Deep-sea carbonates: Reading the carbon-isotope signal

The carbon isotope signal in deep-sea sediments reflects a mix of (1) global changes in the rates of exchange of the ocean's carbon reservoir with biosphere, soil, and sediments, (2) global and regional changes in surface water productivity, (3) internal shifts in water-mass structure and circulation (basin-basin fractionation, oxygen minimum development), and (4) organism-specific fractionation effects due to changes in micro-habitat and/or ontogenic fractionation (»vital effects«). Additional complications arise from differential preservation. It is impossible to entirely isolate these various factors. As a rule of thumb, long period signals that are parallel for planktonic and benthic data reflect external (global) fractionation patterns, whilst short-period signals are more likely tied to internal patterns (water-mass fractionation). The various approaches to interpretation are illustrated with three case studies: the Glacial-Holocene transition, the Messinian Carbon Shift, and the Miocene Monterey Excursion.

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Zusammenfassung Das Kohlenstoff-Isotopensignal in den Tiefseesedimenten spiegelt ein Zusammenspiel wider, das (1) von den globalen Austauschraten des ozeanischen Kohlenstoffreservoirs mit der Biosphäre, den Böden und den Sedimenten gesteuert wird, (2) in dem ein globaler und regionaler Wechsel in der Produktivität des Oberflächenwassers und (3) interne Veränderungen in der Wassermassen-Struktur und -Zirkulation (Becken-zu-Becken-Fraktionierung, Sauerstoffminimumentwicklung) zum Ausdruck kommen, und (4) in dem eine spezifische Fraktionierung hervorgerufen durch die Milieuänderung im Lebensraum der Organismen und/oder ontogenetische Fraktionierung (»Vitaleffekte«) erscheint. Zusätzliche Komplikationen entstehen aus unterschiedlichen Erhaltungsmöglichkeiten. Es ist unmöglich, alle diese verschiedenen Faktoren vollständig zu isolieren. Als Faustregel kann man annehmen, daß langpenodische Signale, die parallel mit Plankton- und Benthosentwicklungen verlaufen, externe globale Fraktionierungstrends widerspiegeln, während kurzzeitige Signale eher an interne Muster gebunden sind (Fraktionierung innerhalb der Wassermassen). Die verschiedenen Möglichkeiten der Interpretation werden an speziellen Fällen diskutiert: am Übergang Pleistozän zu Holozän, an der Veränderung des Kohlenstoffverhältnisses im Messinium und an dem Monerey-Maximum im Miozän.

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Résumé Le signal isotopique du carbone enregistré dans les sédiments océaniques résulte d'un ensemble de mécanismes qui reflètent: 1) les variations globales dans l'intensité des échanges entre le réservoir du carbone de l'océan et la biosphère, les sols et les sédiments, 2) les variations globales et régionales de productivité des eaux de surface, 3) les changements dans la structure et la circulation des masses d'eaux (fractionnement de bassin à bassin, développement d'un niveau à minimum d'oxygène), et 4) les effets de fractionnement propres aux organismes, dûs à des changements de micro-habitat et/ou à un fractionnement au cours de l'ontogénie (»effet vital«). La préservation différentielle ajoute certaines difficultés d'interprétation. Il n'est pas possible d'isoler entièrement chacun de ces différents facteurs. D'une manière générale les signaux à longue période dont les variations sont parallèles pour les données planctoniques et benthiques correspondent à un fractionnement dû à des facteurs externes (globaux), alors que les signaux à courte période sont plus vraisemblablement liés à des facteurs internes (fractionnement des masses d'eaux). Trois cas étudiés permettent d'illustrer ces différents types d'interprétation: la transition Glaciaire/Holocène, le »décrochement Messinien« et l'»enrichissement de Monterey« au Miocène.

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The plutonism in the North Chilean Coast-Range and its geodynamic significance

Extended deep plutons of the Chilean Coast-Range can, according to their composition, age and spatial distribution, be assigned to the following three Superunits, each of which represents a closed magmatic cycle. Albayay-Superunit approximately 300-200 m. a. Cifuncho-Superunit approximately 190-130 m. a. Esmeralda-Superunit less than 130 m. a.Structurally we distinguished five large batholithic complexes, which are tectonically displaced along vertical fault-planes. The petrographie composition ranges from gabbronoritic through dioritic up to granitic rocks with predominance of granitoids.Methodical investigation led beyond the explanation of the origin of the magma, and opened the way for new geogynamic interpretations. We postulate a model of repeated crustal thickening caused by continental collision, which is opposed to the schematic plate-tectonics model.

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Zusammenfassung In der Küstenkordillere Nordchiles lassen sich ausgedehnte Tiefengesteinskörper nach Stoffbestand, Alter und rÄumlicher Verteilung folgenden drei Superunits zuordnen, die jeweils einem abgeschlossenen magmatischen Zyklus entsprechen. Albayay-Superunit ca. 300-200 m. a. Cifuncho-Superunit ca. 190-130 m. a. Esmeralda-Superunit jünger als 130 m. a.Strukturell haben wir fünf grö\ere, durch Tektonik entlang vertikaler Brüche zerlegte Baholith-Komplexe ausgeschieden. Die petrologische Zusammensetzung reicht von gabbro-noritischen über dioritische bis zu granitischen Gesteinen, wobei der Schwerpunkt bei den Granitoiden liegt.Die methodische Untersuchung führte über die KlÄrung der Magmengenese hinaus und eröffnete den Zugang zu neuen geodynamischen Vorstellungen. Wir postulieren ein Modell einer mehrphasigen Krustenverdickung durch kontinentale Kollision, das im Gegensatz zu dem schematischen Modell der Plattentektonik steht.

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Resumen En la Cordillera de la Costa del Norte de Chile existen extensos cuerpos intrusivos que se queden asignar, sobre la base de su composición, edad y distribución espacial, a las tres Superunidades siguientes, las que a su vez corresponden a ciclos magmáticos completos. Superunidad-Albayay approximadamente 300-200 m.a. Superunidad-Cifuncho approximadamente 190-130 m.a. Superunidad-Esmeralda más jóvenque 130 m.a.Estructuralmente hemos distinguido cinco complejos batoliticos mayores recortados por una tectónica de fallas verticales. La compositión petrográfica va desde rocas gabronoríticas hasta graníticas pasando por las dioríticas, con predominio de granitoides.El análisis metódico de los datos obtenidos orientado a la petrogénesis de estos cuerpos dió lugar a nuevas interpretaciones geodinámicas. Postulamos un modelo de fases sucesivas de acumulación cortical mediante colisión continental, el cual se opone al esquemático modelo de la Tectónica de Placas.

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, , : Albayay-Superunit ... 300-200 Cifuncho-Superunit ... 190-130 Esmeralda-Superunit ... 130 . 5 . - , , . y ; .

     

Geological setting of the Tverrfjell copper/zinc deposit,Central Norway

The volcanogenic exhalative Tverrfjell deposit occurs in a sequence of predominantely mafic submarine meta-volcanics, interlayered with geosynclinal pelitic sediments, turbidites and volcanic breccias, belonging to the Early Cambrian to Early Arenigian Støren Group. Two major deformational phases and low to medium grade metamorphic conditions are recognized in the study area. Basalts are mainly tholeiitic but alkaline types occur as well. Extensive fractionation produced highly evolved basalts and even andesites. Basalt compositions are comparable to Type II-ocean floor basalt. The copper/zinc ores of the Tverrfjell deposit are strictly confined to an andesitic extrusive body. An extensive magma chamber is postulated to explain magma fractionation, and as a heat source that generated the exhalative Tverrfjell ore body. It is suggested that the deposit was formed at an intraplate volcanic center or back-arc spreading center.

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Zusammenfassung Die vulkanogen-exhalativ gebildete Tverrfjell-Lagerstätte befindet sich innerhalb einer Abfolge überwiegend mafischer, submariner Metavulkamte, die mit geosynklinalen pelitischen Sedimenten, Turbiditen und vulkanischen Brekkzien wechsellagern. Diese Gesteine gehören zur Støren-Gruppe, die vom Unterkambrium bis zum frühen Arenig reicht. Zwei Hauptdeformationsphasen in Verbindung mit niedrig bis mittelgradiger Metamorphose können im Arbeitsgebiet nachgewiesen werden. Die Basalte sind zumeist tholeiitisch, jedoch treten auch alkalibasaltische Typen auf. Durch starke Fraktionierung sind hoch entwikkelte Basaltmagmen und sogar Andesite entstanden. Die Basalte können mit Typ II-Ozeanbodenbasalten verglichen werden. Die Kupfer/Zinkerze der Tverrfjell-Lagerstätte sind strikt an einen andesitischen Extrusivkörper gebunden. Eine ausgedehnte Magmenkammer wird postuliert, in welcher die Magmenfraktionierung stattfand, und die als Wärmequelle für die Bildung des Tverrfjellerzkörpers angesehen wird. Aufgrund der Untersuchungsergebnisse wird angenommen, daß die Lagerstätte in einem Intraplatten-Vulkanzentrum oder in einem Back-arc spreading centre gebildet wurde.

