Accuracy limits of palaeomagnetic chronology

The paper deals with palaeomagnetic chronology as a statistical method. Using R. Fisher's statistics, the author derived the mean virtual pole positions, beginning with the Quaternary up to the Devonian, from data published in different countries and laboratories for the Eurasian continent up to the end of the year of 1966. From the mean pole positions the divergence of palaeomagnetic directions was computed and its value for Central Europe versus time was plotted. — Palaeomagnetic research into biostratigraphically dated rocks and mineral deposits in the Bohemian Massif has reached a stage, where it is possible to study the tectonic development of mineral deposits in relation to tectonic development of various basins, grabens and rock blocks. With respect to tectonic deformations, to the natural scattering of palaeomagnetic directions and to the accuracy in deriving the mean values of palaeomagnetic divergence, it is possible to achieve an accuracy in palaeomagnetic dating within the limits of a geological period, i.e. some tens of millions of years. Some other parameters may be used in special instances to reach a higher degree of accuracy.

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Zusammenfassung Die Arbeit behandelt die paläomagnetische Chronologie als statistische Methode im Hinblick auf die Erforschung von Lagerstätten. Mit der statistischen Methode von R. Fisher berechnet der Verfasser die mittleren Lagen der virtuellen Pole vom Quartär bis zum Devon; zur Berechnung wurden die paläomagnetischen Daten ausgenutzt, die für den eurasischen Erdteil bis 1966 veröffentlicht wurden. Von den mittleren Pollagen wurde die Divergenz der paläomagnetischen Richtungen für Mitteleuropa abgeleitet und ihr Wert wurde als Zeitfunktion graphisch dargestellt. Auf diese Weise wurde durch eine objektive Methode eine chronologische Vergleichskala ermittelt, die sich auf ein umfangreiches statistisches Material vom gesamten eurasischen Erdteil stützt. — Die paläomagnetische Erforschung der biostratigraphisch datierten Gesteine und Lagerstätten von Mineralrohstoffen auf dem Gebiet des Böhmischen Massivs ist so weit fortgeschritten, daß es möglich ist, die tektonische Entwicklung der Lagerstätten mit Bezug auf die tektonische Entwicklung verschiedener Becken, Gräben, ganzer Gesteinsblöcke usw. zu untersuchen. Mit Rücksicht auf die tektonischen Deformationen, auf den natürlichen Streubereich der paläomagnetischen Richtungen und auf den Genauigkeitsgrad der Ableitung der mittleren Werte der paläomagnetischen Divergenz besteht die Möglichkeit, bei der paläomagnetischen Datierung die Genauigkeit im Bereich von einigen zehn Millionen Jahren zu erreichen. In speziellen Fällen ist es zweckmäßig, auch andere Parameter zum Erreichen eines höheren Genauigkeitsgrades zu benützen.

     

Paläomagnetismus in den Rhombenporphyren von Oslo und in den Rhyoliten,Doleriten und Sedimenten des Estérel

Zusammenfassung Es werden einige Ergebnisse mitgeteilt über paläomagnetische Untersuchungen, die vom Mineralogisch-Geologischen Institut in Utrecht unter Mitarbeit des Königlich-Niederländischen Meteorologischen Instituts in de Bilt durchgeführt werden. Während der Entmagnetisierungsversuche zeigte es sich, daß viele Gesteinsproben neben einer ursprünglichen Magnetisierung, die wahrscheinlich während der Ablagerung entstanden ist, noch störende sekundäre magnetische Komponenten in der Richtung des heutigen Erdfeldes besitzen. Diese sekundären Komponenten kann man ganz durch teilweise Entmagnetisierung entfernen; die ursprüngliche Komponente des Magnetismus wird dabei auch kleiner, aber die Abnahme wird erst bedeutend bei Anwendung von hohen Temperaturen und sehr starken Wechselfeldern. Dadurch werden also auch diese Gesteine brauchbar für die Bestimmung des magnetischen Pols.     

Der Einfluß der mechanischen Zerkleinerung auf den Kalium-Gehalt von Biotitfraktionen

Zusammenfassung Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, daß durch das Vermählen und Zerreiben von Biotiten Korngrößenfraktionen mit sehr unterschiedlichen Kaliumgehalten entstehen. Zuerst ist mit abnehmender Korngröße ein leichter Anstieg der Kaliumwerte in den Fraktionen 300–100 m ø zu verzeichnen, dann fallen sie in den Siebfraktionen unterhalb 100 m ø sehr stark ab.Die am stärksten differierenden Werte wurden beim Biotit des Granits von der Kösseine beobachtet, bei welchem die Fraktion 200–100 m ø einen Kaliumgehalt von 7,11±0,08 Gew.-% und die Fraktion <25 m ø einen Wert von 4,39±0,05 Gew.-% aufweist. Gerade dieser Biotit besitzt ein besonders starkes Defizit in der Schicht der 12-koordinierten Alkaliionen. Diese Schicht ist im Mittel nur mit 1,67 positiven Valenzen pro Elementarzelle besetzt, was einem Unterschuß von 16,5% entspricht.Es ist naheliegend, daß bei mechanischen Beanspruchungen die Glimmerschichten bevorzugt in den Bereichen solcher Fehlordnung und schwächerer chemischer Bindung auseinanderreißen. Stärker gestörte Gitterteile werden also schneller und leichter zerkleinert und gelangen beim Sieben in die feinen Kornfraktionen. Daher ergeben die stärker von ihren fehlerhaften Schichten befreiten mittleren Korngrößen die höchsten Kaliumwerte. Die großen, von der mechanischen Zerlegung noch nicht so intensiv erfaßten Kristalle haben ein wenig niedrigere Kaliumgehalte, während in den feinsten Fraktionen als Sammelplatz der instabileren Teilchen die niedrigsten Werte beobachtet werden.Die Untersuchungsergebnisse lassen vermuten, daß sich für andere Elemente, wie z.B. Na, Rb, Pb und Sr, ähnliche Fraktionierungseffekte durch die mechanische Aufbereitung, Korngrößenklassierung und Separation von Biotiten ergeben.

