Zur Bewegung der Iranisch-Afghanischen Platte

Zusammenfassung Paläomagnetische Untersuchungen auf der geologisch und seismotektonisch definierten iranisch-afghanischen Platte lieferten folgende Pollagen: Perm 42 W 8 N, Unterkreide 43 W 65 N, Alttertiär 100 W 75 N, Jungtertiär 130 W 78 N. Diese paläomagnetischen Ergebnisse sowie Bruchzonen und magnetische Streifenmuster im Indischen Ozean erlauben eine Rekonstruktion der Bewegung dieser Platte vom Ostrand Gondwanas an den Südrand Laurasias. Nach der präpermischen Abtrennung von Gondwana driftet die Platte unter sinistraler Eigenrotation nach Norden kollidiert bis zur Unterkreide mit der russischen Platte. Noch vor dem Alttertiär erreicht die arabische Platte den Südwestrand der iranisch-afghanischen Platte. Die indische Platte rückt von Südosten her nach und drängt den afghanischen Krustenbereich seit dem Jungtertiär nach Nordwesten. Die Kollisionen werden durch Faltungen auf den jeweils beteiligten Platten markiert.

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Paleomagnetic investigations of the Iranian-Afghanian Plate — well defined by geological history and seismotectonics yield following pole positions: Permian 42 W 8 N, lower Cretaceous 43 W 65 N, lower Tertiary 100 W 75 N, upper Tertiary 130 W 78 N. These paleomagnetic results, supported by fracture zones and magnetic anomalies of the Indian Ocean floor make it possible to reconstruct the plate movement from the eastern margin of Gondwana to the southern margin of Laurasia. After the prepermian separation from Gondwana the Afghan-Iranian Plate moves northward rotating anticlockwise and collides with the Russian Plate until lower Cretaceous time. Earlier than lower Tertiary the Arabian Plate reaches at the SW margin of the Afghan-Iranian Plate. The Indian Plate, moving forward from SE pushes the Afghan continental crust in northward direction since upper Tertiary time. The collisions are marked by foldings at the plates involved.

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Résumé Des recherches paléomagnétiques sur la plateforme irano-afghane bien définie par l'histoire géologique et la séismique ont donné les positions suivantes pour le pôle magnetique nord: permien 42 W 8 N, crétacé inférieur 43 W 65 N, tertiaire inférieur 100 W 75 N, tertiaire supérieur 130 W 78 N. Ces résultats paléomagnétiques ainsi que les zônes de fracture et les anomalies magnétiques dans l'Océan Indien, permettent de reconstruire le mouvement de cette plateforme à partir du bord est du Gondwana jusqu'au bord méridional de Laurasie. Après la séparation prépermienne du Gondwana, elle dérive vers le nord avec un mouvement rotatoire vers la gauche pour se heurter au crétacé inférieur à la plateforme russe. Avant le tertiaire inférieur la plateforme arabe atteint le bord sudouest de la plateforme irano-afghane. La plateforme indienne la suit du sudest et pousse à partir du tertiaire supérieur la croûte continentale de l'Afghanistan vers le nordouest. Des plissements sur chacune des plaques ayant pris part aux mouvements marquent les collisions.

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- : — 42 W 8 N; — 43 W 65 N, — 100 W 75 N; — 130 W 78 N. , . - . - . - . .

     

Sulphur isotope compositions in the Åmmeberg Zn-Pb ore deposit,south-central Sweden: Genetic implications

The distribution of sulphur isotope compositions in the Åmmeberg sulphide ore deposit is discussed. The ³⁴S values for various sulphides show a complex pattern of fluctuations between isotopic equilibrium and non-equilibrium conditions. This feature as well as the observed variations in the ³⁴S values of galena and sphalerite are interpreted to have originated from successive pulses of sulphide-forming solutions. On the basis of geological field criteria and sulphur isotope data, the Ammeberg deposit is considered to be a typical distal mineralization, belonging to the volcanic-exhalative group of ore deposits. The banded structure of the ore, the spatial separation of Pb and Zn and the presence of discrete, persistant ore layers probably relate to the type of convective system that created the mineral-forming solutions and to the various processes taking place when the brines were expelled onto the sea floor.

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Zusammenfassung Es wird die Verteilung von Schwefelisotopenzusammensetzungen in der Åmmeberg Sulfidlagerstätte diskutiert. Die ³⁴S-Werte für verschiedene Sulfide zeigt ein kompliziertes Schwankungsmuster zwischen Isotopengleichgewichts- und Isotopenungleichgewichtsbedingungen. Dieses Merkmal zusammen mit den beobachteten ³⁴S Schwankungen von Bleiglanz und Zinkblende werden dahingehend interpretiert, daß sie ihren Ursprung im anhaltenden Zustrom von sulfidhaltigen Lösungen hatten. Auf der Basis von geologischen Geländebefunden und Schwefelisotopendaten wird die Åmmeberg Lagerstätte als eine typische distale Mineralisation eingestuft, welche zur vulkanisch-exhalativen Lagerstättengruppe gehört. Die gebänderte Struktur des Erzes, die räumliche Trennung von Blei und Zink und die Anwesenheit von gesondert durchziehenden Erzlagen sind zum konvektiven System in Beziehung zu setzen, welches die mineralformenden Lösungen lieferte. Ebenfalls zeigt sich ein Zusammenhang zu den verschiedenen Prozessen, welche abliefen als die Sole auf den Meeresboden ausgestoßen wurde.

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Résumé L'auteur discute la distribution des compositions du soufre dans le gisement de sulfure d'Åmmeberg. Les valeurs de ³⁴S pour divers sulfures présentent des fluctuations complexes entre les conditions d'équilibre et de non-équilibre isotopique.Cette distribution, ainsi que les variations observées de ³⁴S de la galène et de la blende sont interprétées comme résultant d'arrivées successives de solutions sulfurantes. Sur la base de critères géologiques de terrain et des données relatives aux isotopes du soufre, le gisement d'Åmmeberg est considéré comme une minéralisation typiquement distale, appartenant au groupe volcanique exhalatif. La structure rubanée du minerai, la séparation spatiale du Pb et du Zn et la présence de couches de minerai discrètes et continues doivent vraisemblablement être mises en relation avec le type de système convectif qui a engendré les solutions minéralisantes et avec les divers processus qui sont entrés en jeu lorsque les saumures se sont répandues sur le fond de la mer.

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Åmmeberg. d³⁴S . d³⁴S, , , . Åmmeberg , , . , , . , , .

     

Sediment dispersal and provenance in the Silesian,Dukla and Magura flysch nappes (Outer Carpathians,Poland)

The Polish Outer Carpathians consist of several flysch series of unknown original basement. They were deposited from Late Jurassic to Miocene in a large basin dissected by tectonically uplifted ridges (cordillieras) which acted as source terrains. The actual nappe pile is correlated with palaeogeographic basin realms. From N to S the Skole, Silesian, Dukla and Magura basins are distinguished. Our paper presents a first compilation of heavy mineral data and pebble analysis in the various turbiditic fan systems. It is assumed that the heavy minerals primarily reflect the nature of basement rocks exposed in the source terrains.The individual flysch basins were supplied generally from unmetamorphosed granitic to highgrade metamorphic continental basement series. But staurolite-bearing high-grade metamorphics appear to have been present only in the northernmost provenance area (Silesian and Subsilesian ridges). A few reworked chromian spinel mineral grains in the northern parts of the basin were derived from small Caledonian/Variscan ultrabasic sutures present in the source ridges. Increased chromian spinel contents are revealed in the southern part of the basin (Maastrichtian-Eocene Magura series) and in Cretaceous Pieniny Klippen belt flysch formations. The chromian spinel in the Magura series was derived, either directly from Alpine oceanic crust obducted in the southern part of the Pieniny realm, or from re-eroded Pieniny flysch series. Hence, our heavy mineral data indicate that in the Outer Carpathian basin during Cretaceous convergence no Alpine ophiolitic crust was obducted. Therefore, an ophiolitic basement to the individual basins appears inprobable. The Outer Carpathians presumably occupied, with respect to the internal suture zone, the position of a deep continental basement floored foreland basin.

