Interaction between sediments and basalt injections in young Gulf of California-type spreading centers

During the transitional stage from stretching of continental crust to accretion of new oceanic crust, the upwelhng basaltic magma in spreading troughs of narrow ocean basins and pull-apart basins may form sills in soft sediment. The injections of subsequent great magmatic pulses are empla ced next to or on top of the contact zone of the older ones. In this manner a distinctive sill-sediment complex is built up.The thickness of this transitional zone between the sheeted dike complex (seismic layer 2) and overlying sediments (seismic layer 1) is controlled chiefly by the rate of sedimentation. Extremely high sedimentation rates surpassing the spreading rate cause filling up of the basins and hamper the rise of magma to the land surface. Very low rates, e.g. along mid-oceanic ridges of wide mature ocean basins, hardly influence the magma extruding at the sea floor. Intermediate (but comparatively still high) sedimentation rates cannot fill up the spreading troughs, but they generate sill-sediment complexes of a thickness up to a few hundred meters.The processes leading to this phenomenon were observed in the Guaymas Basin of the Gulf of California. Sill-sediment complexes similar to those described here may occur at several sections along the present passive continental margins and may contribute to the existence of a »disturbed seismic« and »magnetic quiet« zone. Examples of such complexes were also found in ancient rift zones and orogenic belts.

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Zusammenfassung Beim Übergang schmaler Ozeanbecken oder Pullapart-Becken vom Riftstadium mit Dehnung der kontinentalen Kruste zur Akkretion neuer ozeanischer Kruste kann es in den Spreading-Trögen zur Bildung von Lagergängen (Sills) innerhalb der Sedimente kommen. Injektionen nachfolgender starker magmatischer Pulse werden über und neben der Kontaktzone der zuvor gebildeten vertikalen Basaltgänge (Dikes) und Sills eingeschoben. Auf diese Weise wird ein charakteristischer Sill-Sediment-Komplex aufgebaut.Die Mächtigkeit dieser Übergangszone zwischen dem Sheeted Dike-Komplex (seismische »Lage« 2) und dem jüngeren Sediment (seismische »Lage« 1) wird in erster Linie von der Sedimentationsrate gesteuert. Extrem hohe Sedimentationsraten, welche die Spreadingrate übertreffen, bewirken eine Auffüllung der Becken und behindern vermutlich stark den Magmenaufstieg. Bei sehr geringen Sedimentationsraten wie z. B. im Bereich mittelozeanischer Rücken breiter, reifer Ozeanbecken, extrudiert das aufsteigende Magma praktisch ohne Sedimenteinfluß am Meeresboden. Mittlere, aber immer noch relativ hohe Sedimentationsraten können Spreading-Tröge nicht auffüllen, sondern ermöglichen die Bildung von Sill-Sediment-Komplexen mit Mächtigkeiten bis zu einigen hundert Metern.Dieses Phänomen wurde im Guaymas Becken des Golfs von Kalifornien beobachtet. Ähnliche Sill-Sediment-Komplexe können auch an den heutigen passiven Kontmentalrändern der großen Ozeane vorkommen und tragen vielleicht zum Auftreten einer »gestörten seismischen« und »magnetisch ruhigen« Zone bei. Auch aus fossilen Riftzonen und Orogen-Gürteln sind schon Beispiele für ähnliche Sill-Sediment-Komplexe bekannt.

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Résumé Au cours de la phase de transition entre l'extension de la croûte continentale et la formation de nouvelle croûte océanique, la montée de magma basaltique dans des bassins océaniques étroits et des bassins »pull-appart« peut conduire à la formation de sills dans les sédiments. Les puissantes injections magmatiques qui suivent se mettent en place au dessus et à côté de la zône de contact des venues plus anciennes. Ainsi peut s'édifier un complexe caractéristique de sills et de sédiments.L'épaisseur de cette zône de transition entre le complexe de dykes (couche sismique 2) et le sédiment susjacent (couche sismique 1) dépend principalement du taux de sédimentation.Des taux de sédimentation élevés, dépassant le taux d'ouverture, produisent le remplissage des bassins et s'opposent à la montée du magma.Dans le cas de taux de sédimentation très bas comme par exemple dans les dorsales des bassins océaniques larges et matures, le magma s'épanche sans obstacle sur le fond de la mer. Des taux moyens, mais toutefois relativement élevés, ne peuvent pas remplir les fossés d'ouvertures océaniques; par contre, ils rendent possible la formation de complexes sills-sédiments dont l'épaisseur peut atteindre plusieurs centaines de mètres. Ce phénomène a été observés dans le bassin de Guaymas dans le Golfe de Californie.Des complexes analogues peuvent se recontrer le long des marges continentales des grands océans et contribuer à l'existence d'une zône sismiquement perturbée et magnétiquement calme. On connaît de tels complexes dans les anciennes zônes de rift et les ceintures orogéniques.

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, Pullapart , . — — . . - . Sheeted Dike ( 2) ( 1) . , , , , . , .: , , , . , , , - . , . ; , , - . - .

     

Tholeiite derivative dyke swarms near Erkowit,Red Sea Hills,Sudan

Extensive dyke swarms have been identified in basement rocks inland from Suakin with NW, N-S, and E-W trends. Petrographic examination and the results of ten XRF analyses of dykes near Erkowit indicate that they belong to a tholeiitic hornblende microgabbro-microdiorite suite. Eight whole rock K-Ar isotopic analyses suggest two possible periods of emplacement at 616±18 Ma. and 660±19 Ma. ago. These are the first geochemical-geochronological data for Sudanese dykes, and suggest an association with the N.E. African igneous ring-complex province.

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Zusammenfassung Ausgedehnte Ansammlungen von Gängen in nordwestlichen, nord-südlichen und ostwestlichen Richtungen wurden im Grundgebirge landeinwärts von Suakin festgestellt. Eine petrographische Überprüfung und die Ergebnisse von zehn XRF-Analysen von Gängen in der Nähe von Erkowit deuten auf eine tholeiitische Homblende-Mikrogabbro-Mikrodiorit-Gruppe hin. Acht K/Ar-Isotopenanalysen legen zwei mögliche Entstehungsperioden um 616±18 Millionen Jahre und 660±19 Millionen Jahre nahe. Dies sind die ersten geochemisch-geochronologischen Daten für sudanesische Gänge; sie weisen auf eine Verbindung mit der nordostafrikanischen plutonischen Ringkomplex Region hin.

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Résumé On a compilé de grands ensembles de dykes dans le socle de l'intérieur de Suakin. Ils sont orientés N.O.-S.E., N-S et E-O. Les examens pétrographiques et les résultats de dix analyses par fluorescence X, des dykes dans la région d'Erkowit indiquent leur apparartenance à une suite tholéiitique de microgabbro ou microdiorite à hornblende. Huit analyses isotropiques de la roche totale par la méthode K-Ar suggérent deux possibilités de la période d'emplacement, 616±18 Ma et 660±19 Ma. Ces premiers éléments d'information géochimiques et géochronologiques concernant les dykes soudanais suggérent une association avec la province du ring-complex du N.E. Africain.

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-, - - Suakin'a. Erkowit'a . - : 616±18 660±19 . ; .

     

Heterogeneous fluids in high-grade siliceous marbles of Pusula (SW Finland)

Siliceous and magnesia-poor marbles of the small Pusula quarry (50 km NW Helsinki) are situated in the West Uusimaa Charnockite Complex (800°C/4 kbar) of Proterozoic age. Marbles behaved as closed systems during granulite facies metamorphism and organogenic fluids, contrasting in composition and density compared to the surroundings, were preserved. Quartz veins in marble contain, besides H₂O inclusions, extremely heterogeneous gas mixtures of N₂, CO₂, H₂S, CH₄ and accessory higher alkanes. Fluids of predominantly N₂±H₂S and CO₂±CH₄, occur in veinlets of some mm's apart. CO₂ was partly derived from a metamorphic wolllastonite-forming reaction. It is supposed that wollastonite became stable by a low CO₂ activity in the marbles: the CO₂ activity was suppressed not only by the presence of water, but in particular by N₂ and other gas species. The molar volume of gas mixtures in siliceous marbles is 70 cm³/mole and cannot reflect the peak metamorphic pressure and temperature conditions. The fluids were volumetrically and chemically re-equilibrated during retrograde conditions, but the differences in fluid composition were maintained.

