Der Schwefelgehalt in Knochen und Zähnen rezenter und fossiler Organismen

The sulfur content of teeth and bones has been determined by a microprobe. Recent samples only contain about 0.05 weight percent of sulfur, independent of a marine or terrestrial origin of the organisms. The total sulfur of these samples is partly related to the organic matter and partly to SO ₄ ^2– -ions replacing PO ₄ ^3– -ions in the crystalline matter of the skeletons. In the living organisms this matter consists of octacalciumphosphatecarbonate (OCPC) (Hayek, 1967), which is transformed only to a small degree into apatite. During diagenesis the process of apatite-crystallisation proceeds, and more sulfate enters the lattice of the phosphate, which leads to an enrichment of sulfur up to about one percent by weight. There is no relation observed between the concentration of sulfur and the age of the organisms. Influences of the environment of diagenesis on different minor compounds entering the phosphates of bones and teeth in different state of composition have been evaluated. As a result the possibility of dating fossils by minor element analysis (F, Mn, SO ₄ ^2– etc.) must be questioned. Differences between freshwater and marine invironment of deposition cannot be observed in the total sulfur of diagenetic phosphates.

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Ich danke Herrn Prof. Dr. K. H. Wedepohl für sein Interesse an der Durchführung dieser Arbeit und für seine aktive Unterstützung. Für die Überlassung von Proben danke ich ganz besonders Herrn Prof. Dr. O. H. Walliser, Herrn Dr. Frank Westphal, Mrs. L. S. StevenSon, Herrn Prof. Dr. H. W. Flügel, Herrn Prof. Dr. W. G. Kühne und Herrn Prof. Dr. K. Krömmelbein; für klärende Diskussionen Herrn Prof. Dr. O. H. Walliser, Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. C. W. Correns, Herrn Prof. Dr. K. H. Wedepohl, Herrn Priv.-Doz. Dr. med. Kämmerer und Herrn Priv.-Doz. Dr. M. LieflÄnder; für die Übermittlung von Literatur und Hinweisen Herrn Priv.-Doz. Dr. H. Newesely; und für ihre Unterstützung und Diskussionsbereitschaft allen Mitarbeitern des Geochemischen Institutes der Universität Göttingen.     

Die Reaktion Phlogopit + Calcit + Quarz = Tremolit + Kalifeldspat + H2O + C2O

Hydrothermal experiments with mixtures of synthetic minerals have shown the reversibility of the reaction 5 phlogopite + 6 calcite + 24 quartz = 3 tremolite + 5 K-feldspar + 2 H₂O + 6 CO₂. In an isobaric T – diagram the equilibrium curve reaches a maximum at = 0,75. The P, T-values for this maximum are: 2 kb-523°; 4 kb-585°; 6 kb-625°; P±5%, T±10° C. These results give a first approximation of the P, T conditions responsible for a similar mineral reaction which has been recorded from natural metamorphic assemblages.

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Herrn Prof. H. G. F. Winkler danke ich für anregende Diskussionen, desgleichen Herrn Dr. D. Puhan für wichtige Hinweise und Mitteilung seiner exp. Daten. Herrn Prof. V. Trommsdorff und Herrn P. H. Thompson bin ich für petrographische Angaben zu Dank verpflichtet. Der Aufbau der Hydrothermalanlage und die Finanzierung der laufenden Untersuchungen wurde aus den Mitteln des Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung ermöglicht. Für diese Unterstützung gilt daher mein besonderer Dank.     

Der Einfluß verschiedener Substitutionen auf die Gitterkonstanten von koexistierenden Biotiten und Muskowiten

Structural formulas were calculated for 8 analysed coexisting biotite-muscovitepairs from granitic rocks. Characteristic components of these structural formulas were plotted against the unit cell dimensions of these micas.In accordance with the results of Gower (1957) the substitution of OH^– by F^– in trioctahedral micas was found to reduce c ₀ · . However, in contrast to his statements, octahedral alumina was found to reduce c ₀ · sin also and to an even larger extent than fluorine. This observation is in agreement with the commonly encountered compacting of the mica structure through replacement of 3 large cations (Fe²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺) by two smaller ones (Al³⁺, Fe³⁺).Concerning b ₀ the combined amounts of octahedral Al and tetrahedral Si cause a reduction of this value, which means indirectly that tetrahedral Al alone would increase b ₀.Reductions of b ₀ and c ₀ · sin by Al in synthetic micas were also found by Crowley and Roy (1964) and Seifert (1966) for the substitution Mg + Si by two Al in trioctahedral micas.In an earlier paper the author (Müller, 1966) has already shown with the same mica samples that the substitutions of M²⁺ by Al³⁺ and of OH^– by F^– also have the strongest effects of all substitutions on the refractive indices, densities, and specific refractive energies of these micas. Therefore it is evident that the latter effects as well as the changes of lattice constants described in this paper are interrelated.

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Mein Dank gilt den Herren Dr.W. Harre und Dr. H. Gundlach, Bundesanstalt für Bodenforschung, Hannover, für die Ausführung der chemischen Glimmeranalysen, sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für ihre finanzielle Beihilfe. Herrn Dr. F. Seifert, Kiel, danke ich für zahlreiche sachliche Diskussionen und Hinweise und für die Überlassung seines Algol-Rechenprogramms, mit welchem 4 der 16 Strukturformeln elektronisch berechnet wurden. Herrn Prof. Dr. F. Liebau, Kiel, verdanke ich einige freundliche Ratschläge.     

