Sedimentologische und geomorphologische Prozesse des Unteren Mississippi

The Lower Mississippi River, a several thousand years old graded meandering river system, became strongly affected in its equilibrium by a river regulation program. This included cutoffs (1929–1942), crossectional changes by dike systems, and revetments. The cutoff program changed the river in such a way that sinuosity and slope shifted into the reach where the river starts to develop a braided channel. This is indicated by the increasing number of sandbars with time. Dike constructions decreased the river width in the pool areas causing incision there but consequently also widening and shallowing of the river crossings. Here the river is shallower and wider than ever before. The increase of the width/depth ratio of the river crossings is correlated to decreasing sinuosity. The alteration of the river's regime is probably best documented by the changes of the rating curves with time. The cutoff program initially lowered the stages for given discharges, but since 1950 a reverse trend, particularly for flood flows, can be observed. This indicates a decrease of the mean crossectional area and/or a raising of the mean stream bed elevation. The 1973 flood and a particular reach of the river are regarded as examples in this context. From the engineering point of view the present Lower Mississippi River is less efficient than it was before the river regulations. From the sedimentological and geomorphological point of view the recent processes can be regarded as the result of a large scale experiment, modelling a river's adjustment to changed conditions.     

Die Entstehung der kalkoolithisehen Fazies des norddeutschen Unteren Buntsandsteins

Ohne Zusammenfassung     

Geochemische Trends in der Minette (Jura,Luxemburg/Lothringen)

Zusammenfassung Aus 19 Profilen der eisenoolith-führenden Minette (Toarcium-Aalenium), ihrem Liegenden (Toarcium) und Hangenden (Bajocium), sowie aus dem erzführenden Aalenium der Vorbergzone des Schwarzwaldes wurden an 1253 Proben folgende Elemente und der HCl/HNO₃ — unlösliche Rückstand ( SiO₂) bestimmt: Na, Mg, Al, P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Fe²⁺, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Ba und Pb. Die Auswertung des umfangreichen Datenmaterials erfolgte mit Hilfe verschiedener multivariater statistischer Verfahren. Es zeichnen sich stratigraphische und regionale Trends ab, die im Zusammenhang mit der Genese der Lagerstätte diskutiert werden. Die Eisenooide sind in Latosolen auf dem Festland entstanden und wie bei Lagerstätten des Salzgitter-Typs als klastische Abtragungsprodukte lateritischer Verwitterungsdecken ins Meer verfrachtet worden. Auf einem ausgedehnten Schelfareal wurden die Erzkörner in flachem Wasser mehrfach umgelagert, sortiert und schließlich als marine Seife konzentriert. Auch andere mesozoisch-känozoische Lagerstätten des Minette-Typs sind wahrscheinlich auf diese Weise entstanden. Das Modell erklärt Herkunft und Transport des Eisens auf aktualistische Weise und steht im Einklang mit bekannten geochemischen Befunden, wonach sowohl in Lateriten als auch in Minette-Erzen die Elemente Al, Si, Ti, V, Cr, Mn und P als Begleiter des Eisens auftreten.

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Summary On 1253 samples of 19 vertical sections from the oolitic Minette ironstone (Toarcian — Aalenian, Luxemburg, Lorraine), its under- and overlying beds and from the aalenian oolitic ironstone of the Freiburg region, the following elements have been analysed: Na, Mg, Al, P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Fe²⁺, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Ba, Pb and the insoluble residu in HCI/HNO₃. Data processing has been accomplished by different methods of multivariate statistics. The results show stratigraphical and regional trends which are discussed in connexion with the genesis of the ore deposit. We believe, that the iron oolites derive from latosols of continental areas. After erosion of the lateritic caprock the oolitic grains were transported into thes ea. The iron ore particles were then winnowed in shallow marine water to be finally concentrated as a marine placer — similar to the Lower Cretaceous iron ores of Salzgitter, Lower Saxony. Other mesozoic to cainozoic deposits of the Minette-type have probably been formed in the same manner. This model explains in a simple and actuogeological way the origin and transport of iron and is fully compatible with the wellknown occurence of the elements Al, Si, Ti, V, Cr, Mn and P, accompanying the iron in laterites as well as in Minette-type ores.

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Résumé Les éléments Na, Mg, Al, P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Fe²⁺, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Ba, Pb et le résidu insoluble à HCl/HNO₃ ont été analysés sur 1253 échantillons, soit 19 coupes du minerai de fer oolithique toarcien — aalénien de la minette, de son mur et de son toit ainsi que des couches aaléniennes de la région de Fribourg. Le grand nombre des données a été traité à l'aide de méthodes différentes de la statistique multivariable. Il en résulte des tendances stratigraphiques et régionales qui sont discutées en rapport avec la genèse du minerai. Les oolithes ont pris naissance dans des sols latéritiques sur le continent et ont été transportées ensuite au cours de l'érosion comme produits détritiques dans la mer (comparable aux minerais du type Salzgitter). Sur un vaste shelf peu profond les grains de minerai ont été déplacés plusieurs fois pour Être enfin concentrés à la faÇon de placers marins. Pendant les temps mésozoiques et cénozoiques d'autres gÎtes oolithiques stratiformes du type minette se sont peut-Être formés de la mÊme manière. Ce modèle de formation explique de faÇon simple et actuelle la provenance et le mode de transport du fer et correspond avec des résultats géochimiques connus d'après lesquels des éléments Al, Si, Ti, V, Cr, Mn et P accompagnent le fer aussi bien dans des latérites que dans des minerais de fer du type minette.

