Aluminium species distribution during mixing of acid coal and slate mine drainage with neutral stream waters

We measured the spatial variation of aluminium concentrations and computed its species distribution before and during mixing of acid mine drainage containing waters with near neutral receiving waters. Acid mine drainage was collected from the Loquitz Creek, Thuringia, Germany, and Garvey Creek, Westland, New Zealand, which drain slate mine workings and coal mine workings, resp. The acidneutralizing capacity (ANC) of the receiving streams and the mixing with waters having low Al-concentrations cause a decrease of aluminium concentrations below the confluence. Depending on volumes and ANCs involved, the content of free Al and sulphate bound Al decreases after mixing in favour of organic and hydroxide bound Al. In addition, below the junction of the Loquitz Creek and the Aue Creek with its high ANC, we observe the precipitation of aluminium hydroxides and Al hydroxysulphates.

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Zusammenfassung Wir haben die räumliche Änderung der Aluminiumkonzentrationen vor und nach der Mischung von Flußwasser, versauert durch Bergwerksabwässer, mit nahezu neutralem Wasser der Vorfluter gemessen und haben dazu die Speziesverteilung berechnet. Saure Bergwerksabwässer sickern aus Halden eines Schiefertagebaus in Thüringen in die Loquitz ebenso wie aus Halden eines Kohletagebaus in den Garvey Creek, Westland, Neuseeland. Die Säuren-Neutralisierungskapazität der Vorfluter und die Mischung mit Al-armem Wasser bewirken eine Abnahme der Aluminiumkonzentrationen nach dem Zusammenfluß. In Abhängigkeit von beteiligten Abflüssen und Säuren-Neutralisierungskapazitäten nimmt der Gehalt an freiem Aluminium und sulfatgebundenem Aluminium nach der Mischung zugunsten von organisch- und hydroxy-gebundenem Aluminium ab. Ferner beobachten wir unterhalb des Zusammenflusses von Loquitz und Aue, der eine hohe Säuren-Neutralisierungskapazität eigen ist, eine Ausfällung von Aluminiumhydroxyden und Aluminiumhydroxysulfaten.

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Résumé Nous avons mesuré la variation spatiale de la teneur en Al et calculé la distribution de ses différentes formes dans deux cours d'eau différents, qui reçoivent des eaux acides venant de mines situées sur leur cours. Ces mesures ont été faites d'une part sur le cours du Loquitz (Thuringe-Allemagne) qui reçoit des aux acides venant d'une mine d'ardoise et d'autre part sur le cours du Garvey (Westland - Nouvelle Zélande) qui reçoit les eaux d'une mine de charbon. Pour chaque cours d'eau, les mesures ont été faites en amont de la source d'apport, puis en aval, c'est-à-dire après le mélange avec les eaux acides. La capacité de neutralisation des acides (ANC) des eaux des cours d'eau récepteurs et la basse teneur en Al des eaux d'apport provoquent une diminution de la teneur en Al après le mélange. Dans une mesure liée aux volumes en jeu et à l'ANC, la teneur en Al libre et en Al lié au sulfate diminue près le mélange au profit de l'Al lié soit à des substances organiques, soit à des hydroxydes. De plus, en aval du confluent du Loquitz et de l'Aue, rivière à ANC élevé, nous observons la précipitation d'hydroxydes d'Al et d'hydroxisulfates d'Al.

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, , - , . , , Garvey Creek, Westland, . , , , , , , , , , . , , , .

     

Mineralogical composition of the Nyiragongo rocks

The author reviews briefly the application of the AMS calculation of rock analyses developed byAlfred Rittmann to the lavas of the Nyiragongo volcano in North Kivu, Republic of Congo (Kinsasha). In that volcanic field illustrated in Fig. 1, two petrographic provinces can be distinguished: the Nyamuragira area with volcanics of the basanite group (moderate degree of undersaturation) and the Nyiragongo area with those of the leucitite-nephelinite-melilitite group (high degree of undersaturation).In contrast to the Al-rich titanian clinopyroxene of the leucitites and nephelinites, that of the typical nepheline melilitites is poor in Al and Ti with relatively small amount of the acmite component. The melilitites show a significant excess of the alkalies over aluminum. At least a part of this excess is contained in the glassy material found in the rocks. It is suggested that the genesis of the Nyiragongo magma, mainly melilititic in composition, is possibly connected with carbonatic fractions in the magma basin and enrichment of the alkalies by gaseous transfer in the form of carbonates.

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Zusammenfassung Verf. überblickt kurz die Anwendung der vonAlfred Rittmann ausgearbeiteten AMS-Berechnungsmethode von Gesteinsanalysen auf die Laven des Nyiragongo-Vulkans in Nord Kivu, Republik Congo (Kinsasha). In dem betr. vulkanischen Gebiet (Fig. 1) können zwei petrographische Provinzen unterschieden werden: das Nyamuragira-Gebiet mit Vulkaniten der Basanitgruppe (mäßig untersättigt) und das Nyiragongo-Gebiet mit Gesteinen der Leuzitit-Nephelinit-Melilitithgruppe (stark untersättigt).Im Gegensatz zu dem Al-reichen Titanklinopyroxen der Leuzitite und Nephelinite, ist derjenige der typischen Nephelin-Melilitithen arm an Al und Ti mit einem relativ niedrigen Gehalt an Akmitkomponente. Die Melilitithe zeigen einen bedeutenden Überschuß von Alkalien über Aluminium. Wenigstens ein Teil dieses Überschusses ist in dem glasigen Material enthalten, das in den Gesteinen vorkommt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Entstehung des hauptsächlich melilitithischen Nyiragongo-Magmas möglicherweise mit karbonatischen Anteilen der Magmaherde und mit Anreicherung von Alkalien durch Gastransport in Form von Karbonaten verknüpft ist.

