Correlation of the radiometric survey data and the structural analysis with the geology of Abu Zawal Area,Central Eastern Desert,Egypt

Abu Zawal area is located nearly north of the midway of Qena-Safaga road, and is about 250 square kilometres. It is built of a sequence of igneous and metamorphic rocks of Late Precambrian age.It has been subjected to geological, radiometrical, and structural investigations to reveal the structural setting of the area and its relation to the trends of mineralization, as well as the distribution of the radioactivity in the different rock units, cropping out in the studied area. Therefore, each rock unit has been characterized statistically by a certain radiometric background through the radiometric survey traverses. Besides, application of certain statistical inference tests could find the relations that might exist between the different rock types of Abu Zawal area and their corresponding ones in other studied areas.It has been found that the least radioactivity is associated with the basic metavolcanic rocks, while the highest values are associated with the Late Orogenic Plutonites and related rocks, and the granodiorites represent a moderate level of radioactivity. The study revealed that the Late Orogenic Plutonites of Abu Zawal area might be of younger age than their corresponding ones at the north of the Eastern Desert.Investigation of the two conjugate shear joints for the whole area and those for the granodioritic rocks, in the studied area, could indicate that every rock type has been subjected to different forces, but the complementary of all the forces acting on the studied area has a strike N 28° W. This is consistent with the interpretations of different authors which tend to the fact that the Eastern Desert of Egypt has been subjected to a compressive force of northwesterly direction.Investigation of the tension planes along which mineralization is possible, could reveal that the area is subjected to the first case of stress-strain ellipsoid in which tension fractures are formed at right angle to the greatest strain axis, while shear fractures are formed passing through the intermediate strain axis which make an angle of about 30° with the least strain axis.The structural trend analysis realized four tectonic trends having preferable orientation in the E-W, N-S, NW-SE, and NE-SW directions, of which the E-W is the oldest trend.

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Zusammenfassung Das Untersuchungsgebiet Abu Zawal liegt nördlich der Straße Qena-Safaga, etwa auf halber Strecke. Es ist etwa 250 km² groß und wird aus magmatischen und metamorphen Gesteinen spätpräkambrischen Alters aufgebaut.Das Gebiet wurde geologisch, radiometrisch und strukturgeologisch untersucht im Hinblick auf den Bau der Region und seiner Beziehungen zur Mineralisation und zur Verteilung der Radioaktivität in den verschiedenen Gesteinseinheiten. Entlang radiometrischer Meßprofile wurde jeder Gesteinskomplex statistisch bezüglich seines radioaktiven Untergrundes charakterisiert. Mit bestimmten statistischen Vergleichstests könnten sich Beziehungen zwischen den Gesteinstypen des Gebietes von Abu Zawal und entsprechenden anderer untersuchter Gebiete feststellen lassen.Die geringste Radioaktivität wurde in den basischen metavulkanischen Gesteinen beobachtet, die höchsten Werte dagegen in den spätorogenen Plutoniten. Die Granodiorite besitzen mittlere Radioaktivität. Die Untersuchung hat ergeben, daß die spätorogenen Plutonite des Gebietes von Abu Zawal jünger sein könnten als die entsprechenden Gesteine im Norden der Eastern Desert.Die Untersuchung der beiden konjugierten Schersysteme des gesamten Gebietes wie der granodioritischen Gesteine zeigt, daß jeder Gesteinstyp zwar verschiedenen Kräftefeldern ausgesetzt war, daß aber das Komplement aller Kräfte, die auf das Untersuchungsgebiet wirkten, die Streichrichtung N 28° W (i.e. 152°) besitzt. Dieses stimmt mit den Interpretationen verschiedener Autoren überein, die in der Eastern Desert Ägyptens ein Gebiet sehen, daß einer Kompression aus nordwestlicher Richtung ausgesetzt war.Die Untersuchung von Zerrungsklüften, in denen Mineralisation erfolgen kann, ließ erkennen, daß das Gebiet dem ersten Fall des Strain-Stress-Ellipsoids ausgesetzt war, bei dem die Zerrungsbrüche senkrecht zur Achse der größten Druckspannung erfolgt sind. Die Scherbrüche sind dagegen entlang der Achse der mittleren Druckspannung entstanden, die einen Winkel von ca. 30° mit der Achse des geringsten Druckes bildet.Die strukturelle Analyse ließ vier tektonische Trends erkennen mit den Hauptrichtungen E-W, N-S, NW-SE und NE-SW, von denen die EW-Richtung die älteste ist.

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Résumé La région d'Abu Zawal est située approximativement à mi-chemin au nord de la route Qena-Safage, et couvre environ 250 km². Elle est formée par une série de roches ignées et métamorphiques d'âge précambrien supérieur. - Elle a été étudiée du point de vue gé ologique, radiométrique et structural en vue de reconnaître sa position structurale et sa relation avec les tendances minéralisatrices, ainsi que la répartition de la radioactivité dans les différentes unités. Chaque unité a donc été caractérisée statistiquement par un certain fond radiométrique à l'aide de traverses radiométriques. En outre l'application de certains tests d'inférence statistique a pu trouver les relations pouvant exister entre les différents types de roches de la région d'Abu Zawal et leurs correspondants dans d'autres régions étudiées.La radioactivité la plus faible a été trouvée associée aux roches métavolcaniques basiques, tandis que les valeurs les plus élevées sont liées aux plutonites orogéniques tardives et aux roches qui leur sont associées; quant aux granodiorites, elles représentent un niveau de radioactivité modéré. - L'étude a révélé que les plutonites orogéniques tardives de la région d'Abu Zawal pourraient être plus jeunes que leurs correspondantes du Nord du Désert oriental.L'investigation des deux systèmes conjugués de joints de tension pour l'entièreté de l'étendue et de ceux relatifs aux roches granodioritiques dans l'étendue étudiée, pourrait indiquer que chaque type de roche a été soumis à des forces différentes, mais que le complémentaire de toutes ces forces ayant agi sur la région étudiée a une direction N 28° O. Ceci est en accord avec les interprétations des différents auteurs qui tendent à dire que le Désert oriental de l'Egypte a été soumis à une compression de direction nord-ouest. L'investigation des plans de tension le long desquels la minéralisation est possible pourrait révéler que la région est soumise au premier cas de l'ellipsoïde strain-stress dans lequel les fractures de tension sont à angle droit de l'axe maximum des efforts, tandis que les fractures de cisaillement se forment le long de l'axe intermédiaire des forces qui fait un angle d'environ 30° avec l'axe des efforts minimum.L'analyse structurale des directions a permis de reconnaître 4 directions tectoniques dont l'orientation dominante est E - O, N - S, NO - SE et NE - SO, parmi lesquelles la direction E - O est la plus ancienne.

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-, - . 250 ², - . , - , . . - . ; — . . , , . , , , , , , , N 28° W, . . 152°. , , , -. , , , , . , 30°. , 4 : - , -, - - , .

     

Geologische Bearbeitung Südwest-Ägyptens

Zusammenfassung In einem auf die Klärung stratigraphischer, fazieller, paläogeographischer, hydrogeologischer und paläoklimatischer Fragen ausgerichteten Forschungsprogramm wird eine Bearbeitung Südwest-Ägyptens durchgeführt. Neben dem Nachweis einer altpaläozoischen — vermutlich ordovizischen — Vereisung und jüngerer, mariner paläozoischer Schichten erfolgte bisher eine Gliederung der ehemaligen Nubischen Serie dieses Gebietes in mehrere marine und kontinentale Sedimentationszyklen von jurassischem bis oberkretazischem Alter. Eine detaillierte geologische Karte von Südwest-Ägypten ist in Vorbereitung.

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First results of geological research in Southwestern Egypt are presented, which are part of a programme dedicated to stratigraphical, sedimentological, paleogeographical and hydro geological as well as paleoclimatical questions. The research programme is sponsored by Deutsche Forschungsgemeinschaft, it is carried out in cooperation with the Academy of Science of Egypt and it is backed by Continental Oil Company.Apart from the proof of an Early Paleozoic glaciation of probably Ordovician age, marine sediments of younger Paleozoic ages were found. The former Nubian Sandstone was subdivided into several formations of shallow marine to continental origin of Jurassic to Late Cretaceous age. A detailed geological map of Southwestern Egypt is under preparation.