Zur Genese der kretazischen Eisenerze von Auerbach (Oberpfalz)

Zusammenfassung Die kretazischen Auèrbacher Eisenerze sind in Erosionsrirmän in Malmkalk bzw. -dolomit überwiegend syngenetisch-sedimentär durch, Ausfällung von Fe⁺⁺-und HCO₃ -Ionen enthaltenden Lösungen als Siderit bzw. — nach Oxydation des Eisens - als Nadeleisenerz zur Ablagerung gelangt. Ein Teil der heute vorliegenden Nadeleisenerze ist auch auf spätere Oxydation von primärem Eisenkarbonat zurückzuführen. Wesentliche Hinweise auf die Genese geben — außerden Lagerungsverhältnissen — vor allem der geringe Aluminiumgehalt der hochprozentigen Erze und der hohe Kohlenstoffgehalt der Weißerze; daneben werden auch andere Elemente, wie Bor, Yttrium, Phosphor, Mangan, Titan usw. zur Dentung herangezogen.Den Herren der Maxhütte möchten wir für die Förderung der Arbeit und die Erlaubnis zur Veröffentlichung und Herrn Prof. Dr. C. W.,Correns für seine vielseitige Unterstützung aufrichtig danken, außerdem auch Herrn Prof. Dr. Tx. ERNST, in dessen Institut ein Teil der abschließenden Arbeiten durchgeführt wurde. Herrn Dr. H.Tilliviann (Bayer. Geol, Landesamts danken wir für zahlreiche, freundliche Hinweise und die Überlassung von Proben.     

Bestimmung sehr kleiner Verteilungskoeffizienten von Cs,Na und Ba zwischen Lösung und KCl-Einkristallen mit Hilfe radioaktiver Isotope

Distribution of Cs, Na, and Ba between great monocrystals of KCl and water solution was investigated. Impurity was either labelled by long-lived radioactive isotopes or was activated after growth of the crystals by neutrons in a nuclear reactor. No influence on partition coefficients was caused by using radioactive tracers, e.g. due to raised inclusion of mother liquor. Between impurity concentrations from 3·10^–4 to 10^–1 in the solution the partition coefficients were nearly constant and about 10^–3 for Na, about 10^–4 for Cs, and <5·10^–5 for Ba in KCl at temperatures of 40° C. If different impurity ions were built in simultaneously, the partition coefficients were independent of composition of solution. In case of Cs in KCl capture of Cs increased with increasing temperature.

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Meinem hoehverehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. W. von Engelhart, danke ieh für die freundliehe Überlassung des interessanten Themas. Für die stete Förderung und die zahlreichen fruehtbaren Diskussionen und Anregungen bin ich ihm und Herrn Dr. H. Puchelt zu großem Dank verpflichtet.Dem Bundesnlinisterium für wissensehaftliehe Forsehung danke ieh ffir die großzügige Unterstützung der Arbeit.Herrn Prof. Dr. W. Seelmann-Eggebert und Herrn Dr. V. Schneider vom Kernforsehungszentrum Karlsruhe und Herrn Dr. Bartel von der Kernforsehungsanlage Jülich danke ich für die Unterstützung bei der Neutronenaktivierung und Herrn Dr. J. Ottemann vom Mineralogischen Instigut der Universität Heidelberg für die Untersuchung mit der Elektronenmikrosonde.     

Calculation of equilibration conditions for garnet granulite and garnet websterite nodules in African kimberlite pipes

Summary Pressure/temperature estimates based on different combinations of calibrated mineralogical thermometers and barometers and alternative assumptions concerning the Fe²⁺/(Fe²⁺+Fe³⁺) ratios in the mineral phases are compared for a suite of fourteen nodules. PreferredP/T values have been obtained by simultaneous solution of eq. (12) ofWood (1974) for garnet-orthopyroxene equilibria and theEllis andGreen (1979) equation defining theP,T,X dependence of the Fe²⁺–Mg²⁺ partition coefficient for coexisting garnet and clinopyroxene. However, to obtain realistic results it is first necessary to calculate the Fe³⁺ contents in the minerals—conveniently done on a charge balance basis. The favoured meanP/T estimates of 654±36°C and 10.8±3.1 kbs are compatible with a lower crustal origin for this nodule suite.

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Berechnung von Gleichgewichts-Bedingungen von Granat-Granulit und Granat-Websterit-Xenolithen in afrikanischen Kimberliten

Zusammenfassung Druck-Temperatur-Berechnungen auf Grund verschiedener Kombinationen von kalibrierten mineralogischen Thermometern und Barometern sowie alternativer Modelle der Fe²⁺/(Fe²⁺+Fe³⁺)-Verhältnisse in den Mineralen einer Gruppe von 14 Einschlüssen werden verglichen. BevorzugteP/T-Werte ergaben sich durch simultane Lösung der Gl. (12) für Granat-Orthopyroxen-Gleichgewichte vonWood (1974) und der Gleichung vonEllis undGreen (1979), die dieP-T-X-Abhängigkeit des Fe²⁺–Mg²⁺-Verteilungskoeffizienten für koexistierende Granat und Clinopyroxen definiert. Um realistische Ergebnisse zu erhalten, ist es jedoch zuerst notwendig, die Fe³⁺-Gehalte der Minerale zu berechnen, vorzugsweise auf der Grundlage des Ladungsausgleichs. Die bevorzugten Durchschnittswerte von 654°±36°C und 10.8–3.1 kb sind in guter Übereinstimmung mit einer Herkunft aus der unteren Kruste.

