Der Schwefelgehalt in Knochen und Zähnen rezenter und fossiler Organismen

The sulfur content of teeth and bones has been determined by a microprobe. Recent samples only contain about 0.05 weight percent of sulfur, independent of a marine or terrestrial origin of the organisms. The total sulfur of these samples is partly related to the organic matter and partly to SO ₄ ^2– -ions replacing PO ₄ ^3– -ions in the crystalline matter of the skeletons. In the living organisms this matter consists of octacalciumphosphatecarbonate (OCPC) (Hayek, 1967), which is transformed only to a small degree into apatite. During diagenesis the process of apatite-crystallisation proceeds, and more sulfate enters the lattice of the phosphate, which leads to an enrichment of sulfur up to about one percent by weight. There is no relation observed between the concentration of sulfur and the age of the organisms. Influences of the environment of diagenesis on different minor compounds entering the phosphates of bones and teeth in different state of composition have been evaluated. As a result the possibility of dating fossils by minor element analysis (F, Mn, SO ₄ ^2– etc.) must be questioned. Differences between freshwater and marine invironment of deposition cannot be observed in the total sulfur of diagenetic phosphates.

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Ich danke Herrn Prof. Dr. K. H. Wedepohl für sein Interesse an der Durchführung dieser Arbeit und für seine aktive Unterstützung. Für die Überlassung von Proben danke ich ganz besonders Herrn Prof. Dr. O. H. Walliser, Herrn Dr. Frank Westphal, Mrs. L. S. StevenSon, Herrn Prof. Dr. H. W. Flügel, Herrn Prof. Dr. W. G. Kühne und Herrn Prof. Dr. K. Krömmelbein; für klärende Diskussionen Herrn Prof. Dr. O. H. Walliser, Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. C. W. Correns, Herrn Prof. Dr. K. H. Wedepohl, Herrn Priv.-Doz. Dr. med. Kämmerer und Herrn Priv.-Doz. Dr. M. LieflÄnder; für die Übermittlung von Literatur und Hinweisen Herrn Priv.-Doz. Dr. H. Newesely; und für ihre Unterstützung und Diskussionsbereitschaft allen Mitarbeitern des Geochemischen Institutes der Universität Göttingen.     

Stilpnomelan als alpinmetamorphes Produkt im Mont-Blanc-Granit

Stilpnomelane is known to be index-mineral of lowest metamorphic facies in the northern zone of the Swiss Alps. In Montblanc-region the first stilpnomelane due to alpine metamorphism will be found in the Montblanc-granite, whereas until now the adjacent metamorphic rocks in the north of granite have not yielded any stilpnomelane. This could be explained by chemical control in the metamorphic rocks or by instability of stilpnomelane because a new formed biotite has been found in the shearing-zones in the northern part of granite and stilpnomelane is disappearing.Metamorphic reactions in the very coarse granite are bound to the limits between constituents or to the interior of larger crystals. Stilpnomelane very often has been found in microcline situated near to biotite or chlorite of primary origin. Towards the southern part of granite stilpnomelane will be found in larger quantities and occasionally a new formed chlorite will appear. This evolution is accompanied by the appearance of larger quantities of patch-perthite and chessboard-perthite in the microcline-megacrysts.Probably a green biotite coexists with stilpnomelane, but majority of alpine biotite has been formed in a later phase and is accompanied by a strong change of quartz-fabric and disappearance of stilpnomelane.One might suppose, that the change of lowest greenschist-facies (stilpnomelane) to a higher degree (biotite) even over very short distances depends more on the influence of changing chemical composition in the coexisting aqueous-gaseous phases than on a real increase of pressure and temperature.

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Ich danke Herrn Prof. Dr. E. Niggli, Bern, für die Möglichkeit des ständigen Erfahrungsaustausches und die Bereitstellung der Nonius-Kamera und Herrn Prof. Dr. H. G. F. Winkler, Göttingen, für wertvolle Hinweise und kritische Stellungnahme. Endlich sei Herrn Prof. Dr. P. Bearth, Basel, herzlich gedankt für die Diskussion und die Mitteilung weiterer Fundpunkte von Stilpnomelan.Wertvolle Unterstützung erhielt diese Arbeit durch einen Kredit des Schweizerischen Nationalfonds.     

Geometrie und Geologie von Kreuzschichtungs-Körpern

Zusammenfassung Im Raster-Meßverfahren werden Kreuzschichtungs-Gefüge objektiv und vollständig erfaßt. Die Gefüge-Axen dienen zur geometrischen Beschreibung der angeschnittenen Körper. Aus ihrem Profil-Anschnitt wird die räumliche Ablagerungsform und Anordnung der Kreuzschichtungs-Körper rekonstruiert. Es ist danach möglich, fossile Kreuzschichtungs-Gefüge unter sich und mit rezenten Schüttungskörpern exakt zu vergleichen. Kreuzschichtungs-Körper in Flußablagerungen und in Gezeitenablagerungen unterscheiden sich; sie zeigen also Bildungsbedingungen an. Es ergeben sich Ansätze für eine natürliche Gliederung der Kreuzschichtung.Diese Untersuchungen an Kreuzschichtungs-Gefügen waren Gegenstand einer Doktorarbeit. Sie entstand 1954–56 am Geologischen Institut in Bonn auf Anregung von Prof. Dr. R.Brinkmann. Zur Arbeit beigetragen haben die Herren Prof. Dr. G.Wagner, Prof. Dr. P.Woldstedt, Prof. Dr. J.Frechen, Prof. Dr. W.Bierther, Prof. Dr. E.Seibold, Doz. Dr. R.Hoeppener, Dr. W.Niehoff, Dr. J.Hülsemann, Dr. G.-H.Tischer und mein Vater. Die Studienstiftung des deutschen Volkes förderte die Arbeit.     