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Résumé L'auteur étudie brièvement la méthode AMS deAlfred Rittmann pour la calculation d'analyses de roches, appliquée aux laves du Nyiragongo volcan en Kivu nord, République Congo (Kinsasha). Dans ce terrain volcanique (voir table 1) deux provinces pétrographiques peuvent etre distinguées: la région Nyamuragira avec des volcans du groupe basanite (peu sous-saturés) et la région Nyiragongo avec des volcans du groupe leucitite-nephelinite-melilitite (fort sous-saturés).Au contraire du clinopyroxène titanien, riche en Al, des leucitites et des nephelinites, celui des typiques nephelines-melilitites est pauvre en Al et Ti avec un degré peu considérable d'acmite. Les melilitites montrent un excès considérable d'alcalis sur aluminium. Au moins une partie de cet excès se trouve dans la matière vitreuse qui existe dans les roches. Il est indiqué que la genèse du Nyiragongo magma, qui est principalement melilitique, est peut-être reliée avec des fraction carbonatiques des centres magmatiques et avec l'enrichissement des alcalis par le transport de gaz.

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. . Nyiragongo . : 1. Nyamuragira ; 2. Nyiragongo , . , Nyiragongo, , , .

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Dedicated to Professor Dr. A.Rittmann on the occasion of his 75. birthday     

Structure,evolution, and dynamics of the Norwegian-Greenland Sea in the Blue Road Geotraverse area

The orogeny of the Scandinavian and Greenland Caledonides is shortly reviewed, and a structural sketch map of the Scandinavian Caledonide part of the Geotraverse is presented. Post-Caledonian rifting episodes prior to the formation of the North Atlantic Ocean are briefly discussed, as well as the opening of the northern North Atlantic Ocean and its spreading rates.Computations of density models carried out on the basis of the Simplex-Algorithm which allows a least-squares solution under certain constraints show clearly a Moho-depression beneath the Caledonides and a comparatively thick oceanic crust in the Norwegian Sea. The transition zone oceanic continental crust has a complex structure, but a continuation of the Lofoten Islands and a part of the Vøring Plateau escarpment can be detected.The residuals of former measurements of tidal gravity in Fennoscandia are explained by oceanic loading tides, and a chart for the M2-loading effect is given. The influence of crustal structure on the residuals is shortly discussed. A finite element model is used to calculate the loading effect for a laterally inhomogeneous structure.

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Zusammenfassung Die Orogenese der skandinavischen und grönländischen Kaledoniden wird kurz beschrieben und die Struktur des skandinavisch-kaledonischen Teils skizziert. Die postkaledonische Dehnungstektonik vor der Bildung des Nordatlantiks sowie die Öffnung des nördlichen Nordatlantiks und die entsprechende Öffnungsrate werden kurz diskutiert.Berechnungen von Dichtemodellen mit Hilfe des Simplex-Algorithmus erlauben die Optimierung unter Berücksichtigung von Randbedingungen. Die Modelle zeigen eine ausgeprägte Depression der Moho unter den Kaledoniden und eine relativ dicke ozeanische Kruste. Die Übergangszone von kontinentaler zu ozeanischer Kruste hat eine äußerst komplizierte Struktur, jedoch lassen sich sowohl die Fortsetzung der Lofoten als auch der Rand des Vøring-PIateaus erkennen.Die Residuen von Schweregezeiten in Fennoskandien lassen sich durch ozeanische Auflasteffekte erklären, und eine Karte des M2-Meeresgezeiteneinflusses wird vorgestellt. Der Einfluß der Krustenstruktur auf die Residuen wird kurz diskutiert. Zur Modellierung lateraler Inhomogenitäten wurde ein finites Elementmodell entwickelt.

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Résumé L'orogenèse des calédonides Scandinaves et groenlandaises sera décrit brièvement et la structure de la partie Scandinave ébauchee.La distension tectonique post-calédonienne avant la formation de l'Atlantique nord ainsi que l'ouverture du nordatlantique septentrional avec le taux d'expansion correspondant sont ensuite brièvement discutés.Des calculs de modèle de densité à l'aide de l'algorithme simplex permettent la détermination optimale sur le principe des moindres carrés, compte tenu des conditions aux limites.Les modèles montrent une dépression prononcée de la Moho sous les calédonides et une croûte océanique relativement épaisse. La zone de transition entre la croûte continentale et la croûtre océanique a une structure extrêmement compliquée; cependant on peut reconnaître la continuation des Lofoten ainsi que la marge du plateau de Vøring.Les résidus des marées terrestres fenno-scandiennes peuvent s'expliquer par des effets de charge océanique, et une carte de l'influence du terme M2 des marées est présentée. L'influence de la structure de la croûte sur les residues est discutée. Pour modeler les homogénéités latérales on a développé un modèle d'éléments finis.

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- . - , , . Simplex-Algorithmus . . , , , . - ; . . , .

     

Multivariate statistical analysis of some recent volcanics from the Central Andes of Southern Peru

The application of Principal Component and Discriminant analysis to the major and minor oxides of recent volcanics from the Central Andes (S-Peru, N-Chile, Bolivia and Argentina) illustrates a variation in chemical composition related to geographical distribution, mainly in terms of TiO₂ and K₂O. A relationship between chemistry and distance from the Peru-Chile trench, dependent on P, Ti and Sr content of some cenozoic lavas from Southern Peru is also illustrated, by means of Multilinear Standardized Regressions and Partial Correlation analysis.

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Zusammenfassung Die Anwendung zweier statistischer Methoden (Principal Component und Discriminant Analysis) zur Erfassung der Oxidverteilung in den rezenten Vulkaniten der zentralen Anden (S-Peru, N-Chile, Bolivien und Argentinien) hat gezeigt, daß die Variation der chemischen Zusammensetzung, hauptsächlich bei TiO₂ und K₂O, abhängig von der geographischen Position der Ausbruchzentren ist.Eine Beziehung zwischen Geochemie und Entfernung vom Peru-Chile Tief-Seegraben für die rezenten Laven in S-Peru wird ferner mit multilinearen standardisierten Regressionen und Korrelationsanalysen, mit Schwerpunkt bei den Elementen P, Ti und Sr, aufgezeigt.

