Genetic aspects of the Geita and Jubilee Reef Archean BIF-hosted gold deposits,Tanzania

The Sukumaland Greenstone Belt (new name), which is located in north-western Tanzania hosts a large number of gold deposits, prospects and occurrences. The Archean stratigraphy comprises an older basement of granitic gneisses (Dodoman System) overlain by mafic and ultramafic volcanics which are succeeded by felsic volcanic rocks and a banded iron formation (BIF), predominantly as oxide facies. The volcanics and BIF together make up the Nyanzian System. The uppermost part of the Archean stratigraphy (Kavirondian System) consists of conglomerates and quartzites which rest unconformably on the older units. The sequence has been intruded by both syn- and post-orogenic granitoids and by several generations of felsic and intermediate dykes and sills. Gold mineralisation is abundant in all stratigraphic units except for the granitic rocks. Six types of mineralisation can be distinguished. These are BIF-hosted, hear zone type, (quartz-) vein type, clastic sedimenthosted alluvial/eluvial, and massive sulphide type deposits. The last is represented by only one deposit in this area.The location of the BIF-hosted gold mineralisation is controlled by trachytic rocks of both dyke- and sill-like appearance and brecciated shear zones which follow the contacts between BIF and intercalations of tuff. The host rocks around these trachytes and shear zones have been pervasively mineralised with pyrite, auriferous pyrite and native gold, selectively replacing magnetite layers.The mineralisation grades from massively replaced layers at the trachyte/BIF- or tuff/BIF-contact into disseminated layers, rare specks of pyrite and eventually into barren BIF. Permeable features such as veins, fractures, breccia zones and shear zones may contain mineralisation even away from the main ore zones.Ore textures and fire assay results from Geita and Jubilee Reef indicate the introduction of ore fluids via epigenetic conduits into the adjacent wall rocks. Neither a depletion halo in the adjacent BIF (lateral secretion) nor a zone of footwall alteration or stringer ore, which might support a syngenetic/replacement concept for the mineralisation have been found.The main precipitating mechanism was probably a redox reaction of the ascending, reducing ore fluids with the magnetite of the BIF. This reaction resulted in the replacement of magnetite by pyrite, a rise in Eh, and the precipitation of gold together with the pyrite. The authors propose an epigenetic mineralisation process which produced ore-grade mineralisation of different styles in all stratigraphic units. The special physico-chemical trap of the magnetite layers led to the development of pyrite/gold mineralisation of generally stratabound appearance. The ore fluids originated probably from granitic intrusions and the underlying mafic volcanics are a possible gold source. For textural reasons the surrounding BIF is unlikely to have supplied a major portion of the gold.

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Zusammenfassung Der Sukumaland Greenstone Belt (neuer Name) im Nordwesten Tanzanias beherbergt eine große Zahl von Goldvorkommen unterschiedlicher wirtschaftlicher Bedeutung. Die Archaische Stratigraphie umfaßt ein aus granitischem Gneiss bestehendes Grundgebirge (Dodoman-System), auf dem mafische und ultramafische Vulkanite ruhen, die wiederum von felsischen Vulkaniten und hauptsächlich oxydischer banded iron formation (BIF) überlagert werden. Diese Vulkanit- und BIF-Serien stellen die stratigraphische Einheit des Nyanzian-Systems dar. Der Top der Archaischen Stratigraphie wird von Konglomeraten und Quarziten des Kavirondian gebildet, welches diskordant auf den älteren Einheiten liegen. Synund postorogene Granitoide sowie mehrere Generationen von felsischen und intermediären Gängen sind in die Archaische Abfolge intrudiert.Goldindikationen und -vorkommen sind relativ häufig und treten in allen stratigraphischen Einheiten mit Ausnahme der Granitoide auf. Dabei lassen sich sechs Typen von Goldmineralisationen unterscheiden; diese sind: Gold in BIF, in Scherzonen, in Goldquarzgängen, in klastischen Archaischen Sedimenten, in Alluvionen und in massiven Sulfiden. Vom letztgenannten Typ ist bisher lediglich ein Vorkommen im Untersuchungsgebiet bekannt. Die Position der Goldmineralisation in den BIFs wird von trachitischen Dykes und Sills sowie von Scherzonen im Kontaktbereich zwischen BIF und Tuffeinschaltungen kontrolliert. Die Kontaktbereiche zu den brekziierten Scherzonen und trachytischen Gesteinen sind stark mineralisiert, wobei Pyrit, goldhaltiger Pyrit und Freigold selektiv Magnetitlagen verdrängt und sulfidisiert haben.Der Verdrängungsprozeß Magnetit/Pyrit hat im direkten Kontaktbereich zwischen Trachit bzw. Tuffzwischenlagen und BIF zur Bildung von massiven Pyrit-Lagen geführt. Lateral gehen diese massiv sulfidisierten Bereiche in Lagen von Magnetit mit disseminierter Pyritmineralisation über, weiter distal in vereinzelte Pyritkörner und schließlich in sulphidfreie Oxydfazies-BIF. Außerhalb dieser mineralisierten Kon taktzonen, teilweise in erheblichem Abstand zur Hauptmineralisation, enthalten auch Bereiche erhöhter (tektonischer) Permeabilität, wie z. B. kleine Trümer, Klüfte, Brekzien- und Scherzonen, stellenweise reiche Pyrit/Gold-Mineralisationen.Untersuchungen von Erzverteilung und -texturen sowie Goldanalysen (fire assay) von Geita und Jubilee Reef belegen eine Wanderung der Erzlösungen durch epigenetische Strukturen in die Magnetitlagen des umgebenden Gesteins. Es konnten weder Zeichen für Lateralsekretion — vom umliegenden Gestein in Erzzonen oder Goldquarzgänge — noch eine Alterationszone im stratigraphisch Liegenden festgestellt werden; beide Phänomene wären deutliche Argumente für ein syngenetisches Konzept (mit teilweiser späterer Umverteilung der Mineralisation). Die Verteilungsmuster der Goldgehalte sprechen gegen eine intraformationelle Herkunft des Goldes.Der Hauptausfällungsmechanismus dürfte eine Redoxreaktion der aufsteigenden reduzierten Erzlösungen mit den Magnetitlagen der BIF gewesen sein. Diese Redoxreaktion hatte die Verdrängung des Magnetit durch Pyrit (Sulfidisierung) sowie eine drastische Erhöhung des Eh-Wertes zur Folge und bedingte so die Ausfällung des Goldes zusammen mit dem Pyrit.Ein epigenetischer Mineralisationsprozeß führte zur Bildung reicher Goldvererzungen unterschiedlicher Typen in sämtlichen stratigraphischen Einheiten. Innerhalb der BIF bedingte die spezielle physiko-chemische Falle der Magnetitlagen die Bildung schichtgebundener Pyrit/Goldmineralisation epigenetischen Ursprungs. Die Erzlösungen stammten vermutlich von granitischen Intrusionen wobei die mafischen Vulkanite des tieferen Nyanzian als naheliegende Lieferanten des Goldes in Betracht kommen.

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Résumé Le «Sukumaland Greenstone Belt» (nouveau nom), situé dans le nord-ouest de la Tanzanie, renferme un grand nombre de venues aurifères, d'importances économiques diverses. Au point de vue stratigraphique, l'Archéen comprend un socle ancien de gneiss granitiques (Système de Dodoman), surmonté de volcanites mafiques à ultramafiques auxquelles succèdent des volcanites felsitiques et une formation ferrugineuse rubanée (BIF = banded iron formation) de faciès essentiellement oxydé. L'ensemble des volcanites de la BIF constitue le Système Nyanzien. La partie supérieure de l'Archéen (Système Kavirondien) consiste en conglomérats et quartzites discordants sur les unités plus anciennes. Le tout a été intrudé par des granitoïdes syn- et post-orogéniques et par plusieurs générations de dykes et sills felsitiques et intermédiaires. La minéralisation en or est abondante dans toutes les unités stratigraphiques, à l'exception des roches granitiques. On peut distinguer six types de minéralisations: celles qui sont contenues dans la BIF, celles qui sont associées à des shear-zones, à des veines de quartz, des paléo-placers, des minéralisations alluviales et éluviales et un type à sulfures massifs, ce dernier représenté seulement par un seul exemplaire.L'emplacement des minéralisations contenues dans la BIF est en relation avec la présence de roches trachytiques en sills ou en dykes et avec des shear-zones bréchiées qui jalonnent le contact entre la BIF et des intercalations de tuf. Les rocheshôtes au voisinage de ces trachytes et de ces shear-zones ont été imprégnées de pyrite, de pyrite aurifère et d'or natif, qui ont remplacé sélectivement les lits de magnétite. Il existe tous les intermédiaires entre les lits remplacés massivement aux contacts trachyte/BIF ou tuf/BIF, les lits à pyrites éparses et les lits stériles. En dehors, et même assez loin de ces zones de contact favorables, des concentrations minéralisées se rencontrent en des endroits perméables, tels que veines, fractures, zones bréchiques et shear-zones.Les textures des minerais ainsi que les analyses (fire assay) du «Geita and Jubilee reef» montrent l'envahissement des roches adjacentes par des solutions minéralisantes circulant dans des conduits épigénétiques. On n'a observé ni halos appauvris dans les roches BIF adjacentes, ni zones d'altération dans les roches stratigraphiquement sous-jacentes, phénomènes susceptibles d'être invoqués à l'appui d'un modèle de remplacement syngénétique.Le mécanisme principal de la précipitation a probablement consisté en une réaction d'oxydo-réduction entre la magnétite de la BIF et les fluides minéralisés réducteurs ascendants. Cette réaction a entraîné le remplacement de la magnétite par la pyrite, une augmentation de Eh et la précipitation simultanée de l'or. Les auteurs proposent un processus de minéralisation épigénétique aboutissant à des dépôts de types divers dans chaque unité stratigraphique. Les pièges physico-chimiques que constituaient les niveaux à magnétite ont conduit à des corps minéralisés de pyrite aurifère d'allure généralement stratiforme. L'origine des fluides minéralisateurs aurifères doit probablement être trouvée dans les intrusions granitiques et les volcanites mafiques sous-jacentes. Des raisons structurales rendent peu probable qu'une fraction importante de l'or provienne de la BIF avoisinante.