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Résumé Les premiers résultats de recherche géologique dans le Sud-Ouest de l'Egypte sont présentés; ils font partie d'un programme d'étude des questions stratigraphiques, sédimentologiques, paléogéographiques, hydrogéologiques et paléoclimatiques. Ce programme est subventionné par la Deutsche Forschungsgemeinschaft, réalisé en coopération avec l'Académie des Sciences d'Egypte et assisté par Conoco.Outre la preuve d'une glaciation d'âge paléozoique — probablement ordovicien — et de sédiments marins paléozoiques plus jeunes, une division de l'ancien «Grès Nubie» de cette région en plusieurs cycles de sédimentation marine et continentale du Jurassique au Crétacé supérieur fut effectuée. Une carte géologique détaillée du Sud-Ouest de l'Egypte est en préparation.

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Neogene and quaternary volcanism in Eastern Azerbaijan (Iran): some K-Ar age determinations and geodynamic implications

The volcano Savalan, located in Eastern Azerbaijan, is a big structure with andesitic to rhyodacitic products long considered to be Quaternary. Four K/Ar whole-rock age determinations on vulcanites point, however, to a long volcanic history, starting at least in the Upper Miocene. Three K/Ar absolute ages of volcanites erupted from other centers in the same province also provide evidence of calc-alkaline activity since Middle Miocene.Calc-alkaline activity of Miocene and later periods is well known in other parts of central-western Iran. It can be chronologically correlated with the rifting and oceanfloor spreading in the Red Sea, which began in the Miocene, and with attendant oceanic-crust subduction of the Arabian plate underneath the Iranian plate. The present-day halt in calc-alkaline magmatism may be explained by collision of the Arabian and Iranian continental masses, with limited underthrusting of Arabian continental crust. It is also suggested that the recent onset of alkali basalt volcanism in several districts of central and western Iran is related to the relaxation of compressional stresses following migration of deformation to the south-western part of the continental-crust prism below the Zagros belt facing the Persian Gulf and Mesopotamian trough edge.

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Zusammenfassung Vier K/Ar Altersbestimmungen von Vulkaniten verschiedener Bildungen des Savalan Vulkans (Ost-Azerbaijan, Iran), der eine große Struktur mit andesitischen bis riodazitischen Produkten ist, und der für lange Zeit als Quaternär betrachtet worden ist, lassen auf eine lange vulkanische Geschichte schließen, die mindestens im oberen Miozän begann. K/Ar Altersbestimmungen von drei Vulkanit-Proben aus anderen Orten derselben Provinz weisen auch kalk-alkaline Aktivität ab Mittel-Miozän auf. Die Aktivität von diesem und späteren Alter, die in anderen Teilen Zentral- und WestIrans bekannt ist, kann kronologisch mit dem Rifting und Ocean-floor spreading im Roten Meer, die im Miozän begannen, und mit der zusammenhängenden ozeanischen Krust-Subduktion der Arabischen Platte unter die Iranische Platte, verbunden werden. Die Kollision der Arabischen und Iranischen Kontinentalmassen mit beschränkter Unterschiebung der Arabischen Kontinentalkruste kann die gegenwärtige Unterbrechung im kalk-alkalinen Magmatismus erklären. Es wird auch vorgeschlagen, daß der jüngste Ansatz vom alkali-basaltischen Vulkanismus in vielen Gebieten Zentral- und WestIrans auf die Entspannung von Stressen zurückzuführen ist, nach Verschiebung der Deformationen zum südwestlichen Teil des kontinentalen Krust-blocks unter die ZagrosKette gegenüber des Persischen Golfs und der Mesopotamischen Tiefebene.

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Résumé Quatre échatillons de coulées laviques appartenant à différentes unités du cortège magmatique du volcan Savalan (Azerbaijan oriental, Iran) ont été daté par la méthode K/Ar sur roche totale. Ces nouvelles données radiochronologiques permettent de définir pour le Savalan (depuis longtemps estimé Quaternaire) une activité volcanique calealcaline qui a commencé au moins pendant le Miocène supérieur. Les âges (K/Ar) de trois échatillons de volcanites d'autres zones dans le même district montrent aussi la présence d'une activité cale-alcaline à partir du Miocène moyen. Ce volcanism, comme le suivant, remarqué dans les autres régions de l'Iran central et occidental, permet d'établir des relations chronologiques avec l'ouverture du rift de la Mer Rouge (qui l'on fait remonter au Miocène) et avec la subduction concomittante du fond océanique de la plaque arabique sous la plaque iranienne. La collision du bloc arabique avec le bloc iranien, suivie du sous-charriage, à un degré limité, de la croûte continentale arabique, pourrait expliquer l'actual arrêt du magmatisme cale-alcalin.De plus, le récent début du volcanisme basique alcalin dans beaucoup de zones centrales et occidentales de l'Iran, permettrait des corrélations avec le relâchement des forces de compression à la suite du déplacement de la déformation vers la partie sud-occidentale du prisme de croûte continentale sous la chaîne du Zagros qui donne sur les Golfe Persique et la dépression mésopotamienne.

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Considérations sur le volcanisme post-ophiolitique dans les Alpes occidentales

Résumé L'activité magmatique ophiolitique du géosynclinal alpin (diabases, gabbros, serpentines, etc.) a été suivie par une activité à caractère volcanique moins bien connue. En effet, les appareils correspondant à cette activité ont complètement disparu; nous devons nous contenter pour tous renseignements de l'étude des fragments de roches contenus dans des grauwackes tertiaires appartenant au Flysch (grès de Taveyanne, grès d'AItdorf pro parte, grès du Champsaur).La détermination de la nature originelle des laves est, en outre, rendue difficile par le fait, découvert récemment, que ces grauwackes ont subi un métamorphisme régional les plaçant dans le faciès à zéolites; on peut raisonnablement admettre qu'il s'agissait d'andésites basaltiques.L'áge des épanchements est encore indéterminé, il doit être compris entre le Crétacé supérieur et la fin de l'Eocène. L'hypothèse la plus plausible consiste à admettre que les volcans, aujourd'hui complètement érodés se trouvaient dans la partie la plus interne du domaine pennique. Toutefois au moment du dépôt des grès de Taveyanne, les coulées ne se trouvaient plus dans leur position initiale, elles avaient glissé vers l'avant-pays sous forme d'une nappe.Il est très probable que cette activité volcanique post-ophiolitique n'est pas restreinte au segment franco-suisse des Alpes occidentales mais que des formations analogues aux grès de Taveyanne se retrouvent ailleurs, notamment en Sicile et dans les Apennins.

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The magmatic activity which gave birth to the ophiolites (diabases, gabbros, serpentinites) of the alpine geosyncline was followed by subaerial volcanism. This volcanic activity is not well known as the volcanoes were completely destroyed by erosion. Our only source of information is to be found in fragments of volcanic rocks which are part of Tertiary Flysch graywackes (Taveyanne sandstones, part of the Altorf sandstones, Champsaur sandstones).The determination of the initial composition of the lavas is further complicated by metasomatic transformations; it has been recently shown that the Taveyanne graywackes were submitted to a light regional metamorphism corresponding to the zeolitic facies ofCoombs. However, it seems that these lavas were originally basaltic andesites.The age of this volcanism is not precisely known, it cannot be later than Upper Eocene as the time of deposition of the Taveyanne sandstones is Uppermost Eocene-Lower Oligocene; it is probably post-Cenomanian. It is likely that the volcanoes were located in the southern part of the Penninic zone; however at the time of deposition of the graywackes the volcanic flows had already left their initial location, gliding toward the Foreland as part of a Nappe.Very probably, remnants of this post-ophiolitic volcanism are not restricted to the French-Swiss segment of the Western Alps, but will be found elsewhere, particularly in the Apennine Mountains and in Sicily.

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Zusammenfassung Die magmatische Tätigkeit, die Ophiolithe (Diabase, Gabbros, Serpentinite) der alpinen Geosynklinale entstehen ließ, wurde von subärischem Vulkanismus abgelöst. Diese Vulkantätigkeit ist wenig bekannt, da die Vulkane durch Erosion völlig zerstört wurden. Unsere einzige Informationsquelle findet sich in vulkanischen Gesteinsfragmenten, die Bestandteile der Tertiär-Flysch-Grauwacken sind.Die Bestimmung der ursprünglichen Zusammensetzung der Laven wird weiter durch metasomatische Umwandlungen erschwert. Kürzlich wurde gezeigt, daß die Taveyanne-Grauwacken einem regionalen Metamorphismus ausgesetzt waren, welcher der zeolithischen Fazies von Coombs entspricht. Es scheint jedoch, daß diese Laven ursprünglich basaltische Andésite waren.Das Alter dieses Vulkanismus ist nicht genau bekannt; es kann aber nicht später sein als das Obere Eozän, da die Ablagerungszeit der Taveyanne-Sandsteine Oberstes Eozän—Unteres Oligozän ist. Wahrscheinlich lagen die Vulkane im südlichen Teil der penninischen Zone; zur Zeit der Ablagerung der Grauwacken waren die Vulkanite bereits in die Überschiebungsmassen mit einbezogen.Sehr wahrscheinlich sind die Überreste dieses nach-ophiolithischen Vulkanismus nicht auf den französisch-schweizerischen Abschnitt der Westalpen beschränkt, sondern werden sich auch andernorts speziell auf dem Apennin und in Sizilien finden lassen.

