Structural evidence of orogen-parallel strike slip displacements in the Precordillera of northern Chile

The Chilean Precordillera, situated between the Longitudinal Valley and the Western Cordillera of northern Chile, is made up of several elongate basement ridges following the trend of the Andes. These ridges, which morphologically rise above the Mesozoic-Tertiary cover rocks, are developed as anticlinal cores or as pressure ridges bounded by reverse faults and, thus, show considerable orogennormal shortening. Several nearly vertical faults cut through the Precordillera, parallel or at a very low angle to the mountain ranges. From the following structures it can be inferred that orogen-parallel transcurrent movements took place along the faults: (a) asymmetric en echelon fault arrays, (b) stratigraphic and structural discontinuities across major faults, (c) fabrics in fault rocks, and (d) vertical folds. A dextral displacement of the order of tens of km is probable. The orogen-parallel strikeslip movements as well as the orogen-normal shortening are considered as phenomena of magmatic arc tectonics due to the focussing of central Andean igneous activity on the Precordillera from the Late Cretaceous until the paroxysm of deformation (45-30 Ma). Deformation along the Precordilleran Fault System is related with the development of the large porphyry copper ore deposits of that area. The structural evolution of the Precordillera can be explained by oblique subduction resulting in dextral transpression.

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Zusammenfassung Die nordchilenische Präkordillere, zwischen Längstal und Westkordillere gelegen, ist aus mehreren langgestreckten prämesozoischen Grundgebirgsrücken aufgebaut, die sich als Antiklinalkerne oder als aus diesen hervorgegangene, durch Aufschiebungen begrenzte Rücken über das mesozoisch-tertiäre Deckgebirge erheben. Das Gebiet ist durchzogen von einem System steiler, parallel oder in spitzem Winkel zu diesen Einengungsstrukturen verlaufenden Störungen. Folgende Strukturen zeigen, daß es an diesen Störungen Seitenverschiebungen gegeben hat: (a) asymmetrische en-echelon-Störungsanordnungen, (b) stratigraphische und strukturelle Diskontinuitäten an Störungen, (c) Gefüge der Störungsgesteine und (d) Schlingen. Ein dextraler Versatz von mehreren Zehnern von km ist wahrscheinlich. Orogenparallele Seitenverschiebungen und Orogen-normale Einengung können als Phänomene der Magmatic-Arc-Tektonik gesehen werden, da von der höchsten Oberkreide bis zum Höhepunkt der Deformation (45-30 Ma) die magmatische Aktivität der Anden in der Präkordillere lag. In diesem Zusammenhang stehen auch die Vererzungen der großen porphyry-copper-Lagerstätten des Gebietes. Schiefe, zu dextraler Transpression führende Subduktion wird für die Strukturbildung der Präkordillere verantwortlich gemacht.

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Resumen La Precordillera del norte chileno, situada entre el Valle Longitudinal y la Cordillera Occidental, esta constituida de uno o más dorsales de basamento, los que forman núcleos de grandes anticlinales o pilares en compresión que se elevan morfologicamente sobre las rocas mesozóicas y terciarias de su cobertura. Varias fallas más o menos verticales cortan a la Precordillera paralelamente o con angulo agudo a su rumbo. Las siguientes estructuras permiten deducir que se produjeron movimientos transcurrientes paralelos al orogeno en las fallas: (a) juegos asimétricos escalonados de fallas, (b) discontinuidades estratigráficas y estructurales ligados a la falla, (c) fábricas de las rocas de falla y (d) pliegues con ejes verticales. Un desplazamiento dextral de decinas de kilométras es probable. Las fallas de desplazamiento en el rumbo paralelas al orógeno asi como el acortamiento normal al orógeno se consideran como fenomenos de la tectónica de arco magmático, puesto que desde el Cretácico superior hasta el tiempo de la deformatión (45-30 Ma), la actividad magmática de los Andes Centrales estuvo ubicada en la Precordillera. La deformación en el sistema de fallas de la Precordillera está tambien relacionada con la mineralizatión de los grandes yacimientos de pórfidos cupriferos de la zona. La evolutión tectónica de la Precordillera puede haber sido originada por subductión oblicua produciendo transpresión dextral.

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Interferierende Kleinfaltensysteme und ihre Bedeutung für den Bau des Tuxer-Joch-Gebietes (Tauernfenster,Tirol)

Zusammenfassung Der komplizierte Decken- und Faltenbau im inneren Tuxertal wurde mit einer hier bislang nicht angewandten Arbeitsmethode zur Analyse interferierender Kleinfaltensysteme untersucht. Dabei wurden gebogene Kleinfaltenachsen imSchmidt'schen Netz nicht — wie sonst praktiziert — durch Punkte, sondern durch Kurven im SinneRamsays dargestellt. Aufgrund detaillierter Geländebeobachtungen und der Auswertung entsprechender Kurvendiagramme konnte eine relativstratigraphische Einstufung und konstruktive Rückformung von Falten in mehrphasig beanspruchten Gesteinen vorgenommen werden. Bisherige Korrelationen zwischen Achsenrichtungen und Achsenaltern müssen aufgegeben werden, weil während ein und derselben Deformationsphase geprägte Achsen aufgrund späterer Deformation beliebige Streichrichtungen aufweisen bzw. verschieden alte Achsen gleich orientiert sein können. — Die angewandte Arbeitsweise führte u. a. zur Entdeckung einer f₂-Schlingentektonik im Tuxertal und ermöglichte eine besser als bisher begründete Abgrenzung zwischen Wolfendorndecke und Glocknerdecke im Tuxer-Joch-Gebiet.

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The complicated nappe and fold structures in the inner Tuxer valley were examined with a new method, analyzing systems of interfering small-scale folds, which up to now has not been used in this area. Connected with this method curved fold axes in theSchmidt net were not depicted by points, as usual, but by curves in the meaning ofRamsay. Based upon detailed field observations and the evaluation of curve diagrams a relative stratigraphic classification and constructive rebound of folds in multiphase deformed rocks could be taken up. Previous correlations between directions and ages of axes must be abandoned, because axes formed during one and the same phase of deformation may show any striking because of later deformation, or axes of different ages may show the same orientation respectively. — The working method used, led to the discovery of a f₂-vortex-tectonics in the Tuxer valley, thus making possible a delimitation between the Wolfendorn nappe and the Glockner nappe in the Tuxer Joch area that proved to be better founded than former attempts.

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Résumé Le style compliqué des nappes et des plis dans la vallée inférieure de Tux (Tuxertal) a été analysé par une méthode de travail non appliquée jusqu'ici pour l'analyse de système de petits plis interférants. On a resprésenté des axes de petits plis incurvés sur un canevas de Schmidt par des courbes au sens de Ramsay, et non par des points comme cese fait d'habitude. A partir d'observations détaillées de terrain et de résultats issus des diagrammes de courbe il a été permis d'aborder l'intégration stratigraphique relative et une reconstitution des plis dans les roches ayant subi plusieurs phases de déformation. Les corrélations acceptées jusqu'aujourd'hui concernant la direction et l'âge des axes doivent être abandonnées pour deux raisons; les axes issus de la même phase de déformation peuvent montrer des sens de direction quelconques à la suite des déformations suivantes, ou bien des axes d'âge différents peuvent prendre la même orientation. La méthode de travail appliquée ici a permis la découverte d'un «Schlingentektonik» dans la vallée de Tux et a favorisé ainsi une meilleure limitation entre la nappe de Wolfendorn et la nappe du Glockner dans la région du Tuxerjoch.

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Hypotheses on the origin of the Ries Basin,Germany, from 1792 to 1960

Hypotheses preceding the establishment of the impact theory in 1960 tried to rely the origin of the Ries Basin on endogenic or exogenic forces and models which at the time of the authors were successfully applied for the explanation of geologic phenomena. This comprehensive review on the history of Ries hypotheses provides a prospect of the succession of some geologic ideas from the end of the 18th century until the middle of the 20th.

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Zusammenfassung Vor der im Jahre 1960 begründeten Impakttheorie aufgestellte Hypothesen versuchten die Entstehung des Riesbeckens auf diejenigen endogenen oder exogenen Kräfte und Modelle zurückzuführen, die zur Zeit ihrer Autoren jeweils mit Erfolg zur Erklärung geologischer Phänomene angewendet wurden. Die zusammenfassend dargestellte Geschichte der Ries-Hypothesen bietet daher ein Abbild der Abfolge einiger geologischer Ideen vom Ausgang des 18. Jahrhunderts bis zur Mitte des 20sten.

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Résumé Avant la théorie de l'impact conçue en 1960, des hypothèses proposées tentaient de ramener la genèse du bassin de Ries à des forces endogènes ou exogènes et à des modèles qui, à l'époque de leurs auteurs, furent appliquées chaque fois avec succès pour l'explication de phénomènes géologiques. L'exposé historique ici présenté, concernant les hypothèses sur le Ries, fait voir quelques-unes des idées géologiques émises depuis la fin du 18^e siècle jusqu'à la moitié du vingtième.

