Évolution minéralogique et isotopique (Pb) du filon sulfuré complexe des Borderies (Massif central français) — Implications métallogéniques

Résumé Le filon polymétallique (Sb, Pb, Zn, Ag, Cu) des Borderies (Puy de Dôme, France) résulte de la succession de quatre stades de minéralisations possédant chacun ses propres caractéristiques minéralogiques, géochimiques et isotopiques (Pb). Le premier stade est représenté par la berthiérite dont l'habitus et la composition isotopique du plomb (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 17,76) révèle un épisode métallogénique ancien. Malgré une nette évolution géochimique du dépôt, le second stade à mispickel, jamesonite I, andorite, stibine, zinkénite, etc. présente des compositions isotopiques du plomb homogènes (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17,96), qui démontrent son appartenance à un même épisode métallogénique. Cet épisode est daté à 313±5 Ma par la méthode K/Ar. La source du plomb présent dans ces deux stades est à rechercher dans un socle métamorphique de type Limousin, inconnu à l'affleurement dans le district. Enfin, la nature des minéraux du troisième stade (zinkénite II, fülöppite, semseyite) et les compositions isotopiques du plomb (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18,21) attestent d'une remobilisation des sulfures déjà présents dans le filon sous l'action d'un fluide tardif plombifère. Ce fluide est à rattacher aux distensions liasiques et emprunte le plomb aux roches du district (granite et métamorphites). Le dernier stade (plagionite, jamesonite II, zinkénite III) est un simple prolongement du troisième, comme le démontrent la nature des sulfures et les similitudes isotopiques (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18,21). L'étude de filon illustre la complémentarité des observations minéralogiques et des analyses isotopiques du plomb sur phases minérales bien identifiées. Cette double approche est nécessaire pour appréhender la source des métaux et les conditions de genèse de gîtes polyphasés à paragenèses complexes.

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The polymetallic vein (Sb, Pb, Zn, Ag, Cu) of Les Borderies (Puy de Dôme, France) results from a succession of four stages of mineralization, each with its own mineralogical, geochemical and isotopic (Pb) characteristics. Both residual aspect and lead isotope composition of berthierite (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.76) point out that the first stage (composed only by berthierite) is related to an old metallogenic event. The second stage minerals (arsenopyrite, jamesonite I, andorite, stibnite, zinkenite etc), with their homogeneous lead isotope compositions (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.96), depend on a single metallogenic event, characterized by an obvious evolution of geochemical conditions during deposition. This event is dated at 313±5 Ma by the K/Ar method. The lead source has been identified as a Limousin-type metamorphic basement, unknown in the district. Both mineralogical studies and lead isotope analyses (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.21) show that the third stage (zinkenite II, fülöppite, semseyite) result from the remobilization of the early vein minerals by a later lead-rich fluid. This fluid, probably of Liasic age, leached lead from all regional rocks including the metamorphic basement and Hercynian granites. The fourth stage extends the third one, according to the paragenesis (plagionite, jamesonite II, zinkenite III) and similar lead isotopes (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.21). This study shows that mineralogical studies combined with lead isotope analysis for specific sulfides allow to determine the genesis of complex ore deposits such as LesBorderies vein.

     

Ore-lead isotope pattern from the Iglesiente-Sulcis Area (SW Sardinia) and the problem of remobilization of metals

In SW Sardinia syngenetic to syndiagenetic Pb-Zn ores occur in Cambrian carbonates, along the unconformity between the Cambrian and Ordovician, in Permo-Triassic karsts and in vein-type deposits related to late Hercynian granites, which also contact-metamorphosed some Cambrian deposits. In all types of deposits the leadisotope ratios show similarly high (=²³⁸U/²⁰⁴Pb) and high W (=²³²Th/²⁰⁴Pb) values indicating a crustal origin for the lead. Most of the Cambrian ores contain isotopically similar or identical leads, whereas in the younger deposits the isotope ratios vary and suggest that especially the lead of Permo-Triassic ores may consist to a large extent of remobilized Cambrian, possibly also Ordovician, ore lead plus a Hercynian component.The lead of three feldspar samples from Hercynian granites of the area also shows high and W values. Two of them are similar to the ore leads from a vein-type deposit and from contact-metamorphosed deposits. The third sample from the Capo Pecora granite contains a very unradiogenic lead that closely resembles many of the presumed Cambrian-Hercynian mixtures. Therefore, the possibility cannot be dismissed that at the time the Permo-Triassic ores were formed lead sources other than the already existing ores were present with the appropriate isotopic compositions.     

Lead isotope study of Zn-Pb ore deposits associated with the Basque-Cantabrian basin and Paleozoic basement, Northern Spain

A total of forty-three galena samples from syngenetic and epigenetic Pb-Zn mineralizations emplaced in the Lower Cretaceous Basque-Cantabrian basin and Paleozoic basement of the Cinco Villas massif in the western Pyrenees, have been analyzed for Pb-isotopic composition. Galena from sedex mineralizations hosted in Carboniferous clastic rocks in the Cinco Villas massif display an homogeneous lead isotopic signature (²⁰⁶Pb/²⁰⁴4Pb 18.43, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 15.66, ²⁰⁸Pb/ ²⁰⁴Pb 38.69) suggesting a single lead reservoir. These values are slightly more radiogenic than lead from other European Hercynian deposits, possibly reflecting the influence of a more evolved upper crustal source. Underlying Paleozoic sediments are proposed as lead source for the Cinco Villas massif ores. Analyses from twenty-six galena samples from the four strata-bound ore districts hosted in Mesozoic rocks reveal the existence of two populations regarding their lead isotopic composition. Galena from the western Santander districts (e.g., Reocin) is characterized by more radiogenic isotope values (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 18.74, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 15.67, ²⁰⁸Pb/ ²⁰⁴Pb 38.73) than those from the central and eastern districts (Troya-Legorreta, Central and Western Vizcaya, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 18.59, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 15.66, ²⁰⁸Pb/ ²⁰⁴Pb 38.73). In all districts, the most likely source for these mineralizations was the thick sequence of Lower Cretaceous clastic sediments. The existence of two separate lead isotopic populations could be the result of regional difference in the composition of the basement rocks and the clastic sediments derived of it or different evolution histories. In both sub-basins, isotopic ratios indicate an increase in crustal influence as the age of the ores decreases.     

