Ammoniten-Ökologie am Beispiel des Oberjura

Zusammenfassung In vielen Fällen beeinflussen äußere Faktoren das Vorkommen der Ammoniten. Im Oberjura spielt die Wassertiefe eine große Rolle, daneben tritt die Wassertemperatur. Voraussetzungen der ökologischen Analyse sind bodenbezogenes Leben der Tiere und postmortale Autochthonie der Schalen. Methoden und Fehlerquellen werden besprochen. Aus der ökologischen Bindung vieler Ammoniten ergeben sich Folgen, vor allem für Stratigraphie, Phylogenie und Ontogenie.

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In many cases external factors determine the occurence of the ammonites. In the Upper Jurassic the depth of the sea is of great importance, as well as the temperature of the water. Ecological analysis requires life of the animals close to the sea floor, and that the shells are autochthonous.Methods and sources of errors are discussed. The dependence on environment of many ammonites has consequences, especially for stratigraphy, phylogeny and ontogeny.

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Résumé Souvent des facteurs extérieurs déterminent la présence des ammonites. Dans le Jurassique Supérieur la profondeur de la mer joue un grand rôle, aussi bien que la température de l'eau. L'analyse écologique doit supposer que les animaux vivent près du fond de la mer et que les coquilles sont autochtones. Les méthodes et les sources d'erreurs sont discutées. La dépendance des ammonites de leur milieu a des conséquences avant tout pour la stratigraphie, la phylogénie et l'ontogénie.

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Numerical analyses of deformability tests in jointed rock — “Joint Perturbation” and “No Tension” Finite Element solutions

SummaryNumerical Analyses of Deformability Tests in Jointed Rock — Joint Perturbation and No Tension Finite Element Solutions Sound design of structures in or upon rock requires a thorough knowledge of the rock mass deformability. Field test data interpretation has generally relied upon analytical or Finite Element linear elastic solutions. However, when testing in jointed rock, these can no longer be readily used since the medium cannot resist the tension induced upon loading. Accordingly, other solutions are required. If the discontinuities of the rock mass can all be mapped and their surface properties determined, the Finite Element model will use a Joint Perturbation solution where the joint elements have variable stiffnesses to account for movements along the fractures. If the discontinuities cannot be satisfactorily mapped, a global approach is provided by a No Tension analysis of the stress transfer type. The two techniques are compared in the case of bore hole jack deformability tests and found to agree remarkably well, indicating an appreciable difference from results of linear elasticity.

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ZusammenfassungNumerische Analyse von Verformungsversuchen in geklüfteten Fels — Lösungen mittels Kluft-Perturbation und No Tension Analysis auf Grund der Methode der Finiten Elemente Der Entwurf von Bauwerken in oder auf Fels erfordert eine genaue Kenntnis des Formänderungsverhaltens der Felsmasse. Im allgemeinen basiert die Interpretation der Ergebnisse von Feldversuchen auf den Lösungen des zugehörigen Randwertproblems der linearen Elastostatik mittels klassischer analytischer Methoden oder der Methode der Finiten Elemente. Wenn die Versuche aber in geklüftetem Fels durchgeführt werden, müssen die theoretischen Methoden modifiziert werden, da das Medium keine Zugspannungen aufnehmen kann. Zwei Fälle können unterschieden werden. Erstens: die Kluftflächen der Felsmasse können geometrisch erfaßt und ihre Oberflächeneigenschaften können bestimmt werden; in diesem Falle kann die Finite-Elemente-Lösung eine Kluft-Perturbations-Methode verwenden, in welcher spezielle Kluft-Elemente verschiedener Steifigkeiten normal und tangential zu den Kluftflächen die Bewegungen entlang derselben bestimmen. Zweitens: die Diskontinuitäten der Felsmasse können nicht hinreichend beschrieben werden; für diesen Fall ist vorgekehrt durch die Finite-Element-Analyse vom Typ der Spannungsumlagerung unter Ausschaltung der Zugspannungen (No Tension Analysis), um das globale Verhalten der geklüfteten Felsmasse zu erfassen. Die Lösungen dieser beiden Methoden wurden für den Fall der Bohrloch-Verformungs-Tests verglichen; der Vergleich zeigt ausgezeichnete Übereinstimmung, im Gegensatz zu den Lösungen als lineares Elastizitätsproblem.

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RésuméLa méthode des Eléments Finis appliquée aux résultats d'essais de vérins cylindriques dans les roches fissurées — solutions dites Joint Pertubé et Sans Traction La construction de structures sur ou dans des roches nécessite une connaissance approfendie de la déformabilité du massif rocheux. L'analyse des résultats d'essais en place se fait généralement à l'aide de solutions analytiques ou par Eléments Finis, qui supposent une élasticité linéaire du milieu. De fait, dans les roches fissurées, ces solutions sont inadéquates puisque le milieu ne peut résister aux sollicitations de traction. Il s'agit donc d'utiliser d'autres méthodes d'analyse. Lors qu'il est possible de déterminer la géométrie et les propriétés de toutes les discontinuités, l'on pourra utiliser une solution par Eléments Finis, dite Joint Perturbé dans laquelle la rigidité de surface du joint (ou fissure) peut varier lorsque des movements prennent place au niveau du joint. Si cela est impossible, il faudra utiliser une approche globale dite Sans Traction qui redistribue les contraintes de traction et les dissipe. On compare ces deux types de solutions dans le cas des essais de vérins cylindriques unidirectionnels. Leurs résultats sont identiques et ont nettement différents de ceux obtenus avec une solution élastique linéaire.

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Research supported by the National Aeronautics and Space Administration — Contract NAS 8-21432.

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With 8 Figures     

Ist der Fischfluß-Cañon in Südwestafrika (Namibia) durch eine Grabenstruktur vorgezeichnet?

Zusammenfassung Der Cañon, in welchem der Fischfluß verläuft, folgt einer Bruchstruktur, die kein einfacher Graben ist, sondern von Aufschiebungen statt von Abschiebungen begrenzt wird. Hinzu kommen auf beiden Seiten des Flußverlaufs große Flexurfalten, vermutlich durchgepauste Aufschiebungen. Das hat zur Bildung eines Rampgrabens geführt. Diese Einengungstektonik paßt nicht ohne weiteres zu der Vorstellung eines zerdrifteten Gondwana-Landes, das im Sinne von A.Wegener in Einzelkontinente zerrissen ist.

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The canyon of the Fischfluss follows a fracture zone, which is not a normal graben as often is supposed. The so called Fisch River Graben has been formed by overtthrusting fractures instead of normal faults on both sides of the graben. Besides there exist folding structures (flexure-folds) on both sides of the graben. Theses compression structures have formed a Ramp-Graben, which was firstly discribed by B.Willis (1928). Theses compression structures do not agree with A.Wegeners hypothesis of the old Gondwana continents destruction by drifting and tension, by which the old African block broke up into the African and the American block.

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Résumé Le cañon du Fischfluss suit une zone de fractures qui n'est pas un graben normal ainsi qu'on l'a souvent supposé; elle est limitée, non par des failles d'affaissement, mais par des chevauchements. En outre viennent, sur les deux côtés du cours de la rivière, de grands plis-flexures, espéces de chevauchements refoulant le scole cristallin sous les sédiments plissés. Il s'agit d'un «Rampgraben», (= fossé poussé) qui est le résultat d'une tectonique de resserrement. Celle-ci ne répond pas à l'idée d'un continent de Gondwana qui, fissuré et dérivant, s'est subdivisé en continents isolés, selon l'hypothèse de A.Wegener.