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1253 19- ToarciumAalenium. (Toarcium) (Bajocium) Aafenium : Na, Mg, Al, , S, , , , V, Cr, Mn, Fe, Fe²⁺, , Ni, Cu, Zn, As, Sr, Pb , NCl/HNO₃, .. . . ; . — — , . , , , . - . , , . : Al, Si, , V, Cr, Mn, P

     

Beziehungen zwischen Struktur und Bewegung des Untergrundes und der Tektonik des Deckgebirges im Gebiet der Eifel und der Moselmulde (Rheinisches Schiefergebirge)

Zusammenfassung Aus dem Gefüge des Deckgebirges lassen sich Schlüsse auf die Struktur und Verformung des Untergrundes ziehen, vorausgesetzt, da\ sich zwischen Untergrund und Deckgebirge während der Orogenese keine grö\eren Verschiebungen abgespielt haben. Für den bearbeiteten Raum ergibt sich eine Schollenzerlegung des Untergrundes durch etwa 20 streichende Schwächezonen. An diesen Schwächezonen fanden sowohl Horizontal-als auch Vertikalbewegungen statt. Weiterhin zeichnen sich etwa 60 streichende Streifen ab, die durch längere Zeit hindurch eine einseitig gerichtete, vertikale Bewegungstendenz aufwiesen. Die Entstehung der Vergenz wird auf das Wandern der Faltung während der Orogenese zurückgeführt.     

Beitrag zur Systematik der Ooide von Kalkoolithen am Beispiel des Unteren Buntsandsteins Mitteldeutschlands

Zusammenfassung Die Kalkoolithe des Rogensteins im Unteren Buntsandstein wurden auf ihren Ooidinhalt untersucht. Dabei wurde besonderer Wert auf die Ausbildung des Ooids gelegt. Die Formen wurden mit den Angaben Kalkowskys (1908) verglichen. Die Ooide sind entsprechend ihrer strukturellen, stofflichen und faziellen Merkmale charakterisiert. Dabei ist aufgezeigt, daß die strukturellen Faktoren Kornform und Korngröße in Abhängigkeit vom Bildungsmechanismus stehen. Der Symmetriegrad des Ooids ist in hohem Maße abhängig von der Bewegungsintensität des kalkabscheidenden Wassers. Die einzelnen Ooidformen werden nach ihrem inneren strukturellen Aufbau und ihrer Form aufgeführt. Die gegenseitigen Beziehungen von Ooidformen werden beschrieben und diskutiert. Zum Abschluß wird die Beziehung der Ooide zu den Organismen, insbesondere den Stromatolithen angeführt.

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The oolitic limestone in Lower Buntsandstein is studied concerning its oolitic contents. The investigation was specially concentrated on its mode of formation. The forms are compared with the data published by Kalkowsky (1908). The ooids are identified according to their textural characteristics, kind of material and facial features. It is obvious that the textural factors, shape and grain size are related to the mechanism of formation. The degree of symmetry of the ooids is depending to a large extent on the movement intensity of the water involved in the deposition of calcium carbonate. The individual ooid forms are listed according to their internal structure and shape. The ooid forms which show contrast to each other are discribed and discussed. The relation of the ooids to the organisms, specially to stromatolites, have been mentioned.

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Dem Leiter des Mineralogisch-Petrographischen Institutes der Universität Halle, Herrn Dr. Gaedeke, gilt unser besonderer Dank für anregende Diskussionen und stete Förderung dieser Arbeit.     

Zusammensetzung und Genese der Basalte des Pauliberges und von Stoob-Oberpullendorf (Burgenland)

Zusammenfassung Die Basalte des Pauliberges und von Stoob-Oberpullendorf im nördlichen Burgenland sind dem Finalvulkanismus der alpinen Orogenese zuzuordnen. Es handelt sich hierbei um Alkaliolivinbasalte.Die Basalte des Pauliberges sind an einer NW—SE verlaufenden Spalte aufgedrungen und lagern dem Kristallin direkt auf, die von Stoob-Oberpullendorf liegen auf Sanden und Tegeln und werden zum Unterschied von den Pauliberger Basalten wieder mit tertiären und quartären Sedimenten bedeckt. Den Pauliberger Basalten wird ein dazisch-levantines Alter zugeschrieben, die Stoob-Oberpullendorfer Basalte dürften schon etwas früher an der Grenze Sarmat-Pannon entstanden sein.Innerhalb der Basalte des Pauliberges sind vier verschiedene Basalttypen festzustellen: ein dunkler und heller Alkaliolivinbasalt, ein Sonnenbrenner und ein doleritischer Trachybasalt, die drei aufeinanderfolgenden Eruptionsphasen, ausgehend vom dunklen Alkaliolivinbasalt über hellen Alkaliolivinbasalt und Sonnenbrenner zum doleritischen Trachybasalt, zuzuschreiben sind. Die Entstehung dieser einzelnen Basalttypen, die in einer Differentiationsreihe vom Alkaliolivinbasalt über Trachybasalt zum Trachyt hin liegen, kann durch fraktionierte Kristallisationsdifferentiation erklärt werden.Der doleritische Trachybasalt als letztes Eruptionsprodukt ist in bereits abgekühlte Basaltmassen eingedrungen und hat die Oberfläche nicht mehr ganz erreicht, wobei er hypabyssisch erstarrt ist. Der Sonnenbrenner weist einen beträchtlichen Gehalt an Analzim, der primär aus der Restschmelze gebildet wurde, auf; der fleckenhaften Verteilung dieses Minerals hat dieses Gestein seine Sonnenbrennerstruktur zu verdanken.An den Basalten von Stoob-Oberpullendorf sind keine Differentiationserscheinungen festzustellen gewesen, wenn auch übereinanderlagernde Basaltdecken auf mehrere Eruptionen hinweisen.