Sur la Genese de Certains Gites Uraniferes

Résumé L'étude du calcrete uranifère de Yeelirrie, en Australie Occidentale (46000 tonnes d'U₃O₈ estimées), minéralisé en carnotite, a permis de préciser la genèse de tels gîtes. Les calcretes se présentent en corps lenticulaires dans la partie axiale des chenaux de drainage en amont d'une structure verrou, constituée par une remontée du socle ou un retrécissement du chenal. La présence de structures verrous a déterminé l'existence de légères dépressions en amont, temporairement inondées, où se localise le dépôt d'un calcrete d'origine sédimentaire. Dans un second temps, la structure barrage a provoqué le ralentissement de l'écoulement de la nappe. Une nappe fixe se créee, sursaturée en sels dissous, provoquant l'épigenèse et la dolomitisation de la partie du calcrete proche du verrou, avec dépôts d'uranium, de vanadium (carnotite) et de strontium (célestite). Des gîtes de type calcrete sont connus également en Mauritanie et en Namibie. Ainsi, les calcretes sont, dans les domaines évaporitiques intracontinentaux, des sites favorables au piègeage de l'uranium. Si leur genèse est différente, leur localisation dans des zones stables à climat aride ou semi-aride est une caractéristique commune.

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The study of the Yeelirrie uraniferous calcrete of the Western Australia, containing abundant carnotite, has allowed interpretation of the genesis of the main ore concentrating processes within this type of deposit (46000 tons of estimated U₃O₈). The calcretes are found as lenses within the axial parts of certain channels. They are situated upstream with respect to local barriers formed by uplifted basement blocks or by local constrictions of the channel. The presence of such constrictions has allowed development of minor upstream depressions which were temporarily flooded, and within which the sedimentary calcrete has formed. Subsequently, the constriction has caused a slowing of phreatic water circulation. The stabilised phreatic lense, supersaturated with respect to dissolved salts, has provoked the epigenesis and dolomitization of the original calcrete situated in the proximity of the dam. Uranium and vanadium (carnotite) as well as strontium (celestite) are concentrated through this process. Uranium ore concentrations of the calcrete type are known also in Mauritania and Namibia. Thus, calcretes within intracontinental evaporitic areas form favourable traps for the concentration of uranium. Although of possible different origin, the concentration of ore within the stable areas of arid to semi-arid regions is a common characteristic of this type of deposit.

     

Möglichkeiten und Grenzen des Base Friction Konzepts

ZusammenfassungMöglichkeiten und Grenzen des Base Friction Konzepts Der vorliegende Beitrag befaßt sich mit einer von Goodman eingeführten neuen Technologie für zweidimensionale Modellversuche in der Felsmechanik. Bei diesen Modellen sollen die im Prototyp durch die Gravitation erzeugten Körperkräfte durch Reibungskräfte simuliert werden, die dieselbe Richtung wie die Erdbeschleunigung besitzen müssen und die entstehen, wenn das zweidimensionale Modell in einer horizontalen Ebene aufgebaut und zwischen dem Modell und der horizontalen Basis eine entsprechende Relativbewegung erzwungen wird.Nach einem kurzen Überblick über die einschlägige Literatur wird anhand eines Stabilitätsdiagramms für einen Einzelkörper an der Schiefen Ebene untersucht, ob die im geklüfteten Fels auftretenden Bruchmechanismen Gleiten, Kippen und Kippen bei gleichzeitigem Gleiten im Base Friction Modell exakt modellierbar sind.Aus dieser Untersuchung ergibt sich, daß in den Bereichen Kippen und Gleiten bezüglich der Kinetik mit Schwerkraftmodellen übereinstimmende Ergebnisse zu erzielen sind. Im Bereich Kippen bei gleichzeitigem Gleiten treten dagegen wesentliche Abweichungen auf, weil die Simulation der Schwerkraft durch Reibungskräfte nicht vollständig gelingt. Fälle, bei denen Aussagen über Geschwindigkeits-und Beschleunigungsverhältnisse im Prototyp gemacht werden sollen, können aus demselben Grund mit einem Base Friction Modell nicht untersucht werden.Nach einer ausführlichen Kritik wird dann der Schluß gezogen, daß das Base Friction Modell zwar als Entwurfshilfsmittel ungeeignet ist, daß es aber als Methode für die Grundlagenforschung in der Felsmechanik mit Aussicht auf Erfolg eingesetzt werden kann.

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SummaryPossibilities and Limitations of the Base Friction Model The paper deals with a new technology for two-dimensional model tests in rock mechanics introduced by Goodman. In this model gravity is simulated by base friction forces. Their direction is to be that of gravity. The two-dimensional model is placed on a horizontal base. A movement of this base relative to the model produce frictional forces which model gravity.First a single model element placed on an inclined plane is analysed resulting in a stability diagram. The purpose of the subsequent analysis is to assess whether the mechanisms of failure being investigated, i. e. sliding, toppling, and toppling combined with sliding, are adequately reproduced by the base friction model.The specific mechanisms toppling and sliding produce kineticly valid results. Considerable errors are to be expected for toppling combined with sliding, because of the specific base friction feature. Mechanisms including velocity and acceleration cannot be modeled by base friction.Finally the limitations of the base friction model as a design tool and instrument for rock mechanics research are discussed.

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RésuméPossibilités et limites du base friction model Le présent article traite d'une nouvelle technologie des essais à deux dimensions, introduite par Goodman, sur la mécanique des roches. Par cette technologie les forces en prototype, produites par la gravitation, doivent être remplacées par des forces de frottement. Leur direction doit être la même que celle de la gravitation. Le modèle à deux dimensions est posé sur un plan horizontal. Le mouvement relatif du modèle contre la base horizontale produit des forces de frottement, qui modèlent la gravitation.A l'aide d'un diagramme de stabilité pour un élément isolé sur un plan incliné, on fait des analyses pour savoir si les états de mouvement aparaissant à la rupture de la roche, c'est-à-dire le fait de glisser, basculer, et basculer en même temps que glisser, peuvent être modelés exactement avec le base friction model.Les mécanismes glisser et basculer produisent des résultats qui sont cinétiquement réels. Des fautes remarquables doivent être attendues pour le fait de basculer en même temps que glisser à cause de la mécanique spécifique du modèle. A modeler des vitesses et des accélérations le modèle n'est pas propre.En conclusion on expose une critique détaillée pour savoir jusqu'à quel point cette méthode peut servir comme moyen de dimensionnement dans la pratique et comme instrument pour la recherche en mécanique des roches.