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Monte Senga-Senga,a domal structure in Central Moçambique

A circular structure, first recognized on aerial photographs, occurs at the northern end of the Gairezi-Barué highlands in the province of Manica e Sofala. This feature, known as Mte. Senga-Senga, was visited briefly and was found to consist of a nearly perfectly circular core of granitic gneiss of Mozambique Orogenic Belt type overlain by outward-dipping quartzites and pelites of the late-Precambrian Umkondo System. Although the structure of this feature is problematical, it might be a mantled gneiss dome. Other domes occur elsewhere in the area, but Senga-Senga which is completely encircled by the mantle rocks, and may represent a high structural level, is particularly worthy of a more detailed study.

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Zusammenfassung Eine kreisförmige Struktur wurde auf Luftbildern am Nordende des Gairezi-Barué Hochlandes in der Provinz Manica e Sofala entdeckt. Eine Kurzbegehung dieser Struktur, die als Mte. Senga-Senga bekannt ist, ergab einen nahezu kreisrunden Kern aus granitischem Gneis des Mozambique-Gebirgsgürtel-Typus, welcher von nach außen geneigten Quarziten und Peliten des oberpräkambrischen Umkondo-Systems überlagert wird.Obwohl die Struktur dieses Gebildes problematisch ist, könnte es sich um einen verdeckten Gneisdom handeln. Es gibt andere Dome in der Region, jedoch ist Senga-Senga vollständig von Deckgebirge umgeben und kann ein hohes Strukturniveau repräsentieren. Weitergehende Studien wären sehr wertvoll.

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Résumé Une structure circulaire, d'abord reconnue sur photographies aériennes, existe dans la partie nord des Monts Gairezi-Barué dans la province de Manica et Sofala. Ce fait, connu sous le nom de Mte. Senga-Senga, a été visité brièvement et consiste en un noyau presque parfaitement circulaire de gneiss granitique appartenant à la zone orogénique du Mozambique; il est recouvert de quartzites et pélites inclinés vers l'extérieur et appartenant aux Systeme de Umkondo datées du Précambrien supérieur. Bien que cette structure soit problématique on peut penser à un dôme de gneis «coiffé». D'autres dômes se trouvent à d'autres endroits dans cette région, mais Senga-Senga qui est entièrement entouré par des roches de l'enveloppe et peut représenter un niveau structural élevé, mérite une étude plus détaillée.

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Probleme der Gliederung präkambrischer,phyllitisch metamorpher Gesteinskomplexe im Hedjaz,Saudi-Arabien

Zusammenfassung Es wird ein kurzer Überblick über den komplexen Gesteinsbestand eines Gebietes im arabischen Grundgebirge des südlichen Hedjaz gegeben. Es zeigte sich, daß die tektonischen, stark überprägten und metamorphen Serien heute noch nicht in das Schema der in der Literatur genannten Serien eingebaut werden können. Diese scheinen sowohl hinsichtlich ihres stofflichen Bestandes wie auch des Zusammenhanges ihrer strukturellen und metamorphen Prägung noch zu wenig gekennzeichnet zu sein.Die im Grundgebirge weit verbreiteten Seitenverschiebungen werden kurz beschrieben und ihr Alter als wahrscheinlich spät-präkambrisch aufgefaßt.

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The paper gives a general view of the different rock series occurring in a mapped area of the basement complex in the southern Hedjaz. The predominant masses of strongly tectonized and epimetamorphic series cannot be correlated with some series, which are named already in the literature of Arabia. These latter series seem defined not sufficiently in their composition and in the relation to their structural and metamorphic development.The wrench movements, wide spread in the Arabian basement, are briefly described and defined as being probably late-precambrian.

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Résumé L'auteur donne un bref aperçu de la composition géologique complexe d'une région du soubassement arabe de l'Hedjaz du Sud. Il s'est avéré qu'à l'heure actuelle les séries fortement tectonisées et métamorphiques ne peuvent encore être intégrées au schéma des séries mentionnées par la littérature. Ces séries semblent être encore trop peu caractérisées en ce qui concerne leur composition ainsi que le rapport entre leurs caractéristiques structurelles et métamorphiques.Les failles horizontales de décrochement, qui sont très répandues dans le soubassement, sont décrites brièvement et définies comme datant probablement de la fin de l'antécambrien.

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Esquisse paleogeographique et structurale des chaines alpines de la Mediterranee moyenne

Résumé L'ensemble italo-dinarique est défini tant sur le plan de la paléogéographie (avec distinction des paléogéographies successivement géosynclinale, tardigéosynclinale, postgéosynclinale), de la tectonique (avec distinction des structures mises en place à la fin des périodes successivement géosynclinale, tardigéosynclinale, postgéosynclinale), du métamorphisme et du magmatisme. Chaque chaîne constitutive de l'ensemble, Dinarides d'une part, Apennin d'autre part, témoigne d'une remarquable polarité marquée par un certain nombre de gradients décroissant de l'intérieur vers l'extérieur de la chaîne (gradients tectonique, orogénique, métamorphique, magmatique) et une certaine organisation paléogéographique, tels que l'ensemble ait une symétrie centripète.A chaque occasion, le versant Sud des Alpes orientales (Alpes calcaires méridionales) est replacé dans son contexte de sorte qu'il apparaît comme l'extrémité septentrionale de l'ensemble italo-dinarique, là où les zones isopiques de celui-ci se bouclent vers le Nord. Ce bouclage adriatique des zones isopiques italo-dinariques, s'ajoutant au charriage des Alpes orientales, conduit à la mise en évidence d'un mouvement longitudinal de l'ensemble italo-dinarique par rapport à l'arc alpin.

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The Italo-Dinarien Unit shows a typical paleogeographical, structural, metamorphic and igneous development. Both members display a centripetal symmetry; tectonics, metamorphism and magmatism gradually fade from inner portions towards their marginal zones.The Southern slope of Eastern Alps (Southern Kalkalpen) form an end of the unit there, where its isopic zones are bent to the North. This Adriatic curve of those zones merging into East-Alpine nappes seems to indicate a longitudinal movement of the Italo-Dinarian Unit in relation to the Alpine Arc.

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Zusammenfassung Die italo-dinarische Einheit ist durch Paläogeographie, Tektonik, Metamorphose und Magmatismus gekennzeichnet. Sowohl der Apennin als auch die Dinariden zeigen eine bemerkenswerte Polarität, die durch den abnehmenden Grad an Tektonik, Orogenese, Metamorphose und Magmatismus vom Inneren zum Äußeren der Ketten und durch eine zentripetale Symmetrie in der paläogeographischen Anlage gegeben ist.Der Südhang der Ostalpen (südliche Kalkalpen) wirkt stets dort als nördliches Ende der italo-dinarischen Einheit, wo ihre isopischen Zonen nach Norden umbiegen. Dieses adriatische Umbiegen der isopischen italo-dinarischen Zonen, die sich den Decken der Ostalpen anfügen, führt zur Augenscheinlichkeit einer Longitudinalverschiebung der italo-dinarischen Einheit im Vergleich mit dem Alpenbogen.

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Reichweite und Geschwindigkeit von Bergstürzen und Fließschneelawinen

ZusammenfassungReichweite und Geschwindigkeit von Bergstürzen und Flieschneelawinen Die Massenströme großer Bergstürze und Lawinen lassen sich näherungsweise berechnen und abschnittsweise vom Anbruch bis zur Ablagerung nachvollziehen. Die Theorie muß aufgrund der Naturbeobachtung dieser Vorgänge entfaltet werden. Da Bergstürze relativ seltene und schwer zu beobachtende Naturereignisse darstellen, ist es notwendig, Erfahrungen an ähnlichen Massenströmen zu sammeln, wie z. B. an den zahlreichen Fließschneelawinen.Nach Darlegung der Grundlagen an den Modellen Reibungsblock und turbulenter Trümmerstrom werden einige Ergebnisse nachgerechneter Beispiele dargestellt. Ein Ziel dieser Berechnungen war es, die Größenordnungen der Gleitreibungs-und Turbulenzkoeffizienten abzuschätzen, die diese Vorgänge bestimmen. Mangels genauerer Meßdaten wurden dazu die beiden Koeffizienten und die Fließhöhe als Konstanten angesetzt. Dann läßt sich die Größe ihrer Mittelwerte aus dem Bahnverlauf, der Fließdauer (oder der Fließgeschwindigkeit an einem Ort) und aus der Reichweite bestimmen.Es zeigt sich, daß bei großen Massenströmen der Mittelwert des Gleitreibungskoeffizienten wesentlich niedrigere Werte annimmt, als unsere an der Statik orientierte Erfahrung erwarten läßt. Große Gleitmassen kommen dadurch in kurzer Zeit auf hohe Geschwindigkeiten. Man darf deshalb nicht warten bis die Beschleunigung einsetzt, wenn sich das Abgleiten großer Massen durch anhaltendes Kriechen ankündigt und wenn sich kein naheliegender Gleichgewichtszustand nachweisen läßt, dem die Massen zustreben.