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Composition and genesis of the basalts from the Pauliberg and from Stoob-Oberpullendorf (Burgenland, Austria)

Summary The basalts comprising the Pauliberg and from the Stoob-Oberpullendorf region in nothern Burgenland are a part of the final vulcanic activity of the Alpine orogenesis. They consist chiefly of alkaline olivine basalts.The Pauliberg basalts were extruded along a fracture trending NW—SE and overlie the cristalline basement while those from Stoob-Oberpullendorf flowed onto sands and green marls and were, in contrast to the Pauliberg basalts, subsequently covered with Tertiary and Quartary sediments. The Pauliberg basalts are Dazic-Levantinic in age whereas those of Stoob-Oberpullendorf were probably extruded somewhat earlier: possibly near the Pannon boundary.The Pauliberg basalts are divided into four different types: dark alkaline olivine basalt, light alkaline olivine basalt, bunch light basalt, and doleritic trachybasalt. These four types crystallized in three successive erruptive phases. In the first phase the dark alkaline olivine basalt was extruded. The light alkaline olivine basalt comprises the second phase along with the bunch light basalt. During the third phase the doleritic trachybasalt crystallized. The origin of these individual flows, whose compositions lie along the differentiation line from alkaline olivine basalt through trachybasalt to trachyte, can best be explained by differentiation through fractional crystallization. The last phase, the doleritic trachybasalt, intruded the earlier cooled basaltic rocks, and is only found as hypabyssal bodies. The bunch light basalt contains considerable analcime, formed primarily from the residual melt, and gives rise to the bunch light structure due to the spotty distribution of the analcime.Features of differentiation are not found in the Stoob-Oberpullendorf basalts, although superposed basalt flows indicate several periods of eruption.

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Mit 10 Abbildungen     

Probleme des Saxothuringicums

Ohne Zusammenfassung     

Deutung diskordanter Zirkonalter der Silvrettadecke und des Gotthardmassivs (Schweizer Alpen)

U-Pb isotopic analyses are reported for zircons of nine igneous rocks and high grade metamorphic paragneisses from the Silvretta nappe and the Gotthard massif, Switzerland.Following Silver and Deutsch (1961) the zircon populations isolated from six of these rocks were devided into series of size fractions with varying uranium content. An extensive Rb-Sr investigation has been made on some of these rock samples and their minerals (Arnold and Jäger, 1965: Gotthard massif, Grauert, 1966: Silvretta nappe). Rb-Sr measurements on biotites and mineral isochrons of individual gneiss samples yield ages which indicate the end of the Alpine and the Hercynian (=Variscan) metamorphism. Other measurements give mixed ages between these events. The U-Pb investigation of zircons, however, yield criteria for an even older event, 400 to 500 m.y. ago.The isotopic relationship indicates a strong episodic disturbance of the U-Pb systems in the paragneiss zircons with high losses of radiogenic lead. In a Concordia diagram the best fit lines to the data points of the paragneiss zircons from the Gotthard massif as well as from the Silvretta nappe trend both toward the data points of the orthogneiss zircons and intersect the Concordia at approximately 440 m.y. Rb-Sr analyses of the granitic orthogneisses from the Silvretta nappe (Flüela granite gneisses) gave a well defined isochron of 428 m.y. (=1.47×10^–11y^–1). This value agrees rather well with the age given by the intersection of the best fit lines to the paragneiss zircons with the Concordia.Considering the geological and petrographical observations we interpret this disturbance of the U-Pb systems in the paragneiss zircons as the result of an influence of regional high grade metamorphism and anatectic melting together with the formation of igneous rocks during the Caledonian petrogenesis.In the Silvretta the uranium rich zircons from the Flüela granite gneisses reflect a disturbance and lead loss probably during the Hercynian metamorphism. In the Gotthardmassif the zircons from a quartz diorite and an ultrabasic inclusion in this diorite, however, show no or only a slight influence of the later Hercynian and Alpine metamorphisms. The apparent ages of the zircons in the ultrabasic inclusion are nearly concordant (Pb²⁰⁶/U²³⁸: 448 m.y., Pb²⁰⁷/ U²³⁵: 452 m.y., Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶: 472 m.y.). There is in all orthogneiss zircons some evidence of older inhereted U-Pb components besides new zircon growth.If we assume an episodic model for the lead loss and a disturbance 450 m.y. ago the minimum primary age of the detrital zircon components in the paragneisses would be 1500 m.y.

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Der eine von uns (B.G.) möchte den Herren Prof. Dr. M. Grünenfelder und Prof. Dr. P. Signer vom Labor für Geochronologie des Instituts für Kristallographie und Petrographie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich seinen Dank für ihr Interesse und die großzügige Unterstützung bei der Durchführung dieser Arbeit aussprechen. Herr Prof. Dr. M. Grünenfelder und Herr Dr. R. Pidgeon haben ihn in die Arbeitsweise der U-Pb-Isotopenanalyse eingeführt. Herr Dr. V. Köppel sowie alle oben genannten Herren haben durch ihre wertvollen Ratschläge und kritischen Diskussionen diese Arbeit wesentlich gefördert. Ihnen und auch allen anderen Angehörigen des Labors für Geochronologie, die zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben, sei herzlichst gedankt.

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Herr Dr. L. Rybach hat in dankenswerter Weise von vier Zirkonfraktionen die Urankonzentration durch Gamma-Spektrometrie bestimmt.

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Wir beide möchten Frau Prof. Dr. E. Jäger und Herrn Prof. Dr. E. Niggli vom Mineralogisch-Petrographischen Institut der Universität Bern für ihr wohlwollendes Interesse und die kritische Durchsicht des Manuskriptes danken.     

Nachweis altpaläozoischer Primäralter (Rb-Sr) und karbonischer Abkühlungsalter (K-Ar) der Muskovit-Biotit-Gneise des Spessarts und der Biotit-Gneise des Böllsteiner Odenwaldes