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Geochemical facies model of ore formation in the Grythyttan-Hällefors area,Bergslagen, Central Sweden

The different iron and manganese ore deposits of the Grythyttan-Hällefors area display an arrangement that reflects a systematic change in redox conditions from oxidic banded iron formation into highly reduced graphite-bearing slates. This phenomenon is explained by a facies model. The different environmental conditions are also held to be responsible for the geochemical differentiation of base metal deposits into Cu ores associated with minerals of Bi, Co, Mo, As, Zn, Pb, Au, and Pb-Zn-Ag ores associated with minerals of Sb, Mn, As, Sn, Cu. Spatial relationships between deposits of these two groups and certain iron and manganese deposits point to a common source of all metals, possibly connected with exhalative derivates from basic volcanism.

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Zusammenfassung Die verschiedenen Eisen- und Manganerz-Bildungen des Grythyttan-Hällefors-Gebietes zeigen Verhältnisse auf, die einem systematischen Wechsel der Redoxbedingungen wiedergeben, von oxidischer Bändereisenerzbildung bis hin zu stark reduzierten graphitführenden Schiefern. Dieses Phänomen wird durch ein Fazies-Modell erklärt. Die unterschiedlichen Milieu-Bedingungen werden auch als Ursache für die geochemische Diferentiation unedler Metall-Ablagerungen in Cu-Erze angesehen, die mit Mineralien assoziiert sind, die Bi, Co, Mo, As, Zn, Pb, Au führen und in Pb-Zn-Ag-Erze in Verbindung mit Sb-, Mn-, As-, Sn- und Cu-führenden Mineralien. Die räumlichen Beziehungen zwischen Ablagerungen dieser zwei Gruppen und gewissen Eisen- und Mangan-Bildungen weisen auf eine gemeinsame Quelle aller Metalle hin, die möglicherweise mit exhalativen Derivaten eines basischen Vulkanismus in Verbindung steht.

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Résumé Les différents gisements de minerais de Fe et Mn de la région de Grythyttan-Hällefors montrent une disposition qui réflète un changement systématique dans les ernolitions de réduction des formations rubanées de fer oxydé en phyllades graphiteux. Ce phénomène s'explique suivant un modèle faciétal. Les différentes conditions de l'environnement sont ainsi rendues responsables de la différentiation géochimique des gisements métallifères de base en minerais de Cu associés à des minéraux de Bi, Co, Mo, As, Zn, Pb, Au et des minerais de Pb-Zn-Ag associés à des minéraux de Sb, Mn, As, Sn, Cu. Des relations spatiales entre les gisements de ces deux groupes et certains gisements de Fe et Mn indiquent une source commune pour tous les métaux, en liaison possible avec des émanations du volcanisme basique.

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Grythyttan-Hällefors , - : , , - . . , , Bi, , Mo, As, Zn, Pb, Au, , — , Sb, Mn, As, Sn, . , , , .

     

Lateritic concentrations of manganese oxyhydroxides and oxides

Latentes result from the weathering of a variety of rocks under humid tropical conditions. When developed at the expenses of Mn²⁺-bearing parent rocks, laterite consists of a thick mantle made up of manganese oxides and hydroxides. Two main examples are described from tropical Africa. The first example displays a lateritic profile on metamorphic rock; the second example deals with lateritic profiles developed on a Precambrian sedimentary rock. From the base to the top of the studied profiles, different Mn hydroxide and oxide sequences have differentiated. Their composition depends on (i) the constitutive parent minerals with vary ing weathering rates, (ii) the intensity of weathering which progresses towards the profile top permitting pseudomorphic replacement of Mn⁴⁺ oxides for early formed Mn³⁺ hydroxides. Most of the manganese ore result from a relative accumulation. However, Mn can also be mobilized in different places of weathering profiles leading to accumulations in other places, mainly at the base of weathering profiles. That absolute accumulation can occur in non-Mn-bearing weathering horizons (kaolinitic horizons) to form Mn nodules in which kaolinite is dissolved. This process provides Al which combines to Mn³⁺ forming Al-Mn hydroxides (lithiophorite).From these petrographical observations, stability field diagrams are proposed to explain the general evolution of Mn components under chemical lateritic conditions. These diagrams illustrate interactions between ions and manganese species.

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Zusammenfassung Latente entstehen durch Verwitterung verschiedener Gesteine in tropisch-feuchten Klimaten. Bildet sich Laterit aus Mn²⁺-führenden Ausgangsgestein, so besteht er aus einer dicken Schicht von Mangan-Oxiden und -Hydroxiden. Hier sollen zwei Beispiele aus tropischen Regionen Afrikas beschrieben werden:Das erste Beispiel ist ein Lateritprofil, daß das Hangende von Metamorphiten bildet; das zweite Laterite, die sich auf einem präkambrischen Sedimentgestein entwickelt haben. Von der Basis bis zu dem Top der jeweiligen Profile haben sich unterschiedliche Mangan-Hydroxid und -Oxid-Sequenzen herausgebildet. Die Zusammensetzung hängt ab von:(i) Den wesentlichen Ausgangsmineralien unter wechselnden Verwitterungspenoden und (ii) der Verwitterungsintensität, die zum Top des Profils zunimmt und damit die pseudomorphe Substitution von Mn³⁺-Hydroxiden zu Mn⁴⁺-Oxiden ermöglicht. Der Hauptanteil der Manganlagerstätte resultiert aus einer relativen Anreicherung. Allerdings kann Mn auch in verschiedenen Teilen des Verwitterungsprofiles mobilisiert werden, was zu einer Anreicherung in anderen Bereichen führt und zwar hauptsächlich an der Basis eines Profiles. Diese absolute Anreicherung kann in Mangan-freien Verwitterungshorizonten (Kaolinithorizonte) zur Bildung von Mangankonkretionen führen, in denen Kaolinit gelöst wird. Bei diesem Vorgang wird Al frei, das sich mit Mn³⁺ verbindet, um Al-Mn-Hydroxide (Lithiophorite) zu bilden.Mit Hilfe dieser petrographischen Beobachtungen werden Stabilitäts-Diagramme erstellt, die die allgemeine Entwicklung der Mn-Komponenten unter lateritischen Bedingungen zu erklären versuchen. Diese Diagramme erleutern die zwischen Ionen und Mangan stattfindenen Reaktionen.

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Résumé Les latérites résultent de l'altération chimique de roches de types variés, sous conditions tropicales humides. Les latérites se développent sur roches-mères à minéraux manganésifères à Mn²⁺ sous forme de cuirasses épaisses constituées d'oxydes et d'hydroxydes de manganèse. Deux exemples d'Afrique tropicale sont étudiés. Le premier exemple montre un profil d'altération latéritique développé sur roche métamorphique; le deuxième exemple traite de profils latéritiques développés sur une roche sédimentaire précambrienne. De la base vers le sommet des profils étudiés, se différencient des séquences d'oxydes et hydroxydes de manganèse. Elles sont fonction (1) des minéraux primaires dont les vitesses d'altération varient d'une phase à une autre, (2) de l'intensité de l'altération qui est d'autant plus forte que l'on monte dans le profil et qui permet le remplacement pseudomorphique d'hydroxydes à Mn³⁺ formés précocement par des oxydes à Mn⁴⁺. La plupart des gisements de manganèse résultent d'une accumulation relative; cependant, Mn peut être mobile à différents niveaux dans les profils d'altération et s'accumuler de manière absolue à d'autres, et en particulier à la base des profils. Cette accumulation absolue peut se produire dans des horizons non manganésifères (horizons kaolinitiques) et former des nodules de manganèse dans lesquels la kaolinite est dissoute libérant de l'aluminium qui se combine avec Mn³⁺ pour former un hydroxyde alumineux et manganésifère: la lithiophorite.A partir de ces observations pétrographiques, et après les avoir comparées avec celles d'autres gisements africains et brésiliens, des diagrammes de champs de stabilité sont proposés pour expliquer l'évolution générale des phases manganésifères sous conditions d'altération latéritique. Ces diagrammes illustrent les interactions entre ions en solution et minéraux manganésifères.