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, 1960 ., . . , , . . 18- 20- .

     

The role of tectonic grain size reduction in the rheological stratification of the lithosphere

With the aid of published constitutive flow laws for common crustal and upper mantle rock types, it is possible to construct curves showing variation of rock strength with depth in the continental lithosphere, assuming a particular crustal stratification of rock types and a particular geothermal gradient. Such exercises lead to the conclusion that marked changes in strength can occur at major petrological interfaces, such as the Moho discontinuity, which are therefore likely to be associated with a tendency for major, sub-horizontal detachments to form. Constitutive flow laws used for such purposes are usually assumed to represent steady-state flow, at constant rock microstructure.We argue that perhaps the most significant tectonic displacements of rock masses occur across major, localized shear zones, characterized by intense grain-size reduction, and illustrate this by reference to deformation in the metabasic and ultrabasic rocks of the lower part of the Ivrea Zone of northern Italy, which is believed to provide a section through what was once part of the deep continental crust. Calculations of the variation of the flow strength with depth of rocks should therefore use flow laws which include provision for strain dependent variations of strength, arising from strain dependent microstructural changes.We use the results of recent studies of grain-size dependent flow of olivine to estimate strain dependent variations in the flow strength of the sub-continental upper mantle, arising from dynamic recrystallization. From this we argue that after an initial period of flow at high stress, parts of the upper mantle can become very weak, if grain size is sufficiently reduced. Under favourable circumstances, flow can be concentrated immediately below the Moho, or in a band below the Moho. Such behaviour is consistent with our observations of the behaviour of dunites in the Ivrea Zone, and with some interpretations of upper mantle seismic reflectors.

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Zusammenfassung Mit Hilfe von veröffentlichten wesentlichen Fließgesetzen für die meisten Krusten- und oberen Mantelgesteinstypen ist es möglich Kurven zu konstruieren, die Variationen in der Gesteinsfestigkeit in Abhängigkeit von der Tiefe innerhalb der kontinentalen Kruste zeigen. Dies unter der Annahme einer bestimmten krustalen Schichtung der Gesteinstypen sowie einem bestimmten geothermischen Gradienten. Derartige Untersuchungen führen zu dem Schluß, daß deutliche Unterschiede in der Gesteinsfestigkeit an markanten petrologischen Grenzflächen auftreten können, wie z. B an der Moho-Diskontinuität. Derartige Grenzflächen haben somit wahrscheinlich die Tendenz subhorizontale Ablösungsflächen auszubilden. Die allgemeinen Fließgesetze, die für diese Berechnungen angewandt wurden, repräsentieren gewöhnlich bei unverändertem Gesteinsmikrogefüge den »steady-state«Zustand. Es ist anzunehmen, daß die bedeutendsten tektonischen Verschiebungen in den Gesteinsmassen entlang großer, definierter Scherzonen stattfinden, die durch intensive Korngrößenreduktion charakterisiert werden. Belegt wird dies anhand der Deformation in den metabasischen und ultrabasischen Gesteinen des tieferen Teiles der Ivrea-Zone in Norditalien, von der angenommen wird, daß sie einen Schnitt durch denjenigen Teil darstellt, der ehemals dem tieferen Abschnitt der kontinentalen Kruste angehörte.Berechnungen der Variation der Fließfähigkeit von Gesteinen in Abhängigkeit von der Tiefe sollten daher Fließgesetze verwenden, die deformationsabhängige Variationen im Festigkeitsverhalten, das sich aus dem deformationsabhängigen Gefügewechsel ergibt, berücksichtigen.Wir benutzen die Ergebnisse neuerer Untersuchungen über korngrößenabhängiges Fließen von Olivin, um die Deformationsabhängigen Variationen im Fließverhalten des subkontinentalen oberen Mantels, das aus der dynamischen Rekristallisation entsteht, abzuschätzen. Hieraus läßt sich schließen, daß nach einer anfänglichen Periode des Fließens bei hohem Streß Teile des oberen Mantels sehr weich werden können, sofern nur die Korngröße genügend reduziert wird. Unter günstigen Bedingungen kann sich das Fließen direkt unter, zumindest aber in einem Bereich unter der Moho konzentrieren. Ein derartiges Verhalten steht in Übereinstimmung mit den Beobachtungen des Verhaltens der Dunite in der Ivrea-Zone sowie mit Interpretationen von seismischen Reflektoren des oberen Mantels.

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Résumé En utilisant les lois de fluage fournies par la littérature à propos des roches courantes de la croûte et du manteau supérieur, il est possible de construire des courbes montrant la variation de la rigidité des roches en fonction de la profondeur dans la lithosphére continentale, ceci pour un gradient géothermique déterminé et pour une superposition déterminée des divers types de roches dans la croûte. De telles recherches conduisent à la conclusion que des changements brusques de rigidité peuvent se produire aux interfaces pétrologiques majeures, telle la discontinuité Moho; ces interfaces apparaissent de la sorte comme des endroits favorables à la production de décollements subhorizontaux importants. Les lois de fluage utilisées sont généralement supposées s'appliquer à la déformation plastique d'une roche à microstructure constante.Les auteurs pensent que les déplacements tectoniques les plus significatifs des masses rocheuses s'opèrent le long de shear zones localisées, caractérisées par une forte réduction de la taille des grains. Cette conception est illustrée par la déformation des roches basiques et ultrabasiques de la partie inférieure de la zone d'Ivrée (Italie du Nord), considérée comme une coupe à travers une partie d'une ancienne croûte continentale profonde. Les calculs de la variation de la ductilité des roches en fonction de la profondeur devraient donc utiliser des lois de fluage qui tiennent compte des variations de rigidité résultant des modifications microstructurales induites par la déformation.Les auteurs ont utilisé les résultats d'études récentes relatives aux relations entre le fluage de l'olivine et sa granularité; ils ont appliqué ces données à l'estimation de la manière dont varie la ductilité en fonction de la déformation dans le manteau supérieur sub-continental, dont les roches résultent de la recristallisation dynamique. Il en concluent qu'après une période initiale de flux sous haute contrainte, certaines parties du manteau supérieur peuvent devenir très déformables si leur grain a été suffisamment réduit. Dans des circonstances favorables, le flux peut se concentrer immédiatement sous Moho, ou se répartir dans une zone située sous Moho. Un tel comportement est en accord avec celui des dunites de la zone d'Ivrée, ainsi qu'avec l'interprétation des réflecteurs sismiques du manteau supérieur.

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Neuere Entwicklung der Kartographie zur Lösung von Aufgaben in Geologie und Lagerstättenkunde in der Rohstoffgewinnung

Zusammenfassung Es wird gezeigt, wie durch eine dynamisch-wirkende Kartographie der Rohstoffgewinnung Aufgaben der Geologie und Lagerstättenkunde nach wissenschaftlichen, technischen und betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten angefaßt werden können. Als wichtigstes Ziel wird hierbei die lückenlose Klärung der Veränderungen von Formen und Eigenschaften graphischer Flächen und graphischer Körper verfolgt, um sie mit neueren kartographischen Mitteln für die vielseitigen Aufgaben in der Rohstoffgewinnung nutzbar zu machen.

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The paper describes how geological tasks and those related to mineral deposits can be tackled, by dynamic cartography of mineral exploitation, according to scientific, technical and economical viewpoints. The most important target to this end is the full recognition of any changes in the form and properties of graphical planes and graphical bodies in order to utilise them, by modern cartographic means, for the manifold tasks of mineral exploitation.

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Résumé On montre ici comment, par la voie d'une cartographie dynamique appliquée à l'obtention des matières premières, on peut réaliser du point de vue scientifique, technique et de l'exploitation, les tâches géologiques et d'études de gisements. L'objectif le plus important est l'élucidation complète des changements de formes et de propriétés des surfaces et corps graphiques, et ce, dans le but de les mettre à profit, grâce à de nouveaux moyens cartographiques, dans l'accomplissement des multiples tâches pour l'obtention des matières premières.

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Erweiterte Fassung des Vortrages, der am 11. 9. 1975 in der Sektion »Mathematische Methoden« des VIII. Internationalen Kongresses für Stratigraphie und Geologie des Karbons, in Moskau, Lomonossov-Universität, gehalten wurde.     

Deckgebirgstektonik und vulkanische Förderzonen in Nordost-Bayern

Zusammenfassung Die germanotype Zerlegung setzt am Ende des Jura ein. Zeitpunkt, Häufigkeit und Intensität der wirksamen Phasen wechselt in den einzelnen Bereichen und erzeugt teilweise schwer entwirrbare Interferenzbilder von Beulungen und Brüchen. Der basaltische Vulkanismus reicht vom Miozän bis zum Plio-Pleistozän.Förderschlote sind an vor-basaltisch geprägte Beulungszentren gebunden. Die Gänge verfüllen synbasaltische Raumangebote längs vorbasaltisch angelegten Kluftflächen. p]Die erschlossenen Förderzonen lassen aus Füllung und Verbandsverhältnissen den Ausräumungsprozeß als sukzessive mechanische Verdrängung rekonstruieren, ähnlich wie in der Uracher Alb.

