Das Alter von Graniten und Gneisen

Summary In this paper the interpretation of isotopic age data is discussed. It is shown that in many cases the measured age results do not date geological events which are considered by geologists to be the age of a rock or a mineral. These age data must often be ascribed to other periods of the evolution of rocks.Several examples of Rb-Sr age results on rocks and minerals from the Alps are discussed. It is shown that even with a great number of age data available it is impossible to date the time of metamorphism. On the other side detailed information of the cooling history of the Alps is given by Rb-Sr age results, which cannot be studied by classical geological methods.

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Mit 1 Textabbildung

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Herrn Prof. Dr.H. Leitmeier zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Grundwasserfließwege und Hydrogeochemie in tiefen Graniten und Gneisen

Zusammenfassung Sechs Forschungsbohrungen bis 2.5 km Tiefe in der Nordschweiz, ein Felslabor im zentralen Aaregranit und ein regionales Vergleichsprogramm zur Hydrochemie un Isotopenhydrologie erbringen seit 1982 wichtige Erkenntnisse über die Hydrogeologie tiefer Kristallingrundwässer. Es zeigte sich, da\ die Beschaffenheit von Kristallingrundwässern sehr stark von deren jeweiligen Positionen in hydraulischen Gro\flie\systemen abhängt. Oberflächennahe Grundwässer, die dem kleinen (schnellen) Grundwasserkreislauf angehören, unterscheiden sich chemisch von tieferen dadurch, da\ sie kaum leichtlösliche Bestandteile enthalten: die Wässer sind gering mineralisiert und beziehen einen wesentlichen Teil ihres Lösungsinhalts aus dem Niederschlag (unterscheiden sich also bereits primär in verschiedenen Klimazonen). Erst in grö\erer Tiefe können auf den Grundwasserflie\ wegen noch relevante Stoffmengen gelöst werden. Die gro\en Kristallingebirge sind die Hauptinfiltrationsgebiete für tiefreichende Grundwassersysteme. Diesen Gebieten kommt aufgrund der hohen hydraulischen Potentiale und fehlender Sediment-Aquitarden eine Schlüsselstellung in der Interaktion zwischen Atmosphäre und tieferer Lithosphäre zu. Am Beispiel des Südschwarzwaldes wird gezeigt, da\ der überwiegende Teil der Grundwässer in der Nachbarschaft von Kristallingebirgen auch aus diesen stammt (stabile Isotope). Manche der Bohrergebnisse sprechen dafür, da\ im gleichen Aquifer chemisch verschiedene Wässer enthalten sein können: in durchlässigeren Bereichen der vorherrschende Typ, in weniger durchlässigen höhermineraliserte Wässer. Es gibt keine gesetzmä\ige Zunahme der Salinität mit der Tiefe.

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Since 1982, water samples from six boreholes, 1.3 to 2.5 km deep, from Northern Switzerland as well as from a rock laboratory in the Central Swiss Alps (Aare granite) have yielded a host of new findings on deep crystalline ground water hydrology. Isotope and chemical analyses which also comprised comparative samples from a regional investigation programme show that the composition of crystalline ground waters depends mainly on their position in regional flow systems. In crystalline rocks, local flow systems differ chemically from deeper ones in that they lack almost any easily soluble components. Their low mineral content results mainly from precipitation and thus varies with different climatic environments.Deeper ground-water flow systems, however, show higher mineralization (esp. Na⁺ and Cl^–). As their stable isotope contents indicate, they develop mainly through infiltration from the large crystalline massifs, like the southern Black Forest. Due to their high hydraulic potentials and lack of sedimentary aquitards they have a key function in the interaction between atmosphere and deep lithosphere.Some of our results suggest that one and the same aquifer may contain chemically different ground waters: permeable portions will hold the type prevalent in the region whereas less permeable areas contain special types of higher mineralization. (There is, however, no regular increase in salinity with depth).As to dissolved gasses in deep crystalline ground waters, N₂ and sometimes CO₂ and methane are the main components in all borholes sampled. There is no tritium and little or no radiocarbon.