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

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

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

Bestimmung sehr kleiner Verteilungskoeffizienten von Cs,Na und Ba zwischen Lösung und KCl-Einkristallen mit Hilfe radioaktiver Isotope

Distribution of Cs, Na, and Ba between great monocrystals of KCl and water solution was investigated. Impurity was either labelled by long-lived radioactive isotopes or was activated after growth of the crystals by neutrons in a nuclear reactor. No influence on partition coefficients was caused by using radioactive tracers, e.g. due to raised inclusion of mother liquor. Between impurity concentrations from 3·10^–4 to 10^–1 in the solution the partition coefficients were nearly constant and about 10^–3 for Na, about 10^–4 for Cs, and <5·10^–5 for Ba in KCl at temperatures of 40° C. If different impurity ions were built in simultaneously, the partition coefficients were independent of composition of solution. In case of Cs in KCl capture of Cs increased with increasing temperature.

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Meinem hoehverehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. W. von Engelhart, danke ieh für die freundliehe Überlassung des interessanten Themas. Für die stete Förderung und die zahlreichen fruehtbaren Diskussionen und Anregungen bin ich ihm und Herrn Dr. H. Puchelt zu großem Dank verpflichtet.Dem Bundesnlinisterium für wissensehaftliehe Forsehung danke ieh ffir die großzügige Unterstützung der Arbeit.Herrn Prof. Dr. W. Seelmann-Eggebert und Herrn Dr. V. Schneider vom Kernforsehungszentrum Karlsruhe und Herrn Dr. Bartel von der Kernforsehungsanlage Jülich danke ich für die Unterstützung bei der Neutronenaktivierung und Herrn Dr. J. Ottemann vom Mineralogischen Instigut der Universität Heidelberg für die Untersuchung mit der Elektronenmikrosonde.     

Zur Lagerstättengenetischen Deutung der Isotopenverhältnisse am Blei und Schwefel

Zusammenfassung Es werden einige der Voraussetzungen untersucht, unter denen sich aus den Isotopenverhältnissen von Blei, Schwefel und anderen am Aufbau einer Lagerstätte beteiligten Elementen Aussagen über die Bildungsbedingungen und genetischen Zusammenhänge herleiten lassen.Am Blei interessiert in diesem Zusammenhang in erster Linie die Anomalie gegenüber demHolmes-Houtermanschen Bleimodell, während das Absolutalter nur zur Kontrolle bzw. zum Einhängen in das geologische Zeitschema benötigt wird. Auf die Entstehungsursachen der Anomalien wird im Abschnitt B eingegangen.Bei den leichteren Elementen — wie z. B. H, C, O und S — treten im Verlaufe geochemischer Prozesse Isotopen-Trenn-Effekte auf, und man kann daher aus den Isotopenverhältnissen bspw. auf eine voraufgegangene Teilnahme am exogenen Kreislauf schließen. Derartige Messungen sollen möglichst vollständig in die Untersuchungen einbezogen werden und wurden im vorliegenden Programm bereits für den Schwefel des Bleiglanzes (PbS) durchgeführt (Abschnitt C).Im Abschnitt D wird kurz auf die Meßtechnik eingegangen, und Abschnitt E gibt einen Überblick auf die Meßergebnisse an Lagerstätten des Westharzes (Oberharz, St. Andreasberg, Rammelsberg). Die Auswertung der Blei-Messungen (Abschnitt F) und Schwefel-Messungen (Abschnitt G) bringt für das gewählte Modell-Arbeitsgebiet interessante Ergänzungen der bekannten genetischen Zusammenhänge, so daß die Übertragung der Untersuchungstechnik auf andere Lagerstättengebiete nützlich erscheint.Die Messungen wurden größtenteils im Massenspektrometer-Laboratorium der Bundesanstalt für Bodenforschung, Hannover, durchgeführt. Das Probenmaterial stammt aus eigenen Aufsammlungen sowie aus den Sammlungen der Herren Berging. E.Bock, St. Andreasberg, Dr. E.Kraume, Goslar, und Prof. Dr. H.Rose, Hamburg. Außerdem wurden die ersten Teilergebnisse eines gemeinsam mit Herrn Dr.-Ing. H.Hüttenhain, Clausthal, begonnenen Untersuchungsprogramms verwertet.Ich möchte an dieser Stelle allen im Text genannten Herren für die Überlassung von Untersuchungsmaterial und für fruchtbare Anregungen danken, vor allen Dingen aber auch meinem bisherigen Kollegen, Herrn Dipl.-Phys. H.Lenz, sowie den Damen M.Fassbender, U.Rätsch und U.Römer für die Durchführung der zahlreichen Analysen und Auswertungen.     