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As a result of grinding the potassium values of the divers size fractions of biotite were found to be very different. The fractions between 300 and 100 m grain size show the highest potassium contents. Below 100 m grain size K decreases very strong.The structural formulas of these biotites indicate deficits in alkali ion positions of mica lattice up to 16,5%. This might suggest that the smaller mechanic stability of a part of the biotite components is related to disordering of lattice domains. After grinding these disordered particles are concentrated in the fractions of minor grain sizes.

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Herrn Dr. W. Harre, Hannover, danke ich für zahlreiche Diskussionen und die Anfertigung der Kaliumanalysen.     

Tektonische Triebkräfte der Lebensentwicklung?

Zusammenfassung Die gestellte Frage lautet, ob den großen Wendepunkten in der Geschichte des Lebens, der Entstehung neuer Organismengruppen, ihrem Aufblühen und Erlöschen tektonische Ursachen zugrunde liegen. Sie wird dahin beantwortet, daß gesetzmäßige Abhängigkeiten der Lebensgeschichte weder von orogenetischen Phasen noch von den großen Transgressionen oder Regressionen der Erdgeschichte zu erkennen sind, daß diese Faktoren daher als unmittelbare Triebkräfte der organischen Entwicklung ausscheiden. Auch das Auftreten monströser Nebenformen ist keineswegs an Regressions- und Emersionszeiten gebunden. Für eine Beschleunigung der Lebensentwicklung in Abhängigkeit von einer etwaigen Akzeleration der erdgeschichtlichen Zyklen ergeben sich ebenfalls keine Anhaltspunkte. Das tektonische Geschehen liefert lediglich die allgemeinen Voraussetzungen für eine Verwirklichung der Evolution, nicht aber die entscheidenden, auslösenden Ursachen für den spezifischen Ablauf der Lebensentfaltung.     

Geomechanische Modelluntersuchungen für die Gründung von Talsperren

ZusammenfassungGeomechanische Modelluntersuchungen für die Gründung von Talsperren Das Verhalten hoher bestehender Talsperren für Großspeicher, einige besondere Vorkommnisse bei der Nutzung derselben sowie einige Unfälle haben gezeigt, daß der Frage der Gründung von Talsperren besondere Bedeutung zukommt, da ein einwandfreies Zusammenwirken von Sperrenkörper und Gründungskörper für die potentiellen Lastfälle Voraussetzung für die Standsicherheit von Talsperren ist. Somit wird die Frage der Gründung von Talsperren bereits im Planungsstadium zu einem wesentlichen Bestandteil jeder ernsthaften Projektierung. Bei der Ausarbeitung von Alternativlösungen für den Talabschluß eines Speicherbeckens kann diese Frage sowie die Beurteilung des künftigen Verhaltens des Untergrundes der Sperre und des Speicherbeckens für die Dauer der vorgesehenen Nutzung die Wahl eines Sperrentyps maßgebend beeinflussen.Während wir für den Sperrenkörper mit Baustoffen arbeiten, deren Festigkeitsund Verformungseigenschaften wohlbekannt sind, ist dies für den Sperrenuntergrund, auch bei sorgfältig durchgeführten Voruntersuchungen und Aufschlußarbeiten während der Bauzeit nicht der Fall und auch nicht zu erwarten. Rechnerische und experimentelle Untersuchungen zur Erfassung des wahrscheinlichen Verhaltens des Untergrundes für ein Speicherbecken werden unter diesen Voraussetzungen in den meisten Fällen mit Schwierigkeiten behaftet sein; diese nehmen mit der Höhe der Talsperre als auch mit der Größe des Speicherraums zu.Die heute in der Talsperrenstatik üblichen Berechnungsmethoden, die das Untergrundverhalten in die Betrachtung mit einbeziehen, sind keineswegs so, daß sie als vollbefriedigend angesehen werden können. Über diese Tatsache kann auch der Einsatz von hochgezüchteten, für geomechanische Betrachtungen mehr oder weniger geeigneten Computerprogrammen beim Entwurf von Talsperren nicht hinwegtäuschen.Anhand von Prinzipskizzen von Talsperren verschiedener Typen wird die Frage der Kraftübertragung vom Sperrenkörper in den Untergrund im Zusammenhang mit den damit verbundenen Problemen erläutert, sowie auf die Grundzüge der bei der Planung von Sperren gebräuchlichen Berechnungsverfahren (mathematische Modelle) eingegangen. Der Aussagewert dieser Berechnungen im Hinblick auf die Beurteilung des Tragvermögens des Sperrenuntergrundes ist begrenzt und trägt — der Problemlösung inhärent — Zeichen einer ingenieurmäßig fundierten Abschätzung.Ein weiteres wertvolles Hilfsmittel für die Problemlösung steht dem planenden Ingenieur mit der Anwendung geomechanischer Modelluntersuchungen zur Verfügung. Bei Untersuchungen dieser Art werden das Gefügesystem (Groß- und Kleinklüfte) und Störungen im Felsuntergrund unter Berücksichtigung der Gefügeeigenschaften nachgebildet. In Abhängigkeit von den Anforderungen, dem Arbeitsaufwand und der angewandten Versuchstechnik wird die Qualität der Ergebnisse derartiger Untersuchungen sein. In vielen Fällen wird die Aussage nur qualitativen oder bestenfalls halb-quantitativen Charakter haben, jedoch in sehr anschaulicher Weise, z. B. potentielle gefährliche Verformungsvorgänge aufzeigen. Hauptsächlich dadurch sind sie ein wertvolles Hilfsmittel für den Entwurf, sowie für konstruktive und meßtechnische Entscheidungen. Je nach Aufgabenstellung werden derartige Versuche zweioder dreidimensional durchgeführt.Anhand einiger Beispiele werden die Einsatz- und Aussagemöglichkeiten von geomechanischen Versuchen erläutert, auf Entwicklungsmöglichkeiten bei der Anwendung sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die projektbezogene Forschung wird hingewiesen.Abschließend wird festgestellt, daß die Bedeutung geomechanischer Untersuchungen in unserer Zeit des Computers nicht übersehen werden darf, da geeignete Berechnungsverfahren und adäquate Modelluntersuchungen als notwendige und gleichwertige, sich ergänzende Partner zu betrachten und heranzuziehen sind, um schwierige und verantwortungsvolle Entscheidungen bei der Errichtung von hohen Talsperren mit größtmöglicher Sicherheit treffen zu können; dies war grundsätzlich immer so, ist aber mit einer gewissen Euphorie der allmächtigen Computer mancherorts in Vergessenheit geraten. Die Komplexität der Problemlösung einerseits und die der Verantwortung für ein einwandfreies Verhalten von Talsperren andererseits lassen die Notwendigkeit der Heranziehung aller bewährten Hilfsmittel zur bestmöglichen Erfassung der vielfältigen Aspekte der Problemstellung erkennen, um damit den Spielraum der Unsicherheiten in der Beurteilung der Standsicherheit einer Talsperre weitgehend einzuengen.