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Sukumaland'a . , — —, , , . . (BIF). Nyanzian. Kavirondian. . - - , . . 6 : BIF, , , , . . BIF , — . , , . BIF . - , — , , BIF. , , , .: , , , / . , — fire assay — Geita Jubilee . , , . , . . . . , . . BIF - / . , , ; Nyanzian , .

     

Landsat-Bilder der Antarktis

Zusammenfassung Im antarktischen Sommer 1979/80 führte die Deutsche Antarktis-Expedition Nord-Victorialand (Ganovex 1979) geowissenschaftliche Untersuchungen im nördlichen Victorialand durch. Von einem Teilgebiet an der Nordostecke von Victorialand, westlich des Ross-Meeres, werden Bilder des SatellitenLandsat vorgestellt. Diese Aufnahmen sind die ersten Versuche einer digitalen Bildverarbeitung für dieses Gebiet. Sie lassen aber schon den Wert besonders für die Glaziologie, Geomorphologie und Geologie erkennen.

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In the Antarctic summer of 1979/80 the German Antarctic North Victoria Land Expedition (Ganovex 1979) carried out geoscientific investigations in the northern part of Victoria Land.Landsat satellite images from a section of the northeastern corner of Victoria Land, west of the Ross Sea, are described. These photos represent the first digital image processing for this area. Their value can be discerned already, especially in terms of our knowledge on the glaciology, geomorphology, and geology of this region.

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Résumé Au cours de l'été antarctique 1979/1980, l'Expédition Allemande Antarctique de la Terre Victoria (Ganovex 1979) a effectué des recherches géoscientifiques sur la partie nord de la Terre Victoria. Nous présentons ici des images du satelliteLandsat de la partie nord-est de la Terre Victoria à l'ouest de la Mer de Ross. Ces images représentent le premier essai d'un traitement digital par images sur cette région. La valeur de ces essais est déja evidente en glaciologie, géomorphologie et géologie.

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(GANOVEX 1979) 1979/80 . - LANDSAT. , .

     

Petrochemische und nomenklatorische Revision der Vulkanite des süd-ägäischen Raumes (Griechenland)

Zusammenfassung Alle einwandfreien Gesteinsanalysen der jungen Vulkanite des süd-ägäischen Raumes (insgesamt 181) wurden nach der von A.Rittmann neu entwickelten Berechnungsmethode (Rittmann-AMS) auf ihren quantitativen Mineralbestand berechnet und ausgewertet. Dabei zeigte sich, daß ein Großteil dieser Vulkanite falsch benannt ist. Der Anteil der Andesite ist wesentlich geringer als bisher angenommen. Ebenso sind keine Basalte vertreten. Der Schwerpunkt der Gesteine fällt in das Latitandesitfeld, wobei besonders stark quarzführende Typen dominieren. Ein Teil der alkalirhyolithischen bis latitandesitischen Vulkanite weist einen teilweise beträchtlichen AI-Überschuß auf, der sich im Auftreten von (errechnetem) Cordierit ausdrückt. Die Entstehung der Magmen des untersuchten Gebietes wird durch Anatexis von sialischem Material verschiedener Zusammensetzung erklärt. Dies wird durch AI-Überschuß, den ausgeprägt pazifischen Charakter, das Auftreten von exogenem Quarz und weitere Indizien gestützt. Die lokal vertretenen Vulkanite mit schwacher atlantischer und mediterraner Tendenz werden durch mäßige und lokale pneumatolytische Differentiation (Alkalizufuhr) der sialisch-anatektischen Magmen gedeutet.

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With a new calculation-method for volcanic rocks, recently developed by A.Rittmann (Rittmann-AMS), all available chemical analyses of the young volcanics of the south-aegean Sea (altogether 181) have been calculated. The evaluation proved a wrong denomination for the bulk of these volcanic rocks. More than 50% of the so-called andesites are latitandesites and dacites (nomenclatureStreckeisen, 1965). Likewise no basalts are existing in this area. The latitandesites are mostly quartz-bearing types (on an average between 10 and 15% of free quartz). Many of the alkalirhyolitic to dacitic rocks and some of the latitandesites show a considerable excess of A1₂O₃, which appears in the calculation as cordierite (up to7%). The acid volcanics are explained to have been originated by fusion of sialic material of granitic to granodioritic composition of the upper parts of the crust. The latitandesites and andesites are supposed to be derived by melting of degranitizised sialic material of lower parts of the crust. Characteristics for the sialic origin are: excess of A1₂O₃, the presence of exogenous quartz-relics, the strong calcalcaline serial index and others. In the south-aegean area locally appear volcanics with a weak atlantic or mediterranean serial character. This fact is interpreted by moderate pneumatolytic differentiation (gaseous transfer) of the sialic-anatectic magmas.

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Résumé Toutes les analyses chimiques des jeunes roches volcaniques dans la région de la mer Egée sud (en somme 181) ont été calculées et évaluées à l'aide de la nouvelle méthode de A.Rittmann (Rittmann-AMS). Alors on a constaté qu'un grand nombre des roches volcaniques avait été qualifié incorrectement. Plus de 50 pour cent des « andesites » sont latitandesites et dacites. Il n'y a pas de basaltes. La plupart des latitandesites contiennent du quartz. Beaucoup de roches alcalirhyolitiques à latitandesitiques montrent un excès considérable de Al, ce qui apparaît dans la calculation comme cordierite. On explique la formation des magmas par la fusion de différents matériels sialiques. Quelques indices soutiennent cette théorie: l'excès de Al, le caractère typiquement pacifique, la présence de quartz exogène. La présence de roches volcaniques à caractère faiblement atlantique et méditerranéen est expliquée par la différenciation pneumatolytique modérée des magmas sialiques anatectiques.

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Herrn Professor Dr. Dr. A.Rittmann zum 75. Geburtstag gewidmet     

Collisional processes in the eastern Mediterranean

In the eastern Mediterranean the collision of the Erastosthenes and the Anaximander Seamounts with the Cyprus arc results in a unique tectonic setting due to the small size of the eastern Mediterranean basin. As a result of the collision, some of the motion between the African plate and the Eurasian plate is taking place by thrust faulting along the north African passive margin. It seems that the stress at the plate boundary along the Cyprus arc may be transmitted southward to cause the reactivation of a pre-existing fault zone along the passive margin of eastern north Africa.

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Zusammenfassung Im östlichen Mittelmeerbecken hat die Kollision des Erastosthenes und des Anaximander Seamounts mit dem Cypern-Bogen eine spezielle tektonische Situation geschaffen, die durch den engen Raum dieses Beckens bestimmt wird. Als Ergebnis dieser Kollision erscheinen Überschiebungen der Afrikanischen Platte auf Eurasische Platte entlang des passiven nordafrikanischen Randes. Es erscheint möglich, daß das Streßfeld an der Plattengrenze entlang des Zypernbogens südwärts wirkt und dadurch die alte Störungszone entlang des passiven Kontinentrandes von Nordafrika reaktiert wird.

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Résumé En Méditerrannée orientale, la collision des guyots Eratosthène et Anaximandre avec l'arc de Chypre a engendré une situation tectonique particulière, due à la faible dimension du bassin est-méditerrannéen. Cette collision a eu pour conséquence la production de charriages de la plaque africaine sur la plaque eurasiatique le long de la marge passive nord-africaine. Il semble que les contraintes règnant au bord de la plaque le long de l'arc de Chypre se soient transmises vers le Sud pour y provoquer la réactivation d'une zône failleuse préexistante le long de la marge passive du NE de l'Afrique.

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Das Meer in der Geschichte der Geologie

Zusammenfassung Die Vorstellung, die geologische Erforschung der Erde sei zuerst von den Kontinenten ausgegangen und sei zeitlich sehr viel später auf den Meeresboden ausgedehnt worden, ist in ihrer Allgemeinheit nicht zutreffend. Denn nur einige wenige Jahre trennen den Beginn der festländischen Geologie durch den DänenNikolaus Steno (1669) von der ersten Publikation (1681) über die Hydrographie eines Meereskanales, nämlich des Bosporus, durch den italienischen NaturforscherLuigi Ferdinando Marsili aus Bologna. Schon 1711 erschien seine erste Notiz über submarine Geologie, und das Jahr 1725 bringt in seinem Werke Histoire Physique de la Mer die Grundlagen der physischen Ozeanographie und besonders der submarinen Geologie. Vor mehr als 250 Jahren wurden durch ihn der Schelf, die Schelfkante, der Kontinentalabfall, die submarinen Canyons entdeckt; ja, selbst die verschiedenen Sedimente in ihrer Lage nebeneinander, also das, was wir die Fazies nennen, wurde schon vonMarsili erkannt. A.Gressly hat (1836) die gut begründeten Faziesgesetze niedergelegt, und es sei auch A.Lavoisier (1789) nicht vergessen, dem wir die Begriffe wie littorale und pelagische Sedimente verdanken.Das Meer als Forschungsobjekt wurde durch die Entdeckung der rezenten Korallenriffe in der Südsee für Geologen und Zoologen interessant, wie ganz allgemein die großen Weltumsegelungen geologische Materialien in die Studierstuben brachten.Die Fortschritte der Technik sind die Schrittmacher der Ozeanographie in allen ihren Zweigen, auch der submarinen Geologie, gewesen. Darum gehört in eine historische Studie auch ein Abschnitt über die frühesten Lotapparate und die ersten Dredgegeräte, die Kernapparate und Bodengreifer.Mit den Lotleinen und Lotgewichten kamen auch die ersten Sedimente mit Tieren vom tiefen Meeresboden an Bord der Schiffe; sie muteten den damaligen Paläozoologen wie noch lebende Relikte der Kreide- und Tertiärzeit an.Jede einigermaßen gesicherte Lotung half mit, das Relief der Ozeanböden aufzuhellen. Marine Biologie und Geologie erkannten sich bald als Schwestern der Wissenschaft am Meere. Der Berliner GelehrteChr. Gottfried Ehrenberg und der EngländerEd. Forbes, der Amerikaner J. W.Bailey (alle um 1850) haben der submarinen Biologie und Sedimentologie unvergängliche Dienste geleistet, obwohl deren Namen heute kaum noch genannt werden.Es war ein weiter Weg, von den Meeresströmungen ausgehend (besonders nach der Entdeckung von Ober- und Unterstrom), bis hin zur Erkenntnis der Bildung einer fossilen Salzlagerstätte. Ja, selbst uns so geläufige Vorgänge wie die zerstörende Wirkung der Meereswellen an Steilküsten und Uferbauten wurden erst allmählich erkannt.Dienten die ersten Weltumsegelungen in erster Linie geographischen, nautischen, militärpolitischen und ethnographischen Zwecken, so drängten sich schließlich alle Zweige der Naturwissenschaften am Meere in den Vordergrund. Große Expeditionen, wie die Challenger-Fahrt (um nur eine von vielen zu nennen), mußten von Naturforschern gründlich vorbereitet und organisiert werden. Solche Pionierarbeit, besonders für die Geologie, leistete die Wiener Akademie in den Jahren 1850–1856 in der Vorbereitung der Erdumsegelung der Korvette Novara in den Jahren 1850–1856.Die vorliegende Studie beginnt mit Erinnerungen an die Kenntnisse der Alten, d. h. der Männer des klassischen Altertums, die fragten, was denn im Meere lebt, wie tief es sei und warum und wieso es salzig ist. Die Fragen und deren klare Antworten verdichteten sich in den Jahren zwischen 1650 und 1725. Etwa ab 1800 setzen systematische Forschungen ein. Diese Studie behandelt das historische Werden der submarinen Geologie bis um die Jahrhundertwende. Dann beginnt die moderne Zeit. Was von 1900 bis heute geschah, schildert J. R.Dean in seinem trefflichen Buche: Down to the Sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