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Germanotype orogenesis started in the end of the Jurassic. Regional units differ with time, frequency and effect of orogenetic phases. Some units show complex combinations of upfolding and faulting. Basaltic volcanism lasted from the miocene to the plio-pleistocene period.Vents are connected with the centres of pre-basaltic upfolding. Dikes filled syn-basaltic tension-fissures using pre-basaltic joint planes.Vents formed by an intrusive process of increasing mechanical emplacement just like the necks in the Swabian Alb.

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Résumé Les phases qui ont lieu depuis le tournant Jurassique-Crétacé varient en âge, nombre et intensité suivant les lieux, ce qui cause parfois une tectonique très compliquée. Le volcanisme, surtout basaltique, commence au Miocène et se termine au Plio-Pléistocène.Dans la plupart des cas, les cheminées apparaissent au centre de voûtes d'un âge pré-basaltique. Les dykes suivent l'espace tectonique synbasaltique le long de joints de séparation pré-basaltiques.Si le super-stockwerk volcanique est érodé, le contenu et l'entourage des cheminées permettent de connaître le mode d'épanchement, délogement successif et mécanique comparable au processus de la Uracher Alb.

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Rift-Parallele Schildwellungen in Arabien und auf den Zirkum N-Atlantischen Tafeln

Zusammenfassung Sowohl in Arabien, ne-Afrika und auf den den Atlantik umgebenden kontinentalen Tafeln können große, epirogene Wellenwürfe ausgemacht werden. All diese Undulation-Systeme sind im Streichen parallel zu benachbarten Riftsystemen ausgerichtet, und ihre Wellenlänge nimmt mit Abstand vom Rifttrog zu. Die Untersuchungen am arabischen Beispiel zu den Zusammenhängen zwischen Bildung ozeanischer Kruste einerseits und deren tektonischen Auswirkungen auf kontinentale Tafeln, wie Magmatismus, Orogenese und besonders in intra-platten dynamischer Hinsicht andererseits, scheinen neue Gesichtspunkte zur Paläogeographie zu eröffnen, und zum Verstehen der Ursachen und Evolution der Schildwellungen beizutragen. Sie zeigen, daß die Schildwellungen nicht im vollen morphologischen Ausmaß mit Beginn des Rifting einsetzen, sondern die Schildbereiche allmählich von der Riftseite her durchdringen (± 40 m. a.) und etwa 80 m. a. zur Vollentwicklung brauchen. Rift-parallele Becken und Schwellen sind in Rift-Nähe am ältesten und werden mit Abstand von letzeren jünger. Über die paläogeographischen Entwicklungen kann ferner gezeigt werden, daß der Wellungs-Prozeß nicht kontinuierlich, sondern in Schüben verläuft.Blattverschiebungen im Rahmen diagonal angelegter Scherung sind eine konjugate Reaktion zur kompressionellen Wellung oder Faltung. Große und kleinere Störungen oder Störungssysteme dieser Kategorie sind im Bereich der Schildwellungen fast immer vorhanden. Schildwellung, die in dieser Arbeit absichtlich etwas überbetont wird, scheint auf alten, auf tiefe Stockwerke erodierten und stark konsilidierten Kratonen gegenüber Scherung zu überwiegen (z. B. Arabischer Schild), während Scherung und Bruchschollen-Tektonik im Sedimentmantel jüngerer, wenig tief erodierter und wohl möglich weniger konsolidierter, kratonisierter Areale ausgeprägter ist (z. B. Europäisches Schollenmosaik).Es wird abgeleitet, daß die Schildwellungen wie die Scherungstektonik von horizontalen, kompressioneilen Verspannungen ausgelöst werden und letztere mit der Bildung und Ausbreitung ozeanischer Kruste (Mantel-Diapirismus, Ocean-Floor Spreading) in ursächlichem Zusammenhang stehen. Die aus tektonischen Gründen vermutete kompressionelle Verspanung kontinentaler Tafeln und deren Symmetriebindung an das world rift system scheint sich nunmehr durch direkte Messungen zu bestätigen, jedenfalls passen sowohl seismo-tektonische Herdmechanismen-Analysen, wie in situ-Druckmessungen in Europa ausgezeichnet zum tektonischen Modell.Arabien wird als Modell-Beispiel für Schildwellungen im Rahmen geodynamischer Beanspruchungen angesehen.

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Large and gentle warping sets are recognizable in Arabia, ne-Africa and on the continents, which surround the n-Atlantic rifts (former Laurasia). All these undulation systems are aligned parallel to neighbouring rift-systems and their wavelength increases with the distance from the rifts. In Arabia studies of the geodynamic interrelations of generation of new oceanic crust, on the one side, and its structural effects on the shield area, like magmatism, orogeny and especially intra-plate dynamics, on the other side, seem to provide new aspects and a better understanding for the causes and evolution of these warping structures. These studies imply that warping sets are not developed to their full morphological extend with the beginning of continental rifting, they seem to penetrate the shield areas slowly (± 40 m. a.) and grow gradually (± 80 m. a.), i. e. they are oldest next to the oceanic rift troughs and become younger with distance from them. It also can be stated that rift-parallel basins and uplifts are developed sporadically during episodes of increased tectonic activity.Lateral movements along diagonally arranged shear zones are a conjugate reaction to compressional shield folding; major faults or fault systems of this category are usually recognizable in warped areas. Shield warping, which is purposely overemphasised in this article, seems to be predominant on old, deeply eroded and strongly consolidated cratons, while shearing and block-tilting seem to prevail on younger, less deeply eroded and consolidated, cratonised areas.Continental warping as well as shearing is thought to be due to horizontal, compressional stresses caused by the injection and spreading of mantle derived, new oceanic crust (mantle diapirism, ocean-floor spreading). The postulated, horizontally compressional stress environment on continental plates and its symmetry relation to spreading-ridges seem now confirmed by two independant means, i. e. fault-plane solutions and in situstress measurements, especially in Europe.Arabia is considered as the model-example for crustal-warping and its causal relations to geodynamic processes.

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Résumé En Arabie comme aussi dans le NE de l'Afrique et tout autour de l'Atlantique, les plaques continentales sont affectées d'ondulations épirogéniques. Celles-ci ont une direction parallèle à celle du rift voisin et leur longueur d'ondes croît avec la distance au rift. Les recherches en Arabie sur les rapports entre la formation de la croûte océanique et le dynamisme interne des plaques continentales ont favorisé de nouvelles idées sur la paléogéographie et contribué à la compréhension du principe de l'ondulation des boucliers: elles montrent que l'ondulation des plaques ne commence qu'avec une faible dimension morphologique et qu'elle pénètre le bouclier successivement du côté du rift (+ou –40 m.a.). Le développement final est atteint après 80 m.a. environ. Les bassins proches du rift sont donc les plus vieux, tandis qu à plus grande distance sont les plus jeunes. Le développement paléogéographique montre en outre que l'ondulation se produit de façon discontinue et plutôt sporadique. Le décrochement latéral dans le système du cisaillement diagonal est une réaction équivalente à l'ondulation compressive ou du plissement.Des failles plus ou moins grandes ou des familles de failles de ce type existent presque toujours en association avec les ondulations des boucliers. Cette ondulation des boucliers semble l'emporter sur le cisaillement dans des cratons bien consolidés et profondément érodés, tandis que le cisaillement et la tectonique de microplaques caractérisent les couches sédimentaires des socles (peut-être cratonisés) moins profondément érodés.Il faut donc admettre que l'ondulation des bouckliers aussi bien que la tectonique de cisaillement se développe à cause de la compression latérale. La compression est en rapport avec la genèse et le développement de la croûte océanique (ocean-floor spreading, diapirs du manteau). On peut constater que la compression des plaques (supposée par la tectonique) et leur rapport avec le world rifting system est confirmé par des mesures directes. En tout cas, les analyses sismotectoniques et les mesures de pression in situ sont bien conformes au modèle tectonique. L'Arabie est prise comme modèle pour l'ondulation des boucliers et ses rapports avec la contrainte géodynamique.

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Prof. R.Brinkmann zum 83. Geburtstag gewidmet

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Kurzfassung zu Vorträgen gehalten am 19. und 20. 2. 1968 auf der 58. Jahresversammlung der Geologischen Vereinigung in Göttingen und am 27.2. 1975 auf der 65. Jahresversammlung in Karlsruhe.     