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Mit 9 Abbildungen     

U-Pb age and lead isotopic characterization of Au-bearing skarn related to the Andorra granite (central Pyrenees,Spain)

Auriferous skarns are associated with post- and late-kinematic Hercynian granites that intruded into Cambro-Ordovician to Devonian sediments of the central Pyrenees. We determined the age of the Andorra granite and the associated skarn at 305 ± 3 Ma by U-Pb dating titanite from the endo-skarn. The sulfur isotopic composition from sulfides in the skarn (Cardellach et al. 1992) shows a significant variation with isotopically light sulfur (³⁴S +3) in the barren skarns and heavy sulfur (³⁴S +11) in the gold-bearing skarns. Outwards, it increasingly resembles sulfur from arsenopyrite disseminations in the Cambro-Ordovician sediments. The lead isotopic composition from sulfides of the skarns is very homogeneous (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb = 18.410, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb = 15.699, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb = 38.574) in contrast to the one in gold-bearing arsenopyrite veins and in arsenopyrite disseminations in the sediments (e.g. ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb varies from 18.54 to 30.36). Combined, sulfur and lead isotope data indicate that the lead in the skarn is dominantly derived from the granite, whereas the sulfur is derived at variable portions from both the granite and the sediments.     

Identifying sources of groundwater in the lower Colorado River valley, USA, with δ18O, δD, and 3H: implications for river water accounting

Isotope measurements (¹⁸O, D, ³H) indicate groundwater origin in the Lower Colorado River Valley (LCRV) and provide an alternative, or supplement, to the US Bureau of Reclamations proposed accounting surface method. The accounting surface method uses a hydraulic criterion to identify certain wells away from the flood plain that will eventually yield mainstream Colorado River water. New isotope data for 5 surface-water and 18 groundwater sites around Topock Marsh, Arizona, are compared with river-water data (1974–2002) from 11 sites between Utah and Mexico and with groundwater data from previous LCRV studies. Three groundwater sources are repeatedly identified in the LCRV: (1) local recharge derived from precipitation, usually winter rain, plots slightly below the global meteoric water line (GMWL) and has D values that are 20 greater than those of recent river water; (2) older (pre-1950) upper basin river-water plots on or near the GMWL, distinct from local rainfall and recent river water; and (3) recent (post-1950) Colorado River water, including Topock Marsh samples, plots below the GMWL along an evaporation trend. Large floods, as in 1983, complicate interpretation by routing less evaporated upper basin water into the LCRV; however, tritium content can indicate the age of a water. River-water tritium has declined steadily from its peak of 716 TU in 1967 to about 11 TU in 2002. Mixtures of all three groundwater sources are common.

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Resumen Mediciones isotópicas (¹⁸O, D, ³H) indican cual es el origen del agua subterránea en el Valle Bajo del Río Colorado (LCRV) y aportan una alternativa, o complemento, para el método superficie de conteo propuesto por el Buró de Reclamación de Estados Unidos. El método superficie de conteo utiliza un criterio hidráulico para identificar ciertos pozos alejados de la planicie de inundación que eventualmente producirán agua a partir de la corriente principal del Río Colorado. Los nuevos datos isotópicos para 18 sitios de agua subterránea y 5 sitios de agua superficial cerca de los Pantanos Topock, Arizona, se comparan con datos de agua de río (1974–2002) provenientes de 11 sitios localizados entre Utah y México, y con datos de aguas subterráneas de estudios previos realizados en el LCRV. Se identifican reiteradamente tres fuentes de aguas subterráneas en el LCRV: (1) recarga local derivada de precipitación, generalmente lluvia de invierno, cuya composición cae ligeramente por debajo de la línea de agua meteórica global (GMWL) y tiene valores D que son 20 mayores que los reportados para agua de río reciente; (2) el agua de río más vieja (pre-1950) de la cuenca alta cuya composición cae sobre o cerca de la GMWL, diferente de la lluvia local y del agua de río reciente; (3) agua reciente (post-1950) del Río Colorado, incluyendo muestras de los Pantanos Topock, con composición por debajo de la GMWL a lo largo de una tendencia a la evaporación. Inundaciones grandes, como en 1983, complican la interpretación al transmitir menos agua evaporada de la cuenca alta hacia el LCRV; sin embargo, el contenido de tritio puede indicar la edad del agua. El contenido de tritio en agua de río ha disminuido constantemente desde la concentración pico de 716 TU en 1967 a cerca de 11 TU en 2002. Es común que exista mezclas de las tres fuentes de agua subterránea.

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Résumé Les mesures isotopiques (d18O, dD, 3H) indiquent les origine de leaux souterraines dans la Vallée de la Rivière du Bas Colorado (LCRV) et sont une alternative, ou un supplément, à la méthode des bilans hydrologiques proposée par du «US Bureau of Reclamation». Cette méthode de bilan hydrologique utilise un critère hydraulique permettant didentifier certains puits hors de la plaine dinondation qui pomperaient une part non négligeable de leur eau dans la rivière Colorado. De nouvelles données isotopiques provenant de 5 sites deau de surface et 18 deaux souterraines autour de Topock Marsh en Arizona, sont comparées avec les données (1974–2000) de 11 sites localisés entre Utah et Mexico, ainsi que des données dautres études sur la LCRV. Ces sources deaux souterraines sont identifiées à plusieurs reprises dans la LCRV: (1) la recharge locale dérivant des précipitations, généralement les pluies hivernales, se retrouvent légèrement sous la ligne deau météoritique globale (GMWL) et possède des valeurs de dD 20% supérieures aux valeurs des eaux récentes de la rivière; (2) les eaux vieilles (pre-1950) du bassin supérieur de la rivière possèdent une valeurs très proches de la GMWL, distinctes des valeurs de la pluie locale et des eaux récentes de la rivière; et (3) les eaux récentes (post-1950) de la Rivière Colorado, incluant les échantillons de Topock Marsh, se positionnent à côté de la GMWL sur une droite dévaporation. Les grandes inondations, par exemple celle de 1983, compliquent linterprétation en reprenant dans la LCRV moins deaux marquées comme évaporées et provenant du bassin supérieur; par ailleurs le pic de tritium est descendu de 716 TU en 1967 à 11 TU en 2002. Les mélanges de ces trois sources sont assez fréquentes.

     

Vinciennite and Cu-excess tennantite from the Layo (Cu,Sn, As,Au) epithermal deposit (Southern Peru)

Summary The Layo epithermal deposit, cutting Miocene-Pliocene calc-alkaline volcanites of the Tacaza group, includes a well-developed eastern zone (Vetas 7 and 8) in which brecciated and banded textures are associated with a large, intensely argillized zone containing diaspore and alunite. The vetas contain a typical Cu-As mineralogy of the acid-sulfate type (pyrite, enargite, Cu-excess tennantite, chalcopyrite, covellite) with an associated original stanniferous paragenesis including vinciennite and mawsonite. The vinciennite is close to the ideal end-member (Cu₁₀Fe₄SnAsS₁₆) and the Cu-excess tennantite (Cu₁₁FeAs₄S₁₃) shows a total absence of Zn and Ag; its very specific chemical composition suggests that all the iron is Fe³⁺, equilibrated by Cu⁺ and probably minor Cu²⁺.This particular mineralogical association implies deposition at relatively low temperature (300°C) and high aS₂ (10^–6.5 decreasing to 10^–8.5), from a Cu-S-rich and Fe-Zn-poor fluid. The acid-sulfate epithermal mineralization of the eastern vetas of Layo appears to have preceded an adularia-sericite epithermal mineralization expressed in the western vetas of Layo and also in the nearby large epithermal veins at Orcopampa and Shila. It also supports the genetic relationship that is commonly evoked between porphyry copper and epithermal deposits.