Die Gneishornfelse um Steinach in der Oberpfalz

Zusammenfassung Bereits vor der Intrusion des Leuchtenberger Granits waren seine Rahmen-gesteine unter den Bedingungen der Amphibolit-Fazies regionalmetamorph eingeformt worden, wobei sich folgende Paragenesen bildeten: Muscovit + Biotit + Granat ± Sillimanit ± Staurolith (+ Quarz + Plagioklas) Muscovit + Biotit ± Kalifeldspat (+ Quarz + Plagioklas).Die Kontaktmetamorphose führt in den äußeren Bereichen der Aureole zur Paragenese Muscovit + Andalusit + Cordierit + Biotit (+ Quarz + Plagioklas), die der Hornblende-Hornfels-Fazies entspricht.In der inneren Kontaktzone werden die p-t-Bedingungen einer höhergradierten Hornfelsfazies erreicht, die sich in der Paragenese ± Kalifeldspat + Sillimanit + Cordierit ± Almandin + Biotit (+ Quarz + Plagioklas) dokumentiert.Die zonale Anordnung der Mineral-Paragenesen im Kontakthof läßt sich durch quantitative Verbreitungskarten anschaulich machen (150 Modalanalysen aus 59 Fundpunkten). Phasenbeziehungen und Mineralreaktionen werden anhand von AKF- und AFM-Diagrammen diskutiert, für deren Aufstellung 19 Mineralanalysen neu ausgeführt wurden.Durch den Vergleich mit derzeit verfügbaren experimentellen Unterlagen lassen sich die p-t-Bedingungen im Steinacher Kontakthof abschätzen. Danach ist ein Druckbereich von 1,5–3 kbar am wahrscheinlichsten. Mit der Bildung der höchst-gradierten Hornfelse waren 550° C sicher überschritten, während nach dem Jaeger-Modell 700° C als alleroberste Temperaturgrenze anzusehen ist. In der innersten Kontaktzone muß man mit geringen O₂-Partialdrucken rechnen.

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The gneiss-hornfelses of Steinach, Oberpfalz (Bavaria)

The southern margin of the Leuchtenberg granite massive is surrounded by a thermal aureole in which banded gneisses and mica schists have been transformed into hornfelses containing andalusite, sillimanite, cordierite, and almandine.Before the intrusion of the granite, the country rocks had undergone regional metamorphism to give mineral assemblages typical of the amphibolite facies: Muscovite + biotite ± K-feldspar + quartz + plagioclase in the banded gneisses and muscovite + biotite + garnet ± sillimanite ± staurolite + quartz + plagioclase in the mica schists.In the outer zone of the aureole, contact metamorphism produced the assemblage: Muscovite + andalusite + cordierite + biotite + quartz + plagioclase, corresponding to the hornblende-hornfels facies.In the inner zone of the aureole, increasing temperatures yielded the high grade assemblages: K-feldspar + sillimanite + cordierite ± almandine + biotite + quartz + plagioclase sillimanite + cordierite ± almandine + biotite + quartz + plagioclase.The zonal arrangement of the mineral assemblages within the Steinach aureole is shown in quantitative distribution maps of andalusite, contact-metamorphic sillimanite, cordierite, and contact-metamorphic garnet respectively, based on 150 modal analyses (from 59 points, Fig. 1). Andalusite (Fig. 10) reaches its maximum at about 200–400 m from the granite border and, toward it, is more and more substituted by sillimanite (Fig. 11). On the other hand, contact metamorphic sillimanite goes to the outer zone of the aureole almost as far as andalusite. This means that the sillimanite isograd passed across the andalusite zone during the contact metamorphism. Cordierite (Fig. 12) shows a constant increase from the margin to the innermost zone of the aureole, as does contact metamorphic garnet (Fig. 13). Phase relations and mineral reactions are discussed in terms of AKP- and APM-diagrams (Figs. 14, 15, 17, 18) based on 19 new mineral analyses (Tables 5–9).With respect to the experimental data so far available, possible P-T-conditions within the Steinach aureole have been discussed. The transition from the low to the high grade assemblages took place very near to the cross-over point of the andalusite/sillimanite equilibrium curve and the breakdown curve of muscovite + quartz in the P-T-diagram (Figs. 16, 19).This gives a minimum H₂O-pressure of 1 kbar. In the innermost contact zone, temperatures must have exceeded 550° C, which is in good agreement with recent oxygen-isotope data as well as with Jaeger's model. As is shown by the ore mineral assemblages, studied in polished sections (Table 10), the oxygen activity in the high grade hornfelses was low.

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Prof. S. Matthes (Würzburg) möchte ich für das lebhafte, fördernde Interesse an dieser Arbeit sowie für die Überlassung von Proben und von Geräten der DFG meinen herz-lichen Dank aussprechen. Wesentlichen Anteil am Gelingen dieser Untersuchung hat auch Prof. B. W. Evans, dem ich für die freundschaftliche Aufnahme in Berkeley, für die ständige Bereitschaft zur Diskussion und für wertvolle Anregungen zu großem Dank verpflichtet bin. Weiter danke ich Prof. W. Schreyer (Bochum) und Prof. F. J. Turner (Berkeley) für die kritische Durchsicht des Manuskripts sowie Mr. L. K. Burns (Berkeley), Dr. A. Peters und Dr. P. Richter (Würzburg) für wichtige Hinweise bei der Analytik. Die Untersuchungen an der Mikrosonde in Berkeley wurden durch ein Stipendium der Deutschen Forschungs-gemeinschaft ermöglicht; das Gerät stand durch die Unterstützung der National Science Foundation (grant GA 500) zur Verfügung. Beiden Organisationen sei für ihre Hilfe gedankt.

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Textlich gekürzte, aber um neue Untersuchungsergebnisse erweiterte Fassung einer Habilitationsschrift, angenommen im Januar 1968 von der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Würzburg.     