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Zusammenfassung Die Äußeren Karpathen in Polen bestehen aus mehreren von ihrem Untergrund abgescherten Flysch-Serien, die von oberem Jura bis Miozän in einem Großbecken abgelagert wurden, das durch mehrere tektonisch hochgehobene Rücken (Cordillieren oder Liefergebiete) in Teilbecken gegliedert war. Das ursprüngliche Substrat der verschiedenen Becken ist unbekannt und die heutige Deckenstruktur wird mit der ursprünglichen Beckenanordnung korreliert. Von N nach S werden die Skole-, Silesien-, Duklaund Magura-Becken unterschieden. Die vorliegende Arbeit präsentiert eine erste Zusammenfassung von Schwermineraldaten und Geröllanalysen in den verschiedenen turbiditischen Schüttungssystemen. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Schwermineralgehalte der Sandsteine primär die Zusammensetzung des kristallinen Grundgebirges in den Liefergebieten widergeben.Die einzelnen Flyschbecken wurden zumeist von unmetamorphem granitischem bis hochgradig metamorphem kontinentalem Grundgebirge beliefert. Staurolith-führende hochgradige Metamorphite waren jedoch nur in den nördlichst gelegenen Liefergebietsprovinzen (Silesischer und Subsilesischer Rücken) anstehend. Geringe Vorkommen von Chromspinell in den nördlichen Beckenteilen stammen von kleineren caledonisch/variszischen ultrabasischen Einschlüssen (Suturen) in den Cordillieren. Erhöhte Chromspinellgehalte werden nur im südlichen Becken (Maastricht bis Tertiär des Magura-Beckens) und in kretazischen Flyschen der Pieniny-Klippen festgestellt. Der Chromspinell in den Magura-Serien stammt von alpiner ozeanischer Kruste, die während der Kreide im südlichen Pieniny-Raume obduziert wurde oder von neuerlich erodierten Flyschen aus den Pieniny-Becken. Unsere Schwermineraldaten weisen folglich darauf hin, daß während der kretazischen tektonischen Konvergenz im Bereich der Äußeren Karpathen keine alpin gebildete ophiolithische Kruste aufgeschuppt wurde. Die Anwesenheit eines ozeanischen Untergrundes der einzelnen Teilbecken erscheint deshalb unwahrscheinlich. Die Äußeren Karpathen nahmen deshalb vermutlich gegenüber der internen Suturzone die Stellung eines tiefen Foreland-Beckens über kontinentaler Kruste ein.

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Résumé Les Carpathes externes, en Pologne, sont composées de plusieurs séries de flysch d'âge jurassique à miocène déposées dans un grand bassin alimenté par l'érosion de rides tectoniques internes et externes (cordillères). Ces séries de flysch sont préservées en nappes, classiquement corrélées avec différents domaines paléogéographiques du bassin. Le substratum originel de ces bassins individuels n'est pas connu et reste discuté. On distingue, du nord au sud, les bassins de Skole, de Silésie, de Dukla et de Magura. Nous présentons ici les premiers résultats de l'analyse des minéraux lourds et des lithoclastes reconnus dans les principaux éventails turbiditiques sous-marins. Nous partons de l'hypothèse que le contenu des grès en minéraux lourds reflète la nature du socle cristallin qui était à l'affleurement dans les diverses régions-source.D'une manière générale, les bassins de flysch ont été alimentés par des terrains granitiques non métamorphiques et par des formations métamorphiques de moyenne et haute température. Il semble cependant que les terrains métamorphiques de haut degré à staurotide étaient présents seulement dans les sources les plus septentrionales (rides silésienne et subsilésienne). Le spinelle chromifère présent en petite quantité dans la partie nord du bassin peut être expliqué par la présence d'inclusions ultramafiques calédoniennes ou varisques (zones de sutures) dans les cordillères. Une proportion élevée de grains de spinelle chromifère ne s'observe que dans la partie méridionale du bassin des Carpathes externes (séries maastrichtiennes et tertiaires du bassin de Magura) et dans les flyschs crétacés des clippes de Pieniny. Il est suggéré que le spinelle chromifère du bassin de Magura a été fourni par la croûte océanique alpine, obductée au cours du Crétacé dans la partie interne du domaine des clippes de Pieniny, ou par l'érosion secondaire des flyschs de Pieniny.La rareté et l'origine probablement ancienne des spinelles chromifères dans la partie septentrionale indique que lors des mouvements convergents crétacés aucune roche ophiolitique alpine n'était exposée à l'érosion. Par conséquent, la présence de fonds océaniques dans ces bassins individuels semble peu probable. Les Carpathes externes représentent probablement un bassin profond, de type «foreland» par rapport à une zone de suture ophiolitique plus interne.

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, , , . , . : Skole, Silesien, Dukla Magura. . , . , . , , , , , .. . - () . ( ) Pieniny . , Pieniny, . , , . , , . .. , .

     

Les Facies de Transgression du Trias sur la Bordure Nord-est du Massif Central Français

Résumé La transgression triasique est suivie d'Est en Ouest sur la bordure du Massif Central français. Les formations sont de plus en plus récentes vers l'Ouest, indépendamment de leur faciès. Les limites du Buntsandstein et du Trias supérieur semblent locales et d'origine tectonique, tandis que la limite du Ladinien supérieur parait plus générale et correspond à la période où le caractère marin de la transgression sur les massifs hercyniens était le plus franc.Le début de la transgression aniso-ladinienne est daté pour l'Anisien par des empreintes de Reptiles et pour les faciès les plus marins du Ladinien par des Foraminifères et des pollens. A cette période, des microfaunes mésogéennes de mer ouverte apparaissent sur les bordures.Dans les faciès de transgression réduits, le Trias est constitué de grès fins silteux à pseudomorphoses de sel gemme et empreintes de Reptiles, étalés par une mer pelliculaire sur une surface plate. Le socle sous-jacent a fourni peu de matériel clastique et les courants sont orientés du Nord au Sud. Les évaporites sont plus concentrées sur la bordure que plus au large, ce qui implique une certaine aridité pendant toute la période de la transgression.Les faciès de bordure les plus avancés sur le socle sont formés d'une dolomie paralique supratidale déposée dans des lagunes évaporitiques. Sur les massifs hercyniens, des fractures et des failles ouvertes ont permis des circulations auxquelles sont liés des remplissages carbonates et des minéralisations.

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Conditions of the triassic transgression are analysed from East to West across the eastern border of the Central Massif. Formations directly overlying the basement get younger and younger westwards, without relation with the environment. Buntsandstein and upper Triassic boundaries appear to be syntectonic local limits. The upper Ladininian boundary seems to be more general and connected with the main period of the marine environment for the transgression on the variscan basement rocks. The anisoladinian transgression beginns during the anisian age as indicated by fooprints, while ladinian age is supported by mesogean foraminifera and palynology during the climax of the transgression, in an open sea environment.Silty fine sandstones with footprints and salt casts constitute the triassic transgression facies on the flattened border of the Central Massif. The underlying basement supplied only a little arenaceous material and the currents are oriented from Nord to South. Evaporites are more concentrated at the boundary of the transgression than towards the basin, what means aridity.Paralic supratidal dolomite constitutes the most external deposits at the transgression limit, in a syntectonic environment. Dolomite infillings and ore deposits are connected with water circulations along faults and fractures.