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SummaryFoundation Problems of Large Dams — Geomechanical Model Tests The behaviour of existing large dams for vast reservoirs as well as some special occurrences during their use and some accidents have shown the great importance of foundation problems; a perfect interaction between the dam body and the foundation body is a basic requirement for the safety of the dam. Foundation engineering must, therefore, be a fundamental part of any effective dam design. Together with the prospective behaviour of the underground rock at the dam site as well as of the whole reservoir for the time of use that question will have great influence on the selection of the dam type.While there is a well defined strength- and deformation-behaviour of the dam material, the situation is different for the bedrock even despite of conscientious geological and geophysical investigations during the time of construction.Mathematical and experimental investigations of the probable bedrock behaviour involve problems which increase with the height of the dam and of the storage volume. The methods of calculation used in dam statics at the present time are not sufficient, inspite of some complicated computer programs available, which are more or less appropriate for geomechanic problems.On principle sketches of different dam types the transmission of forces from the dam to the underground will be shown. Next the usual methods of calculation (mathematical models) will be discussed shortly. The results concerning the bearing capacity of the bedrock have to be used with caution and need an interpretation by an experienced engineer.The planning engineer may furthermore use results of geomechanical model tests as a help for his decisions, where the structure of the rock (major and minor joints) and faults are simulated. The accuracy of the results depends on the amount of work and the test technique. In many cases the results will have qualitative or best semiquantitative character, but they may show in an obvious way potential dangerous deformations. It is mainly for that reason that they are useful for the designer. Such test may be carried out on two- or three-dimensional problems. The practical use of such geomechanical model tests is shown by some examples and the conclusions are discussed as well as possible improvements of the test techniques for basic and project research.Finally it is pointed out that today computer calculations and model tests should be treated as two spezialized, yet equal partners which complement one another. They both should be used for complex decisions in connexion with the design of large dams to guarantee an optimum of safety. In the past the problems were treated in that way, but nowadays too often everything is done only with the aid of the omnipotent computer. The complexity of the problems on the one hand and the responsibility for the safety of the dam on the other hand require the use of all possible means in order to evaluate all the aspects of the problem and by this way to reduce the uncertainties in the appreciation of the safety of the dam.

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Vortrag, gehalten beim XXIX. Geomechanischen Kolloquium in Salzburg, 9. und 10. Oktober 1980.

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Mit 25 Abbildungen     

Neue Ergebnisse der Geschiebeforschung im norddeutschen Diluvium (kristalline Geschiebe)

Zusammenfassung Die neuen Geschiebeuntersuchungen bestätigen die Erfahrung, daß jede Vereisung ihren besonderen Geschiebeinhalt besitzt. Für die Elster-Vereisung spielen ostfennoskandische, für die Saale-Vereisung westfennoskandische Geschiebe die Hauptrolle. Im jüngeren Diluvium sind alle Geschiebegruppen etwa gleich stark an der Zusammensetzung des Geschiebeinhaltes beteiligt. Das Ostseebecken tritt besonders in der Warthe-Vereisung als Hauptlieferant von Geschieben auf. Von der Pommerschen Phase ab ergeben sich stark differenzierte Geschiebeverhältnisse.Von einer Gleichartigkeit des Geschiebebestandes von Holland bis Ostpreußen, wieKummerow meint, kann man demnach nicht sprechen. Scharf abgetrennte Sonderungen des Geschiebeinhaltes nach Gesteinsprovinzen oder sogar noch kleineren Heimatgebieten haben sich für kristalline Geschiebe in Norddeutschland nicht ergeben. Sie waren nach den mehrfach richtungswechselnden Gletscherbahnen und bei der Rolle des norddeutschen Diluviums als Randbildung einer großen fennoskandischen Eismasse auch nicht zu erwarten. Die Unterschiede in der Beteiligung von 4 großen Geschiebegruppen genügen aber, um das Alter von Diluvialablagerungen an ihren Geschieben zu erkennen. Die Durchführung derartiger stratigraphischer Aufgaben ist durch die Heranziehung von 80 neuen kristallinen Leitgeschieben verbessert. Auf der verbreiterten Grundlage ist natürlich auch eine verfeinerte Analyse der Gletscherbahnen und des Vereisungsmechanismus überhaupt im großen und kleinen Maßstabe möglich. Man darf sich allerdings dabei nicht verhehlen, daß nun zwar die Grundzüge, aber noch längst nicht die Einzelgeschehnisse des Eiszeitalters geklärt sind. An dieser Aufgabe mitzuwirken, ist auch die Geschiebeforschung berufen und in vielen, oben dargetanen Fällen durch keine andere Forschungsart zu ersetzen. Daß Untersuchungen kristalliner Geschiebe je nach Neigung nebenbei oder hauptsächlich petrographisch, paläogeographisch oder rein sammlungsmäßig-heimatkundlich dankbare Objekte abgeben, dafür sind aus den Arbeiten der letzten 5 Jahre ebenfalls einige Beispiele angeführt.     