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The idea that the geological exploration of the earth was started on the continents and was only much later extended to the bottom of the oceans, is too simplifying to be true. Only a few years lie between the beginning of continental geology by the Danish scientistNikolaus Steno (1669) and the first publication on the hydrography of the Bosporus Strait by the Italian naturalistLuigi Ferdinando Marsili of Bologna (1681). Already in 1711, he published his first small paper on submarine geology and in 1725 his book: Histoire Physique de la Mer appeared, in which he laid down the foundations of oceanography and submarine geology. Thus, more than 250 years ago he discovered the existence of the shelf and the shelf-margin, the continental slope and the submarine canyons.Marsili even found the different kinds of sediments in their juxtaposition on the bottom of the sea, the phenomenon we now call facies. In 1836, A.Gressly set up the well established laws of the facies. Furthermore the name of A.Lavoisier (1789) should be mentioned to whom we owe the concepts of littoral and pelagic sedimentation.Through the discovery of recent coral reefs in the tropical seas, the ocean became a wide research topic for geologists and zoologists, just as the great voyages of discovery supplied a large amount of geological material to scientists.The technological advances promoted all sections of oceanography, including submarine geology. Therefore, a historical study of this kind should include a section on the earliest sounding apparatus, the first dredges, corers and bottom catchers.Attached to the sounding ropes and sinkers, the first sediments were pulled onto the deck of the ships; they appeared to the old paleozoologists as living relics of the Cretaceous and Tertiary.Every reliable sounding increased our knowledge of the relief of the ocean bottom. Soon, marine biology and submarine geology realized that they were adjoining sciences of the seas. Scientists likeChr. Gottfried Ehrenberg of Berlin,Ed. Forbes of Edinburgh and the American J. W.Bailey (all at about 1850) have rendered everlasting services to marine biology and sedimentology, although their names are seldom mentioned in our days.It was a long way from the observation of currents in the oceans (especially after the discovery of superficial and undercurrents) to the perception of the formation of fossil salt deposits. Even such simple phenomena as the destructive action of the sea waves on cliffs and artificial embankments were understood only gradually.The earliest voyages round the world served mainly geographic, nautical, ethnographical and military-naval purposes. But finally all fields of the sciences of the ocean gained importance. Large projects like the Challenger Expedition (to mention only the most famous one among many others) had to be thoroughly prepared and organized by natural scientists. Such pioneer work, especially for geology, was done by the Austrian Academy in Vienna in the course of preparing the sailing round the globe by the Corvette Novara during the years 1850–1856.The present study starts with a glance at the ideas of those men in classical Greek and Roman times, who first asked about life in the ocean, its depth and the origin of its salinity. These questions and their answers began to be more seriously discussed in the years between 1650 and 1725, but only around 1800 systematic research was started.This study deals with the historical development of submarine geology until the turn of this century. The new era of modern time oceanography in this century is very well described in the excellent book by J. R.Dean: Down to the Sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

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Résumé La conception que l'exploration géologique de la terre serait d'abord partie des continents et n'aurait été étendue que beaucoup plus tard au fond des océans n'est pas valable dans sa généralisation. Car très peu d'années seulement se sont écoulées entre le début de la géologie continentale par le danoisNikolaus Steno (1669) et la première publication (1681) sur l'hydrographie d'un détroit marin, à savoir le Bosphore, par le naturaliste italienLuigi Ferdinando Marsili de Bologne. Déjà en 1711 paraît sa première note concernant la géologie sous-marine et l'année 1725 apporte dans son oeuvre « Histoire physique de la mer» les fondements de l'océanographie physique et surtout de la géologie sousmarine. Il y a plus de 250 ans qu'il decouvrit la plate-forme continentale, son rebord, le talus continental et les canyons sous-marins; même la juxtaposition des divers sédiments, ce que nous appelons les faciès, fut déjà reconnue parMarsili. A.Gressly (1836) a établi et motivé les lois des faciès; il ne faut pas non plus oublierLavoisier (1789) à qui nous devons des notions telles que sédiments littoraux et pélagiques.A la suite de la découverte de récifs coralliens récents dans les régions australes, la mer devint un object de recherches intéressant les géologues et les zoologistes, tout comme d'une façon générale, les grands voyages autour du globe apportèrent des matériaux géologiques dans les cabinets d'étude.Les progrès de la technique ont fait avancer aussi bien la géologie sous-marine que toutes les branches de l'océanographie. C'est pourquoi une étude historique doit comprendre un chapitre concernant les appareils de sondage les plus primitifs et les premiers instruments de forage, les appareils à carotte et les bennes-autos.Avec les cordes et les lests des sondes remontèrent à bord des bateaux non seulement les sédiments, mais aussi les premiers animaux des fonds marins profonds; ils apparurent aux paléontologues d'alors comme des reliques vivantes des temps crétacés et tertiaires.Tout sondage tant soit peu soigneusement exécuté aida à préciser le relief des fonds océaniques. La géologie et la biologie marine se considérèrent bientôt comme étant les sciences soeurs de la mer. Bien que leurs noms soient encore à peine évoqués de nos jours,Chr. Gottfried Ehrenberg, savant berlinois,Ed. Forbes, anglais et J. W.Bailey, américain, ayant tous vécu vers 1850 ont rendu des services impérissables à la biologie sous-marine et a la sédimentologie.Partant des courants marins, surtout après la découverte des courants superficiels et profonds, le chemin à parcourir fut long pour arriver à la reconnaissance de la formation d'un gisement salifère. Même des notions actuellement très courantes, comme l'action destructrice des vagues le long de falaises et des constructions côtières, n'ont été reconnues que très progressivement.Bien que le premiers tours du monde aient eu en première ligne des buts géographiques, nautiques, politico-militaires et ethnographiques, toutes les branches des sciences de la nature se poussèrent finalement au premier plan. De grandes expéditions, telle celle de «Challenger», pour en citer une parmi de nombreuses autres, durent être préparées et organisées soigneusement par des naturalistes. Une telle oeuvre de pionnier, surtout en ce qui concerne la géologie, fut exécutée par l'Académie de Vienne durant les années 1850–1856 pour préparer le tour du monde de la corvette « Novara ».La présente étude débute avec des rappels des connaissances des anciens, c'est-à-dire des hommes de l'antiquité classique, qui se demandaient ce qui vit dans la mer, quelle est sa profondeur et pourquoi elle est aussi salée. Les questions et leurs réponses se concentrent entre les années 1650 et 1725, c'est après 1800 qu'apparaissent les recherches systématiques. Cette étude traite l'évolution historique de la géologie sous-marine jusque vers le début de ce siècle. C'est alors que débutent les temps modernes. Ce qui a été fait depuis 1900 est traité magistralement par J. R.Dean dans son livre: «Down to the Sea. A century of oceanography» (Glasgow, 1966).

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(Luigi Ferdinando Marsili, 1681 ) (Nicolaus Steno, 1669 ). : Marsili — , , , ; A. Gressly (1836 ) — ; A. Lavoisier (1789) — . , , . — , , , . . — Chr. Gottfried Ehrenberg 'a, Ed. Forbes 'a J. W. Bailey ' (1850) — , , . — Challenger (1873–1876 ) Novara 1850–1856 , . — 1800 ; . J.R. Dean Down to the sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

     

Trace elements in the Singhbhum granite,India

A study of the trace elements in the Singhbhum granite from its northern borders (Saraikela) and the central mass (Chaibasa) reveals that there are differences not only in the limit of concentration but also in their behaviour. It is found that while correlating with the petrographic and also the major elements behaviour, the trace elements always do not mark an increase or decrease during the various stages of the evolution of the Singhbhum granite. The behaviour of the trace-elements as revealed from the previous studies relating to both igneous and metamorphic rocks, is significant in working out the physico-chemical factors involved in the genesis of rocks. In the magmatic rocks, the trace elements obviously follow a trend and go in accordance withGoldschmidt's principles of camouflage, capture and admission. In the present study such uniformities are not found. The present study reveals firstly, the different nature of chemical gradients formed by these elements during different geological environments; secondly, the mutual relationships and the ratio of certain traceelements in the different associations, indicating the original heterogeneity of these rocks and their formation under different geological as well as physico-chemical conditions. It has been concluded (Roonwal, 1968) that the rocks studied here as representing parts of Singhbhum granite do not form one granite series as referred to byRead. In fact they represent rocks formed from material having originally different lithological composition.The trace elements determined for the present study are Va, Cr, Ga, Y, In, Sc, Co, Ni, Cu, Ba, Sr, Sn, Pb and Zr. Among these Ga, Y, In and Sc do not show the normal behaviour viz., Ga should be more in granites but is found to be more in the basic representatives. Y is also more in the basic parts than in the granites. The present granites are very poor in In. Similarly whilst the granites should not normally be rich in Sc, in the present case the distribution of Sc in basic representatives as well as the true granitic parts is more or less uniform. The behaviour of Cu limits the application ofGoldschmidt's rule to magmatic rocks. The behaviour of other elements is normal. Pb shows an antipathic relationship with K⁺ and Ca⁺² and indicates that it has not changed the position due to granitization. An inverse relationship between Zr⁺⁴ and Si⁺⁴ is observed which indicates the formation of zircon and has been in conformity with mineralogy of the rocks.