Zusammenfassung An Gesamtgesteins-Proben von orthogenen Gneisen des Vorspessarts, des Böllsteiner Odenwaldes und des Kristallins von Neustadt sind Rb-Sr-Altersbestimmungen und — an abgetrennten Mineralen solcher Gneise sowie von Pegmatiten bzw. Pegmatoiden — K-Ar-Altersbestimmungen durchgeführt worden. Alle Gneise zeigen blastomylonitische Erscheinungen. Fünf Gneisproben des Spessarts (»Rotgneise«) definieren einen Alterswert von 414±18 Ma (1, 42 10^–11a^–1) bei einem SrAnfangswert von 0,707±0,002 und bestätigen den vonKreuzer et al. (1973) für diese Gesteinsgruppe bestimmten silunsch-devonischen Wert. Sieben granodioritische Biotit-Gneise des zentralen Teils des Böllsteiner Odenwaldes ergeben keine eindeutige Isochrone. Es zeichnen sich sowohl altpaläozoische als auch karbonische Beziehungen im Diagramm ab. Sieben Granitgneis-Proben liefern einen Alterswert von 360±56 Ma. Zusammen liefern die beiden Gneistypen die Alters-Aussage 413±26 Ma. Insgesamtwird die ursprünglichVon Bubnoff (1922) erkannte Altersverschiedenheit zum Bergsträ\er Odenwald bestätigt. Die Intrusion der Vorgänger der untersuchten Gesteine aus Spessart und Böllsteiner Odenwald erfolgte, bezogen aufGale (1982), möglicherweise während des Silurs, spätestens während des frühen Devons. Für die Hornblende-Gneise von Neustadt ergab sich ein Zweiproben Rb-Sr-Alter von 369±14 Ma. Mehrere K-Ar- und zwei Rb-Sr-Altersbestimmungen ergaben für Glimmer, Hornblenden und einen Apatit der beiden Hauptgebiete mittelkarbonische Werte. Sie werden als Abkühlungsalter nach Metamorphose und Mylonitisierung gedeutet.

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Rb-Sr whole-rock analyses on samples from the Spessart, the Böllstein Odenwald and a crystalline outcrop between the two areas (near Neustadt) have been performed. Mineral separates of some of the rocks and from pegmatites respectively pegmatoids were used for K-Ar dating. All the gneisses show blastomylonitic features. Five muscovitebiotite gneisses from the Spessart (»Rotgneise«) yield an age of 414±18 Ma (1.42^* 10^–11a^–1) and a Sr isotope initial value of 0.707±0.002, confirmingKreuzer et al. (1973). The results of seven granodioritic gneisses from the Böllstein Odenwald don't lie on an isochron. There are points in the Sr evolution diagram lining up with an old-paleozoic and some with a Carboniferous age value. Seven granitic gneiss samples yield an age value of 360±56 Ma. The result of all Böllstein samples together is 413±26 Ma (2-sigma; I_o= 0.708±0.002). The older age of the Böllstein basement compared to the Bergsträ\er Odenwald postulated byVon Bubnoff (1922) is confirmed. The intrusion of the educts of the orthogneisses in Spessart and Böllstein Odenwald occured during the Silurian (compareGale 1982), at the latest during the early Devonian. Two hornblende gneisses of the Neustadt crystalline outcrop yield an Rb-Sr age of 369±14 Ma. Several K-Ar and two Rb-Sr age determinations on micas, hornblendes and an apatite give isotopic ages corresponding to Middle-Carboniferous times. They date the cooling of the two areas after metamorphism and mylonitisation.

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Résumé Des datations par la méthode Rb-Sr sur roche totale ont été effectuées sur des gneiss du Spessart, du Böllsteiner Odenwald et d'un affleurement intermédiaire (près de Neustadt). La méthode K-Ar a été appliquée à des minéraux séparés des mÊmes gneiss ainsi que de pegmatites et pegmatoÏdes. Tous les gneiss possèdent une structure blastomylonitique. Cinq gneiss à muscovite-biotite du Spessart (»Rotgneise«) donnent un âge de 414±18 Ma (=1,42×10^–11 a^–1) avec un rapport initial I_o de 0,707±0,002 ce qui confirme les résultats obtenus parKreuzer et al (1973). Sept gneiss granodioritiques de l'Odenwald fournissent des points qui ne s'alignent pas sur une isochrone: certains d'entre eux donnent un âge paléozoÏque inférieur, les autres un âge carbonifère. Sept gneiss granitiques fournissent un âge de 360±56 Ma. Ces deux types de gneiss, ensemble, fournissent un âge de 413±26 (2-sigma; I_o=0,708± 0,002). Ces mesures confirment l'antériorité du socle du Böllstein par rapport au Bergsträsser Odenwald postulée par vonBubnhoff (1922). L'intrusion des roches magmatiques, qui sont à l'origine des orthogneiss dans le Spessart et le Böllsteiner Odenwals a dû se produire pendant le Silurien (voir:Gale 1982) et, au plus tard, pendant l'Eodévonien. Deux gneiss à hornblende du cristallin de neustadt fournissent un âge Rb-Sr de 369±14 Ma. Plusieurs déterminations K-Ar et deux déterminations Rb-Sr effectuées sur des micas, des hornblendes et une apatite donnent des âges isotopiques correspondant au Carbonifère moyen. Cet âge représente le refroidissement des deux régions après le métamorphisme et la mylonitisation.

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(Wurzelzone) , . , , , , , . , , . . , . 0,4 1% .

     

Ergebnisse der Fazialanalyse und sedimentologisghen Studien im Paläogen des westlichen Teils der Magura-Flysch-Gruppe (Westkarpaten)

Zusammenfassung Die Arbeit beschreibt die stratigraphische Einteilung der Paläogen-Serie des Magura-Flysches in Ost-Mähren und der West-Slowakei. Die lithologischen Änderungen der stratigraphischen Glieder des Magura-Flysches werden charakterisiert. Auf Grund der qualitativen und quantitativen Analysen wurden die lithofaziellen Zonen in der unteren und oberen Abteilung des Paläogens festgestellt (V. Pesl).Die sedimentologische Untersuchung befaßte sich mit den Texturen der Sandsteine, mit Messungen von Strömungsmarken, mit Schwermineral-Assoziationen, um die Entstehung der Flyschsedimente dieses Gebietes zu erklären (I. Krystek).

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The paper gives survey and the results of the lithological and facial division and of the sedimentological studies in the paleogene of the Magura flysch group in Eastern Moravia and Western Slovakia.

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Résumé Cet essai donne les resultats de la division stratigraphique et des recherches sédimentaires au paléogène du groupe Magura flysch à l'Est de la Moravie et à l'ouest de la Slovaquie.