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Zusammenfassung Kieselige, magnesiumarme Marmore aus dem kleinen Steinbruch Pusula (50 km NW' Helsinki) gehören zum West Uusimaa-Charnockit-Komplex (800°C/4 kbar) proterozoischen Alters. Die Marmore wirkten während der Granulitfazies-Metamorphose als geschlossenes System. Dadurch konnten sich organogene Flüssigkeiten erhalten, die sich in Zusammensetzung und Dichte von ihrer Umgebung unterscheiden. Quarzgänge im Marmor enthalten neben H₂O Einschlüssen extrem heterogene Gasmischungen von N₂, CO₂, H₂S, CH₄ und Beimengungen höherer Alkane. Flüssigkeiten, hauptsächlich von N₂±H₂S und CO₂±CH₄ kommen in kleinen Gängen vor, die einige mm voneinander entfernt sind. Das CO₂ stammt teilweise von den metamorphen Wollastonit-formenden Reaktionen. Es wird angenommen, daß Wollastonit bei kleinen CO₂-Aktivitäten im Marmor stabil wurde. Die CO₂-Aktivität wurde nicht nur von der Anwesenheit des Wassers unterdrückt, sondern besonders von N₂ und anderen Gasarten. Das molare Volumen von Gasgemischen in kieseligen Marmoren beträgt 70 cm³/mol und kann nicht die metamorphen Spitzendruck- und temperaturbedingungen wiederspiegeln. Während der retrograden Metamorphose sind die Flüssigkeiten volumenmäßig und chemisch wieder ins Gleichgewicht gekommen, aber die Unterschiede in der Flüssigkeitszusammensetzung sind beibehalten worden.

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Résumé Les marbres siliceux pauvres en Mg de la petite carrière de Pusula (50 Km au nord-ouest d'Helsinki) sont situés dans le complexe charnockitique de West-Uusimaa (800°C/4 Kbar) d'âge protérozoïque. Ces marbres se sont comportés en système fermé au cours du métamorphisme granulitique, ce qui y a permis la conservation des fluides organogènes dont la composition et la densité contrastent avec ceux des roches environnantes. Les veines de quartz du marbre renferment, à côté d'inclusions de H₂O, des mélanges très hétérogènes de N₂, CO₂, H₂S, CH₄ et d'alcanes supérieurs en quantités subordonnées. Des fluides riches en N₂ ± H₂S et en CO₂ ± CH₄ s'observent dans des veinules distantes des quelques mm. Le CO₂ provient en partie de la réaction métamorphique de formation de la wollastonite. Celle-ci a dû se stabiliser dans des conditions de faible activité de CO₂: l'activité du CO₂ a été réduite non seulement par la présence d'eau, mais aussi par celle de N₂ et d'autres gaz. Le volume molaire des mélanges gazeux dans les marbres siliceux est de 70 cm³/mole, valeur qui ne reflète pas les conditions (p,t) du pic du métamorphisme. Les fluides ont été rééquilibrés volumétriquement et chimiquement dans les conditions de rétromorphose, mais les différences dans leurs compositions se sont maintenues.

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, (50 - ) (800° 4 ) . . , , , . , , , , , , . , , , . ₂ , . , ₂. , ₂. 70³/ , . , , , .

     

Structural aspects of the Middle and the High Atlas (Morocco) phenomena and causalities

Since the beginning of the Mesozoic the structural development of the Middle Atlas and the central High Atlas was controlled by a pre-existent fault pattern, which was reactivated repeatedly in various manners.The fault pattern is characterized by two main directions. The first runs 35–45° and dominates in the Middle Atlas, the second runs 70° and is common in the southern part of the central High Atlas; between these regions both directions overlap. In the Atlas of Demnat, Beni Mellal and El Ksiba at the northern border of the central High Atlas a further direction, the one of 120°, locally gains in significance. Into the gores of the pattern commonly magmatites intruded during the Mesozoic, in the course of the following compressive deformation often a cleavage was formed there.The compressive deformation started in the Oligocene; the directon of the main compressional stress ₁ lay at 160°. Dependant on their orientation to ₁ the pre-existent faults reacted differently on this stress: The 70° faults were reactivated as upthrusts, the 35° ones as sinistral oblique slip reverse faults and those of 120° as dextral oblique slip reverse faults. At the northwestern border of the hinge area between the Middle and the High Atlas this scheme of movements was complicated by an interference with movements along the Transalboran fault system.Because of changes in the style of deformation the so-called B-B fault zone, running ENE from El Ksiba to Aghbala, can be defined as the structural border between the High and the Middle Atlas.

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Zusammenfassung Die strukturelle Entwicklung des Mittleren Atlas und des zentralen Hohen Atlas seit dem Beginn des Mesozoikums wurde durch ein Bruchmuster präexistenter Störungen gesteuert, die sich im Verlauf dieser Zeit wiederholt in verschiedener Weise durchgepaust haben.Das erwähnte Bruchmuster wird durch zwei Hauptrichtungen charakterisiert, deren eine von 35–45° im Mittleren Atlas vorherrscht, während die andere von 70° für den südlichen Teil des zentralen Hohen Atlas bestimmend ist, in einem Zwischenbereich überlappen sich beide Richtungen. Im Atlas von Demnat, Beni Mellal und El Ksiba am Nordrand des Hohen Atlas tritt lokal begrenzt eine weitere Richtung von 120° hinzu. In die Zwikkel des Bruchmusters drangen im Verlauf des Mesozoikums verbreitet Intrusiva ein, während der anschließenden kompressiven Deformation wurde dort häufig eine Schieferung angelegt.Die kompressive Deformation setzte im Oligozän ein, wobei die Richtung der kompressiven Hauptnormalspannung ₁ ca. 160° betrug. Die präexistenten Störungen reagierten auf dieses Stressfeld je nach ihrer Lage zu ₁ unterschiedlich: Die 70°-Störungen wurden als Aufschiebungen reaktiviert, die 35°-Störungen als sinistrale Schrägaufschiebungen und die 120°-Störungen als dextrale Schrägaufschiebungen. Kompliziert wurde dieses Bewegungsschema am Nordwestrand des Scharnierbereiches zwischen Hohem und Mittlerem Atlas durch eine Überlagerung mit Bewegungen entlang des Transalboran-Störungssystems.Als strukturelle Grenze zwischen Hohem und Mittlerem Atlas kann aufgrund von Änderungen im Baustil die sog. B-B-Störungszone, die von El Ksiba Richtung nach ESE bis Aghbala verläuft, angesehen werden.

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Résumé Depuis le début du Mésozoïque, l'histoire structurale du Moyen-Atlas et du Haut Atlas central aété déterminée par un réseau de failles préexistantes qui ont été réactivées à diverses reprises et de diverses manières.Ce réseau de failles est caractérisé par deux directions principales: l'une (35° à 45°) domine dans le Moyen Atlas, l'autre (70°) dans la partie sud du Haut Atlas central. Entre ces deux régions, les deux directions coexistent. Dans l'Atlas de Demnat, de Beni Mellal et d'El Ksiba, à la bordure nord du Haut Atlas central, une troisième direction (120°) présente une importance locale. Pendant le Mésozoïque, des magmas se sont intrudés dans les ouvertures du réseau, tandis qu'une schistosité apparaissait souvent dans les régions en compression.La déformation compressive a débuté à l'Oligocène, avec une contrainte principale ₁ orientée à 160°. Les failles préexistantes ont réagi de manières différentes, selon leur orientation par rapport à ₁: les failles de direction 70° ont été réactivées en chevauchement, les failles à 35° ont donné des failles inverses à jeu oblique sénestre, et les failles à 120° des failles inverses à jeu oblique dextre. Le long de la bordure nord-ouest de la zone charnière entre le Moyen et le Haut Atlas, ce schéma s'est compliqué par interférence avec des mouvements le long de l'accident transalborien.Eu égard aux changements dans le style de la déformation, la zone failleuse dite B-B, qui s'étend en direction ENE de El Ksiba à Aghbala, peut se définir comme la frontière structurale entre le Haut et le Moyen Atlas.

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, . : 35–45° , 70° ; . Demnat, Beni Mellal El Ksiba 120°. , . , , , I₁ 160°. , I₁: 70° , 30° , 120° - . - Transalboran. .. -, E-S Aghbala.

     

Hauptdolomit — Sedimentary and paleogeographic models (Norian,Northern Calcareous Alps)

In previous work, relationsships between carbonate petrographic features and geochemical parameters were used in the development of a sedimentary model for Hauptdolomit. It was found useful to categorize the various facies subtypes into eight main facies units which correspond to environments ranging from supratidal to subtidal.Especially significant for stratigraphy and paleogeography are recurring, calcareous, subtidal intercalations (eastern Lechtal Alps), which interfinger with dolomitic to slightly calcareous transitional facies including bituminous marls (Seefeld facies). The latter facies is interpreted to be of lower intertidal to near-shore subtidal origin, because of its lateral and vertical association with subtidal facies on the one hand and with typical intertidal, dolomitic facies on the other hand.Three stratigraphic subdivisions (Lower Hd., Middle Hd., Upper Hd.) may be distinguished by correlating transgressional-regressional sequences.The Middle Hd./Upper Hd. transgression is especially useful for paleogeographic reconstructions. A shallow tongue-shaped lagoon encroached from the Dachstein area into the Lechtal Alps. It is partially obscured tectonically by the Inntal nappe. The lagoonal outline is accentuated by the transitional facies belt (subtidal to lower intertidal) which includes Seefeld facies.