Die primär gerichteten Sedimentstrukturen,insbesondere die Schrägschichtung im Koblenzquarzit am Mittelrhein

Zusammenfassung Die Schrägschichtung des Koblenzquarzits, eines typischen devonischen Geosynklinalsedimentes, ist durch Wanderung von Großrippeln entstanden. Eine methodische Gefügeanalyse ergibt, daß die bisher für Schrägschichtungs-Untersuchungen angewandte rein statistische Behandlung der meßbaren Einzelrichtungen zu erheblichen Fehlern führen kann. Es wird eine neue Auswertungsmethode vorgelegt, die auf der Erfassung homogener Bereiche beruht. Für Schrägschichtungs-Messungen im gefalteten Gestein wird ein einfaches Reduktionsverfahren vorgeschlagen.Anschließend an die Beschreibung der übrigen Gefügearten von gerichteten Strömungsmerkmalen werden die Richtungen der subaquatischen Rutschungen zur Ermittelung der primären Böschungsrichtungen des Meeresbodens während der Sedimentation herangezogen.Im paläogeographischen Gesamtbild ergibt sich die Notwendigkeit zur Annahme devonischer Gezeitenströme, deren zeitlich und regional wechselnder Richtungsverlauf ebenso wie die Abbildung im Sediment durch die Gliederung des Sedimentationsraumes in Becken und Schwellen bestimmt wurde. Eine mit Hilfe der Sedimentationsrichtungen nachweisbare embryonale synsedimentäre Faltung steht mit der zyklischen Schichtgliederung wahrscheinlich in engem ursächlichem Zusammenhang.     

Untersuchungen über die Petrographie kulmischer Kieselschiefer

Zusammenfassung Profile von kulmischen Kieselschiefern des hessischen Hinterlandes wurden optisch, röntgenographisch, chemisch, spektralanalytisch und differential-thermoanalytisch untersucht. Die nicht-lyditischen Bestandteile wurden besonders berlicksichtigt.Als Vergleichsmaterial dienten kulmische Kieselschiefer aus dem Harz, sowie tertiäre (Monterey), silurische und algonkische Kieselschiefer. Es wurde festgestellt, daß in der Kulmstufe II–III (dunkle und bunte Lydite) im hessischen Hinterland und im Harz zahlreiche, gering mächtige Tuffhorizonte auftreten; ihre Häufigkeit nimmt nach obenhin zu. Die bunten Lydite führen tuffitische Bänke, deren Grundmasse ursprünglich kalkig war. Die bisher nur aus dem Harz bekannten, kieseligen Tuffe des Kulms (Typ Lerbacher Adinole) Bind auch im hessischen Hinterland verbreitet.Met Röntgen- und DTA-Aufnahmen wurde zu zeigen versucht, daß die Kieselsäure seit der Entstehung des Sediments folgende Phasenumwandlungen erfahren hat:Opal Cristobalit mikrokristalliner Quarz (Chalzedon, Quarzin), und daß in paläozoischen Kieselsedimenten noch amorphe oder stark fehlgeordnete Kieselsäure vorhanden sein kann.Die Entstehung der kulmischen Kieselschiefer wird diskutiert.     

Geochemistry of ultramafic and calc-llkaline lamprophyres from the Lac Shortt area,Quebec

Summary Petrographic and geochemical data are presented for the Lac Shortt lamprophyre dyke swarm. The primary mineralogy in all samples has been largely destroyed either by alteration at the time of emplacement or by subsequent metamorphism. Most of the dykes are ultramafic lamprophyres. Extended trace element plots (ETP) for these dykes feature a characteristic double dome pattern, with one dome extending between Sr and Zr and the other between Zr and Yb. One ultramafic dyke was selected for detailed study. The ETP and rare earth element (REE) curves for the analyses of this dyke are essentially parallel, indicating the relative immobility of both groups of elements during the subsequent events. Significant correlation coefficients between the high field strength elements using phosphorus as representative of these elements, and the major element concentrations suggests that these were also relatively immobile. Pearce plots and principal component analyses reveal that olivine and apatite fractionation controlled the chemical variation across the control dyke. A plot of Nb anomalies against silica for Precambrian ultramafic and cafe-alkaline lamprophyres reveals two clear groupings—the former has no such anomalies in contrast to the latter which possesses this feature. A calc-alkaline lamprophyre dyke from the Lac Shortt Mine features significant Nb depletion on ETP suggesting that magmas with low Si0₂ content Si0₂ = 35.85 weight and chondrite normalized La = 1458) may be related to this catagory of lamprophyre.

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Geochemie von ultramaftschen und kalkalkalinen Lamprophyren aus dem Lac Shorn Gebiet, Quebec

Zusammenfassung Petrographische and geochemische Daten für den Lac Shortt Lamprophyr-Schwarm werden vorgelegt. Die primare mineralogische Zusammensetzung in allen Proben ist großteils entweder durch Umwandlung zur Zeit der Platznahme oder durch anschließende Metamorphose zerstört worden. Bei den meisten Gängen handelt es sich um ultramafische Lamprophyre. Extended trace element plots (ETP) für diese Gänge zeigen ein charakteristisches Double Dome Pattern, wobei ein Dom sich zwischen Sr und Zr und der andere zwischen Zr und Yb erstreckt. Ein ultramafischer Gang wurde für detaillierte Untersuchungen ausgewählt. Die ETP und seltenen Erdenkurven (REE) für die Analysen dieses Ganges sind im wesentlichen parallel, und weisen auf die relative Immobilität beider Elementgruppen während der anschließenden geologischen Entwicklung hin. Signifikante Korrelationskoeffizienten zwischen den Elementen großer Feldstärke, wobei Phosphor als repräsentativer Vertreter benützt wurde, und den Hauptelementgehalten zeigt, daß auch diese relativ immobil waren. Pearces Plots und Analysen der Hauptkomponenten zeigen, daß Olivin und Apatit-Fraktionierung die chemische Variation über einen Gang bestimmt. Ein Plot von Nb Anomalien gegen Kieselsäure für präkambrische ultramafische und kalkaline Lamprophyre zeigt daß diese in einer Gruppe vorhanden sind, in der anderen fehlen. Ein kalk-alkaliner Lamprophyrgang aus der Lac Shortt Mine zeigt signifikante Nb-Verarmung bei ETP; dies weist darauf hin, daß Magmen mit niedrigem Si0₂-Gehalt Si0₂ = 35,85 Gew.% und chondrit-normalisiertes La = 1458) mit dieser Art von Lamprophyren in Beziehung gesetzt werden können.