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SummaryThe Reach and Velocity of Catastrophic Landslides and Flowing Snow Avalanches The debris (Sturzstrom) of catastrophic land-slides and avalanches can be approximately calculated and their stages reconstructed from their outbreaks until their depositions. The theory must be developed on grounds of an observation of these phenomena in nature. As mountain slides are relatively rare natural events and not easily observed, it is necessary to accumulate experiences with similar massstreams, e. g. with the numerous flowing-snow-avalanches.After a representation of the fundamentals, exemplifying the models of a frictional block and a turbulent stream of fragments, some results follow from the calculated examples. One aim of the calculations was to estimate the proportions of the frictional and turbulence coefficients determinating these phenomena. Owing to the lack of exact data of measurement both these coefficients and the height of flow were used as constants. Thus the dimension of their average values can be determined from the shape of course, the flowing time (or local flowing velocity) and the range of action.The results show that in the case of big Sturzstrom the average value of the coefficient of friction grows considerably smaller than is to be expected in the face of our static orientated experiences. As a consequence, big moving masses reach a high velocity within a short time. It is not advisable, therefore, to wait until the acceleration begins, if the sliding down of bigger masses evidences itself by continuous and if it is impossible to prove an imminent stage of equilibrium which the masses are nearing.

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RésuméEtendue et vitesse des éboulements d'ampleur catastrophiques et des avalanches en haute montagne Les masses de débris emportés et déposes par les éboulements et avalanches d'ampleur catastrophique en haute montagne peuvent être calculés approximativement, et leur cours peut être suivi depuis leur point de départ jusqu'au lieu de dépôt définitif. La théorie à ce sujet doit être établie sur la base d'observations concrètes de la marche de ces phénomènes dans la nature. Du fait que les éboulements sont des phénomènes relativement rares et difficiles à observer, il importe que soient recueillis des faits d'expérience au sujet d'analogues éboulements de débris, par exemple dans les avalanches, qui sont, elles, beaucoup plus fréquentes.Après exposition des principes, établis sur la base des modèles hypothétiques Bloc de friction et Eboulement de débris en turbulence, sont ensuite présentés quelques résultats de calculs effectués sur la base de ces divers exemples. L'un des objectifs de ces calculs était de déterminer les ordres de grandeur des coefficients de friction et de turbulence de ces phénomènes. Etant donné le manque de mesures précises, ces deux coefficients, ainsi que l'épaisseur de la masse en éboulement, ont été utilisés comme constantes. Il est alors possible de déterminer la grandeur de leur moyenne, d'après le tracé de leur cours, la durée (ou la vitesse de la chute en un point donné), ainsi que d'après leur étendue.Il apparaît alors que, dans le cas de grosses masses de débris, la valeur moyenne du coefficient de friction est nettement moindre que ne le faisait attendre l'expérience jusqu'à présent basée sur les données de la statique. Il s'ensuit que de grosses masses d'éboulis ont tôt fait d'atteindre des vitesses étonnamment élevées. Il ne faut donc pas attendre que commence cette accélération lorsque l'éboulement de grosses masses s'annonce par un mouvement lent et continu et qu'on ne décèle dans le voisinage aucun état d'équilibre vers lequel s'avanceraient les masses.

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Mit 15 Abbildungen     

Möglichkeiten und Grenzen des Base Friction Konzepts

ZusammenfassungMöglichkeiten und Grenzen des Base Friction Konzepts Der vorliegende Beitrag befaßt sich mit einer von Goodman eingeführten neuen Technologie für zweidimensionale Modellversuche in der Felsmechanik. Bei diesen Modellen sollen die im Prototyp durch die Gravitation erzeugten Körperkräfte durch Reibungskräfte simuliert werden, die dieselbe Richtung wie die Erdbeschleunigung besitzen müssen und die entstehen, wenn das zweidimensionale Modell in einer horizontalen Ebene aufgebaut und zwischen dem Modell und der horizontalen Basis eine entsprechende Relativbewegung erzwungen wird.Nach einem kurzen Überblick über die einschlägige Literatur wird anhand eines Stabilitätsdiagramms für einen Einzelkörper an der Schiefen Ebene untersucht, ob die im geklüfteten Fels auftretenden Bruchmechanismen Gleiten, Kippen und Kippen bei gleichzeitigem Gleiten im Base Friction Modell exakt modellierbar sind.Aus dieser Untersuchung ergibt sich, daß in den Bereichen Kippen und Gleiten bezüglich der Kinetik mit Schwerkraftmodellen übereinstimmende Ergebnisse zu erzielen sind. Im Bereich Kippen bei gleichzeitigem Gleiten treten dagegen wesentliche Abweichungen auf, weil die Simulation der Schwerkraft durch Reibungskräfte nicht vollständig gelingt. Fälle, bei denen Aussagen über Geschwindigkeits-und Beschleunigungsverhältnisse im Prototyp gemacht werden sollen, können aus demselben Grund mit einem Base Friction Modell nicht untersucht werden.Nach einer ausführlichen Kritik wird dann der Schluß gezogen, daß das Base Friction Modell zwar als Entwurfshilfsmittel ungeeignet ist, daß es aber als Methode für die Grundlagenforschung in der Felsmechanik mit Aussicht auf Erfolg eingesetzt werden kann.

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SummaryPossibilities and Limitations of the Base Friction Model The paper deals with a new technology for two-dimensional model tests in rock mechanics introduced by Goodman. In this model gravity is simulated by base friction forces. Their direction is to be that of gravity. The two-dimensional model is placed on a horizontal base. A movement of this base relative to the model produce frictional forces which model gravity.First a single model element placed on an inclined plane is analysed resulting in a stability diagram. The purpose of the subsequent analysis is to assess whether the mechanisms of failure being investigated, i. e. sliding, toppling, and toppling combined with sliding, are adequately reproduced by the base friction model.The specific mechanisms toppling and sliding produce kineticly valid results. Considerable errors are to be expected for toppling combined with sliding, because of the specific base friction feature. Mechanisms including velocity and acceleration cannot be modeled by base friction.Finally the limitations of the base friction model as a design tool and instrument for rock mechanics research are discussed.

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RésuméPossibilités et limites du base friction model Le présent article traite d'une nouvelle technologie des essais à deux dimensions, introduite par Goodman, sur la mécanique des roches. Par cette technologie les forces en prototype, produites par la gravitation, doivent être remplacées par des forces de frottement. Leur direction doit être la même que celle de la gravitation. Le modèle à deux dimensions est posé sur un plan horizontal. Le mouvement relatif du modèle contre la base horizontale produit des forces de frottement, qui modèlent la gravitation.A l'aide d'un diagramme de stabilité pour un élément isolé sur un plan incliné, on fait des analyses pour savoir si les états de mouvement aparaissant à la rupture de la roche, c'est-à-dire le fait de glisser, basculer, et basculer en même temps que glisser, peuvent être modelés exactement avec le base friction model.Les mécanismes glisser et basculer produisent des résultats qui sont cinétiquement réels. Des fautes remarquables doivent être attendues pour le fait de basculer en même temps que glisser à cause de la mécanique spécifique du modèle. A modeler des vitesses et des accélérations le modèle n'est pas propre.En conclusion on expose une critique détaillée pour savoir jusqu'à quel point cette méthode peut servir comme moyen de dimensionnement dans la pratique et comme instrument pour la recherche en mécanique des roches.