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Résumé Six forages d'étude pratiqués dans le nord de la Suisse, jusqu'à une profondeur de 1,3 à 2,5 km, ainsi qu'un laboratoire souterrain dans le massif granitique de l'Aar fournissent depuis 1982 des données importantes sur l'hydrogéologie des eaux souterraines dans les domaines cristallins.De nombreux échantillons ont fait l'objet d'un programme d'analyses chimiques et isotopiques. En vue de comparaisons régionales, ce programme a englobé également des échantillons provenant d'autres sites préexistants. Il en résulte que la composition des eaux examinées dépend en premier lieu de leur position respective dans les systèmes d'écoulement régionaux. Les eaux souterraines qui participent aux cycles hydrologiques restreints et rapides, diffèrent chimiquement des eaux profondes par leur faible contenu en composants facilement solubles: les eaux sont donc faiblement minéralisées et tirent des précipitations une part importante de leur charge dissoute; elles se différencient donc déjà au départ en fonction des conditions climatiques.Les grands massifs cristallins forment les zones d'infiltration principales des eaux des systèmes d'écoulement qui s'étendent en profondeur. Ces régions occupent une position-clé dans l'interaction entre l'atmosphère et la lithosphère profonde en raison de leurs potentiels hydrauliques élevés et du manque de couverture sédimentaire peu perméable.Divers résultats des nos mesures montrent que des eaux chimiquement différentes peuvent coexister dans le mÊme aquif ère: dans les zones les plus perméables apparaÎt le type dominant et dans les zones moins perméables il y a, des eaux plus minéralisées. Il n'existe aucune augmentation de la salinité avec la profondeur.En ce qui concerne les gaz dissous, les principaux, dans tous les forages, sont N₂ et parfois CO₂ et CH₄. Il n'y a pas de tritium et pas, ou peu, de C radioactif.

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6- , 2,5 , , 1982 . , . , , , : , . . . , . , . . , . , - . , : , . .

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Erweiterte Fassung eines Vortrages vom 28. Februar 1986 an der Granit-Tagung in Giessen.     

Magmatische und metasomatische Prozesse in Graniten,insbesondere Zweiglimmergraniten

Ohne Zusammenfassung     

Genesen von Graniten und Migmatiten auf Grund neuer Experimente

Zusammenfassung Die Genese von Graniten und Migmatiten wird in einem ursächlichen Zusammenhang mit regionaler hochgradiger Metamorphose gesehen. Deshalb wurde experimentell unter 2000 Atm H₂O-Druck die Metamorphose von verschiedenen Sedimentgesteinen durchgeführt, und zwar wurden außer Grauwacken vor allem verschiedene kalkfreie und kalkführende Tone behandelt, bei denen auch z. B. der Adsorption von Na⁺ in der Tiefe Rechnung getragen wurde.Es ergab sich, daß die höchstgradige metamorphe Fazies nur dann erreicht wird, wenn bei 2000 Atm H₂O-Druck die Temperatur größer als 630 ± 30° C gewesen ist. Die höchstgradige Mineralvergesellschaftung bleibt aber nur stabil bis 700 ± 40° C. Sobald diese Temperatur überschritten wird, beginnt der Bereich der Anatexis, d. h. der Metamorphit wird partiell verflüssigt. Das Auftreten einer Schmelzphase ist bei jenen p-t-Bedingungen zwangsläufig, wenn der Metamorphit Quarz und Feldspat enthält.Die zuerst gebildete Schmelze hat aplitische Zusammensetzung. Mit steigender Temperatur vergrößert sich meistens die Menge der Schmelze, und es verändert sich die Schmelzzusammensetzung, bis schließlich ein sogenannter Endzustand der Anatexis erreicht ist. Die Temperatur, bei der dieser Zustand erreicht ist, die Menge der Schmelze und ihre Zusammensetzung sind durch den quantitativen Mineralbestand des hochgradigen Metamorphits bedingt. Die Schmelzmenge beträgt mehr als die Hälfte, oft mehr als 2/3 und bisweilen über 80–90% des Metamorphits. Die weitaus am häufigsten gebildeten anatektischen Schmelzen, nämlich diejenigen, die bei der Anatexis ehemaliger Tonschiefer entstehen, sind granitisch-granodioritisch; Grauwacken liefern granodioritische oder tonalitische Schmelzen.Es geht aus den Experimenten hervor, daß ohne irgendwelche Materialzufuhr oder -abfuhr in der anatektischen Schmelze eine Anreicherung von Si und Alkalien (vor allem von Na) und eine Verarmung an Al, Mg und Ca gegenüber dem Ausgangsgestein eintritt. Letztere Elemente sind im nicht mit aufgeschmolzenen Restkristallin in Form von Cordierit, Biotit, Sillimanit, An-reichem Plagioklas und/oder Granat konzentriert.Es wird gezeigt, daß anatektisch gebildete granitische Schmelzen, wenn sie von dem kristallin gebliebenen Rest-Teil des ehemaligen Metamorphits getrennt sind, also mit ihm nicht mehr reagieren können, um mehr als 100° C überhitzt sein können; sie sind daher intrusionsfähig. Separierung der anatektisch gebildeten Schmelzen von dem kristallinen Rest über größere Bereiche führt zu homogenen granitischen Gesteinen. Konnte die Separierung nur im Bereich von cm und dm erfolgen, dann sind autochthone inhomogene granitische Gesteine oder Migmatite entstanden. Experimentelle Hinweise für das Zustandekommen der Mannigfaltigkeit der Textur bei Migmatiten werden gegeben.     

