Mineralogische Untersuchungen über Gesteinszersetzung durch postvulkanische Aktivität in Island

Zusammenfassung Es wurden Vorgänge der Gesteinzersetzung durch thermale Aktivität untersucht und zwar einerseits die Zersetzung von Basalt and Liparit durch Fumarolen und anderseits die Zersetzung von Basalt durch eine heiße Quelle. Die Fumarole erzeugt in ihrer ndchsten Umgebung eine starke Schwefelsdurekonzentration der Lösungen, wdhrend das Wasser der heißen Quelle einen alkalischen Charakter hat.Bei der Zersetzung des Basaltes durch die Fumarole Bind zwei verschiedene Bereiche unterscheidbar. In einiger Entfernung vom Fumarolenaustritt Bind bei teilweiser Erhaltung des Muttergesteins Neubildungen von Calcit and Montmorillonit zu beobachten. In Fumarolennähe tritt dagegen unter vollstdndiger Auf lösung der ursprünglichen Basaltininerale Bowie der eben genannten Neubildungen eine Bildung von Kaolinit, Opal and Anatas ein. Das Ineinanderübergehen beider Bereiche ist im Zersetzungsprofil schrittweise zu verfolgen. Bei der Zersetzung von Liparit entsteht — unter teilweiser Erhaltung des Cristobalits und der Feldspate des Muttergesteins — als einziges Tonmineral Kaolinit.Die Zersetzung durch die alkalische heiße Quelle führt zu einer vollständiger Zerstörung sämtlicher Minerale des Basaltes. Als Neubildungen entstehen Montmorillonit and ein Zeolith, die auch bei den extremsten hier erreichten Zersetzungsverhdltnissen stabil bleiben.Die Wanderung der chemischen Elemente in den Zersetzungsvorgdngen wird unter der Annahme diskutiert, daß das Titan die geringste Transportfähigkeit der betrachteten Elemente aufweist. Es ergibt sich dabei eine starke Wegfuhr der meisten Elemente durch die sauren Lösungen wobei nur Titan, Zirkon and auch Niob relativ angereichert werden. Die Zufuhr beschränkt sich auf Schwefel (der als elementarer Schwefel, Sulfid and Sulfat auftritt) and Wasser. Bei der alkalischen Quelle ergibt sich dagegen eine Wegfuhr nur bei wenigen Elementen (Natrium, Erdalkalien). Kalium wird angereichert, wahrscheinlich durch eine starke Bindung an Montmorillonit. Der auch hier (neben Wasser) zugeführte Schwefelliegt als Sulfid and Suliat vor.     

Zur Genese des elementaren Schwefels im Gips von Weenzen (Hils)

Zusammenfassung In der Hilsmulde tritt bei Weenzen ein Salzstock durch Kreide- und Tertiärsedimente zutage. Dieser Gips führt an einigen Stellen elementaren Schwefel. Durch Isotopenanalysen wurde festgestellt, daß der elementare Schwefel gegenüber dem Ausgangssulfat an³⁴S verarmt und der Schwefelm Restsulfat entsprechend angereichert wurde. Schwefelfreie Bereiche des Gipses zeigen den für Zechsteinevaporite üblichen ³⁴S-Wert. Der Isotopenunterschied von durch-schnittlich 26% deutet auf bakteriellen Ursprung des Schwefels, weil eine anorganische Reduktion des Sulfates unter den vorauszusetzenden Temperaturen nicht möglich ist. Es wird angenommen, daß während des Aufstieges des Salzstockes ein geringfügiger Zutritt von Erdöl Lebensbedingungen für anaerobe Bakterien schuf, was zur Reduktion des Sulfats zu H₂S führte. Der dabei freiwerdende Schwefelwasserstoff wurde durch Reaktion mit SO ₄ ^2– in elementaren Schwefel umgewandelt. Da sich die Reduktion in den einzelnen Bereichen des Gipses sicher in Abhängigkeit von der Intensität der Bakterientätigkeit vollzog, hat sie primär wohl nicht zu homogener Verteilung der Schwefelisotope im Schwefelwasserstoff bzw. im Restsulfat geführt. Während für den elementaren Schwefel die nachträgliche Homogenisierung wegen der Beweglichkeit des Schwefelwasserstoffes verständlich ist, kann sie im Restsulfat so erklärt werden, daß dieses während der Neokomtransgression von oben her stärker der Lösung ausgesetzt war und umkristallisierte, wodurch sich die anfangs wahrscheinlich stärkeren Unterschiede in der Isotopenzusammensetzung des Gipses verwischten.

---

Native sulphur is encountered occasionally within the gypsiferous cap-rock of a Permian salt dome in the Hils syncline, in the environs of Weenzen (see map, Fig. 1). A number of sulphur isotope analysis demonstrated that the native sulphur originated out of the primary sulphates, had been depleted in³⁴S, causing a relative enrichment of the remaining sulphate in³⁴S. Those parts of gypsum which are entirely devoid of native sulphur, exhibit a³⁴S value typical of Zechstein (upper Permian). The average enrichment of³²S in native sulphur of about 26% suggests its bacteriological origin, since under the temperatures usually prevailing during the origin of a salt dome, a sulphate cannot be reduced by petroleum. During the rise of the salt dome, the sulphates became contaminated with a small amount of petroleum as a result of which a congenial ecological condition for the development of the sulphate reducing bacterias was produced. The³⁴S depleted H₂S, produced by these bacterial, reacted with the sulphate, thus giving rise to native sulphur (Feely andKulp, 1957).The activity of the sulphate-reducing bacterial leads to different stages of fractionation in the different biochemical environments owing to the varying intensity of the bacterial growth, as well as to the variable ratios of reduced sulphate to primary sulphate. The highly mobile H₂S was homogenized already before the precipitation of native sulphur, whereas the homogenisation of the sulphate is viewed in the solution and recrystallisation processes taking place just below the Neocomian transgression horizon.