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Baugeologische Probleme bei der Gründung des Biggekraftwerkes auf verkarsteten Devonischen Riffkalken im Sauerland und ihre Lösung

ZusammenfassungBaugeologische Probleme bei der Gründung des Biggekraftwerkes auf verkarsteten Devonischen Riffkalken im Sauerland und ihre Lösung Im nördlichen Gründungsbereich des Kraftwerkes der Biggetalsperre im Sauerland tauchten steilstehende, kalkige Schichten auf, in die Riffkalkklötze von unterschiedlicher Verteilung eingelagert waren. Während die Kalkmergelschiefer nur starke Entkalkungserscheinungen aufwiesen, zeigten sich in den Riffkalkzonen echte Karsthohlräume.Die Ecke eines wesentlichen Bauwerksteiles des Kraftwerkes lag über einer kolkartig eingebrochenen und mit Geröllen gefüllten Karsthöhle. Diese Kraftwerksbereiche wurden daher auskragend konstruiert. Die Lasten mußte das südlich anschließende nichtverkarstete Gebirge aufnehmen. Das völlig regellose Auftauchen verkarsteter Riffbereiche ließ aber die Gefahr vermuten, daß auch der standfeste Gebirgsteil durch Karsteinbrüche unterschnitten werden könnte. Dies umso mehr, als die Schichtung in Richtung des Karstkolkes einfiel und Schichtpakete des an sich standfesten Gebirges abgleiten könnten. Um dies zu verhindern, wurden den besonderen Verkarstungsbedingungen angepaßte systematische Injektionen in 3 Phasen ausgeführt. Eingepreßt wurde ein Gemisch aus ca. 70% Zement, 25% Sand und 5% Bentonit.Als wesentlichste Folgerung für den Felsbau werden die Unterschiede der Verkarstung zwischen homogenen Kalksteinen und Riffkalksteinen herausgestellt.Zur sicheren Gründung von Bauwerken wird eine ausreichende baugeologische Untersuchung, enge Zusammenarbeit zwischen Geologen und Ingenieur während der Planung und beim Bau sowie Anpassung der Bauausführung an die Besonderheiten des Karstes empfohlen.

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SummaryEngineering Geological Problems During the Foundation of the Biggetal Power Plant on Karstified Devonian Reef Limestones in the Sauerland, and Their Solution In the northern foundation of the powerstation of the Biggetalsperre in Sauerland inclined marly slate with intercalated parts of reef knolls of different distribution is existing. These marly slate shows partly heavy decalcification. But the reef knolls exclusively were cavernous.The corner of an essential part of the powerstation was situated above a collapsed underground karstbridge, now filled with gravel. Therefore this part was constructed with cantilever and the weight had to be borne by the noncavernous rock neighboured in the south.The appearance of karstificated reef knolls without any preferred orientation seemed to be a danger for the stability of the rock in the south, that had to bear the total weight of the construction. This danger existed also in undercutting the solid rock. Beyond it the strata fell in the direction of the karst holes and therefore some sedimentary complexes of this rock incline to sliding. To prevent this a systematic injection program was started, the injection material consisting of 70% cement, 25% sand and 5% bentonite.The most important conclusions for construction in rock are that it is necessary to distinguish between the karstification of homogeneous limestone and rock with reefknollfacies. To obtain a solid foundation in such rock sufficient geological investigations are necessary. A tight teamwork between geologists and engineers during the planning period and the time of construction is as neccessary as to accomodate the construction on the speciality of karst.

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RésuméProblèmes géologiques posés par la fondation de la centrale du barrage du Bigge sur les calcaires coralliens karstiques du Devonien dans le Sauerland et ses solutions Cet article traite la fondation de la centrale du barrage du Bigge (Biggetalsperre) construite sur des couches calcaires du Devonien moyen supérieur dans le Sauerland (Allemagne occidentale).Dans la zone nord des fondations on est en présence de stratifications calcaires fortement inclinées parmi lesquelles se trouvent des blocs coralliens intercalés avec une répartition variable. Alors que les schistes marneux accusent une décalcification prononcée, de véritables vides karstiques apparaissent dans les zones coralliennes.La pointe d'une partie importante de l'ouvrage se trouvait justement sur une cavité karstique creusée depuis longtemps et à présent remplie d'éboulis (cailloux). Cette partie de la centrale fut construite en porte à faux. Les charges résultant de cette construction sont transmises à la partie sud non karstique du massif.L'émergement tout à fait irrégulier des récifs karstiques faisait apparaître le risque de voir la partie saine du massif se fragmenter sous l'influence de phénomènes karstiques. Ceci d'autant plus que la stratification avait un pendage vers le calcaire corallien et que l'ensemble des couches d'un rocher sain en lui-même pouvait glisser. Pour écarter ce risque un programme systématique d'injection fut entrepris en suivant un mode opératoire particulier s'accommodant aux phénomènes karstiques. Le coulis d'injection utilisé était un mélange d'environ 70% de ciment, 25% de sable et 5% de bentonite.L'apport essentiel pour la mécanique des roches est constitué par la différence qui a été faite concernant les phénomènes karstiques entre les calcaires homogènes et les calcaires coralliens. Pour effectuer une fondation sure d'ouvrages il est conseillé de faire des études géologiques suffisantes, d'avoir une coopération étroite entre le géologue et l'ingénieur pendant le projet et lors de la construction et enfin d'adopter les procédés de construction aux phénomènes karstiques.

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Mit 4 Abbildungen     

Ingenieurtechnische,geologische und mineralogische Probleme beim Bau einiger Tunnel der Tauernautobahn im Bereich von Werfen (Salzburg, Österreich)

