Sedimentpetrographische Methoden zur Untersuchung sandiger Sedimente

Ohne Zusammenfassung     

Die Ausdeutbarkeit der Sedimente

Ohne Zusammenfassung     

Terrestrische Sedimente der Intermontanbecken im Iran

Noteworthy facts about terrestrial deposits which fill the Internal Basins in Iran have been studied mainly in the last decade. Hydrogeological investigations in more than 100 alluvial basins have been most informative for essential knowledge about the structure of and sedimentation in the extensive plains. The thickness of the alluvial deposits ranges in different amount. Its known maximum, above 500 m, is located in the area between Teheran and Karaj. By the example of Varamin Plain it is shown that the sedimentation has an unequivocal dependence on the recent drainage pattern. The trace of“Water veins” is very important for exploration of ground water. The“Veins” are ancient washes filled up with outwashed gravels which are covered later with younger fine grained materials. The occurrence of these highly permeable deposits can be found by means of sedimentological investigations.     

Eine Methode zur Charakterisierung der Kornverteilung; klastischer Sedimente

Zusammenfassung Weil die früher angewandten Methoden, die Kornverteilung der Sedimente mit Hilfe von wenigen Zahlen (Mittelkorngröße, Sortierung, Streuung, Schiefe usw.) zu charakterisieren, für schiefe und zweigipfelige Kurven keine Bedeutung haben, wird eine Methode vorgelegt, bei der die Kornverteilung folgendermaßen charakterisiert wird: 1. Durch Bestimmung der Korngröße, die dem Maximum der Verteilungskurve entspricht; 2. durch Bestimmung der Prozentmenge (M) in einem Intervall von einer bestimmten Größe, das symmetrisch um das Maximum herum gebildet wurde; 3. durch Bestimmung der Menge der Nebenbestandteile, die gröber (G) oder feiner (F) als die Maximumsfraktionen sind. Die Methode beruht auf einer Bestimmung der Lage des Maximums mit Hilfe einer Differenzkurve und auf Interpolation auf der Summenlinie. Zweigipfelige Kurven werden nach der Lage des Minimums geteilt und die beiden Teile werden auf dieselbe Art berechnet, worauf die Zahlen jedes Gipfelbezirkes auf 100% umgerechnet werden. Der Inhalt der Sedimente an G, M und F kann in Dreiecksdiagrammen dargestellt werden, wobei sich zeigt, daß verschiedene Sedimentgruppen verschiedene Felder bilden.Weiter wird eine Methode vorgelegt, mit der man die durchschnittliche Kornverteilung einer Reihe Analysen des gleichen Sedimenttyps angeben kann. Dies kann durch Interpolation auf der Summenlinie geschehen, indem man ständig von der Lage des Maximums als festem Punkt ausgeht und die Mittelzahl der Ordinaten der Punkte mit gleicher relativer Lage bildet.     

Die Entwicklung unserer Anschauungen über nichttektonische Verformung der Sedimente

Atectonic deformations of all scales are discussed and their knowledge is historically analyzed.     

Die Diagenese der Sedimente,ihre Beziehungen zur Sedimentbildung und Sedimentpetrographie

Ohne Zusammenfassung     

Rezente Sedimente im Küstenbereich der Halbinsel Kaloum,Guinea

Zusammenfassung Es wurden rezente Sedimente aus dem unmittelbaren Küstenraum Guineas untersucht, in dessen Hinterland ausgeprägte lateritische Verwitterung herrscht. Von den erbohrten Tonen und Sanden wurden die Korngrößenverteilung, die chemische und mineralogische Zusammensetzung sowie die Kationsorption bestimmt.Neben Quarz, Kaolinit und Illit enthalten die Tone, die ein ungewöhnlich hohes Sorptionsvermögen haben, deutliche Anteile an Hydrargillit. Die Sande enthalten einen hohen Anteil Fe-reicher Körner, die auf eine Neubildung von Chamosit aus Brauneisen nach der Ablagerung hinweisen.

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Summary Recent marine sediments from the coastal area of Guinea, a country with intensive lateritic weathering, have been investigated. The grainsize distribution, chemical and mineralogical composition and the cation-exchange of the drilled clay-and sand-samples were determined. The clays have an anomally high cation-sorption and contain noticeable amounts of gibbsite besides quartz, kaolinite and illite. In the sands a new formation of chamosite from goethite after deposition is probable.