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Beobachtungen zur mechanischen und zeitlichen Deutung kleintektonischer Trennflächen im Ruhrkarbon

Zusammenfassung Aus Anschliffbildern von Kohleproben und analogen Erscheinungsformen bei Gesteinsklüften wird zur Frage des mechanischen Charakters der bankrechten Schlechten Stellung genommen.Weiterhin werden verschiedene Entstehungsursachen bankschräger, streichender Trennflächen in Kohle und Nebengestein diskutiert und der Zeitpunkt ihres Aufreißens im Ablauf des Faltungsvorganges festgelegt.

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Vertical jointing within the Carboniferous of the Subvariscean Foredeep are analyzed mechanically and, in relation to the general deformation of the belt.

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Resumé D'après des sections polies d'échantillons de houille et des formes analogues dans les fissures de roches, les auteurs déterminent le caractère mécanique des cassures orthogonales.Ensuite ils discutend plusieurs causes de formation des plans de séparations obliques dans la houille et les roches encaissantes et fixent le moment de leur formation dans le cours du plissement.

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P-T-t paths of collisional orogens

Pressure-temperature-time (P-T-t) paths summarize the changes in pressure and temperature imposed on a metamorphic rock during orogenesis. They provide a convenient framework for the interpretation of complex metamorphic histories and also offer insight into the thermal and tectonic factors controlling metamorphism in collisional orogens. P-T-t data are acquired through a combination of textural observations, thermobarometry, and thermochronometry, and assembled into a P-T-t path using geological constraints. One-dimensional P-T-t models, assuming instantaneous deformation and thermal relaxation by conduction, are flexible and useful for testing tectonic models, particularly where geochronological constraints are available. Two-dimensional models allow more sophisticated deformation geometries and allow the effects of advection to be incorporated. Analysis of collisional orogens in terms of critical wedge theory can yield P-T-t paths that reflect coupling between thickening, uplift, exhumation, erosion, and convergence. Where rates of erosion approach rates of tectonic uplift, as is currently happening in the Southern Alps of New Zealand, high-grade metamorphic rocks can be exhumed rapidly from considerable depth. Alternatively, rapid exhumation may reflect gravity-driven extension in an over-steepened or thermally weakened orogen.

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Zusammenfassung Druck-Temperatur-Zeit (P-T-t) Pfade fassen die Änderungen in Druck und Temperatur zusammen, die den metamorphen Gesteinen während der Orogenese aufgeprägt wurden. Sie liefern einen passenden Rahmen für die thermischen und tektonischen Faktoren die die Metamorphose in Kollisionsorogenen steuern. P-T-t Daten werden erworben durch eine Kombination von textureilen Beobachtungen, Thermobarometrie, Thermochronologie, und werden in einem P-T-t Pfad unter Berücksichtigung von geologischen Grenzen zusammengefaßt. 1-dimensionale P-T-t Modelle die gleichzeitige Deformation voraussetzen sind flexibel und hilfreich um tektonische Modelle zu testen, insbesondere dort, wo geochronologische Grenzen zur Verfügung stehen. 2-dimensionale Modelle gestatten raffiniertere Deformationsgeometrien, und erlauben es die Advektionsprozesse zu integrieren. Analysen von Kollisionsorogenen im Sinne der kritischen Grenzwinkeltheorie kann P-T-t Pfade liefern, die eine Kopplung zwischen Verdickung, Heraushebung, Freilegung, Erosion und Konvergenz wiederspiegeln. Wo sich die Erosionsraten den Heraushebungsraten annähern, wie es zur Zeit in den südlichen Alpen Neuseelands passiert, können hochgradig metamorphe Gesteine aus erheblichen Tiefen freigelegt werden. Andererseits kann schnelle Freilegung auch gravitationsgesteuerte Ausdehnung in einem übersteilten oder thermisch instabilen Orogen widerspiegeln.

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Résumé Les trajets pression-température-temps (P-T-t) représentent les changements de pression et de température subis par les roches métamorphiques au cours d'une orogenèse. Ils fournissent un cadre adéquat à l'interprétation d'histoires métamorphiques complexes en même temps qu'ils éclairent les facteurs thermiques et tectoniques qui régissent le métamorphisme dans les orogènes de collision. Les données (P, T, t), obtenues par combinaison des observations structurales, de la thermo-barométrie et de la thermochronométrie, sont assemblées dans un trajet P-T-t qui tient compte des contraintes géologiques. Des modèles P-T-t, à une dimension, qui supposent une déformation instantanée et une relaxation thermique par conduction, présentent une certaine souplesse et sont utiles lorsqu'il s'agit de tester des modèles tectoniques, en particulier si on dispose de contraintes géochronologiques. Les modèles à 2 dimensions autorisent des geometries déformatives plus sophistiquées et permettent d'incorporer les effets d'advection. L'analyse d'orogènes de collision avec mise en æuvre de la théorie du coin critique, peut fournir des trajets P-T-t qui reflètent les connexions existant entre l'épaississement crustal, le soulèvement, l'exhumation, l'érosion et la convergence. Lorsque la vitesse d'érosion avoisine celle du soulèvement tectonique, comme c'est couramment le cas dans les Alpes du Sud de Nouvelle Zélande, des roches de degré métamorphique élevé peuvent être exhumées rapidement à partir de profondeurs considérables. Alternativement, une exhumation rapide peut traduire une extension à contrôle gravifique dans un orogène très redressé ou thermiquement instable.

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Fazies und Tektonik im Miozän am S-Rand der Sierra Morena zwischen Lora del Rio (Sevilla) und Posadas (Cordoba)

Zusammenfassung Am Nordrand des Guadalquivirbeckens konnten in dem über den variszischen Sockel transgredierenden Helvet zwei ästuarine Zonen ausgeschieden werden, die in ihrem Verlauf den paläozoischen Strukturen folgen.Das Torton zeigt im gesamten Untersuchungsgebiet übergreifende Tendenz.Antithetische ENE- und ESE-streichende Brüche zerlegen den regional nach S abtauchenden Sockel und seine tertiären Deckschichten in eine Schollentreppe.

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At the northern border of the Guadalquivir basin two estuarine zones were observed within the Helvetian transgressive over the hercynian basement. They follow in their direction the strike of the paleozoic structures.The Tortonian always shows transgressive tendency.Antithetic ENE and ESE striking faults subdivide the basement generally dipping towards the south and its tertiary cover into a system of blocks.

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Resumen Al borde norte de la cuenca del Guadalquivir se observan dos zonas de fazies fluvio-marino en el Helveciense transgresivo sobre el sócalo hercínico. Estas zonas siguen la dirección de las estructuras paleozóicas.El Tortoniense en todo el areal de investigation tiene una tendencia transgresiva.Fallas antitéticas en dirección ENE y ESE subdividen el sócalo y su cobertera terciarea, buzando generalmente hacia el sur, en un sistema de bloques.

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. , . , ENE ESE, , .

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

The tectonic history of the Pre-Saharan depression (Morocco) a geomorphological interpretation

During the Cretaceous and Tertiary periods the Pre-Saharan depression between Ouarzazate and Errachidia was an area of deposition in a spatially and chronologically highly differentiated pattern. The variable structural and tectonic history of this region in also reflected in its denudational development. Until the late Pliocene/early Pleistocene the western part (Ouarzazate basin) was a depositional basin for lacustrine and alluvial sediments. Pediment formation did not start before the Pleistocene period. In the central part of the depression (between Boumalne and Tinerhir) denudational activity on cuesta scarps started already in the late Miocene to early Pliocene as can be deduced from a new dating of the Foum el Kous volcano (2.9 my) and from Djebl Sarhro gravels on the crest of the Paleogene scarp. In the easternmost part of the depression (between Goulmima and Errachidia) there are no Neogene sediments, and the calculations of rates of scarp retreat demonstrate that scarp backwearing must have begun in the late Eocene. Thus the shift from depositional to erosional activity in the Pre-Saharan depression ranges from the late Eocene to the Pleistocene. This is at the same time an expression of its complex tectonic history.