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Zusammenfassung Die Triastransgressionsschichten werden von Osten nach Westen am Nordrand des französischen Zentralmassivs beschrieben. Die auf dem Grundgebirge auflagernden Basisschichten werden, unabhängig von ihrer Faziesausbildung, nach Westen stets jünger. Die Begrenzungen der Ablagerungen des Buntsandsteins und der oberen Trias werden nur lokal, wahrscheinlich in Abhängigkeit von synsedimentären, tektonischen Strukturen angetroffen. Die Beckenausdehnung am Top des oberen Ladiniums ist dagegen zusammenhängend zu erkennen. Sie entspricht den eindeutigeren marinen Transgressionsverhältnissen auf dem variskischen Sockel.Die einsetzende Transgression des Aniso-Ladiniums wird durch Reptilienfährten als anisisch und die stärker marinen Ablagerungen durch Foraminiferen und Pollen als ladinisch datiert. In diesem Zeitabschnitt dringen offenmarine, mesogäische Mikrofossilien bis zum Beckenrand vor.Die geringmächtigen Transgressionsablagerungen bestehen aus siltigen Feinsanden mit Steinsalzpseudomorphosen und Reptilienfährten. Diese Sande wurden von einem sehr seichten Meer auf dem stark eingeebneten Grundgebirge verteilt. Das Grundgebirge hat nur sehr wenige klastische Abtragungsprodukte geliefert. Die Strömungen waren von Norden nach Süden ausgerichtet. Evaporite treten stärker in den randlichen Gebieten als zum offenen Becken hin auf. Dies zeigt auf eine ausgeprägte Aridität während der gesamten Transgressionszeit hin.Die am weitesten zum Festland hin vorgeschobenen Transgressionssedimente bestehen aus paralischen, subpratidalen Dolomiten, die sich in evaporitischen Lagunen bildeten. Die in den offenen Spalten und Verwerfungen des Grundgebirges zirkulierenden Lösungen führten zu Dolomitausfällungen und zu schichtgebundenen Vererzungen.

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The TiO2 frequency in volcanic rocks

The authoress calculates the frequency of the TiO₂-content in the lavas of the active volcanoes and shows by the aid of a quotient =Al₂O₃ – Na₂O/TiO₂ the pronounced bimodality of the frequency curve from which she concludes that the great variety of the magmas cannot be explained by a magmatic differentiation but only by a double origin of the magmas from the upper mantle and from the sialic crust of the earth.

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Zusammenfassung Die Verfasserin berechnet die Häufigkeit des TiO₂-Gehalts in den Laven der tätigen Vulkane und zeigt vermittelst eines Quotienten =Al₂O₃ – Na₂O/TiO₂ die ausgesprochene Bimodalität der Häufigkeitskurve, woraus sie den Schluß zieht, daß die große Verschiedenheit der Magmen nicht durch eine magmatische Differentiation erklärt werden kann, sondern daß man eine zwiefache Herkunft der Magmen annehmen muß: aus dem oberen Mantel und aus der sialischen Kruste der Erde.

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Résumé L'auteur calcule la fréquence du pourcentage de TiO₂ dans les laves des volcans la bimodalité cans actifs et montre, à 1 aide d un quotient =Al₂O₃ – Na₂O/TiO₂ la bimodalité prononcée des courbes de fréquence, et en tire la conclusion que la grande variété des magmas ne peut pas être expliquée par une différenciation magmatique, mais par l'origine double des magmas: du manteau supérieur et de la crôute sialique de la terre.

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Riassunto L'autrice calcola la frequenza del contenuto in TiO₂ nelle lave dei vulcani attivi e dimostra mediante un quoziente =Al₂O₃ – Na₂O/TiO₂ la pronunziata bimodalità delle curve di frequenza e ne trae la conclusione che la grande varietà dei magmi non è dovuta a differenziazione magmatica ma ad una duplice provenienza: dal mantello superiore e dalla crosta sialica della terra.

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

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This study is a part of the researches, carried out with the funds of the National Research Council of Italy under the direction of Prof. A.Rittmann.     

Lithologische Untersuchungen an den Kirchberger Sanden (Pannon C,Steirisches Becken) mit Hilfe elektronischer Datenverarbeitung

Zusammenfassung Im Zuge der lithologischen Bearbeitung eines Sandhorizontes im Pannon C der Oststeiermark (Österreich) wurden statistische Auswertungen mit Hilfe einer elektronischen Rechenanlage durchgeführt. Trendflächenanalysen lassen zum Teil Zusammenhänge zwischen der aus Schrägschichtungsmessungen festgestellten Sedimentationsrichtung (NW-SE) einerseits und den Korngrößenparametern der Sande sowie der Schwermineralführung andererseits vermuten.

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In the course of lithological researches on sands occurring in Pannonian C in the east of the Province of Styria, Austria, statistical evaluations were made by means of a computer. Trend-surface analyses partly seem to indicate the existence of correlations between the paleocurrents (NW-SE), found as a result of measurements of cross-bedding on the one hand and the size-parameters of the sands as well as the heavy mineral composition on the other hand.

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Résumé L'exploitation statistique de recherches lithologiques d'un horizon sableux au pannonien C à l'est de la Styrie (Autriche) fut réalisée à l'aide d'une calculatrice électronique. En analysant des surfaces d'équation polynomiale nous supposons des corrélations entre la direction de transport (constatée par des mesures de la stratification entrecroisée: NW-SE) et les paramètres granulométriques des sables ainsi que la contenance en minéraux lourds.

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Tectono-thermal evolution of a part of a Variscan magmatic arc: The Odenwald in the Mid-German Crystalline Rise

Geothermobarometric studies of plutonic and medium to high grade metamorphic rocks of the Odenwald (SW Germany) provide data for the construction of PT-paths of four different crustal sections within a part of a magmatic arc of the Mid-European Hercynian orogen.The evolution of the thermal structure of the Odenwald is characterized by an early geotherm of 35–40°C/km after crustal stacking involving rocks with medium pressure relics. Peak PT-conditons reached 4–5 kbar and 650°C. Only rocks of the northernmost Odenwald show evidence for PT conditions related to a higher geotherm at this time. Early uplift occurred during normal oblique sinistral strike shear. The central Odenwald was uplifted into a level corresponding to 3 kbar during intrusion of calcalkaline magmas. The northernmost Odenwald subsided at the same time, as proved by an anticlockwise PT-path. Subsequently, in the southern and eastern Odenwald, rapid uplift caused a further increase of the geotherm to 60–80°C/km. This is concomitant with extension and granitoid intrusions.Crustal thickening in the Odenwald is restricted to an early phase during the Devonian. The magmatic arc developed within a »pull-apart«-like structure during the Lower Carboniferous.

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Zusammenfassung Geothermobarometrische Untersuchungen an Plutoniten und mittelbis hochgradigen Metamorphiten des Odenwaldes ermöglichen die Konstruktion von PT-Pfaden für vier Krustenabschnitte in einem Teil eines variszischen magmatischen Gürtels.Zu Beginn der Entwicklung der thermischen Struktur des magmatischen Gürtels stellte sich ein Geotherm von 35–40°C/km nach einer Krustenstapelung ein, in die Gesteine mit Mitteldruckrelikten einbezogen wurden. Die PT-Bedingungen zum Höhepunkt der Metamorphose erreichten 4–5 kbar und 650°C. Nur Gesteine des nördlichen Odenwaldes belegen PT-Bedingungen, die auf einen höheren Geotherm zu dieser Zeit hinweisen. Frühe Hebung fand entlang von Schrägabschiebungen statt. Der zentrale Odenwald wurde bei gleichzeitiger Intrusion kalkalkaliner Magmen in ein Niveau entsprechend 3 kbar gehoben. Der nördliche Odenwald sank gleichzeitig ab, wie durch einen gegen den Uhrzeigersinn gerichteten PT-Pfad belegt wird. Im südlichen und östlichen Odenwald bewirkte danach schnelle Hebung einen weiteren Anstieg des Geotherms auf 60–80°C/km verbunden mit Dehnung und Intrusion granitoider Magmen.Während Krustenverdickung auf eine frühe Phase im Devon beschränkt ist, entwickelt sich der magmatische Gürtel im Bereich des Odenwaldes im Unterkarbon innerhalb einer » pull apart «-ähnlichen Struktur.