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Résumé Le gisement volcanogénétique exhalatif du Tverrfjell se trouve au sein d'une série de métavolcanites sous-marines, surtout basiques, qui alternent avec des pélites géosynclinales, des turbidites et des brèches volcaniques. Ces roches appartiennent au groupe de Støren qui s'étend du Cambrien inférieur jusqu'à l'éo-Arénigien. Dans cette région, deux phases déformatives majeures ont été reconnues, liées à un métamorphisme de degré faible à moyen.La plupart des basaltes sont de type tholéiitique, mais il existe aussi des basaltes alcalins. Un fractionnement poussé a engendré magmas basaltiques très évolués et même des andésites. Les compositions des basaltes sont comparables à celles du «basalte océanique de type II». La minéralisation en Cu-Zn de Tverrfjell est liée strictement à une masse extrusive andésitique. Pour expliquer le fractionnement magmatique, on admet l'existence d'une de chaleur lors de la formation du gisement de Tverrfjell. Ce gisement a dû se former soit dans un centre volcanique intraplaque, soit dans une zone d'expansion d'arrière-arc.

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- Tvenfjell . . , , . Støren, . , . , . , . . . , , Tverrfjell'e. , .

     

Deformation of pebbles in relation to associated structures in parts of Singhbhum Shear Zone,Eastern India

The Singhbhum Shear Zone separates the rocks of a highly metamorphosed northern group from an unmetamorphosed southern group. It had been recognised by earlier workers as a thrust zone in which the thrust movements were achieved by slip along a pre-existing schistosity. Deformed conglomerates crop out in discontinuous bands along the Shear Zone. Strain determinations from these conglomerates have been made to ascertain the strain pattern within the Shear Zone. None of the existing methods of determining strain from stretched pebbles can be applied to these conglomerates. An approximate value for shortening perpendicular to the schistosity can however be obtained from cross-cutting buckled veins. Detailed study of various small-scale structures clearly indicates that the principal structures of this region cannot be explained simply by a slipping on the schistosity.

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Zusammenfassung Die Singhbhum-Scherzone trennt die Gesteine der stark metamorphen nördlichen Gruppe von denjenigen einer nicht metamorphen südlichen Gruppe. Nach früheren Autoren ist es eine Überschiebungszone, worin die Überschiebungsbewegungen durch das Gleiten entlang einer älteren Schieferung zustande kamen. Deformierte Trümmergesteine treten in ununterbrochenen Bändern entlang der Scherzone auf. Man hat Deformationsbestimmungen von diesen Trümmergesteinen gemacht, um das Deformationsbild in der Scherzone zu erklären. Eine ausführliche Untersuchung der verschiedenen kleinmaßstäblichen Strukturen zeigt deutlich, daß die Hauptstrukturen dieser Gegend nicht einfach durch das Gleiten auf der Schieferung erklärt werden können.

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Résumé La zone de cisaillement de Singhbhum sépare les roches très métamorphiques au nord, de celles d'un groupe non-métamorphique au sud. Elle avait été reconnue lors de recherches précédentes comme étant la base de charriages suivant laquelle la poussée se serait faite par glissement le long d'une schistosité pré-existante. Des conglomérats déformés affleurent par bandes discontinues le long de cette zone. Grâce à ces conglomérats, des estimations sur la déformation ont été faites pour définir le style de déformation dans la zone de glissement. Une étude détaillée de différentes structures à petite échelle indique clairement qu'on ne peut pas expliquer les principales structures de cette région uniquement par un glissement sur la schistosité.

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Seismic hazard maps for Jordan and vicinity

Probabilistic methods are used to quantify the seismic hazard in Jordan and neighbouring regions. The hazard model incorporates the uncertainties associated with the seismicity parameters and the attenuation equation. Seven seismic sources are identified in the region and the seismicity parameters of these sources are estimated by making use of all the available information. Seismic hazard computations and the selection of peak ground acceleration and modified Mercalli intensity values at the nodes of a 25 × 25 km mesh covering the region under study are carried out by two different computer programs.The results of the study are presented through a set of seismic hazard maps displaying iso-acceleration and iso-intensity contours corresponding to specified return periods. The first set of maps is derived based on the seismicity data assessed in this study and display our best estimate of the seismic hazard for Jordan and the neighbouring areas. The second set of maps which shows the alternative estimate of seismic hazard is based solely on the seismicity parameters reported by other researchers. The third set of maps, called the Bayesian estimate of seismic hazard, reflects the influence of expert opinion involving more conservative assumptions regarding the Red Sea and Araba faults.     

Geology of the Binneringie Dyke,Western Australia

The geology of the Binneringie Dyke, one of the largest true dyke occurrences in the world — it extends for something like 200 miles (320 km.) from east to west, and has a maximum width at Cowan Hill of two miles (3.2 km.) — is described. The dyke is characterised by strongly chilled margins, but only meagre contact effects on the country rocks. The marginal zone is enriched in magnesium and calcium, due to an overprecipitation of early formed ferromagnesians. The marginal rocks are glomeroporphyritic and non-porphyritic bronzite, olivine-bronzite and olivine-bronzite-quartz gabbros, the bronzite having complex exsolution features reflecting inversion from magnesian pigeonite: the rocks towards the centre of the dyke have a progressively more ferroan character, augite-pigeonite gabbros taking the place of bronzite gabbros (the ferroan pigeonite being univerted). There are minor intermediate and acid phases throughout the length of the dyke: these take the form of irregular granogabbro segregation patches, in which there is an excessive development of residual red rock, of granophyric and devitrified acid glass composition. They also take the form of pegmatoid clots, associated with much epidote, amphibole, chlorite, sphene and prehnite. Much of the intermediate and acid material is, however, in the form of sharply bounded dykes and dykelets, within the gabbro: these bodies are chilled against the gabbro, never project through the chilled margin of the main dyke into the country rock and appear to represent infillings by late magmatic phases of shrinkage cracks in the gabbro. Another suite of internal dykes and dykelets has a basaltic character: dykes of basaltic dolerite of volcanic aspect are represented and these reveal idiomorphic olivine phenocrysts, trachytic textures, quartz palimpsests of chalcedony filled vesicles, and devitrified tachylite glass base material.The dyke shows abundant magmatic layering near to its margins — that is in a zone extending in several hundred feet from its margin. Banded material alternates with thicknesses of massive gabbro in a manner reminiscent of Skaergaard. The magmatic layering shows only minor flexural departures from a consistently vertical attitude, assumed to reflect the attitude of the main dyke walls. There is much rhythmic layering involved and also cryptic layering. The rhythmic layers commonly show simulation of graded bedding, and there are also simulations of cross-bedding. The grading in the rhythmic units is consistent — plagioclase towards the dyke wall — in the Binneringie Homestead sections, but elsewhere along the dyke departures from this grading sense have been observed. There is no trace of cumulate texture, and the zoned and poikilitic nature of the bronzites, together with the predominantly zoned nature of the calcic plagioclase suggests that cumulate deposition of early formed mineral phases was nowhere involved, though convective stirring of the large magma chamber in all probability was.In Part 2, unusual layering structures at Sunday Soak, acid breccias at Cowan Hill, and large internal granophyre and felsite bodies south of the Salt Well are described in some detail. The remainder of the text includes a discussion of the manner of emplacement and broader petrogenetic implications of this complex dyke. The results of thirty full chemical analyses are given, and the differentiation trends discussed. The wide variety of rock types represented are considered to reflect fractionation, and contamination is considered unlikely to have been of significance in their development. The vertical layering of this unique intrusion is compared with the marginal layered zone of the Skaergaard Intrusion, Greenland, and it is suggested that it provides a better understanding of the phenomenon of congelation cumulates, which may be a far more significant feature of layered intrusions than has hitherto been realised. The marginal magnesia and lime enrichment is attributed to a diffusion process, akin to adcumulus growth, operating on a congelation cumulus.