     

Die Beziehungen zwischen der chemischen Zusammensetzung,Lichtbrechung und Dichte einiger koexistierender Biotite,Muskowite und Chlorite aus granitischen Tiefengesteinen

From 19 granitic rock samples the coexisting biotites, muscovites, and chlorites were separated by means of a magnetic separator as well as through hand-picking under the microscope.The measured refractive indices and densities of the biotites and of the iron-rich chlorites show stronger variations than those measured on the muscovites.These data, together with 20 complete chemical analyses of these complicated layer silicates, were used to test the applicability of the rule of Gladstone and Dale giving a simple theoretical relationship between chemical composition, density and mean refractive index of a substance.For 16 samples the theoretical densities according to Gladstone-Dale agree within 2% with the measured densities. In 4 samples of biotite and muscovite showing high contents of fluorine discrepancies up to 4% were found.This might suggest that the specific refractive energy for F in layer silicates is different from the value given by Larsen and Berman for silicates in general.The effects of substitutions of main elements Si, Al, Fe²⁺, Mg, K, Ti, Fe³⁺, Ca, and F on the refractive indices of layer silicates are shown to be very complex.

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Mein Dank gilt Herrn Direktor Prof. Dr. H. R. v. Gaertner, welcher meine Untersuchungen während meiner Tätigkeit bei der Bundesanstalt für Bodenforschung, Hannover, mit Interesse förderte. Ferner danke ich den Herren Dr. W. Harre und Dr. H. Gundlach, Bundesanstalt für Bodenforschung, für die Durchführung der chemischen Mineralanalysen, sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für ihre finanzielle Beihilfe. Meinen Assistentinnen Frau H. Grapp, Frl. B. Köhler, Frl. G. Klaetsch und Frau R. keese sei herzlich für ihren geduldigen Fleiß bei den Separierungsarbeiten gedankt.     

Das Problem Akmit-Ägirin

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde erneut die Frage nach dem Zusammenhang zwischen der Farbe der Natriumeisenpyroxene und ihrer chemischen Konstitution aufgeworfen. Da die früheren Versuche, diese Frage auf analytischem Wege zu lösen, nicht zum Ziele geführt hatten, wurde hier das reine Endglied NaFe^IIIISi₂O₆ synthetisch hergestellt; in weiteren Versuchen wurden Na und Fe³⁺ durch andere Ionen zu einem kleinen Teil ersetzt und der Einfluß auf die Farbe ermitteltEs wurden Versuche durchgeführt, bei denen Na durch Ca oder Cd, Fe³⁺ durch Mg, Mn²⁺, Fe²⁺, Co, Ni oder Zn ersetzt wurde; bei weiteren Versuchen wurde anstelle von Fe³⁺ zu einem kleinen Teil sowohl eines der obengenannten 2wertigen Ionen als auch Ti⁴⁺ oder Zr⁴⁺ eingebaut. Die erhaltenen Mischkristalle wurden optisch und röntgenographisch untersucht.Zur näheren Charakterisierung dieser Mischglieder wurde in einer Reihe von Schliffen das Absorptionsspektrum in verschiedenen kristallographischen Richtungen bestimmt und mit den ebenfalls aufgenommenen Absorptionskurven von natürlichen Ägirinen verglichen.Auf Grund der synthetischen Versuche werden folgende Definitionen vorgeschlagen: Die Namen Akmit und Ägirin sollen weiterhin für Natriumeisenpyroxen nebeneinander beibehalten werden, wobei die Abgrenzung gegenüber Ägirinaugit gemäß dem Vorschlag vonTröger (2) vorgenommen werden kann. Für die Unterscheidung der beiden Varietäten soll gemäß den bisherigen Gepflogenheiten die Farbe maßgebend sein.Das reine Endglied NaFe^IIISi₂O₆ ist braun und muß deshalb als Akmit bezeichnet werden.Ferner sind mit Akmit die Mischkristalle zu bezeichnen, bei denen das Fe³⁺ durch Mn ersetzt ist, da auch diese Glieder braune Farbe aufweisen; die Ansicht vonGrout konnte also durch synthetische Versuche bestätigt werden.Die grüne Farbe der Ägirine in RichtungX undY wird durch die gleichzeitige Anwesenheit von 2- und 3wertigem Eisen hervorgerufen, so daß als Ägirin diejenigen Mischkristalle zu bezeichnen sind, bei denen 3wertiges Eisen durch zwertiges ersetzt ist. Der Einfluß des 2wertigen Eisens überwiegt dabei gegenüber dem Einfluß anderer Ionen.Das häufigere Auftreten des Ägirin gegenüber Akmit hat also seine Ursache darin, daß in der Natur 2wertiges Eisen praktisch stets vorhanden ist.Die Gitterkonstanten von Akmit und Ägirin sind im Bereich der hier erzielten Meßgenauigkeit gleich und wurden wie folgt bestimmt:a = 9,66 Åb = 879 Åc = 5,26 Å = 72,7 °Die Arbeit wurde gefördert durch eine Spende keramischen Materials zum Bau der Versuchsöfen, wofür ich auch an dieser Stelle der Fa. Stemag in Lauf meinen Dank aussprechen möchte.Der Fa. Elchem in Nürnberg danke ich für die Durchführung der Spektralanalysen sowie für die Anfertigung einer Aufnahme mit der Guinier-Kammer.Ferner danke ich dem Institut für Anorganische Chemie der Universität Erlangen für Überlassung, bzw. Anfertigung einiger Substanzen.     