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Resume L'application de deux méthodes statistiques multivariées (Principal Component et Discriminant Analysis) à la distribution des éléments majeurs et mineurs dans les roches volcaniques récentes des Andes centrales (S-Pérou, N-Chili, Bolivie et Argentine) montre une variation de la composition chimique en fonction de la distribution géographique, surtout en ce qui concerne TiO₂ et K₂O.Une relation entre la variation de composition chimique de quelques laves récentes du Pérou du Sud et la distance du fossé océanique du Pérou-Chili est aussi montrée, à l'aide des Regressions Multilinéaires Standardisées et de l'Analyse de Corrélation partielle. Cette relation concerne spécialment les teneurs en P, Ti et Sr des laves étudiées.

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— Principal Component, Discriminant Analysis ( , , ) , . . . iO₂, K₂, . - . T Sr

     

Sedimenttransport im Mündungsgebiet des Alpenrheins

Zusammenfassung In regelmäßigen Abständen wurden dem Alpenrhein am Pegel Lustenau, wenige Kilometer vor seiner Einmündung in den Bodensee, etwa 500 Wasser- und Schwebstoffproben bei verschiedenen Pegelständen entnommen.Die Leitfähigkeit und Härte der Wasserproben nimmt mit steigendem Durchfluß (100–1000 m³/sec) entsprechend der Verdünnung ab, der pH-Wert (8,0 bis 8,8) steigt schwach an. Die Redoxpotientale sind stets positiv.Mit ansteigendem Wasserdurchfluß nimmt die Schwebstoffkonzentration stark zu (50–5000 mg/l).Zur Zeit des Frühsommer-Hochwassers sind bei gleicher Wasserführung die Schwebstoffgehalte bei ansteigendem Hochwasser höher als bei absteigendem Hochwasser. Als Ursache wird die Ausräumung des im Flußbett während des Winters und Frühjahrs bei Niedrigwasser akkumulierten Lockermaterials angesehen.Setzt man die Schwebstoffgehalte in Beziehung zur Fließgeschwindigkeit (1–3 m³/sec), so ergibt sich für den Meßpunkt Lustenau eine Zunahme des Schwebguts (C_s in mg/l) mit der sechsten Potenz der Fließgeschwindigkeit (V): C_s (Alpenrhein Lustenau)=5·V⁶ In einer allgemeinen Beziehung C_s=x·Vy, die für verschiedene Flüsse nach Literaturdaten abgeleitet wurde, scheint der Exponent y ein Maß für die Strömungserosion (abhängig von Form und Neigung des Flußbettes), der Faktor x für die äußeren Einflüsse wie Klima, Vegetation, Stabilität der Flußgeometrie darzustellen. Eine ähnliche Abhängigkeit besteht zwischen der Schwebstoff- und Wasserführung.Die Korngrößenverteilung und Karbonatgehalte sind von den Durchfluß-mengen bzw. Fließgeschwindigkeiten nahezu unabhängig, stehen jedoch in deutlicher Beziehung zu bestimmten Liefergebieten. Eine Häufigkeitsstatistik der mittleren Korngrößen von Flußsanden (Hahn, 1967) und Schwebstoffen (diese Arbeit) zeigt ein auffallendes Minimum bei etwa 0,04 mm. Dieser Wert kann zur Abgrenzung der Schwebstoff- und Flußbettfracht am Meßpunkt Lustenau benutzt werden. Werte für die Sortierung, Schiefe und Kurtosis erweitern die grundlegenden Untersuchungen vonFolk &Ward (1957) nach feineren Korngrößen hin.Im Mittel setzen sich die Schwebstoffe aus 10% Ton, 70% Silt und 20% Sand zusammen. Der Karbonatgehalt beträgt durchschnittlich 37% (26% Calcit, 11% Dolomit). Die Tonfraktion besteht überwiegend aus Illit und Chlorit.

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500 samples of water and suspended load were taken at different water levels from the Alpenrhein at Lustenau, a few kilometers' distance from its Lake Constance-delta.Conductibility and hardness of the water decrease with increasing water discharge (100–1000 m³/sec) corresponding to the dilution, the pH-values (8.0 to 8.8) weakly increase. The redox-potentials are always positive. With increasing water discharge, the suspended load concentration increases strongly (50 to 5000 mg/l).At the same water levels, the suspended load concentration during early-summer high-water is greater during rising than during falling water level. This may be caused by the loose material (accumulated during winter and spring low waters) being washed out of the river channel.On a double logarithmic scale the relation between flow velocity (V=1–3 m³/sec) and suspended load concentration (C_s in mg/l) can be expressed by a straight line. Its equation is C_s (Alpenrhein at Lustenau)=5· V⁶ In a general equation C_s=x· Vy, for various rivers (data taken from literature), the exponent y seems to be a measure of the erosional forces (depending on cross-section and slope of the river channel); the factor x seems to express outer influences as climate, vegetation, rock erodibility, stability of the channel geometry. A similar relationship exists between the suspended load concentration and the water discharge.Grain-size distribution and carbonate content are almost independent of water discharge and flow velocity respectively. They are, however, clearly related to distinct supply areas. A pronounced frequency minimum exists at about 0.04 mm between the mean sizes of river sands (Hahn, 1967) and that of suspended load (this paper). This value may be used to distinguish suspended load from bedload at Lustenau sampling station. The values for sorting, skewness and kurtosis amplify the results ofFolk &Ward (1957) concerning finer grain sizes.On an average, the suspended load consists of 10% clay (<0.002 mm), 70% silt (0.002–0.063 mm) and 20% sand (>0.063 mm). The mean carbonate content is 37% (26% calcite, 11% dolomite). The clay minerals are mainly illite and chlorite.