Das Messen optischer Gangunterschiede mit Drehkompensatorena

Zusammenfassung Die Bestimmung der Gangunterschiede doppeltbrechender Minerale im Dünnschliff ist mit einer Fehlergrenze von ± 1 m bis ± 2 m im Meßbereich von 295–4100 m möglich. Als Me¢Binstrumente dienen Drehkompensatoren nachBerek undEhringhaus in Verbindung mit dem Polarisationsmikroskop. Wesentlich zur Erreichung genauer Werte ist die zusätzliche Berücksichtigung einer für jeden Kompensator charakteristischen Fehlerkurve. Bei demBerek-Kompensator ist eine genauere Errechnungsweise des Gangunterschiedes aus den i-McBwerten notwendig. Die Erreichung obiger Meßgenauigkeit, die auch bei Benutzung des Drehtisches in genügendem Maß erhalten bleibt, erlaubt die Anwendung von Methoden zur Bestimmung der Hauptbrechungszahlen doppeltbrechender Minerale auf Grund von Gangunterschiedsmessungen im mineralogischen Dünnschliff.[/p]Vorliegende Untersuchungen wurden im Mineralogisch-Petrographischen Institut der Universität Göttingen durchgefiihrt. Dem Direktor des Instituts, Herrn Prof. Dr. C. W.Correns, möchte ich auch hier für seine mir bewiesene Gastfreundschaft und stete Förderung meiner Arbeiten herzlichst danken.     

Granate mit Zusammensetzungen zwischen Almandin und Grossular aus den westlichen Hohen Tauern, Österreich

Garnets in epidote-bearing gneisses and mica schists from the western Hohe Tauern, Austria, have been analyzed by optical, x-ray powder diffraction, wet chemical and electron microprobe methods.The garnets frequently show zonal structure and their core compositions are in the range 45–52% grossular, 31–44% almandine, 3–13% spessartine, 0–7% andradite and 0–2% pyrop. The refractive indices n=1.780–1.786 and the lattice parameter a=11.68–11.73 Å likewise are intermediate between almandine and grossular. It is suggested that there is complete solid solution between almandine and grossular, at least under the conditions of greenschist to low-temperature amphibolite facies of regional metamorphism of the Tauern area.

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Prof. Dr. F. Karl starb am 15. 8.1972.

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Dank. Die Mikrosonde wurde von der Stiftung Volkswagenwerk bereitgestellt, und die Probenahme wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt. Wir danken Herrn Dr. P. K. Hörmann (Kiel) für die naßchemische Granatanalyse und Herrn Dr. K. Abraham (Bochum) für die Bereitstellung seines Korrekturprogrammes für Mikrosondenanalysen.     

Petrographische Untersuchungen des Suevit aus den Bohrungen Deiningen und Wörnitzostheim im Ries von Nördlingen

Zusammenfassung In den Bohrungen Deiningen (D.) und Wörnitzostheim (W.) im Nördlinger Ries wurde unter tertiären Seesedimenten eine 40 m bzw. 70 m mächtige Suevitabfolge aufgeschlossen. Diese Breccie, bestehend aus zertrümmertem kristallinem Grundgebirge mit verschiedenen Anzeichen einer Stoßwellenmetamorphose und aus Glasbomben, wurde mineralogisch und petrographisch untersucht.Korngrößenanalysen zeigen in beiden Profilen eine allmähliche Zunahme des Mediandurchmessers von oben nach unten (D.: 0,1···0,4 mm; W.: 1···6 mm). Die Kornverteilungskurve von W. ist bimodal; das Hauptmaximum wird überwiegend aus grobkörnigen Gesteinsgläsern gebildet, ein kleineres Maximum liegt bei 0,2–0,6 mm und enthält bevorzugt Grundgebirgseinschlüsse.Das Verhältnis von Gesteinsgläsern: Kristallinkomponenten beträgt in D. etwa 30 70, in W. 60 40. Der Suevit von W. enthält durchschnittlich 28% Porenraum und 1–2% Neubildungen; seine Glassubstanz ist überwiegend frisch. Im Suevit von D. sind die Gläser sekundär zersetzt und bedingen höhere Porenvolumina (34–36%) und eine stärkere Verwitterungsneubildung (6–10%; Montmorillonit, Montmorillonit-Illit-Wechsellagerung, Karbonate und Analcim).Einzelminerale in der Kornfraktion 0,063–0,125 mm verteilen sich bei den Leicht-mineralen (d<2,96 g/cm³; Neubildungen nicht berücksichtigt) auf Feldspäte (D.: 56%; W.: 44%), Quarz (D.: 32%; W.: 28%), Biotit (D.: 5%; W.: <1%), Hornblende (D.: 2%; W.: -) und Gläser (D.: 3%; W.: 27%); der Anteil der Schwerminerale beträgt in D. 3–4% (Biotit, Opakes — Hornblende, Granat, Turmalin), in W. 0,5–0,8% (Opakes, Zirkon — Biotit, Rutil).Die chemische Zusammensetzung der Suevit- und Glasproben von W. ist dem granodioritischen Magmentyp ähnlich; die Suevitproben von D. weisen höhere Alkaligehalte auf.