The Ethiopian basement: Stratigraphy and possible manner of evolution

In the Ethiopian Precambrian three complexes are recognized. The Lower Complex formed of high grade gneisses represents older (older than 2500 m. y.) cratonic basement. The Middle Complex (clastic metasediments) is presumably the Lower to Middle Proterozoic platform cover. The Upper Complex consists of low-grade rocks in following succession: ophiolitic rocks, andesitic metavolcanics and associated metasediments, clastic and to less extent carbonate sediments. Rifting of older basement at the beginning of Upper Proterozoic created northeasterly trending zones with oceanic crust branching from the Red Sea fold belt and grading southwards (in the Mozambique belt) into the zones of continental rifting. Closing of these rift zones terminated 1000 m. y. ago and was accompanied by subduction of oceanic crust which gave rise to island arc type volcanism. Continental collision resulted in crustal thickening and produced two stages of metamorphism: metamorphism of collision (around 1000 m. y. or earlier) and metamorphism of radioactive heating (younger than 1000 or 800 m. y.). The collision was oblique, so the significant transcurrent motion occurred in the Red Sea and the Mozambique belts.

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Zusammenfassung Im Präkambrium Äthiopiens lassen sich drei Einheiten unterscheiden. Die unterste Einheit, bestehend aus hochgradig metamorphen Gneisen, ist ein älterer (älter als 2,5 Mrd. Jahre) kratonischer Sockel. Der mittlere Komplex (klastische Metasedimente) stellt wahrscheinlich die altbis mittelproterozoische Plattform-Sedimentbedeckung dar. Die obere Einheit besteht aus niedrigmetamorphen Gesteinen: Ophiolithe, andesitische Metavulkanite und damit verbundene Metasedimente, sowie klastische und untergeordnet karbonatische Ablagerungen. Das Auseinanderreißen des älteren Sockels zu Beginn des Jungproterozoikums bewirkte in nordöstliche Richtung verlaufende Zonen mit ozeanischer Kruste, die vom Faltengürtel des Roten Meeres abbiegen und sich südwärts (zum Mozambique-Gürtel hin) in das kontinentale Riftsystem eingliedern. Dei Abschluß dieser Riftsysteme endete vor 1 Mrd. Jahren, begleitet von einer Subduktion ozeanischer Kruste, die mit Vulkanismus vom Typ der Inselbögen verbunden war. Die Kollision kontinentaler Platten verursachte Krustenverdickungen und erzeugte zwei Stadien der Metamorphose: Kollisions-Metamorphose (vor ca. 1 Mrd. Jahren oder früher) und Metamorphose durch radioaktive Aufheizung (jünger als 1 oder 0,8 Mrd. Jahre). Die Kollision verlief schräg, so daß die signifikanten Querbewegungen im Roten-Meerund Mozambique-Gürtel erfolgten.

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Résumé On peut reconnaître trois complexes dans le Précambrien de l'Ethiopie. Le complexe inférieur, formé de gneiss de degré de métamorphisme élevé, représente le socle cratonique le plus ancien (plus vieux que 2500 M.). Le complexe moyen (des métasédiments détritiques) est présumé être une couverture de plateforme du Protérozoïque inférieur à moyen. Le complexe supérieur consiste en roches peu métamorphiques se succédant comme suit: roches ophiolithiques, métavolcanites andésitiques avec sédiments associés, sédiments clastiques et en moindre proportion des sédiments carbonatés. La fracturation du vieux socle au debut du Protérozoïque supérieur créa des zones d'effondrement de direction nord-est, avec croûte océanique, branchées sur la ceinture plissé de la Mer Rouge, et passant vers le sud (dans la ceinture du Mozambique) à une zone de fracturation continentale. La fermeture de cette zone d'affaissement se termina il y a quelque 1000 M., et fut accompagnée par une subduction de la croûte océanique qui donna naissance à un volcanisme du type guirlande insulaire. La collision continentale entraîna un épaississement crustal et produisit deux phases de métamorphisme: métamorphisme de collision (environ 1000 M. ou plus tôt) et métamorphisme par réchauffement radioactif (plus récent que 1000 M. ou 800 M.). La collision se fit obliquement, produisant ainsi un mouvement transcurrent important dans les ceintures de la Mer Rouge et du Mozambique.

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The metamorphic evolution of the Muxia-Finisterre region (Galice,NW Spain) during the Hercynian Orogenesis

Mineral chemistry and crystal growth-deformation relationships in metapelites, orthogneises and metabasic rocks from the Muxia-Finisterre region show that this area has been affected by plurifacial regional metamorphism during the Hercynian Orogenesis. Paragenetic evolution seems to be related to a change of the metamorphic gradient towards relatively lower P_s conditions in the mesozone, while this character is less evident in catazonal rocks. In both cases there was a continuous increase in T and decrease in {ie657-02}.The metamorphic climax was reached during the second metamorphic episode (M₂). This event took place during and even after the second deformation phase (P₂). The latter gave rise to the main foliation observed in studied rocks (S₂) which almost practically erased signs of previous schistosity. Relationships between metamorphic evolution and different geotectonic models are discussed.

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Zusammenfassung Mineralchemismus und die Beziehungen Kristallwachstum-Deformation in Metapeliten, Orthogneisen und metabasischen Gesteinen aus der Muxia-Finisterra-Region, zeigen eine Beeinflussung dieses Gebietes durch eine plurifazielle Regionalmetamorphose während der herzynischen Orogenese.Die paragenetische Entwicklung scheint mit einer Veränderung des metamorphen Gradienten in Richtung niedrigerer P_s-Bedingungen in der Mesozone einherzugehen, während dies in katazonalen Gesteinen weniger deutlich ist.In beiden Fällen gab es eine kontinuierliche Zunahme der Temperatur (T) bzw. Abnahme des {ie657-01}.Der Höhepunkt der Metamorphose wurde während der zweiten metamorphen Episode (M₂) erreicht. Dieses Ereignis fand statt während und sogar nach der zweiten Deformationsphase (P₂). Letzteres verursachte die Hauptschieferung (S₂) in den untersuchten Gesteinen, die die Merkmale einer älteren Schieferung nahezu ausgelöscht hat.Beziehungen zwischen metamorpher Entwicklung und verschiedener geotektonischer Modelle werden diskutiert.

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Résumé Les compositions chimiques des minéraux ainsi que leur relation croissance-déformation dans les métapélites, ortho-gneiss et métabasites de la région Muxia-Finisterre, suggèrent que cette secteur a subi un métamorphisme régional plurifacial lors de l'Orogenèse Hercynienne. L'évolution des paragenèses semble être liée à un changement du gradient métamorphique vers des conditions de P_s relativement plus basses dans la mésozone, ceci étant moins évident dans les roches catazonales. Dans les deux cas il y a eu une augmentation continue de la T et une diminution de la {ie657-03}. Le paroxisme du métamorphisme a été atteint lors du deuxième épisode métamorphique (M₂). Cet événement a lieu généralement pendant ou légèrement après la deuxième phase de déformation (P₂). Celle-ci donne la foliation principale de la roche (S₂), laquelle a presque entièrement effacé les marques d'une schistosité pré-existante. Des relations entre l'évolution métamorphique et différents modèles géotectoniques sont discutées.

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Zur Sedimentologie eines arktischen Deltas (Colville Delta,Nordalaska)

Zusammenfassung Im August 1971 wurden vom Verfasser Feldarbeiten zur Sedimentologie des Colville Deltas, Alaska, durchgeführt. Aus subaquatischen Typlokalitäten wurden Probenkerne gezogen und auf Strukturen, Korngrößen und Mineralogie hin untersucht. Neben konventionellen Labormethoden kamen moderne elektronische Verfahren zum Einsatz (Röntgenradiographie, Röntgendiffraktometrie, Elektronenmikroskopie). Die Arbeiten sind Teil eines Programmes, dessen Gesamtleitung Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, hatte und das unterstützt wurde von: Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research.

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In August 1971, sedimentological field work was carried out by the author in the Colville River delta, Alaska. Short cores were taken from several deltaic environments and analyzed for structure and composition. Laboratory analysis included both conventional laboratory methods and modern electronic techniques (radiography, X-ray diffractometry, electron microscopy). The research reported is part of a program headed by Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, and was supported by the Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research.

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Résumé En auguste 1971 l'auteur a étudié sur le terrain la sédimentologie du delta de Colville (Alaska). On a prélevé des échantillons dans des profiles de divers environnements typiques; on en a examiné les structures et la composition par les méthodes traditionelles et électroniques (rayons X, radiographie et diffractométrie, microscope électronique). Ces investigations font partie d'un programme sous la direction du Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, subventionné par »Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research«.

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1971 . , . , . , - , . , . . H. J. Walker, Baton Rouge, USA Arctic Program, and Geography Programs, Office of Naval Research.

     

Occurrence and40Ar/39Ar dating of a granite in Thera (Santorini,Greece)

A granite was drilled in the prevolcanic basement of Thera, an island of the Attico-Cycladic belt. It intruded the blueschist facies country rocks. K-Ar biotite ages and Ar-Ar plateau ages on two feldspars indicate rapid cooling, as all ages cluster around 9.5 Ma. Its occurrence indicates that the thermometamorphic evolution that characterizes the Attiko-Cycladic belt extends as far as Thera.