     

The inhibition of microorganisms by heavy metals

This paper examines the effects of heavy metals on microorganisms in the aqueous environment; the mechanisms by which metals may exert toxic effects on microbes and the factors affecting microbial response to metals; the ways in which microbial activity may alter the metal balance of an environment and the modifications produced in microbes by heavy metal ions; the effects of the toxic copper ion on the growth, respiration, magnesium content, cytochrome synthesis and osmotic sensitivity of some organisms studied in the laboratory; and the feasibility of the participation of microbes in geochemical processes considering the demonstrable resistance to toxic metals by some bacteria and the fact that natural environments may contain high levels of metals rendered less toxic by binding to natural chelating compounds.

---

Zusammenfassung In dieser Arbeit werden verschiedene Wirkungen von Schwermetallen auf Mikroorganismen in wäßrigem Milieu untersucht. Es wird gezeigt, daß Schwermetalle toxische Wirkungen auf Mikroorganismen ausüben können und welche Faktoren die Reaktionen von Mikroben gegenüber Metallen bestimmen. Weiter wird beschrieben, wie die Mikrobenaktivität das Metallgleichgewicht in einem gegebenen Milieu verändern und beeinflussen kann und wie andererseits Änderungen in den Mikroben selbst durch Schwermetall-Ionen hervorgerufen werden. Dabei wird besonders die Wirkung des toxischen Kupfer-Ions auf das Wachstum, die Atmung, den Magnesiumgehalt, die Cytochromsynthese und die osmotische Empfindlichkeit einiger Mikroorganismen dargestellt. Die Anwesenheit von Mikroben bei geochemischen Prozessen wird unter Berücksichtigung der Resistenz einiger Bakterien gegenüber toxischen Metall-Ionen diskutiert. Dabei spielt die Tatsache eine große Rolle, daß durch Chelatbildung die Schwermetall-Ionen in der natürlichen Umwelt der Mikroorganismen ihre toxische Wirkung verlieren.

     

Copper sulphide formation chemistry at low temperatures

Summary Covellite, blaubleibender covellite, djurleite and chalcocite have been synthesized by the reaction between Cu₂O with aqueous Na₂S solutions at low temperatures. Digenite was produced by heating the dried products of the aqueous experimentation at 105°C for 50 days, but not directly from aqueous solution. Anilite was formed through air oxidation of chalcocite at room temperature. The pH and Eh conditions of formation of these phases have been studied and it has been shown that the synthetic results broadly reflect the theoretical stability fields for these compounds, inasmuch as more reduced copper sulphides are formed under higher pH and lower Eh conditions. Studies of the changes in these parameters during the course of the experiments have been used to outline the mechanisms involved in the reactions. It has been demonstrated that the form of the copper sulphide produced around neutral pH values is almost independent of the oxidation state of the copper reactant, but highly sensitive to the presence and concentration of elemental sulphur. A detailed discussion of the formation chemistry of copper sulphides in low temperature aqueous solutions is presented.

---

Chemie der Kupfersulfidbildung bei niedrigen Temperaturen

Zusammenfassung Covellin, blaubleibender Covellin, Djurleit und Chalkosin wurden durch Reaktion zwischen Cu₂O und wäßrigen Na₂S-Lösungen bei niedrigen Temperaturen synthetisiert. Digenit entstand, wenn die getrockneten Produkte aus wäßrigen Lösungen 50 Tage bei 105°C getempert wurden, aber nicht direkt aus wäßriger Lösung. Anilit bildete sich aus Chalkosin bei Zimmertemperatur durch Oxidation an der Luft. Die pH- und Eh-Bedingungen für die Bildung dieser Phasen wurden untersucht und es wurde gezeigt, daß die Syntheseergebnisse im wesentlichen den theoretischen Stabilitätsfeldern dieser Verbindungen entsprechen, indem sich die stärker reduzierten Kupfersulfide unter höherem pH und kleinerem Eh bilden. Untersuchungen über die Änderung dieser Parameter im Verlauf der Experimente wurden zur Umreißung der Reaktionsmechanismen benützt. Es wurde gezeigt, daß die Art des Kupfersulfides, welches sich um neutrale pH-Werte bildet, fast nicht vom Oxidationszustand des reagierenden Kupfers, aber stark von der Anwesenheit und der Konzentration von elementarem Schwefel abhängt. Die Chemie der Bildung von Kupfersulfiden in wäßrigen Lösungen niedriger Temperatur wird ausführlich diskutiert.

---

---

With 2 Figures     

The pre-evaluation of the possible profitability of exploration prospects

The need for exploration and discovery is apparent from the doubling of tonnage mined about each 12 years. The dependency of exploration expenditure on profits and cash flow is indicated. The capital outlays for selected U.S. and Canadian mines are listed, Tables 1 and 2. The increasing exploration risk, i.e., money spent per discovery, necessitates that criteria be evolved to evaluate exploration projects on the basis of their profitability potential. This involves the chance of occurrence, the chance of actual discovery and the chance of sufficient economic value. These factors are discussed and their evaluation is outlined. An operational equation is set up, and the return on an exploration venture, and a series of exploration ventures, versus the odds against involved, are presented as a possible means of pre-evaluating exploration projects.