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Underlying miocene lake sediments, suevite was found in the drill holes of Deiningen (D.) and Wörnitzostheim (W.), 40 meters and 70 meters thick, respectively. This breccia, containing glass and shattered crystalline rocks, in different stages of shock metamorphism, was examined by mineralogical and petrographical methods.In the two suevite profiles medians of grain size distributions gradually increase from top to bottom (D.: 0,1···0,4 mm; W.: 1···6 mm). The grain size distributions of W. are bimodal; the first maximum is mainly formed by coarse grained glass, the second (smaller) maximum (0,2···0,6 mm) contains crystalline components. The ratio of melted rocks: crystalline components is 3070 at D. and 6040 at W. Suevite from the latter locality has a total porosity of 28% (average) and contains 1–2% autigenic minerals; the glasses are mostly fresh. In the D. suevite decomposition of the glass has produced higher porosities (34–36%) and more autigenic minerals (6–10%: montmorillonite, mixed-layer minerals montmorillonite-illite, carbonates, analcime).Mineral composition was determined for the grain sizes from 0,063 to 0,125 mm. The light minerals (d<2,96 g/cm³, without autigenic minerals) comprise: feldspars (D.: 56%; W.: 44%), quartz (D.: 32%; W.: 28%), biotite (D.: 5%; W.: < 1%), hornblende (D.: 2%; W.: -) and glass (D.: 3%; W.: 27%); heavy-mineral content is 3–4% at D. (biotite, opaque minerals — hornblende, garnet, tourmaline) and 0,5–0,8% at W. (opaque minerals, zircon — biotite, rutile).The chemical composition of suevite and glass samples from W. is similar to granodiorite type rock. The suevite of D. contains more potassium and sodium.

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Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. W. v. Engelhardt, danke ich für die Überlassung des Themas und alle Förderung meiner Arbeit. Für fördernden Rat danke ich ferner den Herren Dr. F. Lippmann und Dr. D. Stöffler.

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Der Deutschen Erdöl AG, insbesondere Herrn Prof. Dr. F. Hecht, danke ich für die Überlassung der Bohrkerne von Deiningen.

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danke ich für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit.     

Experimentelle Bildung von SiO2-Mineralien aus natürlichen Silikaten und silikatischen Gesteinen bei 180° C

Zusammenfassung Bei einer Temperatur von 180°C wurde die Umwandlung eines Trachyandesites sowie eines Serpentins in Quarz im alkalischen Milieu untersucht.Die Bildung der SiO₂-Mineralien erfolgte aus den silikatischen Gemengteilen dieser Gesteine, wie auch Versuche mit Alkalifeldspat, Plagioklas, Augit und Biotit zeigen.Unter dem Einfluß von verschiedenen KOH- und NaOH-Lösungen kam es zu einem Abbau der silikatischen Substanzen und zur Bildung von Cristobalit und dann erst von Quarz.Bei geringeren Alkalikonzentrationen bleibt der Cristobalit sehr lange erhalten; bei höheren Konzentrationen dagegen kommt es zu einer raschen Bildung von Quarz. Es zeigt sich dabei, daß die NaOH-Lösungen die Quarzbildung stärker beschleunigen als die KOH-Lösungen. Die experimentell zu SiO₂-Mineralien umgewandelten Trachyandesite konnten mit den natürlichen opalisierten Trachyandesiten verglichen werden.Auch aus Cristobalit und Alunit bestehende natürliche Zersetzungsprodukte des Trachyandesites konnten experimentell nachgebildet werden. Dies geschah durch die Einwirkung von alkalischen Lösungen und darauffolgend von Schwefelsäure auf den Trachyandesit.

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Experimental formation of SiO₂-minerals out of natural silicates and silicatic rocks at 180° C

The transformation of both trachyandesite and serpentine into quartz in alcalic surroundings at 180° C was investigated by experiments. The SiO₂-minerals were formed out of the silicatic components of the rocks (trachyandesite and serpentine), as was shown by experiments with potassium feldspar, oligoclase, augite and biotite. Under the influence of differing KOH and NaOH solutions the silicatic substances were dissolved, and cristobalite at first, and only afterwards quartz were formed. At low alcalic concentrations the cristobalite was preserved for a long time whereas higher alcalic concentrations led to a rapid formation of quartz. The NaOH-solutions speeded up the formation of quartz to a greater extent than KOH-solutions. The trachyandesite, experimentally transformed into SiO₂-minerals, could be compared with the naturally opalized trachyandesites. Products of natural alteration consisting of cristobalite and alunite could likewise be imitated in experiments, when the trachyandesite was transformed first by alcalic solutions and then by sulphuric acid.

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Herrn Professor Dr. H. Heritsch danke ich für sein dauerndes Interesse an dieser Arbeit, für Ratschläge und kritische Bemerkungen sowie dafür, daß die Experimente am Institut für Mineralogie und Petrographie der Universität Graz durchgeführt werden konnten. Herrn Professor Dr. C. W. Correns danke ich für wertvolle Hinweise und für die Möglichkeit, die experimentelle Technik in Göttingen anläßlich eines Studienaufenthaltes kennenzulernen. Ebenso gilt mein Dank Herrn Professor Dr. K. H. Wedepohl. Ferner danke ich Frl. Dr. A. Heydemann für anregende Diskussionen. Herrn Dr. F. Grasenick, dem Leiter des Forschungszentrums für Elektronenmikroskopie der Hochschulen in der Steiermark, verdanke ich die elektronenmikroskopischen Aufnahmen.     