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Mit 9 Abbildungen     

Approach to complete limit equilibrium analysis for rock wedges — the method of “artificial supports”

SummaryApproach to Complete Limit Equilibrium Analysis for Rock Wedges — The Method of Artificial Supports Since the movement of rock wedges or blocks is the primary phenomenon in rock mass failure, it is convenient to use limit equilibrium approaches for stability analysis. In spite of their wide use, limit equilibrium analysis is often restricted due to: 1) the usual procedural simplifications (regarding geometry, force application, failure modes), and 2) basic deficiencies of the limit equilibrium approach (the fundamentally indeterminate rigid body problem requires assumptions regarding the force reactions). The method of artificial supports intends to circumvent or reduce many of these restrictions. In particular, the problem of unknown force distribution on the supporting plane is reduced by specifically considering and optimizing a variety of reactions on these planes. All sliding modes of failure — i. e., translational, free and restrained rotational sliding — can be correctly modelled. Particularly significant is the result that the usual assumption oftranslational sliding can be incorrect andunsafe, if forces other than the weight are significant. The methodologies employed in the artificial support model can be extended to all modes of failure, i. e., lifting off and toppling in addition to the previously mentioned sliding modes; this is demonstrated with a procedure for a complete stability analysis for a 2-joint wedge.

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ZusammenfassungEin Weg zur vollständigen Gleichgewichtsberechnung für Felskörper — Die Methode der Künstlichen Auflager Da die Bewegung von Einzelblöcken das primäre Phänomen bei Felsstürzen ist, eignen sich Grenzgleichgewichtsbetrachtungen besonders gut für Stabilitätsuntersuchungen. Vor allem wegen der üblichen Vereinfachungen (Geometrie, Kräfteansätze, Versagensmechanismen) und grundlegender Unzulänglichkeiten (das grundsätzlich statisch unbestimmte Starrkörperproblem erfordert Annahmen bezüglich der Auflagerkräfte) sind solche Grenzgleichgewichtsbetrachtungen oft nur beschränkt anwendbar, obwohl sie häufig angewendet werden. Es wird versucht, mit der Methode der künstlichen Auflager viele dieser Einschränkungen zu umgehen. Vor allem wird das Problem der unbekannten Spannungsverteilung in den Auflageflächen dadurch reduziert, daß mögliche Kombinationen solcher Reaktionen in die Rechnung einbezogen und optimiert werden. Alle Gleitbewegungen, seien es Translationen oder freie bzw. beschränkte Rotationen auf den Auflageflächen, können korrekt behandelt werden. Besondere Bedeutung kommt aber der Tatsache zu, daß die übliche Annahme einer translatorischen Gleitung falsch ist bzw. daß man damit auf der unsicheren Seite liegt, wenn außer dem Eigengewicht noch andere Kräfte einwirken.Die Überlegungen, die der Modellvorstellung der künstlichen Auflager zugrunde gelegt wurden, können auf alle Instabilitätsfälle ausgedehnt werden, also auch auf Abheben und Kippen zusätzlich zu den vorhin genannten Gleitbewegungen; dies wird am Beispiel einer Rechenprozedur für eine vollständige Stabilitätsuntersuchung eines Gleitkeils gezeigt.

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RésuméTentative visant à compléter l'analyse par équilibre limite — la méthode des supports artificiels Le fait que le déplacement de blocs est le principal phénomène d'instabilité en massif rocheux suggère l'utilisation de méthodes d'équilibre limite à l'étude de sa stabilité. Bien qu'elles soient fréquemment utilisées, les analyses par équilibre limite sont souvent restreintes par suite 1) de simplifications opérationnelles (concernant la géométrie, les forces et les modes d'instabilité), et 2) des insuffisances fondamentales de cette approche (le problème des corps indéformables est en essence statiquement indéterminé et réclame en conséquence l'adoption d'hypothèses sur la teneur des réactions).L'intention de la méthode des supports artificiels est de réduire ou éviter plusieures de ces restrictions. En particulier le problème de la distribution inconnue des forces sur le plan d'assise est résolu en considérant et optimisant un certain nombre de réactions entre corps rigide et le plan de base. Tous les modes d'instabilité au glissement — à savoir translation, rotation restreinte et rotation libre — peuvent être correctement représentés. Spécialement digne d'intérêt est à cet égard le résultat concernant l'habituelle hypothèse de glissement en translation, puisque celui-ci peut s'avérer incorrect et exhiber des facteurs de sécurité supérieurs, par rapport à un glissement en rotation, lorsque des forces autres que le poids sont à considérer.La méthodologie servant de base à la méthode des supports artificiels peut être étendue à tous modes d'instabilité, à savoir: le soulèvement et le renversement venant compléter ceux précités; ceci est illustré par le développement d'une procédure d'analyse complète d'un bloc monolithique découpé par deux fissures.

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With 13 Figures     

Die Diabasvorkommen des Amazonasgebietes und das Problem des Intrusionsmechanismus

Zusammenfassung Unter Bezug auf die beobachteten großräumigen Diabasvorkommen im Gebiet des Amazonasbeckens wird der Versuch unternommen, den Intrusionsmechanismus basaltischer Schmelzen prinzipiell zu erklären. Es läßt sich zeigen, daß das Problem der Magmenbewegung von dem der Magmaentstehung nicht zu trennen ist. Beide bedürfen der Anwendung sowohl hydrostatischer als auch hydrodynamischer Gesetzmäßigkeiten.Die Beachtung der hydrostatischen Gesichtspunkte erfordert einerseits eine Herdlage in den oberen Teilen des Erdmantels, wo aber andererseits die Entstehung der Schmelze aus thermischen Gründen nicht ohne Konvektionsströmungen denkbar ist.Die Annahme eines konvektiven Zirkulationssystems im Mantel, dessen Auswirkung gelegentlich durch Schweremessungen beobachtbar sein können, beantwortet viele wichtige offene Fragen im Problemkreis des Intrusionsmechanismus basischer Gesteine.

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Basing on huge occurrence of diabase in the Amazon basin, a limited distribution of which is dealt with in this paper, an outline of the principal mechanism of intrusions of basaltic magma is attempted. Apparently, the problem of movement of magma is not allowed to be regarded without that of its origin. Both, movement and origin, are subjected to hydrostatical and hydrodynamical laws.The application of the hydrostatics demands the source of magma to be in the upper parts of the earth's mantle. In this location, however, temperature seems to be insufficient to originate melted basaltic rocks unless thermical convection takes place.The postulation of a vertical system of circulation in the mantle, the effects of which sometimes may be recognized by gravity measurements, solves some important problems of the mechanism of intrusion. In this way, among other things, the deep lying mass of higher density along the center of the Amazon basin may be determined as to triassic-jurassic age.

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Résumé Considérant la présence de diabases en grande quantité dans le bassin de l'Amazone, l'auteur tente d'interpréter dans son principe le mécanisme d'intrusion des liquides basaltiques. Il semble que le problème du mouvement du magma ne peut pas être séparé de celui de son origine. Tous deux doivent être soumis à des lois hydrostatiques et hydrodynamiques.La considération du point de vue hydrostatique donne à penser que la source du magma se trouve dans la partie supérieure du manteau terrestre où cependant, pour des raisons thermiques, on ne peut penser à la formation de liquides magmatiques sans courants de convection.L'hypothèse d'un système de circulation convective dans le manteau, dont les effets ont parfois été observés par des mesures de gravité, apporte une solution à quelques problèmes concernant le mécanisme d'intrusion. Dans cet ordre d'idées, la masse profonde de forte densité située dans le centre du bassin de l'Amazone peut être rapportée au Triasique-Jurassige.