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Zusammenfassung Eine Untersuchung der Spurenelemente in Gesteinen aus den nördlichen Randgebieten (Saraikela) und der zentralen Masse (Chaibasa) des Singhbhum-Granites zeigte, daß Unterschiede nicht nur hinsichtlich der Konzentrationsgrenzen, sondern auch im Verhalten der Spurenelemente bestehen. Bei einer Korrelation des petrographischen Verhaltens mit dem der Hauptelemente wurde festgestellt, daß die Spurenelemente im allgemeinen keine Zu- oder Abnahme während der verschiedenen Evolutionsstadien aufweisen. Das Verhalten der Spurenelemente, ersichtlich aus früheren Untersuchungen von Intrusiv- und metamorphen Gesteinen, ist bedeutsam für die Feststellung der physiko-chemischen Faktoren, welche bei der Genese der Gesteine mitwirkten. In magmatischen Gesteinen folgen die Spurenelemente offensichtlich dem Trend vonGoldschmidts Regel der Camouflage, capture and admission. Bei der vorliegenden Untersuchung wurde eine solche Übereinstimmung nicht festgestellt. Die Untersuchung enthüllt erstens eine durch diese Elemente während verschiedener geologischer Umweltverhältnisse hervorgerufene verschiedene Natur der chemischen Gradienten und ließ zweitens ein gegenseitiges Verhältnis und das Verhältnis gewisser Spurenelemente in verschiedenen Gesteinsgesellschaften erkennen, was auf die ursprüngliche Heterogenität dieser Gesteine und deren Bildung unter verschiedenen geologischen sowie physiko-chemischen Bedingungen hinweist. Es wurde daraus geschlossen (Roonwal, 1968), daß die untersuchten Gesteine, welche den typischen Singhbhum-Granit repräsentieren sollen, nicht nachRead eine einzige Granitserie bilden, sondern daß sie Gesteine darstellen, welche ursprünglich aus Material verschiedener lithologischer Zusammensetzung stammen.Für diese Untersuchung wurden die folgenden Spurenelemente bestimmt: Va, Cr, Ga, Y, In, Sc, Co, Ni, Cu, Ba, Sr, Sn, Pb, Zr. Von diesen zeigen Ga, In und Sc nicht das normale Verhalten, da Ga eigentlich in größeren Mengen in Graniten auftreten sollte, was jedoch im vorliegenden Falle für die basischen Gesteinsvertreter zutrifft. Ebenfalls ist Y zahlreicher in den letzteren Vertretern vorhanden. Die vorliegenden Granite sind sehr arm an In, während sie andererseits normalerweise auch nicht reich an Sc sein sollten. Hier ist die Verteilung von Sc in den basischen Vertretern sowie auch in den wirklichen Granitanteilen mehr oder weniger gleichmäßig. Das Verhalten von Cu schränkt die Anwendung vonGoldchmidts Regel in bezug auf magmatische Gesteine ein. Das Verhalten anderer Elemente ist normal; Pb zeigt eine antipathische Beziehung zu K⁺¹ und Ca⁺², was darauf hinweist, daß es als Folge der Granitisation seine Position nicht geändert hat. Es wurde ein umgekehrtes Verhältnis zwischen Zr⁺⁴ und Sr⁺⁴ beobachtet, was auch die Bildung von Zirkon beweist und was durchaus der Mineralogie dieser Gesteine entspricht.

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Résumé L'étude des éléments mineurs (traces) des roches de la région septentrionale aux environs de Saraikela et des massifs centraux de Chaibasa révèle une différence, non seulement dans le mode de concentration des éléments, mais également dans leurs caractères. Il apparaît, d'après la corrélation des études pétrographiques et les éléments principaux (major), que les éléments mineurs n'ont subit aucune augmentation ou diminution pendant les différentes phases de l'évolution.Le comportement des éléments mineurs, selon des études antérieurs de roches éruptives et de roches métamorphiques, est significatif dans la détermination des facteurs physico-chimiques qui contribuèrent à la génèse de ces gisements. Quant aux roches d'origine magmatique, les éléments mineurs suivent apparemment la tendance au principe deGoldschmidt « camouflage, envahissement et admission ». Mais l'étude actuelle n'a pas permis d'établir une telle conformité.L'étude de ces éléments révèle: premièrement, les différents caractères d'ordre chimique pendant les époques géologiques; deuxièmement les relations mutuelles et les rapports de certains éléments mineurs dans différentes associations; ceci indique l'hétérogénéité primordiale de ces roches et leur formation sous diverses conditions d'ordre géologique et physico-chimique.En conclusion (Roonwal, 1968), les roches étudiées figurant le granite-type de Singhbhum, ne forment pas la moindre série de granite — comme le ditRead — mais constituent des roches engendrées par les matériaux de différentes compositions lithologiques.De par ces études, il a été déterminé les éléments suivants: Va, Cr, Ga, Y, In, Sc, Co, Ni, Cu, Ba, Sr, Sn, Pb et Zr. Parmi ces éléments, Ga, In et Sc ne se rencontrent pas de façon normale puisque Ga devrait en réalité être plus répandu dans les roches granitiques ce qui pourtant s'avère dans le cas du substitut basique. De même, y se trouve en plus grande quantité dans les derniers substituts. Les granites de la région sont pauvres en In et riches en Sc — bien que le contraire soit attendu en ce qui concerne le Sc. Ici, la distribution de Sc, aussi bien dans les substituts basiques que dans les roches granitiques est plus ou moins régulière. Le comportement du Cu suit l'application de la loi deGoldschmidt sur les roches magnétiques; celui des autres éléments est normal; le plomb montre de l'antipathie pour les ions K⁺ et Ca⁺², ceci indique qu'il n'a pas changé sa position par suite de la granitisation du magma. On observe une relation inverse entre Zr⁺⁴ et Sr⁺⁴, relation indiquant la formation de zircon en concordance avec la minéralogie de ces roches.

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Sakaikela Chaibasa Singhbum , , . , , , . , , - , . : Camoflage, capture and admission. . , , -, , , , - , , , - . (Roonwal, 1968), , Singhbum, Read'a , , , . : V, Cr, Ga, Y, In, Sc, Co, Ni, Cu, Ba, Sr, Pb, Zr. Ga, In Sc. , Ga , . . In, , . , , . . — . Pb K Ca, , Pb . Zr⁴⁺ Sr⁴⁺, , .

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For a preliminary account, seeRoonwal (1968). The details of petrology and the major elements are being published elsewhere.     

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

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

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

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

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Examples of structural control of hydrothermal mineralization: Fault zones in epicontinental sedimentary basins — A review

By compiling data available from progressive geoscientific research and by complementary studies it seems possible for an increasing number of mineral districts to find indications of the regional structural control of hydrothermal ore deposits. The relationship between hydrothermal mineralization, faulting or fault reactivation and related processes can, of course, best be examined at the less deformed sedimentary record of ancient epicontinental sedimentary basins. There is increasing evidence that the sediment-hosted submarine-hydrothermal Zn-Pb-Ba mineralizations such as Meggen, Rammelsberg, Howards Pass and McArthur River are spatially and genetically related to deep synsedimentarily active fault systems of intracontinental basins or stretched passive continental margins. For long periods of basin development the faults provided favorable conduits for episodically released basin-dewatering brines, which precipitated the leached metals into third-order basins situated next to these faults. There are many similarities to epigenetic mineralizations, which formed either pre-, syn- or postorogenetically from brines leaching the (meta)sediments and associated magmatites and migrating along fault zones to their near-surface trap structures.

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Zusammenfassung Für viele Erzprovinzen bietet sich durch Kompilation der in den letzten Jahrzehnten rasch angewachsenen Zahl geowissenschaftlicher Daten und durch gezielte ergänzende Untersuchungen die Möglichkeit, Anhaltspunkte oder Belege für die regionale Strukturbindung von hydrothermalen Vererzungen zu finden. Naturgemäß lassen sich die Zusammenhänge zwischen hydrothermaler Mineralisation, Störungstektonik und begleitenden Prozessen am besten an nur gering orogen überprägten ehemaligen Sedimentbecken untersuchen. So gibt es vermehrt Belege dafür, daß die sediment-gebundenen, submarin-hydrothermalen Zn-Pb-Ba Vererzungen wie Meggen, Rammeisberg, Howards Pass, McArthur River etc. räumlich und genetisch an tiefreichende Störungssysteme gebunden sind, die während der Sedimentation in intrakontinentalen Riftbecken oder auf ausgedünnten passiven Kontinentalrändern aktiv waren. Diese Störungssysteme bündelten die salinaren Beckenentwässerungsströme und ermöglichten über lange Zeiträume ihren episodischen Aufstieg zum Meeresboden, wo die aus den Sedimenten aufgenommenen Metalle als Sulfide in Spezialbecken abgesetzt wurden. Es bestehen prinzipielle Ähnlichkeiten mit vielen epigenetischen prä-, syn- oder postorogenen Mineralisationen; auch hier migrierten die salinaren Lösungen, die ihren Metallgehalt aus den (Meta)Sedimenten und eingelagerten Magmatiten bezogen, entlang von Störungssystemen bis zu den oberflächennahen Fallenstrukturen.

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Résumé La compilation des données géologiques qui se sont largement multipliées au cours des dernières décennies, complétée par des rechercùhes complémentaires particulières, nous offre pour beaucoup de régions la possibilité de trouver des indices ou même des preuves d'un contrôle structural des minéralisations hydrothermales. Il va de soi que les relations entre la minéralisation hydrothermale, la formation et la réactivation des failles ainsi que les processus associés sont les plus faciles à étudier dans les couches sédimentaires les moins touchées par une orogenèse postérieure. Ainsi, il existe des preuves que les gisements stratiformes et sédimentaires de Zn-Pb-Ba du type Howards Pass, McArthur River et Meggen sont liés à des systèmes de failles synsédimentaires profondes, en relation avec des bassins intracontinentaux du genre rift et avec des marges continentales passives en extension. Ces systèmes de failles synsédimentaires ont drainé des eaux salines intersticielles et ont rendu possible leur mouvement ascendant vers les fonds marins où leur contenu métallifère s'est déposé dans des bassins locaux. Des nombreuses recherches récentes mettent en évidence la ressemblance avec les minéralisations épigénétiques formées avant, pendant et après l'orogenèse; là aussi, les eaux interstitielles, après avoir reçu leur contenu métallifère des (meta)sédiments et des magmatites associées ont migré le long de systèmes de failles jusqu'aux pièges structuraux proches de la surface.