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Zusammenfassung Es wird die Geologie des Binneringie Dykes beschrieben, der eine der grö\ten Dyke-Strukturen der Welt darstellt. Er erstreckt sich über 320 km LÄnge von E nach W und hat eine maximale Breite bei Cowan Hill von 3,2 km. Der Dyke zeichnet sich durch stark gefrittete RÄnder aus, dagegen sind nur sehr geringe Kontakterscheinungen zu den Nachbarzonen hin zu beobachten. Die Randzonen sind mit Magnesium und Kalzium angereichert infolge einer bevorzugten früheren Bildung von Eisenmagnesiummineralien. Die randlichen Gesteine bestehen aus glomeroporphyritischen und nicht-porphyritischen Bronziten, Olivinbronziten und Olivin-Bronzit-Quarz-Gabbros. Die Bronzite haben Auflösungsstrukturen, die eine Umwandlung von Magnesium-Pigeoniten widerspiegeln: Die Gesteine gegen das Zentrum des Dykes haben zunehmend einen stÄrkeren Ferro-Charakter, Augit-Pigeonit-Gabbros nehmen den Platz von Bronzitgabbros ein (die Ferro-Pigeonite sind davon unberührt).Es gibt kleinere intermediÄre und saure Intrusionen entlang dem Dyke: Sie nehmen die Form von unregelmÄ\igen Grano-Gabbro-Flecken ein, in denen sich besonders rote Residualgesteine entwickelt haben und die einem granophyrischen und devitrifizierten sauren Glas entsprechen. Sie können auch die Form pegmatoider Aggregate haben, die mit viel Epidot, Amphibol, Chlorit, Sphen und Prehnit verbunden sind.Der Gro\teil des intermediÄren und sauren Materials ist dagegen in Form von scharf begrenzten Dykes und Adern innerhalb der Gabbros zu finden, wobei diese Körper gegen den Gabbro hin gefrittet sind, allerdings nie über die gefritteten RÄnder des Hauptdykes in die Nachbargesteine eindringen. Sie scheinen eine spÄt magmatische Einfüllung von Schrumpfungsrissen im Gabbro darzustellen.Eine andere Vergesellschaftung von Dykes und Adern haben eine basaltische Zusammensetzung. Es sind dabei basaltische Dolerite mit vulkanitischer Struktur vertreten, gekennzeichnet durch idiomorphe Olivineinschlüsse, trachytische Textur, Quarzpalimpseste von chalzedongefüllten Poren und devitrifiziertem Tachylitglas.Der Dyke hat hÄufig eine magmatische Zonierung nahe den RÄndern, d. h. in einer Zone, die sich ca. hundert Meter von den RÄndern aus erstreckt. GebÄndertes Material wechselt mit massiven Gabbrolagen in einer Weise, die an Skaergaard (Grönland) erinnert. Diese magmatische Schichtung zeigt nur wenige Abweichungen von einer bestÄndigen vertikalen Anordnung, die die Richtung des Hauptdykes widerspiegelt. Darin sind viele rhythmische und cryptische Lagerungen mit eingeschlossen. Die rhythmische Lagerung zeigt gewöhnlich eine Art von graded bedding und von Kreuzschichtung. Die Gradierung in den rhythmisch zonierten Einheiten — Plagioklase angereichert gegen den Kontakt des Dykes — ist vorwiegend in der Binneringie Homestead-Gegend zu finden, aber auch in anderen Teilen des Dykes lÄ\t sich diese Gradierung beobachten. Es sind keine Spuren für die Bildung von Mineralaggregaten zu finden, und der zonierte und poikilitische Charakter der Bronzite sowie die vorwiegende Zonierung der Kalziumplagioklase lÄ\t die Vermutung zu, da\ Aggregatbildungen von früh ausgeschiedenen Mineralphasen nirgends erhalten sind, da Konvektionsströmungen in der gro\en Magmakammer dies verhindert haben.Im Teil II werden ungewöhnliche Lagerungsstrukturen am Sunday Soak, saure magmatische Brekzien am Cowan Hill und gro\e granophyrische und felsitische Intrusionskörper südlich von Salt Well beschrieben. Au\erdem wird die Art des Eindringens des Dykes diskutiert und eine petrogenetische Deutung dieses komplexen Dykes gegeben. Die Ergebnisse von 30 Vollanalysen liegen vor sowie eine Diskussion über die Differentiationsprozesse. Die gro\e Verschiedenheit der Gesteine soll eine fraktionierte Differentiation widerspiegeln, und es ist unwahrscheinlich, da\ irgendwelche Durchmischungen stattgefunden haben. Die vertikale Zonierung dieser einmaligen Intrusion wird mit den Randzonen der Skaergaard-Intrusion in Grönland verglichen und lÄ\t uns das PhÄnomen der congelation cumulates besser verstehen, ein PhÄnomen, das wesentlich wichtiger für die Natur zonierter Intrusionen ist, als man bisher annahm. Die randliche Magnesium- und Kalziumanreicherung wird auf Diffusionsprozesse zurückgeführt.

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Résumé Le dyke de Binneringie, un des plus grands du monde, possède une longueur de 320 km et une largeur de 3.2 km (maximum). Ce compte-rendu est divisé en deux parties. La première partie embrasse l'introduction générale, et la pétrographie des roches dans une localité typique proche de Binneringie Station. Les marges du dyke sont vitrifiées et enrichies de magnésium et de calcium, parce que les minéraux ferromagnésiens se sont précipités en excés. Le processus d'enrichissement est décrit dans la deuxième partie de ce compte-rendu. Des gabbros à norite sont exposés aux marges, gloméroporphyritiques ou non-porphyritiques, mais les roches intérieures sont des gabbros à augite-pigeonite, non-porphyritiques. Les marginaux gabbros à norite montrent des complexités d'exsolution dans les cristaux pyroxéniques: le minéral pigeonite, de composition magnésienne, est inverse à la bronzite: mais les pigeonites ferreuses de l'intérieur ne sont pas inversées.Les grand et les petits massifs de roches intermédiaires et acides, exposés partout le long du dyke, faisant de petits dykes intérieurs ou des massifs irréguliers, sont du type « grano-gabbro », granophyre ou felsite. Plusieurs montrent un mésostasis vitreux acide qu'on appelle « Red Rock ». Plusieurs sont pegmatitiques. On trouve aussi de petits dykes intérieurs de basalte à olivine, en partie vitreux et vésiculaire, comme les basaltes volcaniques. Les petits dykes intérieurs sont entièrement dans le grand dyke de Binneringie, et n'ont pas d'extension au dehors du grand dyke. Le grand dyke montre un stratification rhythmique, ainsi qu'une structure comme « graded bedding» et une autre comme « crossbedding». Toutes ces structures sont au plan vertical du dyke, et non proches de l'horizontale comme la stratification dans les intrusions stratiformes bien connues. Le dyke ne montre pas la texture « cumul ».La deuxième partie du compte-rendu du «Binneringie Dyke» embrasse d'autres localités d'intérÊt sur sa grande longueur. La stratification à Sunday Soak, les roches acides brèchiques à Cowan Hill, et les grands massifs intérieurs de felsite et granophyre au sud du Salt Well sont décrits en détail. Le reste de cette deuxième partie embrasse le mode d'intrusion et la pétrologie de ce grand dyke complexe. Trentes analyses illustrent le mode de différentiation. La diversité de roches est attribuée au fractionnement, et non à la contamination. La stratification verticale de cette intrusion unique est comparée avec le « Marginal Layered Zone» de l'intrusion de Skaergaard, au Groenland, et démontre le phénomène des congélations cumulées, décrites à Skaergaard. Ces congélations cumulées ont, peut Être, plus d'importance qu'on suppose. L'addition de magnésium et calcium marginal dans le dyke est attribuée à la diffusion, un processus comme « l'adcumulus cristallisation ».

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Binneringie . 300 , 3,2 . . - , — . . , , . . , 100 , . , Skaergaard, . . . . , . , , . , , , . . , . .

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Formerly Reader in Geology University of Western Australia

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Formerly of the University of Western Australia     

Sediment compaction in large scale systems

The classical partial differential equation for compaction proves to provide a rather singular model, if the deformations caused by overload become reasonably large. An alternative model for compaction is derived by adapting an Eulerian view and by deriving the model equations from integral equations rather than from a priori differentiability assumptions. The result is not — as usual — a single partial differential equation, but an infinite set of differential equations, interesting in both mathematical and geological terms.Although there are still several simplifications and linearizations in the derived model, the model illustrates at least that the classical Terzaghi equation and mathematical models in its vicinity are highly idealized and probably instable, if applied to large scale systems.