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Zusammenfassung Auf der Insel Thera, im Attiko-Kykladishen Gürtel, ist ein Granitkörper in einer Tiefe von ca. 250 m durch eine Bohrung aufgedeckt. Dieser Granitkörper ist in metamorphen Gesteinen von Blauschiefer-Facies intrudiert. K-Ar-Biotit- und Ar-Ar-Feldspat-Altersbestimmungen streuen um 9.5 Ma. Diese Alter weisen auf rasche Abkühlung des Granitkörpers hin. Es zeigt sich somit, daß die thermometamorphe Entwicklung des Attiko-Kykladischen Gürtels bis zur Insel Thera reicht.

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Résumé Un forage a été pratiqué dans un granite du socle pré-volcanique de l'île de Thera, qui appartient à la ceinture attico-cycladique. Ce granite a intrudé les roches encaissantes de facies schistes bleus. Les datations effectuées sur les biotites par la méthode K-Ar et les âges-plateau des feldspaths obtenus par la méthode Ar-Ar indiquent un refroidissement rapide, puisque tous les âges sont de l'ordre de 9,5 Ma. Ce granite montre que l'évolution thermométamorphique qui caractérise la ceinture Attico-Cycladique s'étend jusqu'à l'île de Thera.

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Thera 250 . . / / 9,5 . , . .. , Thera.

     

Variscan molasse in the Saar-Nahe Basin (W-Germany), Upper Carboniferous and Lower Permian

The Saar-Nahe Basin is a Permocarboniferous molasse basin within the Variscan orogenic chains. Surface access is possible in an area of 100×40 km just south of the Rheinisches Schiefergebirge. Below a thick Mesozoic cover the basin has a total extension of about 300×100 km. 4.1 km Upper Carboniferous and 1.6 km Lower Rotliegend grey fluviolacustrine deposits and additional 1.8 km Upper Rotliegend red alluvial deposits were accumulated.The depositional environments of the Upper Carboniferous to Lower Rotliegend beds, known from surface outcrops and 20 wells, are alluvial only along the northwestern margin of the basin, but braided and meandering fluvial, deltaic and lacustrine within the basin. Coal to a considerable amount only developed in the Westfalian.Paleocurrent data indicate a sediment transport from the northern Rhenohercynicum (Hunsrück) during the Westfalian. They delivered lithic arenites, which found a depocenter S of the Saar-Nahe Basin as it is exposed today. In the Stefanian a sediment transport from the southern Moldanubicum (Schwarzwald, Vosges and Massif Central) became active. The depocenter of the basin shifted to the NE and gradually approached the Rheinisches Schiefergebirge, disconnected from it by the South-Hunsrück Fault. During the late Lower Rotliegend the intense subsidence of the basin ceased. Simultaneously, arcosic arenites with an increasing total and K-feldspar content were provided (a tendency which even enhanced with the beginning of the Upper Rotliegend).A tectonic deformation at the end of the Westfalian induced uplift and gentle folding. After a peneplenization of its beds and a loss of strata of up to 1500 m in places, Stefanian and Lower Rotliegend were deposited discordantly above.At the beginning of the Upper Rotliegend, tectonic activities formed a central anticline together with magmatism (rhyolitic intrusives and explosives as well as melaphyr lavas) and a short-distanced style of alluvial sedimentation. In the post-Rotliegend further narrowing of the basin initiated a southward thrusting of the Saarbrücken Anticline on to the Buntsandstein; together with this the South-Hunsrück Fault became steeper and partly overturned.The stratigraphic section from Namurian to Lower Rotliegend was studied in detail; Upper Rotliegend may stand as an overview.

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Zusammenfassung Das Saar-Nahe-Becken ist ein permokarbones Molasse-Becken innerhalb der variskischen Gebirgszüge. Von übertage her ist es auf einer Fläche von 100×40 km unmittelbar südlich des Rheinischen Schiefergebirges zugänglich. Unter einer bedeutenden mesozoischen Überdeckung aber hat das Becken eine Ausdehnung von insgesamt 300×100 km. In diesem wurden 4,1 km mächtiges Oberkarbon und 1,6 km mächtiges Unterrotliegend in grauer fluviolakustriner Fazies und schließlich 1,8 km rotes alluviales Oberrotliegend abgesetzt.Die oberkarbonen bis unterrotliegenden Schichten zeigen nach Oberflächenaufschlüssen und 20 Bohrungen nur entlang des Hunsrücks in geringem Umfang alluvialen Sedimenteintrag. Im Becken dagegen ist das Sedimentationsmilieu verzweigt und mäandrierend fluviatil, deltaisch und lakustrin. Kohle wurde nur im Westfal in größerem Umfang gebildet.Messungen zur Paläoströmung weisen im Westfal einen Sedimenttransport aus dem nördlich gelegenen Rhenohercynicum (Rheinisches Schiefergebirge) nach. Dieses lieferte gesteinsbruchstückreiche Sande, die in einem Depozentrum südlich des heute übertage aufgeschlossenen Saar-Nahe-Beckens abgelagert wurden. Im Stefan erlangte ein Sedimenttransport aus dem Moldanubicum (Schwarzwald, Vogesen und Zentralmassiv) an Bedeutung. Das Depozentrum des Beckens wanderte nach NE und näherte sich allmählich dem Rheinischen Schiefergebirge, das seit jener Zeit von diesem durch die Hunsrück-Südrandstörung getrennt ist. Während des späten Unterrotliegend nahm die intensive Absenkung des Beckens allmählich ab. Gleichzeitig wurden feldspatreiche Sande mit zunehmendem Gesamt-und K-Feldspat-Gehalt geliefert (diese Tendenz wurde zu Beginn des Oberrotliegend eher noch verstärkt).Ende Westfal wurde das Becken nachweislich herausgehoben und sanft gefaltet. Nach einer Einebnung der Schichten, was stellenweise zu einem Schichtverlust von bis zu 1500 m führte, folgten diskordant darüber Stefan und Unterrotliegend.Mit Beginn des Oberrotliegend schufen erneute tektonische Bewegungen eine zentrale Aufwölbung. Dies war mit vulkanischer Aktivität (rhyolitische Intrusiva und Explosiva sowie Melaphyr-Laven) verbunden und hatte nun kleinräumigen alluvialen Sedimentationsstil in jetzt kleineren Teilbecken zur Folge. Später, nach dem Rotliegend, schuf die weitere Einengung des Saar-Nahe-Beckens eine südwärts gerichtete Aufschiebung des Saarbrücker Hauptsattels auf den Buntsandstein; hierbei wurde auch das Einfallen der Hunsrück-Südrandstörung steiler, teilweise sogar überkippt.Der stratigraphische Abschnitt vom Beginn des Namur bis Ende Unterrotliegend wurde im Detail untersucht; das Oberrotliegend ist als Übersicht dargestellt.

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Résumé Le bassin de Sarre-Nahe est un bassin molassique permocarbonifère inclus dans la chaîne orogénique varisque. Il affleure dans une aire de 100×40 Km située immédiatement au sud du Massif Schisteux Rhénan, et son extension totale sous la couverture mésozoïque est de 300×100 Km. L'accumulation comprend: 4,1 Km de Carbonifère supérieur, 1,6 Km de Rotliegende inférieur fluvio-lacustre, et 1,8 Km de Rotliegende supérieur alluvial rouge.Les couches d'âge carbonifère supérieur à Rotliegende inférieur, connues par les affleurements et par 20 sondages, ne montrent un caractère alluvial que dans un domaine restreint à la bordure nord-ouest du bassin, le long du Hunsrück. Dans le reste du bassin, le milieu de dépôt était fluviatile anastomosé, deltaïque et lacuste. Le charbon est présent en grande quantité, dans le Westphalien uniquement.L'examen des paléocourants indique un transport à partir de la zone rhéno-hercynienne (Hunsrück) pendant le Westphalien. Cet apport a fourni des arénites lithiques qui se sont accumulées dans une aire de sédimentation située au sud de la zone d'affleurement actuel du bassin de Sarre-Nahe. Au Stéphanien, l'apport significatif s'est effectué à partir de la zone moldanubienne, située au sud (Forêt Noire, Vosges et Massif Central). L'aire de dépôt s'est déplacée vers le nord-est en direction du Massif schisteux Rhénan, dont elle est séparée par la faille du Sud-Hunsrück. Vers la fin du Rotliegende inférieur, la forte subsidence du bassin a pris fin. Cet épisode est marqué par l'arrivée d'arénites comportant une teneur croissante en feldspath (tendance qui s'est renforcée au début du Rotliegende supérieur).A la fin du Westphalien, le bassin a été soulevé et légèrement plissé. Cette déformation a été suivie d'une pénéplanation, impliquant une érosion qui a pu enlever localement 1500 m de couches; le Stéphanien et le Rotliegende inférieur se sont ensuite déposés en dicordance.Au début du Rotliegende supérieur, de nouveaux mouvements tectoniques ont engendré un dôme central; ces mouvements se sont acompagnés de manifestations magmatiques (rhyolites intrusives et explosives, laves mélaphyriques) et d'une sédimentation de type alluvial proximal. Postérieurement au Rotliegende, un nouveau rétrécissement du bassin a provoqué le chevauchement vers le sud de l'anticlinal de Saarbrücken sur le grès bigarré; simultanément, la faille du Sud-Hunsrück s'est redressée et partiellement renversée.La série stratigraphique Namurien-Rotliegende inférieur a fait l'objet d'une étude détaillée et le Rotliegende supérieur d'un aperçu d'ensemble.