Die autometamorphe retrograde Umwandlung von Biotiten in Chlorite und Muskowite in sauren Tiefengesteinen

The autometamorphic transformation of iron-rich biotite to chlorite and muscovite with the by-products hematite, ilmenite, sphene, and rutile has been studied in thin-sections of about 50 granitic rocks of Austria and Bavaria.From 19 granitic rock samples the magmatic biotites, their secondary chlorites, and muscovites were separated, purified by hand-picking, and investigated by optical, x-ray, and chemical methods. The silicatic products of biotite transformation were found to be iron-rich chlorites and iron-poor muscovites.The essentiall process of biotite alteration to chlorite is based in the emigration of 9,5–12, 2 Eq.wt.% Si and nearly the complete alcali. This leak is only compensated by the importation of 23,3–27,6 Eq.wt.% H₂O⁺.The chemical changes of biotite alteration to muscovite are characterized by the emigration of 15–20 Eq.wt.% Fe, Mg, Ti and the importation of 9,3–14,2 Al, 4,6–7,1 Si, and 1,3–4,3 Eq.wt% H₂O⁺.Owing to the transformation of biotite unit cell dimensions considerable changes. As a result of biotite replacement by chlorite c ₀·sin increases about 40%. a ₀ and b ₀ only extends for 0,8%.In comparison with these facts of chloritisation biotite transformation to muscovite was found to reduce a ₀ and b ₀ (–2,6%) much stronger than c ₀·sin (–0,7%).Modal analysis data of retrograde alterations of biotite and feldspar in the granites were connected with the observed and calculated values of main element changing. In the granitic samples about 50% of iron and titanium have been converted from silicatic into oxidic minerals like hematite, ilmenite, sphene, and rutile during the biotite transformation.59–92% of H₂O⁺ in these rocks fall to the share of secondary sheet silicate forming during the latest phases of granite crystallisation.The balance account of the various chemical reactions shows for the closed system a deficit of H₂O and Al, and a surplus of Fe, Ti, and F. The deficit or surplus of Si, Mg, Mn, Ca, Na, K, and Li in the samples is very different and dependent on the values of biotite chloritisation, feldspar sericitisation, and so forth.At the present time quantitative control of the complete chemical exchanges during the automorphism of these granites is not possible, because the quartz-feldspar-reactions have not yet been investigated.

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Für Anregungen, Diskussionen, sachliche Hilfen und förderndes Interesse bin ich den Herren Prof. Dr. C. W. Correns, Göttingen; Dr. H. Fesser, Hannover; Prof. Dr. H. R. v. Gaertner, Hannover; Dr. H. Gundlach, Hannover; Dipl.-Min. U. Haack, Göttingen; Dr. W. Harre, Hannover; Prof. Dr. F. Karl, Kiel; Prof. Dr. R. Mannkopff, Göttingen; Dr. C. Savelli, Göttingen; Prof. Dr. W. Schreyer, Kiel; Dr. F. Seifert; Kiel; Dipl.-Phys. W. Stahl, Hannover; Prof. Dr. K. H. Wedepohl, Göttingen, und Prof. Dr. H. G. F. Winkler, Göttingen, zu großem Dank verpflichtet.

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Folgende Institutionen haben meine Arbeit durch die Erlaubnis der Benutzung von wissenschaftlichen Geräten und durch sachliche und finanzielle Mittel in dankenswerter Weise unterstützt: Bundesanstalt für Bodenforschung, Hannover, Deutsehe Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, Geochemisches Institut der Universität, Göttingen, und das Mineralogisch-Petrographische Institut der Universität, Kiel.

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Meinen Assistentinnen Frl. G. Klaetsch, Frl. B. Köhler und Frau H. Grapp bin ich für ihre große Geduld und ihren ausdauernden Fleiß bei der jahrelangen mühsamen Trennung und Reinigung der Mineralphasen von Herzen dankbar.     