---

Zusammenfassung Die Notwendigkeit, Exploration zu treiben, ergibt sich aus der Tatsache, daß sich die Tonnage des Fördergutes im Bergbau alle zwölf Jahre verdoppelt. Die Abhängigkeit der Explorationskosten vom Profit und Kapitalfluß wird aufgezeigt. Tabelle 1 und 2 stellen die Kapitalauslagen für ausgewählte Grubenbetriebe in den U.S. und in Canada dar. Das zunehmende Explorationsrisiko, d. h. die Ausgaben pro Entdeckung, verlangt die Entwicklung von Kriterien zur Beurteilung von Explorationsprojekten auf einer Erfolgsaussichts-Basis, die den Zufall (Chance), daß das Vorkommen vorhanden ist, daß es auch wirklich entdeckt wird und daß es genügend abbauwürdig ist, einschließen. Diese Faktoren werden erörtert und ihre Ermittlung und Beurteilung wird erläutert. Es ergibt sich eine praktische Gleichung, mit der der Gewinn eines und einer Serie von Explorationswagnissen ermittelt und den negativen Faktoren gegenübergestellt wird. Es besteht somit die Möglichkeit, Explorationsprojekte im voraus zu beurteilen.

     

Zur Lagerstättengenetischen Deutung der Isotopenverhältnisse am Blei und Schwefel

Zusammenfassung Es werden einige der Voraussetzungen untersucht, unter denen sich aus den Isotopenverhältnissen von Blei, Schwefel und anderen am Aufbau einer Lagerstätte beteiligten Elementen Aussagen über die Bildungsbedingungen und genetischen Zusammenhänge herleiten lassen.Am Blei interessiert in diesem Zusammenhang in erster Linie die Anomalie gegenüber demHolmes-Houtermanschen Bleimodell, während das Absolutalter nur zur Kontrolle bzw. zum Einhängen in das geologische Zeitschema benötigt wird. Auf die Entstehungsursachen der Anomalien wird im Abschnitt B eingegangen.Bei den leichteren Elementen — wie z. B. H, C, O und S — treten im Verlaufe geochemischer Prozesse Isotopen-Trenn-Effekte auf, und man kann daher aus den Isotopenverhältnissen bspw. auf eine voraufgegangene Teilnahme am exogenen Kreislauf schließen. Derartige Messungen sollen möglichst vollständig in die Untersuchungen einbezogen werden und wurden im vorliegenden Programm bereits für den Schwefel des Bleiglanzes (PbS) durchgeführt (Abschnitt C).Im Abschnitt D wird kurz auf die Meßtechnik eingegangen, und Abschnitt E gibt einen Überblick auf die Meßergebnisse an Lagerstätten des Westharzes (Oberharz, St. Andreasberg, Rammelsberg). Die Auswertung der Blei-Messungen (Abschnitt F) und Schwefel-Messungen (Abschnitt G) bringt für das gewählte Modell-Arbeitsgebiet interessante Ergänzungen der bekannten genetischen Zusammenhänge, so daß die Übertragung der Untersuchungstechnik auf andere Lagerstättengebiete nützlich erscheint.Die Messungen wurden größtenteils im Massenspektrometer-Laboratorium der Bundesanstalt für Bodenforschung, Hannover, durchgeführt. Das Probenmaterial stammt aus eigenen Aufsammlungen sowie aus den Sammlungen der Herren Berging. E.Bock, St. Andreasberg, Dr. E.Kraume, Goslar, und Prof. Dr. H.Rose, Hamburg. Außerdem wurden die ersten Teilergebnisse eines gemeinsam mit Herrn Dr.-Ing. H.Hüttenhain, Clausthal, begonnenen Untersuchungsprogramms verwertet.Ich möchte an dieser Stelle allen im Text genannten Herren für die Überlassung von Untersuchungsmaterial und für fruchtbare Anregungen danken, vor allen Dingen aber auch meinem bisherigen Kollegen, Herrn Dipl.-Phys. H.Lenz, sowie den Damen M.Fassbender, U.Rätsch und U.Römer für die Durchführung der zahlreichen Analysen und Auswertungen.     