Das System NaAlSi3O8-BaAl2Si2O8-H2O bei 1 Kbar

The system albite-celsian-water was investigated at isothermal sections of 670, 760, 800, 900, 1000 and 1100° C at 1 Kbar. At temperatures above about 950° C the existence of a solid solution series could be shown. In the condensed part of the 930° C/1 Kbar section the partition of barium between melt and coexisting crystals was measured using an electron probe microanalyzer. The barium content of crystals grown in equilibrium with a melt is always higher than the barium content of the starting composition, so albite-celsian shows an ascending type solid solution series at low total water pressures. In the subsolidus region two types of solvi are existent, which show different ways of phase unmixing. The relatively low barium contents of natural albites are interpreted as being due to geochemical reasons rather than crystalchemical reasons.

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Meinem hochverehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. K. Jasmund, danke ich für sein lebhaftes Interesse während der Durchführung dieser Arbeit und für die kritische Durchsicht des Manuskripts. Mein Dank gilt ferner Herrn Dr. H. A. Seck für die Einarbeitung in die experimentellen Methoden der Hydrothermalsynthese und für kritische Anmerkungen zum Manuskript. Fräulein Dr. M. Corlett danke ich für wertvolle Informationen zur Messung mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde.

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Die Untersuchung wurde mit Hilfe von Personal- und Sachmitteln durchgeführt, die Herrn Professor Dr. K. Jasmund von der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt worden waren.     

Über die Synthese von Albiten bei Temperaturen von 250 bis 700° C

A glass of composition NaAlSi₃O₈ with small contents of Fe has been crystallized in the presence of water vapor under 1000 bars, at temperatures in the range of 250 to 700° C for varying periods of time. The synthetic crystals were investigated microscopically and by x-ray powder diffraction methods. Most of the crystals are twinned according to the albite law, but other twins are found too. Size and form of the crystals seem to depend on the temperature of crystallization. The optic axial angles (2V _x ) of the albites being measurable on the universal stage are in the range of 50 to 100 degrees. There seems to exist a linear relation between the 2₁₃₁–2_1¯31 values (used as an indicator for the degree of ordering) and the 2V _x values. The change of the lattice parameters from albite (D) to albite (O) is suggested to deviate slightly from linearity.In contrast to previous investigations the steady value of 2₁₃₁–2_1¯31 which is characteristic of the temperature of crystallization was reached more rapidly. These results suggest that small content of Fe in the glass had a catalytic effect on the Al/Si ordering.

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Herrn Dr. F. Seifert (Ruhruniversität Bochum) danken wir herzlich für die Einweisung in die experimentellen Untersuchungsmethoden sowie für manchen kritischen Hinweis. Danken möchten wir auch Herrn Dr. P. K. Hörmann für die Kontrolle der chemischen Zusammensetzung des Albitglases sowie Herrn Dr. C. W. Burnham (Harvard University) für die Bereitstellung des Rechenprogramms. Nicht zuletzt danken wir Herrn Prof. Dr. F. Karl für die kritische Durchsicht des Manuskriptes.     

Verteilung anorganischer Fremdionen bei der Kristallisation von Alkalichloriden

Investigations were made on the distribution of the foreign cations Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺, NH ₄ ⁺ , Ca⁺⁺, Sr⁺⁺, Ba⁺⁺ and Pb⁺⁺ between NaCl-, KCl- and RbCl-single crystals and their aqueous solutions or melts. The growth conditions were kept as constant as possible: large single crystals grew slowly, that is from melts at constant undercooling and from solutions at low and constant supersaturation. The distribution coefficient D=C _s /C _l was calculated for the different systems (C _s =concentration of the foreign substance in the crystal, C _l =concentration of the foreign substance in the liquid phase, both in Mol-%). The different values for D can be explained qualitatively with the help of the ionic radii or by comparing the gain of energy with the expenditure of energy, which play an important part during the process of crystallization.

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Meinem hochverehrten Lehrer, Prof. Dr. W. v. Engelhardt, gilt mein besonderer Dank für die Überlassung des interessanten Themas und für seine wertvolle Unterstützung und Beratung während dieser Arbeit. Herrn Prof. Dr. S. Haussühl bin ich für viele Ratschläge und Hinweise zu Dank verpflichtet. Ferner danke ich allen wissenschaftlichen und technischen Mitarbeitern des Tübinger Mineralogischen Instituts, die mir mit Rat und Tat bei der Durchführung dieser Arbeit behilflich waren.     

Stilpnomelan als alpinmetamorphes Produkt im Mont-Blanc-Granit

Stilpnomelane is known to be index-mineral of lowest metamorphic facies in the northern zone of the Swiss Alps. In Montblanc-region the first stilpnomelane due to alpine metamorphism will be found in the Montblanc-granite, whereas until now the adjacent metamorphic rocks in the north of granite have not yielded any stilpnomelane. This could be explained by chemical control in the metamorphic rocks or by instability of stilpnomelane because a new formed biotite has been found in the shearing-zones in the northern part of granite and stilpnomelane is disappearing.Metamorphic reactions in the very coarse granite are bound to the limits between constituents or to the interior of larger crystals. Stilpnomelane very often has been found in microcline situated near to biotite or chlorite of primary origin. Towards the southern part of granite stilpnomelane will be found in larger quantities and occasionally a new formed chlorite will appear. This evolution is accompanied by the appearance of larger quantities of patch-perthite and chessboard-perthite in the microcline-megacrysts.Probably a green biotite coexists with stilpnomelane, but majority of alpine biotite has been formed in a later phase and is accompanied by a strong change of quartz-fabric and disappearance of stilpnomelane.One might suppose, that the change of lowest greenschist-facies (stilpnomelane) to a higher degree (biotite) even over very short distances depends more on the influence of changing chemical composition in the coexisting aqueous-gaseous phases than on a real increase of pressure and temperature.