Peristerite aus alpidisch metamorphen Gneisen der Zillertaler Alpen (Tirol, Österreich)

Zusammenfassung „Grob entmischte“ Peristerit-Plagioklase aus Biotit-Muskowit-Epidot-Gneisen der Zillertaler Alpen (Tirol/?sterreich) wurden mit optischen Methoden (Phasenkontrast- und Interferenzmikroskopie) untersucht. Die entmischten, lamellar oder ellipsoidisch gestalteten Dom?nen bestehen aus Albit (An 0–5). Sie sind in (0–81) der Matrix aus Oligoklas (An 17–25) angeordnet. Die L?nge der entmischten Dom?nen erreicht in Kornschnitten senkrecht [100] maximal 10–15 μ, ihre Breite h?chstens 1 μ.

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Peristerite Plagioclases of Gneisses from the Zillertaler Alps (Tirol, Austria)

“Coarse exsolved” peristerite plagioclases of biotite-muscovite-epidote-gneisses from the Zillertaler Alps (Tirol, Austria) have been investigated by optical methods (phase-contrast and interference microscopy). The exsolved domains consist of albite (An 0–5). They are orientated in the (0–81) face of the oligoclase-matrix (An 17–25). The shape of the albite-domains is ellipsoidic or laminar. Their length measured in the plane normal to [100] is ≦10–15 μ, their width ≦ 1 μ.

     

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

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

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

Rapakivifeldspäte in moldanubischen Graniten

Zusammenfassung In drei Graniten des ostbayerischen Moldanubikums (Naabgranit, Neunburger Granit, Kristallgranit II) sind die Kalifeldspäte häufig von einem Plagioklassaum umgeben. Der Kalifeldspat ist stets Orthoklas, der Plagioklas des Saumes ist Oligoklas. Der Kalifeldspat wird im magmatischen Stadium ummantelt. Die Ummantelung erfolgt auch noch zu dem Zeitpunkt, als die Kristallisation des Hauptquarzes einsetzt, der anfangs vom Plagioklassaum als Tropfenquarz umschlossen wird. Am Ende des magmatischen Stadiums wird der Plagioklassaum vom Kalifeldspatkern verdrängt, wodurch die ovale Form des Kernes entsteht. Im deuterischen Stadium bilden sich im Kalifeldspat und an der Grenze von Kern und Saum des Rapakivifeldspates Langquarze, während im Kalifeldspat Girlandenquarze entstehen. Die Serizitisierung und Einlagerung feiner Hämatitschuppen am Ende des deuterischen Stadiums bewirkt eine intensive Rotfärbung der Plagioklase.

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Summary In three granites of the moldanubic region of Eastern Bavaria, potash feldspars frequently are mantled by plagioclase. Potash feldspars always appears as orthoclase and the plagioclase of the mantle is oligoclase. Potash feldspar is mantled in the magmatic stage of the crystallisation of granite. The mantling proceeds when the crystallisation of the main-quartz begins. Main-quartz first is enclosed by the plagioclase mantle as drop-quartz. At the end of the magmatic stage the plagioclase mantle is replaced by the potash of the nucleus, by which the oval form of the nucleus is caused. In the deuteric stage longquartzes appear in plagioclase and at the contact of plagioclase and potash feldspar. In the potash feldspar deuteric quartz has the form of garlandquartz. At the end of the deuteric stage clouding and the introduction of haematite cause the red colour of the plagioclase-mantles.

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Mit 7 Textabbildungen     

Spurenelemente in den Unterrotliegend-Sedimenten der Saar-Nahe-Senke

Zusammenfassung Die Schichten des Unterrotliegenden wurden im Raum Kusel auf ihre Spurenelementführung untersucht. Es ergab sich für einige Elemente eine Abhängigkeit der Gehalte von der petrographischen Ausbildung der Sedimente. Eine stratigraphische Gliederung mit Hilfe der Geochemie war nicht möglich. Ein 10 km im Streichen verfolgbarer bituminöser Schieferton zeigte Anreicherungen von U, Cu, Mo, V. Eine Uranvererzung in Kohlen der Wahnweger Schichten konnte als epigenetisch deszendent bestimmt werden.