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Résumé A des intervalles de temps réguliers, à peu près 500 échantillons d'eau et de matière en suspension ont été prélevés de l'Alpenrhein, à la station de jaugeage de Lustenau, située à quelques kilomètres en amont de son embouchure dans le Lac de Constance.La conductivité et le degré hydrométrique dans les échantillons d'eau décroissent en fonction d'une dilution relative, due à une augmentation du débit (100 à l000m³/sec). Il y a une légère croissance de la valeur du pH (8.0 à 8.8) lorsque le débit augmente. Les potentiels redox sont toujours positifs.La concentration de la matière en suspension augmente rapidement 50 à 5000 mg/l) en fonction de l'augmentation du débit.En temps de crues, au début de l'été, la concentration de la matière en suspension est plus élevée pendant la montée des crues qu'à la descente—le débit étant du même ordre. Ce phénomène est expliqué par un processus de balayage de la matière non consolidée, accumulée au fond du lit de la rivière pendant les périodes d'étiage au cours de l'hiver et au printemps.En établissant une relation entre la concentration de la matière en suspension et la vitesse d'écoulement (1 à 3 m³/sec), on trouve pour la station de jaugeage de Lustenau une augmentation de teneur de la matière en suspension (C_s en mg/l) avec la puissance 6 de la vitesse d'écoulement (V): C_s (Alpenrhein, Lustenau)=5 · V⁶ d'où l'équation générale C_s=x · Vy, qui ressort aussi des études de diverses rivières citées dans la littérature. L'exponent y semble donc pouvoir servir comme règle pour la détermination de l'érosion d'écoulement (qui dépend de la géométrie et de la pente du lit du fleuve), le facteur x reflétant des influences externes comme le climat, la végétation et la stabilité de la géométrie du fleuve. Une relation analogue existe entre la concentration en matière en suspension et le débit.Il n'y a pratiquement pas de relation directe entre la distribution granulométrique, ou les teneurs en carbonates d'une part, et le volume du débit ou la vitesse de l'écoulement d'autre part; or il apparaît une relation intime avec certaines régions d'alimentation. On note un minimum marqué autour de 0.04 mm dans la distribution statistique des grains à diamètre moyen dans les sables des fleuves (Hahn, 1967) et de la matière en suspension (cette étude). A l'aide de cette valeur il est possible de différencier, à la station de jaugeage de Lustenau, la matière transportée au fond du lit de l'Alpenrhein et celle transportée en suspension. Des valeurs pour le classement, l'assymétrie et «l'augulosité» (kurtosis) complètent les recherches de base deFolk &Ward (1957), en ce qui concerne la distribution granulométrique dans la classe des grains les plus fins.Comme constitution moyenne on trouve dans la matière en suspension 10% d'argile, 70% de silt et 20% de sable. La teneur moyenne en carbonates est de 37% (26% de calcite, 10% de dolomie). Dans la fraction des argiles on trouve essentiellement de l'illite et de la chlorite.

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. 500 . (100–1000 ³/); - (8,0–8,8) ; - . . 6. .

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Dem Österreichischen Rheinbauleiter, Herrn Hofrat Dipl.-Ing.Ferdinand Waibel, Bregenz, in Dankbarkeit gewidmet.

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Herrn Dr.Quakernaat sei herzlich für seine freundliche Mithilfe gedankt.     

Die Wirbeltierfauna der Trias der Tessiner Kalkalpen

Zusammenfassung Nach einer Skizzierung der stratigraphischen Verhältnisse der Trias des Monte San Giorgio (Kt. Tessin, Schweiz) wird eine Liste der Wirbeltierfaunen der anisischen und ladinischen Stufe gegeben. Mit Ausnahme des Pseudosuchiers Ticinosuchus handelt es sich um marine oder amphibisch lebende Vertreter von Fischen (Selachier, Actinopterygier und Coelacanthiden) und Reptilien (Ichthyosaurier, Placodontier, Rhynchocephalen, Prolacertilier und Sauropterygier). Der Monte San Giorgio birgt gegenwärtig die reichste Lagerstätte mariner Fische und Reptilien der mittleren Trias der Erde. Die Untersuchung der Sauropterygier und Placodontier zeigt, daß zwischen diesen beiden Ordnungen keine Verwandtschaft besteht. Von embolomeren Labyrinthodonten abstammend, haben sie neben anderen Zweigen selbständig das Übergangsfeld Amphibien/Reptilien überschritten. Die Klasse der Reptilien ist genetisch keine Einheit, sondern eine Entwicklungsstufe der Wirbeltiere. Zum Schluß wird auf die Ziele einer neuen Grabung im Grenzbitumenhorizont der anisischen Stufe der Trias des Monte San Giorgio hingewiesen. Neben einer statistischen Erfassung des Fossilinhaltes jeder Schicht werden die Beziehungen zwischen Sediment und Fossil studiert, um die wiederholten Änderungen der Lebensräume und ihrer Bewohner an der Nordküste der Tethys rekonstruieren zu können.

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An outline of the stratigraphical relationships of the Triassic of Mt. San Giorgio (Kanton Tessin, Switzerland) is presented, followed by a list of the vertebrate fauna of the Anisian and Ladinian (Middle Triassic). The fauna deals with marine fishes (Selachii, Actinopterygii, Coelacanthini) and marine or amphibious living reptiles (Ichthyosauria, Placodontia, Rynchocephalia, Prolacertilia, Sauropterygia), with the exception of the Pseudosuchian Ticinosuchus. Mt. San Giorgio is the richest place in the world where Middle Triassic marine fishes and reptiles are found nowadays. Investigation of the Sauropterygia and Placodontia shows that no affinity between these two orders exists. They are both descended from embolomer labyrinthodonts and have with other branches independently crossed over the amphibian-reptilian line of transition. The class Reptilia is not a genetical unit, but a grade of vertebrate evolution. Finally, reference is made to the aims of a new excavation in the Anisian (Grenzbitumenhorizont) of Mt. San Giorgio. In order to be able to reconstruct the repeated changes of the environment and its inhabitants on the north coast of the Tethyan Sea, the relations between sediments and fossils are studied and the fossil content of each stratum is observed.