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Ich danke Herrn Prof. Dr. E. Niggli, Bern, für die Möglichkeit des ständigen Erfahrungsaustausches und die Bereitstellung der Nonius-Kamera und Herrn Prof. Dr. H. G. F. Winkler, Göttingen, für wertvolle Hinweise und kritische Stellungnahme. Endlich sei Herrn Prof. Dr. P. Bearth, Basel, herzlich gedankt für die Diskussion und die Mitteilung weiterer Fundpunkte von Stilpnomelan.Wertvolle Unterstützung erhielt diese Arbeit durch einen Kredit des Schweizerischen Nationalfonds.     

Die Gneishornfelse um Steinach in der Oberpfalz

Zusammenfassung Bereits vor der Intrusion des Leuchtenberger Granits waren seine Rahmen-gesteine unter den Bedingungen der Amphibolit-Fazies regionalmetamorph eingeformt worden, wobei sich folgende Paragenesen bildeten: Muscovit + Biotit + Granat ± Sillimanit ± Staurolith (+ Quarz + Plagioklas) Muscovit + Biotit ± Kalifeldspat (+ Quarz + Plagioklas).Die Kontaktmetamorphose führt in den äußeren Bereichen der Aureole zur Paragenese Muscovit + Andalusit + Cordierit + Biotit (+ Quarz + Plagioklas), die der Hornblende-Hornfels-Fazies entspricht.In der inneren Kontaktzone werden die p-t-Bedingungen einer höhergradierten Hornfelsfazies erreicht, die sich in der Paragenese ± Kalifeldspat + Sillimanit + Cordierit ± Almandin + Biotit (+ Quarz + Plagioklas) dokumentiert.Die zonale Anordnung der Mineral-Paragenesen im Kontakthof läßt sich durch quantitative Verbreitungskarten anschaulich machen (150 Modalanalysen aus 59 Fundpunkten). Phasenbeziehungen und Mineralreaktionen werden anhand von AKF- und AFM-Diagrammen diskutiert, für deren Aufstellung 19 Mineralanalysen neu ausgeführt wurden.Durch den Vergleich mit derzeit verfügbaren experimentellen Unterlagen lassen sich die p-t-Bedingungen im Steinacher Kontakthof abschätzen. Danach ist ein Druckbereich von 1,5–3 kbar am wahrscheinlichsten. Mit der Bildung der höchst-gradierten Hornfelse waren 550° C sicher überschritten, während nach dem Jaeger-Modell 700° C als alleroberste Temperaturgrenze anzusehen ist. In der innersten Kontaktzone muß man mit geringen O₂-Partialdrucken rechnen.

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The gneiss-hornfelses of Steinach, Oberpfalz (Bavaria)

The southern margin of the Leuchtenberg granite massive is surrounded by a thermal aureole in which banded gneisses and mica schists have been transformed into hornfelses containing andalusite, sillimanite, cordierite, and almandine.Before the intrusion of the granite, the country rocks had undergone regional metamorphism to give mineral assemblages typical of the amphibolite facies: Muscovite + biotite ± K-feldspar + quartz + plagioclase in the banded gneisses and muscovite + biotite + garnet ± sillimanite ± staurolite + quartz + plagioclase in the mica schists.In the outer zone of the aureole, contact metamorphism produced the assemblage: Muscovite + andalusite + cordierite + biotite + quartz + plagioclase, corresponding to the hornblende-hornfels facies.In the inner zone of the aureole, increasing temperatures yielded the high grade assemblages: K-feldspar + sillimanite + cordierite ± almandine + biotite + quartz + plagioclase sillimanite + cordierite ± almandine + biotite + quartz + plagioclase.The zonal arrangement of the mineral assemblages within the Steinach aureole is shown in quantitative distribution maps of andalusite, contact-metamorphic sillimanite, cordierite, and contact-metamorphic garnet respectively, based on 150 modal analyses (from 59 points, Fig. 1). Andalusite (Fig. 10) reaches its maximum at about 200–400 m from the granite border and, toward it, is more and more substituted by sillimanite (Fig. 11). On the other hand, contact metamorphic sillimanite goes to the outer zone of the aureole almost as far as andalusite. This means that the sillimanite isograd passed across the andalusite zone during the contact metamorphism. Cordierite (Fig. 12) shows a constant increase from the margin to the innermost zone of the aureole, as does contact metamorphic garnet (Fig. 13). Phase relations and mineral reactions are discussed in terms of AKP- and APM-diagrams (Figs. 14, 15, 17, 18) based on 19 new mineral analyses (Tables 5–9).With respect to the experimental data so far available, possible P-T-conditions within the Steinach aureole have been discussed. The transition from the low to the high grade assemblages took place very near to the cross-over point of the andalusite/sillimanite equilibrium curve and the breakdown curve of muscovite + quartz in the P-T-diagram (Figs. 16, 19).This gives a minimum H₂O-pressure of 1 kbar. In the innermost contact zone, temperatures must have exceeded 550° C, which is in good agreement with recent oxygen-isotope data as well as with Jaeger's model. As is shown by the ore mineral assemblages, studied in polished sections (Table 10), the oxygen activity in the high grade hornfelses was low.