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Résumé Dans l'Odenwald (sud-ouest de l'Allemagne), l'étude géothermobarométrique de roches plutoniques et de roches métamorphiques de degré moyen à élevé fournit les données qui permettent la construction de trajets (P, T) relatifs à quatre sections crustales dans une partie d'un arc magmatique de l'orogène varisque d'Europe.Le début de l'évolution de la structure thermique de l'Odenwald a été marqué par un gradient géothermique de 35–40°C/Km, en suite à un empilement crustal impliquant des roches qui contiennent des reliques de pression moyenne. Les conditions (P, T) du métamorphisme maximal furent de 4–5 Kbar et 650°C. Seules les roches de l'Odenwald septentrional témoignent d'un gradient plus élevé à cette époque. Un soulèvement hâtif s'est produit le long de zones de cisaillement sénestres. Concomitamment à l'intrusion de magmas calcoalcalins, l'Odenwald central a été le siège d'un soulèvement jusqu'à un niveau correspondant à 3 Kbar. En même temps, l'Odenwald septentrional s'affaissait, comme en témoigne uu trajet (P, T) anti-horlogique. Par la suite, dans l'Odenwald méridional et oriental, une montée rapide associée à un processus d'extension et à l'intrusion de magmas granitoïdes a amené le gradient géothermique à des valeurs de 60 à 80° /Km.L'épaississement crustal est cantonné à une phaseprécoce d'âge dévonien, tandis que l'arc magmatique s'est développé dans une structure ra pullapart « au cours du Carbonifère inférieur.

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T- . , , , 35–40°/ . T- 650° 4–5 , T- , . . , 3 , - . , T-, . 60–80°/, . , , «pullapart» .

     

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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Sedimentologie des Lias der Berchtesgadener Kalkalpen

Zusammenfassung Ausgehend von der herrschenden Vorstellung einer Transgression roter Liaskalke zur Zeit des oberen Unterlias über ein subaerisch verkarstetes Dachsteinkallerelief, untersuchte ich die Liassedimente in den Berchtesgadener Alpen eingehender und unternahm vergleichende Begehungen im östlichen Hagengebirge, im Steinernen Meer und in den Steinbrüchen von Adnet.Die Sedimente des Lias liegen in einer Graukalk- und einer abwechslungsreicheren Rotkalk-Fazies (F.Fabricius 1962) vor. Ammoniten zeigten, daß die Graukalkfazies einen Teil der Rotkalkfazies vertritt (im wesentlichen Sinemur). Auf die Ausbildung der Rotkalke hatten Mangelsedimentation, Subsolution und syngenetische Umlagerungen Einfluß.Normalerweise überlagert der Lias den Dachsteinkalk konkordant. Diskonforme Lagerung läßt sich durch submarine Kalklösung und synsedimentäre Spaltenbildung erklären. Die submarin entstandenen Zugspalten im Dachsteinkalk sind mit Rotkalksedimenten und Dachsteinkalktrümmern gefüllt. Die Bildungsdauer dieser, sich episodisch erweiternden Spalten ließ sich mit Ammoniten einschätzen.Argumente gegen die Annahme einer Transgression werden diskutiert.

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Basing on the prevailing theory of a transgression of red Liassic limestones over a relief of Dachstein limestone affected by subaeric karstification, during late lower Liassic time, the author investigated the Liassic sediments of the Berchtesgaden Alps more in detail, comparing also with the eastern Hagen mountains, the Steinernes Meer and the quarries of Adnet.The Liassic sediments occur in two types of facies: gray limestone and a less uniform red limestone (Fabricius 1962). As ammonites prove, the gray limestone facies represents part of the red limestone facies (essentially Sinemur). The development of the red limestone was influenced by reduced sedimentation, subsolution and syngenetic rearrangement.In general, the Liassic strata are overlying the Dachstein limestone conformably, Disconformities may be explained by submarin limestone solution and synsedimentary formation of joints. The tension joints which developed by submarin action in the Dachstein limestone are filled up with red limestone sediments and debris of Dachstein limestone. It was possible to estimate the period of formation of these joints by ammonites.Arguments against the theory of a transgression are discussed.

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Résumé En suivant la conception d'une transgression de calcaires liassiques rouges vers la fin du liassique inférieur sur un relief de calcaire «Dachstein» karstifié, l'auteur étudiait les dépôts liassiques des Alpes de Berchtesgaden plus en détail, y incluse une comparaison avec la montagne de Hagen orientale, le «Steinernes Meer» et les carrières d'Adnet.Les dépôts liassiques existent en deux faciès: des calcaires gris et des calcaires rouges plus variés (Fabricius 1962). Comme il est prouvé par des ammonites, le faciès de calcaires gris représente une partie du faciès de calcaires rouges (essentiellement Sinemur). Le développement des calcaires rouges était influencé par une sédimentation réduite, par la subsolution et par une réarrangement syngénétique.En général, les couches liassiques surmontent le calcaire «Dachstein» conformément. Discordance de stratification peut être expliquée par solution calcaire sous-marine et formation synsédimentaire de diaclases. Les diaclases d'extension formées en sous-marin dans le calcaire «Dachstein» sont remplies de dépôts de calcaire rouge et de débris du calcaire «Dachstein». La durée de formation de ces diaclases est à estimée par des ammonites.Des arguments contre la théorie d'une transgression sont discutés.

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Données sur le metamorphisme regional hercynien dans le dôme du Tormes (provinces de Salamanca et Zamora,Espagne)

Résumé Dans ce travail sont présentees les caractéristiques du métamorphisme régional hercynien dans une zone située dans la partie Centre-Occidentale de la Peninsule Iberique. Cette zone est caractérisee par la présence de materiaux proterozoïques et de un Ordovicien discordant afectés par trois phases principales de deformation hercyniennes et par l'existence de deux séries granitiques différentes.Quatre zones métamorphiques caractérisees par l'apparition des mineraux indices suivants y ont été définies: chlorite, biotite, andalousite-cordierite et sillimanite-K feldspath. Dans chaque zone les différentes paragéneses existantes on été analysées par la méthode deThompson etBarker. Cela a permis de définir une suite principale de subfacies qui correspondent a un métamorphisme a basse pression type Abukuma. Les isogrades, bien que coïncidant localement avec la direction hercynienne NW-SE, dessinent dans leur ensemble un dôme allongé transversalement. Cette disposition paradoxale pourrait être due a la nature profonde du socle.

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In this paper the general characteristics of the Hercynian metamorphism in an area situated in the Central-Western part of the Iberian Peninsula are given. This zone is characterised by the presence of a Precambrian series and an Ordovician one affected by three main phases of Hercynian deformation, and by the presence of two different granitic series.Four different metamorphic zones have been established and they are characterised by the appearance of the following index minerals: chlorite, biotite, andalusitecordierite and sillimanite-K feldspar. In each zone the present parageneses are studied according theThompson andBarker methods and a main suite of subfacies belonging to a low pressure metamorphism of Abukuma type is defined.The isograds, though locally have the NW-SE hercynian direction, draw as a whole a transversally elonged dome. These unexpected attitude of the isograds could be originated by the deep socle characteristics.

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Zusammenfassung Die hercynische Metamorphose in einem Gebiet des zentralen Westteiles der Iberischen Halbinsel wird dargestellt. Diese Zone ist charakterisiert durch das Vorhandensein einer präkambrischen sowie einer ordovizischen Serie, die durch drei Hauptphasen hercynischer Deformation geprägt wurden, und zwei verschiedener granitischer Serien.Vier verschiedene metamorphe Zonen werden unterschieden, die durch das Vorkommen der folgenden Index-Minerale gekennzeichnet sind: Chlorit, Biotit, Andalusit-Cordierit und Sillimanit-Kali-Feldspat. In jeder Zone werden die vorhandenen Paragenesen nach der Thompson- und der Barker-Methode untersucht, und eine Subfazies-Abfolge, die zu einer Niederdruckmetamorphose des Abukama-Typs gehört, wird beschrieben.Die Isograden bilden, obwohl sie stellenweise mit der hercynischen NW-SE-Richtung zusammenfallen, insgesamt eine längliche Queraufwölbung. Diese ungewöhnliche Erscheinung könnte auf die große Tiefe des Grundgebirges zurückzuführen sein.