     

Die tektonische Prägung des Vennsattels und seiner Umgebung

Zusammenfassung Strukturelle Untersuchungen im Vennsattel und seiner Umgebung ergeben, daß die Hauptfaltung, die die heute sichtbaren Strukturen sowohl des vordevonischen Sattelkerns als auch der devonisch-karbonischen Flanken prägte, varistisch ist. Die Entwicklung dieser Faltung wird beschrieben.Die kaledonische Faltung, die gewöhnlich in den vordevonischen Schichten vermutet wird, kann nur sehr schwach gewesen sein. Anzeichen für eine Faltung des Vennkerns vor dem Tremadoc sind vorhanden. Die Intrusion der Eruptivgesteine (u.a. Granit von Lammersdorf) fällt in die Zeit zwischen Tremadoc und Ende der varistischen Faltung. Es gibt Anhaltspunkte, daß die großen SE-NW-(Quer-)-Störungen schon vor der varistischen Hauptfaltung (Asturische Faltung) bestanden haben.     

Neue Erkenntnisse Über die Grenzlagergruppe des Saar-Nahe-Rotliegenden

Zusammenfassung Auf Grund von vergleichenden Untersuchungen der Sedimente im Bereich des sog. Grenzlagers ergibt sich für die Nahemulde, daß hier verschiedene größere Deckeneinheiten, getrennt durch sedimentäre Zwischenmittel, vorliegen, wie dies auch, seit jeher bekannt, an der SE-Flanke des Pfälzer Sattels der Fall ist. Da darüber hinaus ein charakteristischer Wechsel in den Sedimenten noch vor den jeweils ersten Effusionen einsetzt, erscheint es angebracht, den Begriff Grenzlager in seiner bisherigen Bedeutung nicht mehr zu gebrauchen. Unter Verwendung der sich zu dieser Zeit abspielenden Vorgänge wird der Versuch einer neuen Gliederung unternommen. Abschließend wird kurz die Bedeutung des Vulkanismus für die tektonische Ausgestaltung des Ablagerungsbeckens dargestellt.     

Faltung und Klüftung im Nordteil des Rheinischen Schiefergebirges

Zusammenfassung Die Ergebnisse von Untersuchungen der Kleintektonik in Grauwacken und Kalken im Nordteil des Rheinischen Schiefergebirges lassen darauf schließen, daß die Klüfte zu Beginn der Faltung aufrissen und ursprünglich senkrecht auf der Schichtfläche standen.Unter dieser Voraussetzung lassen die Klüfte als Vorzeichnung die Deformation der Bänke während der Faltung erkennen und ermöglichen eine zeitliche Einordnung der Vorgänge bei der Faltung. Es ergibt sich für die Faltung folgendes Bild:Mit der ersten leichten Verbiegung der Schichten bilden sich zwei Kluft-systeme aus, das eine symmetrisch zur Kraft, die die Faltung bewirkte, das zweite symmetrisch zum Biegungsfließen. Beide Systeme konnten sich entwickeln, ohne daß sie sich gegenseitig störten. Man muß also schließen, daß der Kluftabstand erst nach und nach verringert wurde und beide Systeme, im ganzen gesehen, gleichzeitig entstanden. Aus dem frühen Auftreten des Biegungsfließens, dessen Richtung dem heutigen Faltenbild entspricht, geht hervor, daß schon bei Beginn der Faltung das heutige Faltungsbild im großen und ganzen angelegt war und daß Faltung nicht nur Verbiegung der Schichten um die Faltenachse, sondern auch Verbiegung der Faltenachse bedeutet.Solange die Neigung der Schichten 20° bis 30° nicht überschritt, konnten die meisten auftretenden Spannungen durch das Biegungsfließen ausgeglichen werden. Bei der weiteren Faltung übernahm der Faltungsvorschub die Rolle des Biegungsfließens. Die Richtung des Faltungsvorschubes wurde durch Verwerfungen bestimmt, die also älter als der Faltungsvorschub sein müssen. Außerdem ließ sich feststellen, daß der Faltungsvorschub teilweise eine selbständige Bewegung ist, die aus dem Faltenmechanismus allein nicht erklärt werden kann.Das hier Aufgeführte ist das Ergebnis einer Anfangsstudie. Sie war Gegenstand einer Dissertation unter Leitung von Herrn Professor Dr.Hans Cloos. Ihm möchte ich dafür danken, daß er mich zur kleintektonischen Betrachtungsweise angeregt und mir in vielen Stadien der Arbeit geraten und geholfen hat. Den Herren Professor Dr.Bruno Sander, Professor Dr.Georg Knetsch, Dr.Sigismund Kienow, Dr.Gerhard Oertel und Dr.Herbert Karrenberg verdanke ich wertvolle Hinweise. Nicht zuletzt möchte ich an dieser Stelle meine Frau nennen, die sowohl bei den Geländemessungen als auch bei der Fertigstellung des Manuskriptes mich immer unterstützt hat.     

Lebensspuren als Kennzeichen des Sedimentationsraumes

Zusammenfassung Es ist meist außerordentlich schwierig, bei den Lebensspuren (Bewegungs-, Freß-, Wohn- und Ruhespuren) den Urheber zu ermitteln, was ihren paläozoologisch-systematischen Wert mindert. Doch bestehen, wie in einem Rück- und Ausblick gezeigt wird, Möglichkeiten, die Lebensspuren zusammen mit anderen entsprechenden Kriterien für die Ermittlung des Sedimentationsraumes heranzuziehen. Von Beispielen der Gegenwart ausgehend, wird insbesondere auf die möglichen Fehlerquellen bei solchen paläogeographischen Rückschlüssen hingewiesen. Die weitere Vertiefung neo-ökologischer Studien und neues ichnologisches Beobachtungsmaterial aus allen Biotopen, auch aus der Tiefsee, lassen diejenige Sicherheit in der ökologischen Beurteilung fossiler Spuren und Spuren-Vergesellschaftungen erhoffen, die für die Rekonstruktions-Versuche der Umwelt- und Sedimentations-Bedingungen aus diesen Fossilien erforderlich ist.     