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Mit 2 Textabbildungen

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Herrn Professor Dr.F. Machatschki zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Die Diagenese der Sedimente,ihre Beziehungen zur Sedimentbildung und Sedimentpetrographie

Ohne ZusammenfassungDer Aufsatz ist der wenig erweiterte Abdruck der Probevorlesung des Verf. vor der Philosophischen Fakultät der Universität Marburg in Hessen am 25. IV. 1910.     

Unverfestigte Sedimente und Erdbaumechanik

Ohne ZusammenfassungVortrag auf der Tagung der Geologischen Vereinigung am 8. Jan. 1938 zu Frankfurt a. M.Die angeführten experimentellen Daten wurden im Institut für Erdbauforschung der eidg. techn. Hochschule in Zürich bestimmt. Dessen Leitern Prof.Meyer-Peter und Prof.Niggli, wie auch P. D. Dr. E.Brandenberger, Ing.Häfeli und Ing.Maag sei hier bestens gedankt.     

Verteilung und Herkunft der Sedimente in Lotkernen von der Island-Färöer-Schwelle (Nordatlantik)

The components from nine sediment cores in the region of the Iceland-Faeroe-Ridge have been analysed. In this region, characterized by very complicated hydrographical and glacial conditions, only the Arctic slope of the ridge shows comparatively clear conditions which make it possible to correlate different parts of the cores. The sedimentation on the Atlantic slope, on the contrary, seems to be less clearly differentiated due to reworking processes. The components of the sand- and pebble-fraction can be divided into an autochthonous group of basalt- and shale-pebbles, derived from the ridge itself, and an allochthonous group, transported over large distances, with quartz, crystalline rocks, sandstone, flint, and chalk as main components. Whereas the autochthonous group shows parts of the cores which can be correlated with each other based on different sedimentation rates, the distribution of allochthonous group varies so strongly that it is impossible to recognize any regularity in sedimentation. Only the flint and the chalk occur in well-defined levels and thus make possible to correlate the cores. The Iceland-Faeroe-Ridge was supplied with allochthonous components from a broad source area which was, however, homogeneous with respect to both its horizontal distribution and the time-span representend in the sediment cores. Maxima of sedimentation were subsequently blurred by reworking processes on both slopes of the ridge. During the periods of glaciation the hydrographic conditions in the North Atlantic area were completely different from those of to-day.     

Untersuchung der Erdrinde mit Hilfe von Sprengungen

Ohne ZusammenfassungDer Vortrag, für die Naturforscher-Versammlung in Düsseldorf September 1926 bestimmt, wurde dort nicht einheitlich gehalten, sondern in zwei Teilen vor der Abteilung für Geophysik und vor der Abteilung für Geologie. Einzelnes kam in den Besprechungen zur Geltung.     

Die Sedimente des zentralen Tyrrhenischen Meeres

Summary In the core No. 205 (Fig. 1), four divisions (A–D) have been distinguished, each commencing with a bed of volcanic ash which records an epoch of intense activity in the volcanic source region. The volcanic beds are chiefly of two types, viz. 1) beds of wind-born ashes, and 2) masses of pumice floated on the sea and subsequently crushed by the action of the waves. The turbidity current deposits are characterized int. a l. by gravitative grading of a distinctive type, and by an abundance of benthonic micro-organisms. Throughout the sequence, the pelitic sediments are characterized by the paragenesis: illite, kaolinite, and montmorillonite.The boundary between Divisions C and B markes an important change in the geographical milieu, recorded in the stratigraphy of the core not only petrographically but also biologically.     

Die Mitwirkung der Erdbahnelemente bei der Entstehung der Eiszeiten

Zusammenfassung Der Wechsel in der Schiefe der Ekliptik, der Exzentrizität der Erdbahn und der Perihellage wird in seiner klimatischen Auswirkung als astronomische Theorie der Eiszeiten bezeichnet. Steillage der Erdachse begünstigt die Entstehung von Eiszeiten auf beiden Halbkugeln; Perihellage im Winter, wenn sie mit starker Exzentrizität verknüpft ist, solche auf der einen Hemisphäre. Als wichtige Sekundäreinflüsse treten die Verspätungserscheinungen und der Reflexionseffekt auf, der eine Selbstverstärkung der Vereisung zur Folge hat. - Die astronomischen und physikalischen Grundlagen der Theorie werden kritisch gewürdigt; auch geographische und geologische Einflüsse sind wesentlich an der Entstehung der Eiszeiten beteiligt. Kontinenten- und Polverschiebung kommen für die quartäre Eiszeit kaum in Betracht, wohl aber (aus den Fjordbildungen zu schließen!) Landhebungen und Sperrung der Warmwasserzufuhr zu den Polen, wobei das Auftauchen der nordatlantischen Schwelle besondere Bedeutung besitzt. Die Verteilung der Luft- und Meeresströmungen zur Eiszeit wird einer besonderen Betrachtung unterzogen. Zum Schluß wird die Gliederung der quartären Eiszeit auf Grund der Strahlungskurve zusammen mit den fossilen Zeugen kurz erörtert.     