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Zusammenfassung Die präsaharische Senke zwischen Ouarzazate und Errachidia war während der Kreide und des Tertiärs ein Sedimentationsgebiet mit zeitlich und räumlich hoch differenzierten Fazies- und Mächtigkeitsabfolgen. Die variable strukturelle und tektonische Entwicklung dieser Zeit spiegelt sich wider in der nachfolgenden Abtragungsgeschichte. Der westliche Teil der Senke, das Becken von Ouarzazate, war bis zum späten Pliozän/frühen Pleistozän ein Ablagerungsbecken für limnische und alluviale Sedimente, bis im frühen Pleistozän die Genese von Pedimenten einsetzte. Im zentralen Teil der präsaharischen Senke zwischen Boumalne und Tinerhir begann die erosive Reliefentwicklung an Stufenhängen bereits im späten Miozän bis frühen Pliozän, wie sich aus einer absoluten Datierung des Ankaratrits des Foum el Kous (2,9 my) ableiten läßt, der sich in die zu dieser Zeit bereits existente Stufenvorlandzone ergoß. Eine untere Zeitmarke für die Entstehung der Schichtstufe stellen die von Süden vom Djebl Sarhro in die Senke hereintransportierten Schotter von Timadriouine dar. Im Ostteil der präsaharischen Senke zwischen Goulmima und Errachidia fehlen neogene Sedimente, und die Ermittlung von Stufenrückwanderungsraten für die Hamada de Meski zeigt, daß die Abtragung hier schon im späten Eozän eingesetzt haben muß. Der Wechsel von Sedimentations- zu subaerischen Abtragungsbedingungen reicht in der präsaharischen Senke vom frühen Pleistozän im Westen bis zum Eozän im Osten. Das ist auf geomorphologischer Grundlage ein Hinweis auf die komplexe strukturelle und tektonische Entwicklung dieser Region.

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Résumé Au cours du Crétacé et du Tertiaire, la dépression présaharienne entre Ouarzazate et Errachidia a été un domaine de sédimentation marqué par de fortes variations de faciès et d'épaisseurs dans le temps et dans l'espace. L'histoire structurale et tectonique mouvementée de cette période se reflète également dans la dénudation qui a suivi. La partie ouest de la dépression (bassin d'Ouarzazate) a constitué jusqu'à la limite Plio-Pléistocène une aire de dépôt de sédiments lacustres et alluviaux; la formation de pédiments n'y a débuté qu'au Pléistocène. Dans la partie centrale de la dépression, entre Boumalne et Tinerhir, l'érosion en cuestas a débuté dès le Miocène supérieur/Pliocène inférieur, comme l'indique une datation récente à 2,9 Ma de l'ankaratrite du volcan Foum el Kous qui s'est écoulée en avant d'une cuesta qui existait déjà à ce moment. Une limite inférieure pour la formation des cuestas est fournie par les graviers de Timadriouine transportés dans la dépression depuis le sud à partir du Djebel Sarhro.Dans la partie orientale de la dépression présaharienne, entre Goulmina et Errachidia, les sédiments néogènes font défaut et l'évaluation de la vitesse de recul des fronts de cuestas montre que ce processus a dû commencer à l'Eocène supérieur. Ainsi, le passage de la sédimentation à l'activité érosive dans la dépression pré-saharienne varie du Pléistocène inférieur à l'ouest, à l'Eocène à l'est. C'est là, à partir de données géomorphologiques, une indication de l'histoire structurale et tectonique complexe de cette région.

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- Ouarzazate Errachidia , , , . . , Ouarzazate / ; . Boumalne Tinerhir () , , Foum el Kous (2,9 Ma), . Timadriouine Djebl Sarhro . Goulmina Errachidia Hamada de Meski , , , . , . .

     

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

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

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

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

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

     

Triassic lacustrine red-beds and palaeoclimate: The „Buntsandstein“ of Helgoland and the malmros Klint member of East Greenland

The playa-lake origin of the Lower Triassic Buntsandstein of Helgoland and the Upper Triassic Malmros Klint Member of East Greenland is suggested by: the continental setting; absence of marine fossils and occurrence of fresh-water trace fossils; evidence of shallow water, fluctuations in water level, frequent subaerial exposure and oxidizing depositional conditions; evidence of low-energy wave-action and absence of evidence for tidal influence. The Buntsandstein contains aeolian dunes and evaporites, but only rare fluvial sandstones and very rare fresh-water trace fossils. In contrast the Malmros Klint Member contains no aeolian sandstones and evaporites, but common fluvial sandstones and numerous fresh-water trace fossils. Wave ripple crest orientation suggests that both sequences were deposited during the influence of alternating NE and SE trade winds. The Buntsandstein appears to have been deposited in a central trade wind region with dominant winds from SE and short rainy seasons; the Malmros Klint Member was apparently deposited in a marginal trade wind region with dominant NE winds and longer rainy seasons.

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Zusammenfassung Der Buntsandstein auf Helgoland und der Malmros Klint Member (Obere Trias) in Ostgrönland werden als Playaseebildungen interpretiert auf Grund von: Vorkommen von Süßwasser-Lebenspuren und Mangel an marinen Fossilien; Beweise für Seichtwasser, Schwankungen in Wassertiefen, häufige Trockenlegung und oxydierende Ablagerungsverhältnisse; Beweise für schwachen Wellenschlag aber Mangel an Gezeiten; der stratigraphischen Einfügung in einer kontinentalen Schichtenfolge. Der Buntsandstein enthält Winddünen und Evaporite, aber nur wenige fluviatile Sandsteine und einzelne Süßwasser-Lebenspuren. Im Gegensatz dazu enthält der Malmros Klint Member keine äolische Sandsteine und keine Evaporite, sondern viele fluviatile Sandsteine und zahlreiche Süßwasser-Lebenspuren. Die Orientierung der Oszillationsrippelkämme beweist vermutlich, daß die beiden Schichtenfolgen während des Einflusses umlaufender Nordost- und Südostpassatwinde abgelagert wurden. Der Buntsandstein wurde wahrscheinlich in einer zentralen Passatwindregion mit vorherrschenden Südostwinden und kurzen Regenperioden abgelagert; der Malmros Klint Member wurde wahrscheinlich in einer Randpassatwindregion mit vorherrschenden Nordostwinden und längeren Regenperioden abgelagert.

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Résumé Le Grès bigarré (Trias inférieur) de Héligoland et le Malmros Klint Member (Trias supérieur) du Groenland oriental sont interprétés comme des formations lacustres éphémères à cause de: présence d'ichnofossiles d'eau douce et l'absence de fossiles marins; évidence d'eau peu profonde, variation de la profondeur d'eau fréquentes dessiccations et conditions sédimentaires oxydantes; évidence d'action calme des vagues, mais absence de marée; 1'emplacement stratigraphique dans une séquence continentale. Le Grès bigarré contient des dépôts éoliens et des évaporites, mais peu de grès fluviatiles et des ichnofossiles rares d'eau douce. Par contre le Malmos Klint Member ne contient ni de grès éoliens, ni d'évaporites, mais plusieurs grès fluviatiles et de nombreux ichnofossiles d'eau douce. L'orientation des crêtes ripplemarks semble prouver que les deux séquences ont été déposées sous l'influence des alizés du nord-est et du sud-est. Le Grès bigarré de Héligoland semble s'être déposé dans une région centrale des alizés avec des vents dominants du sud-est et de brèves saisons pluvieuses. Evidemment le Malmros Klint Member s'est déposé dans une région marginale des alizés avec des vents dominants du nord-est et des saisons pluvieuses plus longues.

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La ligne judicarienne et la limite nord-ouest de l'Apennin septentrional

Résumé L'A., sur la base des résultats de ses études dans la portion de NW de l'Apennin septentrional et dans les Alpes méridionales autour de la ligne judicarienne, essaye de reconstruire le caractère et les phases de la déformation dans les deux zones et de les dater: il mets en évidence leurs analogies et conclus qu'on ne peut pas parler d'un décrochement superficiel de la côte ligure à la vallée de l'Isarco. On doit interpreter les structures le long de cette direction comme dues à une différente déformation, au moins à partir du Miocène moyen, des deux zones au NW et au SE de la dite direction et à une composante du mouvement de la masse de SE vers le NW.

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The A., supported by the results of his own researches in the north-western part of the northern Apenninnes and in the southern Alps about the judicarian line, tries to outline and to date the deformation trends and phases in both the areas; he emphasizes their analogies and comes to the conclusion that there is no shallow wrench fault from the ligurian coast to the Isarco valley. Structures along this direction must be interpreted as related to a different kind of deformation, at least from the middle Miocene, of the two zones NW and SE the above mentioned direction and to a movement of the south-eastern block partially directed to the NW.