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The contents of trace elements in Unterrotliegend sediments have been investigated in the area of Kusel. The amount of some trace elements depended on petrographic composition of the sediments. The results of geochemical research did not show any correlation to stratigraphy. A bituminous shale extending about 7 miles showed enrichment of U, Cu, Mo, V. A mineralisation of uranium in coal seams could be proved as epigenetically descendent.

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Résumé Les sédiments de l'Unterrotliegende dans la région de la ville de Kusel sont examinés pour leurs éléments en traces. Certains éléments dépendent de la composition pétrographique des sédirnents, mais la géochimie ne permet pas une classification stratigraphique. Des schistes bitumineux sont enrichis en U, Cu, Mo et V sur une dizaine de km. La minéralisation en uranium d'une couche de charbon apparaît comme épigénétique et descendante.

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(U, , , V) . , .

     

Analysen orogener und kratonischer Strukturen aus der Tiefenzone

Zusammenfassung Die Resultate detaillierter struktureller Analysen aus zwei Schlüsselgebieten Westgrönlands werden im Lichte neuer Altersbestimmungen besprochen. Kenntnisse der petrologischen Entwicklung der datierten Gesteine werden ebenfalls einbezogen bei der Aufstellung neuüberprüfter tekto-chronologischer Modelle. Diese Untersuchungen scheinen zu zeigen, daß selbst die allerältesten Gesteins-Komplexe (3100 M. J.) alpinotype Strukturen aufweisen und daß sie ihre strukturelle Komplexität dem Einfluß konsekutiver Orogenesen verdanken. Resultate neuerer Geländearbeiten in Südostnorwegen mögen zu einem tieferen Verständnis orogener und kratogener Begebenheiten, die während plutonischer Bedingungen stattfinden, beitragen.

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The results of detailed structural analyses of two key areas in Westgreenland are discussed in relation to recent age determination work. Knowledge on the petrologic evolution of the dated rocks is also used in an attempt to establish revised geotectochronologic models. These studies tend to show that even the oldest rock complexes (3100 m. y.) display alpinotype structures, and that they owe their structural complexity to the influence of consecutive orogenies. Results from recent field studies in Southeastern Norway may be of importance in helping to distangle orogenic and cratonic events which took place under plutonic conditions.

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Résumé Les résultats d'analyses structurales détaillées de deux régions clef dans l'Ouest Groenland, sont examinés en relation avec des récentes déterminations d'âge. L'évolution pétrologique des roches datées est aussi employée pour essayer d'établir de nouvelles maquettes géotecto-chronologiques. Ces études montrent que même les roches les plus anciennes (3100 m. a.) possèdent des structures de type «Alpin», et qu'elles doivent leur complexité structurale à l'influence d'orogénies consécutives. Les résultats des travaux de terrain récents, dans le Sud-Est de la Norvège, pourraient être importants pour aider à sérarer les événements orogéniques et cratogènes ayant eu lieu sous des conditions «plutoniques».

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. - . , — 3100 — , . , .

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Herrn LektorMartin Ghisler danke ich für die Überarbeitung des deutschen Textes.     

Gaschromatographisehe Untersuchung einiger Systeme aus Tonmineralien und organischen Stoffen

Gas chromatographic studies of simple organic -montmorillonite systems were carried out over the temperature range 40–90° C. Experimentally derived heats of absorption and relative activity coefficients indicate that the polar group of compounds studied exhibits organic-silicate interaction over the entire temperature range. The chromatographic separation of a group of non-polar hydrocarbons is most effective over the temperature range 40–70° C, when a layer of adsorbed water is present between silicate sheets. In this case organic-water interactions are important and the chromatographic separation is largely dependent upon relative solubility of hydrocarbons in the adsorbed water. Over the temperature range 70–90° C chromatographic separation of the hydrocarbons is effected by organic-silicate interactions in the absence of adsorbed water. It is suggested that these processes are in principle effective in natural sedimentary columns.

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Herrn Prof. Dr.Carl W. Correns zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Olivin und Klinohumit aus einem Dolomitmarmor der Koralpe,Steiermark

Znhalt Von Olivin und Klinohumit eines Dolomitmarmors aus dem Steinbruch Gupper im Wildbachtal bei Deutschlandsberg werden Pulverdiagramme und optische Daten bekanntgegeben. Die paragenetische Stellung wird diskutiert.     