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Zusammenfassung Die klassische partielle Differentialgleichung für die Kompaktion stellt ein sehr vereinfachtes Modell dar, zumindest für den Fall, daß die Deformationen infolge Auflast sehr groß werden. Hier wird ein alternatives Modell entwickelt, das nicht von der Voraussetzung der Differenzierbarkeit ausgeht, sondern über Integralgleichungen entwickelt wird, wobei die Eulersche Sicht des Raum-Zeitbezuges zur Anwendung kommt. Das Resultat ist dann nicht mehr eine einfache partielle Differentialgleichung, sondern ein unendliches System solcher Gleichungen.Obwohl auch das entwickelte Modell vereinfachte Annahmen erfordert und stark linearisiert, so verdeutlicht es doch zumindest, daß die klassische Therzaghi Gleichung und modifizierte Modelle, die auf diese Gleichung aufbauen, sehr wahrscheinlich instabil sind, wenn sie auf Systeme mit großen Deformationen angewandt werden.

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Résumé L'équation classique aux dérivées partielles de la compaction fournit un modèle très simplifié, particulièrement dans le cas où les déformations dues à la surcharge deviennent considérables. L'auteur propose en alternative un modèle, adapté des conceptions eulériennes, qui repose sur les équations intégrales plutót que sur la présomption de différenciabilité. Le résultat n'est plus une simple équation aux dérivées partielles, mais un système infini de telles équations.Bien que le modèle présenté implique des hypothèses simplificatrices et des linéarisations, on peut néanmoins en déduire que l'équation classique de Terzaghi, ainsi que les modèles modifiés qui en découlent, sont très probablement instables s'ils sont appliqués à des systèmes à forte déformation.

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Rb-Sr evidence for the presence of Ordovician gsranites in the deformed basement of the Badajoz-Córdoba belt,SW Spain

A Rb-Sr whole-rock investigation of suites of samples from two orthogneiss bodies in the Almendralejo area of the Oporto-Portalegre-Badajoz-Córdoba belt points to an Ordovician age for the granitic magmatism: about 470 Ma for the Almendralejo Gneiss (peralkaline metagranite) and about 425 Ma for the Ribera del Fresno Gneiss (leucocratic subaluminous metagranite), both with high initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios. This points to a post-Ordovician (Hercynian) age for the metamorphism and tectonic deformation that affected the area, including the gneisses, and rules out the alleged Cadomian or even older age.

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Zusammenfassung Die Rb-Sr-Gesamtgesteinsanalysen von Probeserien zweier orthogneisischer Körper der Almendralejo-Region des Oporto-Portalegre-Badajoz-Córdoba-Gürtels weisen auf ein ordovizisches Alter des granitischen Magmas hin: rund 470 Ma für den Almendralejo-Gneis (peralkaliner Metagranit) und rund 425 Ma für den Ribera del Fresno-Gneis (leukokratischer Metagranit), beide bei einem hohen initialen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Diese Ergebnisse deuten auf ein post-ordovizisches (herzynisches) Alter der Metamorphose und der tektonischen Deformation hin, die das Gebiet, einschließ-lich des Gneises, beeinflußt haben. Sie schließen ein vermeintliches kadomisches oder älteres Alter aus.

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Résumé Une étude par Rb-Sr sur roche totale de séries d'échantillons de deux massifs d'orthogneiss de la région d'Almendralejo, dans la ceinture Oporto-Portalegre-Badajoz-Cordoue, indique un âge ordovicien pour le magmatisme granitique: environ 470 Ma pour le gneiss d'Almendralejo (métagranite peralcalin) et environ 425 Ma pour le gneiss de Ribera del Fresno (métagranite leucocrate subalumineux), tous deux avec des rapports initiaux⁸⁷Sr/⁸⁶Sr élevés. Ces résultats indiquent un âge post-ordovicien (hercynien) pour le métamorphisme et la déformation tectonique qui ont affecté la région, y compris les gneiss, et éliminent l'hypothèse proposée par ailleurs d'un âge cadomien ou même plus ancien.

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— — — Rb/Sr : 425 -- ( ) 470 ( ) ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr . - ( ) , , . , .

     

Geologische Bearbeitung Südwest-Ägyptens

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

     

Neue Anschauungen über die Rolle von Schichtfugen und Klüften in der karsthydrographischen Entwicklung

Zusammenfassung Über die Gebundenheit der Karsthydrographie an Klüfte oder Schichtfugen herrschen je nach den Sprachgebieten unterschiedliche Meinungen vor. Allgemein ging man jedoch an der Tatsache vorbei, daß das Wasser bei Druckfließen, also unter phreatischen Bedingungen, kein aggressives CO₂ mehr zur Verfügung hat und daher nicht korrodieren kann. Korrosion war daher nur für die vadose Zone erklärbar, und auch nur dann, wenn das Wasser den Gleichgewichtskalkgehalt von 60 bis 90 mg/Liter, je nach Höhenlage, nicht erreicht, was unter bedecktem Karst kaum jemals der Fall ist. Genaue Untersuchungen im 100 km langen Hölloch (Schweiz) (Bögli 1953, 1960, 1966, 1968) und an andern, vor allem französischen Höhlen (Chevalier 1944), ergeben, daß sich das unterirdische Gewässernetz zum größeren Teil anfänglich unter phreatischen Bedingungen entwickelt, was aber nur durch Mischungskorrosion (Bögli 1963 b, 1964 a, 1964 b) möglich ist, die nicht auf eine CO₂-Zufuhr von außen angewiesen ist. Durch Inkasion (Nachbruch, Einsturz), die an der primären Hohlraumbildung meist nicht beteiligte Kluftflächen herausarbeitet, wird die schichtgebundene Entstehung meist verdeckt, was zu falschen Folgerungen führt. In der vadosen Zone folgt das Wasser vorwiegend offenen Klüften oder einer undurchlässigen Schicht und fließt auf kürzestem Weg dem Karstwasserkörper zu.

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Up to now the connection between the hydrology of karst and joints on the one and bedding planes on the other hand is much discussed. But in every case the corrosion of limestone appeared impossible in the phreatic zone because free CO₂ is missing in waterfilled galleries. Intensive investigations in the 62.2 miles of galleries in the Hölloch (Switzerland,Bögli 1953, 1960, 1966, 1968) and in many other caves, in particular in France (Chevalier 1944), demonstrate that on the base of corrosion by mixed water the pattern of underground watercourses is predominantly formed under phreatic conditions in pressure flows and on bedding planes. This fact is frequently masked by incasion (roof fall, lat. incadere = to break down in a cavity) removing joints and fractures which have never participated on the primary forming of galleries. In the vadose zone the underground watercourses generally follow open joints and flow on the nearest way to the groundwater.

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Résumé Le rapport entre l'hydrographie karstique et soit les diaclases d'une part, soit les joints de stratification de l'autre est une question assez discutée, surtout en dehors de la France. Mais en tout cas on ne se rend normalement pas compte qu'en conduit forcé l'eau n'emporte pas du CO₂ aggressif plus loin que quelques mètres à l'intérieur de la terre, sauf dans les réseaux déjà assez élargis. L'élargissement demande alors d'une part des conditions vadoses, c'est-à-dire la présence de l'air avec du CO₂, de l'autre de l'eau qui n'a pas encore atteint la concentration d'équilibre de 60 à 90 mg CO₃Ca par litre selon l'altitude. Mais les recherches avancées dans les 100 km du Hölloch (Muotatal, Suisse,Bögli 1953, 1960, 1966, 1968) et dans maintes autres cavernes, surtout en France (Chevalier 1944), prouvent, que les réseaux souterrains se développent au contraire primairement en grandes parties dans la zone noyée en conduit forcé et sur des joints de stratification. Cela demande alors un autre type de corrosion, la corrosion par mélange des eaux qui ne dépend pas de l'adduction de CO₂ d'en dehors de l'eau (Bögli 1963 b, 1964 a, 1964 b). La naissance des galeries sur des joints de stratification est très souvent cachée par incasion (lat. incadere = s'effondrer dans une cavité) qui fait ressortir des diaclases et le clivage qui ne participent en rien à la naissance de la galerie souterraine, ce qui a provoqué des conclusions eronnées.

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Magnetfeldanomalien in der Eifel

The magnetic anomalies over the Laach volcanics and in adjacent areas were interpreted by comparison with the fields of three-dimensional model bodies. In addition to an aeromagnetic survey, magnetic measurements were carried out on the ground and in the laboratory. Most of the model bodies in the Laach volcanic field require a thickness adjustment of only a few tens of meters to achieve a correlation of the magnetic model fields with the anomalies detected at ground level or at flight altitude.The three-dimensional model calculations did not yield any evidence for the existence of a deep-seated body which might be interpreted as a remnant magma chamber from which magma was explosively extruded during the eruption of the Laacher See volcano.The extensive positive magnetic anomaly near Ahrweiler is interpreted as being caused by a magnetized tabular body located at a depth of 8 km.The sharp bend of the isolines in the northeastern part of the Ahrweiler anomaly is a possible indication of the existence of magnetic rock at a maximum depth of 3–4 km. However, the rock need not necessarily occur in the form of a discrete body. The longitudinal axis of the model body lies on the line connecting the Siebengebirge with the Laach volcanic area.Two model body configurations have been developed for the magnetic anomaly near Kelberg. One of them consists of an upper part corresponding to the magma chamber of the Tertiary volcanics of the Hocheifel (high Eifel), and a lower part that can be regarded as a southern extension of the deep-seated body which is probably the source of the Ahrweiler anomaly. The other configuration represents a magnetized zone formed by thermal metamorphism due to an underlying plutonic body or by magma differentiation, possibly during the Paleozoic.