Zur Genese der kretazischen Eisenerze von Auerbach (Oberpfalz)

Zusammenfassung Die kretazischen Auèrbacher Eisenerze sind in Erosionsrirmän in Malmkalk bzw. -dolomit überwiegend syngenetisch-sedimentär durch, Ausfällung von Fe⁺⁺-und HCO₃ -Ionen enthaltenden Lösungen als Siderit bzw. — nach Oxydation des Eisens - als Nadeleisenerz zur Ablagerung gelangt. Ein Teil der heute vorliegenden Nadeleisenerze ist auch auf spätere Oxydation von primärem Eisenkarbonat zurückzuführen. Wesentliche Hinweise auf die Genese geben — außerden Lagerungsverhältnissen — vor allem der geringe Aluminiumgehalt der hochprozentigen Erze und der hohe Kohlenstoffgehalt der Weißerze; daneben werden auch andere Elemente, wie Bor, Yttrium, Phosphor, Mangan, Titan usw. zur Dentung herangezogen.Den Herren der Maxhütte möchten wir für die Förderung der Arbeit und die Erlaubnis zur Veröffentlichung und Herrn Prof. Dr. C. W.,Correns für seine vielseitige Unterstützung aufrichtig danken, außerdem auch Herrn Prof. Dr. Tx. ERNST, in dessen Institut ein Teil der abschließenden Arbeiten durchgeführt wurde. Herrn Dr. H.Tilliviann (Bayer. Geol, Landesamts danken wir für zahlreiche, freundliche Hinweise und die Überlassung von Proben.     

Deutung diskordanter Zirkonalter der Silvrettadecke und des Gotthardmassivs (Schweizer Alpen)

U-Pb isotopic analyses are reported for zircons of nine igneous rocks and high grade metamorphic paragneisses from the Silvretta nappe and the Gotthard massif, Switzerland.Following Silver and Deutsch (1961) the zircon populations isolated from six of these rocks were devided into series of size fractions with varying uranium content. An extensive Rb-Sr investigation has been made on some of these rock samples and their minerals (Arnold and Jäger, 1965: Gotthard massif, Grauert, 1966: Silvretta nappe). Rb-Sr measurements on biotites and mineral isochrons of individual gneiss samples yield ages which indicate the end of the Alpine and the Hercynian (=Variscan) metamorphism. Other measurements give mixed ages between these events. The U-Pb investigation of zircons, however, yield criteria for an even older event, 400 to 500 m.y. ago.The isotopic relationship indicates a strong episodic disturbance of the U-Pb systems in the paragneiss zircons with high losses of radiogenic lead. In a Concordia diagram the best fit lines to the data points of the paragneiss zircons from the Gotthard massif as well as from the Silvretta nappe trend both toward the data points of the orthogneiss zircons and intersect the Concordia at approximately 440 m.y. Rb-Sr analyses of the granitic orthogneisses from the Silvretta nappe (Flüela granite gneisses) gave a well defined isochron of 428 m.y. (=1.47×10^–11y^–1). This value agrees rather well with the age given by the intersection of the best fit lines to the paragneiss zircons with the Concordia.Considering the geological and petrographical observations we interpret this disturbance of the U-Pb systems in the paragneiss zircons as the result of an influence of regional high grade metamorphism and anatectic melting together with the formation of igneous rocks during the Caledonian petrogenesis.In the Silvretta the uranium rich zircons from the Flüela granite gneisses reflect a disturbance and lead loss probably during the Hercynian metamorphism. In the Gotthardmassif the zircons from a quartz diorite and an ultrabasic inclusion in this diorite, however, show no or only a slight influence of the later Hercynian and Alpine metamorphisms. The apparent ages of the zircons in the ultrabasic inclusion are nearly concordant (Pb²⁰⁶/U²³⁸: 448 m.y., Pb²⁰⁷/ U²³⁵: 452 m.y., Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶: 472 m.y.). There is in all orthogneiss zircons some evidence of older inhereted U-Pb components besides new zircon growth.If we assume an episodic model for the lead loss and a disturbance 450 m.y. ago the minimum primary age of the detrital zircon components in the paragneisses would be 1500 m.y.

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Der eine von uns (B.G.) möchte den Herren Prof. Dr. M. Grünenfelder und Prof. Dr. P. Signer vom Labor für Geochronologie des Instituts für Kristallographie und Petrographie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich seinen Dank für ihr Interesse und die großzügige Unterstützung bei der Durchführung dieser Arbeit aussprechen. Herr Prof. Dr. M. Grünenfelder und Herr Dr. R. Pidgeon haben ihn in die Arbeitsweise der U-Pb-Isotopenanalyse eingeführt. Herr Dr. V. Köppel sowie alle oben genannten Herren haben durch ihre wertvollen Ratschläge und kritischen Diskussionen diese Arbeit wesentlich gefördert. Ihnen und auch allen anderen Angehörigen des Labors für Geochronologie, die zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben, sei herzlichst gedankt.

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Herr Dr. L. Rybach hat in dankenswerter Weise von vier Zirkonfraktionen die Urankonzentration durch Gamma-Spektrometrie bestimmt.

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Wir beide möchten Frau Prof. Dr. E. Jäger und Herrn Prof. Dr. E. Niggli vom Mineralogisch-Petrographischen Institut der Universität Bern für ihr wohlwollendes Interesse und die kritische Durchsicht des Manuskriptes danken.     

Untersuchungen über die Bildung von Analcim aus natürlichen Silikaten

Zusammenfassung Im Temperaturbereich zwischen 100–180° C wurde experimentell die Umwandlung einiger natürlicher Silikate und silikatischer Gesteine in Analcim untersucht. Der Analcim bildete sich im alkalischen Milieu nach Abbau der einzelnen Ausgangssubstanzen direkt und ohne das Auftreten irgendeiner Zwischenphase. Die Entstehung des Analcims zeigte sich dabei abhängig von der Art und der Konzentration der einwirkenden Lösungen, von der Temperatur und von den Ausgangssubstanzen. Bei geringeren Konzentrationen der Lösungen war die Reaktion bedeutend langsamer als bei größeren. Der Analcim bildete sich nur in einem bestimmten Konzentrationsbereich der alkalischen Lösungen, wobei dieser für die einzelnen Substanzen unterschiedlich war. In Abhängigkeit von der Ausgangssubstanz entstanden bei geringeren Alkalikonzentrationen an Stelle des Analcims Zeolithe und bei größeren Alkallkonzentrationen SiO₂-Mineralien.