Genesen von Graniten und Migmatiten auf Grund neuer Experimente

Zusammenfassung Die Genese von Graniten und Migmatiten wird in einem ursächlichen Zusammenhang mit regionaler hochgradiger Metamorphose gesehen. Deshalb wurde experimentell unter 2000 Atm H₂O-Druck die Metamorphose von verschiedenen Sedimentgesteinen durchgeführt, und zwar wurden außer Grauwacken vor allem verschiedene kalkfreie und kalkführende Tone behandelt, bei denen auch z. B. der Adsorption von Na⁺ in der Tiefe Rechnung getragen wurde.Es ergab sich, daß die höchstgradige metamorphe Fazies nur dann erreicht wird, wenn bei 2000 Atm H₂O-Druck die Temperatur größer als 630 ± 30° C gewesen ist. Die höchstgradige Mineralvergesellschaftung bleibt aber nur stabil bis 700 ± 40° C. Sobald diese Temperatur überschritten wird, beginnt der Bereich der Anatexis, d. h. der Metamorphit wird partiell verflüssigt. Das Auftreten einer Schmelzphase ist bei jenen p-t-Bedingungen zwangsläufig, wenn der Metamorphit Quarz und Feldspat enthält.Die zuerst gebildete Schmelze hat aplitische Zusammensetzung. Mit steigender Temperatur vergrößert sich meistens die Menge der Schmelze, und es verändert sich die Schmelzzusammensetzung, bis schließlich ein sogenannter Endzustand der Anatexis erreicht ist. Die Temperatur, bei der dieser Zustand erreicht ist, die Menge der Schmelze und ihre Zusammensetzung sind durch den quantitativen Mineralbestand des hochgradigen Metamorphits bedingt. Die Schmelzmenge beträgt mehr als die Hälfte, oft mehr als 2/3 und bisweilen über 80–90% des Metamorphits. Die weitaus am häufigsten gebildeten anatektischen Schmelzen, nämlich diejenigen, die bei der Anatexis ehemaliger Tonschiefer entstehen, sind granitisch-granodioritisch; Grauwacken liefern granodioritische oder tonalitische Schmelzen.Es geht aus den Experimenten hervor, daß ohne irgendwelche Materialzufuhr oder -abfuhr in der anatektischen Schmelze eine Anreicherung von Si und Alkalien (vor allem von Na) und eine Verarmung an Al, Mg und Ca gegenüber dem Ausgangsgestein eintritt. Letztere Elemente sind im nicht mit aufgeschmolzenen Restkristallin in Form von Cordierit, Biotit, Sillimanit, An-reichem Plagioklas und/oder Granat konzentriert.Es wird gezeigt, daß anatektisch gebildete granitische Schmelzen, wenn sie von dem kristallin gebliebenen Rest-Teil des ehemaligen Metamorphits getrennt sind, also mit ihm nicht mehr reagieren können, um mehr als 100° C überhitzt sein können; sie sind daher intrusionsfähig. Separierung der anatektisch gebildeten Schmelzen von dem kristallinen Rest über größere Bereiche führt zu homogenen granitischen Gesteinen. Konnte die Separierung nur im Bereich von cm und dm erfolgen, dann sind autochthone inhomogene granitische Gesteine oder Migmatite entstanden. Experimentelle Hinweise für das Zustandekommen der Mannigfaltigkeit der Textur bei Migmatiten werden gegeben.     

Ein Beitrag zum Problem der Tiefseesande im westlichen Teil des äquatorialen Atlantiks

Zusammenfassung Es wurden in vorliegender Arbeit die Ergebnisse der sedimentpetrographischen Untersuchung von 5 Albatross -Lotkernen dargestellt, die aus dem westlichen äquatorialen Atlantik stammen und in denen zahlreiche Sandschichten auftreten. Die mineralogische Zusammensetzung des Sedimentmaterials ist allein von seiner kornmäßigen Zusammensetzung abhängig. Gleiche Korngrößenfraktionen sind gleich zusammengesetzt. Der Schwermineralgehalt der untersuchten Proben war ebenfalls qualitativ und quantitativ derselbe. Die Proben aus der Amazonasmündung enthielten eine andere Schwermineralverteilung.In den drei am meisten südöstlich gelegenen Lotkernen tritt je eine Schicht auf, die aus sehr gleichförmigem roten Ton-Blauschlick besteht, der von einer foraminiferenreichen Sandschicht unterlagert wird. In dieser Sandschicht wiesPhleger benthonische Flachwasserforaminiferen nach. Es wird angenommen, daß es sich in allen drei Lotkernen um dieselbe Schicht handelt. Aus der Mächhtigkeitsänderung der Tonschicht und der Änderung der Korngröße des darunterlagernden Sandes wird geschlossen, daß Sand und Ton durch Suspensionsströme transportiert wurden. Als Herkunftsgebiet des Sandmaterials wird der südamerikanische Kontinent angenommen.Herrn Professor Dr.Carl W. Correns zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Alter und Entstehung des Planetensystems

Schluß Die hier gegebene Übersicht ist hauptsächlich aus astronomischen Daten gefolgert. Sie zeigt, daß es augenblicklich die Möglichkeit gibt, die verschiedenen Daten ineinem Bild über das Entstehen des Planetensystems zusammenzufassen. Einem der folgenden Schritte wird es bestimmt sein müssen, dieses Bild mit den Ergebnissen, die Geologen und Mineralogen aus ihren Untersuchungen der Erde gefolgert haben, in Einklang zu bringen. Darauf wird man eine Theorie über das Entstehen der Erde aufsetzen können, die natürlich im Einklang sein muß mit der Theorie über das Entstehen des Planetensystems. Eine kennzeichnende Schwierigkeit aller Theorien über das Entstehen der Erde ist die, daß sie, insofern sie von Geologen und Mineralogen aufgesetzt worden sind, erst etwa dort anfangen, wo die Erde schon ihre heutige Gestalt hatte. Die Astronomen hingegen beenden ihre Theorien dort, wo die Urplaneten sich entwickelt haben und die weitere Kondensation anfängt. Eines der außerordentlich wichtigen Probleme, von dem noch nicht die Rede gewesen ist und das in der astronomischen Literatur bis jetzt auch noch nicht endgültig besprochen wurde, ist die Frage, ob die Erde in der Kontraktionsphase, als sie sich also in einem Stadium zwischen der Urwolke und der schließlich festen Erde befand, auch eine flüssige Phase durchgemacht hat. Dieses Problem, das- wenn auch annähernd — bestimmt gelöst werden kann, ist noch nicht in quantitativer Weise besprochen worden. Ich bin der Meinung, daß eine engere Zusammenarbeit von Astronomen und Geologen in dieser Hinsicht fruchtbar und für die Wissenschaft erfolgreich sein kann.     