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Resumen En este trabajo se exponen las caracteristicas que presenta el metamorfismo herciniano en una zona situada en la parte Centro-Occidental de la Peninsula Ibérica. Esta zona esta caracterizada por la presencia de una serie precámbrica y de un Ordovícico afectados por tres fases principales de deformación hercinianas y por la presencia de dos series graníticas diferentes.Se han definido cuatro zonas metamórficas caracterizadas por la aparición de los siguientes minerales indice: clorita, biotita, andalucita-cordierita y sillimanita-feldespato potásico. En cada una de estas zonas se han analizado las diferentes paragénesis existentes de acuerdo con los métodos deThompson yBarker y se definido una suite principal de subfacies que corresponden a un metamorfismo de baja presión tipo Abukuma. La dispositión de las isogradas alrededor de un nucleo de orientatión NE-SW, aunque localmente coincida con la directión herciniana NW-SE, es paradójica y podría deberse a la naturaleza profunda del zócalo.

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Petrographie des minerais de fer de la Fosse du Labrador

Résumé Les textures des minerais de fer précambriens de type «jaspilite» sont semblables à celles des calcaires. Les éléments texturels suivants sont décrits: 1. orthochems: a) fémicrite, b) matrice siliceuse, c) ciment siliceux; 2. allochems: a) pellets, b) intraclastes, c) oolithes et pisolithes, d) échardes. Les types pétrographiques sont définis par la combinaison des éléments de texture, comme pour la classification des calcaires. Les types de faciès sont caractérisés par une séquence de bancs correspondant à un ou plusieurs types pétrographiques et par certaines structures sédimentaires. Ils forment la base de l'interprétation des conditions de dépôt et de la paléogéographie du bassin.Les transformations épigénétiques sont les suivantes: 1. dessication, fissuration, cimentation et compaction. 2. Cristallisation du gel de silice: a) quartz à cristallisation primaire, calcédonite et quartzine, b) quartz micropolygonal, c) quartz recristallisé. 3. Cristallisation de la poussière d'hématite, migration du fer et cristallisation de la spéculante et de la magnétite. 4. Cristallisation et recristallisation de la sidérite, de la minnesotaïte, de la stilpnomélane, de la riebeckite et du talc. La migration du fer et la cristallisation de la spécularite, de la magnétite et de la sidérite prennent place avant la compaction complète du sédiment et avant ou pendant la cristallisation primaire du quartz. Le quartz recristallisé, la minnesotaïte et peut-être le talc et la stilpnomélane, sont des minéraux tardidiagénétiques. La riebeckite se forme pendant le métamorphisme. Les phénomènes de recristallisation se poursuivent pendant le métamorphisme régional.

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Textures of Precambrian cherty ironstones are similar to those of limestones. The following textural elements have been recognized: 1. Orthochems: a) femicrite, b) matrix chert, c) cement chert. 2. Allochems: a) pellets, b) intraclasts, c) oolites and pisolites, d) shards. Textural lithotypes are defined by the combination of the textural elements they contain, analogous to the classification of limestones. Textural faciès consist of beds of one or several lithotypes in characteristic sequence. They commonly contain distinguishing sedimentary structures. Textural facies are the basis of the interpretation of the depositional environment and basin configuration.The following types of epigenetic transformations have been recognized: 1. Dessication, shrinkage, cementation and compaction. 2. Crystallization of silicagel in the following sequence: a) primocrystalline quartz and chalcedony (normal and lengthslow), b) micro-polygonal quartz, c) recrystallized quartz. 3. Crystallization of hematite dust, migration of iron and crystallization of specular hematite and of magnetite. 4. Crystallization and recristallization of siderite, minnesotaite, stilpnomelane, riebeckite and talc. Migration of iron and the recristallization of speculante, magnetite and siderite take place essentially before the complete compaction of the rock and before and during the primo-cristallization of quartz. Recrystallized quartz, minnesotaite, and may be stilpnomelane and talc are essentially late diagenetic minerals. Riebeckite formed during metamorphism. A certain recrystallization occured during regional metamorphism.

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Zusammenfassung Texturen der präkambrischen, kieseligen Eisensteine (Jaspilite) sind ähnlich denen von Kalken. Folgende Texturelemente wurden erkannt: 1. Orthocheme: a) Femikrit, b) Quarzmatrix (matrix chert), c) Quarzzement (cement chert). 2. Allocheme: a) Pellets, b) Intraklasten, c) Oolithe und Pisolithe, d) Scherden. Texturelle Lithotypen werden definiert durch die Kombination ihrer Texturelemente, wie in Kalken. Texturelle Fazies bestehen aus einem oder mehreren Lithotypen in regelmäßiger Folge. Sie besitzen oft kennzeichnende Strukturen. Texturfazien sind die Grundlage der Rekonstruktion der Bildungsbedingungen, Umwelt und Paläogeographie der Eisensteine.Folgende Arten epigenetischer Veränderungen wurden unterschieden: 1. Trocknung, Schrumpfung, Zementation und Kompaktion. 2. Kristallisation von Silikagel in der Reihenfolge: a) Primärquarz, Chalzedon und Quarzin, b) Kristallisation von Hämatitstaub, Wanderung von Eisen und Kristallisation von Spekulant und Magnetit. 4. Kristallisation und Rekristallisation von Siderit, Minnesotait, Stilpnomelan, Riebeckit und Talk. Wanderung von Eisen sowie Kristallisation von Spekulant, Magnetit und Siderit erfolgen im wesentlichen während der Kompaktion der Gesteine und vor (z. T. während) der Primärkristallisation von Quarz. Rekristallisierter Quarz, Minnesotait und vielleicht Stilpnomelan und Talk bilden sich weitgehend im spätdiagenetischen Stadium. Regionalmetamorphe Reaktionen führen zur Entstehung von Riebeckit und gelegentlich zu weiterer Kornvergröberung aller Minerale.

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Publié avec l'autorisation du Ministre, Ministère des Richesses Naturelles du Québec.     

Russian school contribution to the birth and development of neotectonics

Study of young tectonic movements began at the end of XIXth century and is connected with the names of scientists from various countries. A valuable contribution to development of this branch of science was made by Russian school beginning with works by M. V.Lomonosov in the XVIII century. In XIX century this trend was successfully developed by A. P.Karpinsky, A. P.Pavlov, at the beginning of XXth century - V. A.Obruchev, N. I.Andrusov, A. D.Arkhangelsky, A. L.Reingard. Study of neotectonics in the USSR spread especially widely in the Soviet period (20–40ies) owing to industrial development of the country. Works by V. A.Obruchev, G. F.Mirchink and other Soviet scientists of that period contributed much to formation of a new branch of science — neotectonics.

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Zusammenfassung Untersuchungen jungtektonischer Bewegungen begannen am Ende des neunzehnten Jahrhunderts und sind verbunden mit den Namen von Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern. Ein wertvoller Beitrag zur Entwicklung dieser Seite der Wissenschaft wurde von der russischen Schule — beginnend mit den Arbeiten von M. V.Lomonosov im XVIII. Jahrhundert — geleistet. Im neunzehnten Jahrhundert wurde diese Richtung erfolgreich durch A. P.Karpinsky und A. P.Pavlov weitergeführt; Anfang des 20. Jahrhunderts dann von V. A.Obruchev, N. I.Andrusov, A. D.Arkhangelsky, Reingard. Neotektonische Studien entwickelten sich besonders während der sovietischen Ära. Dies geschah in Verbindung mit der industriellen Entwicklung des Landes.Die Arbeiten von V. A.Obruchev, G. F.Mirchink und anderen Wissenschaftlern dieser Periode leisteten einen großen Beitrag zur Entstehung des neuen Wissenschaftszweiges — Neotektonik.

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Résumé L'étude des mouvements néotectoniques, qui a débuté à la fin du XIX^e siècle, est liée aux noms de savants de pays différents. L'école russe, avec les travaux de M. V. Lomonosov (XVIII^e siècle), a apporté une importante contribution au développement de cette branche des connaissances. Au XIX^e siècle, cette direction de recherches s'est développée avec A. P. Karpinsky, A. P. Pavlov et au début du XX^e siècle - avec V. A. Obruchev, N. I. Andrusov, A. D. Arkhangelsky et A. L. Reingard. L'étude de la néotectonique en URSS s'est spécialement répandue au cours des années 20–40 gràce au rapide développement industriel du pays. Les travaux de V. A. Obruchev, G. F. Mirchink et d'autres savants soviétiques de cette période ont beaucoup contribué à la formation d'une nouvelle branche de la science-la néotectonique.