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Zusammenfassung Der Verfasser versucht auf Grund seiner Untersuehungsergebnisse im NW-Teil des Nordapennins und in den Südalpen bei der Judicarienlinie, den Charakter und die Phasen der Deformation in beiden Zonen zu erkennen und zu datieren; er stellt ihre Ähnlichkeiten heraus und kommt zu dem Schluß, daß man von einer oberflächlichen Blattverschiebung von der ligurischen Küste bis zum Eisacktal nicht sprechen kann. Die Strukturen längs dieser Richtung sollen als Folge einer mindestens seit dem Mittelmiocän verschiedenen Deformation der nordwestlichen Zone gegenüber der südöstlichen sowie einer Bewegung der südöstlichen Masse nach NW gedeutet werden.

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Microfacies zonation and spatial evolution of a carbonate ramp: Marginal Moroccan phosphate sea during the Paleogene

The paleoenvironment of the southwestern portion of the Paleogene Moroccan phosphate sea has been reconstructed in detail by microfacies studies for a complete transgressive-regressive cycle. In front of the Anti-Atlas, forming the southern border of the Atlantic gulf, a bioclastic and phosphatic carbonate ramp extended to the north. The ramp was a homoclinal, very gentle dipping surface. Four stages of ramp evolution can be distinguished. They are (1) the marginal marine initial stage, (2) the marine transgressive stage, (3) the marine regressive stage and (4) the final silting up stage. The ramp is characterized by a distinct facies zonation. A sabkha plain, documented by mudstones and dolocretes, was situated between the arid hinterland and the ramp. Nearshore, open lagoons existed, populated by chlorophycean algae and miliolid foraminifera. These environments were protected from the open sea by a chain of oyster banks. A belt of echinoid enrichments probably marked the wave base. Sea areas with deeper and only temporarily, highly-agitated water are characterized by a benthic faunal assemblage of varied molluscs, with bryozoans becoming more abundant to the east. The carbonates are intensively bioturbated and interfinger with phosphorite sands, which dominated in the deepest part of the ramp.All phosphorites studied are clastics, poor in matrix and are not associated with phosphate source rocks. A process of extensive reworking, transport and redeposition, which is related to transgressions and regressions, has to be assumed.

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Zusammenfassung Mit Methoden der Karbonatmikrofaziesanalyse konnte das Paläoenvironment im Südwestteil des paläogenen Phosphatmeeres während eines abgeschlossenen Transgressions-Regressions-Zyklus detailliert rekonstruiert werden. Vor dem Anti-Atlas, als südliche Begrenzung eines großen AtlantikGolfs entwickelte sich eine flache, homoklinale, bioklastische und phosphatreiche Karbonatrampe. Vier Stadien ihrer Evolution sind zu unterscheiden: (1) Eine randmarine Initialphase, (2) eine vollmarine, transgressive Phase, (3) eine vollmarine regressive Phase und (4) das Verlandungsstadium. Die Rampe zeigt eine ausgeprägte Fazieszonierung. Zwischen Meer und dem Hochgebiet des Anti-Atlas erstreckten sich Sabkhagebiete, charakterisiert durch Mudstones und Dolocretes. Im Küstenbereich existierten offene Lagunen mit Miliolinen- und Chlorophyceendominanz, die durch Austernbänke vom offenen Meer abgetrennt wurden. Ein Gürtel mit Echinidenanreicherungen markiert den Bereich der Wellenbasis. Tiefere Meeresgebiete mit nur kurzzeitig turbulenten Wasser sind durch eine artenreiche, benthische Molluskenfauna, nach Osten zunehmend auch Bryozoen, gekennzeichnet. Diese Karbonate sind intensiv durchwühlt und verzahnen sich mit Phosphatsanden im tiefsten Teil der Rampe.Alle untersuchten Phosphorite sind klastisch, häufig matrixarm und sind lateral nicht direkt mit Phosphatmuttergesteinen verknüpft. Daher muß in großem Umfang mit Aufarbeitungs- und Transportprozessen gerechnet werden.

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Résumé Le paléoenvironnement de la partie sud-ouest de la mer paléogène des phosphates du Maroc a été reconstitué en détail par l'étude des microfacies pendant un cycle complet transgressionrégression. Au front de l'Anti-Atlas, qui formait la rive sud d'un vaste golfe atlantique, s'est installée une rampe bioclastique carbonatée riche en phosphates, de pente faible et régulière. Son évolution est passée par quatre phases: (1) une phase initiale littorale; (2) une phase marine transgressive; (3) une phase marine régressive et (4) une phase finale de comblement. Cette rampe présente une zonation bien exprimée des faciès. Entre la mer et l'arrière-pays aride de l'Anti-Atlas s'étendait un domaine de Sabkha, caractérisé par des mudstones et des dolocretes. Dans la zone litorale existaient des lagunes ouvertes, colonisées par des algues chlorophycées et des foraminifères miliolides et séparées de la pleine mer par des bancs d'huitres. Une ceinture enrichie en échinidés marque la zone de la base des vagues. Les milieux marins plus profonds, où l'eau n'était agitée que de manière sporadique, sont caractérisés par une faune benthique à mollusques d'espèces variées, accompagnés de bryozoaires, de plus en plus abondants vers l'est. Les carbonates sont fortement bioturbés et s'interstratifient avec des sables phosphatiques, de plus en plus abondants vers la grande profondeur.Tous les phosphates étudiés sont clastiques, pauvres en ciment et sans connexion latérale avec des roches-sources. On a donc eu affaire à des processus extensifs de remaniement, de transport et de resédimentation.

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- - . - , , . : 1/ ; 2/ ; 3/ 4/ . . - , mudstones . Milioline , . . , , , . , . ; . , , .

     

Neuere Untersuchungsmethoden der Geophysik und das Problem der Bewegung der Kontinente

Zusammenfassung Die Arbeit gibt eine Übersicht über den gegenwärtigen Stand der geophysikalischen Vorstellungen zur Kontinentalverschiebung. Die grundlegende paläomagnetische Beweisführung für großräumige Kontinentalbewegungen wird als richtig angesehen, und die Daten, die auf laufende Bewegungen in dieser Größenordnung hinweisen, werden kurz besprochen. Die statische und die dynamische Ausdeutung der Gravitation, des Wärmeflusses und der seismologischen Ergebnisse weisen auf eine Abweichung der Erde von der Idealform und auf die Ungleichförmigkeit innerhalb der Erde hin. Als dynamische Deutung bietet die Konvektionshypothese die beste Erklärung für Kontinentalbewegungen, und es wird versucht, mit dieser Hypothese auch die neuesten ozeanographischen Ergebnisse zu interpretieren. Schließlich seien einige geologische Folgerungen aus der Konvektionshypothese, wie z. B. der Verschiebungsmechanismus, betrachtet. Eine mögliche zyklische Theorie für die ozeanische Kruste sowie die Beziehung zwischen abweichenden paläomagnetischen Ergebnissen und Fragen der Großtektonik in orogenen Gebieten werden diskutiert.

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The present state of geophysical ideas with respect to continental drift is reviewed. The basic palaeomagnetic argument for large scale continental displacement outlined is accepted as valid, and the data available indicating current movements of the same order of magnitude briefly discussed. Two interpretations, static and dynamic, of the gravity, heat flow, and seismic data which indicate the departure of the Earth from a hydrostatic state are described.Adopting the dynamic interpretation, the convection hypothesis offers the best available explanation for continental drift. An attempt is made to show how this can also be used to interpret modern oceanographic results. Finally some of the geological implications of the convection hypothesis as the drift mechanism are considered. Reference is made to a possible cycling of the oceanic crust, and to the possible relation of the anomalous palaeomagnetic results to the questions of megatectonics in orogenic areas.

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Résumé Les idées géophysicales modernes en ce qui concerne les déplacements des continents sont décrites. Acceptant les arguments paléomagnétiques comme base, les indications des mouvements actuels de même ordre de grandeur sont indiquées. Il se trouve deux interprétations importantes, statique et dynamique, des résultats gravimétriques, du flux de chaleur et de la séismologie qui indiquent une déviation de la Terre de la forme hydrostatique.Si l'on accepte l'interprétation dynamique, alors c'est la théorie des courants convectifs dans le manteau qui, jusqu'à présent, peut mieux expliquer les déplacements des continents. Cette étude essaye de montrer l'interprétation à l'aide de cette théorie des données océanographiques récentes. Enfin les implications géologiques de convection comme mécanisme de déplacements sont considérées, telle que l'idée d'un mouvement cyclique de la croûte océanique, et les relations possibles entre les résultats paléomagnétiques anomals et les questions mégatectoniques des zones orogéniques.

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Contribution no. 28 W. R. U. Geology Dept.