Statistische Untersuchung der Hangformen im Opalinuston der Fränkischen Alb

ZusammenfassungStatistische Untersuchung der Hangformen im Opalinuston der Fränkischen Alb Die einfache, konkave Hangform der Tonhänge ist oft leicht deformiert. Es wird eine statistische Untersuchung dieser Deformationen mit dem Ziel durchgeführt, Hinweise auf die Ursachen der Deformation zu erhalten. Die Ergebnisse der Untersuchung legen folgende Vorstellung nahe: der Ton wird am Hang durch das Gewicht des auf ihm lastenden Gesteinskörpers ausgequetscht; der Vorgang ist etwas von einem orts- und richtungsabhängigen Faktor — wahrscheinlich der Schichtlagerung — beeinflußt; er wird durch Verwerfungen auffallend gestört und kann gelegentlich durch landwirtschaftliche Nutzung des Hanges unkenntlich werden.

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SummaryStatistical Investigation of Slope Forms in the Al(1) Clay of the Fränkische Alb The simple concave shape of slopes in clay is often slightly deformed. The deformations are statistically examined with the aim of finding indications for the cause of the deformation. The results of the investigation suggest the following concept: the clay is squeezed out of the slope by the weight of the body of rock above it; the process is slightly influenced by a factor which depends on direction and geographical situation — probably the bedding dip. Faults disturb the process significantly, and it may occasionally be concealed in places of agricultural acreage.

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RésuméRecherche statistique des formes des versants dans l'argile al(1) de la Fränkische Alb La simple forme concave des versants d'argile est souvent légèrement déformée. Les recherches statistiques de l'auteur sur ces déformations sont faites avec le but de trouver des indications concernant les causes des déformations. Les résultats de la recherche suggèrent le concept suivant: l'argile est pressée hors du versant par le poids du corps de roche qui pèse sur l'argile. Le processus est un peu influencé par un facteur dépendant de la direction et de la situation géographique — probablement la position des couches; le processus est perturbé d'une manière remarquable par des failles et par fois il peut-être rendu méconnaissable par l'agriculture.

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Mit 1 Abbildung     

Experimentelle Untersuchung der Metamorphose von kieselig dolomitischen Sedimenten