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Le minéralogie originale à vinciente et tennantite riche du gisement épithermal (Cu, Sn, As, Au) de Layo (Sud Péru)

Résumé Le gîte épithermal de Layo est encaissé dans les volcanites calco-alcalines Miocène-Pliocène du groupe de Tacaza. Sa zone orientale renferme des corps minéralisés (Vetas 7 et 8) bien développés, à textures bréchiques et rubanées associées à une large zone intensément argilisée contenant diaspore et alunite.Les vetas présentent une association minéralogique à As-Cu typique des gisements acide-sulfate (pyrite, énargite, tennantite riche en cuivre, chalcopyrite, covellite) et une paragenèse stannifère originale renfermant vinciennite et mawsonite. La vinciennite est proche du pôle théorique (Cu₁₀Fe₄SnAsS₁₆) et la tennantite riche en Cu (Cu₁₁FeAs₄S₁₃) est dépourvue de Zn et de Ag; sa composition chimique suggère que tout le fer se présente sous la forme Fe³⁺, en équilibre avec Cu⁺, avec probablement une participation mineure de Cu²⁺.Cette association minéralogique particulière implique une mise en place sous forte fugacité en soufre (aS₂ = 10^–6.5 décroissant jusqu'à 10^–8.5) à une température relativement basse de l'ordre de 300°C à partir d'un fluide riche en Cu et S et pauvre en Fe et Zn. La minéralisation de type acide-sulfate des vetas orientales de Layo précéderait celles de type adulaire-sericite des vetas occidentales de Layo et des gisements voisins de Orcopampa et Shila. Elle contribue à renforcer le lien fréquemment évoqué entre les porphyres cuprifères et les gisements épithermaux.

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With 10 Figures     

Minéralisations plombo-zincifères et phénomène karstique Exemple tunisien: Le gisement du Djebel Hallouf

Resume Le cadre du gisement du Djebel Hallouf est le domaine externe de la chaîne nord-africaine. Les gisements plombo-zincifères de cette région se rapportent à deux types: concentrations liées aux strates du Miocène, concentrations en corps discordants sur les calcaires du Sénonien, substratum local de ce Miocène. Les gisements contigus de Sidi Bou Aouane et du Djebel Hallouf appartiennent respectivement au premier et au deuxième type. Les effets du phénomène karstique peuvent être observés à Bou Aouane mais surtout au Djebel Hallouf où la totalité de la minéralisation sulfurée provient du remplissage d'un réseau karstique. Les cavités qui se sont développées à partir de fractures ont été en partie colmatées par des dépôts chimiques ou par les produits de leur remaniement. L'association minérale qui en résulte consiste en calcite, blende, galène, jordanite et pyrite en microsphères. La source des métaux lourds participant au remplissage des cavités doit être recherchée dans l'altération superficielle de minéralisations plombo-zincifères liées aux strates du Miocène.

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The geological setting of the Djebel Hallouf ore-body is the external zone of the North-African alpine belt: this unit has been involved in miocene tangential tectonics and then in the Plio-Quaternary plastic and brittle deformations. In this region, the Pb-Zn deposits are distributed between two different types: strata-bound concentrations in post-nappe Miocene, unconformable concentrations cutting Senonian limestones, the local basement of the Miocene. The adjoining ore-bodies at Sidi Bou Aouane and Djebel Hallouf belong respectively to the first and to the second type. Results of karstic processes can be observed at Sidi Bou Aouane, but are best displayed in the Djebel Hallouf mine where the sulphide mineralisation as a whole originated from karstic net filling. Cavities derived from joints were partially clogged up by chemical deposits or products of their subsequent reworking. The resulting mineral association consists of: calcite, sphalerite, galena, jordanite and pyrite as micro-spheres. These various minerals are found as incrustations on the cavities floor, walls and ceiling; in certain cases, they alternate with micro-crystalline calcite precipitates. They are also found within layered sediments issued from reworking of the former deposits, as well as in the concentric rings of stalactites. The cave-filling base metals must be considered as the result of the meteoritisation (remobilization by surface processes) of the Pb-Zn post-nappe Miocene strata-bound ore-bodies. The Djebel Hallouf concentrations are one instance among many others of sulphides in karstic network filling. The fact that the whole concentration results from such a process is worth to be pointed out, because the reality of karstic reworking is often recognized only when concentrations of obvious origin can be seen; and the importance of this process is nearly always restricted to such an object.

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Laboratoire associé au C.N.R.S. n^o 65 «Etude des concentrations métallifères et de leur genèse».     

Différents Modèles de Minéralisations «Hydrothermale Sédimentaire» à Zn (Pb) du Paléozoïque des Pyrénées Centrales

Résumé Un grand nombre de minéralisations de Zn(Pb) dans l'Ordovicien présentent un faciès de minerai identique mais sont encaissées dans des formations de lithologie variable. On peut toutefois les regrouper en fonction de leur cadre paléogéographique, en trois modèles dont le caractère fondamental commun est un jeu synsédimentaire de failles. Ces dernières qui ont rejoué ultérieurement à l'Hercynien et/ou à l'Alpin, ont eu des effets différents sur la sédimentation suivant que l'on se trouvait soit en bordure de bassins subsidents (Pale de Rase), soit dans un système de grabens séparés par des horsts émergés et érodés (Pierrefitte) ou immergés avec développement d'édifices récifaux (Bentaillou). Les autres minéralisations du Paléozoique correspondent à des modèles différents mais toujours avec un jeu synsédimentaire de failles (Uls) ou bien possèdent plusieurs caractères des modèles précédents (analogies entre le Nerbiou dans le Dévonien et Bentaillou dans l'Ordovicien par exemple). Si on peut rapporter les minéralisations des modèles décrits à un groupe volcanogénique, elles appartiennent à un type hydrothermal sédimentaire différent des amas sulfurés classiques et sans doute assez fréquent. Ce type se caractérise par un lien distal avec le volcanisme mais proximal avec des failles synsédimentaires dans lesquelles on circulé des solutions hydrothermales responsables du dépôt des concentrations dans des pièges variés.