Biochemie und Feinstruktur Fossiler Knochen aus Bituminösen Schichten

Zusammenfassung Eingangs wird kurz das Untersuchungsmaterial, seine stratigraphische Eingliederung und seine lokale Herkunft skizziert. Sämtliches Wirbelmaterial wurde aus bituminösen Schichten verschiedenen Alters entnommen. Bei der Bestimmung des Gehalts an organischer Substanz dor Wirbelknochen trennte ich zwischen ursprünglicher, d. h. knocheneigener organischer Substanz und aus dem Sediment eingewanderter organischer Substanz während der Einbettung der Knochen bzw. später.Chemismus und Feinstruktur der fossilen Wirbelknochen zeigen keine wesentlichen Unterschiede gegenüber den rezenten. Lediglich die Aminosäuren Histidin und Methionin fehlen unter denjenigen, die das rezente Kollagen enthält. Auf Grund ihres einerseits mengenmäßigen geringen Vorhandenseins im Kollagen und andererseits wesentlich unbeständigeren Charakters ist ihr Fehlen verständlich. Die röntgenographische Untersuchung der Knochen mit dem Zählrohrgoniometer und die polarisationsmikroskopische Betrachtung der Knochendünnschliffe zeigt, daß keine knochenfremden Mineralien in die Knochen eingewandert bzw. dort auskristallisiert sind. Elektronenmikroskopische Untersuchungen wurden gleichfalls an den Knochen durchgeführt. Die bisherigen vorläufigen Ergebnisse lassen noch nicht klar genug erkennen, ob die Veränderung der Knollagenstruktur auf das absolute geologische Alter der Knochen oder auf die nicht völlig identische Einbettung derselben in die bituminösen Schichten oder den Chemismus bzw. Bitumengehalt des Sediments zurückzuführen ist.Der unterschiedliche Feinbau der Wirbelknochen läßt eine verschieden starke Adsorptionsfähigkeit für Bitumen erkennen. Den höchsten Gehalt an Bitumen zeigt die Zone der inneren Generallamellen und das umgewandelte Gewebe der Chordascheide und des Chordagewebes bei den Ichthyosaurierwirbeln.

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The author analysed vertebrae taken from strata of different geological age. For some specified reasons only bones of bituminous layers have been analysed. These layers and the localities are: the bituminous schist of the Middle Alpine Trias (Anisian/Ladinian) of the Monte San Giorgio (Kanton Tessin, Switzerland), the Lias epsilon (Posidonomya Shales, Toarcium) of Holzmaden (Baden-Württemberg, Germany), and the bituminous swamps of Rancho La Brea (USA). It has turned out that under these special conditions of bedding the collagenous structure has been preserved to a great extent, and no migration of minerals out of the sediments into the bones has taken place. This could be proved by the use of an X-ray-counting goniometer (Zählrohrgoniometer).Comparing analyses of vertebrae taken from non-bituminous layers showed that in the those cases the collagenous structure had been destroyed, and thatThis means that the bitumen must have acted as a protecting film on the bones.

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Résumé Au départ seront brièvement esquissés le matériel de recherche, son enchaînement stratigraphique et son origine locale. L'ensemble du matériel vertébral a été retiré de couches bitumineuses d'âges différents. Par la détermination du contenu de la substance organique des vertèbres, j'ai séparé la substance primitive, c'est-à-dire organique propre aux os, du sédiment, de la substance organique implantée pendant le gisement des os ou après.Par rapport aux vertèbres actuelles, le chimisme et la configuration intime (constitution intime) des vertèbres fossiles n'offrent pas de différences essentielles. Simplement, parmi les acides aminés, l'histidine et la méthionine font défaut parmi ceux que contient le collagène récent. En raison de leur existence en faible quantité d'une part, et de leur caractère essentiellement labile d'autre part, leur absence est compréhensible.L'exploration radiographique des os au compteur goniomètrique et l'examen micropolarographique des coupes minces osseuses montrent qu'aucune substance minérale étrangère n'a été implantée dans les os, ou fixée. Des recherches au microscope électronique ont également été menées sur les os. Les résultats jusque là provisoires ne font pas encore assez clairement ressortir si la transformation de la structure du collagène est à rapporter à l'âge géologique absolu des os ou à leur localisation (Einbettung) non parfaitement identique dans les couches bitumineuses, ou encore au chimisme, disons plutôt au contenu bitumineux du sédiment.La constitution intime différente des vertèbres fait apparaître un potentiel d'adsorption variable pour les bitumes. C'est dans la zone des lamelles générales intérieures (inneren Generallamellen) et dans le tissu transformé (umgewandelte) de la gaine et des tissus chordaux des vertèbres d'Ichthyosaure que l'on trouve la plus grande teneur en bitumes.