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Zusammenfassung Die Magnetfeldanomalien im Raum der Laacher Vulkanite und deren Umgebung wurden durch Vergleich mit den Feldern von dreidimensionalen Modellkörpern interpretiert. Dazu wurden außer der aeromagnetischen Vermessung auch ergänzende Magnetfeldmessungen am Boden sowie gesteinsmagnetische Messungen herangezogen. Für die Mehrzahl der Modellkörper im Laacher Vulkanfeld reicht eine Mächtigkeit von einigen Zehnermetern aus, um die magnetischen Modellfelder den gemessenen Anomalien in Boden- und Flugniveau anzugleichen.Die dreidimensionalen Modellrechnungen haben keinen Hinweis auf die Existenz eines tiefreichenden Körpers ergeben, der als Restkörper einer Magmenkammer, die bei der Eruption des Laacher Sees z. T. ausgeblasen wurde, gedeutet werden könnte.Der weiträumigen magnetisch positiven Anomalie bei Ahrweiler wird eine magnetisierte Platte in ca. 8 km Tiefe zugeordnet.In der engräumigen Krümmung der Isolinien im NE-Teil der Ahrweiler-Anomalie deutet sich magnetisches Gestein in maximal 3–4 km Tiefe an, das aber nicht unbedingt als ein kompakter Körper vorliegen muß. Die Längsachse des betreffenden Modellkörpers liegt in der Verbindungslinie von Siebengebirge und Laacher Vulkangebiet.Fur die magnetische Anomalie bei Kelberg sind zwei Modellkörperkonfigurationen erarbeitet worden — die eine besteht aus einem oberen Modellkörper, welcher der Magmenkammer des tertiären Hocheifelvulkanismus entspricht und aus einem unteren Körper, der als Erweiterung nach Süden des für die Ahrweiler-Anomalie angenommenen tiefen Körpers betrachtet werden kann. Die andere Konfiguration stellt eine magnetisierte Zone dar, die durch thermischen Kontakt mit einem darunterliegenden plutonischen Körper oder auch durch Magmendifferenzierung, möglicherweise im Paläozoikum, entstanden ist.

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Résumé Les anomalies magnétiques dans les volcanites du Laacher See et dans les régions avoisinantes ont été interprétées par comparaison avec les champs qu'engendreraient des corps-modèles tridimensionnels. Outre un levé aéromagnétique, des mesures complémentaires ont été effectuées sur le terrain et sur des échantillons de roches. Dans la région volcanique de Laach, la plupart des corps-modèles utilisés requièrent un ajustement en épaisseur qui ne dépasse pas quelques dizaines de mètres pour assurer la corrélation entre les champs magnétiques du modèle et les anomalies mesurées.Le calcul du modèle tridimensionnel n'a fourni aucune indication de l'existence d'un corps profond qui pourrait s'interpréter comme le reste d'une chambre magmatique, partiellement vidée par l'éruption du Laacher See.L'anomalie magnétique positive qui affecte une grande surface près d'Ahrweiler est interprétée comme due à un corps magnétique tabulaire situé à 8 km de profondeur.La courbure prononcée des isogrades dans la partie nord-est de l'anomalie d'Ahrweiler pourrait traduire la présence d'une roche magnétique à une profondeur maximale de 3 à 4 km. Cette roche ne doit cependant pas nécessairement se présenter sous la forme d'un corps individualisé. Le grand axe du corps magnétique modèle correspond à la ligne qui relie le Siebengebirge à la région de Laach.En ce qui concerne l'anomalie magnétique de Kelberg, deux configurations de corps-modèles ont été envisagées. La première consiste en un corps peu profond correspondant à la chambre magmatique du volcanisme tertiaire du Haut Eifel et en un corps plus profond qui pourrait être le prolongement vers le sud de celui qui serait responsable de l'anomalie d'Ahrweiler. L'autre configuration fait appel à une zone magnétique formée soit par le métamorphisme thermique engendré par une masse plutonique sousjacente, soit par une différenciation magmatique d'âge paléozoïque probable.

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. , , . , , . , , , . Ahrweiler'a , 8 . Ahrweiler'a , 3–4 , . , . , Kelberg'a, : , , , , , Ahrweiler'a. , , , , , , .

     

Entropy,materials, and posterity

Materials and energy are the interdependent feedstocks of economic systems, and thermodynamics is their moderator. It costs energy to transform the dispersed minerals of Earth's crust into ordered materials and structures. And it costs materials to collect and focus the energy to perform work — be it from solar, fossil fuel, nuclear, or other sources. The greater the dispersal of minerals sought, the more energy is required to collect them into ordered states.But available energy can be used once only. And the ordered materials of industrial economies become disordered with time. They may be partially reordered and recycled, but only at further costs in energy. Available energy everywhere degrades to bound states and order to disorder — for though entropy may be juggled it always increases. Yet industry is utterly dependent on low entropy states of matter and energy, while decreasing grades of ore require ever higher inputs of energy to convert them to metals, with ever increasing growth both of entropy and environmental hazard.Except as we may prize a thing for its intrinsic qualities — beauty, leisure, love, or gold — low-entropy is the only thing of real value. It is worth whatever the market will bear, and it becomes more valuable as entropy increases. It would be foolish of suppliers to sell it more cheaply or in larger amounts than their own enjoyment of life requires, whatever form it may take. For this reason, and because of physical constraints on the availability of all low-entropy states, the recent energy crises is only the first of a sequence of crises to be expected in energy and materials as long as current trends continue.The apportioning of low-entropy states in a modern industrial society is achieved more or less according to the theory of competitive markets. But the rational powers of this theory suffer as the world grows increasingly polarized into rich, over-industrialized nations with diminishing resource bases and poor, supplier nations with little industry. The theory also discounts posterity, the more so as population density and percapita rates of consumption continue to grow. A new social, economic, and ecologic norm that leads to population control, conservation, and an apportionment of low-entropy states across the generations is needed to assure to posterity the options that properly belong to it as an important but voiceless constituency of the collectivity we call mankind.

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Zusammenfassung Rohstoffe und Energie sind die Grundlagen unseres ökonomischen Systems, das von den Gesetzen der Thermodynamik bestimmt wird. Es kostet Energie, um die auf der Erde verteilten Rohstoffe diesem System zuzuführen. Andererseits braucht man Rohstoffe, um die Energie nutzbar zu machen.Die verfügbare Energie kann nur einmal genutzt werden und das Material verbraucht sich. Verbrauchtes Material kann teilweise zur weiteren Nutzung zurückgeführt werden, das kostet wiederum Energie. Die verfügbare Energie nimmt überall ab, und einmal geschaffene Ordnung gerät wieder in Unordnung — das heißt, die Entropie des Systems nimmt ständig zu. Die Industrie ist jedoch abhängig von einem niedrigen Entropiezustand sowohl der Materie als auch der Energie.Je ärmer die Erze sind, um so höher wird die Energie sein, um sie in Metalle umzuwandeln, wobei die Entropie und die Belastung der Umwelt ständig zunimmt.Außer den Dingen, die wir wegen höherer ideeller Werte schätzen, ist eine niedrige Entropie der einzige realistische Wertmaßstab, und der wirkliche Wertzuwachs ist nur an einer höheren Entropie zu messen. Es ist unverantwortlich, Dinge, die eine höhere Entropie bedingen, billiger zu verkaufen oder in größerer Menge zu erzeugen, als unbedingt notwendig ist. Da wir dies heute in unserem Handeln nicht berücksichtigen, ist die derzeitige Energiekrise nur der Anfang einer Folge von Krisen, die Energie und Rohstoffe betreffen, solange wir nicht umdenken.Die Verteilung von niedriger Entropie in einer modernen Industriegesellschaft wird mehr oder weniger nach dem Prinzip der konkurrierenden Märkte erreicht. Das selbstregulierende System gerät jedoch mit zunehmender Polarisierung in reiche Industrienationen mit abnehmenden Ressourcen und armen Nationen mit geringer Industrialisierung in Unordnung. Dieses Prinzip berücksichtigt auch nicht die Nachwelt, vor allem wenn die Bevölkerungsdichte stetig zunimmt und die Konsumbedürfnisse anwachsen. Es sind neue soziale, ökonomische und ökologische Normen notwendig, die zur Populationskontrolle, zur Erhaltung der Umwelt und zu einem Zustand niedriger Entropie für zukünftige Generationen führen. Die nach uns kommenden Menschen haben ein Anrecht darauf.