Reaktionen zwischen festen,insbesondere ozeanischen Salzen

Zusammenfassung Nach einigen einleitenden Zeilen über Reaktionen zwischen festen Stoffen im allgemeinen und zwischen Salzen im besonderen werden die vonLeonhardt und Mitarbeitern ausgeführten Synthesen mitgeteilt. Hierbei werden im Anschluß an dieIdeschen Versuche der Bewässerung und Entwässerung von MgSO₄ die Kieseritausblühungen in Salzbergwerken als feste Salzumwandlungen erwähnt.Es wird gezeigt, daß bei einigen der Synthesenbeispiele vonLeonhardt und Mitarbeitern während der Reaktion H₂O zusätzlich entsteht. Da der weitere Reaktionsablauf also bei Gegenwart von Laugenspuren vor sick gehen könnte — dieses muß von Fall zu Fall entschieden werden — sollte man derartige Reaktionen als laugenfrei einsetzende bezeichnen. —Leonhardt undBerdesinski machten wahrscheinlich, daß die laugenfreien Reaktionen unter dem katalytischen Einflusse von H₂O-Dipolfilmen auf den Kristalloberflächen begünstigt vor sich gehen, die Gitterbausteine reagieren direkt miteinander, und dieses ist ein neuer Weg des Zusammenschlusses von Ionen zu einer neuen Verbindung.Da in der Praxis, sowohl in den natürlichen Rohsalzen als auch den Düngesalzprodukten, die Salze außer H₂O-Dipolfilmen stets noch mit Laugenspuren in Form mikroskopisch sichtbarer Einschlüsse behaftet rind, kann man bei Betrachtung der festen Reaktionen in bezug auf natürliche Salze nicht an einer Überprüfung des Einflusses von solchen Laugenspuren vorübergehen. Es wird auseinandergesetzt, daß Laugenspuren Keime des Reaktionsproduktes bilden und als Überträger der Ionen zwischen scheinbar fest reagierenden Salzen wirken können in genau derselben Weise wie bei Gegenwart von viel Lauge zwischen Bodenkörpern, und daß die theoretischen Stabilitätsbedingungen, die zwischen Bodenkörpern in Lösungsgleichgewichten bestehen, auch für das feste Salzgemisch gelten müssen. Allerdings können die aus Bodenkörperumsetzungen enter Lauge bekannten Reaktionen im festen laugenfreien Zustande unterbleiben (Bestehen falscher Paragenesen) bzw. bei Gegenwart von Laugenspuren verzögert vor sich gehen. Es werden hierfür Beispiele und eventuelle Reaktionsmöglichkeiten nach den Lösungsgleichgewichten gegeben. Die im Salzgebirge und in der Kaliindustrie sich abspielenden festen Salzreaktionen sind unter diesen Gesichtspunkten zu betrachten. Sie gehören in das Grenzgebiet von Reaktionen zwischen festen Stoffen und Laugenumsetzungen, d. h. sind als Bodenkörperumsetzungen mit derLaugenmenge nahezu gleich Null auffaßbar.Eine Charakterisierung von natürlichen, in diesem Sinne fest reagierten Salzvorkommen steht noch aus und wird sehr schwierig sein. Es kann aus den Reaktionsmöglichkeiten und Bedingungen wahrscheinlich gemacht werden, daß die Zahl derverschiedenen natürlichen (d. h. im Salzgebirge) festen Salzreaktionen nicht sehr groß sein wird.Der Einfluß des Druckes wird sich erst bei sehr hohen Werten (um 10000 Atm) in einer wesentlichen Verschiebung der Stabilitätsverhältnisse, die aus den enter Atmosphärendruck ausgearbeiteten Lösungsgleichgewichten bekannt sind, auswirken. Nach den neuesten Forschungen muß bezweifelt werden, daß derartig hohe Drucke im Salzgebirge allgemein geherrscht haben.Herrn Prof. Dr.Jean d'Ans zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Paläomagnetismus in den Rhombenporphyren von Oslo und in den Rhyoliten,Doleriten und Sedimenten des Estérel

Zusammenfassung Es werden einige Ergebnisse mitgeteilt über paläomagnetische Untersuchungen, die vom Mineralogisch-Geologischen Institut in Utrecht unter Mitarbeit des Königlich-Niederländischen Meteorologischen Instituts in de Bilt durchgeführt werden. Während der Entmagnetisierungsversuche zeigte es sich, daß viele Gesteinsproben neben einer ursprünglichen Magnetisierung, die wahrscheinlich während der Ablagerung entstanden ist, noch störende sekundäre magnetische Komponenten in der Richtung des heutigen Erdfeldes besitzen. Diese sekundären Komponenten kann man ganz durch teilweise Entmagnetisierung entfernen; die ursprüngliche Komponente des Magnetismus wird dabei auch kleiner, aber die Abnahme wird erst bedeutend bei Anwendung von hohen Temperaturen und sehr starken Wechselfeldern. Dadurch werden also auch diese Gesteine brauchbar für die Bestimmung des magnetischen Pols.     

Physico-chemical aspects of recrystallization

The driving forces for recrystallization of sulphide minerals that arise from particle size variations (surface energy), from temperature gradients and from the formation of a new phase are compared semi quantitatively. It is shown by expressing these driving forces in terms of gradients in activities or vapour pressures or as free energy changes, that surface energies become relatively unimportant as particle size increases above one micron, whereas temperature gradients and the formation of new phases offer opportunities for large crystals to grow. These effects are discussed and a brief reference is also made to the effects of applied pressure.

---

Zusammenfassung Die Kräfte, welche das Umkristallisieren von Sulfidmineralen verursachen und die durch Änderungen der Teilchengröße (Oberflächenenergie), durch Temperaturgefälle, und durch die Bildung einer neuen Phase in Erscheinung treten, werden halbquantitativ verglichen. Die Kräfte werden als Aktivitätsgradienten oder Dampfdruckgradienten, oder als Änderungen der freien Energie ausgedrückt. Es ergibt sich, daß die Oberflächenenergie verhältnismäßig unwichtig ist wenn die Teilchengröße ein Mikron übersteigt, während Temperatur-Gefälle und die Bildung von neuen Phasen Gelegenheit zum Wachstum größerer Kristalle geben. Diese Effekte werden diskutiert und auch der Einfluß von Druckkräften wird erwähnt.

