeinflußt oder nicht, anscheinend von Typ und Dicke der Grabensedimente kontrolliert. Dort, wo das abtauchende Basement und die hemipelagischen Sedimente der ozeanischen Platte von sandigen, terrigenen Turbiditen überlagert werden, wie im Grabenabschnitt vor Mexico, liegt die Abscherung nahe der Basis des Turbiditprofiles. Abtauchende, normal gestörte Schollenblöcke der ozeanischen Kruste kontrollieren die Bildung von Überschiebungsrampen unter Bildung von Antiklinalen oberhalb dieser Rampen.Wo schlammige Grabenturbidite die subduzierende Topographie überdecken (z.B. vor Guatemala), liegt die Abscherung etwa 100 m unter der Sedimentoberfläche und wird kaum von der unterlagernden, abtauchenden Topographie beeinflußt. Die unteren 200–300 m der Grabensedimente sowie die gesamten pelagischen Ablagerungen werden subduziert. Wo karbonatreiche Sedimente der ozeanischen Platte nicht von Grabensedimenten überlagert werden (z.B. vor Costa Rica) liegt die Abscherung innerhalb der Sedimentsäule der abtauchenden Platte. Die Abscherung bewegt sich in einem einzigen stratigraphischen Niveau und gleitet dabei auf und über abtauchende Horstschollen.

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Résumé Des prospections par sismique-réflexion, effectuées dans trois régions de la fosse d'Amérique Centrale, éclairent le comportement du décollement qui sépare les sédiments subductés des sédiments «raclés». Les donnés recueillies le long de ce système de subduction simple fournissent des indications sur la manière dont le décollement prend naissance et est influencé par les conditions locales. L'emplacement du décollement et le fait qu'il est, ou non, influencé par la topographie du substrat en subduction dépendent, semble-t-il, de la nature et de l'épaisseur des sédiments de la fosse. Lorsque, dans la plaque océanique en subduction, la topographie du socle et les sédiments hémipélagiques surincombants sont enfouis sous des turbidites terrigènes arénacées, comme c'est le cas au large du Mexique, le décollement se produit près de la base de la série turbiditique. La subduction de blocs découpés par des failles normales dans la croûte océanique détermine des rampes de charriage au-dessus desquelles prennent naissance des structures anticlinales.Dans les parties de la fosse qui sont pauvres en sédiments terrigènes grossiers ou qui en sont dépourvues, le décollement est situé à l'intérieur de la série sédimentaire. Lorsque le relief de la plaque en subduction est enfoui sous des turbidites boueuses (p. ex. au large du Guatemala), le décollement se situe à 100 m sous la surface supérieure des sédiments et est peu affecté par la topographie du substrat subducté. La subduction affecte alors la partie inférieure (200 à 300 m) des sédiments de la fosse, ainsi que l'entièreté des sédiments pélagiques. Lorsqu'il n'y a pas de sédiments terrigènes recouvrant les dépôts carbonates de la plaque océanique (p. ex. au large de Costa Rica), le décollement se situe au sein de ces derniers; il correspond à un niveau stratigraphique et contourne par en-haut les blocs en horst de la plaque descendante.

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, «» . , , . , -, , . , , , .: , . , . , (.: ), 100 () . 200–300 . , , .: -, . .

     

Metallogenetic evolution of the East Alpine Paleozoic basement

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

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

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

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

     

Magmatic and hydrothermal R.E.E. fractionation in the Xihuashan granites (SE China)

The Xihuashan stock (South Jiangxi, China) is composed of cogenetic granitic units (granites Xe, a, c, d and b) and emplaced during the Yanshanian orogeny (153±0.2 Ma). They are two feldspars, Fe-rich biotite±garnet and slightly peraluminous granites. Primary accessory minerals are apatite 1, monazite, zircon, uranothorite±xenotime in granites Xe and a, zircon, uranothorite, uraninite, betafite, xenotime 1; hydrothermal minerals are monazite altered into parisite and apatite 2, Y-rich parisite, yttroparisite, Y-rich fluorite and xenotime 2 in granites c and b. Petrographic observations, major element, REE, Y and Rb–Sr isotropic data point to a magmatic suite (granites Xe and a granites c and d granite b) distinct from hydrothermal Na-or K-alteration of b. From granite Xe to granite b, LREE, Eu, Th and Zr content are strongly depleted, while HREE, Y and U content increase. During K-alteration of b, these variations are of minor importance. Major and accessory mineral evidences, geochemical and fluid inclusion results indicate two successive alteration fluids interacting with b, (1) a late-magmatic F^– and CO₂–rich fluid and (2) a post-magmatic, aqueous and slightly saline fluid. The depletion of LREE and Th content and the increase in HREE, Y and U content correspond, in the magmatic suite to the early fractionation of monazite in the granites where there is no hydrothermal alteration (granites Xe and e) and to the hydrothermal alteration of monazite into parisite and secondary apatite, intense new formation of yttroparisite, Y enrichment and U loss in the uranothorite and late crystallization of uraninite in the granites c and b. Moreover, simulated crystallization of monazite and temperature of monazite saturation show early fractionation of monazite from the magma in the less evolved granites (Xe and e) and prevailing hydrothermal leaching of monazite in the most evolved granites (c-d and b) related to a late-magmetic event. The slight variations of REE, Y, Th and U content in the K-altered granites compared to granite b emphazes the distinct chemical nature of the successive hydrothermal fluids. Rb–Sr and Sm–Nd isotopic results point to a 30 Ma period of time between the late-magmatic and the post-magmatic fluid circulation.