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Zusammenfassung In früheren Arbeiten wurde ein Sedimentationsmodell des Hauptdolomits mit Hilfe von karbonatpetrographischen Merkmalen und geochemischen Parametern entwickelt. Dabei war eine Gliederung der verschiedenen Faziestypen in acht Haupteinheiten hilfreich, welche Gezeiten-bis Lagunenmilieus (supratidal to subtidal) entsprechen.Besonders signifikant für Stratigraphie und Paläogeographie sind wiederkehrende, kalkige, lagunäre Zwischenschaltungen (östliche Lechtaler Alpen), welche sich mit einer dolomitischen bis schwach kalkigen Übergangsfazies einschließlich bituminösen Mergeln verzahnen (Seefelder Fazies). Wegen ihrer lateralen und vertikalen Verbindung mit lagunärer Fazies einerseits und typisch dolomitischer Watt-Fazies andererseits, stellen wir die Seefelder Fazies in den Bereich Niederwatt bis küstennahe Lagune (lower intertidal to near shore subtidal).Durch Korrelation von Transgressions-/Regressions-Folgen können drei stratigraphische Unterteilungen unterschieden werden (Unterer, Mittlerer und Oberer Hauptdolomit).Die Mittlerer/Oberer Hauptdolomit-Transgression ist besonders nützlich für paläogeographische Rekonstruktionen. Eine seichte zungenförmige Lagune dehnte sich ausgehend vom Dachsteingebiet bis in die Lechtaler Alpen aus. Sie ist teilweise tektonisch von der Inntaldecke überfahren. Der lagunäre Umriß wird hervorgehoben durch einen Gürtel mit Übergangs-(subtidal to lower intertidal) und Seefeldfazies.

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Résumé Dans les travaux antérieurs on a développé un modèle sédimentaire de la Hauptdolomit à l'aide de caractères pétrographiques des carbonates et de paramètres géochimiques. Il s'est trouvé utile de grouper les différents types de facies en huit unités principales, qui correspondent à des milieux de marée jusqu'à ceux de lagune (supratidal à subtidal). - Sont particulièrement significatifs pour la stratigraphie et la paléogéographie les retours d'intercalations calcaires et lagunaires qui s'engrènent avec un facies de transition dolomitique à faiblement calcaire avec inclusions de marnes bitumineuses (facies de Seefeld). A cause de leurs connexions latérales et verticales avec des facies lagunaires dolomitiques d'une part, et avec des facies de Watt dolomitiques typiques, les facies de Seefeld sont interprétés comme des milieux de bas-fond inférieur allant jusqu'à des lagunes proches de la côte (lower intertidal to near-shore subtidal). Par la voie de corrélation de transgression/régression, on peut distinguer trois subdivisions stratigraphiques (Hauptdolomite inférieure, moyenne, supérieure). Pour la reconstruction paléogéographique, la transgression de la Hauptdolomite moyenne/supérieure se présente comme extrêmement utile. Une lagune peu profonde, en forme de langue, s'épanouissait à partir de la région de Dachstein jusqu'aux Alpes de la vallée de la Lech. Elle a été en partie recouverte tectoniquement par la nappe de la vallée de l'Inn. Le contour lagunaire est souligné par une ceinture des facies de transition (subtidal to lower intertidal), qui inclut aussi les facies de Seefeld.

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- . 8 , - (supratidal to subtidal). , ( ), ( ). - , , (lower intertidal to near shore subtidal). : , . . . . (subtidal to lower intertidal).

     

Entstehung und Merkmale der Olisthostrome

Zusammenfassung Die Bearbeitung von Olisthostromen des Nord- und Südapennins erbrachte neue Erkenntnisse über ihre Entstehung. Olisthostrome sind das Produkt einer Resedimentation durch submarine Schlammströme. Sie sind als sedimentäre Einheiten in eine normale Schichtfolge eingeschaltet, doch ist ihr Material älter als das der umgebenden Sedimente. Olisthostrome bestehen aus einer tonigen Matrix, in der eckige Gesteinsbruchstücke, die Olistholithe, schlecht eingeregelt liegen. Die primäre Schichtung ging durch den Umlagerungsprozeß verloren. Olisthostrome erreichen Längen (Richtung des Materialtransportes) von 50 km und Breiten bis zu mehreren 100 km. Die bisher bekannte maximale Mächtigkeit beträgt mehr als 2 km. Es besteht ein kontinuierlicher Übergang zwischen den Phänomenen der gravitativen Gleitdecken und der Olisthostrome. Ein Olisthostrom bewegt sich nicht als Ganzes. Es wird durch relativ geringmächtige Schlammströme, die sich vom Beckenrand zum Beckenzentrum bewegen und dabei sedimentieren, allmählich aufgebaut. Im Gegensatz zu der Geschwindigkeit dieser Schlammströme rückt die Stirn eines Olisthostromes nur langsam vor. Die Entstehung größerer Olisthostrome ist an bestimmte lithologische und tektonische Voraussetzungen gebunden, die ihr Auftreten auf Flysch- und Molasse-Becken beschränken. Die Stellung der Olisthostrome innerhalb der Resedimentationserscheinungen und ihre regionale Verbreitung werden diskutiert.

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Geological investigations in the Northern and Southern Apennines yielded some new aspects about the genesis of olisthostromes. Olisthostromes are the result of a resedimentation processus by means of submarine mudstreams. Like other sedimentary bodies they are intercalated in normal stratigraphic sequences, but their material is much older than the overlying and underlying sediments. They consist of an argillaceous matrix in which angular rock fragments, the olistholites, are more or less chaotically distributed. The stratification of the primary series from which the mudstreams originated was almost completely destroyed during the sedimentation processus. With regard to the direction of supply of material the olisthostromes may reach a longitudinal extension of 50 km and a transversal extension of some hundreds of km. The maximum thickness known up to the present exceeds 2 km. There is a close relationship between the phenomena of gravity slide nappes and olisthostromes. An olisthostrome does not move as a whole. It is built up progressively by relatively small mudstreams which flow downslope depositing their material. In contrast to the velocity of the mudstreams the advancing of the front of an olisthostrome is slow. The internal movement of the mudflow is rather laminar than turbulent. The formation of olisthostromes depends on certain lithological and tectonical conditions so that they are predominantly found with the flysch and molasse stages of the orogenetic cycles.

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Résumé L'étude des olisthostromes dans l'Apennin septentrional et méridional a fourni des connaissances nouvelles sur leur génèse. Les olisthostromes sont produits par une resédimentation au moyen de coulées de boue sous-marines. Ils sont intercalés dans les séries stratigraphiques normales comme d'autres membres sédimentaires, mais le matériel dont ils sont composés est plus ancien que les sédiments normaux au-dessus et au-dessous. Ce matériel consiste en une pâte argileuse qui contient des fragments de roche angulaires (ostholithes) distribués presque chaotiquement. La stratification primaire de la série, d'où les coulées de boue provenaient, fut détruite durant le processus de resédimentation. Un olisthostrome peut atteindre par rapport à la direction du mouvement, une extension longitudinale de 50 km et une extension transversale de plusieurs centaines de km. L'épaisseur maximale connue jusqu à présent dépasse 2 km. Entre le phénomène d'une nappe de glissement par gravité et celui d'un olisthostrome il y a toutes les phases de transition, L'olisthostrome ne se meut pas comme un complexe entier. Il se constitue progressivement par des coulées de boue relativement minces qui descendent vers le centre du bassin. Par contraste avec la vitesse de ces coulées qui apportent le matériel, le front d'un olisthostrome ne s'avance que lentement. La naissance des olisthostromes dépend de certaines conditions lithologiques et tectoniques si bien qu'ils sont restreints pour la plupart aux périodes de flysch et de molasse des cycles orogénétiques. Le mouvement interne des coulées est essentiellement laminaire.