     

Über Spaltbarkelt und Kristallstruktur

Zusammenfassung Die Zusammenhänge zwischen Spaltbarkeit und Kristallstruktur werden aufgezeigt. Es werden dieverschiedenen Spalebarkeitsgrade einiger Kristallarten gedeutet, wodurch die bei der Spaltbarkeit wirksamen Faktoren sich zu erkennen geben. Die Vorstellung, daß die dichtest besetzte Netzebéne als beste Spaltfläche auftritt, gilt nicht allgemein und ist nicht ursächlich richtig. Vielmehr hängt Verlauf und Güte der Spaltbarkeit von zwei Faktoren ab: l. Diejenige Netzebene ist die beste Spaltfläche zwischen deren paralleler Schar schwächste Kräftearten (heterodesmische Kristalle) bzw. geringste Anzahl von Bindungen je Flächeneinheit wirksam sind (homodesmische Kristalle). 2. Bei allen nicht stark anisometrischen Kristallen, wenn ihre Bausteine einen — wenn auch nur geringen — heteropolaren Bindungscharakter tragen, muß stets die Bedingung erfüllt sein, daß durch geringe Verschiebung eines Gitterteiles gegenüber dem anderen gleichnamige Ionen einander auf kürzest möglichen Abstand genähert werden können. Dadurch erfolgt elektrostatische Zersprengung des Kristalls parallel einer Ebene. Diese HypotheseJ. Starks wird hier bewiesen, und es wird gezeigt, daß bei Gleichheit der Größe der Bindungskräfte, welche zwischen parallelen Netzebenen im ungestörten Kristall wirksam sind, die Güte der Spaltbarkeit dann am besten ist, wenn nicht nur die nächst-benachbarten sondern auch die übernächsten gleichnamigen Ionen nach Verschiebung des einen Kristallteiles gegenüber dem anderen in Abstoßungsstellung gebracht worden sind.     

Der Spannungszustand in klüftigen Felsmassen und dessen Einfluß auf Untertagearbeiten

ZusammenfassungDer Spannungszustand in klüftigen Felsmassen und dessen Einfluß auf Untertagearbeiten In den letzten Jahrzehnten haben sich die Vorstellungen vom Spannungszustand in den oberflächennahen Schichten der Erdkruste gründlich geändert. Dazu haben hauptsächlich die in einigen Ländern bei den unterschiedlichsten geologischen Verhältnissen durchgeführten direkten Messungen beigetragen. Durch diese Messungen wurde die Wirkung der mächtigen Horizontalkräfte in den Gesteinen des kristallinen Fundaments und der metamorph veränderten Faltengebirge in mehreren Gebieten festgestellt. Es sind genaue Nachweise vorhanden, daß diese Kräfte derzeit durch Tangentialkontraktion der Erdkruste verursachte tektonische Kräfte sind. Es besteht ein quantitativer Zusammenhang mit den heutigen Krustenbewegungen. Von Charakter und Grad der tektonischen Spannungen ausgehend, werden drei Typen von Krustenbereichen unterschieden.Es wird auch der von P. N. Kropotkin (UdSSR) und L. P. Sykes (USA) eingebrachte Vorschlag zur Entwicklung einer Weltkarte des Spannungszustandes der Erdkruste behandelt.Aus der Analyse der von N. Hast (Schweden) erhaltenen Ergebnisse, aus der mit ihm geführten Besprechung dieser Ergebnisse und auch aus der Analyse eigener Angaben sind Schlußfolgerungen über optimale Methodik der experimentellen Ermittlung des vollen Spannungstensors im Gebirgsmassiv gezogen. Berücksichtigt wird auch die Veränderlichkeit des Spannungsfeldes und die Notwendigkeit der statischen Analyse zur Bestimmung der allgemeinen Gesetzmäßigkeiten.Es wird auch die Frage der Restspannungen besprochen und es werden experimentelle Angaben angeführt und daraus der Schluß gezogen, daß diese Restspannungen anscheinend keinen wesentlichen Einfluß auf die Abbauverhältnisse ausüben.Die Ergebnisse der Spannungsermittlungen in den fördernden Bergwerken ermöglichen es, die Abbauverhältnisse prognostisch einzuschätzen und Empfehlungen zu geben, welche in der Praxis weitgehend genutzt werden können.

---

SummaryState of Stress in Fissured Rock and Its Influence on Mining Conditions Fundamental changes in essential knowledge of upper earth crust stratum stress state have taken place in recent decades. Basic role in it has been played by direct measurements made in a number of countries under different mining-geological conditions. Measurements fixed huge horizontal forces affect in many regions of crystalline basement rock masses and folded metamorphic series. There is exact evidence that these are modern tectonic forces caused by tangential crustal contraction. There exists quantitative relation between them and modern crustal movements. One can distinguish three types of earth crush sections according to the stress character and tectonic stress rate.Suggestions by P. N. Kropotkin (USSR) and by L. P. Sykes (U. S. A.) making world map of crustal stress state are discussed.Conclusions about optimal technique of experimental determination of full stresses tensor in massif have been drawn from data analysis got by N. Hast (Sweden), discussions of his results with him and our results analysis. Attention should be drawn to the stress field variability and the necessity of statistic analysis for exposing general regularities.The question of locked-up stresses is discussed, experimental data are given and conclusion that locked-up stresses apparently do not much influence the mining work conditions is drawn.The stress determinations at the operating mines give possibility to prognose development conditions and to give recommendations widely used in practice.