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Prof. S. Matthes (Würzburg) möchte ich für das lebhafte, fördernde Interesse an dieser Arbeit sowie für die Überlassung von Proben und von Geräten der DFG meinen herz-lichen Dank aussprechen. Wesentlichen Anteil am Gelingen dieser Untersuchung hat auch Prof. B. W. Evans, dem ich für die freundschaftliche Aufnahme in Berkeley, für die ständige Bereitschaft zur Diskussion und für wertvolle Anregungen zu großem Dank verpflichtet bin. Weiter danke ich Prof. W. Schreyer (Bochum) und Prof. F. J. Turner (Berkeley) für die kritische Durchsicht des Manuskripts sowie Mr. L. K. Burns (Berkeley), Dr. A. Peters und Dr. P. Richter (Würzburg) für wichtige Hinweise bei der Analytik. Die Untersuchungen an der Mikrosonde in Berkeley wurden durch ein Stipendium der Deutschen Forschungs-gemeinschaft ermöglicht; das Gerät stand durch die Unterstützung der National Science Foundation (grant GA 500) zur Verfügung. Beiden Organisationen sei für ihre Hilfe gedankt.

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Textlich gekürzte, aber um neue Untersuchungsergebnisse erweiterte Fassung einer Habilitationsschrift, angenommen im Januar 1968 von der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Würzburg.     

Sedimentpetrographische Untersuchungen des Flammenmergels

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurden tonig-kalkig-kieselige Proben des Flammenmergels aus einem Profil von Wrisbergholzen sowie Einzelproben von der Hohen Schanze und von Othfresen-Liebenburg hauptsächlich optisch und röntgenographisch untersucht.Als wesentliche Komponenten treten auf: verschiedene Modifikationen der Kieselsäure (Quarz, Chalcedon, Opal), Calcit, Muskovit, Montmorillonit und Glaukonit. Es wurde festgestellt, daß der Flammenmergel sehr verschieden ausgebildet sein kann: neben Kalkbänken gibt es mehr kieselige Partien, daneben auch lockere tonig-mergelige Schichten.Es wurde versucht, das Vorhandensein von Opal, Chalcedon und neugebildetem Quarz zu erklären. Dabei wurde angenommen, daß die im Flammenmergel häufig vorkommenden Kieselorganismen unter hohem pH-Wert aufgelöst und die dadurch gelöste Kieselsäure bei niedrigem pH-Wert wieder ausgeflockt wurde. Nach seiner Zusammensetzung ist der Flammenmergel ein chemisch-biogenes Sediment mit klastischem Anteil (maximal 30%).

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Argillaceous-calcareous-siliceous samples of the flammenmergel from a section at Wrisbergholzen and some samples from Hohe Schanze and Othfresen-Liebenburg were investigated mainly with optical and X-ray methods.The essential components are: different modifications of SiO₂ (quartz, chalcedony, and opal), muscovite, montmorillonite, and glauconite.It can be seen that the flammenmergel occurs in different forms: limestone beds change to more siliceous parts or loose, argillaceous-marly beds.An explanation for the occurence of opal, chalcedony, and newly formed quartz is given. It was assumed that siliceous organisms, abundant in the flammenmergel, were dissolved under a high pH-value and that the so-formed SiO₂-solution coagulated under a low pH-value.According to its composition, the flammenmergel is a chemical-biogenetic sediment containing clastic components up to 30%.

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Diese Arbeit wurde hauptsächlich im Rahmen des Studiums als Vorarbeit im Jahr 1962/63 ausgeführt. Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. C. W. Correns möchte ich für die Überlassung des Themas und sein förderndes Interesse sehr danken. Für sehr anregende Diskussionen danke ich Frau Dr. P. Schneiderhöhn und Herrn Prof. Dr. O. Braitsch. Für freundliche Unterstützung bei der Probenbeschaffung und einige Hinweise möchte ich Herrn Dr. F. Schmid vom Niedersächsischen Landesamt für Bodenforschung und Herrn Dr. H. Kolbe vom Erzbergbau Salzgitter danken. Fräulein Uebach sei für die Ausführung der chemischen Vollanalysen gedankt.     

Experimentelle Bildung von SiO2-Mineralien aus natürlichen Silikaten und silikatischen Gesteinen bei 180° C

Zusammenfassung Bei einer Temperatur von 180°C wurde die Umwandlung eines Trachyandesites sowie eines Serpentins in Quarz im alkalischen Milieu untersucht.Die Bildung der SiO₂-Mineralien erfolgte aus den silikatischen Gemengteilen dieser Gesteine, wie auch Versuche mit Alkalifeldspat, Plagioklas, Augit und Biotit zeigen.Unter dem Einfluß von verschiedenen KOH- und NaOH-Lösungen kam es zu einem Abbau der silikatischen Substanzen und zur Bildung von Cristobalit und dann erst von Quarz.Bei geringeren Alkalikonzentrationen bleibt der Cristobalit sehr lange erhalten; bei höheren Konzentrationen dagegen kommt es zu einer raschen Bildung von Quarz. Es zeigt sich dabei, daß die NaOH-Lösungen die Quarzbildung stärker beschleunigen als die KOH-Lösungen. Die experimentell zu SiO₂-Mineralien umgewandelten Trachyandesite konnten mit den natürlichen opalisierten Trachyandesiten verglichen werden.Auch aus Cristobalit und Alunit bestehende natürliche Zersetzungsprodukte des Trachyandesites konnten experimentell nachgebildet werden. Dies geschah durch die Einwirkung von alkalischen Lösungen und darauffolgend von Schwefelsäure auf den Trachyandesit.