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For the German translation of this article my most sincere thanks must be recorded to Dipl. Geol. O.Stehn and K.Krumsieck, Geol. Inst. Bonn, and to the editorial staff of Geol. Rundschau.     

Metallogenese präkambrischer Goldvorkommen in den vulkano-sedimentären Gesteinskomplexen (greenstone belts) der Swaziland-Sequenz in Südafrika

Zusammenfassung In den präkambrischen vulkano-sedimentären Gesteinskomplexen, den sogenanntengreenstone belts des Kaapvaal-Kratons in Südafrika können drei Typen von Goldvorkommen unterschieden werden: a) sulfidführende Goldquarzgänge; b) stratiforme massive Sulfiderze; und c) komplexe Sulfidimprägnationen in Porphyrstöcken. Als primäre Hauptquellen des Goldes werden in erster Linie die primitiven peridotitischen und basaltischen Komatiite der Onverwacht-Gruppe angenommen. Sie bilden die Basis der Swaziland-Sequenz und führen durchschnittlich bis zu viermal mehr Gold (0,02 ppm) als besser entwickelte äquivalente, jüngere Gesteine. In drei oder vier Schritten wurden die anfänglich geringen Goldkonzentrationen der Onverwacbt-Gesteine von verschiedenen sedimentären und metamorphen Umlagerungsprozessen angereichert und schließlich die teilweise abbauwürdigen Goldlagerstätten dergreenstone belts gebildet, welche die Primärerze der Witwatersrand-Goldseifen sind.Ultrabasische und basische Gesteine von der Art der Komatiite des Barberton Mountain Land haben aufgrund ihrer Zusammensetzung erhöhte Goldgehalte und sind daher als die Hauptbringer von Gold aus dem Bereich des wahrscheinlich noch wenig differenzierten Erdmantels zu betrachten. Die enge Verknüpfung solcher primitiver, potentiell goldreicher Gesteinsvergesellschaftungen als Repräsentanten der frühesten petrogenetischen und metallogenetischen Prozesse mit der Entwicklung der archaischen Erdkruste ist in dengreenstone belts Südafrikas evident und könnte daher eine Erklärung für die globale Anhäufung von Goldlagerstätten im Präkambrium sein.

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The early Precambrium volcano-sedimentary rock assemblages — greenstone belts of the Kaapvaal Craton, South Africa, contain three different types of gold mineralizations: a) sulfide-bearing gold-quartz veins, b) conformable, massive sulfide ores, and c) disseminated complex sulfide ores in porphyry bodies. It is suggested that the ultimate source of the gold in the vein-deposits has to be sought in the primitive peridotitic and basaltic komatiites of the Onverwacht Group rather than in the intruding granites. The komatiites which form the base of the Swaziland Sequence contain up to four times more gold (0,02 ppm) than younger, less primitive equivalent rock types. The initially minute gold contents of the Onverwacht rocks have been reconstituted and concentrated in three to four stages by a number of sedimentary and metamorphic processes to form sub-economic to economic gold deposits. These deposits, in turn, are the primary ores for the giant Witwatersrand gold placers.Ultramafic and mafic rocks of similar composition as the komatiites of the Onverwacht Group are potentially enriched in gold and, therefore, could be the principal transporters of gold from the mantle, which was probably only little differentiated at these times. The close association of such primitive rock assemblages, which are manifestations of the earliest petrogenic and metallogenic processes, with the formation of the Archean crust is evident in the greenstone belts of South Africa and could explain the global abundance of gold deposits in Precambrian rocks.

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Résumé Dans les séries précambriennes volcano-sédimentaires, connues sous le nom degreenstone belts, du craton du Kaapvaal en Afrique du Sud, on peut distinguer trois types de gisements aurifères: a) des filons de quartz aurifères à sulfures; b) des minerais sulfurés massifs stratiformes; et c) des imprégnations à sulfures complexes dans des pitons de porphyre. On considère les komatiites péridotitiques et basaltiques «primitives »du Groupe inférieur de l'Onverwacht comme la source primaire principale de l'or. Ces roches forment la base de la série du Swaziland et ont une teneur moyen en or jusqu'à quatre fois (0,02 ppm) plus élevée que les roches équivalentes plus jeunes, mieux dévéloppées. Des processus sédimentaires et métamorphiques ont enrichi en trois ou quatre étapes les concentrations en or originalement très faibles des roches de l'Onverwacht pour former les gisements aurifères partiellement exploitables desgreenstone belts, qui représentent les minerais primaires des alluvions aurifères du Witwatersrand.Des roches ultrabasiques et basiques du type des komatiites du Barberton Mountain Land ont, vu leur composition, des teneurs élevées en or, et sont à considérer comme les principaux fournisseurs d'or, en provenance du manteau, dans un stade probablement encore peu différencié. La liaison étroite, avec le développement de la croûte terrestre archéenne, de ces associations de roches «primitives»potentiellement riches en or, produits de processus pétrogénétiques et métallogéniques les plus anciens, est évidente dans lesgreenstone belts de l'Afrique du Sud, et pourrait fournir une explication à l'accumulation mondiale des gisements aurifères dans le Précambrien.

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Mein Dank richtet sich in erster Linie an meine Kollegen und Freunde in Johannesburg, Dr. C. R.Anhaeusser, Dr. M. J.Viljoen und Dr. R. P.Viljoen, für viele gemeinsame Feldbefahrungen und interessante Diskussionen. Für die kritische Durchsicht des Manuskriptes und für wertvolle Hinweise sei Herrn Prof. Dr. G. C.Amstutz, Heidelberg, herzlich gedankt. Die Arbeit wurde im Rahmen eines Habilitandenstipendiums der Deutschen Forschungsgemeinschaft zusammengestellt.     

On the origin of orogenic volcanism

It is widely believed that the explanation of orogenic volcanism lies in the shear heating and subsequent partial melting of the crustal fraction of subducted lithosphere. Careful examination of simple models of the shear-heating process indicates, however, that this process cannot occur in a system with constant strain-rate boundary conditions, for reasonable values of the strain rate and material parameters. Thermal runaway cannot occur because viscous dissipation process is limited by the effect of temperature on viscosity, although shear-heating instability may develop during non-steady-state shear at stress or strain-rate values above certain critical values. Examination of subduction history models indicates that supercritical shear stresses constant over some tens of kilometers may be found in subduction shear zones. Since instability may develop if such conditions are present over even a 1–10 km range, it is still possible that non-steady-state process could explain the origin of orogenic volcanism.

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Zusammenfassung Schererwärmung bis zum partiellen Aufschmelzen der subduzierten Kruste wird vielfach als Ursache des orogenen Vulkanismus genannt. Eine sorgfältige Betrachtung eines einfachen Schererwämungsmodells führt zu folgenden Resultaten: Schererwärmung unter Vorgabe konstanter Dehnungsrate in der Scherzone führt zu allmählicher Erwärmung, wobei die Temperatur unter der Solidusgrenze bleibt, sofern man vernünftige Werte der Modellparameter wählt. Die Temperaturerhöhung bleibt in diesem Fall beschränkt durch die Rückkopplung von Temperatur und Viskosität. Schererwärmungsinstabilitäten, die zu partiellem Aufschmelzen führen, sind möglich, sofern bei nicht-stationärer Schererwärmung die Scherspannung oder die Dehnungsrate gewisse kritische Werte übersteigen. Es wird gezeigt, daß die Annahme superkritischer und konstanter Scherspannung entlang von 1–10 km langen Wegstücken der subduzierten Kruste mit Beobachtungen und Modellrechnungen verträglich ist. In diesem Fall können Scherinstabilitäten in einer Tiefe von 100 km bis 200 km in der subduzierten Kruste auftreten.

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Résumé On croit couramment que l'explication du volcanisme orogénique se trouve dans l'échauffement causé pai les tensions d'arrachement et dans la fusion partielle consécutive de la fraction crustale de la lithosphere en voie de subduction. Une considération soigneuse d'un modèle simple d'échauffement par tensions conduit aux résultats suivants: un échauffement sous de telles tensions et dans des conditions avantageuses d'un degré d'extension constant dans la zone de cisaillement conduit à un échauffement par broyage où la température reste maintenue en-dessous de la limite du solidus pour autant qu'on choisisse des valeurs raisonables pour les paramètres du modèle. L'élévation de température reste dans ce cas limitée par le couple température-viscosité. Les instabilités par échauffement sous tension qui conduisent à la mise en fusion partielle, sont possibles pour autant que, sous un échauffement non stationnaire, le cisaillement ou le degré d'extension ne dépasse pas certaines valeurs critiques. On montre que l'adoption d'une tension de cisaillement supercritique et constante le long de tronçons de 1–10 km de la croûte en voie de subduction est compatible avec les observations et avec les calculs déduits du modèle. Dans ce cas des instabilités sous l'effet du cisaillement peuvent se produire dans la croûte en voie de subduction à une profondeur de 100 à 200 km.