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Résumé Après un bref exposé des relations stratigraphiques du Trias du Mt. San Giorgio (Tessin, Suisse), une liste des faunes de vertébrés de l'Anisien et du Ladinien est présentée. A l'exception du Pseudosuchien Ticinosuchus, il s'agit de poissons marins (Sélaciens, Actinoptérygiens et Coelacanthides) et de reptiles également marins ou amphibiens (Ichthyosaures, Placodontes, Rhynchocephales, Prolacertiliens et Sauroptérygiens). Le Monte San Giorgio livre actuellement la faune la plus riche du monde en poissons et reptiles marins du Trias moyen. L'analyse des Sauroptérygiens et des Placodontes montre que ces deux groupes ne sont pas en relations de parenté. Descendant de Labyrinthodontes embolomères, ils ont passé indépendamment à côté d'autres rameaux la zone de transition entre les amphibiens et les reptiles. La classe des reptiles n'est pas une unité génétique, mais un stade évolutif des vertébrés. Finalement les buts de nouvelles fouilles dans l'Anisien (Grenzbitumenhorizont) du Trias du Mt. San Giorgio sont mentionnés, Outre un inventaire statistique du contenu en fossiles de chaque couche, les relations entre les fossiles et le sédiment sont étudiées afin de pouvoir reconstruire les changements répétés de l'habitat et des habitants du bord septentrional de la Tethys.

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( ) -. .

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Dem Schweizerischen Schulratspräsidenten, Prof. Dr.Hans Pallmann, zu seinem 60. Geburtstag gewidmet.     

Auswirkungen landwirtschaftlicher Düngung auf das Grundwasser

Zusammenfassung In einem Testfeld im Porengrundwasserleiter des Maintals gelang es, durch mehrjährige hydrochemische Untersuchungen für eine Reihe von Grundwasserinhaltsstoffen den Düngungseinfluß zu quantifizieren. Bei Nitrat, Chlorid und Phosphat wurde im Grundwasser unter gedüngten Löß- und Sandböden das Fünf- bis Dreißigfache, bei Natrium und Sulfat mindestens das Zwei- bis Dreifache des natürlichen Gehalts (Mittelwerte) festgestellt. Der Kaliumgehalt des Grundwassers zeigte sich trotz starker Kalidüngung dennoch, infolge spezifischer Adsorption, wenig erhöht. Die begrenzte Aufnahmekapazität der kaliumfixierenden Minerale wird diskutiert; sie könnte hier bei gleichbleibenden Düngegaben bereits innerhalb des nächsten Jahrhunderts erschöpft sein.Auch das nächst tieferliegende Grundwasserstockwerk ist stellenweise schon deutlich düngungsbeeinflußt.Die Auswirkungen einzelner Düngergaben auf das Grundwasser werden anhand von Konzentrationsganglinien aufgezeigt.

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In a test area in the river Main valley, hydrochemical investigations carried out over several years on a number of constituents served to quantify the influences of fertilization on pore ground-water. Under loess and sandy soil, it showed (medium values of) a five-to-thirtyfold increase in the contents of nitrate, chloride, and phosphate as well as (at least) a doubling or trebling in that of sodium and sulphate. Due to K-fixation processes within both soil and aquifer, the heavy use of potassic fertilizers did not effect a high increase in potassium concentration; however, estimates and comparisons point to an exhaustion of the potassium adsorbing capacities of the soil within the next century.Also, the subjacent aquifer already shows marked signs of being fertilizer-influenced. Changes in concentration of certain components of ground-water following specific instances of fertilization are charted.

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Résumé Sur un terrain d'expériences dans la vallée du Main, on a réussi à quantifier l'influence des engrais sur les eaux souterraines par des recherches hydrochimiques portant sur plusieurs années. Sous les loess et les sols sablonneux, l'engrais accroît de 5 à 30 fois les teneurs en NO₃, Cl et P de l'eau souterraine, et de 2 à 3 fois celles de Na et SO₄. Quant au potassium, malgré l'utilisation intensive d'engrais à base de cet élément, sa teneur dans l'eau souterraine n'augmente guère par suite de son adsorption spécifique. La capacité limitée d'adsorption des minéraux argileux fixant le potassium est discutée; des calculs comparés montrent que la saturation de cette capacité serait possible déjà dans le courant du siècle prochain. - De même la nappe aquifère directement sous-jacente est aussi localement influencée par les engrais.Les effets de certains engrais sur l'eau souterraine sont explicités dans des diagrammes de concentrations.

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, . - , , — . , , , . , : , , . . .

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Überarbeitete Fassung eines Vortrags, gehalten am 25. 2. 1977 auf der 67. Jahrestagung der Geologischen Vereinigung in Tübingen.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen an mikritischen Kalken

Zusammenfassung Es werden die Entstehungsmöglichkeiten von mikritischen Kalken diskutiert und an Hand von elektronenmikroskopischen Aufnahmen Hinweise auf genetische Interpretationen vorgeführt.

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The origin of micritic limestones is discussed and genetic interpretation of micrites from different environments, studied by electron microscope, is given.

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Résumé L'origine des calcaires micritic est discutée et une interprétation génétique des micrites de milieux différents est donnée à l'aide de la microscopie électronique.

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Vorgetragen auf der 56. Jahresversammlung der Geologischen Vereinigung in Wien im Februar 1966.     

Diagenetische Entwicklung und faziesabhängige Na-Verteilung in Karbonat-Gesteinen Sloweniens

Kurzfassung Natrium-Gehalte aus Karbonat-Profilen von Perm, Trias und Jura Sloweniens lassen sich mit deren lithofaziellen Parametern korrelieren. Etwa 650 Kalksteine und Dolomite aus 12 Profilen verschiedener Lokalitäten wurden auf Na analysiert und parallel dazu die Lithofazies bestimmt.Die Na-Gehalte der Kalksteine reichen von 30–240 ppm, die der Dolomite von 80 bis 550 ppm.Die höchsten Na-Gehalte in Kalksteinen (80–240 ppm) wurden in oberpermischen Kalksteinen aus evaporitischem Milieu gefunden, die niedrigsten (30–90 ppm) in Jura-Kalken des offenen Schelfbereiches.Die Na-Gehalte der untersuchten Dolomite sind allgemein höher; sie erreichen die höchsten Werte in einem frühdiagenetischen Obertrias-Dolomit, für dessen Entstehung supratidale Bedingungen angenommen werden.Spätdiagenetische Prozesse, besonders die späte Dolomitisierung, führten meist zu einer deutlich erfaßbaren Verarmung der Gesteine an Natrium, wobei Werte bis etwa 50 ppm erreicht werden.