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Investigations on the formation of analcite from natural silicates

The transformation of some natural silicates and silicatic rocks into analcite was experimentally investigated over a temperature range of 100° C to 180° C. Analcite was directly formed in alkaline surroundings after reduction of the various starting substances without any intermediate phases. The formation of analcite depended on the kind and concentration of the reacting solutions, on the temperature and on the starting substance. At lower concentrations of the solutions the reaction was considerably slower than at higher ones. Analcite was formed only within a certain concentration range of the alkaline solutions, this range being different for the different substances. Depending on the starting substance, zeolites were formed at lower alkali concentrations. At higher alkali concentrations SiO₂ minerals were formed.

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Herrn Prof. Dr. H. Heritsch danke ich für sein dauerndes Interesse an dieser Arbeit, für Ratschläge und kritische Bemerkungen sowie für die Zurverfügungstellung der Mittel des Institutes für Mineralogie und Petrographie der Universität Graz.

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Herrn Prof. Dr. C. W. Correns möchte ich auch an dieser Stelle für die Möglichkeit, die experimentelle Technik in Göttingen kennenzulernen, meinen Dank sagen.     

Saalische Bewegungen im Rotliegenden des mittleren Thüringer Waldes

Zusammenfassung Eine Überprüfung der saalischen Phase im mittleren Thüringer Wald (Oberhöfer Mulde) ergab bei Ilmenau, Luisenthal und Friedrichroda sichere Anhaltspunkte für voroberrotliegende Bewegungen, die sich vorwiegend an 100–160° streichenden Störungen vollzogen. Das Ausmaß der Bewegungen ist in den randnahen Gebieten (Ilmenau) am größten und nimmt nach dem Muldeninneren ab (Luisenthal, Friedrichroda). Die zeitliche Datierung der orogenetischen Vorgänge fällt nur in den dem Tambacher Becken benachbarten Gebieten zwischen Oberhöfer und Tambacher Stufe. Im randnahen Bereich beginnen die Bewegungen bereits während der Oberhöfer Stufe.Auszug aus der gleichnamigen Dissertation (Jena 1960). Herrn Prof. Dr. F.Deubel, Jena, danke ich für Anregung und Betreuung dieser Arbeit.     

Die Beziehungen zwischen der chemischen Zusammensetzung,Lichtbrechung und Dichte einiger koexistierender Biotite,Muskowite und Chlorite aus granitischen Tiefengesteinen

From 19 granitic rock samples the coexisting biotites, muscovites, and chlorites were separated by means of a magnetic separator as well as through hand-picking under the microscope.The measured refractive indices and densities of the biotites and of the iron-rich chlorites show stronger variations than those measured on the muscovites.These data, together with 20 complete chemical analyses of these complicated layer silicates, were used to test the applicability of the rule of Gladstone and Dale giving a simple theoretical relationship between chemical composition, density and mean refractive index of a substance.For 16 samples the theoretical densities according to Gladstone-Dale agree within 2% with the measured densities. In 4 samples of biotite and muscovite showing high contents of fluorine discrepancies up to 4% were found.This might suggest that the specific refractive energy for F in layer silicates is different from the value given by Larsen and Berman for silicates in general.The effects of substitutions of main elements Si, Al, Fe²⁺, Mg, K, Ti, Fe³⁺, Ca, and F on the refractive indices of layer silicates are shown to be very complex.

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Mein Dank gilt Herrn Direktor Prof. Dr. H. R. v. Gaertner, welcher meine Untersuchungen während meiner Tätigkeit bei der Bundesanstalt für Bodenforschung, Hannover, mit Interesse förderte. Ferner danke ich den Herren Dr. W. Harre und Dr. H. Gundlach, Bundesanstalt für Bodenforschung, für die Durchführung der chemischen Mineralanalysen, sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für ihre finanzielle Beihilfe. Meinen Assistentinnen Frau H. Grapp, Frl. B. Köhler, Frl. G. Klaetsch und Frau R. keese sei herzlich für ihren geduldigen Fleiß bei den Separierungsarbeiten gedankt.     

Über Sand- und Sandsteinkegel und ihre Bedeutung als Litoralgebilde

Ohne ZusammenfassungZum Schluss will ich nicht versäumen, den gebührenden Dank auszusprechen für Überlassung des beschriebenen Materials: den Herren Geheimrat Prof. Dr. Em.Kayser in Marburg, Prof. Dr. W.Deecke in Freiburg i. Br., Prof. Dr. O.Jaekel und Dr. R.Wilckens in Greifswald, welche erst dadurch die obige Untersuchung ermöglicht haben.     

Sedimentpetrographische und geochemische Untersuchungen an Karbonatgesteinen des Zechsteins

Introduction and methods applied: some new DTA-methods (quantitative determination of gypsum, determination of grain-size of carbonates, analysis of small amounts of iron in the dolomite lattice and of magnesium in calcite) and improved DTA-data on some minerals (clay minerals, Fe- and Al-hydroxides, pyrite, quartz, fluorite), occuring in the residue of carbonate rocks and not admitting solution by acids, are given.

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Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. C. W. Correns, danke ich sehr für die Überlassung des Themas. Für viele Hinweise und Diskussionen bin ich weiterhin Frau Dr. P. Schneiderhöhn, Herrn Prof. Dr. K. H. Wedepohl und Herrn Dr. H. E. Usdowski zu Dank verpflichtet.     