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Granat-Spinell-Websterit und Lherzolith aus dem Basalttuff von Kapfenstein,Steiermark

Zusammenfassung Aus dem Basalttuff von Kapfenstein werden ein Granat-Spinell-Websterit und ein Lherzolith-Einschluß beschrieben. Elektronenstrahl-Mikrosondenanalysen der Phasen und Pauschalanalysen dieser Gesteine und des Basaltes werden angegeben.Die Zusammensetzung der koexistierenden Phasen deutet auf eine Gleichgewichtsbildung unter sehr hohen Temperaturen und Drücken hin (Lherzolith: 1100–1150° C, 20 kb; Websterit: 1250–1350° C, 24 kb). Beide Einschluß-Gesteine zeigen Deformationen und metamorphe Rekristallisationen. Es wird angenommen, daß sie Reste verschiedener Lagen des oberen Erdmantels darstellen.Die Basaltschlacken des Tuffs sind reich an Mineralbruchstücken dieser und anderer Gesteine. Sie fürhren jedoch auch Hp-HT-Minerale, welche kogenetisch sind. Die ungewöhnliche Zusammensetzung der Lapilli und der Schlacken deutet auf eine direkte Herkunft dieser Laven aus dem Erdmantel hin.

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Garnet-spinel-websterite and lherzolite from the Basalt tuff from Kapfenstein, Styria

Summary A garnet-spinel websterite and a spinel lherzolite nodule as well as some scoriaceous basaltic fragments from the tuff of Kapfenstein have been investigated petrologically. Electron-microprobe analyses of the phase and bulk analyses of the rocks are presented.Compositions of the coexisting phases suggest equilibration at high temperatures and pressures; lherzolite at 1100–1150° C and 20 kb whereas websterite at 1250–1350° C and 24 kb. Both xenoliths show metamorphic recrystallization and stress deformation. It is believed that they represent accidental xenoliths of different strata of the upper mantle.The scoriaceous basaltic fragments contain abundant mineral fragments of the xenoliths and other rocks. They also contain cogenetic high pressure minerals. The unusual composition of the basaltic fragments suggests a direct derivation of their melts from the upper mantle by partial melting of different degrees.

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Mit 4 Abbildungen

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Herrn Prof. DDr.H. Wieseneder zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Allgemeine Erkenntnisse aus Feinstratigraphisch Erarbeiteten Faunen- und Sediment-Zyklen des Ruhrkarbons

Zusammenfassung Rd. 3000 m Ruhrkarbon sind in 300–400 Cyclotheme (z.T. mit Faunen-Zyklen) unterteilt. 2 Cyclotheme bilden ein Paar, etwa 15 Paare ein Megacyclothem. Die extratellurisch verursachten Meeresspiegelschwankungen dauerten je Cyclothem Jahrzehntausende, je Megacyclothem Jahrhunderttausende. Die Cyclothem-Mächtigkeiten hängen von der regional verschiedenen endogen-epirogenetischen Saumtiefensenkungsgeschwindigkeit ab. Grundsätzlich gleichwertige Cyclotheme anderer Formationen dürften die Meeresspiegelschwankungen als ein durch die ganze Erdgeschichte bis heute anhaltendes Dauerphänomen kennzeichnen.     

Schwefelisotopenzusammensetzung von Baryten aus den Ost- und Südalpen

Zusammenfassung Die Schwefelisotopenzusammensetzung von 91 Barytproben von 47 Vorkommen in den Ost- und Südalpen wurde gemessen. Es ergab sich, daß die Baryte der meisten schichtgebundenen Lagerstätten die Isotopenzusammensetzung des Meerwassers der Epoche, die man für die Sedimentation annehmen kann, aufweisen. Daraus folgt, daß das Sulfat der Baryte im allgemeinen aus altpaläozoischem, devonischem, karbonitischem, permischem und triadischem Meerwasser stammt. Nur ausnahmsweise wurden die Isotopenhäufigkeiten durch anorganische oder bakterielle Fraktionierung nennenswert beeinflußt.

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Sulphur Isotope Composition of Barites from the Eastern and Southern Alps

Summary The isotopic compositions of 91 barite samples originating from 47 occurrences of the Eastern and Southern Alps have been investigated. Barites of most strata-bound deposits reflect the isotopic composition of the sea-water sulfate at the time of deposition. In general, it can be shown that the sulphur in barites of strata-bound Alpine deposits has been derived from lower Paleozoic, Devonian, Carboniferous, Permian or Triassic sea water sulfate. Only in a few cases has the isotopic composition been changed significantly by inorganic or bacterial fraction processes.