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Experimental formation of SiO₂-minerals out of natural silicates and silicatic rocks at 180° C

The transformation of both trachyandesite and serpentine into quartz in alcalic surroundings at 180° C was investigated by experiments. The SiO₂-minerals were formed out of the silicatic components of the rocks (trachyandesite and serpentine), as was shown by experiments with potassium feldspar, oligoclase, augite and biotite. Under the influence of differing KOH and NaOH solutions the silicatic substances were dissolved, and cristobalite at first, and only afterwards quartz were formed. At low alcalic concentrations the cristobalite was preserved for a long time whereas higher alcalic concentrations led to a rapid formation of quartz. The NaOH-solutions speeded up the formation of quartz to a greater extent than KOH-solutions. The trachyandesite, experimentally transformed into SiO₂-minerals, could be compared with the naturally opalized trachyandesites. Products of natural alteration consisting of cristobalite and alunite could likewise be imitated in experiments, when the trachyandesite was transformed first by alcalic solutions and then by sulphuric acid.

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Herrn Professor Dr. H. Heritsch danke ich für sein dauerndes Interesse an dieser Arbeit, für Ratschläge und kritische Bemerkungen sowie dafür, daß die Experimente am Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Graz durchgeführt werden konnten. Herrn Professor Dr. C. W. Correns danke ich für wertvolle Hinweise und für die Möglichkeit, die experimentelle Technik in Göttingen anläßlich eines Studienaufenthaltes kennenzulernen. Ebenso gilt mein Dank Herrn Professor Dr. K. H. Wedepohl. Ferner danke ich Frl. Dr. A. Heydemann für anregende Diskussionen. Herrn Dr. F. Grasenick, dem Leiter des Forschungszentrums für Elektronenmikroskopie der Hochschulen in der Steiermark, verdanke ich die elektronenmikroskopischen Aufnahmen.     

The triple point andalusite — Sillimanite — Kyanite

The triple point in the Al₂SiO₅ polymorphic system has been determined experimentally; it lies at 6.5±0.5 kb and 595±10° C. This result differs strongly from the data of other experimental investigations on this system; the reasons for this are discussed. The new data given here for the phase boundaries kyanite/sillimanite and andalusite/sillimanite as well as the resulting position of the triple point agree with petrologic considerations based upon both experimental work in related systems and petrographic observations.Herrn Professor Dr. H. G. F. Winkler danke ich für die wohlwollende Förderung dieser Untersuchung, für wertvolle Diskussionen und Ratschläge sowie für die Erlaubnis, die mit Hilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft aufgebauten Apparaturen zu benutzen. Herr Dr. N. D. Chatterjee korrigierte das Englisch des Manuskripts; hierfür sei ihm herzlich gedankt.     

Progressive niedriggradige Metamorphose glaukonitführender Horizonte in den helvetischen Alpen der Ostschweiz

Glauconite-bearing formations of Cretaceous and Tertiary age in the Helvetic zone of the Glarus Alps have been investigated by microscopic, X-ray, wet chemical, electron microprobe, Mössbauer spectroscopic, and K-Ar dating methods. 3 different metamorphic zones with increasing grade can be distinguished (Fig. 3). Original, unmetamorphosed sediments containing glauconite-calcite-quartz±chlorite comprise zone I. The glauconite is very rich in potassium (8–9 wt.%) and the chlorite is Fe-rich. In zone II green stilpnomelane forms by the reaction: glauconite±chlorite + quartz = stilpnomelane + k-feldspar + H₂O + O₂. The green stilpnomelane contains as much as ten times the amount of K found in brown stilpnomelane, which is believed to be a weathering feature. In zone III biotite appears by the reaction: chlorite + k-feldspar = biotite + stilpnomelane + quartz + H₂O. Riebeckite is a possible additional phase in all three zones. Generally, zones I–III are arranged nearly parallel to the Alpine border with metamorphic grade increasing to the south. In the Glarnisch Massif, however, the transition from zone I to zone II is clearly controlled by the overburden of the nappe pile (Fig. 6). The beginning of zone II also seems to coincide with the middle of the anchizone, as defined by illite-crystallinity measurements in adjoining marly shales and slates; this corresponds approximately to the transition from the zeolite facies to the prehnitepumpellyite facies.K-Ar-ages on glauconites regularly decrease when approaching the zone I/II-transition. Field evidence and combined K-Ar age determinations on glauconites, stilpnomelanes and riebeckites point to a peak of the metamorphism during Lower to Middle Oligocene, shortly after the main orogenic phase in this part of the Helvetic Alps.

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Die Autoren danken Herrn Prof. E. Niggli für das fördernde Interesse an dieser Arbeit, die Überlassung der Probe EN 8999 sowie die kritische Durchsicht des Manuskriptes. Für wertvolle Diskussionen und Hinweise danken wir den Prof. E. Jäger, R. Herb und P. M. Orville sowie Dr. W. D. Brückner und Dr. N. Clauer. M.F. möchte Herrn E. Weber herzlich für die Einführung auf der Mikrosonde danken. Herrn Prof. Th. Hügi danken wir für die Benützung des geochemischen Labors, Herrn Prof. H. Schwander für einige Na-Bestimmungen auf der Basler Mikrosonde und Herrn Dr. F. Hofmann für die Bestimmung der C-Gehalte. Den Herren Theo Küpfer und J. Fuhrimann verdanken wir verschiedene Laborarbeiten. Diese Arbeit wurde durch die folgenden Stipendien des Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung unterstützt: Nr. 5358.2 an M.F., Nr. 2.367.70 an J.H. sowie Nr. 2598 an P.R. Die Durchführung der Mikrosondenanalysen wurden zudem möglich dank eines Studienaufenthaltes von M. F. an der Yale Universität, New Haven, Connecticut, wofür dieser Autor der Forschungskommission der Universität Bern zu großem Dank verpflichtet ist.     