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XIX . , . . . XIX . . , . . , XX - . . , . . , . . , . . . (20–40 ) . . . , . . . — .

     

Ptygmatic structures: an analysis and review

Buckling of an isolated elastic-plastic layer embedded in a Newtonian viscous matrix has been studied and the generation of ptygmatic folding leading ultimately to clod and fragmentation at the crests as well as along the limbs has been discussed. The cause of formation of some of the uncommon ptygmatic structures has also been evaluated along with a review of the different postulates.

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Zusammenfassung Im Experiment wird die Aufwölbung einer isolierten, elastisch-plastisch Lage in einer viscosen Newton'schen Matrix simuliert. Es entstehen hierbei ptygmatische Falten, die im Endstadium sowohl in den Scheiteln als auch auf den Flanken zerscheren und zerbrechen. Es kann dabei auch die Entstehung ungewöhnlicher ptygmatischer Strukturen studiert werden.

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Résumé Le gondolement d'une couche de plastique élastique enrobée dans une matrice visqueuse newtonienne montre que la formation de plis ptygmatiques conduit finalement à des loupes et des cassures dans les charnières comme aussi le long des flancs. La cause de la formation de certaines structures ptygmatiques a été également considérée sur la base des différents postulats.

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- Newton'a. , c . .

     

Orthodoxy and creativity in theories of mountain building before 1922

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

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

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

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Lake Kivu: structure,chemistry and biology of an East African rift lake

Geophysical, geochemical and biological data are integrated to unravel the origin and evolution of an unusual rift lake. The northern basin of Lake Kivu contains about 0.5 km of sediments which overlie a basement believed to be crystalline rocks of Precambrian age. Volcanic rocks at the northern end of the lake have created large magnetic anomalies of up to 300. Heat flow varies from 0.4 to 4 hfu. The extreme variability may be due in part to sedimentation or recent changes in the temperature of the bottom water. Sharp boundaries in the vertical temperature and salinity structure of the water across the lake can best be explained as separate convecting layers. Such convecting cells are the result of the increase in both temperature and salinity with depth.Concentrations of the major dissolved gases in the deep water, CO₂ and CH₄, approach saturation but do not exceed it at any depth. The salts are supplied mainly by hydrothermal discharges at the bottom of the lake which we calculate to have a salinity of 4 which is about 60% higher than the salinity of the bottom water. The annual discharge at the present time is about 0.5 km³. Zinc anomalies in the water are explained by the accumulation of sphalerite-containing globules at certain depths.Stratigraphic correlation of sediments is possible across the entire lake, based on physical, geochemical and paleontological criteria. Sedimentation rates are of the order of 30 cm/1000 years implying a Pliocene age for the deepest part of the lake. Periods of hydrothermal activities and heightened volcanism, as recorded in the sediments, appear to have coincided with pluvial times.Enrichment of the surface waters of Lake Kivu by nutrients has led to explosive speciation in the diatom genusNitzschia. Several new types of methane oxidizing and-producing bacteria were isolated. Bacterial degradation of recent plankton appears insufficient to explain the amount of methane in the lake, and some of it is derived diagenetically.

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Zusammenfassung Geophysikalische, geochemische und biologische Daten werden vorgelegt und miteinander in Beziehung gebracht, um einen besseren Einblick in Entstehung und Evolution eines ungewöhnlichen Sees zu gewinnen. Das nördliche Becken des Kivu-Sees enthält Sedimente von etwa 0,5 km Mächtigkeit, die dem präkambrischen kristallinen Grundgebirge überlagert sind. Die im Norden des Sees vorliegenden vulkanischen Gesteine erklären die hohen magnetischen Anomalien, die bis zu 300 betragen. Der Wärmefluß schwankt zwischen 0,4 und 4 cal/cm²/sec. Diese Schwankungsbreite erklärt sich zum Teil aus den Sedimentationsverhältnissen oder den lokalen Temperaturveränderungen im Tiefenwasser. Scharfe Grenzflächen in der vertikalen Temperatur- und Salinitätsstruktur des Wassers über den Gesamtsee sind das Ergebnis von Konvektion, die zu übereinanderliegenden Konvektionszellen führt, in denen jeweils Temperatur und Salinität konstant sind. Die Bildung, Anzahl und Stabilität solcher Zellen hängt von dem Verhältnis der durch Temperatur und Salzgehalt hervorgerufenen Dichteveränderungen ab.Die Konzentrationen der im Tiefenwasser gelösten Gase, d. h. von Kohlendioxyd und Methan, liegen für alle Tiefen unterhalb der Löslichkeit. Die vorliegenden Salze entstammen weitgehend hydrothermalen Lösungen, die dem Seeboden entweichen und deren Salinität etwa 4 beträgt; der Vergleichswert für das Tiefenwasser beträgt 2,5 Diese hydrothermalen Ausschüttungen haben eine Größe von etwa 0,5 km³ pro Jahr, was etwa ein Tausendstel des Gesamtseevolumens ausmacht. Zinkanomalien im Wasser sind ebenfalls hydrothermal bedingt.Physikalische, geochemische und paläontologische Indikatoren erlauben eine stratigraphische Korrelation aller Sedimentkerne. Die Sedimentationsraten liegen bei 30 cm/ 1000 Jahren, und ein pliozänes Alter errechnet sich daraus für das tiefe nördliche Becken. Perioden hydrothermaler Aktivitäten und verstärkter vulkanischer Tätigkeit, die sich in den Sedimenten nachweisen lassen, scheinen mit Pluvialzeiten zu koinzidieren.Die Anreicherung der Oberflächenwässer vom Kivusee durch Mineralstoffe führte zu einer explosionsartigen Spezisierung in der GattungNitzschia. Verschiedene neue Arten von Methan-oxidierenden und -produzierenden Bakterien wurden isoliert. Das Auftreten von Methan ist zum Teil bakteriell und zum Teil diagenetisch bedingt.

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Résumé Des données géophysiques, géochimiques et biologiques sont présentées et collationnées pour donner une vue meilleure sur l'origine et l'évolution d'un lac particulier de la «Rift valley». La baie septentrionale du lac Kivu contient environ 500 mètres de sédiments qui recouvrent le socle cristallin d'âge précambrien. Des épanchements volcaniques au Nord du lac expliquent les fortes anomalies magnétiques qui atteignent 300. Les valeurs du flux thermique varient entre 0.4 et 4 cal/cm²/sec. Cette importante variation s'explique en partie par la sédimentation ou par des changements locaux de la température de l'eau de fond. Des surfaces-limites brusques dans la structure verticale de la répartition de la température et de la salinité de l'eau dans l'étendue du lac sont dûs à la convection; celle-ci conduit à la superposition de cellules de convection dans lesquelles la température et la salinité sont constantes. La formation, le nombre et la stabilité de telles cellules dépendent du rapport des variations de densité dues à la température et à la teneur en sels.Les concentrations des gaz dissouts dans l'eau profonde, en l'occurrence CO₂ et CH₄, sont, à toute profondeur, inférieures à la saturation. Les sels minéraux proviennent surtout de solutions hydrothermales qui émanent du fond du lac, et dont la salinité est voisine de 4; la valeur comparative pour l'eau profonde est de 2,5. L'apport annuel de ces sources est de l'ordre de 0,5 km³, soit 1/1000 du volume total du lac. Les teneurs anormales en Zn sont dues également à ce caractère hydrothermal.Des données physiques, géochemiques et paléontologiques permettent la corrélation stratigraphique des sédiments. Les vitesses de sédimentation sont de l'ordre de 30 cm/1000 ans, donnant ainsi un âge pliocène pour la partie profonde de la baie septentrionale. Les périodes d'activité hydrothermale et de renforcement de la vulcanicité qui se manifestent dans les sédiments, semblent coïncider avec les périodes pluviales.L'enrichissement des eaux de surface du lac Kivu en substances minérales a entraîné un développement explosif des diatomées, en particulier du genreNitzchia. Différentes espèces nouvelles de bactéries oxydant et produisant CH₄ ont été isolées. La présence de méthane est due en partie à la destruction du plancton par les bactéries et en partie à une transformation diagénétique.