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Mit 1 Abbildung     

Ermittlung und Interpretation gebirgsmechanischer Kennwerte aus einem Radialpreßversuch

ZusammenfassungErmittlung und Interpretation gebirgsmechanischer Kennwerte aus einem Radialpreversuch Im Zuge der Projektierung der Trinkwasser-Talsperre Frauenau im Bayerischen Wald wurden zwei Radialpreßversuche durchgeführt, der eine im natürlichen und der andere im verpreßten (mit Mörtel injizierten) Gebirge. Es werden die Unterschiede im mechanischen Verhalten des Gebirges kurz dargestellt. — Ausgehend vom Radialpreßversuch im natürlich belassenen Gebirge wird versucht, das Verhalten des Gebirges aufgrund der gewonnenen Meßdaten rechnerisch zu erfassen. Zu diesem Zweck wird ein rheologisches Modell des Gebirgsverhaltens aufgestellt, denn es zeigt sich, daß das Gebirge nicht ausschließlich elastisch reagiert. Zur geotechnischen Interpretation der ermittelten Verformungen wurden die Strukturelemente des Gebirges in der Umgebung der Teststrecke aufgenommen, speziell die Kluftgeometrie. Diese scheint jedoch keinen Einfluß auf die beobachteten Verformungen auszuüben, jedoch ist ein Zusammenhang zwischen der topographischen Lage des Versuchsstollens und den Deformationen erkennbar. Den in dieser Arbeit entwickelten Betrachtungen liegt in groben Zügen das auf S. 193 folgende Schema zugrunde.

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SummaryAnalysis and Interpretation of Rock Parameters From a Radial Jack Test For Frauenau dam project (Bavarian Forest) two radial jack tests in the future power tunnel were accomplished, one in the natural and the other one in the injected rock. The differences in mechanical behaviour of the treated and the non-treated rock are presented. — Based on the radial test in the not injected rock mass it is tried to define the behaviour of the rock according to field data. For this purpose a rheological model of rock behaviour is defined, because the test shows clearly that the loaded rock mass does not react like an infinite elastic body. The observed radial displacements of the rock were geotechnically analysed. For this purpose tectonic features, especially the joint pattern in the immediate area of the test site have been recorded on map. The joint pattern does not appear to have influenced the recorded radial deformations during the test but a connection between the topographical position of the power tunnel and the recorded deformations seems to exist. The diagram shown on p. 193 summarizes in short the subsequent technical statements.

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RésuméDétermination et interprétation des caractéristiques des roches d'un essai de compression radiale (vérin cylindrique) Dans le cadre du projet de la digue de Frauenau dans la Forêt Bavaroise deux essais de compression radiale ont été exécutés, l'un dans le rocher naturel et l'autre dans le rocher injecté. Les différences de comportement mécanique entre le rocher traité et non-traité sont décrites. — Sur la base des résultats de l'essai de compression radiale dans le rocher naturel on cherche à formuler le comportement de celui-ci à l'aide d'un modèle numérique. Pour rendre compte de la réaction inélastique du matériau rocheux, un modèle rhéologique est établi. Dans le but de servir à l'interprétation géotechnique des déformations, les éléments structuraux du rocher ont été relevés dans la galerie d'essai. On constate une correspondance entre l'anisotropie et la position topographique du lieu d'essai, mais aucune influence des caractéristiques structurales. La présentation de cet article suit approximativement le schéma (voir p. 193).

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Mit 17 Abbildungen     

Petrographie und Mineralfazies einer konglomeratischen Tanner Grauwacke aus dem Unterharz

A very coarse grained graywacke from Strassberg in the Lower Harz Mountains (Germany) consists of rock-fragments, feldspars, quartz, chlorites, micas, accessories and ores. Low grade metamorphic mineral reactions are indicated by the formation of 2M-muscovite +chlorite+sphene+albite in the matrix of the graywacke, by prehnite+chlorite+ sphene+calcite+sericite+albite (±quartz) in volcanic rock-fragments, and by prehnite +calcite+quartz along fine fissures. The newly formed minerals in the coarse grained graywacke belong to the laumontite-prehnite-quartz-facies of the burial metmorphism. However, the formation of the low grade minerals is caused by thermal metamorphism in outer contact zones of the Ramberg granite intrusion in the Strassberg area.