Zusammenfassung Ingenieurtechnische, geologische und mineralogische Probleme beim Bau einiger Tunnel der Tauernautobahn im Bereich von Werfen (Salzburg, Österreich). In den Jahren 1974 bis 1976 wurden im Baulos 6 Werfen der Tauernautobahn (südlich von Salzburg) zwischen den Bau-Kilometern 34,2 und 42,3 insgesamt 3460 lfm Tunnel (Doppelröhren) ausgebrochen. Es sind dies, von N nach S gezählt, der Brentenbergtunnel, der Zetzenbergtunnel und der Helbersbergtunnel. Die Tunnelarbeiten wurden nach der Neuen Österreichischen Tunnelbauweise, überwiegend in konventionellem Sprengbetrieb (streckenweise auch mit Teilschnittfräse) durchgeführt.Im Brentenbergtunnel wurde nach Durchörterung einer im Norden vorgelagerten 60 m langen Hangschuttstrecke Ramsaudolomit durchfahren. Der Zetzenbergtunnel liegt in gut geschichteten Kalken und Dolomiten des Gutensteiner Niveaus. Im Helbersbergtunnel schließlich wurden beim Vortrieb von N nach den ersten 80 m, in denen noch Gutensteiner Kalke und Dolomite anstanden, Gips führende Quarzite, Quarzitschiefer und Sandsteine der Werfener Schichten durchörtert. Die Baugrubensicherung des Voreinschnittes am Nordportal des Brentenbergtunnels sowie Details zur bergmännischen Durchörterung der Hangschuttstrecke im Schutze eines Injektionsschirmes werden ausführlich beschrieben und weiters Sondermaßnahmen in den Gips führenden Strecken des Helbersbergtunnels sowie einige spezielle Beobachtungen zur Nachbrüchigkeit in diesem schwierigen Tunnelabschnitt behandelt.

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Summary Engineering, Geological and Mineralogical Problems With the Construction of Several Tunnels in the Course of the Tauern Highway (Salzburg, Austria). From 1974 to 1976 the Tauern Highway was further extended near Werfen in the federal state of Salzburg (Austria). Therefore a total tunnel length (twin tube tunnels) of 3460 meters was performed in the section from km 34,2 to 42,3. The three twin tube tunnels have been cut mainly through Lower and Middle Triassic members of the Northern Limestone Alps.Thus, the Brentenberg tunnel, 600 meters (eastern tube) and 540 meters (western tube) respectively, is situated in the so called Ramsau dolomite. The Zetzenberg tunnel, 503 m (eastern tube) and 500 m (western tube) respectively long, penetrates Gutenstein limestone and dolomite, whereas the main part of the longest tunnel, the Helbersberg tunnel, 750 m and 740 m respectively, traverses Werfen beds except its northernmost ninety meters in Gutenstein limestones and limey shales.Furthermore, tunneling through sixty meters of loose rock debris in the northern part of Brentenberg caused a lot of trouble. The holing of non-cohesive rock debris by means of the New Austrian Tunneling Method will be dealt with in detail as well as the supporting works for the surface entrances. Excavation site for Brentenberg tunnel portals was supported by a retaining wall of bored piles sunk at 30 to 90 centimeters centre. The bored piles were stabilized by means of anchors of up to 38 meters length. Tunneling through the section of loose rock debris was performed with the aid of injections of cement and bentonite grout at the crown and the side walls. By that means, the over-all property of the initially freely running loose debris could be improved up to rock quality class IV (classification according to Pacher and Rabcewicz).In the Helbersberg tunnel at least, as prognosticated by preliminary geological studies, two sections of gypsiferous rock, about 150 and 200 m respectively long, were encountered. Before taking precautionary measures, rock samples were collected at intervalls of several meters and investigated mainly by X-ray diffractometer therefore. The results showed, that gypsification of most of anhydrite has taken place in the rocks of Helbersberg already. Due to that fact, Thiodur — a sulphate-proof special cement — was used to construct the external supporting elements. Then, the supporting elements of the reinforced inner ring were performed in concrete quality B 400. Moreover, the inner ring had to be isolated completely by means of soft PVC-framework.Owing to a smoothly running teamwork of civil engineers and geologists optimal solution could be achieved for every problem on site.

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Résumé Problèmes techniques, géologiques et minéralogiques résultant de la construction de l'autoroute du Tauern dans la région de Werfen (Salzbourg, Autriche). Dans la section 6 Werfen de l'autoroute du Tauern, au sud de Salzbourg, on a construit pendant les années 1974–1976, entre les kms 34,2 et 42,3, des tunnels à deux tubes dont la longueur s'élève à 3460 mètres en total. Ce sont, énumérés selon la direction nord-sud: le tunnel Brentenberg, le tunnel Zetzenberg et le tunnel Helbersberg. Les travaux ont été effectués selon la Nouvelle Méthode Autrichienne de Construction de Tunnels, en grande partie par attaque conventionnelle à l'explosif, partiellement à l'aide de fraiseuse.Après le percement d'une section à éboulis instable d'une longueur de 60 mètres, on a traversé dans le tunnel Brentenberg de la dolomie Ramsau. Le tunnel Zetzenberg est situé dans des strates stables de calcaire et de dolomie du niveau de Gutenstein. Dans le tunnel Helbersberg, il a fallu percer d'abord, sur une distance de 80 mètres, du calcaire de Gutenstein et des dolomies, ensuite du quartzite gypseux ou schisteux et du grès des couches de Werfen.Le travail présenté décrit les consolidations de la fouille pour l'excavation à ciel ouvert débouché nord du tunnel Brentenberg et des détails concernant le percement minier de l'éboulis après installation, en tant que dispositif de sécurité, d'un écran d'injection. Il y est question aussi de mesures additionnelles prises le long des sections gypsifères du tunnel Helbersberg ainsi que d'observations particulières concernant l'écroulement dans ce passage difficile.

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Mit 16 Abbildungen     

Subsidenz und tektonik des Saar-Nahe-Beckens (SW-Deutschland)

The Saar-Nahe-Basin in SW-Germany is one of the largest Permo-Carboniferous basins in the internal zone of the Variscides. Its evolution is closely related to movements along the Hunsrück Boundary Fault, which separates the Rhenohercynian and the Saxothuringian zones. Recent deep seismic surveys indicate that the Saar-Nahe-Basin formed in the hanging wall of a major detachment which soles out at lower crustal levels at about 16 km depth. Oblique extension along an inverted Variscan thrust resulted in the formation of a half-graben, within more than 8 km of entirely continental strata accumulated. The structural style within the basin is characterized by normal faults parallel to the basin axis and orthogonal transfer fault zones. Balanced cross-section construction and subsidence analysis indicate extension of the orogenically thickened lithosphere by 35%. Subsidence modeling shows discontinuous depth-dependent extension with laterally varying extension factors for crust and mantle lithosphere. Thus, the offset between maximum rift and thermal subsidence can be explained by a zone of mantle extension shifted laterally with respect to the zone of maximum crustal extension.