Vergleichende geochemische Untersuchungen an ost- und südalpinen Graniten,Granodioriten und Tonaliten

Zusammenfassung Im Anschluß an vergleichende Untersuchungen Karls (1959) zur Petrographie und chemischen Zusammensetzung metamorpher Tonalite nördlich des Alpenhauptkammes und nichtmetamorpher Intrusivgesteine des Periadriatischen Bogens wurden für geochemische Untersuchungen insgesamt 113 Gesteinsproben aus beiden Gebieten entnommen.Diese wurden auf folgende Hauptbestandteile: SiO₂, Fe ges. (als Fe₂O₃), CaO, MgO, Na₂O und K₂O sowie die Spurenelemente: Zn, Co, Ni, V, Cr, Sr, Pb (ferner Cu, Sn und Be) untersucht.Getrennt für beide Gesteinsgruppen wurden aus den Analysendaten die statistischen Mittelwerte und deren Standardabweichungen für die einzelnen Elemente berechnet.Beide Gruppen stimmen innerhalb der Standard-Abweichungen weitgehend überein, d. h. die metamorphen Tonalite der Nord-Gruppe entsprechen bezüglich der gefundenen Spurenelementgehalte den nichtmetamorphen periadriatischen Intrusivgesteinen der Süd-Gruppe. Eine Ausnahme bilden Co und Ni, die in der Nord-Gruppe deutlich höher liegen.Eine Beeinflussung des Spurenelementhaushaltes in den Gesteinen der Nord-Gruppe durch die Metamorphose (Tauernkristallisation) läßt sich nicht folgern. Die Co- und Ni-Gehalte müssen im Norden primär höher gewesen sein, denn die hier gegebenen Mittelwerte der Spurenelemente zeigen im Vergleich mit Werten aus Datensammlungen gute Übereinstimmung und deuten auf ein der Norm saurer Intrusiva entsprechendes geochemisches Milieu hin. Nur das Pb weicht mit erhöhten Werten von der Norm ab. Auch Grohmann (1965) gibt in Analysen vergleichbarer ostalpiner Gesteine erhöhte Pb-Gehalte an.Aus dem stofflich konservativen Verlauf der Tauernkristallisation wird ersichtlich, daß die Bildung der alpinen Lagerstätten dieses Raumes nicht auf die Metamorphose bezogen werden kann.

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Following the comparative studies of Karl (1959) regarding the petrography and the chemical composition both of metamorphic tonalites in the north of the Alpen main ridge and the neighbouring nonmetamorphic periadriatic plutonic rocks in the south, 113 samples were taken from both areas for geochemical investigations. They have been analysed for the following main components: SiO₂, Fe₂O₃ (total Fe), CaO, MgO, Na₂O, and K₂O as well as for the trace elements Zn, Co, Ni, V, Cr, Sr, Pb, and also Cu, Sn, and Be.The arithmetic means of the analytical data have been calculated separately for the different elements inside both groups. Within the standard deviations the two groups agree with each other, except for Co and Ni, which have distinctive higher values in the Northern group. The dominant conformity of both groups indicates that the trace element content of the Northern group was not changed by the Tauern metamorphism. The contents of Co and Ni must have been primarily higher in the north.Comparisons with corresponding data of trace element contents given in diverse geochemical tables agree well with the values of means given here. Only Pb deviates with higher values from the standard content of acid plutonic rocks. This is in accordance with the results of Grohmann (1965), who also found higher values of Pb in comparative plutonic rocks of the Eastern Alpen mountains.

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Unser Dank gilt der Bundesanstalt für Bodenforschung, Hannover, namentlich Herrn Prof. Dr. H. J. Martini und Herrn Prof. Dr. H. R. v. Gaertner, ferner der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für die Förderung unserer Arbeit.Herrn Dr. H. Fesser, Bundesanstalt für Bodenforschung, danken wir für die Durchführung spektrographischer Untersuchungen, Frau M. Elstner für Fleiß und Sorgfalt bei den chemischen Arbeiten.     

Über die Möglichkeit der halbquantitativen Mineralbestimmung mit der DTA ohne Flächenintegration

Zusammenfassung Die Abhängigkeit der Zerfallstemperaturen von der Probenmenge in der Differential-Thermo-Analyse ist eine einfach logarithmische. Sie ermöglicht bei reinen Mineralen eine halbquantitative Bestimmung mit einer Genauigkeit von ±10% der bestimmten Menge. Die in der Literatur aufzufindenden, oft stark unterschiedlichen Zerfallstemperaturen von Karbonatmineralen lassen sich durch diese Abhängigkeit erklären, was an den drei Mineralen Smithsonit, Magnesit und Calcit demonstriert wird.

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In case of pure minerals, the dependence of their decomposition temperatures on the amount of material used in DTA (Differential Thermal Analysis) provides a way for a half-quantitative determination with an accuracy of ±10% of the determined amount. This dependence is a simple logarithmic one. The big differences in the decomposition temperatures of carbonate minerals, mentioned in the literature, can be explained through their dependence on the amount of material used. This is demonstrated through the examples of three minerals Smithsonite, Magnesite, and Calcite.

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Den Herren Professoren Dr. Dr. h. c. C. W. Correns und Dr. H. Harder danke ich für einige Hinweise, Frl. Dr. R. Knoke für eine Bleibestimmung, meinem Freund Dr. J. Hagedorn aus dem Geographischen Institut der Universität Göttingen für zahlreiche anregende Diskussionen.