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Riassunto Le ricerche eseguite sugli olistostromi dell'Appennino Settentrionale e Meridionale hanno fornito dati nuovi sulla loro genesi. Gli olistostromi possono formarsi solo se sono presenti certe condizioni litologiche e tettoniche. Essi sono limitati, per la maggior parte, ai periodi di sedimentazione del flysch e della molassa nei cicli orogenetici. Il fenomeno delle falde gravitative è strettamente legato a quello degli olistostromi. Un olistostroma non si muove come una massa intera. Colate di fango (frane sottomarine) relativamente sottili scendono dal margine al centro di un bacino sedimentando e accumulando cosi progressivamente l'olistostroma. Al contrario della velocità di queste frane il fronte dell'olistostroma procede solo lentamente nel senso geologico. Il movimento interno delle colate è essenzialmente laminare e solo in parte turbulente. I contatti coi sedimenti al tetto e al letto degli olistostromi sono diversi e permettono di determinarne la polaritá verticale. La imbricazione osservabile nei piccoli olistoliti, può essere un utile mezzo per la determinazione della direzione di apporto del materiale. Vengono discusse le differenze litologiche e genetiche tra olistotromi e altri fenomeni somiglianti.

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. , . , . . .

     

Rekonstruktion der Abkühlungsgeschichte des Damara-Orogens in Südwest-Afrika mit Hilfe von Spaltspuren-Altern

Zusammenfassung Mit Hilfe der Spuren der spontanen Kernspaltung des Urans wurden 23 andraditreiche Granate, 10 Epidote, 4 Vesuviane und 61 Apatite datiert. Die Kombination dieser Daten mit denen klassischer radiometrischer Verfahren erlaubte es, die Abkühlungsgeschichte des jungpräkambrischen Damara-Orogens in Südwestafrika recht detailliert nachzuzeichnen. Dadurch, daß die effektiven Schließungstemperaturen der benutzten Minerale für Spaltspuren wesentlich unter derjenigen für Ar in Biotit liegen, konnte erstmals der Tieftemperaturbereich genauer erfaßt werden. Während im genannten Untersuchungsgebiet von ca. 80 000 km² die K/Ar-Biotit-Alter (Schließungstemperatur 300° C) recht einheitlich nahe 485 m. a. liegen, trifft dies auf die Spaltspurenalter überhaupt nicht zu. Bezüglich Granat (Schließungstemperatur 260 bis 280° C) kann man vielmehr einen Bereich niedriger Alter mit 300–350 m. a. von einem Bereich hoher Alter mit 490 m. a. (Konkordanz mit Biotit) unterscheiden. Ganz analog verteilen sich die Apatitalter (Schließungstemperatur 70–80° C): sie betragen 80–120 m. a. und 200–300 m. a. Die Bereiche hoher und niedriger Alter grenzen mit äußerst schmalen Übergangszonen von zum Teil weniger als 10 km Breite aneinander. Die niedrigen Alter finden sich dort, wo während der Metamorphose mit > 660° C die höchsten Temperaturen erreicht wurden. Es handelt sich um eine Art 300 km breites Plateau bei dem relativ niedrigen Druck von 3 kb. Der Sprung von niedrigen zu hohen Altern vollzieht sich dort, wo dieses Plateau zu Ende ist, wo also während der Metamorphose die Isothermen steil abtauchten und im heutigen Oberflächenausschnitt die Drucke wesentlich höher, die erreichten Temperaturen aber viel niedriger waren. Diese Übereinstimmung von Zonen hoher Temperatur mit niedrigen Spaltspurenaltern und umgekehrt wird noch dadurch akzentuiert, daß die absolut niedrigsten Alter (auch K/Ar) dort auftreten, wo auch beginnende Anatexis zu beobachten ist.Aus all diesen Befunden und den P-T-Daten wird gefolgert, daß das Gebirge zunächst durch relativ rasche Hebung und Abtragung auf einheitlich ca. 300° C abkühlte. Als dann diese Abtragung nahezu zum Stillstand kam, betrug die Abkühlungsgeschwindigkeit im Bereich der niedrigen Spaltspurenalter, der sich mit dem der höchsten Temperauren während der Metamorphose deckt, nur noch 2°/10 m. a. Dort nahmen die geothermischen Gradienten von ca. 60°/km auf 30–40°/km ab, außerhalb dieser Zone auf 15–20°/km. Die ursprüngliche Wärmequelle muß also noch aktiv gewesen sein, oder ein anderer Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Gradienten muß diese Wärmequelle abgelöst haben. Denkbar ist, daß die riesigen Volumina intrusiver Granite und Pegmatite in diesem Gebiet eine Konzentrierung der radioaktiven Elemente bewirkten; diese könnten dann zu der beobachteten postorogenen Wärmeverteilung geführt haben, die der ursprünglichen sehr ähnelt.

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The fission track ages of 23 andradite rich garnets, 10 epidotes, 4 vesuvianites and 61 apatites were determined. The combination of these data with those from classical radiometric techniques permitted to reconstruct in great detail the cooling history of the young-Precambrian Damara-Orogen in South West Africa. By this method the low temperature region below 300° C (closing temperature for Ar in biotite) became accessible because the minerals used begin to retain tracks only at considerably lower temperatures.Whereas the K/Ar ages of biotite lie rather uniformly close to 485 m. y. in the whole area studied (approximately 80 000 km²) the contrary is true for the fission track ages: Low garnet ages (closing temperature -, 260–280° C) of 300–350 m. y. in one zone and high ages of 490 m. y. and concordance with K/Ar biotite ages in the other. The distribution of the apatite ages (closing temperature 70–80° C) is analogous: Low ages of 80–120 m. y. where garnet is young and ages of 200–300 m. y. where garnet is old. The two areas are separated from each other by a narrow transition zone which sometimes is less than 10 km wide. The low ages are found where the highest temperatures of > 660° C at 3 kb were reached during the peak of metamorphism. The high temperature plateau was about 300 km wide. The jump from low to high fission track ages occurs at the margin of the plateau, where the isotherms become steep during metamorphism and where — at the now exposed surface — the pressures were higher but the temperatures lower. This congruence of the high temperature zone with the region of low fission track ages is further accentuated by the observation that the absolutely lowest ages (track and K/Ar) are found only where incipient anatexis occurred.From the observations and from the P-T data it is concluded that the orogen in the beginning underwent relatively rapid uplift and erosion and had cooled down to uniformly 300° C about 485 m. y. ago. Erosion then ceased more or less for about 200 m. y. and further cooling proceeded very slowly by only 2°/10 m. y. in the area where the highest temperatures were reached during metamorphism and where the low ages are found. There the geothermal gradient of 60°/km which prevailed already during the peak of metamorphism decreased to 30–40°/km, outside this zone to 15–20°/km. Either the original heat source was still active then or another mechanism must be found which can maintain this gradient for such a long time. It is possible that the enormous volumes of granites and pegmatites which are confined to the area in question concentrated the radioactive elements in the upper crust. This could have caused a postorogenic heat distribution very similar to the original heat source.

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Résumé A l'aide des traces de fission spontanée de l'uranium on a pu déterminer l'âge de 23 grenats riches en andradite, 10 epidotes, 4 vésuvianites et 61 apatites. La combinaison de ces âges avec ceux des méthodes classiques de la radiométrie a permis de tracer d'une façon assez détaillée l'histoire du refroidissement de l'orogène du Damara du Précambrien supérieur de l'Afrique Sud-Ouest. Comme les températures effectives de fermeture des minéraux utilisés restent considérablement inférieures à celles concernant l'Ar dans la biotite, on pouvait pour la première fois saisir plus exactement la région des températures basses. Tandis que dans le territoire étudié d'environ 80.000 km² les âges K/Ar-biotite (température de fermeture 300° C) sont proches assez uniformement de 485 m. a., on constate que cela ne vaut plus du tout pour les âges des traces de fission. En ce qui concerne le grenat (température de fermeture 260–280° C), on peut distinguer une région à âges de 300–350 m. a. d'une autre région à âges plus élevés avec 490 m. a. (concordance avec biotite). Les âges de l'apatite (température de fermeture 70–80 °C) se répartissent de façon analogue: ils s'élèvent à 80–120 et 200–300 m. a. La zone de transition entre les deux régions est très étroite (parfois moins de 10 km de largeur). Les âges de faible valeur se trouvent là où, pendant le métamorphisme, les plus hautes températures > 660° C furent atteintes. Il s'agit d'une sorte de plateau de 300 km de largeur avec une pression relativement faible de 3 kb. Le saut des valeurs d'âge faibles aux valeurs fortes s'effectue là où ce plateau se termine, s'est-à-dire où, pendant le métamorphisme, les isothermes tombaient abruptement et où, dans la section actuellement exposée en surface, tes pressions étaient considérablement plus élevées, mais les températures atteintes beaucoup plus basses. Cette coïncidence de zones de haute température avec les âges faibles des traces de fission et inversement est encore accentuée par le fait que les âges absolus les plus faibles (aussi K/Ar) se trouvent exclusivement là où l'anatexis commençait.De tous ces rapports et des données P-T on peut conclure que le massif s'est refroidi d'abord uniformément jusqu'à 300° C environ à la suite d'un soulèvement et d'une érosion relativement rapides. Lorsque cette érosion fut à peu près arrêté, la vitesse de refroidissement dans la région des âges faibles des traces de fission, qui coïncide avec celle des plus hautes températures pendant le métamorphisme, s'élevait seulement à 2°/10 m. a. Là, les gradients géothermiques d'environ 60°/km ont diminué à 30–40°/km et dans la zone des âges élevés à 15–20°/km. Il faut donc que la source de chaleur originelle ait encore été active, ou qu'un autre mécanisme pour le maintien des gradients ait remplacé cette source de chaleur. On peut s'imaginer que les énormes volumes de granites et pegmatites dans cette région ont effectué une concentration des éléments radioactifs; il est ainsi possible que ceux-ci aient conduit à la distribution de chaleur postorogène que nous avons observée et qui ressemble beaucoup à la distribution de chaleur originelle.