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A great number of Ordovician Zn(Pb) ore deposits exhibit a similar mineralized facies but are found in various lithological units. These basic types can be described when paleogeographic conditions are considered. Synsedimentary faulting is their most important common feature. These faults were active again at later periods (hercynian and alpine). Sedimentation was affected by them according to their situation: in the border of subsiding basin (Pale de Rase) or in a graben system separated by horsts either emerged and eroded (Pierrefitte) or submerged with development of reefs (Bentaillou). The others paleozoic mineralizations correspond to different models either showing the development of synsedimentary faulting (Uls) or possessing several features of the above types (for example analogy between the Nerbiou in Devonian and Bentaillou in Ordovician). The mineralizations can be described as volcanogenic. However, they belong to an hydrothermal sedimentary type different from the massive sulphide deposits and possibly quite frequent. This type is characterized by a distal link with volcanism but proximal with the synsedimentary faults where the hydrothermal solutions — responsible for the deposition of the ore in various traps — have circulated.

     

Non-monotonic chemical and O,Sr, Nd,and Pb isotope zonations and heterogeneity in the mafic- to silicic-composition magma chamber of the Grizzly Peak Tuff,Colorado

Strong compositional zonation of the 34 Ma Grizzly Peak Tuff in west-central Colorado is attended by non-monotonic trends in O, Sr, Nd, and Pb isotope ratios. Fiamme from the tuff cluster in chemical compositions and petrographic characteristics, indicating the magma chamber was not continuously zoned but consisted of at least seven compositional layers. The most mafic magma erupted (57 wt% SiO₂, fiamme group 7) had ¹⁸O= +8.5, initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7099, _Nd, and ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.80, suggesting that the magma was produced by 50% fractional crystallization of basaltic magma that assimilated 20 to 40 wt% Proterozoic crust. Isotopic compositions of more evolved parts of the chamber (up to 77 wt% SiO₂, fiamme group 1) depart from the mafic base-level composition of fiamme group 7, and reflect late-stage assimilation that occurred largely after compositional layering was established. ¹⁸O values decrease by as much as 1.5 from fiamme groups 7 through 4, indicating assimilation of hydrothermally altered roof rocks. ¹⁸O values abruptly inerease by up to 1.5 between fiamme groups 4 and 3. This discontinuity is interpreted to reflect evolution in an asymmetric chamber that had a split-level roof, allowing assimilation of wall rocks that varied vertically in degree of hydrothermal alteration. This chamber geometry is also supported by collapse structures in the caldera. Late-stage assimilation of heterogeneous wall rocks is also indicated by variations in Sr, Nd, and Pb isotope ratios. Large Sr isotope disequilibrium exists between some phenocrysts and whole-rock fiamme, and initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios in phenocrysts are as high as 0.7170. values regularly increase from-13.0 in fiamme group 7 to-11.3 in fiamme group 3, and then decrease to-12.2 in fiamme group 1. ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb ratios generally increase from 17.80 to 17.94 for fiamme groups 7 through 1. The rhyolitic parts of the Grizzly Peak Tuff have isotopic compositions that could be attributed to a purely crustal melt. It is unlikely, however, that the mafic parts of the tuff were generated by crustal melting, and the compositional and isotopic variations across the entire zonation of the tuff are best explained by fractional crystallization of mantle-derived magmas, accompanied by extensive assimilation of Proterozoic crust.     

Origin and regional significance of late Precambrian and early Palaeozoic granitoids in the Pan-African belt of Somalia

Granitoids within the Precambrian basement of north-eastern and southern Somalia are subdivided on the basis of geology, geochronology and petrology into three different assemblages. The post-kinematic assemblage in north-eastern Somalia ( 630 Ma) comprises granodiorites and granites which belong to a medium-K calc-alkaline suite. Average initial Sr, Nd and Pb isotopic ratios [Sr_i = 0.7048, _Nd = –1.8,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb(i) = 17.704 and²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(i) = 15.611] indicate that these melts were derived from a mantle or juvenile crustal source with only slight involvement of pre-existing crust as a contaminant. Two different assemblages are found in southern Somalia. The older assemblage is composed of crustal anatectic, synkinematic, parautochthonous granites ( 600 Ma) related to amphibolite facies retrogression of an intensively reworked pre-Pan-African crust [Sr_i = 0.7100, _Nd = –8.4,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb(i) = 15.403 and²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(i) = 15.259]. These monzo- and syenogranites are moderately potassic and peraluminous. The younger assemblage ( 470 Ma) consists of post-kinematic monzonites to syenogranites with A-type affinities. Initial Sr, Nd and Pb isotopic data for this metaluminous assemblage [Sr_i = 0.7114, _Nd = –13.1,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(i) = 16.913 and²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(i) = 15.512] indicate a significant lower crustal component but, however, also a mantle signature. The late Proterozoic to early Palaeozoic granitoids in Somalia thus express contrasting regimes, characterized by strong juvenile input in the north, close to the Arabian-Nubian Shield, whereas intense crustal reworking with little addition of juvenile material prevailed in the south. Somalia was definitively not a cratonic area during the Pan-African, but a zone of high crustal mobility.     

Betekhtinite and bi-sulfosalts from the copper mine of „La Leona“ (Argentina)

The copper deposit La Leona consists of ore veins in a granite batholite which intruded into Permian sediments. In these veins the following minerals are observed: pyrite, sphalerite, chalcopyrite, galena, betekhtinite, two Bisulfosalts, electrum, bornite, chalcocite, enargite, tennantite, Zn-Fahlerz, cuprite, delafossite, molybdenite, hematite and iron hydroxides, and copper carbonates with quartz and iron carbonates as gangue. The betekhtinite, (CuFe)₁₀Pb S₆, found for the first time in Argentina, the Zn-Fahlerz and the sulfosalts (Cu_3.2Bi_1.2Pb_1.2S_8.5) and (Cu_9.3Bi_1.1S_6.8) were studied in detail under the microscope, by X-rays and by microprobe. Specifically, the paragenesis of these three minerals with galena, chalcocite and bornite is discussed.