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, , , , 280 . , , . , - , , , .: Meggen, Rammerlsberg, Howards Pass, McArthur River ., , . , , , , , . -, - - ; , // , .

     

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

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

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

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

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

     

A Precambrian core sample from the Altiplano/Bolivia

Drilling in the Bolivian Altiplano discovered the Precambrian basement at 2.744 m of depth, Paleozoic strata lacking. The core is composed of hornblende meta-granite (hornblende granoblastite), in the upper part of biotite meta-granite (biotite granoblastite). Radiometric dating provides evidence for a Grenvillian magmatic or anatectic rock formation (1.050±100 my) and a later metamorphic event of 530±30 my in age.

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Zusammenfassung In einem Bohraufschluß vom Altiplano in Bolivien wurde in 2.744 m Teufe unter tertiärer und kretazischer Bedeckung das präkambrische Basement angetroffen. Der präkambrische Bohrkern besteht teils aus Hornblende-Meta-Granit (Hornblende-Kalifeldspat-Quarz-Plagioklas-Gneis), teils aus Biotit-Meta-Granit (Biotit-Kalifeldspat-Quarz-Plagioklas-Gneis). Nach Rb-Sr Datierung dürfte das Bildungsalter etwa 1.050±100 my betragen, eine Aufheizungsperiode um 530±30 my ist nach K-Ar Analyse zu vermuten.

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Résumé Lors d'un forage dans l'Altiplano bolivien le substratum précambrien a été rencontré à une profondeur de 2.744 m. La couverture sédimentaire comprend des couches tertiaires et crétaciques. La carotte précambrienne se compose d'un micro-granite gneissique de l'assemblage hornblende — feldspath potassique — quartz — plagioclase et d'un microgranite gneissique de biotite — feldspath potassique — quartz — plagioclase. L'âge de constitution de la roche est d'après l'analyse Rb-Sr de 1.050 ± 100 my. L'analyse K-Ar laisse supposer une transformation métamorphique de 530 ± 30 my.

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- , 2744 . — ( - -- —, - (- -- -). - 1050 ± 100 , , - , 530 ± 30 .

     

Zur Entstehung und Entwicklung von Kontinentalen Riftsystemen

Zusammenfassung Kontinentale Riftsysteme und ihre möglichen Entwicklungsstadien stehen in direktem Zusammenhang mit der Teilung von Kontinenten und ihren damit verbundenen Bewegungen.Am Beispiel des Rheinischen Riftsystems und seinen Randbereichen wird über stratigraphische Daten sowie K-Ar Altersdaten vulkanischer Aktivitäten demonstriert, daß die Bildungs- und Frühphase dieses Systems die Existenz eines komplexen synchronen Zugspannungssystems notwendig machte. Als wahrscheinlichste Ursache hierfür werden Hebungen der Lithosphäre vorgeschlagen. Diese Vorstellung wird durch die Quantifizierung von Hebungsvorgängen anhand numerischer Modelle belegt.Im Stadium der Ozeanbildung weist die kontinentale Kruste starke Absenkungen entlang der passiven Kontinentalränder auf. Die Betrachtung struktureller Kräfte aufgrund lateraler Dichtedifferenzen am Übergang von kontinentaler zu ozeanischer Kruste legt eine Beeinflussung der Dynamik derartiger Strukturen durch diese Kräfte nahe. Mit Hilfe numerischer Rechnungen werden die zugehörigen Spannungen, ihre räumliche Verteilung und ihr möglicher Einfluß auf das Deformationsgeschehen abgeschätzt.Der hauptsächliche Vorteil der numerischen Rechnungen liegt in der quantitativen Verknüpfung komplexer Strukturen mit komplizierten Rheologien und spezifischen Kräfteverteilungen sowie Randbedingungen.

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Continental rift systems and their possible stages of development are directly related to the split up of continents and the corresponding movements.For the Rhenish Rift System it will be demonstrated on the base of stratigraphic data and K-Ar ages of volcanic activities, that the rift forming phase required a complex synchronous system of tensional stresses. As the most likely cause of such a stress system lithospheric uplift is proposed. This idea is supported by means of quantitative numerical models.During the formation of the ocean the continental crust exhibits significant subsidence along passive continental margins. The existence of differential loads on the continents and their compensation by buoyancy forces implies an influence of these structural loads on the dynamics of the transition zone. The corresponding structural stersses, their special distribution and their possible affects on the deformation rates are quantified on the base of numerical calculations.The main advantage of the numerical calculations is evidently the quantitative relation of complex structures with complicated rheologies and specific force systems of boundary conditions.

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Résumé Les systèmes de rift continentaux et les étapes possibles de leur développement sont en rapport direct avec séparation des continents et avec les mouvements qui en résultent. On démontres, sur la base de données stratigraphiques et d'âges K-Ar des activités volcaniques du graben rhénan, que les premières phases de formation de ce système ont requis l'existence d'un système complexe et synchrone de forces d'extension. On propose comme cause la plus vraisemblable d'un tel système l'existence de soulèvements lithosphériques. Cette idée est appuyée par des modèles numériques quantitatifs. Pendant la formation de l'océan, la croûte continentale a subi le long des marges continentales passives de grands effondrements. L'existence de forces tectoniques causées par des différences de densité latérales le long le long de la transition entre croûte continentale et croûte océanique donne lieu à la supposition que la dynamique de telles structures a été influencée par ces forces. Les tensions associées, leur distribution spatiale et leur possible influence sur le processus de déformation ont été estimées à l'aide de calculs numériques. L'avantage principal des des calculs numériques est de permettre une relation quantitative entre structures complexes à rhéologies compliquées et répartitions de forces spécifiques comme aussi de conditions marginales.

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North German Zechstein facies patterns in relation to their substrate

An attempt was made to relate the early Zechstein facies distribution to the Zechstein substrate. Comparable developments in the Hessian Trough and along the Lower Rhine Embayment allow for the assumption that the creation of depocenters in the Weser/Ems area are governed by interrelated, late Saalic tectonic pulses. Due to differences in the architecture and mobility of the substrate, variations in the depositional model must be assumed.The area of interest is located approximately 50 km south of Bremen, near Sulingen. During the first cycle evaporite phase (A1) this area is characterized by a primary sabkha/ playa accumulation over a complexly faulted Lower Permian horst-graben structure. In the course of the second cycle carbonate phase (Ca2) sediment accumulation shifts generally basinwards within limits of well defined fault zones. These linear troughs are presumed to relate to splays of active strike-slip faults. The strongly tectonically overprinted morphology organizes the Stassfurt paleorelief into a platform to the south, and a complex internal sag/embayment as a transition to outer shoals further basinwards. Further to the north in continuation to the Rotliegend Basin a gradually subsiding basin is envisaged.It is suggested that the foundering areas are directly related to major Hercynian trending strike-slip lineaments.

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Zusammenfassung Ein Versuch wurde unternommen, die Zechstein Faziesverteilung mit dem Zechstein Unterbau in Zusammenhang zu bringen. Vergleichbare strukturelle Entwicklungen in der Hessischen Senke wie am Niederrhein lassen vermuten, daß die Ausbildung von Ablagerungströgen im Weser/Emsgebiet durch dieselben, spät saalischen tektonischen Impulse gesteuert wurden. Durch eine differenzierte Architektur und Mobilität des Unterbaus dürfen unterschiedliche, jedoch prinzipiell verwandte, Ablagerungsmodelle in Betracht gezogen werden. Das hier besprochene Beispiel aus dem Scholengebiet bei Sulingen, welches ungefähr 50 km südlich von Bremen gelegen ist, zeigt während des Z1-Zyklus die Entwicklung von Sabkha-Playaablagerungen über einer vielfach gestörten frühpermischen Horst-Graben-Struktur. Während der Ca2 Ablagerung wird ein hauptsächlich beckenwärts angrenzendes Nachbargebiet entlang vorgezeichneten Schwächezonen destabilisiert, mit dem Resultat, daß eine deutlich begrenzte interne Senkung entsteht. Die hauptsächlich tektonisch geprägte Morphologie gliedert das Ca2 Paleorelief in einen Plattformgürtel im Süden. Als Übergang zum Becken hin darf eine interne Senke betrachtet werden, welche sich damals wohl als komplexes Buchtensystem zwischen der Plattform und den beckenwärtigen Untiefen und Inselketten entwickelt hatte. Beckenwärts von diesen Untiefen wird ein sich langsam absenkendes Großbecken postuliert, welches schon seit dem frühen Perm bekannt ist.Es wird vorgeschlagen, daß die untertauchenden Schollen einem vorwiegend herzynisch streichenden Blattverschiebungssystem zuzuordnen sind.

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Résumé Cette note propose de relier la distribution des facies du Zechstein au substratum du Zechstein. Une évolution comparable dans la dépression de Hesse et le long du Bas-Rhin permet de présumer que l'apparition de centres de sédimentation dans la région Weser-Ems a été déterminée par des impulsions tectoniques saaliennes tardives. En raison des différences dans l'architecture et la mobilité du substratum on doit s'attendre à des variations du modèle de dépôt.La région étudiée se trouve dans les environs de Scholen, près de la ville de Sulingen, située à quelque 50 km au sud de Brème. L'étude a montré que pour le premier cycle du Zechstein une accumulation primaire des évaporites (A1) de type sabkha-playa repose directement sur un substratum cassé par un système de failles formant des horsts et des grabens d'âge permien inférieur. Pendant la sédimentation des calcaires du second cycle (Ca2), des déformations tectoniques se sont localisées le long des zones de faiblesse, généralement en position plus interne (vers le nord) au bassin. Le paléorelief des calcaires de Stassfurt (Ca2) a été fortement influencé par le tectonique; il comporte une série de plate-formes au sud, séparées d'un bassin peu profond par des flexures complexes. La délineation de ce bassin interne est marquée par un système de baies et d'îlots. Plus au nord, dans les eaux plus profondes, s'est formé un bassin régional qui s'est affaisé lentement; cela c'est l'ancien bassin Permien méridional du Rotliegend.L'auteur propose de considérer les zones d'effondrement comme directement reliées aux blocs hercyniens.