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23 , 10 , 4 61 . , , - . .. , , . 80 000 ² / — 300° — 485 , , . 260 280° , 300 350 490 ( ). , ( 70– 80° ): 80–120 200–300 . , , 10 . , 660° . 300 3 . , , — . , — / — , . , 300° . - , , , 2° , 10 . 60°/ 30–40° /, 15–20°/. , - . , ; - , .

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Teil einer von der Universität Göttingen angenommenen Habilitationsschrift.     

Paläogeographie und Landschaftsentwicklung im Weißen (Oberen) Jura der Schwäbischen Alb (Baden-Württemberg)

Zusammenfassung Die Landschaftsformen auf der Hochfläche der Schwäbischen Alb sind zu einem wesentlichen Teil gesteinsbedingt. Bankkalke neigen zur Bildung von Verebnungen, in Riffkalken entwickelt sich bei subaerischer Verwitterung und Abtragung ein kuppiges Relief. Dabei wird in vielen Fällen die Topographie, wie sie zur Jurazeit am Meeresgrund bestand, heute in der Landschaft reproduziert.

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The paleographic pattern of the Upper (White) Jurassic of the Suebian Alb mountain area is characterized by intersecting of algal-sponge-reef and micritic limestone-marl facies. Under certain conditions the submarine topography of the reef complexes is reproduced in the landscape today, mainly because the different limestone types are yielding in different ways towards weathering, denudation and erosion.

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Résumé La morphologie sur le plateau de la « Schwäbische Alb » est donné surtout par des conditions pétrographiques. Les calcaires de banc et les marnes sont le plus favorisé de former des plaines, tandisque les calcaires de récif développent sous l'érosion subaérienne un relief montueux. A ce sujet le paysage d'aujourdhui montre souvent la même topographie comme le fond de la mer était pendant le temps jurassique.

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Sedimentology and ecology of the horn plateau formation: A middle devonian coral reef,Northwest Territories,Canada

The Horn Plateau Formation is a Middle Devonian limestone reef approximately 0.4 miles in diameter and 400 feet thick which crops out on the Interior Plains about 110 miles west of Yellowknife, Northwest Territories. The study is based upon examination of material collected from the outcrop and 5 core-holes drilled on and near the reef.Corals are the most important framebuilders present and crinoid ossicles contribute most to the sediment volume. Three macrofacies of this coral patch reef are recognized: 1) organic reef, an area where framebuilders grew profusely, 2) reef flat, an area characterized by sand sized sediments, and 3) reef flank, an area of predominantly gravel sized sediments. Strongly agitated water conditions prevailed over the organic reef and reef flank macrofacies whereas moderately agitated water covered the reef flat. Subdivision of the macrofacies has produced 11 microfacies of distinctive texture-composition combination.

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Zusammenfassung Die Horn-Plateau-Formation ist ein mitteldevonisches Kalkriff, etwa 0,6 km breit und 120 m mächtig, das in den Interior Plains 180 km westlich von Yellowknife, Northwest Territories, aufgeschlossen ist. Die vorliegende Arbeit beruht auf einer Untersuchung von Proben aus Aufschlüssen und aus 5 Bohrungen im Riff und seiner Umgebung.Korallen sind die wichtigsten der Gerüstbildner, und Krinoiden-Reste die Hauptbestandteile der Sedimente. Drei Makrofazies werden in diesem Krustenriff erkannt: 1. der Riffkern, ein Bereich, worin riffbildende Korallen besonders häufig waren; 2. eine Riffebene charakterisiert durch Sedimente von Sand-Korngröße; und 3. eine Riffflanke mit Sedimenten von Kies-Korngröße. Über dem Kern und der Flanke war das Wasser stark bewegt, während ruhigeres Wasser die Riffebene bedeckte. Eine Unterteilung der Makrofazies ergab 11 Mikrofazies unterschiedlicher Struktur und Zusammensetzung.

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Résumé Le Horn Plateau est un récif calcaire du Dévonien moyen d'un diamètre de 0.4 mille et d'une épaisseur de 400 pieds environ. Il affleure dans les Plaines environ à 110 milles à l'Ouest de Yellowknife (Territoires du Nord-Ouest). L'étude est basée sur l'examen d'échantillons d'affleurements et de cinq forages effectués dans et près du récif.Les coraux sont les plus importants organismes constructeurs et les entroques forment la majeure partie du volume sédimentaire. Trois macrofaciès ont été reconnus dans le récif de plateforme: 1) récif organique, domaine riche en organismes constructeurs, 2) replat récifal, domaine caractérisé par des sables, et 3) flanc du récif, domaine à débris grossiers. Le récif organique et le flanc du récif se trouvaient dans des eaux très agitées tandis que des eaux modérément agitées couvraient le replat récifal. Les macrofaciès ont été subdivisés en 11 microfaciès présentant des combinaisons texture-composition distinctes.

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Interior Plains, 180 Yellowknife, Horn, 0,6 120 . , 5- . Crinoiden, — . 3 : 1) , . . , ; 2) , , 3) . , , , , . 11 .

     

Long-term variations of monthly insolation as related to climatic changes

Qualitative multivariate models which combine past insolations of selected months at selected latitudes explains 55 to 67% of the variance in the 135 millenia long oxygen isotope record of Pleistocene climates.The insolation was computed from a new astronomic solution which includes terms to the second order with respect to the disturbing masses, and the third degree with respect to the planetary eccentricities and inclinations (Berger, 1978 a).Barring human interference, the models predict the next peak of natural cooling between 3 and 6 millenia after present. Following amelioration, another much colder peak is predicted at about 55–60 millenia after present.

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Zusammenfassung Verschiedene multivariate Modelle die zurückgreifend die Sonneneinstrahlung ausausgewählter Monate und Breitengrade kombinieren, erklären 55% bis 67% der gesamten klimatischen Variation der letzten 135 000 Jahre, die durch Sauerstoffisotopen-Daten belegt wurden.Diese monatlichen Sonneneinstrahlungen wurden nach einer neuen astronomischen Lösung für die Elemente der Erdbahn berechnet. Diese Lösung ist aus der zweiten Ordnung der Masse und dem dritten Grad der Exzentrizitäten und der Inklinationen berechnet (Berger, 1978 a). Ohne menschliches Eingreifen ergibt sich aus den Modellen eine Abkühlung, deren Höchstwert zwischen 3000 und 6000 Jahren nach unserer Zeit erreicht sein wird. Nach einer fühlbaren Verbesserung des Klimas ergibt sich eine weitere, strengere Abkühlung in etwa 60 000 Jahren.

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Résumé Différents modèles de régression multivariée, combinant les insolations du passé géologique pour des mois et les latitude pré-sélectionnées, expliquent 55 à 67% de la variation climatique totale des 135 000 dernières années, telle que fournie par les données géologiques.Ces insolations mensuelles furent calculées à partir d'une nouvelle solution astronomique pour les éléments orbitaux de la Terre. Cette solution est précise au second ordre des masses et au 3^d degré des excentricités et des inclinaisons (Berger, 1978 a).A l'exclusion de toute intervention humaine, les modèles prévoient un refroidissement dont le maximum sera atteint entre 3000 et 6000 après notre ère (A. P.). Après une amélioration sensible, un autre refroidissement, nettement plus intense, est prévu vers 60 000 ans A. P.

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, , 55 67 % , , 135 000 . , , (, 1978 ). , 3 6 . 50 60 .

     

Aperçu de l'évolution des idées concenant la formation de la croûte terrestre d'Alfred Wegener à nos jours

Résumé Après un rapide expose de l'accueil qui fut réservé à la Théorie des Translations, dont la diffusion a coïncidé, à quelques années près, avec le début des activités géologiques de l'auteur, une vue sur l'évolution de la croûte sialique à travers les âges est esquissée, telle qu'elle ressort des mesures de superficie des orogènes depuis les origines de la terre.