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Saar-Nahe - . 100 х 40 . , 300 х 100 . 4,1 ; 1,6 - , 1,8 . 20 , . , . . , / /. , . . , Saar-Nahe. / , , /. , . . , — . . , 1500 , . . : , ; . , Saar-Nahe, : , . , , ; .

     

Methoden zur Abschätzung der Wärmeflußdichte aus dem oberen Mantel

Zusammenfassung Die an der Erdoberfläche gemessene Wärmeflußdichte kann mit Hilfe verschiedener Methoden soweit reduziert werden, daß Aussagen über die Größe der Wärmeflußdichte aus dem oberen Mantel möglich sind.Die lineare Beziehung zwischen Wärmeproduktion und Wärmeflußdichte innerhalb einer Wärmeflußprovinz ergibt den reduzierten Wert direkt, ohne Modelle zum Aufbau der Erdkruste benutzen zu müssen.Für kleinere Gebiete kann die Wärmeproduktion unter der Annahme ihrer exponentiellen Abnahme mit der Tiefe aus der Struktur der Erdkruste abgeschätzt werden, und das Integral der Verteilung der radiogenen Wärmeproduzenten über die Tiefe ergibt die in der Kruste generierte Wärmeflußdichte, die, vom Oberfläcbenwert subtrahiert, die Wärmeflußdichte aus dem oberen Mantel ergibt.Eine weitere Methode wird aus Korrelationen zwischen der Wärmeproduktion sowohl mit der Dichte als auch mit der Kompressionswellengeschwindigkeit abgeleitet. Die Korrelationen ergeben aus gravimetrischen und seismischen Modellen ein Modell der Wärmeproduktionsverteilung in der Kruste, aus deren Integral und der Oberflächen-Wärmeflußdichte der Wert aus dem oberen Mantel abgeschätzt wird.

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The heat flow, measured at the surface can be reduced with the help of various methods, so that conclusions are possible about the quantity from the upper mantle.The linear relationship between heat generation and heat flow within a heat flow province yields directly the reduced heat flow without models of the structure of the crust.The heat generation can also be estimated from the structure of the crust for small areals with the assumption of its exponential depletion with depth. The integral of the distribution of the radiogen heat sources and the thickness of the crust yields the heat flow generated in the crust, so that the heat flow from the upper mantle is deducable from the value at the surface by substraction the value generated in the crust.Another method is deduced from correlations between heat generation as well with the density as with the longitudinal velocity. A model of the distribution of heat generation in the crust results directly from gravity and seismic models by using those correlations. The integral of the distribution of the heat sources in the crust yields the heat flow from the upper mantle by subtraction the value of the integral from the surface value of the heat flow.

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Resume La densité du flux géothermique mesurée à la surface, peut être réduite à l'aide de différentes méthodes, de manière à pouvoir en déduire la grandeur du flux thermique du manteau supérieur.La relation linéaire entre la production thermique et le flux thermique, donne directement la valeur réduite, sans qu'il y ait besoin d'utiliser des modèles de structuraux de la croûte.Dans les régions locales, la production thermique, en admettant qu'elle diminue exponentiellement avec la profondeur, peut être évaluée approximativement à l'aide de la structure de la croûte; l'intégrale de la distribution en profondeur des producteurs de chaleur radiogènes y donne la densité du flux thermique engendré dans la croûte, qui, soustraite de la valeur à la surface, donne la densité du flux thermique du manteau supérieur.Une autre méthode s'obtient à l'aide de corrélations entre la production thermique due à la densité et celle due à la vitesse des ondes de compression. Les corrélations, obtenues à l'aide de modèles gravimétriques et sismiques, donnent un modèle de la distribution de la production thermique dans la croûte, dont l'intégrale d'une part et la densité du flux thermique à la surface d'autre part, permettent d'évaluer approximativement la valeur relative au manteau supérieur.

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, . . , , , . , , . , — . — — , .

     

Die isotopische Verteilung von Kohlenstoff und Schwefel in Marmor und anderen Metamorphiten

Zusammenfassung Die C¹²/C¹³-Verhältnisse des Karbonatanteils metamorpher Gesteine liegen mit ihren C¹³-Werten zwischen –8,2 und –22,9 recht niedrig. Die Graphitanteile haben ein C-Isotopenverhältnis –15,7. Prä- bis postkambrischer Marmor aus verschiedenen europäischen Vorkommen ist auf Grund der Isotopenrelationen des Karbonatkohlenstoffs vermutlich marin entstanden. Seine Graphite lassen sich in 2 Gruppen einteilen: Gruppe I mit –19,4 bis –28%.; Gruppe II mit –5,2 bis –16,8. Die S³²/S³⁴-Verhältnisse von sulfidischem Eisenerz aus eklogitischen Gesteinen der Münchberger Gneismasse haben einen relativ kleinen Schwankungsbereich, von 12,0.

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The C¹²/C¹³-ratio of carbonate-carbon in metamorphic rocks is relatively low: C¹³: –8,2 to –22,9; graphitic carbon shows its normal isotopic composition: –15,7. Pre- and postcambrian marbles can be presumed of marine origin on the ground of the isotopic composition of carbonate-carbon whereas their graphites can be divided in two groups: Group I has a C¹²/C¹³-ratio supposed to be typical of organic origin; Group II is surprisingly high in C¹³. The S³²/S³⁴-ratios of ironsulfides from eclogitic rocks (Münchberger Gneismasse) show a relatively narrow spread of 12,0 per mil.

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Résumé Le rapport C¹²/C¹³ du carbone des carbonates dans les roches métamorphiques est relativement petit (C¹³ =–8,2 à –22,9). Le carbone graphitique a sa composition isotopique normale, – 15,7. Les marbres pré- à postcambriens sont probablement marins selon la composition isotopique des carbonates. Leurs graphites forment deux groupes: le premier groupe a des rapports C¹²/C¹³ typiques d'une origine organique, le deuxième groupe contient plus de C¹³ que la normale. Les relations S³²/S³⁴ des sulfures de fer des roches éclogitiques (Münchberger Gneismasse) ne montrent pas de grandes variations isotopiques (12,0).

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¹²/¹³ , . . ¹³ 8,2 22,9 . 15,7 . , , , . : 19,4 28, — 5,2 16,8. S³²/S³⁴ , , 12,0.

     

Metamorphic an magmatic events in the Uweinat — Bir Safsaf Uplift (Western Desert/Egypt)

The Uweinat — Bir Safsaf Uplift, Western Desert/Egypt, four episodes of deformation and related metamorphism and anatexis occurred until the final cratonisation during the Late Pan-African event was completed. From that time on, probably six independent (Table 4) magmatic episodes can be recognized up to the Quaternary. This anorogenic type of magmatism is mainly related to a fracture system which originated in the Late Precambrian as a result of intraplate block faulting. Periodical reactivation of these older fracture zones throughout the Phanerozoic gave way to the different types of plutonic and volcanic rock assemblages.

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Zusammenfassung Die Grundgebirgsschwelle zwischen Gebel Uweinat und Bir Safsaf (Western Desert/ Ägypten) war während des Präkambriums durch vier Episoden von Deformation, Metamorphose und Anatexis gekennzeichnet. Die endgültige Kratonisierung erfolgte im Jungproterozoikum im Verlauf eines Pan-Afrikanischen Thermalereignisses. Die während des Jungproterozoikums als Folge großräumiger Intraplattentektonik entstandenen Bruchsysteme wurden während des Phanerozoikums periodisch reaktiviert. Die Platznahme anorogener Magmen erfolgte in mindestens sechs verschiedenen Zeiträumen hauptsächlich entlang dieser Bruchstrukturen.

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Résumé Le massif soulevé compris entre le Gebel Uweinat et Bir Safsaf, dans le Désert occidental de l'Egypte, a été le siège de 4 épisodes de déformations avec métamorphisme et anatexie jusqu'à sa cratonisation finale au cours de la Phase Pan-africaine tardive. A partir de ce moment, probablement six épisodes magmatiques indépendants peuvent être reconnus jusqu'au Quaternaire. Ce type anorogénique de magmatisme est principalement en relation avec un système de fractures qui a pris naissance au Précambrien supérieur comme le résultat d'une régime de fracturation intraplaque. La réactivation périodique des ces zones de fractures anciennes durant le Phanérozoïque a conduit à la formation de ces différents types d'associations de roches volcaniques et plutoniques.