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Sodium Contents of Permian, Triassic and Jurassic carbonates of Slovenia are correlated with the lithofacies of the rocks. About 650 samples of both limestones and dolostones were studied from 12 profiles of different localities.Sodium contents are 30 to 240 ppm Na in limestones, and 80 to 550 ppm Na in dolostones.Within limestones the highest sodium contents (80–240 ppm Na) were found from Upper Permian rocks which were formed in an evaporitic environment. The lowermost sodium concentrations (30–90 ppm Na) occur within Jurassic limestones from an open shelf environment.Within dolostones the sodium concentrations are generally higher than in limestones. They were found highest within early diagenetic, probably supratidal dolostones of Upper Triassic age.Influence of late diagenesis, particularly late diagenetic formation of saccharoidal dolomite, leads to a considerable decrease of sodium within the rocks. Concentrations of about 50 ppm Na are common.

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Résumé Il existe une corrélation entre les concentrations de Na et la lithofaciès des carbonates. On a analysé environ 650 échantillons de calcaire et de dolomie provenant de 12 profils de Slovenie, et appartenant stratigraphiquement au Permien, au Triassique et au Jurassique. Parallèlement aux analyses de Na on a microscopiquement déterminé la lithofaciès des roches.Dans les calcaires, les concentrations de Na varient entre 30 et 240 ppm; celles des dolomies, entre 80 et 550 ppm. Les teneurs en Na les plus élevées trouvées dans les calcaires (80–240 ppm) proviennent du Permien supérieur, d'un milieu évaporitique; les plus basses, dans des calcaires jurassiques d'un milieu ouvert de la marge continentale.Dans les dolomies, les concentrations du Na sont généralement plus élevées que dans les calcaires d'une faciès comparable. C'est une dolomie du Triassique supérieur, dont la genèse est considérée comme supratidale et précoce, qui a la concentration la plus haute.Une diagenèse tardive, surtout une dolomitisation tardive à faciès saccharoidal ont diminué considérablement la teneur en Na des roches qui se situe environs de 50 ppm.

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, . 650 12- . 30–240 ppm. (80–240 ppm) , , (30–90 ppm) — . ; , , , -. , , . , 50 ppm.

     

Pre-orogenic volcanic assemblages and structure in the Western Cordillera of Ecuador between l°40'S and 2°20'S

A major reverse fault with a separation of at least a few thousand meters is exposed in the western Cordillera of Ecuador near 2°S.Ree and other incompatible elements patterns show (i) that the rocks exposed in the upthrust block to the east of the fault areMorb that had not yet been identified and (ii) that a volcanic island-arc assemblage extensively outcrops in the downthrust block west of the fault.The fault therefore bounds a steeply east-dipping thrustsheet comprising the arc and its basement. Thrustsheets of the same type are known farther north in Ecuador. They were stacked in a presently inactive subduction-zone during the early Tertiary when the island-arc, drifting from the west, finally collided with continental south America.The large dextral-slip Guayaquil-Dolores fault system, traditionally but possibly erroneously thought to be the suture-zone between continental south America and the oceanic allochthone blocks collided during the Cretaceous and Tertiary, subsequently disrupted most of that structural arrangement.

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Zusammenfassung Die Gesteine einer bei 2° Südlicher Breite in der Westkordillere Ecuadors zu Tage tretenden und um mehrere tausend Meter versetzten Verwerfung wurden in geochemischer Hinsicht untersucht. Die Verteilung der seltenen Erden und der anderen inkompatiblen Elemente in den Proben zeigte östlich dieser Verwerfung das Vorkommen von Tholeiiten desMorb-Typs auf, deren Auftreten hier bis jetzt unbekannt war. Außerdem konnten die westlich der Verwerfung auftretenden Diabase, Andesite und Rhyolite dem Typ eines Inselbogens zugeordnet werden.Diese Verwerfung begrenzt infolgedessen eine stark nach Osten einfallende Schuppe des Sockels. Andere Schuppen dieser Art treten weiter im Norden Ecuadors auf, wo sie zu Beginn des Tertiärs während des Zusammentreffens des von Westen ankommenden, aus der Kreidezeit stammenden Inselbogens mit dem südamerikanischen Kontinent in eine Paläosubduktionszone eingebettet worden sind.Dieses Strukturgefüge ist anschließend zum größten Teil durch das System der rechtsseitigen Verwerfungen von Guayaquil — Dolores verdeckt worden. Dieses System wird für gewöhnlich — aber wahrscheinlich zu Unrecht — für die Nahtstelle des kontinentalen Südamerikas und der während der Kreidezeit und des Tertiärs gegen den Kontinent sto– Benden und/oder obduzierten allochtonen Blöcke ozeanischen Substrats gehalten.

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Résumé Une faille inverse exposée dans la cordillère occidentale de l'Equateur vers 2°S a un rejet de plusieurs milliers de mètres. L'étude géochimique des terres rares et autres éléments incompatibles permet de reconnaître à l'est de la faille des tholéiites de ride médio-océanique jusqu'alors non identifiées, alors que les diabases, andésites et rhyolites présentes à l'ouest de la faille appartiennent à une formation d'arc insulaire.Cette faille délimite donc une écaille de socle à fort pendage vers l'est. D'autres écailles de ce type sont connues plus au nord en Equateur. Elles se sont imbriquées au début du Tertiaire dans une paléozone de subduction, lors de la collision de l'arc insulaire, venu de l'ouest, avec le continent sud-américain.Ce dispositif structural a été ensuite oblitéré en majeure partie par le systême faillé dextre de Guayaquil-Dolores, qui passe classiquement, mais probablement à tort, pour être la suture entre l'Amérique du sud continentale et les blocs allochtones à substratum océanique collés au continent et/ou obductés durant le Crétacé et le Tertiaire.