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Die Veröffentlichung der vorliegenden Arbeit erfolgt mit freundlicher Genehmigung der Petróleo Brasileiro, S. A. (Petrobrás) sowie der Gesellschaft für praktische Lagerstättenforschung GmbH (Prakla). Beiden Gesellschaften sei dafür an dieser Stelle aufrichtig gedankt!     

Zum Problem der Schichtlücken im Devon der Sierra Morena (Spanien)

Zusammenfassung Im Devon der nördlichen Sierra Morena und der Sierra de San Pedro treten Schichtlücken auf, die in den untersuchten Mulden ein unterschiedliches Ausmaß erreichen. Das Mitteldevon konnte nirgends nachgewiesen werden. Das Oberdevon folgt unmittelbar über unterdevonischen oder auch silurischen Schichten. Im südlichen Arbeitsgebiet kann sogar das Oberdevon fehlen, so daß unterkarbonische Sedimente über silurischen und älteren Schichten liegen.Für das Fehlen von Oberdevon kann Schwellenbildung und damit verbundene Abtragung vermutet werden. Die Schichtlücken im Unter- und Mitteldevon der übrigen Gebiete scheinen dagegen durch Unterbrechung der Sedimentzufuhr erklärbar zu sein.

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In the Devonian of northern Sierra Morena and Sierra de San Pedro there exist stratigraphical breaks of different amount in the investigated troughs. No Middle Devonian could be found. Upper Devonian rests directly upon Lower Devonian or Silurian rocks. Due to the occasional lack of Upper Devonian in the southern area under discussion even sediments of Lower Carboniferous age may superpose Silurian and older deposits.The absence of Upper Devonian is supposed to be caused by development of ridges and their erosion. However, stratigraphical breaks during Lower and Middle Devonian in the other areas seem to be explicable by non-deposition.

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Résumé Dans les synclinals étudiés du Dévonien de la Sierra Morena septentrionale et de la Sierra de San Pedro il y a des lacunes stratigraphiques atteignant de différentes ampleurs. Dévonien moyen ne fut nulle part observé. Dévonien supérieur suit immédiatement les couches du Dévonien inférieur ou bien du Silurien. Dans le secteur méridional il y a même des lacunes stratigraphiques du Dévonien supérieur, et les sédiments du Carbonifère inférieur reposent sur le Silurien ou sur des couches plus anciennes.Il est possible qu'un soulèvement d'un paléorelief accompagné de l'érosion soit responsable de la lacune du Dévonien supérieur. Quant aux lacunes du Dévonien inférieur et moyen des autres régions elles sont plutôt à expliquer par non-déposition.

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Orthogneisses of the Spessart crystalline complex,Northwest Bavaria: Indicators of the geotectonic environment?

The orthogneisses of the Spessart crystalline complex are derived from a granitic to granodioritic magma of S-type character which must have formed by anatexis of continental crust. It intruded into a relatively shallow crustal level, 410–420 Ma ago, at the Silurian. Trace element characteristics are consistent with a post-collision geotectonic environment testifying to extensional tectonics at the end of the Caledonian era.

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Zusammenfassung Die Orthogneise des Spessartkristallins lassen sich von einem granitischen bis granodioritischen Magma von S-Typ-Charakter ableiten, das durch Anatexis kontinentaler Kruste entstanden sein mu\ und in ein relativ oberflächennahes Krustenniveau intrudierte. Die Platznahme erfolgte vor 410–420 Ma, d. h. im Silur. Die Spurenelement-Muster der Orthogneise entsprechen denen von Post-Kollisions-Granitoiden, was als Hinweis auf eine Phase der Dehnungstektonik am Ende der kaledonischen ära bewertet werden kann.

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Résumé Les orthogneiss du Spessart sont dérivés d'un magma granitique à granodioritique de type S qui doit s'Être formé par anatexie de la croûte continentale. Ce magma a été intrudé dans un niveau peu profond de la croûte il y a 410–420 Ma c'est-à-dire au Silurien. La distribution des éléments en traces est en accord avec celle des granitoÏdes formés dans un contexte géodynamique de post-collision. Cette observation est en faveur d'une phase d'extension tectonique à la fin du cycle calédonien.

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, — Wojcieszów-Kalke. , — . . , , , , .

     

Deformation and metamorphism at the base of the Helgeland nappe complex,northwest of Grong (Northern Norway)

Pelites, carbonate-silicate rocks and mafic rocks occurring at the base of the Helgeland nappe complex northwest of Grong (N. Norway) were subjected together with the crystalline basement to medium grade metamorphism and threefold deformation during Caledonian times.During the first act of deformation temperature increased and reached a maximum of 600–650°C at 6–7 Kb after the cessation of the first deformation event. At the peak of metamorphism granitic, aplitic and pegmatitic rocks were formed.During the second and third acts of deformation the temperature decreased to 500–400°C. Mylonites, formed during the second act of deformation, indicate that there was nappe movement from NW to SE. Simple shearing with direction of the main elongation parallel to the fold axes was associated with the second deformation. During the third deformation simple shearing also occurred. However, elongation took place oblique to the fold axes and the sense of rotation was opposite to that of the second deformation.

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Zusammenfassung An der Basis des Helgeland-Komplexes nordwestlich von Grong (Nord-Norwegen) wurden pelitische, kalksilikatische und basische Gesteine zusammen mit dem Kristallinen Grundgebirge in kaledonischer Zeit von drei aufeinanderfolgenden Faltungsakten erfaßt. Dabei herrschten amphibolitfazielle Temperaturen.Während der ersten Deformation stieg die Temperatur an. Das Maximum von 600–650°C wurde, bei einem Druck von 6–7 Kb, nach der ersten und vor der zweiten Deformation erreicht. Gleichzeitig intrudierten Granite, Aplite und Pegmatite. Während der zweiten und dritten Deformation sank die Temperatur wieder auf 500–400°C. Im Zuge des zweiten Deformationsaktes entstanden stellenweise Mylonite, die auf Deckenbewegungen von NW nach SE hindeuten. Zweite und dritte Deformation sind beide rotational, während der zweiten liegt die Hauptdehnungsrichtung parallel zu den Faltenachsen, während der dritten aber schräg zu ihnen. Der Rotationssinn der dritten Deformation ist dem der zweiten entgegengesetzt.

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Résumé En Norvège septentrionale, au NW de Grong, la base du complexe d'Helgeland composée de metapélites, de roches calc-silicatiques et de roches mafiques, et le soubassement cristallin de ce complexe ont subi ensemble trois actes de déformation successifs à des températures du faciès amphibolites, pendant les temps calédoniens.Durant le premier acte la température a monté. Le maximum de 600–650° C, sous une pression de 6–7 kbar, a été atteint après la fin de cette déformation et avant la deuxième; des roches granitiques, aplitiques et pegmatitiques se sont formées au cours de ce stade. Durant le deuxième et le troisième acte de déformation, la température diminuait à 500–400° C. Des mylonites, indiquant un transport des nappes du NW vers le SE, ont été formées au cours de la deuxième phase. Celle-ci est caractérisée par un mouvement rotatoire par cisaillement simple, l'élongation étant parallèle aux axes des plis. La troisième phase était égalément une phase de mouvements rotatoires, mais en sens opposé et avec un élongation oblique aux axes.

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( ) , - - , . . . 600– 650° 6 – 7 , . , . 500 – 400°. , . , , — . , .