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Résumé Le gisement de cuivre de la mine «La Leona» est formé de filons de minerais recoupant un batholite granitique qui a fait intrusion dans des sédiments permiens. Les minéraus suivants ont été observés: pyrite, blende, chalcopyrite, galène, bétekhtinite, deux sulfosels de Bi, électrum, bornite, chalcosine, énargite, tennantite, «Zn-Fahlerz», cuprite, delafossite, molybdénite, hématite et hydroxydes de fer, des carbonates de cuivre, dans une gangue de quartz et de carbonates de fer. La bétekhtinite (Cu Fe)₁₀Pb S₆, trouvée pour la première fois en Argentine, le «Zn-Fahlerz» et les sulfosels (Cu_3.2Bi_1.2Pb_1.2S_8.5) et (Cu_9.3Bi_1.1S_6.8) ont été spécialement étudiés à l'aide de la microscopie, de la diffraction des rayons-X et de la microsonde. La paragénèse formée par ces trois mineraux associés à la galène, la chalcosine et la bornite est discutée.

     

Lead isotope and Pb-Pb model age determinations of ores from Central Europe and their metallogenetic interpretation

The paper presents lead isotope data from 211 samples from Phanerozoic lead-bearing ore occurrences in Central Europe, particularly from the Southern part of the former German Democratic Republic. The data are interpreted in terms of Amov's dynamic model of continuous lead isotope evolution. The relationships between thoro-genic and urano-genic model ages and the source of lead in different regional units are discussed. We observed differences in lead isotope evolution in the Hercynian internides and externides. Within the Moldanubian and Saxothuringian zones we distinguish five main lead-bearing ore associations: (1) Cambrian, stratiform base metal (Hermsdorf-Waldsassen; ²⁰⁶Pb/ ²⁰⁴Pb=17.50–17.70), (2) Devonian, vein type Sb-bearing, metamorphogene (neumühle-Hartmannsdorf; 17.80–18.00), (3) Upper Carboniferous-Permian, polymetallic, including tin, vein type (Kutna hora-Freiberg-Altenberg; 18.00–18.20), (4) Triassic (-Jurassic), Pb–Ba, vein type (Stibro-Halsbrücke; 18.20–18.60), (5) Cenozoic, polymetallic, vein type, riftogene (Roztoky-Banska tiavnica; 18.80–19.10). Pb isotope characteristics from ores of the Montagne Noire and the Brioude-Massiac district correspond to this subdivision. Ore associations from the Rheno-Hercynian zone display higher ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb ratios which can be explained by more evolved and less metamorphosed source rocks. Mineralizations of the eastern Harz (Straßberg-Neudorf) belong to the Permian association, those from the western Harz (Clausthal-Bad Grund) to the Triassic-Jurassic. Because of Pb isotope agreement the stratabound Rammelsberg and the vein bound Ramsbeck-I mineralization are presumed to be isogenetic. Pb isotope identity of distinct mineralizations in the basement zone (Halsbrücke-Bad Grund) and in the Triassic sediments (Gorny Slask-Mechernich-Bleiglanzbänke) suggests a strong genetic coherence. Pb isotope conformity between the Upper Carboniferous-Permian-Triassic ore associations and Hercynian postkinematic granitoids, and lamprophyric rocks, also favours a close relationship. Pb isotope and other data indicate crustal sources. As the age of the ore associations decreases, crustal influences generally increase, apart from the Roztoky mineralization.     

La rétromorphose du talc dans les dolomies métallifères de Boukdema (Algérie); discussion du rôle des fluides

Résumé Les échantillons étudiés proviennent du gîte stratiforme de Boukdema (Algérie), où l'on observe notamment l'association dolomite-quartz-talcsphalérite. L'étude des inclusions fluides primaires des quartz contemporains, selon toute vraisemblance, de la dissolution partielle du talc, montre que ceux-ci se sont développés dans des solutions de salinités très variables (entre 4 et 28% en équivalent pondéral NaCl). L'hypothèse d'une ébullition des solutions (par suite d'une chute brutale de pression) rend compte de ce fait inhabituel. Dans le cadre d'un tel modèle, les corrections dues à la pression sont nulles et l'on peut en déduire à partir des mesures de températures d'homogénéïsation que la croissance du quartz s'est amorcée vers 250 °C. Compte tenu de cette indication thermométrique, on discute enfin du rôle relatif des facteurs physiques et chimiques (T, f_{CO 2}, a_Mg/a_Ca) sur la stabilité du talc dans le contexte minéralogique du gîte de Boukdema.

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The samples studied were collected in the Boukdema stratabound deposit (Algeria), where the association dolomite-quartz-talc-sphalerite occurs. Cryoscopic investigations of fluid inclusions in quartz indicate a wide salinity range in mineral forming fluids (4 to 28 weight % NaCl eq). Boiling of hydrothermal fluids possibly explains this unusual characteristic. In this hypothesis thermometric data need no pressure corrections and one may conclude that quartz growth (and simultaneously talc dissolution) occurred in the 250°–200 °C range. On the basis of this last indication, the relative role of T, f_{CO 2}, a_Mg/a_Ca, on talc stability is discussed in the mineralogical environment of Boukdema.

     

Primitive and contaminated basalts from the Southern Rocky Mountains,U.S.A.

Basalts in the Southern Rocky Mountains province have been analyzed to determine if any of them are primitive. Alkali plagioclase xenocrysts armored with calcic plagioclase seem to be the best petrographic indicator of contamination. The next best indicator of contamination is quartz xenocrysts armored with clinopyroxene. On the rocks and the region studied, K₂O apparently is the only major element with promise of separating primitive basalt from contaminated basalt inasmuch as it constitutes more than 1 % in all the obviously contaminated basalts. K₂O: lead (> 4 ppm) and thorium (> 2 ppm) contents and Rb/Sr (> 0.035) are the most indicative of the trace elements studied. Using these criteria, three basalt samples are primitive (although one contains 1.7% K₂O) and are similar in traceelement contents to Hawaiian and Eastern Honshu, Japan, primitive basalts.Contamination causes lead isotope ratios, ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb, to become less radiogenic, but it has little or no effect on ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. We interpret the effect on lead isotopes to be due to assimilation either of lower crustal granitic rocks, which contain 5–10 times as much lead as basalt and which have been low in U/Pb and Th/Pb since Precambrian times, or of upper crustal Precambrian or Paleozoic rocks, which have lost much of their radiogenic lead because of heating prior to assimilation. The lack of definite effects on strontium isotopes may be due to the lesser strontium contents of granitic crustal rocks relative to basaltic rocks coupled with lack of a large radiogenic enrichment in the crustal rocks.Lead isotope ratios were found to be less radiogenic in plagioclase separates from an obviously contaminated basalt than in the primitive basalts. The feldspar separate that is rich in sodic plagioclase xenocrysts was found to be similar to the whole-rock composition for ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb whereas a more dense fraction probably enriched in more calcic plagioclase phenocrysts is more similar to the primitive basalts in lead isotope ratios.The primitive basalts have: ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 18.09–18.34, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 15.5, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb 37.6–37.9, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0.704–0.705. In the primitive basalts from the Southern Rocky Mountains the values of ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb are similar to values reported by others for Hawaiian and eastern Honshu basalts and abyssal basalts, whereas ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb tends to be equal to or a little less radiogenic than those from the oceanic localities. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr appears to be equal to or a little greater than those of the oceanic localities. These ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb ratios are distinctly less radiogenic and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values are about equal to those reported by others for volcanic islands on oceanic ridges and rises.Publication authorized by the Director, U.S. Geological Survey     