Zusammenhänge zwischen Lagerstättenbildung,Magmatismus und Geotektonik

Zusammenfassung Aufbauend auf der Gliederung der Erdkruste nach petrologischen und geophysikalischen Gesichtspunkten wird die Konzeption von H.Stille ausgebaut, daß der sialische orogene und subsequente Magmatismus palingener Entstehung ist, dabei aber nur ein sialisches Intermezzo bedeutet innerhalb des juvenilen simatischen Magmatismus, welcher initial und final auftritt und mit basaltischem Chemismus in über 60 km Erdkrustentiefe beheimatet ist. — Weiterhin werden die Zusammenhänge der wichtigsten Lagerstättentypen in Verknüpfung mit juvenil-basaltischem Magmatismus einerseits und mit sialisch-palingenen Aufschmelzungsprodukten andererseits gekennzeichnet. Die geotektonischen Konsequenzen für das Auftreten beider Arten von Magmatismus werden einführend und am Schluß eingehender erörtert. Tiefreichende Zerrungszonen führen zum Aufstieg basaltischer Magmen. Tiefversenkung von Sial unter mehr als 20–25 km Krustentiefe führt zur Mobilisation palingener Magmen, die meist rückwärtig aufsteigen. Die Magma-Schmierung solcher Aufstiegsbahnen ermöglicht in der geosynklinalen Oberkruste den Paroxysmus der Faltung. Sialwurzeln der Gebirge können nicht existieren. Dagegen bedingen die sauren Restschmelzen basaltischer Magmen während jeder Orogenese eine wesentliche Zufuhr von Sial in der Oberkruste.     

Entwicklung tropisch-amerikanischer Tertiärfaunen und Kontinentalverschiebungs-Hypothese

Zusammenfassung Die Benthosmollusken des tropisch-amerikanischen Paleozäns, und wahrscheinlich auch noch des Eozäns, zeigen nahe Beziehungen zu den nordafrikanischen. Diese sind so eng, daß sie das Vorhandensein eines Atlantischen Ozeans in der heutigen Gestalt für die Zeit des ältesten Tertiärs mit größter Wahrscheinlichkeit ausschließen.Bereits im Oligozän, namentlich aber im Miozän ist die Differenziation jedoch viel ausgesprochener und dem heutigen Faunenbilde angenähert.Eine Gliederung in zoogeographische Provinzen, wie sie die lebenden Benthosmollusken der Ost- und Westküste des Atlantik aufweisen, war wahrscheinlich schon im Tertiär vorhanden, wenn auch in abweichender Form. Dies ist für die vergleichende biogeographische Untersuchung der tertiären Flachwassermollusken beidseitig des Atlantischen Ozeans von großer Bedeutung.Die enge Verknüpfung der ältesten tropisch-amerikanischen mit den südeuropäisch-nordafrikanischen Tertiärfaunen läßt sich durch verschiedene Hypothesen erklären, von denen jedoch die Kontinen-talverschiebungs-Hypothese am meisten Wahrscheinlichkeit für sich beanspruchen darf.     

Zur Entstehung des tektonischen Stengelbaus an präkambrischen Eisen- und Sulfiderzkörpern der zentralschwedischen Leptitserie

Zusammenfassung Einleitungsweise wird die tektonische Entwicklung der zentralschwedischen Leptitregion skizziert. In den erzführenden Zonen, die sich parametamorph duktiler als die Hauptmasse der Leptite verhielten, herrschen steilachsiger Schlingen- und Stengelbau vor, zumeist entstanden durch Umfaltung der in früherer Phase isoklinal aufgerichteten Faltenflügel. Die sekundär-oblongen Körper von Eisen- und Sulfiderzen fügen sich mit Außen- und Innengestalt in das synmetamorphe Formungsbild der steilachsigen Tektonik ein. Verschiedene Formungsweisen, die zu den sekundär-oblongen Erzkörpern führten, werden besprochen und mit Beispielen belegt. Diesbezügliche Besonderheiten gewisser Erztypen werden herausgestellt. Damit zusammenhängend werden die Eisen- und Sulfiderztypen formal und genetisch kurz charakterisiert. Als Unterlage für Untersuchungen über Zusammenhänge von Erzkörpergestalt und tektonischer Fazies wird topologische Kennzeichnung der Erzkörper befürwortet, wofür die Methoden der Stereologie als zukunftsträchtig erscheinen. Die Bedeutung der Kompetenzunterschiede an Erzen und Nebengesteinen wird für einige das Thema betreffende Fragen herausgestellt. Das führt auch zu genetischen Aspekten, wie z.B. dem, daß Diskordanz zwischen Erz und Nebengestein im regionalmetamorphen Bereich kein Beweis für Epigenese ist, sondern heteromobil durch Kompetenzunterschiede erzeugt sein kann. Der Vergleich des tektonischen Verhaltens von Eisen- und Sulfiderzen zeigt, daß keine Art- sondern nur Gradunterschiede vorliegen. Sowohl Sulfiderze, als auch sedimentäre Eisenerze sind in örtlichen bis regionalen Falten gelegen. Daraus wird gefolgert, daß die Erze während der regionalmetamorphen Tektogenese mechanische Schwächeanisotropien waren, an denen Faltungen sich bevorzugt auslösten. Diese und andere Gründe sprechen gegen die frühere Annahme, daß die Sulfiderze synkinematische Gangstockfüllungen sind. Tektonische Stellung und Gefüge weisen sie als prämetamorph angelegte Erzkörper aus, die durch Regionalmetamorphose(n) ± stark formverändert wurden. Mechanische Teilbewegungen überwogen molekulare. Letztere dürften bevorzugt durch mechanische Einwirkung ausgelöst worden sein (Drucklösung, Tribochemie, etc.). Für das Verständnis des mechanischen Verhaltens der Sulfiderze werden einschlägige experimentelle Festigkeits- und Verformungsdaten konsultiert. Daraus läßt sich ableiten, daß es Sulfiderzen bei regionalmetamorphen Einwirkungen in dieser Krustentiefe unmöglich gewesen sein dürfte, vormetamorphe Kristallisationen und Gefüge zu bewahren. Das bestätigen Feld- und Laborbefunde.