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Résumé Matériaux et énergie sont les sources des systèmes économiques et sont régis par les lois de la thermodynamique. Il faut de l'énergie pour transformer les ressources minérales dispersées dans la croûte terrestre en matériaux et structures ordonnancées. Et il faut des matériaux pour receuillir et concentrer l'énergie, qu'elle soit solaire ou atomique, ou provienne de combustibles fossiles ou d'autres sources. Plus les minéraux recherchés sont dispersés et plus est côuteuse l'énergie pour leur donner une ordonnance.Or l'énergie disponsible ne peut être utilisée qu'une seule fois. Et les matériaux ordonnancés des économies industrielles se dégradent avec le temps. Ils peuvent être remis partiellement en état et recyclés, mais pour cela il faut de nouveau de l'énergie. Partout l'énergie disponible se dégrade et l'ordre devient désordre; -malgré toutes les jongleries possibles l'entropie augmente toujours.L'industrie dépend clairement d'états de basse entropie tant en ce qui concerne les matériaux que l'énergie, tandis que plus pauvres sont les minerais, plus; élevée est l'énergie à mettre en jeu pour en extraire les métaux, avec toujours augmentation à la fois de l'entropie et de la degradation des milieux.A l'exception de ce que nous apprécions pour leur valeur intrinsèque — la beauté, le loisir, l'amour ou l'or — la basse entropie est la seule chose de réelle valeur. Son prix est réglé par le marché, et sa valeur augmente au fur et à mesure que l'entropie s'accroît. Ceux qui en disposent seraient insensés de la vendre à bas prix ou en quantité supérieure à ce qu'exige leur propre niveau de vie. Pour cette raison, et à cause des contraintes physiques liées à la disponibilité en états de basse entropie, la récente crise d'énergie n'est, en ce qui concerne les matières premières et l'énergie, que la première d'une série de crises auxquelles il faut s'attendre aussi longtemps que se poursoit la marche actuelle des étènements.Dans les sociétés industrielles modernes, les approvisionnement en basse entropie s'effectuent plus ou moins conformément à la théorie de la concurrence des marchés. Cependant la rationalité de cette théorie se ressent de l'accentuation croissante de la polarisation, à l'échelle du monde, en nations riches, surindustrialisées, à ressources de base décroissantes, et en nations pauvres, sous-industrialisées, mais fournisseurs de resources-naturelles. De plus cette théorie ne tient pas compte de notre postérité, et ce, en face d'une densité de population et d'un taux de la consommation par tête d'habitant en augmentation continue.Nous avons donc besoin de nouvelles normes sociales, économiques et écologiques qui conduisent au contrôle de la population, à la conservation et à la répartition des états de basse entropie à travers les générations pour assurer à notre postérité les options qui leur riviennent de droit comme une constituante importante, mais encore muette, de la collectivité que nous appelons l'Humanité.

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Dedicated with appreciation to Nicholas Georgescu-Roegen, distinguished economist, realist among cornucopians     

Neue Daten für die Annahme einer sialischen Kruste unter den frühgeosynklinalen Sedimenten der Tethys

Zusammenfassung Die Resultate einer petrologischen Detritusanalyse in Sedimenten der alpinen Geosynklinale und ihres Untergrundes im Mittelmeergebiet, Nepal-Himalaya und Timor führen zur Annahme, daß die alpine Tethys auf einem prämesozoischen Komplex sialischen Charakters transgrediert ist.

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The results of a petrological analysis of detritus in sediments of the alpine geosyncline and its basement from the Mediterranean area, Nepal-Himalaya and Timor leads to the thesis, that the alpine Tethys started on a premesozoic complex of sialic nature.

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Résumé Les résultats d'une analyse pétrologique des materiaux détritiques des sédiments du géosynclinal alpin et de son substratum dans la région méditerranéenne, l'Himalaya du Népal et le Timor, permet la thèse, que la Tethys alpine a commencé sur un tréfonds prémesozoique d'un caractère sialique.

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Die Standortwahl für Kernkraftwerke aus der Sicht der Geologie,der Hydrologie und des Objektschutzes

Zusammenfassung Die wesentlichen Faktoren für die Standortwahl von Kernkraftwerken werden aus der Sicht der Geologie und Hydrologie dargestellt.Die zunehmende Beschränkung bei der Standortwahl infolge des Kühlwasserproblems wird erläutert. Dabei wird die Entwicklungsreihe Durchlaufkühlung — Naßkühlung — Trockenkühlung und die daraus sich ergebende Problematik dargestellt.Die Möglichkeiten einer weitgehenden Trennung der sekundärseitigen Kühlkette der Kernkraftwerke vom übrigen Gewässersystem werden als Alternativlösung diskutiert.Die Überlegungen werden erweitert im Hinblick auf die unterirdische Anordnung von Kernkraftwerken und dadurch erreichbare Verbesserungen zum Schutz gegen äußere Einwirkungen.

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Summary The essential factors of site selection for nuclear power plants will be presented from the point of vue of geology and hydrology.The qestion of the increasing restrictions involved in the selection of sites as a result of thecoolingwater problem will be discussed along with all problems generally linked to cooling technology.Evolution once trough — wet — dry cooling.The possibility of isolating the secondary cooling circuit of the nuclear power plants from the remaining water system is discussed as an alternative solution.The discussion will include underground installation of nuclear power plants and the higher safety and security standards which could be thus reached in view of external impacts.

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Résumé Les critères déterminants pour la sélection des sites des centrales nucléaires seront présentés du point de vue de la géologie et de l'hydrologie.La limitation croissante dans le choix des sites, résultant des problèmes posés par l'eau de refroidissement, sera traitée en rappelant l'évolution des systèmes de refroidissement:à passage unique — par vapeur humide — à sec, et l'ensemble des problèmes qui en découlent.On discutera également, en tant que solution alternative, des possibilités d'isoler au maximum la circulation de refroidissement secondaire des centrales nucléaires du régime des eaux en général.Le débat sera élargi aux possibilités d'aménagement de centrales nucléaires souterraines et par la à l'amélioration de la protection contre les actions extérieures.

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Seismic model of Iceland's crust

The data of the two long seismic profiles crossing Iceland (Nasp 1972 andRrisp 1977) have revealed its deeper structure and its relation to the Reykjanes and the Faeroe-Iceland Ridge. All deep velocity levels dip down from the ocean towards Iceland. The maximum velocity found on Iceland does not exceed 7.6–7.7 km/s. The 7.0 km/s velocity level is of complex shape. Due to a disagreement of first arrivals at the crosspoint of the two profiles crustal velocity anisotropy may exist.Two different models can be derived from the seismic cross sections. The first model contains a thin oceanic crust being 10–15 km thick. This layer is followed directly by the asthenosphere with velocities near 7.0–7.4 km/s. The top of this diapir-like asthenosphere should be in a partly molten stage. The other version, favoured by the authors, suggests a crust of 30 km thickness which is underlain by mantle material with velocities of 7.5–7.7 km/s. The top of the asthenosphere is assumed to exist in a depth of about 50 km. In the upper crust at 10–15 km depth there occurs a local zone of rocks being in a partly molten stage, as evidenced by the reduced shear wave velocity and the high electrical conductivity. Due to this configuration Iceland forms combined structure with the Faeroe-Iceland Ridge. Despite of its great thickness the crust of Iceland must be regarded as belonging to the oceanic type because of its basic rock composition, thus it is classified as suboceanic.