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. , / . , . , 50 , 2 1 - . 2 , . 2 , . , , , , . ., , , .

     

Grundwasservorkommen Mitteleuropas — Grundlagen und Möglichkeiten ihrer Erschließung und Bewirtschaftung

Zusammenfassung Bei einer pauschalen Betrachtung ist das Grundwasserdargebot der Bundesrepublik Deutschland eine durch die Durchlässigkeit der Gesteine und die Grundwasserneubildung begrenzte Größe. In Verbindung mit Uferfiltratgewinnung und künstlicher Grundwasseranreicherung kann auch der künftige Bedarf an qualitativ hochwertigem Grundwasser gedeckt werden. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch aus dem Auseinanderfallen von Bedarfs- und Gewinnungsschwerpunkten, aus der Notwendigkeit, bisher wenig genutzte, schwierig zu erschließende Grundwasservorkommen in Festgesteinen zu erschließen, aus dem qualitativen und quantitativen Grundwasserschutz und aus der Konkurrenzsituation der Grundwassernutzung mit der Nutzung anderer Rohstoffe. Die Geowissenschaftler sind aufgerufen, zur Lösung dieser Probleme in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit den Ingenieuren, Wasserchemikern und anderen Wasserfachleuten durch ihre speziellen Kenntnisse und Arbeitsmethoden beizutragen.

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In a general survey the groundwater supply of the Federal Republic of Germany is a quantity defined by rock permeability and groundwater recharge. Taking into account bank filtered river water and artificial groundwater recharge the future demand of high quality groundwater will be available. Difficulties arise from areal distances between centres of demand and of supply, from the necessity to explore groundwater in hard rocks which have been rarely used up to this time due to its difficult exploration, from the quantitative and qualitative groundwater protection and from competition of groundwater use with the exploitation of other natural resources. Geoscientists are challenged to contribute to the solution of these problems in interdisciplinary cooperation together with engineers, water chemists and other water experts by using their special knowledges and scientific techniques.

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Résumé D'après une estimation globale, la disponibilité en eau souterraine de la République Fédérale Allemande représente une quantité limité par la perméabilité des roches et par la réalimentation en eau de la nappe. En tenant compte de l'apport à la nappe aquifère par suite de l'infiltration d'eau de rivière et de son enrichessement artificiel, la demande future en eau souterraine de haute qualité peut être couverte. Les difficultés qui se produiront, vont être provoquées par les distancees entre les points de consommation et les points d'alimentation, par l'exploration difficile des eaux souterraines en roches fissurées, et karstifiées, par la protection quantitative et qualitative des eaux souterraines et par la compétition entre l'usage des eaux souterraines et l'exploitation des autres ressources naturelles. Les chercheurs sont appelés, pour resoudre ces problèmes dans un cadre interdisciplinaire, à collaborer avec les ingénieurs, les chimistes et autres éxperts en eaux, chacun avec leurs connaissances spéciales et leurs méthodes de travail.

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Die geodynamische Entwicklung der Thiersee- und der Karwendelmulde (Nördliche Kalkalpen)

Zusammenfassung Die Thiersee- und die Karwendelmulde in den Nördlichen Kalkalpen sind als zwei getrennte, E-W-verlaufende Synklinen entwickelt. Ihre Länge zwischen Kufstein und Mittenwald beträgt über 70 km.Systematische geologische Aufnahmen — Kartierung, Stratigraphie, Sedimentologie und Gefügekunde — ergaben, daß die Thierseemuide im Raum von Achenkirch nicht — wie früher vermutet wurde — in die Karwendelmulde umbiegt. Die Auswertung von mehr als 45 000 Gefügemessungen mit Hilfe eines EDV-Programms bewies vielmehr, daß Thierseemuide und Karwendelmulde zwei parallele, unabhängige Strukturen sind, die durch die komplizierte tektonische Zone von Achenkirch getrennt werden.Die paläogeographische Entwicklung und der Ablauf der Bewegungen werden im Überblick skizziert.

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Systematic geological survey showed that the Thiersee and Karwendel synclines in the Northern Calcareous Alps are two parallel structures, separated by a slightly folded intersection. The synclines do not turn into each other, as was presumed by earlier workers.The tectonic situation in the area of Achenkirch was cleared by evaluation of more than 45,000 field texture data by a computer program. Mapping as well as stratigraphical and sedimentological analysis supports the tectonic model. The paleogeographic development and tectonic history are briefly described.

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Résumé Les dépressions du «Thiersee» et du «Karwendel», dans les Alpes calcaires du Nord, sont deux synclinaux indépendants de direction Est-Ouest. Elles font 70 km de long entre Kufstein et Mittenwald.Des relevés géologiques systématiques — levés géologiques, stratigraphie, sédimentologie et structurologie — démontrèrent que, dans la région d'Achenkirch, la dépression du «Thiersee» ne contourne pas la dépression du «Karwendel» (comme on l'a longtemps supposé!). L'exploitation par ordinateur de plus de 45.000 mesures structurales révéla au contraire, que ces dépressions sont deux structures parallèles et indépendantes, séparées par la zone tectonique complexe d'Achenkirch.Le développement paléogéographique et le déroulement des mouvements font l'objet d'une vue d'ensemble.

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, . 70 . , - , , — , , . EDV 45 000 , , . .

     

Palaeozoic granites of the Umberatana region,South Australia: the role of volatiles in the crystallization of some alkaline-peralkaline granites

Palaeozoic alkaline to peralkaline sodic granites of the Umberatana area of South Australia have high MnO, P₅O₅, Nb, Ta, Be, F and B abundances as is typical of »A-type« or anorogenic granites. Abundant F and B in the magma permitted primary muscovite to crystallize at pressures that may have been as low as 1 Kbar because of the lowered solidus temperatures. These volatile-rich magmas precipitated both albite and two generations of K-rich alkali feldspar. The hydrothermal fluids released during crystallization of these magmas resulted in considerable element redistribution and recrystallization both in the plutons and the adjacent country rocks.

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Zusammenfassung Paläozoische alkaline-peralkaline Sodagranite von Umberatana, Südaustralien, besitzen erhöhte Gehalte an MnO, P₂O₅, Nb, Ta, Be, F and B und zeigen Charakteristika von »A-Typ« Graniten. Erhöhte Gehalte an F und B erlaubte die Kristallisation von primärem Muskovit bei Drucken, die auf Grund der erniedrigten Solidus Temperaturen möglicherweise 1 Kbar betrugen. Diese Gas reichen Magmen schieden Albit und zwei Generationen von K-reichem Alkalifeldspat aus. Die hydrothermalen fluiden Phasen, die sich während der Kristallisation dieser Magmen bildeten, verursachten eine bedeutene Elementumverteilung und Rekristallisation in den Intrusionen und dem unmittelbaren Nebengestein.

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Résumé Les granites sodiques alcalins à peralcalins paléozoïques de la région d'Umberatana (Australie méridionale) présentent des teneurs élevées en MnO, P₂O₅, Nb, Ta, Be, F et B, caractère typique des granites de type A, ou anorogéniques. La grande quantité de F et de B présente dans le magma a permis la cristallisation de muscovite primaire à une pression qui ne devait pas excéder 1 Kbar, en raison de l'abaissement de la température du solidus. Ces magmas, riches en matières volatiles, ont précipité de l'albite et deux générations de feldspath alcalin potassique. Les fluides hydrothermaux libérés au cours de la cristallisation ont permis une redistribution et une recristallisation importante des éléments à la fois dans les plutons et dans les roches encaissantes.

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- ( ) MnO, P₂O₅, Nb, , Be, F B, , «». , , , , 1 . , . , , , , .

     

Die Entwicklung des Lebens im Präkambrium und seine geologische Bedeutung

Zusammenfassung Das Studium präkambrischer Lebensvorgänge und Organismen, das heute auch auf stabile biogene chemische Verbindungen (Chemofossilien) erweitert wird, erfordert eine genaue Zeitskala, besondere Forschungsmethoden und eine zweckmäßige Klassifikation. Die ersten 2000 Millionen Jahre des Lebens werden als die Zeit der Prokaryonten (Bakterien und Blaualgen) beschrieben. Die Entwicklung aller höherer Organismen (Eukaryonten) begann erst vor 1200–1400 Millionen Jahren. Während des Mittel- und Jungpräkambriums (und bis zum Ordovizium) bildeten Blaualgen und Bakterien vielfach biogen-sedimentäre Strukturen, die Stromatolithen, unter denen die säulenförmig-verzweigten Formen Anzeichen einer Evolution aufweisen. Wir können sie daher, mit entsprechenden Methoden, als wichtige Leitfossilien für die Gliederung und Korrelation präkambrischer Sedimentserien verwenden. Der evolutionäre Ursprung der vielzelligen Tiere (Metazoen), wohl von Algenkolonien, läßt sich wegen der Kleinheit und Hinfälligkeit der sie zusammensetzenden Zellgruppen nicht paläontologisch nachweisen. Erst größere Tiere, die widerstandsfähige Gewebe und eine genügend starke Muskulatur besitzen, können erkennbare Lebensspuren in Sedimentgesteinen hinterlassen. Die ältesten sicher bekannten und charakteristischen fossilen Metazoen sind etwa 600–650 Millionen Jahre alt. Sie besaßen noch keine Kalkschalen, aber morphologisch sind sie hoch entwickelt (Anneliden und primitive Arthropoden sind in der Ediacara-Fauna nachgewiesen), so daß eine längere Entwicklungsperiode der Metazoen anzunehmen ist, bevor sie als Zeitmarken des jüngsten Präkambriums stratigraphisch verwendbar werden.

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The study of Precambrian life processes and organisms which today extends to stable biogenic chemical compounds (chemical fossils), requires a precise time scale, special research methods, and an appropriate classification. The first 2000 million years of life comprise the time of the Prokaryota (bacteria and bluegreen algae). The evolution of all higher, eucaryote, organisms began 1200–1400 million years ago. During Middle and Late Precambrian (and until Ordovician) time, blue-green algae and bacteria built abundant biogenic-sedimentary structures, the stromatolites, of which the columnar-branching forms show indications of evolution. With suitable methods we can utilize them as important index fossils for subdivision and correlation of sequences of Precambrian strata. The evolutionary origin of Metazoa, presumably from algal colonies cannot be documented by fossils because of the small size and destructibility of such small groups of cells. Only larger animals, with resistant tissues and stronger muscles can leave recognizable trace fossils in sediments. The oldest known distinctive assemblage of fossil Metazoa is about 600–650 million years old. They did not form calcareous shells but morphologically they are advanced. Annelids and primitive arthropods occur in the Ediacara fauna. We have to assume a longer period of evolution for the Metazoa preceding their appearance as stratigraphic markers of the youngest Precambrian rocks.