---

---

Vortrag gehalten auf dem XXV. Geomechanik-Kolloquium in Salzburg, 1976.     

Flüssigkeitseinschlüsse mit Gasblasen als geologische Thermometer

Zusammenfassung Es wird unterschieden zwischen Einschlüssen, auf dieSorbys Grundannahme zutrifft, daß eine homogene Phase, wie Wasser, Salzlösung oder CO₂, eingeschlossen wurde, die Blasen also von dem Gas der eingeschlossenen Flüssigkeit gebildet werden, und solchen Einschlüssen, in denen fremdes Gas mit eingeschlossen wurde.Sorby-Einschlüsse können zur Temperaturbestimmung herangezogen werden, wenn entweder der Druck am Bildungsort bekannt ist oder sein Einfluß vernachlässigt werden kann, weil der Füllungsgrad so hoch ist, daß die Libelle schon bei niederen Temperaturen verschwindet. Ist fremdes Gas in der Flüssigkeit gelöst eingeschlossen worden und erst beim Abkühlen frei geworden, so ist der Schluß von der Füllungstemperatur auf die Bildungstemperatur noch unsicherer als bei Sorby-Einschlüssen, weil über den zu erwartenden großen Einfluß des Druckes noch nichts bekannt ist.Ist fremdes Gas als Gasblase eingeschlossen worden, so kann die Füllungstemperatur sehr weit von der Bildungstemperatur abweichen und beim Erwärmen sogar zuerst größer werden. Solche Nicht-Sorby-Einschlüsse sind zu erkennen durch Messung des Füllungsgrades und Vergleich der zugehörigen Füllungstemperatur mit der von Wasser bzw. CO₂ bei gleichem Füllungsgrad.Die Frage, aus was die Einschlüsse bestehen, ist nicht nur für die Temperaturbestimmung von Wert, sondern auch für viele Fragen der Gesteinsbildung und -umbildung. Es wird auf die schon vonBrewster 1826 angegebene Methode der Bestimmung der Brechungszahl mit Hilfe der Totalreflexion hingewiesen.Alle diese Bemerkungen gelten sowohl für primäre wie für sekundäre Einschlüsse.Die Dekrepitationsmethode kann weder primäre und sekundäre Einschlüsse unterscheiden noch die Natur des Einschlusses, noch auch den Füllungsgrad berücksichtigen.     

Magnetische Messungen als Hilfsmittel der Fisenoxydbestimmung im Boden

Zusammenfassung Die Arbeit befaßt rich mit der Bestimmungsmöglichkeit der Eisenoxydmodifikationen in Böden — speziell des Lepidokrokits — mit Hilfe magnetischer Messungen. Einleitend wird ein Überblick über magnetische Grundgrößen und die Faktoren, die das ferromagnetische Verhalten beeinflussen, gegeben. Eine einfache Meßapparatur wird beschrieben and die Meßgenauigkeit diskutiert. Zur quantitativen Abschätzung von Lepidokrokitgehalten wird näher auf die Entstehung der Auftriebsgrößen, die Herstellung von Eichsubstanzen und die in Frage kommenden Umwandlungstemperaturen eingegangen. Für die Erhitzung von Böden wird eine Arbeitsmethode entwickelt. Ferner wird die dabei mögliche Entstehung ferromagnetischer Stoffe lurch anwesende organische Substanz behandelt. Die Grenzen and Möglichkeiten der Methode werden diskutiert und Beispiele von Messungen an Böden gebracht.     

The crystal structure of two clinoptilolites

Summary Clinoptilolite is a zeolite of the heulandite group which differs chemically from typical heulandite by virtue of its higher Si/Al ratio, higher alkali content and heat resistance up to 700°C. Refinement of two clinoptilolites shows that the mineral has the same framework as heulandite but exhibits a new cation site at the origin of the unit cell and a different coordination of another cation which is sevenfold-coordinated in heulandite but sixfold-coordinated in clinoptilolite. Comparison of the results of the two refinements and of the corresponding chemical analyses suggests that the difference in the disposition of cations and water molecules may essentially be due to different chemistry as the frameworks are always the same. It is probable that potassium preferably occupies only one of the three cation sites, thus influencing the thermal stability.

---

Die Kristallstruktur von zwei Klinoptilolithen

Zusammenfassung Klinoptilolith ist ein Zeolith der Heulandit-Gruppe, der sich vom typischen Heulandit chemisch durch sein höheres Si/Al-Verhältnis und seinen höheren Alkalien-Gehalt, und thermisch durch seine Beständigkeit bis 700°C unterscheidet. Die Verfeinerung von zwei Proben von Klinoptilolith zeigt, daß dieses Mineral dasselbe Gerüst wie Heulandit hat, daß eine neue Kationenstelle am Zellursprung anwesend ist, und daß ein anderes Kation, das im Heulandit 7-koordiniert ist, eine 6-Koordination hat. Ein Vergleich der Resultate der zwei Verfeinerungen und der zwei entsprechenden chemischen Analysen zeigt, daß der Unterschied in der Kation- und Wassermolekül-Verteilung hauptsächlich nur auf die chemischen Unterschiede zurückzuführen ist, da die Gerüste praktisch unverändert bleiben. Es ist wahrscheinlich, daß die Kaliumatome nur in einer Kationenstelle sitzen und auf diese Weise die thermische Beständigkeit beeinflussen.