Krokodile als Klimazeugen

Zusammenfassung Aus den wenigen bekannten Daten über Lebensweise und Verbreitung rezenter Krokodile wird versucht, Mindesttemperaturen für das Biotop fossiler Krokodile zu ermitteln. Die gefundenen Werte (+10 C und mehr für die Durchschnittstemperatur des kältesten Monats) sind im Vergleich mit bekannten PaläoTemperaturen durchaus wahrscheinlich.

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Summary Recent crocodiles are distributed up to the 10 or 15 C isothermal line of January/ N. Hemisphere or July/S. Hemisphere, see fig. 1. The analysis of the distribution of tertiary crocodiles in Europe indicates that probably recent and fossil crocodiles are restricted in their geographical range by the same temperature limits.

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Résumé Une analyse de la distribution des crocodiles tertiaires en Europe montre que probablement cettes formes fossiles de mÊme que les récents vivaient en régions oÚ les temperatures étaient au mois le plus froid au-dessus de 10 ou 15 degrés (v. Fig. 1).

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Erweiterte Fassung eines auf Anregung von Herrn Prof. Dr. H.Tobien auf der Jahrestagung der Geol. Ver. in Köln 1964 gehaltenen Vortrags.

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Zu danken habe ich Herrn Prof.Brinkmann, Bonn, und Herrn Prof. v.Gaertner, Hannover, für Diskussionshinweise (bezüglich des Biotops von Krokodilen und lokaler Temperaturverhältnisse), die in obigen Ausführungen berücksichtigt wurden; ferner danke ich Herrn Dipl.-Biol.Hemmer, Mainz, für kollegiale Beratung in zoologischen Fragen.     

Active ankerite cementation in the subsurface Eocene of southwest Texas

In subsurface samples of Wilcox (Eocene) sandstones, calcite cements occur above 2315 m depths, whereas ankerites occur at depths from 2560 m (temperatures 125 ° C) to at least 4650 m (temperatures 210 ° C). Microprobe analyses indicate that some shallow ankerites have appreciable excess calcium, analogous to protodomites. Ankerites at depths greater than 3200 m have compositions of about CaMg_0.5Fe_0.5(CO₃)₂.Oxygen isotope data suggests that the ankerites are similar to low temperature hydrothermal dolomites and that they have probably formed in pore fluids with higher O₁₈/O₁₆ ratios than sea water. The isotopic data also suggest that the ankerites have formed over a more limited temperature interval than they occur today.The ankerite is believed to have formed from calcite by the reaction 4CaCO₃+Fe²⁺+Mg²⁺=2CaMg_0.5Fe_0.5(CO₃)₂ +2Ca²⁺. Iron and magnesium for this reaction was apparently released by the breakdown of smectite to illite in mixed-layer clays. Bulk chemical analyses suggest that some iron was transferred from shales into sandstones. Mass balance and chemical considerations are compatible with this model.     

Differential-Thermo-Analyse einiger bei sehr hohen Temperaturen zerfallender Karbonatminerale

Zusammenfassung Für die drei über 1000° C zerfallenden Karbonat-Minerale Strontianit, Witherit und Norsethit werden zum ersten Male vollständige DTA-Kurven angegeben. Mit Hilfe der Abhängigkeitskurven der Zerfallstemperaturen von der Probenmenge wird eine halbquantitative Bestimmung der Minerale mit der DTA beschrieben und für drei Strontianitproben angewandt. Weiterhin werden die bei diesen Mineralen auftretenden Gitterumwandlungen diskutiert, dabei wird auf die Besonderheit der Abhängigkeit der Ausschlags-Intensität von der Teilchengröße und auf die Eignung dieser Abhängigkeit als Kriterium zum Erkennen einer Gitterumwandlung in der DTA hingewiesen.

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For three carbonate minerals, which decompose at temperatures above 1000° C, i.e. Strontianite, Witherite, and Norsethite, complete DTA-curves are given for the first time. With the help of dependence curves of decomposition temperatures, on the amount of material used, a method of half-quantitative determination of minerals with the DTA is proposed and applied to three Strontianite samples. Further the lattice changes that take place in these minerals are discussed. At the same time the fact that the intensity of deflexion is dependent on the particle size (in grounded material) is pointed out. It is also referred to that this dependence provides a suitable criteria for the recognition of a lattice change in DTA.

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Die verwandte Apparatur ist bereits früher eingehend beschrieben worden (Smykatz-Kloss, 1964). Als Probenhalter wurde ein Nickelblock verwendet, die Thermoelemente bestanden aus Pt/Pt₍₉₀₎ Rh₍₁₀₎; die Aufheizgeschwindigkeit betrug 12°/min, die Genauigkeit der Temperaturbestimmung war ±1° C.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. C. W. Correns danke ich für sein Interesse an dieser Arbeit, Herrn Prof. Dr. H. Harder, dem Direktor des Sedimentpetrographischen Instituts, für die sehr guten Arbeitsmöglichkeiten in diesem Institut. Herr Dr. F. lippmann aus dem Mineralogischen Institut der Universität Tübingen stellte freundlicherweise den Norsethit zur Verfügung; dafür und für die Erlaubnis zur Veröffentlichung der DTA-Daten des Norsethits danke ich ihm.