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Sedimentationszyklen und stratigraphisch-fazielle Probleme der Randfazies des Unteren Muschelkalkes (Kernbohrung Mersch/ Luxemburg)

Zusammenfassung Ausgehend von einem Vergleich randnaher Normprofile und der faziellen Analyse eines vollständigen Bohrprofils wird für die Randfazies des Unteren Muschelkalkes ein Sedimentationsmodell entwickelt, das auf der Basis klimatisch und epirogenetisch bedingter Untergliederungen des Profils neue Parallelisierungsmöglichkeiten mit beckenwärtigen Faziesbereichen eröffnet.Hervorstechendste Merkmale des Bohrprofils sind rhythmisches Auftreten von Magnesit — der als sedimentäre Bildung bislang nur in Zusammenhang mit chloridischen Evaporiten bekannt war —, eine sedimentologisch und geochemisch begründete zyklische Gliederung sowie intensive Bioturbation und zugleich durchgehende Vergipsung.Die Zyklen sind formal gekennzeichnet durch Koppelung von tonigem Sandstein mit geringen Eisen- und hohen Magnesiumgehalten einerseits und von rotem Ton und Silt mit hohen Eisen- und niedrigen Magnesiumwerten andererseits. Die Zyklen werden als Wechselfolge von litoralen Sedimentationsphasen in subtropischem Klima und Abschnürungsphasen mit Hungersedimentation in aridem Klima interpretiert. Der syndiagenetisch gebildete Magnesit ist dabei Tonsedimentationsphasen genetisch zugeordnet. Anhand der Verteilung der vier nicht-detritischen Hauptminerale Dolomit, Gips, Anhydrit und Magnesit wird der Diageneseablauf rekonstruiert.Nach einer Diskussion der Bildungsumstände und der Korrelierbarkeit bieten sich die Werksteinzone der Randfazies und die Spiriferinabank der Beckenfazies als sedimentologische Zeitmarke an.

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A depositional model of the marginal facies of the Lower Muschelkalk (Middle Triassic) is developed by comparison of near-marginal profiles and a facies analysis of a complete drilling record. It is based upon climatologically and epirogenetically caused partitions of the profile and opens new possibilities of correlation with basinal areas.Significant features of the drilling record are rhythmic occurrences of magnesite in sediments only known in connection with chloridic evaporites, a cyclic deposition based on sedimentological and geochemical criteria, and intensive bioturbation with a gypsification throughout.The cycles are formally marked by the correlation of clayey sandstone with low iron and high magnesium contents at the one hand and of red clay and silt with high iron and low magnesium values at the other hand. The cycles are interpreted as an alternation of littoral sedimentation under a subtropical climate and of stages of lagoonal conditions or emersion under an arid climate. The magnesite syndiagenetically formed is genetically attached to stages of clay sedimentation. The process of diagenesis is reconstructed studying the distribution of four main non-detrital minerals: dolomite, gypsum, anhydrite, and magnesite.After discussion of the depositional conditions and the possibilities of correlation, the Werkstein-Zone of the marginal facies and the Spiriferina-Bank of the basinal facies are thought to be sedimentological time markers.

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Résumé Une conception de la formation du facies marginal du Muschelkalk inférieur est développée sur la base d'une comparaison entre les profils normés de la région de sondage Mersch/Luxembourg et l'analyse facielle du profil complet de la carotte de ce sondage. A partir des divisions en partie causées par les climats et par des mouvements épirogénétiques, cette conception donne une nouvelle possibilité de corrélation avec le facies situé plus au centre du bassin sédimentaire.Le forage étudié est caractérisé par la présence rythmique de magnésite, qui, jusqu'à présent, était seulement connu en tant que formation sédimentaire, avec des évaporites, par une répartition cyclique basée sur des observations sédimentologiques et géochimiques et par une bioturbation intensive ainsi qu'une gypsification générale.Les cycles sont caractérisés formellement par le couplage d'un grès argileux à faible teneur en fer et à forte teneur en magnésium d'une part et d'argile rouge à forte teneur en fer et à faible teneur en magnésium d'autre part. Les cycles sont interpretés comme une séquence alternante comprenant une sédimentation littorale en climat subtropical et une sédimentation lagunaire ou d'émersion en climat aride. La magnésite formée syndiagénétiquement est donc coordonnée à une phase sédimentaire argileuse. Le cours de la diagénèse est reconstruit à partir de l'étude de la répartition des quatre minéraux principaux non-détriques: dolomite, gypse, anhydrite et magnésite.A la suite de la discussion des conditions de formation et des possibilités de corrélation la « Werkstein-Zone » du facies marginal et la « Spiriferina-Bank » du facies central apparaissent comme des indicateurs sédimentologiques chronostratigraphiques.

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Beziehungen zwischen Calciumgehalt und Bildungsbedingungen der Dolomite

Zusammenfassung Nach einer kurzen Gegenüberstellung der Eigenschaften frühdiagenetischer und spätdiagenetischer Dolomite wird der Zusammenhang des Ordnungsgrades mit Ca-Überschuß und Kristallgröße des Dolomits empirisch dargestellt (Abb. 2 und 3). Untersuchungen im Alttertiär Libyens sowie im Malm und Zechstein Norddeutschlands ergaben, daß der Ca-Überschuß der Dolomite Rückschlüsse auf den Salinitätsgrad des Bildungsmilieus erlaubt (Abb. 4), daß jedoch vor allem in porösen Gesteinen ein allmählicher Gitterumbau zum stöchiometrischen Dolomit erfolgt (Abb. 7 und 8).

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As an introduction, penecontemporary dolomites are compared with epigenetical ones. The relationship between ordering degree and Ca-excess as well as crystal size are represented empirically (fig. 2 and 3). Investigations in the Lower Tertiary of Libya, and in the Upper Jurassic and Upper Permian of Northern Germany led to the conclusion, that the Ca-excess of dolomites may be indicative of the environment (fig. 4). The data however point to a gradual lattice adjustment towards an ideal 11 composition, especially in porous rocks (fig. 7 and 8).

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Résumé Après une rapide comparaison entre les caractéristiques des dolomies pénécontemporaines et epigénétiques, on donne des relations empiriques entre le degré d'ordre, l'excès de calcium et le diamètre des cristaux (fig. 2 et 3). Les recherches exécutées dans le Paléocène libyen, le Malm et le Zechstein de l'Allemagne du Nord ont montré que l'excès de calcium contenu dans les dolomies permet des conclusions sur le milieu (flg. 4), mais que toutefois un ajustement graduel des réseaux à une composition idéale 11 se produit tout particulièrement dans les roches poreuses (fig. 7 et 8).

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Für die Ermöglichung dieser Arbeiten und die Genehmigung ihrer Veröffentlichung danken wir der GewerkschaftElwerath, Erdölwerke Hannover und besonders Herrn Direktor Dr.Roll.     