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Résumé L'étude des organismes fossiles anté-cambriens et des molécules biogéniques stables dans les roches doit être basée sur une échelle géochronologique précise, sur des méthodes spécialisées et sur une propre classification systématique. Les 2 premiers milliards d'années de l'histoire de la vie sont le temps des bactéries et des algues bleues (procaryotes). L'évolution de tous les organismes possédant des cellules nuclées et des organelles (eucaryotes) commença il y a 1,2–1,4 milliards d'années. Les algues bleues et les bactéries formaient des édifices stromatolithiques pendant l'antécambrien moyen et supérieur et jusqu'à l'ordoviclen. A cause des processus évolutifs qui se produisaient pendant l'antécambrien, les stromatolithes en colonnes ramifiées peuvent servir comme fossiles indicateurs pour les corrélations des séries sédimentaires. Les animaux multicellulaires ont évolué probablement à partir des algues coloniales. Les premiers groupes de cellules, étant fragiles et de petite taille, ne pouvaient pas laisser de traces fossiles dans les roches. Les premiers animaux métazoaires fossiles étaient des organismes plus grands possédant des tissus résistants et une musculature assez puissante pour former dans les sédiments des traces de processus de leur vie (locomotion etc.). L'âge des plus anciens métazoaires characteristiques est 600–650 millions d'années. Ils ne possédaient pas encore de coquilles minéralisées. Ils étaient assez évolués (annélides et arthropodes primitives existaient dans la faune Édiacarienne) pour en justifier l'hypothèse d'un éspace de temps assez long précédant l'époque finale de l'antécambrien pour laquelle la faune Édiacarienne peut servir comme premier indice zonal biostratigraphique basé sur des animaux fossiles.

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: , — , , . , . 2 , —, —. — – 1,2–1,4 . ( ) - - — , - . . , , . () — — . , , . 600–650 . , ( Ediaoara). , .

     

Die Existenz,Beschaffenheit und Bedeutung einer Zwischenschicht zwischen Gletschereis und Felsuntergrund

Zusammenfassung Fast unter allen Gletschern, einschließlich des Eisschildes auf Grönland, ist durch seismische Messungen eine Zwischenschicht zwischen Eis und Fels festgestellt worden. Sie ist auch in den Vorfeldern der Gletscher unter fluviatilen Ablagerungen vorhanden. Seismische Wiederholungsmessungen in Abständen von 25 bis 30 Jahren haben ergeben, daß sich die Morphologie der Oberkante der Zwischenschicht durch Sedimentation und Erosion beachtlich verändert. Es ist naheliegend, daß man sich die Zwischenschicht als gefrorene Grundmoräne vorstellt. Gegen diese Anschauung spricht aber die Existenz derselben in den Vorfeldern der Gletscher.Die beobachteten Geschwindigkeiten seismischer Wellen in der Zwischenschicht mit Werten zwischen 4000 und 5000 m/s können auch in verwitterten Gesteinen auftreten. Die erwähnten Veränderungen der Gestalt der Eisunterkante in relativ kurzer Zeit ist jedoch mit einer Deutung der Zwischenschicht als verwitterter Fels nicht in Einklang zu bringen.Die Verfasser nehmen an, daß die Zwischenschicht aus sehr dicht gepackten Sedimenten besteht. Mit dieser Annahme lassen sich alle Beobachtungsergebnisse erklären.

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Seismic measurements have shown nearly under all glaciers, including the iceshields of Greenland, a band between ice and rockbasement. This band exists also under the fluviatil sediments in the forefield of the glaciers. Seismic remeasurements in an interval of about 25–30 years have shown, that the morphology of the surface of the band has been heavily changed by sedimentation and erosion.It is evident that one imagines the band to be a frozen ground moraine. But the existence of the band in the forefield of glaciers demonstrates that this opinion must be wrong.The measured velocities of seismic waves between 4000 and 5000 m/s are possible also in weathered rocks. The above mentioned changes of the contour of the bottom of the ice during a relatively short period however cannot be reconciled with the interpretation of the band as weathered rock.The authors assume that the band consists of very densely packed sediments. This assumption explains all results of the observations.

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Résumé Presque sous tous les glaciers inclusivement l'Inlandeis du Groenland on a constaté par des mesurages séismiques une couche intermédiaire entre la glace et le roc. Cette couche existe aussi sous les sédiments fluviatils dans les glacis des glaciers. Pendant un intervalle de 25 à 30 ans des remesurements séismiques ont prouvé que la morphologie du bord supérieur de la couche intermédiaire a été considérablement changée par la sédimentation et l'érosion.On est bien tenté de croire, que la couche intermédiaire fût une moraine inférieure glacée. Mais l'existence de cette couche intermédiaire dans les glacis des glaciers démontre que cette opinion est incorrecte.Les vitesses des ondes séismiques mesurées de 4000 à 5000 m/s dans la couche intermédiaire se trouvent aussi dans des rocs décomposés. Mais les changements de la forme du bas de la glace pendant une période relativement courte ne peuvent pas être mis d'accord avec l'interprétation de la couche intermédiaire comme roc décomposé.Les auteurs supposent, que la couche intermédiaire se compose de sédiments très denses. Cette opinion prouve toutes les résultats d'observation.

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Der Baustil der Tieferen Tektonischen Einheiten der Ostalpen im Tauernfenster und in Seinem Rahmen

Zusammenfassung Durch den raschen Fortschritt der geologischen Detailuntersuchungen im Raum des Tauernfensters sind die alten Einwände gegen die Existenz dieses Fensters im einzelnen widerlegt worden. Die Untersuchungen im unterostalpinen Rahmen haben gezeigt, daß hier ein Deckenbau mit aufrechten Decken herrscht, wobei die internen Verfaltungen allenthalben die Nordvergenz erweisen. Aber auch in der penninischen Schieferhülle ließ sich ein weitgespannter Deckenbau konstatieren, da Untere und Obere Schieferhülle selbständige Decken darstellen und nur die Hochstegenkalkserie das autochthone Mesozoikum der Kerne repräsentiert: Die Klammkalkzone ist ein penninisches Element. Die Gliederung der Kerne im Sinne der Deckenlehre ist nicht in der bisher dargestellten Art aufrechtzuerhalten. Durch die mehrphasige Tektonik entstanden im Zentralteil des Ostabschnittes des Tauernfensters zwei schräg zueinander stehende, verschieden alte alpidische Faltensysteme mit jeweils senkrecht zueinander orientiertem B B.

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Detailed mapping of the Tauern-Fenster has disproved former objections against the Fenster-nature of the area. The lower East Alpine frame of the Fenster shows vertical nappes. The Penninic shale-frame displays two independent nappes. Only the Kalk-Hochsteg-series represent autochthonous Mesozoics. The Klammkalk-series are Penninic. The structural breakdown of the nuclei in the sense of the nappe theory is changed. In the East Central Part of the Fenster, two Alpine folding stages are evident. They produced obliquely intersecting folds.

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Résumé Grâce au progrès rapide des levés géologiques détaillés dans la région de la fenêtre des Tauern, les anciennes objections contre l'existence de cette fenêtre ont été réfutés dans le détail. Les recherches ont montré qu'ici prédomine la structure en nappes redressées dont les plis sont partout déversés vers le Nord. Mais aussi dans la série des schistes pennins (Schieferhülle) on a pu constater une structure en larges nappes, car les schistes inférieurs et le schistes supérieurs constituent des nappes indépedantes et seule la série de Hochstegenkalk représente la formation mésozoique autochtone du noyau: La zone de Klammkalk est un élément pennin. La division des noyaux d'après la théorie des nappes ne peut plus être soutenue sous sa forme traditionelle. Par suite de la tectonique en plusieurs phases il s'est formé dans la partie centrale de la section Est de la fenêtre des Tauern deux systèmes de plissement d'un âge différent, se faisant face sous des angles différents avec chaque fois une orientation perpendiculaire BB.

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The clinopyroxene/plagioclase symplectite in retrograde eclogites: A potential geothermobarometer

The retrograde P-T-t path of intermediate and high-temperature eclogites (T 500 ± 50°C) is characterized by the transformation of omphacite into a symplectitic intergrowth of clinopyroxene and plagioclase lamellae. Often, this symplectite shows a two stage microstructural evolution, i.e. a coarse lamellar width symplectite, »S1«, followed by a thinner lamellar width symplectite, »S2«. Each symplectite may also evolve independently into a final globular microstructure, »SG«.According to metallurgical concepts, the phase transition »omphacite clinopyroxene + plagioclase« is classified as a discontinuous precipitation reaction. In discontinuous precipitation reactions, the lamellar spacing (L) depends on temperature (T) according to the growth law log (L) = A-B/T, in which A and B are constants. Therefore thin symplectites characterize low temperatures, where-as coarse symplectites characterize higher temperatures.In order of specify the thermal evolution of continental collision zones, the reliability of the discontinuous precipitation growth law has been tested on eclogites showing contrasted retrograde P-T-t histories in different geological environments, i.e. Alpine, Caledonian and Variscan Belts. Indeed, our investigations reveal that the clinopyroxene/plagioclase symplectite can be used as a potential geothermobarometer in eclogites recording temperatures above 500 ± 50°C. The temperature is obtained by the lamellar spacing and pressure by the Jadeite content of the symplectite clinopyroxene in the presence of plagioclase and quartz.