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As an introductory, the tectonic evolution of the Central Swedish Leptite Region is outlined. In the ore-bearing zones, which reacted more ductile than the bulk of the leptites, steep standing fold formations (Schlingentektonik) and steep columnar structures are dominating, mainly developed by refolding of isoclinally raised limbs and steep axis confining tectonics. The secondary oblong bodies of iron and sulfide ores harmonize with the para-metamorphic steep axis tectonics. The different manners of shapings are discussed and verified with examples. In this connection the peculiarities of some ore types are emphasized. Coherently the iron and sulfide ore types in the Leptite Region are characterized formally and genetically. To get an idea of the connection between the shape of the ore body and the tectonic facies it should be needed to characterize the ore bodies topologically. Stereological methods are advocated. The importance of competence differences between ores and country rocks is stressed. It leads even to genetical aspects, as e.g. that in regional-metamorphic environment the discordance between ore and country rock is no evidence for epigenetic deposition. It may be caused by heteromobile differences of componental movements. The comparison of the tectonic behavior of iron and sulfide ores shows, that there are no differences in kind of deformation, but only in magnitude. The sulfide ores as well as the sedimentary iron ores are situated in local to regional folds. It is assumed, that the ores during the regional-metamorphic tectonics served as mechanical anisotropies of weakness, favoring folding. These and other reasons speak against the earlier assumption that the sulfide ores are para-kinematic saddle-reefs (Gangstöcke). Tectonic positions and fabrics indicate that they are pre-metamorphic ores, which have undergone more or less drastic deformations during regional-metamorphic conditions. Mechanical rearrangements dominate. Chemical rearrangements could often be released by mechanical effects. To understand the mechanical behavior of the sulfide ores experimental data of strength and deformation are consulted. On the basis of them, it can be deduced that during the given regional-metamorphic conditions, sulfide ores cannot preserve premetamorphic crystallizations and fabrics.

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Nach einem Vortrag anläßlich der 61. Jahrestagung der Geologischen Vereinigung in München am 19.2.1971.     

Sedimente und Mikrofaunen im Bereich der Grenzschwelle Zweier Ozeanischer Räume,Dargestellt an Einem Schnitt Über den Island-Färöer-Rücken (Nordatlantischer Ozean Rosengarten — Europäisches Nordmeer)

Zusammenfassung Der Begriff der Grenzschwellen ozeanischer Räume wird definiert und zunächst ihre Bedeutung für die Ausbildung der Beckenfazies dargelegt. Anschließend wird an Hand eines Schnittes über die Färöer-Island-Schwelle gezeigt, daß unter bestimmten hydrographischen Bedingungen auch die Faziesverhältnisse in Schwellenbereichen durch den durch die Dichteunterschiede bedingten Wasseraustausch zwischen zwei ozeanischen Räumen nachhaltig beeinflußt werden können. Es ergibt sich, daß sogar in Wassertiefen von 2000 m und mehr — lediglich als Folge von Überströmungsvorgängen — die Möglichkeit zur Bildung von sandigen Ablagerungen gegeben ist. Nicht jeder Sand des tiefen Wassers braucht demnach durch turbidity currents zu seinem Absatzort verfrachtet zu sein.Der mikrofaunistische Inhalt der Sedimente wird angegeben und in Verbindung mit den hydrographischen Verhältnissen — insbesondere den Temperatur-schwankungen im Grenzbereich zwischen dem kalten subarktischen und dem warmen nordatlantischen Wasser — betrachtet.     

Über das Strömen von Flüssigkeiten durch Sandsteine

Zusammenfassung Die Untersuchung des Fließens verschiedener Flüssigkeiten durch Sandsteine mit Tongehalten von 1–5% ergibt, daß dieDarcysche Beziehung für Luft, Tetrachlorkohlenstoff und Cyclohexan gilt. Benzol verhält sich vielleicht etwas abweichend. Wasser und Elektrolytlösungen strömen langsamer als es ihrer Viskosität und der Luftdurchlässigkeit entspricht. Außerdem besteht für Wasser und Elektrolytlösungen keine lineare Proportionalität zwischen Druckgefälle und Fließgeschwindigkeit. Bei NaCl-Lösungen hängt die Fließgeschwindigkeit vom NaCl-Gehalt ab. Sie ist für denselben Sandstein um so größer je höher die Salzkonzentration ist.Die Ungültigkeit derDarcyschen Beziehung für Wasser und Elektrolytlosungen wird so erklärt, daß in diesem Fall zwischen Porenwänden und Flüssigkeit eine Wechselwirkung besteht, derzufolge die letztere beim Passieren der engen Porenkanäle gehemmt wird. Es ist anzunehmen, daß these Erscheinung bei Wasser und wäßrigen Losungen so zu erklären ist, daß an der Oberfläche der Tonminerale Wasser auf Grunt von Dipolkräften und von osmotischen Gleichgewichten (Donnangleichgewichte) gebunden wird. Die Wasserbindung reiner Tonminerale wurde in besonderen Versuchen gemessen.Die Messungen wurden in unserem Laboratorium zu einem Teil von Herrn Dipl.-Ing. P.Farahmand im Rahmen seiner Clausthaler Dr.-Dissertation durchgeführt und Bind dort ausführlicher beschrieben. Wir danken HerrnFarahmand für seine Teilnahme an dieser Untersuchung. Wir danken ferner dem Chefgeologen unserer Gesellschaft, Herrn Dr. A.Roll, für die Ermöglichung dieser Arbeit.Herrn Professor Dr.Carl W. Correns zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Mineralogisch-petrographische Untersuchungen an den Sedimenten (Schichtflutfanglomeraten) des Oberrotlieegenden von Schramberg