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Über Hiatus-Konkretionen (dargestellt an Beispielen aus dem Lias)

Zusammenfassung Als Hiatus-Konkretionen werden Kalk-Konkretionen aus dem nord- und süddeutschen Lias (Domerien) beschrieben, welche ein durch Sedimentationsunterbrechungen bedingtes mehrphasiges Wachstum erkennen lassen oder durch das Zusammenwachsen verschieden alter, durch Diskontinuitätsflächen getrennter Konkretionen entstanden sind.Der Hiatus wird dadurch bewiesen, daß die frühdiagenetisch im Sediment gebildeten Konkretionen ausgewaschen, korrodiert, angebohrt oder von Austern, Serpuliden, Bryozoen oder anderen sessilen Organismen besiedelt wurden. Nach erneuter Einbettung setzt die Konkretionsbildung wieder ein, wobei sich die jüngeren Toneisensteine um die älteren, die ihnen als Ansatzstellen dienten, herum gebildet haben.

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Calcareous concretions from the middle Lias (Domerian) of Northern and Southern Germany revealing growth in several phases conditioned by interruptions of sedimentation or by coalescence of concretions of different age are called Hiatus Concretions. The hiatuses are proved by the fact that these concretions, which were formed in the sediment by early diagenetic processes, were washed out and are corroded or bored on the surface and encrusted by oysters, serpulids, bryozoans or other sessile benthonic organisms.After a new beginning of sedimentation the growth of the concretions started again. By this process the younger concretions included the older ones which often were the starting point for a new generation of concretions.In section the ancient surfaces with incrusting shells can be observed.

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Résumé Des concrétions de CaCO₃ du lias moyen (Domérien) de l'Allemagne du Nord et de Sud laissant reconnaître une croissance en plusieurs phases conditionnées par des interruptions de la sédimentation ou qui sont formées par une fusion des concrétions separées par des surfaces de discontinuité sont appelées des «concrétions à hiatus».Le hiatus est reconnu par le fait que les concrétions formées dans le sédiment pendant la première phase d'une diagénèse sont erodées, corrodées, envahies par des organismes perforants, ou recouvertes en partie par des Huîtres, Serpulides, Bryozoaires ou autres animaux sessiles. Après une sédimentation nouvelle la croissance des concrétions s'est poursuivie. Les concrétions nouvelles ont enveloppées les anciennes qui leur ont servi de noyaux. On peut observer sur les sections des surfaces de discontinuité marquées par des organismes encroûtants.

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Altersbeziehungen zwischen den Metamorphosezyklen und den orogenen Bewegungen im östlichen Teil des nordrhodesischen Grundgebirges

Zusammenfassung Im Irumiden-Gebirge (E.Ackermann 1950) Nordrhodesiens konnten mit Hilfe von Gefüge-Auswertungen zwei altersverschiedene tektonische Verformungspläne mit jeweils voneinander abweichenden Richtungen herausgestellt werden.Jedem der orogenetischen Abläufe kann ein spezifischer Metamorphose-Zyklus zugeordnet werden.Für die erste Metamorphose ist eine Plagioklas-Blastese mit vermutlicher Natrium- und eventuell auch Kalziumzufuhr, für die letzte eine sehr kräftige Kalizufuhr von größter Bedeutung. Die Plagioklas-reichen Gneise, die Endprodukte der ersten Metamorphose, sind in kleineren reliktischen Komplexen über das gesamte Gebiet verbreitet, während sich die Kalifeldspat-Porphyroblasten-Gneise und Gneis-Granite auf ENE und NE gerichtete und in dieser Richtung vielfach gelängte und durchbewegte Züge verteilen. Zur Sprossung von sehr großen idiomorphen Mikroklinen und zu großen KF-Anreicherungen kommt es zu beiden Seiten der irumidisch-ENE-gerichteten Scheitelzonen (siehe E.Ackermann und A.Forster 1960). Innerhalb dieser hochmetamorphen Gneise und Gneisgranite treten die erstgenannten Plagioklas-betonten Gneise als reliktische, unverdaute Schollen auf. Die Plagioklase und wenigen Kalifeldspäte der älteren Feldspatgeneration werden zusammen mit ihren Biotitsäumen in den bis zu Kinderkopf-großen jüngeren Mikroklinporphyroblasten der sogenannten Mkushi-Gneise eingeschlossen.

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In the Irumide-Mountains of Northern Rhodesia, petrofabric analysis shows two intersecting systems of deformations being of different age. Each orogeny can be traced to a specific cycle of metamorphism. The earlier metamorphism was connected with a blastesis of plagioclase and with probable influx of sodium and calcium, the later-one with a strong addition of potassium. Final products of the first cycle occur (as small relict complexes of plagioclase-gneisses) within the whole area of highly metamorphous gneisses of the second phase. Gneisses containing porphyroblasts of potassium feldspars and granitic gneisses strike ENE and NE. At both flanks of the ENE-striking anticlinoria, blastesis of large euhedral microcline crystals and enrichment of potassium feldspars occur. Plagioclases and potassium feldspars of the older generations are found (as big inclusions) within the porphyroblasts of microcline belonging to the younger generation.

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Résumé Dans le massif des Irumides (E.Ackermann 1950) en Rhodésie du Nord on trouve deux systèmes de déformation d'âge différent avec des directions distinctes et un cycle spécifique de métamorphoses. Pour la première métamorphose on constate une blastèse à plagioclase avec probablement un apport de Na et éventuellement de Ca—pour la dernière un fort apport de K. Les produits finaux du premier cycle, sous la forme de complexes résiduels à base de gneiss plagioclasiques, se rencontrent dans toute le région des gneiss fortement métamorphiques de la seconde phase. Des gneiss à porphyroblastes de feldspath de potasse et des granites gneissiques ont une direction ENE et NE. Une blastèse de grands microclines idiomorphes et de grands enrichissements en feldspath de potasse se sont effectués sur les flancs des zones de crête irumidiques de direction ENE. Les plagioclases avec leurs bordures à biotite de la génération plus ancienne sont entourés par des porphyroblastes à microcline dans les gneiss de Mkushi.