Les minéralisations plombo-zincifères de Carthagène (Cordillères bétiques,Espagne)

Résumé A Carthagène, trois épisodes volcaniques d'âge très différent remettent en mouvement les minéralisations préexistantes. Les déplacements sont verticaux et ascendants; ils conduisent à des gisements superposés sur une aire très restreinte. Le «manto pyriteux» (quartz, pyrite, Zn, Pb) correspondrait à une activité kératophyrique. Le «manto des silicates» (greenalite, magnétite, pyrite, Pb, Zn) ainsi que des altérations locales et le remplissage de certains filons sont liés, à une activité doléritique. Les filons (pyrite, Zn, Pb) encaissés dans des trachys andésites d'âge pliocène, sont liés à ce sub-volcanisme tardif. A ces tross déplacements contemporains des volcanismes s'ajoutent des déplacements superficiels. Une concentration paléopédologique discordante comprend un niveau plombifère inclus dans des schistes sombres blanchis et des poches à calamine (Zn) dans les calcaires. Des conglomérats interstratifiés d'âge miocène moyen sont minéralisés (galets de mineral). La filiation des minéralisations à partir d'un stock unique repose — pour les gisements en relation avec des volcanismes, sur le fait que, en dehors de l'aire minéralisée primitive, les volcanismes sont dépourvus de gisements — pour la concentration pédologique, sur l'existence du paléosol immédiatement sous les dépôts sédimentaires miocène moyen et sur la dissociation du Pb et du Zn — pour les dépôts minéralisés sédimentaires, sur la présence, entre autres, de magnétite détritique et de galets de minerai provenant du démantèlement des corps minéralisés existants.

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In the district of Cartagena, three volcanic episodes of paleozoic, miocene and pliocene ages have redistributed pre-existing mineralizations. The migrations which have been essentially vertically and upwards have resulted in the formation of surimposed ore bodies within a very restricted area: a pyritic manto (quartz, pyrite, Zn, Pb) connected to a keratophyric phase, a manto of silicates (greenalite, magnetite, pyrite, Pb, Zn) with alteration along joints and some vein filling is related to a doleritic episode, veins (pyrite, Pb, Zn) that occur only in and close to trachy-andesites of Pliocene age are linked to the late subvolcanic bodies. — To these mineralizations linked with the volcanism, the following exogenetic concentrations are added: lead and zinc have been concentrated pedologically in a paleo-soil, lead as a discordant layer in bleached dark schists and zinc in calamine bodies in limestones; conglomerates of the mid-Miocene with ore pebbles. Ascribing the mineralization to a single source relies on facts which are related in detail.

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Ce travail entre dans le cadre d'un Doctorat d'Etat. Une carte au 1/20.000e publiée avec le concours du C.N.R.S. illustre la région considérée ici.     

Stratigraphy and geology of the welded air-fall tuffs of Pantelleria,Italy

The island of Pantelleria (Channel of Sicily) is well known in the geological literature for its persodic silicic rocks. A succession of welded tuffs previously identified as ignimbrites (the deposits of pyroclastic flows) are now recognized to be airfall deposits for the following reasons: (1) mantle bedding and deposition on steep slopes, (2) internal stratification and distinguishable fall units, (3) non-welded equivalents have depositional and grain size characteristics of air-fall ejecta.Stratigraphic relations of seven welded tuffs have been determined together with two plinian pumice fall deposits, one of which is locally welded in part. Another eight welded tuffs have been identified but are not correlated with the stratigraphy. Two of the welded tuffs mantle the entire island and demonstrate that large areas (ca. 100 km²) can be covered by welded air-fall ejecta.Compaction profiles of some of the welded air-fall tuffs show systematic changes in bulk density, prosity and strain ratio with height, and are broadly similar to simple cooling units of ignimbrites. However, others are characterized by significant fluctuations from this general trend and profiles are irregular. These differences are attributed to vertical variations in the stratified air-fall ejecta and may be one way of distinguishing the mechanism of emplacement of older welded tuffs in the geological record.Several of the welded air-fall tuffs are rheomorphic, that is they show evidence of secondary mass flowage during welding. The peralkaline composition of the welded tuffs favour both welding and rheomorphism.

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Zusammenfassung Die Insel Pantelleria im Mittelmeer ist in der geologischen Literatur wegen ihrer Na-Si-Vulkanite bekannt geworden. Eine Abfolge von Tuffen, die ursprünglich als Ignimbrite identifiziert worden sind, werden nun als Aschefall gedeutet. Die Gründe hierfür liegen in einer mantelartigen Ablagerung auf steilen Hängen, in einer internen Schichtung und unterscheidbaren Einheiten einzelner Aschefälle und in einer charakteristischen Kornform, wie sie in Aschefällen auftritt.Es sind 7 Aschefallagen mit 2 plinianischen Schlacken-Ablagerungen stratigraphisch festgelegt worden; 8 weitere Aschefallagen konnten stratigraphisch nicht korreliert werden. 2 der Aschefallagen umhüllen die gesamte Insel und zeigen, daß große Gebiete von etwa 100 Quadratkilometern durch dieses Auswurfmaterial bedeckt werden können.In einzelnen Profilen kann man einen systematischen Wechsel in Dichte, Porosität und Beanspruchung in Abhängigkeit von der Mächtigkeit der Lagen erkennen. Diese Erscheinungen sind sehr ähnlich wie die, die in Abkühlungseinheiten von Ignimbriten beobachtet werden können. Von diesen Regermäßigkeiten gibt es allerdings auch bedeutende Abweichungen, die auf Unterschiede in der Schichtung der Aschefälle zurückgeführt werden können. Dies mag ein Hinweis auf die Art der Ablagerung in Tuff-Abfolgen der geologischen Überlieferung sein.Mehrere dieser Aschefallagen sind durch Fließstrukturen überprägt, die einen Massentransport nach der Ablagerung zeigen. Die Alkalische Zusammensetzung der Tuffe begünstigt sowohl Verschmelzen als auch sekundäre Fließbewegungen.