     

Rb-Sr evidence for the presence of Ordovician gsranites in the deformed basement of the Badajoz-Córdoba belt,SW Spain

A Rb-Sr whole-rock investigation of suites of samples from two orthogneiss bodies in the Almendralejo area of the Oporto-Portalegre-Badajoz-Córdoba belt points to an Ordovician age for the granitic magmatism: about 470 Ma for the Almendralejo Gneiss (peralkaline metagranite) and about 425 Ma for the Ribera del Fresno Gneiss (leucocratic subaluminous metagranite), both with high initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios. This points to a post-Ordovician (Hercynian) age for the metamorphism and tectonic deformation that affected the area, including the gneisses, and rules out the alleged Cadomian or even older age.

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Zusammenfassung Die Rb-Sr-Gesamtgesteinsanalysen von Probeserien zweier orthogneisischer Körper der Almendralejo-Region des Oporto-Portalegre-Badajoz-Córdoba-Gürtels weisen auf ein ordovizisches Alter des granitischen Magmas hin: rund 470 Ma für den Almendralejo-Gneis (peralkaliner Metagranit) und rund 425 Ma für den Ribera del Fresno-Gneis (leukokratischer Metagranit), beide bei einem hohen initialen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Diese Ergebnisse deuten auf ein post-ordovizisches (herzynisches) Alter der Metamorphose und der tektonischen Deformation hin, die das Gebiet, einschließ-lich des Gneises, beeinflußt haben. Sie schließen ein vermeintliches kadomisches oder älteres Alter aus.

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Résumé Une étude par Rb-Sr sur roche totale de séries d'échantillons de deux massifs d'orthogneiss de la région d'Almendralejo, dans la ceinture Oporto-Portalegre-Badajoz-Cordoue, indique un âge ordovicien pour le magmatisme granitique: environ 470 Ma pour le gneiss d'Almendralejo (métagranite peralcalin) et environ 425 Ma pour le gneiss de Ribera del Fresno (métagranite leucocrate subalumineux), tous deux avec des rapports initiaux⁸⁷Sr/⁸⁶Sr élevés. Ces résultats indiquent un âge post-ordovicien (hercynien) pour le métamorphisme et la déformation tectonique qui ont affecté la région, y compris les gneiss, et éliminent l'hypothèse proposée par ailleurs d'un âge cadomien ou même plus ancien.

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— — — Rb/Sr : 425 -- ( ) 470 ( ) ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr . - ( ) , , . , .

     

Niveaux intercalaires dans les strates de basalte des plateaux de l'archipel de kerguelen

Résumé On étudie du point de vue géochimique des niveaux rouges régulièrement intercalés entre des strates de basalte de plateau dans l'Archipel de Kerguelen. Le résultat principal de ces observations est de montrer l'évolution géochimique des éléments sous l'influence de l'action hydrothermale développée lors de l'arrivée du basalte supérieur. Partant des zones saines des basaltes, cette évolution atteint un maximum dans la couche intermédiaire, en liaison avec la structure vitreuse et la texture de celle-ci. La facilité de libération des oxydes de fer et d'aluminium, l'étude pétrographique ainsi que les rapports morphologiques nets de la couche rouge avec ses voisines permettent de considérer celle-ci comme une formation pyroclastique, ou cendreuse, riche en verre et distincte des basaltes adjacents.L'analyse minéralogique, chimique pollinique et micro-morphologique de cette formation permettent de ne pas retenir l'hypothèse d'une action ferralitique pour expliquer la rubéfaction.

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We studied with geochemistric methods red levels regularly inserted beetween basaltic layers of the Kerguelen Plateau. The main result of these observations is to show the geochemistric evolution of the elements under the influence of the hydrothermal action, developed during the coming of the upper basalt flow. Coming from safe zones of basalts this evolution reaches a maximum in the intermediary layer, in union with the vitrous structure and its texture. Easiness of the liberation of iron and aluminium oxyds, petrographic study and clean morphological relations of the red layer with the adjacent one allow to consider the red layer as a pyroclastic or ashic formation, rich in glass and distinct from the adjacent basalts.Chemical studies of pollens, mineralogical and micro-morphological analysis of this formation permit to exclude the hypothesis of a ferralitic action to explain the rubifaction.

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Zusammenfassung Es wurden rote den Basaltlagen der Kerguelen Hochebene regelmäßig eingeschaltete Zonen geochemisch untersucht. Das Hauptergebnis dieser Studien ist die Kenntnis der geochemischen Evolution der verschiedenen chemischen Elemente unter dem Einfluß hydrothermaler Tätigkeit, während folgender Basaltextrusionen. Von den unveränderten Basaltlagen kommend erreicht diese Evolution ein Maximum an der roten, zwischenliegenden Zone, die eine glasige Struktur und Textur zeigt. Die Leichtigkeit, mit der Eisen- und Aluminiumoxyde freiwerden, der petrographische Befund und die rein morphologischen Beziehungen zwischen der roten Lage und der folgenden Basaltlage erlauben es, die rote Lage als pyroklastische Lage oder Aschenlage zu bezeichnen, die reich an Glas ist und sich von den angrenzenden Basalten unterscheidet.Mineralogische, chemische, pollenanalytische und mikromorphologische Untersuchungen widerlegen die Annahme, daß die Rötung unter lateristischen Bedingungen entstanden sei.

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Kerguelen. .

     

Beobachtungen zur mechanischen und zeitlichen Deutung kleintektonischer Trennflächen im Ruhrkarbon

Zusammenfassung Aus Anschliffbildern von Kohleproben und analogen Erscheinungsformen bei Gesteinsklüften wird zur Frage des mechanischen Charakters der bankrechten Schlechten Stellung genommen.Weiterhin werden verschiedene Entstehungsursachen bankschräger, streichender Trennflächen in Kohle und Nebengestein diskutiert und der Zeitpunkt ihres Aufreißens im Ablauf des Faltungsvorganges festgelegt.

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Vertical jointing within the Carboniferous of the Subvariscean Foredeep are analyzed mechanically and, in relation to the general deformation of the belt.

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Resumé D'après des sections polies d'échantillons de houille et des formes analogues dans les fissures de roches, les auteurs déterminent le caractère mécanique des cassures orthogonales.Ensuite ils discutend plusieurs causes de formation des plans de séparations obliques dans la houille et les roches encaissantes et fixent le moment de leur formation dans le cours du plissement.

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. , .

     

Magnetfeldanomalien in der Eifel

The magnetic anomalies over the Laach volcanics and in adjacent areas were interpreted by comparison with the fields of three-dimensional model bodies. In addition to an aeromagnetic survey, magnetic measurements were carried out on the ground and in the laboratory. Most of the model bodies in the Laach volcanic field require a thickness adjustment of only a few tens of meters to achieve a correlation of the magnetic model fields with the anomalies detected at ground level or at flight altitude.The three-dimensional model calculations did not yield any evidence for the existence of a deep-seated body which might be interpreted as a remnant magma chamber from which magma was explosively extruded during the eruption of the Laacher See volcano.The extensive positive magnetic anomaly near Ahrweiler is interpreted as being caused by a magnetized tabular body located at a depth of 8 km.The sharp bend of the isolines in the northeastern part of the Ahrweiler anomaly is a possible indication of the existence of magnetic rock at a maximum depth of 3–4 km. However, the rock need not necessarily occur in the form of a discrete body. The longitudinal axis of the model body lies on the line connecting the Siebengebirge with the Laach volcanic area.Two model body configurations have been developed for the magnetic anomaly near Kelberg. One of them consists of an upper part corresponding to the magma chamber of the Tertiary volcanics of the Hocheifel (high Eifel), and a lower part that can be regarded as a southern extension of the deep-seated body which is probably the source of the Ahrweiler anomaly. The other configuration represents a magnetized zone formed by thermal metamorphism due to an underlying plutonic body or by magma differentiation, possibly during the Paleozoic.