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Zusammenfassung Die Daten der beiden seismischen Langprofile auf Island (Nasp 1972 undRrisp 1977) erlauben Aussagen über die tiefere Struktur Islands und deren Zusammenhang mit dem Reykjanes und dem Faeroe-Island-Rücken. Alle tieferen Geschwindigkeitshorizonte fallen vom Ozean her unter Island ein. Die größte unter Island beobachtete Geschwindigkeit beträgt 7.6–7.7 km/s. Einen komplizierten Verlauf zeigt die 7.0 km/s Geschwindigkeitslinie. Andererseits kann auch Anisotrophie nicht ausgeschlossen werden.Die berechneten seismischen Profile erlauben zwei Interpretationen für die Krustenstruktur Islands. Die erste Deutung geht von einer dünnen (10–15 km mächtigen) ozeanischen Kruste aus, die direkt von der domartig aufdringenden Asthenosphere unterlagert wird. Der oberste Bereich der Asthenosphäre ist partiell geschmolzen und zeigt Geschwindigkeiten von über 7.0–7.4 km/s. Die andere, von den Autoren vertretene Deutung, geht von einer etwa 30 km mächtigen Kruste aus, die auf Mantelmaterial mit Geschwindigkeiten von 7.5–7.7 km/s liegt. Die Asthenosphäre folgt erst in 50 km Tiefe. Innerhalb der Kruste ist in 10–15 km Tiefe eine begrenzte Zone mit partiell geschmolzenem Gestein eingelagert, die sich durch eine verringerte Geschwindigkeit der Scherwellen und eine hohe elektrische Leitfähigkeit zu erkennen gibt. Die Kruste Islands bildet mit der Faeroe-Island-Rückens eine Einheit. Ungeachtet der Krustendicke von 30 km gehört die Kruste Islands aufgrund der basischen Zusammensetzung zum ozeanischen Typ und nicht zum kontinentalen.

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Résumé Les données sur les deux longs profils sismiques en Islande (Nasp 1972 etRrisp 1977) permettent de déterminer la structure profonde et la relation avec le Seuil de Reykanes et des ïles Färoe. Tous les horizons à vitesse faible viennent du côté de l'Océan sous l'Islande. La vitesse la plus élevée observée sous l'Islande est de 7.6 à 7.7 km/sec. La courbe des vitesses montre une allure compliquée. D'autre part l'anisotropie ne peut être exclue. Les profils sismiques permettent deux interprétations de la structure de la croûte sous l'Islande. La première est celle d'un croûte mince (10–15 km) océanique, placée directement au-dessus de l'asthénosphère qui y pénétre à la manière d'un arceau. La couche supérieure de l'asthénosphère est partiellement fondue et montre des vitesses de plus de 7.0–7.4 km/sec. L'autre interprétation, d'après les auteurs, part d'une croûte de presque 30 km. au-dessus d'une espèce de manteau où la vitesse irait de 7.5 à 7.7 km/sec. L'asthénosphère se trouverait à 50 km. de profondeur. A l'intérieur de la croûte, à une profondeur de 10–15 km. se trouverait une zone restreinte, partiellement fondue, que revèle une vitesse réduite des ondes de cisaillement et sa haute conductibilité. La croûte d'Islands et celle du Seuil des Iles Färoe ne forment qu'une seule unité. Malgré la valeur de 30 km. la croûte d'Islande appartient au type oc"anique, et non pas au type continental à cause de sa constitution basique.

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(—1972 —1977) - . , 7,7 /. . . 10–15 , 7,0–7,4 /. . , , 30 7,5–7,7 /. 50 . 12–18 , . , .

     

Paleogeographic and paleotectonic response to magmatic processes: a case history from the Archean sequence in the Chibougamau area,Quebec

The Chibougamau area, Québec, is characteristic of the internal zone of the Archean Abitibi Orogenic Belt. The paleogeographic, paleotectonic and magmatic history of the Archean sequence in the Chibougamau area is subdivided into three stages.In the first stage a submarine volcanic chain formed mainly by the effusion of submarine lava flows composed of primitive, potash-poor, tholeiitic basalt. The volcanic chain gradually grew to sea level. In the second stage, volcanic islands emerged and grew. Mainly pyroclastic eruptions of strongly differentiated, calc-alkaline andesite and dacite concentrated on the volcanic islands, whereas effusion of basalt continued at first in the surrounding basin. A felsic volcaniclastic apron was deposited around the volcanic islands. In the third stage, the volcanic islands were uplifted and were eroded to the level of their subvolcanic plutons. The debris derived from this volcanic-plutonic terrain was deposited in downfaulted marine and continental basins. The contemporaneous volcanism was shoshonitic.The first paleogeographic stage is interpreted as the growth of an immature island arc. During the second stage, the island arc became mature and its crust was thickened by accretion of plutonic material. The third stage is a period of back-arc extension.

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Zusammenfassung Das Gebiet von Chibougamau, Québec, ist characteristisch für die interne Zone des Archaischen Abitibi Orogens. Man kann seine paleogeographische, paleotectonische und magmatische Geschichte in drei Phasen gliedern.Eine submarine Vulkankette formte sich in der ersten Phase, hauptsächlich durch Effusion von submarinen Lavaergüssen aus primitivem, kaliarmen, tholeiitischem Basalt. Die Vulkankette wuchs langsam bis zum Meeresspiegel. Vulkanische Inseln bildeten sich und wuchsen während der zweiten paleogeographischen Phase. Vorwiegend pyroklastische Eruptionen von stark differenzierten, kalk-alkalischem Andesit und Dazit konzentrierten sich mehr und mehr auf den Inselvulkanen, während die Effusion von Basalt zunächst in den Becken noch stattfand. Ein Mantel aus felsitischen vulkanoklastischen Gesteinen wurde um die Inselvulkane abgelagert. Die dritte Phase begann mit einer Hebung der Inselvulkane und mit ihrer Erosion bis zum Niveau ihrer subvulkanischen Plutone. Der Detritus dieses vulkanisch-plutonischen Geländes wurde in marinen und kontinentalen Verwerfungsbecken abgelagert. Der gleichalte Vulkanismus ist shoshonitisch.Wir deuten die erste paleogeographische Phase als Wachstumsphase eines primitven Inselbogens. Während der zweiten Phase reifte der Inselbogen und seine Kruste verdickte sich durch Akkretion plutonischen Materials. Die dritte Phase ist eine Periode der Dehnung im Hinterland eines Inselbogens.

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Résumé La région de Chibougamau, Québec, est caractéristique de la zone interne de la ceinture orogénique archéenne de l'Abitibi. Son évolution paléogéographique, paléotectonique et magmatique se subdivise en trois phases.Lors de la première phase paléogéographique, une chaîne sous-marine de volcans se formait, essentiellement par l'émission de coulées de lave composée de basalte primitif, hypopotassique, tholéiitique. Graduellement cette chaîne volcanique s'élevait jusqu'au niveau de la mer. A la phase suivante, des îles volcaniques émergeaient et croissaient. Des éruptions essentiellement pyroclastiques d'andésites et de dacites calco-alcalines et fortement différenciées se concentraient sur les îles tandis que l'effusion de laves basaltiques continuaient dans le bassin. Un manteau de roches volcaniclastiques felsiques se déposait autour des îles volcaniques. Lors de la troisième phase, les îles volcaniques furent soulevées et furent érodées jusqu'au niveau des masses plutoniques sub-volcaniques. Le débris de ce terrain volcano-plutonique fut déposé dans des bassins de faille marins et continentaux. Des shoshonites dominaient le volcanisme contemporain.Nous interprétons la première phase paléogéographique comme une phase de croissance d'un arc insulaire immature. Lors de la deuxième phase, 1'arc insulaire devenait mature et sa croûte s'epaissît par accrétion de matériel plutoni-que. Enfin, la troisième phase est une période d'extension en arrière d'un arc insulaire.

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Chibougamau, Quebec, Abitibi. , . , . . , , . . , . - , , . . . . , , . , — . — . .

     

Tectonique rupturale des Précarpates Roumaines

Résumé L'application de données géologiques, géomorphologiques, géophysiques et géochimiques ont permis à l'auteur de reconnaÎtre dans l'avant-pays des Carpathes roumaines une série de types importants de systèmes de fractures, et de leurs associations. L'avant-pays consiste en un socle précambrien-calédonien-hercynien métamorphique et plissé. Son étage supérieur consiste en sédiments de différents âges qui ont été fracturés. Comme les fractures du socle se continuent dans l'étage supérieur, il est possible d'expliquer la tectonique cassante du domaine profond. Les systèmes de fractures de l'avant-pays carpathique permettent d'établir de nouvelles subdivisions en particulier une unité carpatho-transdanubienne consistant dans le bloc géthique et valachien, et une unité carpatho-pyréthique comprenant le compartiment inférieur de l'Oberland et du Niederland. Entre les unités précarpathiques et la chaÎne plissée carpathique, il existe des rapports tridimensionnels qui expliquent l'origine et l'évolution de la chaÎne carpathique.

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The author has identified an important number of types and associations of ruptural lines in the vorland of the Romanian Carpathians, consisting of an old (Precambrian— Caledonian and Hercynian) metamorphised and strongly folded basement. The cover of this vorland is formed of Mesozoic—Tertiary slightly folded, monoclinal or quasihorizontal deposits. The disjonctive deformations of the vorland being transmitted into the superstructure have allowed the identification of the ruptural tectonics. The disjonctival systems of the Carpathian vorland have shown a new subdivision of the Pre-Carpathian units, namely: the Carpatho-Transdanubian unit consisting of the Getic block and the Valachian block and the Carpatho-Pyretheean unit formed of the subunits ara de Sus and ara de Jos. Between these units and the Carpathian realm there are tridimensional connections which explain both the origin and the evolution of the Carpathians.