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Résumé Lîle de Pantellaria (Détroit de Sicile) est bien connue dans la littérature géologique pour ses roches siliciques persodiques. Une succession de tuffs cimentés, autrefois identifiés comme ignimbrites (les dépôts de coulées pyroclastiques) est aujourd'hui reconnue comme des dépôts résultant d'une chute à l'air libre, et ce, pour les raisons suivantes: 1) dépôt sur de fortes pentes, 2) stratification interne avec possibilité de distinguer des unités de précipitation, 3) dans les équivalents non soudés, caractéristiques propres, quant au dépôt et à la granularité, des produits tombant à l'air libre.Les relations stratigraphiques de sept tuffs soudés ont été déterminées en même temps que deux dépôts de ponce plinienne, dont l'une est localement soudée par parties. Un autre groupe de huit tuffs soudés a été identifié, mais n'a pas été corrélé dans la stratigraphie. Deux d'entre eux recouvrent l'île toute entière et démontrent que de grandes étendues (environ 100 km²) peuvent être recouvertes par ces émissions aériennes soudées.Les profils de compaction de certains de ces tuffs soudés montrent des changements systématiques dans leur densité, leur porosité et leur coefficient mécanique lié à leur hauteur, et sont, dans les grandes lignes, semblables aux unités ignimbritiques résultant du refroidissement. Cependant d'autres sont caractérisé par des fluctuations notables à partir de cette allure générale, et des profils sont irréguliers. Ces différences sont attribuées à des variations, suivant la verticale, dans les produits stratifiés, et peuvent constituer un moyen de distinguer le mécanisme de mise en place de tuffs soudés plus anciens dans la série géologique.Plusieurs de ces tuffs soudés, émis à l'air libre, sont rhéomorphiques, autrement dit ils montrent des écoulements en masse, secondaires, au cours du processus de soudure. La composition peralcaline des tuffs soudés favorise à la fois leur soudure et leur réomorphisme.

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Now at Department of Geology, University of Puerto Rico, Mayaguez, Puerto Rico 00708.     

Finite element analysis of crack initiation in a block model experiment

SummaryFinite Element Analysis of Crack Initiation in a Block Model Experiment A Sand-plaster plate with two perpendicular joint sets loaded biaxially was studied by Rosenblad. A finite element simulation was achieved using two levels of iteration. Iteration with varying joint properties produced a convergent stress state (a solution) everywhere respecting the non-linear joint deformability and strength laws. But since this solution depends upon the biaxial loading of the model, the external load to initiate cracking of any block is itself the object of iterations. Close agreement was achieved between the physical and numerical models in many details.

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ZusammenfassungFinite Elemente Analysis der Rieinleitung in einem Block-Modellversuch Eine biaxial belastete Sand-Gips-Platte mit zwei vertikalen Kluftscharen wurde von Rosenblad untersucht. Durch die Anwendung von zwei Iterationsstufen wurde eine Simulation des Problems mit der Methode der finiten Elemente erreicht. Iterationen mit variierten Klufteigenschaften konvergierten und führten zu Spannungszuständen, welche den Gesetzen der nicht-linearen Kluftdeformation und den Festigheitsgesetzen entsprachen. Da diese Lösung von der biaxialen Belastung des Modells abhängt, ist die äußere Belastung, welche zur Rißeinleitung jedes Blocks führt, daher selbst Gegenstand von Iterationen. Man fand gute Übereinstimmung zwischen dem physikalischen und numerischen Modell, auch im Detail.

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RésuméEtude par éléments finis du début de la fracturation, dans un assemblage de blocs en contrainte biaxiale Une plaque d'un mélange sable—plâtre, avec deux systèmes de discontinuités orthogonales, a été etudiée en contrainte biaxiale par Rosenblad. On a etudié le problème avec un modèle d'éléments finis qui itère à deux niveaux. Une série d'itérations sur les propriétés des discontinuités produit une solution, en termes de contraintes, qui respecte les lois non-linéaires de déformabilité et de résistance. Cependant, cette solution dépend du chargement du modèle; donc, la charge nécessaire au commencement de la fracturation fait elle-même l'objet d'itérations. On a obtenu un très bon accord entre les résultats des modèles plysiques et ceux du calcul par éléments finis.

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With 15 Figures     

Grundzüge der Geotektonischen Entwicklung Südafrikas

Zusammenfassung Der südafrikanische Subkontinent kann genetisch in drei Einheiten verschiedenen Alters und unterschiedlicher Entwicklung gegliedert werden. Der älteste Teil wurde etwa vor 3000×10⁶ Jahren stabiler Schelf. Die folgende Geosynklinalbildung — nicht so eindeutig umrissen wie die erste — erlebte ihre Hauptdeformation etwa eine Milliarde Jahre später. Der jüngste Deformationsgürtel erstreckt sich parallel zum Atlantischen Ozean und dürfte ans Ende des Präkambriums zu stellen sein.Präkambrische Geosynklinalen scheinen ausgedehnter und langsamer in ihrer Entwicklung gewesen zu sein als jüngere analoge Einheiten. Früharchaische, kaum deformierte und nur schwachmetamorphe Einheiten werden aus dem östlichen Südafrika beschrieben.

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According to the structural evolution of South Africa the subcontinent can be divided into three major units of different age and historical development. The oldest part became a stable shelf about 3000×10⁶ years ago. The following geosyncline, not as well defined as the first unit, was subjected to its major folding about 1000×10⁶ years later. The youngest belt, parallel to the Atlantic Ocean, is of late Pre-Cambrian age.Pre-Cambrian geosynclines apparently have not only been considerably larger, but also required much longer time for the completion of one geotectonic cycle than during younger, post-Cambrian periods of the earth's history. The existence of hardly folded and very slightly metamorphosed early Archean rocks is described of the eastern part of South Africa.

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Résumé Conformément à l'évolution structurale de l'Afrique du Sud, cette partie du continent peut être divisée en trois unités principales d'âges et de développement historique différents. La partie la plus ancienne devint un massif stable il y a quelque 3.000×10⁶ années. Le géosynclinal suivant, qui n'était pas aussi bien défini que le premier, a subi son plissement principal quelque 1000×10⁶ années plus tard. Le segment le plus jeune, parallèle à l'Océan atlantique, est d'âge précambrien récent.Les géosynclinaux précambriens non seulement semblent avoir été considérablement plus vastes, mais ont pris également pour accomplir un cycle géotectonique un temps plus long que lors des périodes plus récentes de l'histoire de la terre, postérieures au Cambrien. L'existence de roches archéennes anciennes à peine plissées et très faiblement métamorphosées est décrite dans la partie orientale de l'Afrique méridionale.

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