     

Neue Erkenntnisse über Art und Genese des Vulkanismus der Äolischen Inseln (Sizilien)

The seven islands of the Aeolean archipelago, which are all of volcanic origin, are to be subdivided into two groups:

1. a)
   Lipari, Salina, Filicudi, Alicudi and Panarea-Basiluzzo belong to a unit of strong to medium calc-alkaline character (pacific group);     
   
   

Probleme der Tektonischen Spannungsverteilung im Karpatenraum

Zusammenfassung Nach kritischer Auswertung der geologischen Literatur Ungarns, Österreichs, Rumäniens und der Tschechoslowakei wurden Karten über die tektonische Spannungsverteilung des Gebietes in der austrischen und den darauffolgenden Orogenphasen gezeichnet. Ihre Diskussion ergibt folgendes: 1. Das Karpatenbecken — das nicht-gefaltete Gebiet im Rahmen der Alpen, Karpaten und Dinariden — darf als ein Homogenitätsbereich tektonischer Spannungen im qualitativen Sinne betrachtet werden. 2. Dieses Gebiet wird durch die Abwechslung von tektonischen Zug- und Druckspannungen charakterisiert, wogegen die umgebenden Kettengebirge durchweg auf Druck beansprucht werden. 3. Die Zugspannungen können nicht die Ergebnisse von Krustenbiegung sein. Weiteres läßt sich über ihre Entstehung nicht mit Gewißheit behaupten, jedoch scheinen sie die Begleiterscheinungen und Konsequenzen der die alpin-karpatische Gebirgsbildung anregenden Druckkräfte zu sein.     

Drei Probleme der Echinodermendiagenese: Innere Zementation,Mikroporenbildung und der übergang von Magnesiumcalcit zu Calcit

Zusammenfassung Die Echinodermen werden nach dem Konzept der Arbeitsrichtung Fossildiagenese auf drei Echinodermen-spezifische Probleme untersucht: 1. Syntaxiale Zementation: Der Beginn des Zementwachstums und die komplexe Verfüllung des inneren Hohlraums der Echinodermenkristalle wird anhand von Modellen, Experimenten und Geländeproben analysiert. 2. Mikroporen: Zementierte Echinodermenkristalle weisen im Innern Mikroporen auf, von denen es drei Typen mit verschiedener Entstehung gibt. Der Haupttyp der Mikroporen zeigt an, daß Lösungsprozesse bei der Fossilisation der Echinodermen verbreitet sind. 3. Magnesiumverlust: Mit Hilfe von Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenanalyse wird die mikroräumliche Verteilung des Magnesiums während des übergangs von Magnesiumcalcit zu Calcit untersucht. Es lassen sich nebeneinander Bereiche verschiedener Magnesiumverarmung nachweisen. Die Ergebnisse sprechen für den Prozeß der Calcitisierung (Lösung — Fällung) des Magnesiumcalcits bei seiner Umbildung.

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This study follows the concept of Fossildiagenese and examines specific diagenetic problems of systematic groups such as the echinoderms. Three problems are explored: 1. Syntaxial cementation: The beginning of the growth of cement and the complex filling of the inner space of the skeletal crystals is analysed using models, experiments, and field material. 2. Micropores: Cemented crystals of the echinoderms contain many small cavities called micropores. Three types of micropores formed by different processes are distinguished. One type of them gives evidence that dissolution occurs commonly in echinoderms during fossilization. 3. Loss of magnesium: BySem andEdax methods the microspatial distribution of the magnesium is examined during the transition from magnesian calcite to calcite and domains of different magnesium concentration close to each other are demonstrated. These domains are only compatible with the process of calcitization (dissolution — precipitation) of the magnesian calcite.

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Résumé Les échinodermes, ici étudiés suivant le concept de la «Diagénèse des fossiles», sont examinés par rapport aux trois problèmes qui leur sont spécifiques: 1. La cimentation syntaxiale: le commencement de la croissance du ciment et le remplissage complexe des vides internes du cristal que sont les échinodermes sont analysés à l'aide de modèles, d'expériences et d'échantillons du terrain. 2. Les micropores: les cristaux cimentés d'échinodermes montrent dans leur intérieur des micropores présentant trois types de formation différente. Le type principal montre que les processus de dissolution sont très répandus au cours de la fossilisation des échinodermes. 3. La perte de magnésium: la microscopie électronique à balayage et la methode «EDAX» permettent d'étudier la répartition microspatiale du magnésium pendant la transition de calcite magnésienne en calcite, montrant ainsi la juxtaposition de milieux à différents degrés d'appauvrissement en magnésium. Les résultats plaident en faveur d'un processus de calcitisation (solution-précipitation) de la calcite magnésienne au cours de la transformation.

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: 1. : ; 2. : , . , . 3. : . , . (- ) .

     

Untersuchung der Photolineationen und des bruchtektonischen Inventars im Raum Erbendorf (N-Bayern) mit besonderer Berücksichtigung der Gangvererzungen

Zusammenfassung Der Erbendorfer Raum wird durch den Schnittpunkt zweier wichtiger Grenzstörungszonen markiert. Die E-NE streichende »Erbendorfer Linie« trennt die moldanubische Region vom Saxothuringikum; die »Fränkische Linie« bildet die Grenze zwischen Grundgebirge und dem permomesozoischen Deckgebirge. Im Arbeitsgebiet stehen verschiedenartige Gesteine, wie Vulkanoklastika, Gneise, Granite und Klastite an. Ihr Bildungsalter reicht vom Oberproterozoikum bis in die Kreide. Auf engstem Raum finden sich in dieser Region und ihrer östlichen Fortsetzung auch strukturgebundene Vererzungen von Pb, Zn, Cu, BaSO₄ und U. Durch Analyse der Photolineationen und der Klufttektonik werden zwei tektonische Hauptphasen unterscheidbar: die Phase I ist durch ENE- bis E-gerichtete Strukturen gekennzeichnet. Sie steht mit der permo-karbonen Entwicklung des Erbendorfer Trogs in Zusammenhang. Im Gefolge dieser Einsenkung wurden die Pb-Zn-Gänge dieses Raumes angelegt. Die markanten NW- und NE-Richtungen repräsentieren das Inventar der Phase II und gehen auf Schervorgänge kretazisch bis tertiären Alters zurück. Sie laufen parallel dem Egertalgraben und der »Fränkischen Linie«.