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The configuration of the continents had been discussed already before A.Wegener. The discussion about the prehercynian continental unit of Africa and South America, strongly stimulated since A.Wegener, did show that the ideas of Wegener could be confirmed by geological proofs.There exists a striking coherence during the earths history between the orogeneses and their tectonic characteristics as well as with the volcanism and mineralizations. These associations can be traced as megacycles through the precambrian and phanerozoic time.

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Zusammenfassung Kontinentale Zusammenhänge sind bereits vorWegener diskutiert worden. Die seit Wegener besonders auflebende Diskussionen über die präherzynische Verbindung der Kontinente Afrika und Südamerika haben gezeigt, daß die Ideen Wegeners sich auch geologisch belegen ließen.Es besteht eine auffällige Gesetzmäßigkeit der Orogenesen mit ihrer tektonischen Charakteristik dem Vulkanismus und der Lagerstättenbildung über die Erdgeschichte hinweg. In Megacyclen läßt sich diese Gesetzmäßigkeit aus dem Präkambrium bis in das Phanerozoikum verfolgen.

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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. , . , . . , , . . , . - , , . . . . , , . , — . — . .

     

Zusammenhänge in der Strukturgenese des Rheinischen Schiefergehirges

Zusammenfassung Ausgehend vom Maß der Inkohlung organischer Substanz in den Gesteinen des nördlichen Schiefergebirges einschließlich der Eifel können nach der Bestimmung der Beziehungen Aussagen zur tektonischen Evolution und zur Paläogeothermie des betrachteten Gebietes getroffen werden. Es bestätigen sich frühere Ansichten, daß die Großsättel aus Bereichen verminderter Absenkungsgeschwindigkeit in der Geosynklinale mit gleichzeitig relativ höheren geothermischen Gradienten hervorgehen. Obgleich Absenkung und Wärmefluß derart miteinander verbunden scheinen, ist das in den Inkohlungsdaten abgebildete Wärmefeld wahrscheinlich der Effekt einer Überlagerung eines präkinematischen, durch Absenkungsdifferenzen mitbestimmten Wärmefeldes mit einer während der Heraushebung in der Geosynklinalfüllung nordwärts wandernden Abkühlfront. Alle im Kartenbild deutlichen Großstrukturen des nördlichen Schiefergebirges sind auf ein kongruentes synsedimentäres Absenkungsmuster im Verein mit einer — möglicherweise ebenfalls vom thermischen Regime beeinflußten — differentiellen Heraushebung zurückzuführen. Der eigentlichen Faltung kommt dabei nur die Rolle eines die vorhandenen Strukturen überprägenden Faktors zu.

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The coal rank of organic matter dispersed in sediments of the northern Rhenish Massif including the Eifel permits — having determined the relationship — an evaluation of the tectonic and paleogeothermic evolution of the considered area. Earlier views on this subject are confirmed: Anticlinoria develop from geosynclinal zones of relatively lesser subsidence with, at the same time, elevated geothermal gradients opposite to the synclinoria. Although subsidence and heat flow appear to be related in this way, the observed temperature field — frozen in the vitrinite reflectance data — probably is due to the effect of the superposition of a prekinematic, differentiated temperature field, influenced by differential subsidence, with a cooling front moving northwards in the géosynclinal filling during uplift. All greater structures visible in the geologic map of the Rhenish Massif result from a congruent synsedimentary pattern of subsidence coupled with an equally differentiated pattern of postkinematic uplift, the latter also being influenced by the geothermal regime. The proper process of folding does not cause more than an overprinting of the preexisting structures.

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Résumé La dégradation thermique de la matière organique dispersée dans les sédiments du Schiefergebirge septentrional, y compris l'Eifel, permet, après détermination des relations, d'évaluer l'évolution tectonique et paléogéographique de la région considérée. Les vues antérieures sur ce sujet sont vérifiées: les anticlinaux de premier ordre résultent de zones géosynclinales à subsidence relativement réduite avec, en même temps, des gradients géothermiques élevés relativement aux synclinaux. Quoique subsidence et flux thermique paraissent liés de cette façon, le champ de température observé-attesté par les données de réflectance du vitrin-est probablement l'effet de la superposition d'un champ de température précinématique, codéterminé par des différences de subsidence, et d'un front de refroidissement se déplaçant vers le Nord pendant le soulèvement. Toutes les grandes structures que la cartographie a mis clairement en évidence dans le Schiefergebirge septentrional, sont à rapporter à un modèle de subsidence synsédimentaire associé à un soulèvement postcinématique différentiel, ce dernier peut-être aussi influencé par un régime géothermique. Au plissement proprement dit revient seulement le rôle d'un facteur se superposant aux structures déjà présentes.

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, . , . , , , , , , . , — . : .

     

Geotektonische Verknüpfung von Plutonismus und Vulkanismus im südwestdeutschen Variscicum

Zusammenfassung Die variscische Orogenese wurde in Südwestdeutschland von einem intensiven palingenen Magmatismus begleitet. Dabei folgte der Vulkanismus als eigenständige Entwicklung den granitischen Intrusionen in einem Abstand von ca. 20 Ma. In den felsischen Vulkaniten läßt sich das Auftreten von primärem Tiefquarz als Geobarometer verwenden und spricht für eine besonders große Bildungstiefe der Magmen. Sie setzen damit die Entwicklungsreihe der granitischen Schmelzen fort, die zunehmend aus größerer Tiefe kamen. Als heißeste und trockenere Bildung entstanden die Vulkanite im Zuge der stärksten Krustenverkürzung und damit-verdickung und stiegen nach dem Durchlaufen der orogenen Einengungswelle zur Erdkruste auf.

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A widespread palingenetic magmatism accompanied Hercynian orogenesis in SW-Germany. Thereby, felsic volcanism occupied a specific place in the tectonic evolution of the Hercynian orogen following about 20 m. y. after the granitic plutonism. The finding of primary low quartz as intratelluric phenocrysts in these volcanics can be used for geobarometry and demonstrates a rather deep origin of the melt. They continue the development of the granitic melts which originated from a progressively deeper and hotter source. The felsic volcanics represent the hottest and driest crustal magmatism which originated in areas of strong crustal shortening and reached the surface after the Hercynian orogenic compressional wave had passed the region.

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Résumé L'orogenèse hercynienne dans le sud-ouest de l'Allemagne a été accompagnée d'un magmatisme palingénétique intense. Dans le développement de ce processus, le volcanisme felsitique a succédé aux intrusions granitiques après un intervalle de 20 Ma. La présence de quartz alpha primaire dans les volcanites peut être utilisée comme géobaromètre et indique que les magmas ont été engendrés à grande profondeur dans des conditions de plus en plus profondes et de plus en plus chaudes au cours du temps. Les volcanites felsitiques représentent le magmatisme le plus chaud et le plus sec, qui a été engendré consécutivement au raccourcissement et à l'épaississement de la croûte et qui est monté dans l'écorce terrestre après le passage de l'onde compressive orogénique hercynienne.

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- . , , 20 . . . . , . , , , , .

     

Ein Versteinerter (Verkieselter) Wald im Chilenischen Tertiär

Zusammenfassung Ein neugefundenes Vorkommen eines verkieselten Waldes im Miozän des mittleren Chile gibt Anlaß zur Diskussion der Bildungsweise soldier Dokumente festländischer Vegetation der Vorzeit. Von dem Vorkommen bei Temuco wurden 23 Baumreste (meist Stubben) sowie der verkieselte Waldboden gesammelt und mikroskopiert. Boden und Stubben sind gekennzeichnet durch ungewöhnlich starke bakterielle Fäulnis, wobei nur die podocarpoiden Koniferen — überrepräsentiert — und Sporen als brauchbare paläobotanische Objekte übrig blieben. Es muß unter feucht-tropischem Klima ein Mischwald innerhalb eines Talsystems bestanden haben, der durch Grundwasser-Anstieg zum Absterben kam. Mit dem Grundwasser muß gelöste SiO₂ zugeführt worden sein.Weitgehende Analogie besteht zu einem verkieselten Waldboden des baltischen Miozäns, aber auch der Unterschied kälteren und trockeneren Klimas im letzteren Falle. Das gemeinsame geochemische Hauptproblem wird in den klimatischen Bedingungen gesehen, die die kieselreichen Verwitterungslösungen liefern konnten.