Mass,Ablauf und Ursachen orogener Einengung am Beispiel des Rheinischen Schiefergebirges,Ruhrkarbons und Harzes

Zusammenfassung Ausgehend von einer Bilanz der effektiv erzielten Einengungsbeträge bei Gebirgsbildungsvorgängen — dargelegt am Beispiel wichtiger Teilstücke des Varistischen Gebirges in Mitteleuropa — wird der Frage nach dem Ablauf dieser Krusteneinengung und ihren Ursachen nachgegangen. Für das Ruhrgebiet im Bereich der Abb. 1 ist eine Verkürzung um 9 km auf heute 50 km quer zum Streichen, für das Rheinische Schiefergebirge im Querprofil Wiesbaden-Mülheim eine solche um 130 km auf heute 180 km anzunehmen. Für den Harz ergeben sich vergleichbare Werte.Dieser gewaltige Einengungsbetrag kann nicht in einer oder wenigen kurzfristigen tektonischen Phasen erreicht worden sein, sondern setzt langfristige Einengungsvorgänge in der Erdkruste voraus, die über große Zeiträume des Karbons, ja wohl auch schon des Oberdevons andauern. Entgegen der Auffassung, daß sich im Laufe der Entwicklung des Varistischen Gebirges und seiner Vorgeschichte Zeiten ruhiger epirogener Trogabsenkung und Geosynklinalfüllung mit kurzfristigen Akten gleichsam ruckartiger Faltung abwechseln, läßt die fazielle Analyse eher darauf schließen, daß Absenkung und Sedimentation der Saumsenke und Einengung des werdenden Gebirges mindestens seit dem Dinant III alpha zeitlich nebeneinander hergehen. Dabei rückt der Faltungsbereich im langfristigen Mittelwert jährlich um einige (etwa 1–3 mm) nach außen, in Richtung auf das Vorland vor. Als Ursache dieser Bewegungen kommt wohl nur langsames, aber nahezu stetiges Strömen des subkrustalen Substrates in Betracht, dem die Erdkruste passiv ausgesetzt ist.

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Starting with the ascertainment of effective balance of shortening resulting on account of compression during the orogeny, with examples quoted for the important parts of Hercynian Orogen (Varistisches Gebirge) in Middle Europe, the question of the shortening of the crust, its causes and effects were investigated. In Ruhr area (Ruhrgebiet) shown in fig. 1 an amount of shortening of 9 km to 50 km today is ascertained in a direction perpendicular to the strike direction of the structure. For the Rheinisches Schiefergebirge the amount of shortening in a cross-section from Wiesbaden to Mulheim/Ruhr (Germany) is estimated 130 km today to 180 km. Such a huge amount of shortening due to compression in one or a few short-termed tectonic phases is not possible, but it is rather due to a long continous compression in the Earsts Crust. This may have lasted for a long time; from the Carboniferous periods or may be from the time of Upper Devonian. In contrary to the opinion that during the time of Hercynian Orogeny and its prehistory, a calm epeirogenic subsidence and sedimentation in the geosyncline with minor disturbances due to diastrophism took place, the analysis of the facies early shows that subsidence and sedimentation in the foredeep (Saumsenke) and shortening in the growing orogen took place at least till Dinantian III alpha simultaneously. It is further noticeable that the region of diastrophism advances in a long-termed medium range with an yearly average of (1–3 mm) outwards in the direction of foreland. The possible considerable causes of these movements may be only due to the slow but continous streaming of the subcrustel substratum to which the Earths Crust reacts passively.

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Résumé Partant de valeurs du rétrécissement effectivement reconnues lors des processus de formation des chaînes montagneuses — par exemple dans des portions importantes de la chaîne varisque en Europe Centrale — l'auteur s'interroge sur le déroulement de ce raccourcissement de l'écorce et sur ses causes. On peut admettre un raccourcissement transversal de 9 Km sur les 50 Km actuellement mesurés pour la région de la Ruhr dans les limites du tableau 1, et de 130 Km pour le massif schisteux rhénan suivant le profil Wiesbaden-Mülheim dont la longueur actuelle est de 180 Km. Pour le Harz les valeurs obtenues sont comparables.Ce rétrécissement important n'a pu être atteint au cours d'une seule ou de quelques phases tectoniques de faible durée; il suppose par contre des processus de rétrécissement de longue durée dans l'écorce terrestre et qui persistent pendant de longues périodes au Carbonifère et même déjà au Dévonien supérieur. Contrairement à l'idée qu'au cours de l'évolution de la chaîne hercynienne et lors de son histoire antérieure, des périodes calmes de subsidence épirogénique et de remplissage géosynclinal alternent avec de brèves interventions à plissement saccadé, l'analyse des facies permet plutôt de conclure que affaissement et sédimentation dans la fosse limitrophe et rétrécissement dans la chaîne naissante s'effectuent simultanément tout au moins dès le Dinantien III alpha. Le domaine de plissement se propage donc vers l'extérieur en direction de l'avantpays, à la moyenne annuelle de quelques mm (1 à 3) calculée pour une longue période. Quant à la cause de ces mouvements, on en vient à penser à un courant du fond infracrustal, lent mais sensiblement constant, auquel l'écorce est passivement exposée.

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( , ). . , , .

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c.Erich Bederke zum 70. Geburtstag gewidmet.     

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

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

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

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

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

     

Geology and paleontology of late Cenozoic marine deposits in the Sacaco area (Peru)

Paleontologic, stratigraphic and geochronologic (K-Ar) evidence demonstrate the presence of both late Miocene and Pliocene marine deposits in the Pisco Formation in the area of Sacaco, Peru. Tuffaceous sandstone, siltstone, and shelly sandstone comprise the greater part of the ca. 350 meters sequence. The fine grained sediments have accumulated in large coastal lagoons, while coarser sediments were deposited in semiprotected littoral and nearshore environments. A rich marine vertebrate fauna from the Sacaco basin includes fossil selachians, teleost fishes, marine birds, cetaceans, marine carnivores, and a single edentate species. A diverse invertebrate fauna consists principally of venerid and muricid molluscs. Five vertebrate levels have been correlated with five provisionally defined molluscan zones. The vertebrate fauna has some affinity with faunas of the Miocene Yorktown Formation at the Lee Creek Mine of North Carolina (USA). Distinctive Miocene and Pliocene molluscan assemblages of the Pisco Formation and Pleistocene molluscan assemblages from overlying terrace deposits become progressively more similar to Chilean assemblages of equivalent age and less similar to Tethyan faunas of the Panamic and Caribbean regions.

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Zusammenfassung Paläontologische, stratigraphische und geochronologische (K-Ar) Daten belegen ein obermiozänes und pliozänes Alter der Pisco-Formation. Die Sequenz wird etwa 350 m mächtig und besteht aus tuffartigen Sandsteinen, Silten und Schillsanden. Die feineren Sedimente sind in großen Lagunen, die gröberen im geschützten Strandbereich abgelagert worden. Die reiche Fauna enthält Fische (Teleostei und Selachii), Meeres-Vögel, eine Edentata und an Wirbellosen hauptsächlich Veneriden und Muriciden. Fünf Wirbeltier-Horizonte lassen sich mit fünf vorläufig definierten Molluskenzonen korrelieren. Die Vertebratenfauna ähnelt der aus dem Unterpliozän von Nordkarolina (Yorktown Formation und Lee Creek Mine Formation — USA). Vom Miozän zum Pliozän verändert sich der Charakter der Molluskengesellschaften vom panamensisch-karibischen zu chilenischem Gepräge.

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Résumé Des preuves paléontologiques, stratigraphiques et géochronologiques (K-Ar) démontrent la présence de dépôts miocènes supérieur aussi bien que pliocènes dans la Formation Pisco dans la région de Sacaco (Pérou). La séquence est d'environ 350 mètres et se compose de grès tuffacés, de microgrès et de grès coquillers. Les sédiments à grains fins se sont accumulés à l'intérieur de grands lagons côtiers tandis que les sédiments plus grossiers furent déposés dans des environnements abrités littoraux et côtiers. La faune de Vertébrés de la région de Sacaco est riche et comprend essentiellement des Sélaciens, des Téléostéens, des Oiseaux marins et un Edenté. La faune d'Invertébrés est variée et se compose principalement de Mollusques Vénéridés et Muricidés. Cinq niveaux de Vertébrés ont été corrélés avec cinq zones de Mollusques définies provisoirement. La faune de Vertébrés présente des affinités avec celle de la Formation Yorktown du Pliocène inférieur de Lee Creek Mine en Caroline du Nord (USA). Les associations caractéristiques de Mollusques miocènes et pliocenes de la Formation Pisco et celles des dépôts de terrasses quaternaires sus-jacents sont de bas en haut, progressivement plus semblables aux associations chiliennes du même âge, différant des faunes téthysiennes des provinces panam eennes et caraïbéennes.

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, ( -) Pisco . 350 , . , , , - . : (Teleostei Selachii), , Edentata, — . . Venerideae Muricideae. 5 , , . ( Yorktown Lee Creek Mine, ). .