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Zusammenfassung Die Magnetfeldanomalien im Raum der Laacher Vulkanite und deren Umgebung wurden durch Vergleich mit den Feldern von dreidimensionalen Modellkörpern interpretiert. Dazu wurden außer der aeromagnetischen Vermessung auch ergänzende Magnetfeldmessungen am Boden sowie gesteinsmagnetische Messungen herangezogen. Für die Mehrzahl der Modellkörper im Laacher Vulkanfeld reicht eine Mächtigkeit von einigen Zehnermetern aus, um die magnetischen Modellfelder den gemessenen Anomalien in Boden- und Flugniveau anzugleichen.Die dreidimensionalen Modellrechnungen haben keinen Hinweis auf die Existenz eines tiefreichenden Körpers ergeben, der als Restkörper einer Magmenkammer, die bei der Eruption des Laacher Sees z. T. ausgeblasen wurde, gedeutet werden könnte.Der weiträumigen magnetisch positiven Anomalie bei Ahrweiler wird eine magnetisierte Platte in ca. 8 km Tiefe zugeordnet.In der engräumigen Krümmung der Isolinien im NE-Teil der Ahrweiler-Anomalie deutet sich magnetisches Gestein in maximal 3–4 km Tiefe an, das aber nicht unbedingt als ein kompakter Körper vorliegen muß. Die Längsachse des betreffenden Modellkörpers liegt in der Verbindungslinie von Siebengebirge und Laacher Vulkangebiet.Fur die magnetische Anomalie bei Kelberg sind zwei Modellkörperkonfigurationen erarbeitet worden — die eine besteht aus einem oberen Modellkörper, welcher der Magmenkammer des tertiären Hocheifelvulkanismus entspricht und aus einem unteren Körper, der als Erweiterung nach Süden des für die Ahrweiler-Anomalie angenommenen tiefen Körpers betrachtet werden kann. Die andere Konfiguration stellt eine magnetisierte Zone dar, die durch thermischen Kontakt mit einem darunterliegenden plutonischen Körper oder auch durch Magmendifferenzierung, möglicherweise im Paläozoikum, entstanden ist.

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Résumé Les anomalies magnétiques dans les volcanites du Laacher See et dans les régions avoisinantes ont été interprétées par comparaison avec les champs qu'engendreraient des corps-modèles tridimensionnels. Outre un levé aéromagnétique, des mesures complémentaires ont été effectuées sur le terrain et sur des échantillons de roches. Dans la région volcanique de Laach, la plupart des corps-modèles utilisés requièrent un ajustement en épaisseur qui ne dépasse pas quelques dizaines de mètres pour assurer la corrélation entre les champs magnétiques du modèle et les anomalies mesurées.Le calcul du modèle tridimensionnel n'a fourni aucune indication de l'existence d'un corps profond qui pourrait s'interpréter comme le reste d'une chambre magmatique, partiellement vidée par l'éruption du Laacher See.L'anomalie magnétique positive qui affecte une grande surface près d'Ahrweiler est interprétée comme due à un corps magnétique tabulaire situé à 8 km de profondeur.La courbure prononcée des isogrades dans la partie nord-est de l'anomalie d'Ahrweiler pourrait traduire la présence d'une roche magnétique à une profondeur maximale de 3 à 4 km. Cette roche ne doit cependant pas nécessairement se présenter sous la forme d'un corps individualisé. Le grand axe du corps magnétique modèle correspond à la ligne qui relie le Siebengebirge à la région de Laach.En ce qui concerne l'anomalie magnétique de Kelberg, deux configurations de corps-modèles ont été envisagées. La première consiste en un corps peu profond correspondant à la chambre magmatique du volcanisme tertiaire du Haut Eifel et en un corps plus profond qui pourrait être le prolongement vers le sud de celui qui serait responsable de l'anomalie d'Ahrweiler. L'autre configuration fait appel à une zone magnétique formée soit par le métamorphisme thermique engendré par une masse plutonique sousjacente, soit par une différenciation magmatique d'âge paléozoïque probable.

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. , , . , , . , , , . Ahrweiler'a , 8 . Ahrweiler'a , 3–4 , . , . , Kelberg'a, : , , , , , Ahrweiler'a. , , , , , , .

     

Paläotemperaturen und Paläoklima in Obertrias und Lias der Alpen

Zusammenfassung Für 172 karbonatische Proben aus Nor bis Mittellias der Alpen wurden Paläotemperaturen nach dem¹⁸O/¹⁶O-Mischungsverhältnis bestimmt. Untersucht wurden vor allem Fossilien, und zwar bevorzugt solche, die primär vorwiegend oder gänzlich aus Calcit bestanden haben; daneben auch Ooide und Gesteine. Um diagenetischen Verschiebungen des¹⁸O/¹⁶O-Verhältnisses aus dem Wege zu gehen, wurde der Diagenese-Grad jeweils optisch und mit der röntgenographischen Phasen-Analyse geprüft; sichtbar rekristallisiertes Material wurde nicht verwertet.Die ermittelten Paläotemperaturen zeigen — nach Alter und Fazies-Gruppen getrennt dargestellt (Abb. 2) — meist deutliche Häufungen, die angesichts der relativ großen Probenzahlen und der unterschiedlichen diagenetischen Bedingungen für die einzelnen Proben den ursprünglichen Wasser-Temperaturen annähernd entsprechen dürften; diese Annahme wird durch Paläotemperaturen aus aragonitischem Material für das Rät bestätigt. Bei der Interpretation der Paläotemperaturen wurden paläogeographische Faktoren (Bathymetrie, Salzgehalt u. a.), soweit bekannt, berücksichtigt. Für die norischen Flachmeer-Proben ergeben sich Temperaturen um 25°C, für die rätischen etwas niedrigere Werte. Einem Temperatur-Minimum im Unterlias folgte im Mittellias eine Erwärmung um mehrere Grade. Demnach dürften die obertriassischen Korallen-Riffe in den Nördlichen Kalkalpen während während des Unterlias aus klimatischen Gründen abgestorben sein.

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172 carbonate samples from the Alps (mainly the Northern Calcareous Alps) ranging from Norian to Middle Liassic age, have been investigated for their¹⁸O/¹⁶O-content. Paleotemperatures have been determined. The analysed samples — fossils, mainly with primary calcitic shells, ooids and carbonatic sediments —were carefully selected by optical and x-ray methods.The results are given in fig. 2. Paleotemperatures are plotted in groups of the same age and equal or similar facies. The maximum of each group is assumed to represent the average water-temperature of that time. The interpretation of the paleotemperatures refers also to paleogeographic factors, e. g. bathymetry and salinity.The Noric shelf-sea paleotemperatures are in the range of about 25° C and show a systematic decrease to the Upper Rhaetian; a minimum temperature during the Lower Liassic (18° C) was followed by a warmer climatic period in the Middle Liassic. It is assumed that the Upper Triassic coral-reefs of the Northern Calcareous Alps died out because of the low temperature.

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Résumé Pour 172 échantillons carbonates allant du Norien jusqu'au Lias moyen des Alpes on a déterminé les paleotemperatures d'après le rapport¹⁸O/¹⁶O. Étudiant surtout des fossiles, nous avons préféré ceux qui, dès l'origine, consistaient en grande partie ou totalement en calcite; en outre nous avons utilisé des ooides et des roches. Pour éviter l'altération diagénétique du rapport¹⁸O/¹⁶O, on a examiné le degré de la diagnèse sous le microscope et à l'aide des rayons X; le matériel visiblement récristallisé a été exclu de l'étude.Les températures déterminées — groupées selon l'âge et le faciès (fig. 2) —s'accumulent pour la plupart clairement autour de valeurs qui, vraisemblablement, représentent les températures originales de l'eau de mer — vu le nombre élevé des échantillons et les conditions variées de diagenèse qu'ils ont subi. Cette supposition a été vérifiée par des températures determinées sur de l'aragonite pour le Rhétien (Kaltenegger 1967). En interprétant les paléotempératures on a tenu compte des facteurs de paléogéographie (bathymétrie, salinité etc.).Les échantillons noriens provenant d'une mer peu profonde ont donné des températures d'environ 25° C, les échantillons rhétiens des valeurs un peu plus basses. Un minimum pendant le Lias inférieur a été suivi, pendant le Lias moyen, par un réchauffement de plusieurs degrés. On peut donc penser que les récifs coralliens du Trias supérieur dans les Alpes calcaires septentrionales se sont retirés pour des raisons climatiques au cours du Lias inférieur.