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The newly found appearance of a silicated forest in the miocene of the midland of Chile gives rise to a discussion of the way in which such documents of ancient continental vegetation were formed. The remains of 23 trees (mainly stumps) as well as the silicated forest soil found near Temuco were examined under the microscop. Soil and stumps are characterized by unusually strong bacterial decomposition so that only the podocarpoid conifers (excessively represented) and spores have been preserved as usable palaeobotanic objects. In a damp tropical climate a mixed forest must have existed in a valley system and this forest died down when the groundwater rose. In the groundwater dissolved SiO₂ must have been brought together with the forest soil.This is a close analogy with a silicated forest soil in the Baltic miocene, but there is also the difference of a colder and drier climate in the latter case.The climatic circonstances that provided the solucion of waetherd material particularly rich in SiO₂ is regarded as the main geochemical problem commun to both.

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Résumé Un nouveau gisement de forêt silicifiée dans le Miocène du Chili Central conduit l'auteur à discuter le mode de formation de ces témoins de la végétation continentale des temps anciens. 23 restes d'arbres (pour la plupart des souches), ainsi que des sols forestiers silicifiés provenant du gîte près de Temuco, ont été récoltés et ont fait l'objet d'un examen microscopique. Sols et souches sont caractérisés par un pourrissage bactériel particulièrement avancé, à la suite duquel les conifères podocarpoides — largement représentés — et des spores sont les seuls restes paléontologiques utilisables. Il a dû exister en climat tropical humide et dans un système de vallées une forêt mixte qui a fini par s'éteindre sous l'influence de la montée des eaux phréatiques. C'est avec ces dernières que de la silice en solution a dû être amenée.Une analogie très grande existe avec un sol forestier silicifié du Miocène de la Baltique, avec toutefois comme différence, dans ce dernier cas, l'existence d'un climat plus froid et plus sec. Le problème principal géochimique commun réside dans les conditions climatiques qui ont permis l'altération par voie de solutions riches en silice.

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Le magma plagioclasique

Résumé L'auteur, évoquant les caractères chimico-minéralogiques des magmas basiques, fait la distinction entre la branche ferromagnésienne, dont le type le plus représentatif est le magma tholéiitique, et la branche plagioclasique dont l'existence est à démontrer. Il qualifie de plagioclasique le magma dont la composition chimique entraîne la cristallisation première d'un plagioclase. L'existence d'un tel magma est démontrée par le massif éruptif du Rogaland méridional (SW de la Norvège) et avant tout par une de ses intrusions majeures, le massif de Bjerkrem-Sogndal. Celui-ci montre de façon évidente une lignée de différenciats par gravité, comprenant à la base une anorthosite, ensuite des leuconorites, des norites et des monzonorites passant finalement à des termes plus acides, des mangérites et mangérites quartziques. — Cette succession permet d'établir le caractère plagioclasique du magma qui a fourni les intrusions constituant le massif éruptif du Rogaland, en particulier la plus ancienne, le massif anorthositique d'Egersund-Ogna, qui est une accumulite plagioclasique. — Le magma plagioclasique serait le résultat d'une fusion syntectique entre un magma basaltique normal et des matériaux de composition pélitique ou pélitoarkosique; cette assimilation serait réalisée dans la catazone profonde à l'intervention d'un orogène catazonal. Les produits formés par différenciation gravitative donnent entr'autres de grands massifs anorthositiques homogènes, ou tréfonds anorthositiques, ancrés dans la partie inférieure de l'orogène. Le géosynclinal d'où celuici provient serait établi directement sur la croûte basaltique océanique. Le segment orogénique qui en dérive marquerait donc l'accroissement latéral du domaine continental aux dépens du domaine océanique et serait donc un orogène fondamental.

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Starting from the physico-chemical character of the basic magmas the author distinguishes between a ferromagnesian branch, the most representative type of which is the tholeiitic magma, and the plagioclasic branch whose existence he will now establish. — He defines as plagioclasic a magma whose chemical composition has as a direct consequence the first crystallisation of a plagioclase. The existence of that magmatic type is displayed by the eruptive massive of South Rogaland (SW Norway), and above all by one of its major intrusions, the Bjerkrem-Sokndal massive. The latter shows evidence of a differentiated rock succession resulting from a gravitative action: the lowest layer is an anorthosite overlaid successively by leuconorites, norites, monzonorites and finally by more alcalic and acidic types, mangerites and quartzmangerites. This succession establishes the plagioclasic character of the whole magma which produced the different major intrusions of the eruptive massive of South Rogaland, and in particular the oldest one, i. e. the Egersund-Ogna anorthosite massive interpreted as a plagioclasic accumulite. The plagioclasic magma would be the result of a syntectic fusion between a normal basaltic magma and pelitic and/or arkosic sediments. Such an important assimilation would then appear to have taken place in the deep catazone during the constitution of a catazonal orogenetic segment. The great anorthosite massive, whose main characteristic is its great homogeneity, is an essential and early differentiated product, which has intruted into the lowest part of the tectonic system, which is the reason why we call it anorthositic undermost basement body (tréfonds anorthositique). — The site of the geosyncline from which such an orogenetic segment issued would then have been directly superposed on the basaltic oceanic crust. This type of orogenetic segment would therefore indicate a lateral growth of the continent at the cost of the oceanic area: it is a foundation orogen (orogène fondamental).

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Zusammenfassung Die chemisch-mineralogischen Eigenschaften der basischen Magmen werden erläutert. Es wird zwischen einer femischen Sippe, deren typischer Vertreter das tholeiitische Magma ist, und dem Plagioklasmagma unterschieden, wobei die Existenz des letzteren in dieser Arbeit bewiesen werden soll. Als plagioklasisch wird vom Verfasser ein Magma bezeichnet, dessen chemische Zusammensetzung die Erstkristallisation von Plagioklas hervorruft. Die Existenz eines solchen Magmas wird durch die Verhältnisse im Eruptivgebiet des südlichen Rogaland (Südwestnorwegen) und vor allem durch eine seiner Intrusionen erster Ordnung, das Bjerkrem-Sokndal-Massiv, bewiesen. Dieses letztere zeigt einwandfrei eine Reihe von durch die Schwere erzeugter Differentiate, die von unten nach oben aus einem Anorthosit, darüber aus Leukonoriten, Noriten und Monzonoriten besteht und zu saureren Gesteinen wie Mangeriten und Quarzmangeriten übergeht. Diese geometrische Reihe erlaubt es, den plagioklasischen Charakter des Magmas festzustellen, das die Intrusionen des Rogalandschen Eruptivmassives abgegeben hat. Das betrifft vor allem auch seine älteste Einheit, das anorthositische Massiv von Egersund-Ogna, das ein plagioklasisches Akkumulat darstellt.Vom Verfasser wird das Plagioklasmagma als eine syntektische Verschmelzung eines normalen basaltischen Magmas mit pelitischen bis pelitoarkosischen Gesteinen betrachtet. Diese Assimilation soll in der tiefen Katazone in Zusammenhang mit der Bildung eines katazonalen Orogens erfolgt sein. Die durch gravitative Differentiation erzeugten Produkte bilden die großen einheitlichen anorthositischen Massive, die sogenannten tréfonds anorthositiques. Diese dringen in den untersten Teil des Orogens ein. Die ursprüngliche Geosynklinale muß sich unmittelbar auf der basaltischen Kruste aufbauen. Das daraus entstandene orogenetische Segment stellt damit das laterale Zuwachsen des Kontinents auf Kosten der ozeanischen Gebiete dar und muß daher als ein Grundorogen (orogène fondamental) bezeichnet werden.

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

The Precambrian of Finnish Lapland: Evolution and regime of metamorphism

The Precambrian crust of northern Finland has been the subject of detailed geochemical and petrological studies. The geochemical data and the present-day geotectonic setting suggest the existence of an old island arc system with the West Inari schist zone (Tana River belt) as an outer tholeiitic arc, the granulite complex as a calcalkaline inner arc, and a stable continental block (granite gneiss complex + Kola nucleus) in the northeast.The entire terrain was affected by intense deformation and polyphase high-grade metamorphism during the Karelian orogeny (2200–1900 m.y.). The regional and temporal development of the mineral assemblages is discussed. The conditions of the postkinematic stage of metamorphism have been evaluated from mineral stability data, with methods of geothermometry and geobarometry, and by the study of fluid inclusions. Metamorphic grade was of amphibolite fades (650–750° C, 5–8 kbars, XH₂O 1) in the Tana River belt and the granite gneiss complex, but of hornblende-granulite facies (700–800° C, 6–8 kbars, XH₂O0.3) in the granulite complex.