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Energy sources for mantle plumes

Mantle plumes are the consequence of a focussed transfer of mass from mantle to core and are agents of outgassing from the mantle. The energy of propagation is derived from released energy of their formation, decreases in density, and partial fluidization. This energy is dissipated during distension and rupture of the overlying crust.

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Zusammenfassung Mantelplumes haben ihren Ursprung in einer gezielten Massenverfrachtung vom Mantel zum Kern und führen zur Mantelentgasung. Die Fortpflanzungsenergie entsteht aus frei werdender Bildungsenergie, Dichteverminderung und teilweiser Verflüssigung. Die Energie verflüchtigt sich bei Ausdehnung und Rißbildung der überlagernden Kruste.

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Résumé Plumes en le manteau sont derivées d'un transfert de masse dès le manteau au noyau. Elles sont agents de la dégassification du manteau. L'énergie de la propagation est derivée de l'énergie de la formation liberée, des décroissements de la densité, et de la fluidification partielle. Cette énergie est dissipée pendant la dilatation et la rupture de la croûte s'étendante là-dessus.

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Analysis of deformation paths in shear zones

The geometry of ductile shear zones can be used to solve problems of regional tectonics if the deformation path of material in the zones is sufficiently understood. Flow in many shear zones may have deviated from simple shear and consequently data on the final deformation state such as finite strain and volume change are insufficient for reconstruction of the deformation path, even if flow parameters were constant during progressive deformation. Additional information on the flow vorticity number is also needed and can be obtained from fabric elements such as sets of folded-boudinaged veins, rotated porphyroblasts and blocked rigid objects. Mohr circle constructions are presented as a tool to calculate deformation parameters from fabric data, to represent the deformation path graphically and to reconstruct flow parameters from the shape of this path. If the vorticity number or the volume change rate changed during progressive deformation, the deformation path can be partly reconstructed using sets of fabric elements which register mean and final values of these parameters.

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Zusammenfassung Die Geometrie duktiler Scherzonen kann dazu verwendet werden, regionaltektonische Probleme zu lösen, sofern der im Material abgebildete Deformationsweg dieser Zonen genügend verstanden wird. Der Flow in vielen Scherzonen mag sich aus einfacher Scherung ableiten lassen, daher genügen Daten über den letzten Deformationszustand wie z. B. der finite Strain und die Volumenänderung nicht für die Rekonstruktion des Deformationsweges, auch nicht bei konstanten Fließparametern während der fortschreitenden Deformation. Zusätzliche Daten über die Verwirbelungszahl (Rotationszahl) sind nötig. Sie lassen sich ableiten aus verschiedenartigen Gefügeelementen wie Gruppen gefaltetboundinierter Gänge, rotierten Porphyroblasten und »verklemmten«, starren Objekten. Vorgestellt werden anhand von Gefügedaten Konstruktionen am Mohr'schen Spannungskreis zur Bestimmung der Deformationsparameter, um damit den Deformationsweg graphisch darzustellen und daraus die Fließparameter abzuleiten. Änderungen in der Rotationszahl (Vorticity) oder der Geschwindigkeit in der Volumenänderung während progressiver Deformation erlauben den Deformationsweg zumindest teilweise zu rekonstruieren. Verwendung finden hierbei diejenigen Gefügeelemente, die sowohl die durchschnittliche Deformation als auch die letzten Deformationsereignisse registriert haben.

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Résumé La géométrie des shear zones ductiles peut être utilisée pour résoudre des problèmes de tectonique régionale, pour autant que l'histoire de la déformation des matériaux de ces zones soit suffisamment bien comprise. Il peut arriver, dans beaucoup de shear zones, que le processus ductile se soit écarté du modèle du glissement simple et qu'en conséquence, les caractères finals de la déformation, tels que l'ellipsoïde de la déformation finie, ou le changement de volume, s'avèrent insuffisants pour pouvoir reconstruire l'histoire de la déformation et ce, même si les paramètres de fluage sont restés constants au cours du processus. Il est alors nécessaire de disposer d'informations supplémentaires quant à la vorticité; ces informations peuvent être fournies par certains éléments structuraux tels que des groupes de veines plissées-boudinées, des porphyroblastes qui ont toruné et des objets rigides bloqués. Au moyen de constructions appliquées au cercle de Mohr, il est possible de calculer les paramètres de la déformation à partir des données structurales, de représenter graphiquement l'histoire de la déformation et de retrouver les paramètres de fluage à partir de la forme de cette représentation. Si, au cours de la déformation progressive, la vorticité ou le taux de variation de volume se modifient, l'histoire de la déformation peut être reconstituée partiellement par l'utilisation de groupes d'éléments structuraux qui enregistrent les valeurs moyenne et finale de ces paramètres.

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Age determinations on lead ores

The isotopic abundances of about 150 samples of lead minerals from Africa and Europe have been measured. pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶ model ages are calculated, the Pb²⁰⁸ content is used as a check for this model age. The usefulness and the limits of this common lead dating method are discussed.The results, including model ages higher than 3×10⁹ years are presented. It is pointed out that ages, determined by the common lead method, are in principle defined differently from ages obtained by other methods. In the case of a secondary mineral argon, lead, and strontium may be lost. Thus the Pb-Th-U, A-K, and Sr-Rb ages will give the time of the secondary formation in the idealized case. On the other hand, the common lead method principally gives the time of the first mineralization of the material involved. Thus, by means of the common lead method a geochemical important event, the first mineralization can be investigated, which is impossible by using the other methods.The common leads with anomalous isotopic composition similar to Joplin lead (J-type) are discussed. Criteria for recognizing anomalities are summarized and preliminary results in connection with these are given. Volcanism is recognized as one possible source of this anomaly, according to measurements of lead sublimates from Vesuvio and the Island of Volcano in the Mediterranean sea.

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Zusammenfassung Die Isotopenhäufigkeit von ungefähr 150 Bleimineral-Proben aus Afrika und Europa wurden untersucht.Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶-Modell-Alter wurden berechnet, der Pb²⁰⁸-Gehalt diente als Kontrolle dieses Modellalters. Brauchbarkeit und Grenzen der Methode werden diskutiert.Es wurden Modell-Alter bis zu mehr als 3×10⁹ Jahren gefunden. Modell-Alter von Bleimineralien sind prinzipiell anders definiert als solche, die mit anderen Methoden bestimmt werden. Im Falle eines Sekundärminerals können Argon, Blei und Strontium verloren gehen. Deshalb ergeben Pb-Th-U, A-K und Sr-Rb Alter, im idealisierten Fall, den Zeitpunkt der letzten Mineralisation. Die gewöhnliche Bleimethode ergibt das Alter der ersten Mineralisation des Materials.Bleie mit anomaler Isotopenzusammensetzung, ähnlich dem Joplin-Blei (J-Typen), werden diskutiert. Kriterien zur Identifikation der Anomalien sowie vorläufige Resultate werden aufgeführt. Auf Grund von Messungen an Bleisublimaten des Vesuves und der Insel Vulcano im Mittelmeer kann der Vulkanismus als eine mögliche Ursache dieser Anomalien betrachtet werden.

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Résumé On a mesuré la fréquence des isotopes dans environ 150 échantillons de minerai de plomb provenant d'Afrique et d'Europe. Les âges ont été calculés suivant la méthode du Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶; la teneur en Pb²⁰⁸ a servi de contrôle pour cette formule. Les auteurs discutent l'utilisation et les limites de la méthode. On trouve des âges de plus de 3×10⁹ années. Il est établi qu'avec des méthodes normales au plomb les âges obtenus sont différents de ceux obtenus par d'autres méthodes.Lors de déterminations d'âge sur des «minéraux secondaires» il a pu se produire une déperdition d'argon, de plomb et de strontium. La méthode ordinaire au plomb donne l'âge de la première minéralisation du matériau.L'auteur discute le cas du plomb ayant une composition isotopique anormale semblable à celle du plomb de Joplin.

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This paper has been read by one of us (J. G.) at the International Geological Congress in Mexico City 1956. We are informed only now that the publication of the proceedings of this congress had to be interrupted for technical reasons, as far as geochemistry is concerned. Though this paper has been distributed to a limited number of interested laboratories we take the opportunity to publish our paper in its original form in the Geologische Rundschau.