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Gebei Uweinat Bir Safsaf ( . ) 4 , . . , , . . , - , .

     

Vulkanismus und Graben-Bildung im Roten Meer

Zusammenfassung Von Vulkanit-Proben derValdivia-Kampagnen 1971/72 werden die Ergebnisse petrographischer und chemischer Untersuchungen dargestellt. Im zentralen Graben des Roten Meeres sind Olivin-Tholeiit-Baselte ohne modalen Pyroxen verbreitet. Außerhalb des zentralen Grabens treten neben vorwiegend holokristallinen Pyroxen-führenden Olivin-Tholeiit-Basalten Alkali-Basalte sowie basaltische Tuffe und Hyaloklastite auf. Vergleichsweise wurden Basalte und deren saure Differentiate aus dem Hinterland von Djibouti untersucht. Kristallisations- und Differentiationsgrad der Gesteine sind Abbild eines diapirartig aufgestiegenen Asthenolithen. Die Aufwölbung der Asthenosphäre wird durch die Einsenkung eines Scheitelgrabens kompensiert. Eine Trennung der kontinentalen Kruste betrifft nur den Bereich des zentralen Grabens.

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During theValdivia cruise 1971/72 volcanic fragments were raised from the bottom of the Red Sea, especially from the axial through. Data on petrography and chemistry are represented. The axial trough is floored with olivine-tholeiitic basalts without modal pyroxene. According to the rapid ascent from relatively shallow depth olivinetholeiitic magma reached the sea-floor before any substantial differentiation took place. Beyond the axial trough alkali-basalts, basaltic tuffs, hyaloklastites are distributed as well as olivine-tholeiitic basalts with modal pyroxene. For comparison basalts and their acid differentiates from the hinterland of Djibouti have been analyzed and discussed. The grade of crystallisation and fractionation of the melt is in a direct connection with the diapiric upwelling of the asthenosphere. The upwarped asthenosphere is compensated by normal faulting and rifting of the axial trough. The attenuation and separation of the continental crust is restricted to the axial trough.

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Résumé Pendant les campagnes de laValdivia en 1971/72, des échantillons de volcanites ont été prélevés au fond de la Mer Rouge, à des fins d'analyses pétrographiques et chimiques. Dans le fossé central il y a des basaltes tholéiitiques à olivine sans pyroxène modal. En dehors du fossé central apparaissent des basaltes alcalins, des tufs basaltiques et des hyaloclastites ainsi que des basaltes tholéiitiques à olivine et pyroxène modal prédominemment holocristallins. A titre de comparaison, des basaltes et leurs différenciats acides, prélevés dans le hinterland de Djibouti, ont été analysés. Le degré de cristallisation et de différenciation des roches est en relation avec l'asténolite monté par voie diapirique. Le bombement de l'asténosphère est compensé par l'enfoncement du fossé. La séparation de la croûte continentale est restreinte au fossé axial.

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, 1971/1972 . - . , - , , . . . . .

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Herrn Dr. H.Bäcker von derPreussag AG, Hannover, danken wir für dieÜberlassung des Proben-Materials und für das Einverständnis zur Publikation. Wir danken unseren Kollegen A.Baumann, Braunschweig, und H.Raschka, BfB Hannover, für die Bestimmung der Schwermetall- und Spurenelement-Gehalte sowie den Herren H.Pichler, Tübingen, und A.Schneider, Göttingen, für die Norm-Berechnungen.     

Orthodoxy and creativity in theories of mountain building before 1922

In the 1870s, theories of mountain building emerged from little more than speculation to inference based on a growing body of observation and documentation. This coincided with abandonment of models stressing uplift, and their replacement, in the new orthodoxy, by models in which earth contraction led to lateral compression in its outer shell. Nevertheless, perceived weaknesses in this model gave impetus to new theories, some emphasizing primary vertical movement, and others continental displacement or subcrustal flow. The rebel theories added to the understanding of earth processes in important ways, by drawing attention to the weaknesses in the prevailing orthodoxy. But, in 1922, the complete answer remained out of reach.

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Zusammenfassung Die siebziger Jahre des vorigen Jahrhunderts brachten den Anfang von wissenschaftlich fundierten Theorien der Gebirgsbildung. Diese Zeit sah auch den Übergang von Erhebungstheorien zur neuen Lehrmeinung, nach welcher Erdkontraktion zu lateralen Drucken in der Außenhülle der Erde führte. Erkannte Schwächen dieses Modells führten jedoch zu neuen Gegentheorien, von denen einige primäre Vertikalbewegungen in den Vordergrund stellten, während andere Kontinentalverschiebung oder Unterströmungen als den Motor der Gebirgsbildung sahen. Diese Gegentheorien haben den Fortschritt der Erdwissenschaften gefördert, indem sie auf Schwächen der herrschenden Lehrmeinung aufmerksam machten. Aber selbst zu Argands Zeit war ein völlig befriedigendes Modell noch gar nicht erreichbar.

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Résumé C'est dans les années 1870–1880 que commençaient à s'établir les premières théories vraiment scientifiques de l'orogenèse. C'était la décade qui marqua l'abandon des théories à base de soulèvement et le début du règne de la nouvelle orthodoxie d'après laquelle la contraction de la terre mène à la compression latérale d'une pellicule extérieure. Néansmoins, certaines faiblesses du nouveau modèle servaient d'élan à des théories rebelles dont quelques-unes soulignaient l'importance des soulèvements primaires, tandisque d'autres cherchaient le moteur de l'orogenèse dans la dérive des continents ou dans des courants dans une masse quasi-fluide subcrustale. Ces théories rebelles ont avancé la science en soulignant les faiblesses de l'orthodoxie. En fin de compte, une solution complètement satisfaisante ne paraissait pas encore pouvoir être atteinte à l'époque d'Argand.

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70- . , . , , , , . , . .

     

Electrical resistivity structure of the eastern Moroccan Atlas System and its Tectonic implications

The electrical resistivity structure of the crust and upper mantle of the Atlas Mountain System was studied using magnetotelluric and geomagnetic deep soundings. Field experiments were done in eastern Morocco along a traverse from the Anti Atlas to the Rides Rifaines in two campaigns in 1983 and 1988.Zones of very low electrical resistivity could be identified in the various structural settings at different depth ranges, most likely connected directly to the tectonic evolution of the mountain belts. A mid-crustal low resistivity layer with total conductance (thickness-resistivity ratio) of about 2000 Siemens stretches from the southern border of the High Atlas towards the Middle Atlas. This layer seems to characterize the base of crustal detachment, e.g., the plane for large horizontal overthrusting, and supports the idea of thick- and thin-skinned tectonics involved in Atlasic mountain building. In the western Middle Atlas an upper-crustal low resistivity layer (at depth < 10 km) was found in the area where volcanic activity was present, pointing towards a direct relation between low electrical resistivity and volcanic or postvolcanic events. North of the Middle Atlas resistivity structures change totally: The Pre and parts of the Sub-Rif have a highly conductive cover, presumably connected to the molasse basin. Total conductance was calculated to reach 6000 Siemens. No further conductive structures, like, e.g., the ones found beneath the High and Middle Atlas, are seen within the resistive crust, but at much greater depth within the upper mantle.

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Zusammenfassung Im marokkanischen Atlas-System wurde der elektrische Widerstand der Kruste und des oberen Mantels mit magnetotellurischen und erdmagnetischen Tiefen-Sondierungen erkundet. Die Feldmessungen wurden in den Jahren 1983 und 1988 im östlichen Marokko entlang einer Traverse vom Anti Atlas bis in das Rif durchgeführt.In den einzelnen strukturellen Einheiten wurden in unterschiedlichen Krustentiefen Schichten sehr kleiner elektrischer Widerstände entdeckt, die direkt mit der tektonischen Entwicklung des Atlasgebirges verknüpft zu sein scheinen. Zwischen dem Südrand des Hohen Atlas und dem Mittleren Atlas im Norden erstreckt sich eine Zone sehr kleiner Widerstände (integrierte Leitfähigkeit etwa 2000 Siemens) in mittleren Krustentiefen. Diese Schicht scheint einen Bereich krustaler Ablösung zu kennzeichnen und kann als Basis einer weitspannigen Überschiebung angenommen werden. Diese Form der »thick- & thin-skinned« Tektonik scheint wesentlich am Prozess der Gebirgsbildung im Atlas beteiligt zu sein. Im westlichen Mittleren Atlas, im Bereich des jungen Vulkanismus, wurde eine gutleitende Zone in der oberen Kruste (Tiefe < 10 km) gefunden. Diese Beobachtung legt einen direkten Zusammenhang zwischen erhöhter elektrischer Leitfähigkeit und vulkanischen bzw. postvulkanischen Ereignissen nahe. Nördlich des Mittleren Atlas ändern sich die Widerstandsstrukturen sehr stark: Im Prä- und teilweise auch noch im Sub-Rif liegt eine sehr gut leitende Deckschicht (integrierte Leitfähigkeit etwa 6000 Siemens) über einem hochohmigen Basement. In der Kruste des Rif werden keine weiteren, tieferliegenden Schichten erhöhter Leitfähigkeit gefunden, wie sie z.B. unter dem Hohen Atlas vorliegen. Dagegen gibt es Hinweise auf Zonen hoher Leitfähigkeit im oberen Mantel.