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Zusammenfassung Der retrograde P-T-t Pfad von intermediären und hochtemperierten Eklogiten (T 500 ±50°C) ist charakterisiert durch die Umformung von Omphazit in symplektitische Verwachsungen von Klinopyroxen und Plagioklas-Lamellen. Häufig zeigt dieser Symplektit eine zweiphasige mikrostrukturelle Entwicklung, das heißt, ein Symplektit mit breiten Lamellen »S1« wird gefolgt von einem Symplektit mit dünneren Lamellen »2«. Jeder Symplektittyp kann sich schließlich selbständig zu einer kugelförmigen MikroStruktur »SG« entwikkeln.Auf Grund von metallurgischen Vorstellungen wir die Phasenumwandlung Omphazit zu Klinopyroxen + Plagioklas als diskontinuierliche Ausfällungsreaktion klassifiziert. In diskontinuierlichen Ausfällungsreaktionen hängt der Lamellenabstand (L) von der Temperatur (T) nach dem Wachstumsgesetz log (L) = A-B/T ab, in dem A und B Konstanten sind. Daher zeigen dünne Symplektite niedrige Temperaturen an, während breite Symplektite höhere Temperaturen anzeigen.Um die thermische Entwicklung von kontinentalen Kollisionszonen zu spezifizieren mußte die Zuververlässigkeit des diskontinuierlichen Ausfällungswachstumsgesetz an Eklogiten getestet werden, die unterschiedlich retrograde P-T-t Geschichten aus verschieden Umgebungen zeigen; das heißt aus alpinen, kaledonischen und variszischen Gebirgszügen. Tatsächlich offenbaren unsere Bemühungen, daß der Klinopyroxen/Plagioklas Symplektit als potentielles Geothermobarometer in Eklogiten benutzt werden kann, die Temperaturen über 500°C ± 50°C erfahren haben. Die Temperatur kann man aus dem Lamellenabstand erhalten; den Druck durch den Jadeitgehalt des symplektitischen Pyroxens, in Anwesenheit von Plagioklas und Quarz.

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Résumé La déstabilisation de l'omphacite, en une symplectite à alternance de lamelles de clinopyroxène et de plagioclase, caractérise l'initiation du trajet rétrograde P-T-t pour les éclogites de température 500 ± 50°C. Cette symplectite présente parfois une évolution microstructurale depuis une symplectite grossière à alternance de lamelles larges, »S1«, relayée par une symplectite à alternance de lamelles fines, »S2«. Chaque symplectite peut aussi évoluer indépendemment en une microstructure globulaire tardive, »Sg«.En accord avec les concepts établis par les métallurgistes, la transformation »omphacite clinopyroxène + plagioclase« est une précipitation discontinue. Pour ce type de transformation, l'espace interlamellaire (L) dépend de la température (T) selon la loi de croissance Log (L) =A-B/T (*), où A et B sont des constantes. Ainsi, une symplectite fine (de type S2) caractérise des températures relativement plus basses qu'une symplectite grossière (de type S1).Afin de préciser l'évolution thermique des zones de collision continentale, nous avons testé la loi de croissance (*) sur des éclogites échantillonnées dans divers contextes géologiques (chaînes alpine, calédonide et varisque), présentant des trajets rétrogrades P-T-t contrastés. Les résultats montrent que la symplectite à clinopyroxène/plagioclase représente un géothermobaromètre potentiel de la rétromorphose des éclogites: la taille de l'espace interlamellaire dépend de la température et la teneur en jadéite des lamelles de clinopyroxène, en présence de quartz et à l'équilibre avec le plagioclase, dépend de la pression.

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. , .. , «S 1», «S 2». «SG». , . (L) () — — log (L) = - /, . , . , , , .: , . , , / , , 500° + 50°. , — , .

     

Wärmeleitfähigkeiten anisotroper Gesteine

Zusammenfassung Ca. 70 — mit wenigen Ausnahmen orientiert im Gelände bzw. unter Tage entnommene — Gesteinsproben wurden bei einer Temperatur von ca. 94° C und Atmosphärendruck auf ihre Wärmeleitfähigkeiten in verschiedenen Richtungen untersucht. Insgesamt wurden einschließlich der Wiederholungsmessungen ca. 500 Einzelmessungen der Wärmeleitfähigkeit durchgeführt. Bei den untersuchten Proben handelt es sich zum großen Teil um Tonschiefer aus dem Rheinischen Schiefergebirge und dem Harz, zum kleineren Teil um Kalksteine aus dem Rheinischen Schiefergebirge, Metamorphite aus den Ostalpen und anderen Gebieten sowie um einige Magmatite.Bei den meisten untersuchten Proben, insbesondere denen mit schon äußerlich erkennbaren Planar- und Lineartexturen, sind die Wärmeleitfähigkeiten streng richtungsabhängig; diese Proben sind bezüglich der Wärmeleitfähigkeit (und anderer gesteinsphysikalischer Eigenschaften) anisotrop. Die Meßergebnisse werden in den Tabellen 2 bis 5 vorgestellt.

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The heat conductivities of some 70 oriented rock specimens taken from the field or subsurface were determined in various directions at about 94° C and atmospheric pressure. Some 500 individual measurements, duplicate measurements included, were carried out.The majority of the tested samples are slates from the Rheinische Schiefergebirge and the Harz (Rhenoherzynikum), a minor portion is made up of limestones from the Rheinische Schiefergebirge, metamorphic rocks from the central Eastern Alps and some other areas, and only some magmatic rocks were tested for comparison. The results of the heat conductivity measurements are presented in the tables 2–5.In most of the rocks investigated, especially in those showing planar and linear textures at the mesoscale, the heat conductivity is strongly controlled by the direction of measurement. These rocks are anisotropic with respect to the heat conductivity (and to other physical rock properties as well).The measurements of the heat conductivity in slates from the Rheinische Schiefergebirge showed considerable differences in different directions of the rock samples. In those slates, containing a transverse (slaty) cleavage (s₁) besides the bedding planes (ss) (the typical roofing slates, e g.), the plane of the slaty cleavage turns out to be the best heat insulator, i. e., the direction of the least heat conductivity of the whole rock (k₃₃) is oriented normally to s₁ The direction of the greatest heat conductivity (k₁₁ of these rocks lies within the plane of s₁ and parallel to the intersection line of ss and s₁, or parallel to the Faser (longrain), a lineation down dip of the slaty cleavage planes, only in some regionally restricted areas. The direction of the mean conductivity (k₂₂) is oriented normally to k₁₁ in the plane of s₁. The anisotropy of heat conductivity in these slates (as well as in the mica schists and gneisses investigated) shows a orthorhombic symmetry. The tensor of the heat conductivity for these rocks, referred to the main axes, has the formIn other slates, or better shales in the cases concerned, from the upper part of the Rhenohercynian sedimentary column, lacking any transverse cleavage at the mesoscale and rearrangements and new crystallization of the phyllosilicate minerals at the microscale, the bedding plane (ss) turns out to be the best heat insulator. Consequently, the direction of least heat conductivity (k₃₃) in these rocks is normal to the bedding plane (ss). Within the bedding plane there is no preferred direction of heat conductivity (k₁₁ = k₂₂ > k₃₃). Both slate types differing with respect to the anisotropy of heat conductivity with k₃₃ s₁ and k₃₃ ss, resp., are linked by transitional stages.The results of heat conductivity measurements in slates from different tectonic frameworks (tectonic environments) of the Rhenoherzynikum presented here, reflect — in an indirect way — the various finite stages of the progressive fabric development within a relatively shallow orogen such as the Rheinische Schiefergebirge and the Harz, according to the author (Langheinrich 1964, 1976, 1978).Measurements of the heat conductivity of limestones from the Rheinische Schiefergebirge showing marked evidence of finite internal tectonic deformation demonstrated that these rocks are isotropic with regard to heat conductivity, presumably as a result of posttectonic annealing recrystallization of the rock forming calcite.Within the mica-schists and gneisses investigated the heat conductivity is always at a minimum normal to the s-planes (foliation) of these rocks, and at a maximum within the s-planes, mostly parallel to a lineation at mesoscale. Within this group of rocks the highest (k₁₁) and lowest heat conductivity (k₃₃) can differ by a factor of nearly 3 (table 4).All specimens of magmatites, only measured for comparison, showed near-perfect isotropy of heat conductivity.The whole-rock anisotropy of heat conductivity — considered under the conditions of experiment — is controlled by a number of factors. But the essential factors controlling this strong whole-rock anisotropy of the slates, mica-schists, and gneisses are the presence in considerable amounts of rock forming minerals with high individual anisotropies of heat conductivity, and the statistically preferred orientation of these minerals.The phyllosilicate minerals illite/muscovite with an anisotropy factor (k₁₁/k₃₃) of about 6 and chlorite (with a presumably similar anisotrop factor) play a major part. Quartz which shows some preferred crystal lattice orientation in some cases only plays a subordinate role with respect to the whole-rock anisotropy of heat conductivity. The anisotropy factor of quartz is about 1.7 (at room temperature).The statistically preferred orientation of some crystal lattices of the rock forming minerals with high individual anisotropies of heat conductivity was studied for a series of representative specimens of slates using a X-ray texture goniometer. The X-ray studies revealed excellent geometric correlations between the symmetries of the X-ray textures and the anisotropy of heat conductivity.Some 50 specimens of slates were selected for measurements of the propagation velocity of longitudinal ultrasonic pulses in various directions. Here, a perfect geometric correlation of the anisotropy of heat conductivity and the elastic anisotropy was found.Comparisons of the degree of crystallinity of illite and the anisotropy of heat conductivity in some slate specimens revealed no clear-cut correlation of these two parameters (see table 2).Before extending the data of heat conductivity and anisotropy of heat conductivity of rocks, determined under laboratory conditions, to in situ conditions a number of correction factors must be taken into account. These correction factors involve temperature conditions, the porosity of rocks, the kind of the pore fluids, the crack content (again a function of the stress conditions in situ), and others.

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Résumé Près de 70 échantillons de roches pris sur le terrain ou en subsurface, et orientés sauf quelques exceptions, ont été examinés en vue de leurs conductibilités thermiques dans des directions différentes à une température de 94° C et à pression atmosphérique. En tout 500 mesures individuelles de conductibilité thermique ont été exécutées, y compris les mesures doubles. Les échantillons examinés sont pour la plupart des schistes argileux du Massif Schisteux Rhénan et du Harz, le reste provient de calcaires du Massif Schisteux Rhénan, de métamorphites des Alpes orientales et d'autres régions, ainsi que quelques magmatites.Les conductibilités thermiques de la plupart des échantillons examinés, surtout de ceux qui montrent des textures planaires et linéaires déjà reconnaissables à l'extérieur, dépendent strictement de la direction; ces roches sont anisotropes du point de vue de la conductibilité thermique (ainsi que d'autres caractères physiques de roches). Les résultats des mesures sont présentés dans les tableaux 2 à 5.

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. (70 ) 94 . , , 500 . , , , . , , , ; — — . (2–5).