Zusammenfassung Die Sedimente des Oberrotliegenden von Schramberg bestehen aus Gesteinsbruchstücken und Quarz-, Feldspat- und Glimmerkörnern. Außer bei den selten vorkommenden Sandlagen überwiegen die Gesteinsbruchstücke.Die im Sediment auftretenden Gesteinsarten (Granit, Gneis, Quarzporphyr, Granitporphyr) stimmen mit den heute in der Nähe anstehenden Gesteinsarten des Grundgebirges überein, weshalb die nähere Umgebung als Ursprungsgebiet angesehen werden muß. Die größte Entfernung (ca. 10 km) hat vermutlich der Gneis zurückgelegt. Im Grundgebirge der Schramberger Gegend scheinen während des Oberrotliegenden keine anderen Gesteisarten mehr angestanden zu haben, als heute dort anstehen.Die prozentuale Verteilung und die Kornverteilungen der Minerale in den Gesteinsbruchstücken der Hauptgesteinsart (Granit) und bei den Einzelmineralkörnern stimmen überein. Hieraus ergibt sich, daß Einzelmineralkörner und Gesteinsbruchstücke dem selben Ursprungsort entstammen. Das einzige beobachtete Tonmineral ist aus den Ursprungsgesteinen stammender Muscovit.Hämatit überkrustet fast alle Körner des Sediments. Er kann aus eisenhaltigen Mineralien, und zwar nur bei tief liegendem Grundwasserspiegel und einer mittleren Jahrestemperatur von mehr als 15° C gebildet worden sein.Die frei vorhandenen Schweremineralien stammen aus den gleichen Ursprungsgesteinen wie die anderen Bestandteile des Sediments. Granat ist nur in den Gesteinsbruchstücken, nicht jedoch in Form von freien Körnern erhalten geblieben. Rutil wurde sowohl in Form freier Körner als auch in den Gesteinsbruchstücken überwiegend in Anatas umgewandelt.Die Beobachtungen der Gesteinsschichtung lassen auf Wassertransport in Form von Schichtfluten mit rascher Abnahme von Turbulenz und Geschwindigkeit mit anschließendem vollständigem Versickern schließen.Die Untersuchung von Kugeligkeit und Rundung der Körner ergab zwei Maxima, und zwar bei 0,2–0,6 mm und > 4 mm Korndurchmesser. Das feinkörnige Maximum wird als Folge von Windtransport (wobei nicht Transport in das endgültige Lager gemeint ist), das grobkörnige durch Wassertransport gedeutet. Die Tatsache der Zurundung der Kornklassen > 4 mm schließt Transport in Form von Schlammströmen aus. Ein Vergleich der gemessenen Rundung mit der Rundung eines rezenten Sedimentes ergibt übereinstimmend mit den Ergebnissen der lithologischen Untersuchung einen Transportweg der Größenordnung 10 km.Mit Ausnahme der Sandlagen zeigen die Sedimente bimodale Kornverteilung, die folgendermaßen gedeutet wird: Das Ursprungsgestein (hauptsächlich Granit) unterlag physikalischer Verwitterung. Zusätzlich wurden durch Windeinwirkung kleinere Gesteinsbruchstücke zerstört, sodaß im entsprechenden Korngrößenbereich ein Defizit, und im Korngrößenbereich der Einzelmineralkörner ein Mazimum entstand, da durch Wind an Einzelmineralkörnern keine Zerstörung, sondern nur Abrundung stattfinden kann. Abtransport duch Wasser und vollständige, plötzliche Ablagerung bedingen die Begrenzung der Kornverteilungshistogramme auf der grobkörnigen Seite. Die Transportfähigkeit des Wassers wid demnach durch diese Begrenzung ausgedrückt.Ws wird die zusammenfassende genetische Bezeichnung Schichtflutfanglomerate vorgeschlagen.Die vorliegenden Untersuchungen bestätigen die bisherige Ansicht über die Entstehung der Sedimente des Oberrotliegenden im Schwarzwald.     

Über Spaltbarkelt und Kristallstruktur

Zusammenfassung Die Zusammenhänge zwischen Spaltbarkeit und Kristallstruktur werden aufgezeigt. Es werden dieverschiedenen Spalebarkeitsgrade einiger Kristallarten gedeutet, wodurch die bei der Spaltbarkeit wirksamen Faktoren sich zu erkennen geben. Die Vorstellung, daß die dichtest besetzte Netzebéne als beste Spaltfläche auftritt, gilt nicht allgemein und ist nicht ursächlich richtig. Vielmehr hängt Verlauf und Güte der Spaltbarkeit von zwei Faktoren ab: l. Diejenige Netzebene ist die beste Spaltfläche zwischen deren paralleler Schar schwächste Kräftearten (heterodesmische Kristalle) bzw. geringste Anzahl von Bindungen je Flächeneinheit wirksam sind (homodesmische Kristalle). 2. Bei allen nicht stark anisometrischen Kristallen, wenn ihre Bausteine einen — wenn auch nur geringen — heteropolaren Bindungscharakter tragen, muß stets die Bedingung erfüllt sein, daß durch geringe Verschiebung eines Gitterteiles gegenüber dem anderen gleichnamige Ionen einander auf kürzest möglichen Abstand genähert werden können. Dadurch erfolgt elektrostatische Zersprengung des Kristalls parallel einer Ebene. Diese HypotheseJ. Starks wird hier bewiesen, und es wird gezeigt, daß bei Gleichheit der Größe der Bindungskräfte, welche zwischen parallelen Netzebenen im ungestörten Kristall wirksam sind, die Güte der Spaltbarkeit dann am besten ist, wenn nicht nur die nächst-benachbarten sondern auch die übernächsten gleichnamigen Ionen nach Verschiebung des einen Kristallteiles gegenüber dem anderen in Abstoßungsstellung gebracht worden sind.