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Résumé Dans l'Atlas marocain la résistivité électrique de la croûte et du manteau supérieur a été étudiée à l'aide des sondages magnétotelluriques et géomagnétiques. Ces travaux ont été effectués le long d'une traverse menant de l'Anti-Atlas jusqu'au Rif durant les années 1983 et 1988.Dans différentes profondeurs de la croûte terrestre des zones de résistances électriques très basses ont pu être découvertes ce qui peut être attribué à l'évolution tectonique de l'Atlas. Une couche de résistances très basses (conductance vers 2000 Siemens) s'étend entre le bord au sud du Haut Atlas et l'Atlas Moyen au nord. Cette couche peut être le signe d'un détachement de l'écorce et d'une poussée très vaste. Cette forme tectonique »thick- & thin-skinned« semble être essentiellement responsable du processus de la formation orogénique de l'Atlas. Une zone de bonne conductance se trouve dans la croûte terrestre supérieure (profondeur < 10 km) dans l'ouest de l'Atlas Moyen aux environs de l'activité volcanique caractérisant une relation directe entre une haute conductance électrique et des événements volcaniques et post-volcaniques. Vers le nord de l'Atlas Moyen les structures de résistance subissent un changement total: Au Pré- et partiellement aussi au Subrif se trouve une bonne couche guide (conductance vers 6000 Siemens). Aucune autre couche de conductance supérieure — comme au-dessous du Haut Atlas — n'a été découverte dans la croûte du Rif. On en décèle, par contre, dans le manteau supérieur.

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1983 1988 - . , , , . ( 2000 Si). , , . , »thick- & -thin-skinned«, , . , ( 10 ) . , - . : - , , - , : 6000 Si. . .

     

Die tektonische Fazies als ein Mittel zur Darstellung der Tektonik auf Übersichtskarten

Zusammenfassung Es wird die Darstellung der Fazies in einer Auswahl auf tektonischen Karten angeregt. Die Auswahl sollte nach der tektonischen Bedeutung der Fazies erfolgen. Labiler Schelf = faltbare Schichten, mächtige Kalkklötze sind solche lithotektonischen Komplexe. Molasse und Flysch, die bestimmte Entwicklungsstadien der Geosynklinale wiederspiegeln, gehören hierher. Besonders wichtig erscheint die Heraushebung der langanhaltenden Räume mit Schwellenfazies (Geantiklinalen) und der Kordilleren-Zonen.

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It is proposed to represent selectively the facies on tectonic maps. Selection should be governed by the tectonic significance of the facies. Such lithotectonic complexes are labile shelfs = foldable layers and thick limestones blocks. Also molasse and flysch reflecting certain stages of development of the geosyncline belong to this complex. The distinction of areas with long time swell facies (geoanticlines) and of Cordilleran zones, seems to be of particular importance.

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Résumé L'auteur suggère de représenter en partie les faciès dans des cartes tectoniques. La sélection doit s'effectuer selon l'importance tectonique des faciès. Les plateformes continentales mobiles = couches pliables et de grands blocs calcaires constituent de tels complexes litho-tectoniques. De même en font partie la molasse et le flysch qui reflètent de certaines phases de développement des géosynclinaux. Il semble particulièrement important de mettre en valeur les régions à faciès de bombement (geanticlines) persistant et les zones de cordillères.

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Etwas abgeänderter Vortrag, gehalten Februar 1966 auf der Hauptversammlung der Geologischen Vereinigung in Wien.     

Die quartäre ‚Andesit“-Formation in der Hochkordillere Nord-Chiles

Zusammenfassung Im Anschluß an die Darstellung der känozoischen Rhyolith-Formation im Mittelabschnitt der Anden (Zeil &Pichler 1967) geben wir in dieser Arbeit einen Überblick über die quartäre Andesit-Formation in der Hochkordillere Nord-Chiles.Die Kulmination der Anden wird von Stratovulkanen und Lavaströmen geprägt, die im Pleistozän und Holozän entstanden sind. Die Vulkane erreichen Höhen von mehr als 6700 m und sitzen auf einem im Mittel 3900 bis 4000 m hohen Altiplano. Diese Andesit-Formation ist im Großen in die ältere Struktur des Anden-Bogens eingepaßt, folgt aber im Detail jüngeren Frakturen, die vermutlich als Folge des Aufstiegs der Schmelzen entstanden. Die rezente Tätigkeit ist gering.Geländearbeiten, 24 neue chemische Analysen, Bestimmungen der Spurenelemente und petrologische Untersuchungen zeigen, daß während der quartären vulkanischen Tätigkeit keine Andesite und Basalte, sondern Latitandesite bis Rhyodacite, vorwiegend aber quarzführende Latitandesite gefördert wurden.Die Entstehung der intermediären Schmelzen in der Hochkordillere kann nach unserer Auffassung am besten durch partielle oder vollständige Aufschmelzung von Teilen der unteren Sial-Kruste erklärt werden. Für die Bildung der Andesite der Anden durch Kristallisations-Differentiation von simatischem basaltischem Magma fanden wir keine Hinweise. Der Vergleich mit den vulkanischen Förderprodukten der im östlichen Pazifik gelegenen Juan Fernández-Inseln zeigt die deutlichen Unterschiede zwischen ozeanischem und kontinentalem orogenem Vulkanismus.Mit den bis jetzt bekannten geophysikalischen Daten im Mittelabschnitt der Anden stehen unsere Ergebnisse im Einklang.

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Following the demonstration of the Cenozoic Rhyolite Formation in the central section of the Andes (Zeil &Pichler 1967), this paper deals with the Quaternary Andesite Formation in the High Cordillera of Northern Chile.The culmination of the Andes is marked by stratovolcanoes and lava flows dating from Pleistocene and Holocene time. The volcanoes reach up to more than 6700 metres in altitude and are perched upon an altiplano of an average altitude of 3900 to 4000 metres. On the whole, this Andesite Formation fits into the older structure of the bending of the Andes; in detail, however, it is following younger fractures which were presumably formed by the rising of the melts. Recent activity is scarce.Field work, 24 new chemical analyses, trace element determinations and petrological investigations have shown that during Quaternary volcanic activity no andesites and basalts, but latite-andesites to rhyodacites, and predominantly quartz-bearing latite-andesites were erupted.The origination of intermediate melts in the High Cordillera may, in our opinion, be explained by partial or complete melting of parts of the lower sialic crust. As to the creation of the andesites of the Andes by crystallization differentiation of simatic basaltic magma, we did not find any indications. The comparison with the volcanic rocks of the Juan Fernández Islands situated in the eastern Pacific, shows the distinct differences between oceanic and continental orogenous volcanism.Our results are in agreement with the geophysical data so far known on the central section of the Andes.

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Résumé Faisant suite à la démonstration de la formation Rhyolithe cénozoique dans la partie centrale des Andes (Zeil &Pichler 1967), les auteurs présentent un aperçu sur la formation «Andésite» quaternaire dans la Haute Cordillère du nord de Chili.La culmination des Andes est marquée par des strato-volcans et des coulées de lave originant du Pleistocène et de l'Holocène. Les volcans atteignent des altitudes de plus de 6700 mètres et ils sont perchés sur un altiplano d'une altitude d'environ 3900 à 4000 mètres. En gros, cette formation «Andésite» est arrangée le long de la structure plus ancienne de la courbure des Andes. cependant en détail elle suit des fractures plus récentes développées présumablement par suite de l'ascension des bains de fusion. L'activité récente est minime.Des travaux de champs, 24 analyses chimiques nouvelles, des déterminations de traceurs et des recherches pétrologiques ont démontré que pendant l'activité volcanique quaternaire il n'y avait pas d'éruption d'andésites ni de basaltes, mais c'étaient des latite-andésites à rhyodacites, et surtout des latite-andésites quartzifères qui ont été projetées.L'origine des bains de fusion intermédiaires dans la Haute Cordillère peut être expliquée, à notre opinion, par une fusion partielle ou complète de parties de la croûte sialique inférieure. Quant à la formation des «andésites» des Andes par une différentiation de cristallisation d'un magma basaltique, nous n'en avons pas trouvé d'indications. La comparaison avec les produits d'émission volcanique des îles de Juan Fernandez situées au Pacifique oriental, montre les différences distinctes entre le volcanisme orogène océanique et continental.Nos résultats s'accordent bien avec les dates geophysicales connues à présent sur la partie centrale des Andes.

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. . 3900–4000 , 6700 . , , , , , . . , - , , , , . .