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Zusammenfassung Stoffbestand und metamorphe Entwicklung der präkambrischen Kruste Nordfinnlands werden auf der Basis detaillierter geochemischer und petrologischer Untersuchungen diskutiert.Die geochemischen Daten der Gesteine und die geotektonischen Verbandsverhältnisse weisen auf die Existenz eines alten Inselbogensystems hin. Die West Inari Schist Zone (Tana River Belt) kann als äußerer tholeiitischer Bogen, der Granulit-Komplex als innerer kalk-alkalischer Bogen und der Granitgneis-Komplex (mit Kola-Nukleus) im NE als stabiler kontinentaler Block aufgefaßt werden.Der gesamte Bereich wurde während der karelischen Orogenese (2200-1900 Ma) intensiv deformiert und von einer mehrphasigen hochgradigen Metamorphose erfaßt. Die regionale und zeitliche Entwicklung der Mineralparagenesen wird diskutiert. Die Bedingungen des postkinematischen Metamorphosestadiums werden anhand von Mineralstabilitätsdaten, mit geothermometrischen und geobarometrischen Methoden und durch die Untersuchung der Flüssigkeitseinschlüsse abgeleitet. Die Gesteinsserien des Tana River Belt und des Granitgneis-Komplexes liegen in Amphibolitfazies vor (650–750° C, 5–8 kb, XH₂O 1), im Granulit-Komplex dagegen in Hornblende-Granulitafzies (700–800° C, 6–8 kb, XH₂O<0.3).

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Résumé L'origine et l'évolution métamorphique de la croûte précambrienne de Laponie sont discutées sur la base d'études géochimiques et pétrologiques.Les données géochimiques et l'aspect actuel de la disposition géotectonique indiquent l'existence d'un ancien système d'arcs insulaires, ou la «West Inari schist zone» (ceinture du Tana), représenterait un arc volcanique extérieur d'affinité tholéiitique, la ceinture des granulites étant un arc intérieur d'affinité calcoalcaline, et le «granite gneiss complex» (nucléus de l'Inarijärvi et le craton de la Péninsule de Kola), un vieux bloc continental nord-est.Ce terrain a été affecté en entier par une déformation intense et par un métamorphisme polyphase de haut degré pendant l'orogenèse carélienne (2200–1900 Ma). L'évolution régionale et temporelle des paragénèses est discutée. Les conditions de la phase postdéformative du métamorphisme ont été évaluées par application des données sur la stabilité des minéraux, par l'utilisation de géothermomètres et géobaromètres et par l'étude des inclusions fluides. Les séries de la ceinture du Tana et du nucléus de l'Inarijärvi sont caractérisées par le faciès amphibolites (650–750° C, 5–8 kb, ), tandis que la ceinture des granulites s'est développée en faciès granulite à hornblende (700–800° C, 6–8 kb, XCO₂<0.7).

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. , West Inri ( ) , , -, - - NE, . (2200–2900 ) . . , , . - (650–750 °, 5–8 , ), — (700– 800 °, 6–8 , X_CO2 0,7).

     

Zur Gliederung der Unterkreide-Serien in der Provinz Atacama Chile

Zusammenfassung Die Sedimentfolge der marinen Unterkreide in der Provinz Atacama, Chile, wurde zwischen Copiapó (27° S) und Domeyko (29° S) untersucht. Ammonitenfunde erlaubten eine Gliederung der Folge in einen Hauterive- und einen Barrême-Anteil. Die lithologischen Einheiten der Chañarcillo-Gruppe verlieren südlich des 28°S weitgehend ihre Identität. Lediglich die Schichten der Totoralillo Formation, die eine Crioceratiten-Lucinen Fauna des Hauterive/Barrême enthalten, sind fast im gesamten Untersuchungsgebiet nachweisbar. Im Hauterive geht eine überwiegend vulkanodetritisch beeinflußte Flachwassersedimentation, verbunden mit submarinem Vulkanismus im Süden (29° bis 28°) in eine mächtige Stillwassersedimentation im Norden (28°–27° 30) über. Im Barrême werden sehr variabel zusammengesetzte biodetritisch-vulkanolithische Sedimente abgesetzt, die auf eine fortschreitende Verflachung des Beckens hindeuten. Während sich nördlich 27° 30 die marinen Serien mit terrigen-detritischen Schichten verzahnen und damit gegen eine unmittelbare Fortsetzung des marinen Beckens nach Norden sprechen, ist am Südrand des Untersuchungsgebietes keine derartige Einschränkung zu erkennen.

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Four marine formations (Abundancia, Nantoco, Totoralillo and Pabellón) composing the Chañarcillo-Group of lower Cretaceous age were studied between Copiapó (27° S) and Domeyko (29° S), Province Atacama, Chile. Ammonites allowed to distinguish a lower Hauterivian part from an upper Barremian part. The lithological defined formations of the Chañarcillo-Group lose their identity south of 28° S, except for the Totoralillo-Formation, which can be recognized all over the studied area. The volcanic-volcanolitic basic-series of Hauterivian age in the south (29°–28°) interfinger with potent stillwater carbonat-formations in the north (28°–27° 30). The sediments of Barremian age are very variably composed and illustrate the regression of the lower Cretaceous sea. There is no direct continuation of the marine sediments north of 27° 30, where they interfinger with terrestrial sediments of lower Cretaceous age. No comparable restrictions of marine sedimentary environments are obvious at the southern end of the studied area.

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Resumen Se ha estudiado la secuencia sedimentaria marina del Cretácico Inferior entre Copiapó (27° S) y Domeyko (29° S) en la provincia de Axacama, Chile. El hallazgo de amonites permite asignar ésta secuencia a un lapso Hauteriviano—Barremiano. Las unidades litológicas del Grupo Chañarcillo pierden su identidad hacia el sur de 28° S. Los estratos de la formatión Totoralillo, que contienen una fauna de Crioceratidos yLucina del Hauteriviano/Barremiano, son las únicas referencias que permiten demostrar su presencia en el área investigada. En el Hauteriviano, se presentan principalmente materiales volcánico-detriticos que sugieren una sedimentatión en aguas someras asociada con volcanismo submarino en el sur (29°–28°), cambiando a una potente secuencia depositada en aguas quietas en el norte (28°–27° 30). En el Barremiano se encuentra gran variedad de sedimentos biodetriticos y volcánicos que señalan una pérdida progressiva de profundidad en la cuenca. Más al norte del 27° 30 S, en cambio, los estratos marinos se transforman en series terrígeno-detríticas lo que habla en contra de una continuatión inmediata hacia el norte de la cuenca marina. En el borde sur de la zona estudiada ninguna restrictión similar es conocida.

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, , (27° . ) (29° . ). . 28° . , . - , (29-28° . .) , — (28–37°30 . .). - , . , 27°30 . . - , , .

     

Eugen Wegmann in seinen Briefen

Zusammenfassung Das Lebensbild von E. Wegmann (1896–1982) wird durch Zitate aus seinen Briefen beleuchtet. Von besonderem Interesse ist der Briefwechsel des Schweizers Wegmann mit dem Deutschen Hans Cloos in Bonn während des 2. Weltkrieges. Trotz der strengen Zensur haben beide mit Hilfe einer geistreichen verschlüsselten Korrespondenz jahrelang ihre überaus kritischen Meinungen zur politischen Lage ausgetauscht, meist mit paläontologischen Begriffen.

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The biography of E. Wegmann (1896–1982) is presented using quotations from his letters. The correspondence with the German geologist Hans Cloos in Bonn during the Second World War ist especially interesting. In the face of heavy censorship they expressed their critical opinion about the political situation using paleontological terms as an ingenious private code.

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Résumé La figure de C. E. Wegmann (1896–1982) est mise en lumière à partir d'extraits de sa correspondance. Sont particulièrement pleines d'intérêt les lettres échangées entre ce Suisse et Hans Cloos, qui était allemand (Bonn), durant la seconde guerre mondiale. Malgré la censure sévère et grâce à l'emploi d'un code plein d'esprit basé le plus souvent sur des termes paléontologiques, ces deux savants ont pu échanger, des années durant, leurs critiques sur la situation politique.

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Energy sources for mantle plumes

Mantle plumes are the consequence of a focussed transfer of mass from mantle to core and are agents of outgassing from the mantle. The energy of propagation is derived from released energy of their formation, decreases in density, and partial fluidization. This energy is dissipated during distension and rupture of the overlying crust.

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Zusammenfassung Mantelplumes haben ihren Ursprung in einer gezielten Massenverfrachtung vom Mantel zum Kern und führen zur Mantelentgasung. Die Fortpflanzungsenergie entsteht aus frei werdender Bildungsenergie, Dichteverminderung und teilweiser Verflüssigung. Die Energie verflüchtigt sich bei Ausdehnung und Rißbildung der überlagernden Kruste.

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Résumé Plumes en le manteau sont derivées d'un transfert de masse dès le manteau au noyau. Elles sont agents de la dégassification du manteau. L'énergie de la propagation est derivée de l'énergie de la formation liberée, des décroissements de la densité, et de la fluidification partielle. Cette énergie est dissipée pendant la dilatation et la rupture de la croûte s'étendante là-dessus.

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Plumes , . : , . .