The equilibrium conditions of the following diospide forming reactions have been determined: 1 tremolite+3 calcite+2 quartz 5 diopside+3 CO₂+1 H₂O (6) 1 Ca₂Mg₅[(OH)₂Si₈O₂₂]+3 CaCO₃+2 SiO₂ 5 CaMg[Si₂O₆]+3 CO₂+1 H₂O 1 tremolite+3 calcite 4 diopside+1 dolomite+1 CO₂+1 H₂O (7) 1 Ca₂Mg₅[(OH)₂Si₈O₂₂]+3 CaCO₃ 4 CaMg[Si₂O₆]+1 CaMg(CO₃)₂+1 CO₂+1 H₂O 1 dolomite+2 quartz 1 diopside+2 CO₂ (8) 1 CaMg(CO₃)₂+2 SiO₂ 1 CaMg[Si₂O₆]+2 CO₂ The experimentally determined equilibrium data of the heterogeneous bivariant reaction (6) are shown in the temperature- -diagram of Fig. 6. For the total fluid pressures of 500 and 1,000 bars the equilibrium temperatures valid for -values >0.75 were calculated using equilibrium constants derived from experimental equilibrium data at smaller values of , and fugacities of CO₂ and H₂O (see Fig. 7). The equilibrium data of reaction (6) were also calculated thermodynamically for the total fluid pressure of 500 and 1,000 bars (see Fig. 3). The results found by this method agree well with those of the experimental investigation (see Figs. 8 and 9). The equilibrium data of the heterogeneous univariant reaction (8) were calculated thermodynamically only (see Fig. 10), because an experimental determination has not been successful so far. The calculated decrease of the equilibrium temperature of reaction (8) caused by a decrease of the CO₂-concentration and a corresponding increase of the H₂O-concentration is shown in Fig. 11. Combining this curve and the equilibrium curve of reaction (6) determined at a fluid pressure of 1,000 bars, an isobaric invariant point of intersection results [see Fig. 12 and also point (II) in Fig. 2 of Metz and Trommsdorff (1968)]. From this point of intersection two further equilibrium curves radiate, i.e. the isobaric univariant equilibrium curves of the reaction (4) (not investigated in this paper) and (7) (see Fig. 14); this follows from phase theory. The equilibrium data of the heterogeneous bivariant reaction (7) were calculated thermodynamically for the total fluid pressure of 1,000 bars. The calculated -curve, since precisely meeting the isobaric invariant point (II), is very well consistent with the equilibrium data of reactions (6) and (8).During metamorphism of siliceous dolomites diopside is formed almost exclusively by reaction (6). In Fig. 15 the equilibrium data of this reaction are shown in a P _f -temperature-diagram (P _f is the total fluid pressure). In this diagram the maximum temperatures at which diopside is formed correspond to the temperature-maxima of the -equilibrium curves of Fig. 6. The temperature range shown in Fig. 15 covers all equilibrium temperatures for -values from 0.1 to approx. 1.0; the extremely low temperatures of diopside formation valid for <0.1 are not included. Generally, however, such low CO₂ concentrations are not to be expected in the process of diopside formation during the progressive metamorphism of siliceous dolomites, because the formation of tremolite consuming H₂O and liberating CO₂ is the preceeding reaction at lower temperatures. Apart from the conditions of diopside formation, Fig. 15 includes the pressure-temperature data of staurolite formation (Hoschek, 1965–1969; Richardson, 1968; Ganguly and Newton, 1968). The equilibrium data of both reactions show that the formation of staurolite in FeO-rich pelitic sediments coincides with diopside formation in siliceous dolomites only at pressures below approx. 1 kb. This is realized during shallow contact metamorphism; while at higher pressures the formation of diopside takes place at higher temperatures than the formation of staurolite. These statements which are results of equilibrium data determined experimentally very well agree with petrographic observations, e.g. in the contact aureole of Bergell granite, and in the regional metamorphism of the Lepontine Alps (E. Niggli, 1960; E. Niggli and C. E. Niggli, 1965; Trommsdorff, 1966).     

Experimentelle Untersuchung der Metamorphose von kieselig dolomitischen Sedimenten

During an experimental investigation of the metamorphism of siliceous dolomites the equilibrium data of the heterogeneous bivariant reaction 1 $$3{\text{ dolomite + 4 quartz + 1 H}}_{\text{2}} O \rightleftharpoons + 3 calcite + 3 CO_2 $$ were determined for the total fluid pressures of 1,000, 3,000 and 5,000 bars. The equilibrium conditions were found by experiments in which dolomite, quartz and water react to form talc, calcite and CO₂, as well as by experiments with reversible reaction direction. Results are shown on the temperature- \(X_{CO_2 } \) -diagram of Fig. 3. The temperature of formation of talc and calcite depends to a considerable extent on the composition of the CO₂-H₂O-gas phase; this can be read straight off the isobaric (P _f =const.) equilibrium curves in Fig. 3. In addition a strong dependence of the equilibrium temperature on the total pressure P _f was established (see Fig. 5). At a total gas pressure of 1,000 bars dolomite and quartz can react, according to the composition of the CO₂-H₂O-gas phase, to talc and calcite over the whole of the temperature range between about 350° and 490° C. This indicates that at low pressures the formation of talc and calcite takes place in the field of the albite-epidote-hornfels facies. At a pressure of 3,000 bars dolomite and quartz are stable up to about 550° C if the fluid phase is rich in carbon dioxide and correspondingly poor in water. Thus, this paragenesis can occur up to the stability field of staurolite [see annotation (5)] if the partial pressure of CO₂ is large. At the higher total gas pressure of 5,000 bars dolomite and quartz react even at medium CO₂-concentrations only at about 580° C to give talc and calcite. Therefore it is expected that in regional metamorphism at about 5,000 bars pressure or more the paragenesis dolomite plus quartz exists up to and within the stability field of staurolite and reacts only here to form talc and calcite after reaction (1) or tremolite and calcite after the following reaction (2)¹: $$5 dolomite + 8 quartz + 1 H_2 O \rightleftharpoons 1 tremolite + 3 calcite + 7 CO_2 $$ . The exact physico-chemical conditions under which dolomite, quartz and water react on the one hand to form talc, calcite and CO₂, and on the other hand to form tremolite, calcite and carbon dioxide, will be discussed later when our experimental investigations on the formation of tremolite are completed. First results were already published in a short note by Metz, Puhan and Winkler (1968).     