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Zusammenfassung Unter Anwendung von geologischen, geomorphologischen, geophysischen und geochemischen Ergebnissen gelang es dem Verfasser, im Vorland der rumÄnischen Karpaten eine Reihe von wichtigen Typen und Vergesellschaftungen von Bruchsystemen festzustellen. Das Vorland besteht aus einem stark gefalteten und metamorphisierten vorkambrischen, kaledonisch-herzynischen Grundgebirge. Der Oberbau desselben besteht aus Ablagerungen verschiedenen Alters, die gestört sind. Da die Brüche des Grundgebirges sich auch im Oberbau fortpflanzen, ist es möglich, die Bruchtektonik der Tiefe zu klÄren. Die Bruchsysteme des karpatischen Vorlandes erlauben eine neue Unterteilung desselben, und zwar in eine karpatisch-transdanubische Einheit, welche aus den getischen und walachischen Blöcken besteht, und in eine karpatisch-pyretische Einheit, die aus Unterabteilungen des Ober- und des Niederlandes besteht. Zwischen den vorkapatischen Einheiten und dem karpatischen Faltungssystem bestehen dreidimensionale VerhÄltnisse, welche die Entstehung und die Umgestaltung der Karpatenkette erklÄren.

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Ton- und Sulfatgesteine in Wechselwirkung bei Deformation

Zusammenfassung Für die Interpretation von Deformationsstrukturen in Sulfatgesteinen werden die felsmechanischen Resultate von Gips, Anhydrit, Tongestein und Halit aus Laboruntersuchungen miteinander verglichen. Während die Fließfestigkeit der kristallplastisch deformierenden Gesteinsmaterialien Anhydrit, Gips und Halit eine deutliche Abhängigkeit von der Temperatur und der Verformungsrate zeigen, deformiert das Tongestein kataklastisch und ist daher nur beschränkt von Temperatur und Verformungsrate abhängig. Das kataklastische Fließverhalten der Tongesteine wird weitgehend bestimmt durch den Wassergehalt, der seinerseits vom Überlagerungsdruck abhängig ist. Aufgrund dieses Verhaltens konnte für den untersuchten Opalinuston kein Fließgesetz gefunden werden, mit dem analog zu Anhydrit, Gips und Halit Fließfestigkeiten für Verformungsraten, wie sie in tektonischen Prozessen möglich sind, berechnet werden können.Die Gegenüberstellung der Fließfestigkeiten im möglichen Deformationsgeschwindigkeitsbereich der Juragebirgsbildung ist somit qualitativ und ergibt eine relative Abfolge der Ton- und Sulfatgesteine zueinander. Gips und Halit weisen ähnlich geringe Fließfestigkeiten auf, während die Werte für Anhydrit deutlich höher liegen. Im Experiment kann gezeigt werden, daß durch die Gips-Anhydritumwandlung Wasser frei wird. Dieses Wasser wird vom Tongestein aufgenommen, das dann seinerseits eine drastische Festigkeitsreduktion mit plastischer Deformation erfährt. Bei einer Umwandlung von Gips zu Anhydrit steigt die Fließfestigkeit der Sulfate an und das Tongestein könnte fließen.In der Sulfatserie der Mittleren Trias des Bergwerks Felsenau (Kt. Aargau, NE-Schweiz) wurden folgende Beobachtungen gemacht: Im undeformierten Bereich schwimmen zerbrochene Gipslagen im Tongestein, während im deformierten Bereich sowohl duktil deformierter Gips zusammen mit sich spröd verhaltendem Tongestein als auch zerrissene, ausschließlich aus Anhydrit bestehende Schichten beobachtet werden können. Eine solche Kompetenzinversion muß den durch Deformation und Umwandlung ändernden Fließfestigkeiten der beteiligten Gesteinsmaterialien zugeschrieben werden.

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The aim of this study is to investigate the mechanical behaviour of rocks consisting of interbedded shales and sulphates from the Eastern Jura Mountains (Switzerland). The understanding of deformational structures in sulphate rocks is based on the studies of rheological behaviour of gypsum (Baumann 1984), anhydrite (Müller et al. 1981), halite (Heard et al. 1972) and the study of the mechanical behaviour of Opalinuston (Nüesch, 1989). Rock strengths were calculated for Jura mountain building conditions with a maximum simple shear strain of ca. 10^–14s^–1 and an estimated paleo-temperature of not more than 100°C.The mechanical behaviour of Opalinuston was investigated under similar experimental conditions to those for the sulphates. The bulk strength of dry specimens is generally independent of initial fabrics, the temperature (below 200°C) and strain rate in the range 10^–4s^–1 to 10^–7s^–1, but shows a strong confining pressure dependence. In contrast to evaporites cataclastic flow is the main deformation mechanism for dry Opalinuston, and time-dependent flow laws do not apply. A small increase in water content (4%), however, reduces the bulk strenght to 50%. This should also be the case for other shales since variations in the mineral composition from 10% to 90% clay have been observed to have only a small influence on the bulk strength.In order to compare rheological behaviour of shale with that of the evaporite rocks confining pressures and temperatures were calculated on the basis of a geothermal gradient of 30°C/km. The properties of gypsum are closer to those of halite than to those of anhydrite. Under experimental conditions the strength of shale lies between gypsum and anhydrite. With increasing burial depth the differential stress of Opalinuston increases in opposition to rapidly decreasing strength of the sulphates. All the same the shale will eventually be the weakest rock of all, for condition above the gypsum-anhydrite transition. Water produced during gypsum dehydration (27%/g) is absorbed by the adjacent shale reducing its bulk strength drastically.At ductile deformation conditions for gypsum the shale will deform cataclastically with distinct dilatation. The ductile deformation of gypsum ceases as the gypsum-anhydrite transition is reached and the shale starts to deform.We propose that the transition of the mechanical behaviour of sulphates from brittle to ductile concomitant with an inverse transition in the shale is caused by the transfer of water from gypsum to shale. We call this phenomenon deformation interaction. This mechanism can explain the inversion of competence between gypsum and shale observed in natural deformed Middle Triassic rocks of Northern Switzerland.

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Résumé Les rhéologies du gypse, de l'anhydrite, de la halite et des argiles sont comparées dans des conditions expérimentales semblables afin de mieux comprendre les structures de déformation des roches sulfatées. La résistance des roches impliquées lors de la formation du Jura e été calculée à partir de données rhéologiques connues du gypse (Baumann, 1984), de l'anhydrite (Müller et al., 1981) et de la halite (Heard et al., 1972). Le comportement des argiles (Opalinuston) a été étudié à des températures oscillant entre 20° et 200°C. Si la résistance globale des échantillons secs est généralement indépendante de la fabrique initiale, de la température et de la vitesse de déformation, elle montre une forte dépendance de la pression hydrostatique. Cependant, une légère augmentation de la teneur en eau en réduit très sévèrement la résistance globale.Contrairement aux évaporites, le principal mécanisme de déformation des argiles sèches (Opalinuston) est le »cataclastic flow«, processus indépendant du facteur temps.Comme les variations de la composition minéralogique de l'»Opalinuston« n'influencent pas sa résistance globale, nos observations devraient aussi pouvoir s'appliquer à d'autres argiles.Afin de pouvoir comparer le comportement rhéologique des argiles avec celui des évaporites, la pression hydrostatique et la température ont été calculées sur la base d'un gradient géothermique de 30°C par Km. Les propriétés du gypse sont plus proches de celles de la halite que de celles de l'anhydrite.Les conditions expérimentales montrent que la résistance des argiles de situe entre celles du gypse et de l'anhydrite. Puisque la contrainte différentielle de l'Opalinuston augmente continuellement avec la profondeur, les argiles pourraient devenir la roche la plus faible au delà de la transition gypse-anhydrite. L'eau résultant de la déshydratation du gypse est absorbée par les argiles environnantes et réduit leur résistance globale. Parallèlement au gypse qui se déforme de manière ductile, les argiles se déforment cataclastiquement et montrent une dilatation distincte. En s'approchant de la transition gypse-anhydrite la déformation ductile du gypse s'atténue. Au delà de cette transition, les argiles commencent à se déformer ductilement. Nous pensons que ce processus de »déformation interaction« correspond à une transition entre la déformation ductile du gypse et celle des argiles résultant d'un transfert d'eau entre le gypse et les argiles.Nos résultats sont comparés à des structures de déformation naturelle de roches du Triasique moyen du nord de la Suisse.

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