     

Über das Strömen von Flüssigkeiten durch Sandsteine

Zusammenfassung Die Untersuchung des Fließens verschiedener Flüssigkeiten durch Sandsteine mit Tongehalten von 1–5% ergibt, daß dieDarcysche Beziehung für Luft, Tetrachlorkohlenstoff und Cyclohexan gilt. Benzol verhält sich vielleicht etwas abweichend. Wasser und Elektrolytlösungen strömen langsamer als es ihrer Viskosität und der Luftdurchlässigkeit entspricht. Außerdem besteht für Wasser und Elektrolytlösungen keine lineare Proportionalität zwischen Druckgefälle und Fließgeschwindigkeit. Bei NaCl-Lösungen hängt die Fließgeschwindigkeit vom NaCl-Gehalt ab. Sie ist für denselben Sandstein um so größer je höher die Salzkonzentration ist.Die Ungültigkeit derDarcyschen Beziehung für Wasser und Elektrolytlosungen wird so erklärt, daß in diesem Fall zwischen Porenwänden und Flüssigkeit eine Wechselwirkung besteht, derzufolge die letztere beim Passieren der engen Porenkanäle gehemmt wird. Es ist anzunehmen, daß these Erscheinung bei Wasser und wäßrigen Losungen so zu erklären ist, daß an der Oberfläche der Tonminerale Wasser auf Grunt von Dipolkräften und von osmotischen Gleichgewichten (Donnangleichgewichte) gebunden wird. Die Wasserbindung reiner Tonminerale wurde in besonderen Versuchen gemessen.Die Messungen wurden in unserem Laboratorium zu einem Teil von Herrn Dipl.-Ing. P.Farahmand im Rahmen seiner Clausthaler Dr.-Dissertation durchgeführt und Bind dort ausführlicher beschrieben. Wir danken HerrnFarahmand für seine Teilnahme an dieser Untersuchung. Wir danken ferner dem Chefgeologen unserer Gesellschaft, Herrn Dr. A.Roll, für die Ermöglichung dieser Arbeit.Herrn Professor Dr.Carl W. Correns zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Der Intrusionsmechanismus der Grossen Karroo-Plutone in Südwestafrika

Zusammenfassung Die großen Vulkano-Plutone in Südwest-Afrika verdanken ihre eigenartige Natur dem Zusammenspiel von Caldera-Einbrüchen und Magmenaufstieg. Die beiden Erscheinungen werden durch die Bildung von Ringspalten ausgelöst und gehen Hand in Hand. Die durch die Spalten losgetrennten Blöcke sinken unter dem Einfluß der Schwere in die Magmakammer. Einbrechend folgen ihnen von oben die Deckschichten nach, während gleichzeitig das Magma in der Tiefe verdrängt und hydrostatisch auf den Spalten in die Höhe gepreßt wird. Dabei kann das Magma die sich aufblätternden Deckschichten aufs intensivste durchtränken und poröse oder stark geklüftete Lagen selbst völlig assimilieren oder umwandeln.Es darf vielleicht angenommen werden, daß auch manche heutige Caldera in der Tiefe dem Brandberg- oder Messum-Pluton gleicht.Die behandelten Plutone zeigen verschiedene Möglichkeiten der Caldera-Bildung. Erongo: Eine wenig entwickelte Caldera in einem großen Schildvulkan. Brandberg: Eine große, sehr regelmäßige Caldera ohne nennenswerte effusive vulkanische Tätigkeit. Messum: Zweimaliger Einbruch und starke vulkanische Tätigkeit. Eine recht repräsentative Vertretung der heutigen Caldera-Typen.Im großen scheinen die Vulkano-Plutone auf die Scheitelregion des alten Damara-Gebirges beschränkt zu sein. Eine Zone, die seit dem Algonkium eine Sonderstellung behauptet hat. Die Anordnung der zahlreichen Dolerit-Gänge, die etwas älter sind als die Plutone, läßt vermuten, daß dieses Gebiet vor und während der Pluton-Bildung eine homogene Dehnung erfuhr.Dr.Charlotte Korn war dankenswerterweise bei der Herstellung des Manuskriptes und der Zeichnungen behilflich.     

Sedimente und Mikrofaunen im Bereich der Grenzschwelle Zweier Ozeanischer Räume,Dargestellt an Einem Schnitt Über den Island-Färöer-Rücken (Nordatlantischer Ozean Rosengarten — Europäisches Nordmeer)

Zusammenfassung Der Begriff der Grenzschwellen ozeanischer Räume wird definiert und zunächst ihre Bedeutung für die Ausbildung der Beckenfazies dargelegt. Anschließend wird an Hand eines Schnittes über die Färöer-Island-Schwelle gezeigt, daß unter bestimmten hydrographischen Bedingungen auch die Faziesverhältnisse in Schwellenbereichen durch den durch die Dichteunterschiede bedingten Wasseraustausch zwischen zwei ozeanischen Räumen nachhaltig beeinflußt werden können. Es ergibt sich, daß sogar in Wassertiefen von 2000 m und mehr — lediglich als Folge von Überströmungsvorgängen — die Möglichkeit zur Bildung von sandigen Ablagerungen gegeben ist. Nicht jeder Sand des tiefen Wassers braucht demnach durch turbidity currents zu seinem Absatzort verfrachtet zu sein.Der mikrofaunistische Inhalt der Sedimente wird angegeben und in Verbindung mit den hydrographischen Verhältnissen — insbesondere den Temperatur-schwankungen im Grenzbereich zwischen dem kalten subarktischen und dem warmen nordatlantischen Wasser — betrachtet.