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0¹⁸ / 0¹⁶ 165 . . . , , . 0¹⁸ / 0¹⁶ . , , . , . 25°, — . , . , .

     

Der kristalline Untergrund der Nordalpen in Österreich

Zusammenfassung Ungefähr 60 Tiefbohrungen haben bisher den kristallinen Untergrund der Molassezone und der Nordalpen in Österreich erreicht. Jungpaläozoikum, Jura und Kreide bedecken zum Teil den tiefgründig verwitterten Untergrund, der aus Metamorphiten, Plutoniten und Migmatiten besteht. Zwischen der Enns und der Tulln liegt das Tertiär der Molassezone direkt über dem Kristallin. 13 chemische Analysen von Untergrundsgesteinen werden mit dem Chemismus ähnlicher Gesteine von der Oberfläche verglichen. Die Gneise des Penninikums (Tauernfenster) dürften als metamorphe Äquivalente der beschriebenen Gesteine des Untergrundes zu betrachten sein.

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Up till now approximately 60 drillings have reached the crystalline basement of the Molasse Zone and of the Northern Alps. Upper Paleozoic-, Jurassic- and Cretaceous rocks are partly covering the deeply weathered basement which consists of metamorphites, plutonites and migmatites. Between the Enns- and the Tulln river Tertiary sediments overly directly the crystalline basement. 13 chemical analyses of plutonites and migmatites were presented and compared with similar rocks from the surface. The gneisses of the Penninic zone (Tauernfenster) seem to be the metamorphic equivalents of the described formation below the Northern Alps.

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Résumé Jusqu'à présent, environ 60 forages de grande profondeur ont pénétré dans le soubassement cristallin de la zone mollassique et des Alpes septentrionales en Autriche. Le Paléozoïque supérieur, le Jurassique et le Crétacé que recouvrent partiellement le socle, profondément altéré, qui se compose de métamorphites, de plutonites et de migmatites. Entre les rivières de l'Enns et de la Tulln, les roches tertiaires de la zone molassique se trouvent immédiatement sur le cristallin. Les résultats de 13 analyses chimiques de roches provenant du socle ont été comparés avec la composition chimique de roches analogues de la surface. Les gneiss de la zone pennine (fenêtre des Tauern) sont à considérer comme les équivalents métamorphiques du cristallin décrit.

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60 , . , . , . . 13- . ( ) , .

     

Seismic model of Iceland's crust

The data of the two long seismic profiles crossing Iceland (Nasp 1972 andRrisp 1977) have revealed its deeper structure and its relation to the Reykjanes and the Faeroe-Iceland Ridge. All deep velocity levels dip down from the ocean towards Iceland. The maximum velocity found on Iceland does not exceed 7.6–7.7 km/s. The 7.0 km/s velocity level is of complex shape. Due to a disagreement of first arrivals at the crosspoint of the two profiles crustal velocity anisotropy may exist.Two different models can be derived from the seismic cross sections. The first model contains a thin oceanic crust being 10–15 km thick. This layer is followed directly by the asthenosphere with velocities near 7.0–7.4 km/s. The top of this diapir-like asthenosphere should be in a partly molten stage. The other version, favoured by the authors, suggests a crust of 30 km thickness which is underlain by mantle material with velocities of 7.5–7.7 km/s. The top of the asthenosphere is assumed to exist in a depth of about 50 km. In the upper crust at 10–15 km depth there occurs a local zone of rocks being in a partly molten stage, as evidenced by the reduced shear wave velocity and the high electrical conductivity. Due to this configuration Iceland forms combined structure with the Faeroe-Iceland Ridge. Despite of its great thickness the crust of Iceland must be regarded as belonging to the oceanic type because of its basic rock composition, thus it is classified as suboceanic.

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Zusammenfassung Die Daten der beiden seismischen Langprofile auf Island (Nasp 1972 undRrisp 1977) erlauben Aussagen über die tiefere Struktur Islands und deren Zusammenhang mit dem Reykjanes und dem Faeroe-Island-Rücken. Alle tieferen Geschwindigkeitshorizonte fallen vom Ozean her unter Island ein. Die größte unter Island beobachtete Geschwindigkeit beträgt 7.6–7.7 km/s. Einen komplizierten Verlauf zeigt die 7.0 km/s Geschwindigkeitslinie. Andererseits kann auch Anisotrophie nicht ausgeschlossen werden.Die berechneten seismischen Profile erlauben zwei Interpretationen für die Krustenstruktur Islands. Die erste Deutung geht von einer dünnen (10–15 km mächtigen) ozeanischen Kruste aus, die direkt von der domartig aufdringenden Asthenosphere unterlagert wird. Der oberste Bereich der Asthenosphäre ist partiell geschmolzen und zeigt Geschwindigkeiten von über 7.0–7.4 km/s. Die andere, von den Autoren vertretene Deutung, geht von einer etwa 30 km mächtigen Kruste aus, die auf Mantelmaterial mit Geschwindigkeiten von 7.5–7.7 km/s liegt. Die Asthenosphäre folgt erst in 50 km Tiefe. Innerhalb der Kruste ist in 10–15 km Tiefe eine begrenzte Zone mit partiell geschmolzenem Gestein eingelagert, die sich durch eine verringerte Geschwindigkeit der Scherwellen und eine hohe elektrische Leitfähigkeit zu erkennen gibt. Die Kruste Islands bildet mit der Faeroe-Island-Rückens eine Einheit. Ungeachtet der Krustendicke von 30 km gehört die Kruste Islands aufgrund der basischen Zusammensetzung zum ozeanischen Typ und nicht zum kontinentalen.

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Résumé Les données sur les deux longs profils sismiques en Islande (Nasp 1972 etRrisp 1977) permettent de déterminer la structure profonde et la relation avec le Seuil de Reykanes et des ïles Färoe. Tous les horizons à vitesse faible viennent du côté de l'Océan sous l'Islande. La vitesse la plus élevée observée sous l'Islande est de 7.6 à 7.7 km/sec. La courbe des vitesses montre une allure compliquée. D'autre part l'anisotropie ne peut être exclue. Les profils sismiques permettent deux interprétations de la structure de la croûte sous l'Islande. La première est celle d'un croûte mince (10–15 km) océanique, placée directement au-dessus de l'asthénosphère qui y pénétre à la manière d'un arceau. La couche supérieure de l'asthénosphère est partiellement fondue et montre des vitesses de plus de 7.0–7.4 km/sec. L'autre interprétation, d'après les auteurs, part d'une croûte de presque 30 km. au-dessus d'une espèce de manteau où la vitesse irait de 7.5 à 7.7 km/sec. L'asthénosphère se trouverait à 50 km. de profondeur. A l'intérieur de la croûte, à une profondeur de 10–15 km. se trouverait une zone restreinte, partiellement fondue, que revèle une vitesse réduite des ondes de cisaillement et sa haute conductibilité. La croûte d'Islands et celle du Seuil des Iles Färoe ne forment qu'une seule unité. Malgré la valeur de 30 km. la croûte d'Islande appartient au type oc"anique, et non pas au type continental à cause de sa constitution basique.

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(—1972 —1977) - . , 7,7 /. . . 10–15 , 7,0–7,4 /. . , , 30 7,5–7,7 /. 50 . 12–18 , . , .