Die rezenten Sedimente im Golf von Neapel

Zusammenfassung Die sich hauptsächlich aus den vulkanischen Tuffen der den Golf von Neapel umrandenden 3 Vulkangebiete Ischia, Phlegräische Felder und Vesuv ableitenden rezenten Sedimente des Golfes zeigen starke Veränderungen im Mineralbestand und Chemismus, die in der Hauptsache auf der teilweisen Umwandlung der Glassubstanz der Tuffe durch das Meerwasser beruhen.Der Umwandlungsgrad der Glassubstanz hängt von der Korngröße der Tuffpartikel ab: Je kleiner der Korndurchmesser, desto stärker die Umwandlungserscheinungen.Als Neubildungsprodukte treten Quarz und Chalcedon, Kaolinit, Illit und Analcim im Verhältnis von etwa 1:2:2:0,5 auf. Opal ist ebenfalls mit größter Wahrscheinlichkeit vorhanden.Neben dem aus der Umwandlung von Tuffen ableitbaren Quarzgehalt tritt noch zoogener Quarz sowie Quarz und Chalcedon aus Flysch- und Kalksedimenten der südöstlichen Golfumrandung in den Sedimenten auf.Sofort nach ihrer Entstehung unterliegen die Neubildungsprodukte, insbesondere der Quarz und Chalcedon in der Kornfraktion <2 µ, der teilweisen Auflösung durch das SiO₂-untersättigte Meerwasser. Ein großer Teil des neugebildeten Quarzes wird so dem Sediment entzogen und führt, verstärkt durch den bei der Verwitterung in Lösung gegangenen Alkali-Anteil, zu einer starken Anreicherung des Al₂O₃-Gehaltes in den zersetzten Sedimenten.Beträchtliche Lösungswanderungen und Umkristallisationen im Sediment werden durch neugebildete Quarz- und Chalcedonaggregate und authigene Kaolinit-und Hydromuskovitbildung angezeigt.Von den Einsprenglingen der Tuffe wird nur der Leucit durch das Meerwasser teilweise in Analcim umgewandelt.In 2 Sedimentproben konnten Veränderungen der Glassubstanz durch submarine solfatarische Exhalationen unter Neubildung von Alunit, Quarz und Schwefel nachgewiesen werden.Die Umwandlung der glasigen Tuffsubstanz setzt bereits in den vom Meerwasser bespülten anstehenden Tuffen der Golfumrandung ein.Mit 12 TextabbildungenTeil 1. Die rezenten Sedimente des Golfes von Pozzuoli. Geol. Rdsch.47, 117 (1958) und Pubbl. Staz. Zool. Napoli31, 1 (1959).     

Aufgaben der Felsmechanik bei neuzeitlichen Tunnelrekonstruktionen

Zusammenfassung Aufgaben der Felsmechanik bei neuzeitlichen Tunnelrekonstruktionen. Für die neuzeitliche Tunnelbauweise müssen neue Erkundungsmethoden mit erweitertem Umfang felsmechanischer Prüfungen angewandt werden. Diese Forderung soll ebenso bei Rekonstruktionen erfüllt werden. Außer den mechanischen Eigenschaften werden auch die innere Spannung im Felsmassiv und in der Ausmauerung, die Mächtigkeit der gelockerten Zone sowie die Injektions- und Verankerungsmöglichkeit bestimmt.

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Summary The Function of Rock Mechanics in Modern Tunnelling. For modern methods of tunnel driving it is necessary to apply new procedures of geological investigations including large-scale rock mechanics tests. This view holds equally for reconstruction projects. In addition to the mechanical properties of the rock masses it is necessary to determine the intrinsic stresses in the rock and in the tunnel lining, the thickness of the inelastic (relaxed) zone around the tunnel, as well as the possibility of grouting and anchoring.

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Résumé Application de la mécanique des roches aux méthodes modernes de construction et de reconstruction des tunnels. Dans la technique moderne des tunnels il est nécessaire d'appliquer de nouvelles méthodes de reconnaissance comportant davantage d'essais de mécanique des roches. La même exigence est valable pour la reconstruction des tunnels. Outre les propriétés mécaniques du massif rocheux, on déterminera aussi les contraintes dans le rocher et dans le revêtement, l'épaisseur de la zone décomprimée et même les possibilités d'injection et de boulonnage.

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Vortrag, gehalten beim XIX. Geomechanik-Kolloquium in Salzburg am 17. Oktober 1969.

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Mit 2 Abbildungen