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The Erbendorf area acts as a »tripple junction« in the sense of fault tectonic. The E to NE running »Erbendorf Line« which is taken to represent the boundary between the Moldanubian and the Saxothuringian Zone, is truncated by the deep-seated »Franconian Line« (NW-SE) which terminates the uplifted basement versus the Permo-Mesozoic foreland. To this area attention is not only called due to its variable lithologies (gneisses, greenstones, granites, volcaniclastic sediments, hard coal seams, etc.), different image (from upper Proterozoic through Cretaceous), but it merits also special attention for its fault-bounded Pb, Zn, Cu, BaSO₄, and U mineralizations, particularly in its eastern prolongation. With the help of photogeology and ground-follow-up analyses of fault systems the tectonic evolution of this region is studied in detail. Moreover, these investigations are aimed at constraining the age of formation of these vein-type mineralizations. Two major phases of block-faulting may be outlined in this »tectonic frontier area«. Stage I encompasses ENE- to NE-trending lineations; it is closely related to the subsidence of the Permo-Carboniferous Erbendorf Trough. As a direct result of this tensional faulting, the Pb-Zn veins of this area may be considered. Subsequently, shearing (stage II) took place along the NW-SE- and NE-SW directions. These movements are connected with faulting in the stress field of the prominent Eger Graben and the Franconian Line, both of which were active during Cretaceous and Tertiary times.

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Résumé La région d'Erbendorf est caractérisée par l'intersection de deux limites géologiques importantes: la ligne d'Erbendorf (»Erbendorfer Linie«), orientée ENE sépare les zones moldanubienne et saxothuringienne; la ligne franconique (»Fränkische Linie«) forme la frontière entre les roches du socle et la couverture permo-mésozoÏque. Cette région est remarquable par la grande variété lithologique (gneiss, roches vertes, granites, volcanoclastites, charbon, etc.), par l'éventail des âges (du ProtérozoÏque supérieur au Crétacé) et par la présence de minéralisations en Pb, Zn, Cu, BaSO₄ et U, liées à des failles, ces minéralisations s'étendant d'aillenrs plus à l'est. L'analyse des photo-linéaments et de la tectonique cassante permet de distinguer deux phases tectoniques importantes. La phase I est caractérisée par des structures de direction nord-est à est. Elle est en rapport avec l'affaissement permocarbonifère du bassin d'Erbendorf, à la suite duquel les filons à Pb-Zn se sont formés. La phase II est marquée par des directions nord-ouest et nordest, correspondant à des processus de cisaillement d'âge crétacé à tertiaire. Elles sont parallèles au graben d'Egertal et à la ligne franconique.

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. « », Ha NE, ; « » - . , .: . . Pb, Zn, Cu, BaSO₄ U, . : 1 , ENE . . NW NE 11 , . « ».

     

Pétrographie des „Permoskyth“ der Jaggl-Plawen-Einheit (Südtirol) und Diskussion der Detritusherkunft mit Hilfe von Kathoden-Lumineszenz-Untersuchungen

The Permo-Scythian deposits E of Lake Reschen (North-Italy) are composed of a sequence of terrestrial sediments in Verrucanofacies and of a series of detrital carbonate and lagoonal-evaporitic rocks (“Wechselschichten”) overlaid by Anisian fossiliferous dolomites. Examinations by cathodo-luminescence give reference to the source area of the detrius and to the diagenesis of the sediments. Further statements can be made by X-ray (triclinity of K-feldspars; inclusions in authigenic minerals) and chemical examinations (composition of dolomites). The detritus of the slightly metamorphic rocks, indicated by the crystallinity of illite, does not originate from the underlying “Plawenkristallin” and from the adjacent “ötztalkristallin”, respectively, but by 70% from a porphyritic source area that is supposed to be located in the region of Lugano.     

Zur Geologie und Petrologie der Inseln Nisyros und Jali (Dodekanes)

Nisyros as well as the islet of Yiali are found in the crossing of two fault lines, that of Episcopi — Patmos and the one of southern Aegean (Soussaki-Gulf of Saronic — Milos — Santorini — Dodecanese) it consists almost exclusively of volcanic rocks, that is lavas and tuff and very limited appearence of Holocene formations. The presence of two volcanic effusions is certified, everyone of which began from basic magma, poor in SiO₂ (olivinic pyroxenic andesites), and gave as final products acidic petrological types (liparites and volcanic glasses). The basic magmas of the first volcanic periods are found only in few places and in very limited areas of appearence. After the ascension of volcanic fragmental products the cycle of the first volcanic period closed with the creation of very thick beds of pumice. The second volcanic period gave more petrological types with transitive forms. After the creation of olivinic — pyroxenic andesites followed the exit of trachyandesites, trachytic and dacitic lavas with final creation of rhyolite and of volcanic glasses. The extension of the mentioned rocks is noted in detail on the geological map. The classification of the exact geological age is difficult because there is no place where they come in contact with sediments. In general the researches think that the volcanity in the region of Dodecanese began during the middle or the end of the Miocene with successive explosions up to the young geological ages. Only on the islet Yiali which consists exclusively of acid lavas (pumice stones, rhyolite, perlite) fossiliferous layers of marly limestone, sandstone and konglomerate are found, as much at the sea level as in the top of the layers of pumice stone, of tyrrhenian age. The discovery of tools of obsidian in the layers of pumice stone is perhaps a sign that these explosions continued up to the Holocene period. Among the post volcanic phenomena are classified emanations, sulfur-genetic activity with the creation of sulfur deposits of the island and the presence of the thermal healing springs in many parts. Petrochemically the lavas of the island Nisyros and Yiali belong to calcium alkaline magmas.