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Provenance and diagenesis of organic matter in Late Cretaceous and Tertiary sediments from the southern Black Sea margin

The organic matter in the Late Cretaceous and Tertiary sediments from the southern Black Sea margin is assigned to the terrestrial-marine/terrestrial range of organic facies. Within this range, the stratigraphic section yields different organic facies types in response to different accumulation and preservation controlling processes. During the Late Companian-Maastrichtian, organic material from the shelf and slope was re-deposited in the deeper oxic parts of the basin. Rapid transport and sedimentation resulted in a higher degree of preservation of lipid-rich, terrestrial components (sporinite, cutinite, resinite) in comparison to the autochthonous sediments. The increase in organic carbon with increasing silt/clay content together with low carbon concentrations in the allochthonous sediments suggest that the accumulation of organic matter in the source areas was controlled by terrigenous influx and that the accumulation conditions were not favorable.In the Eocene (fore-arc basin), the higher content of marine organic matter can be explained by progressive shallowing of the environment and by reduced oxygen content in the bottom waters (reduced bioturbation).In the Miocene and Pliocene (back-arc basin), the organic fraction of the sediments from the basin margin is purely terrestrial and consists mostly of inertinite and reworked terrigenous liptinite indicating oxidative conditions. The dominance of inertodetrinite in the Miocene and of semifusinite in the Pliocene point to a change in the source area or to a higher energy transport or deposition conditions for the Miocene marginal sediments. In the basin interior, the higher content of marine organic matter is due to an oxygen deficiency or anoxic conditions in the bottom waters. Mineral associations indicate complete sulfate reduction and consequent methanogenesis. This is also implied in the hydrocarbon distributions. Periodic oxic conditions lead to a decrease in the marine liptinitic component. In the basin interior, however, the terrigenous fraction is still dominant, implying a continuous influx from the basin margins.The Late Cretaceous to Pliocene sediments are thermally immature (Rm<0.5%, T_max<435 °C).

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Zusammenfassung Die organische Substanz in den Sedimenten der Oberkreide und des Tertiärs der südlichen Schwarzmeerregion ist dem terrestrischen bis marin-terrestrischen Bereich organischer Fazies zuzuordnen. Innerhalb dieses Bereiches weisen die stratigraphischen Abschnitte unterschiedliche organische Faziestypen auf, die auf unterschiedliche, die Akkumulation und den Erhaltungsgrad der organischen Substanz kontrollierende Prozesse zurückzuführen sind.Während des Obercampan-Maastrichtiums und des Paläozäns (fore-arc Becken) wurde organisches Material des Schelf/-hanges in den tieferen oxischen Beckenbereichen resedimentiert. Die rasche Zufuhr und Ablagerung führte zu einem gegenüber den autochthonen Sedimenten höheren Erhaltungsgrad an lipidreichen, terrestrischen Komponenten (Sporinit, Cutinit, Resinit). Die Zunahme an organischem Kohlenstoff mit steigendem Silt-/Tonanteil bei insgesamt niedrigen Kohlenstoffkonzentrationen in den Resedimenten läßt vermuten, daß die Akkumulation organischer Substanz in den Liefergebieten durch terrigene Zufuhr bestimmt wurde und die Akkumulationsbedingungen ungünstig waren.Für das Eozän ist ein erhöhter Eintrag an marinem organischem Material zu verzeichnen, der mit der zunehmenden Verflachung des Ablagerungsraumes (fore-arc Becken) und einer Reduzierung im Sauerstoffgehalt des Bodenwassers (abnehmende Bioturbation) erklärt wird.Für das Miozän und Pliozän (back-arc Becken) ist die organische Fraktion der Ablagerungen des Beckenrandes rein terrestrisch und besteht zum größten Teil aus Inertinit und wieder aufgearbeitetem terrigenem Liptinit, die oxidative Verhältnisse anzeigen. Die Dominanz von Inertodetrinit im Miozän und Semifusinit im Pliozän indiziert eine Änderung im Liefergebiet oder ein höheres Energieniveau beim Transport bzw. im Ablagerungsraum der miozänen Randsedimente. Im Beckeninneren ist ein erhöhter Anteil an mariner organischer Substanz festzustellen, der auf Sauerstoffverarmung oder anoxische Verhältnisse im Bodenwasser zurückgeführt wird. Die Mineralassoziationen in den Sedimenten weisen auf vollständige Sulfatreduktion und nachfolgende Methanogenese hin, die sich auch mit den Kohlenwasserstoffverteilungen nachvollziehen läßt. Periodisch oxische Bedingungen führen zu einer Reduzierung der marin-liptinitischen Komponente. Im Beckeninneren dominiert jedoch auch die terrigene Fraktion (Huminit/Vitrinit, Inertinit), was auf kontinuierliche Zufuhr vom Beckenrand schließen läßt.Die Sedimente der Oberkreide bis Pliozän sind thermisch unreif (Rm<0.5%, T_max<435 °C).

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Résumé La matière organique contenue dans les sédiments du Crétacé supérieur et du Tertiaire de la partie sud de la Mer Noire est à rapporter au domaine de facies organique terrestre à marin-terrestre. La série stratigraphique présente, dans les limites de ce domaine, divers types de facies organiques qui traduisent les divers processus qui régissent l'accumulation et la préservation.Au cours du Campanian supérieur-Maastrichtien, des matériaux organiques provenant du shelf et du talus continental ont été redéposés dans les parties oxygénées plus profondes du bassin. La rapidité du transport et de la sédimentation a entraîné la préservation de composants terrestres riches en lipides (sporonite, cutinite, résinite), dans une mesure plus élevée que dans les sédiments autochtones. L'augmentation de la teneur en carbone organique corrélative à celle de la fraction fine (boue et silt), de même que la faible concentration en carbone des sédiments allochtones indique que, dans la région-source, l'accumulation de matières organiques était régie par un afflux terrigène et que les conditions d'accumulation n'étaient pas favorables.A l'Eocène (bassin d'avant-arc) le contenu en matière organique marine est plus élevé, ce qui s'explique par la diminution progressive de la profondeur et par la réduction de la teneur en oxygène des eaux du fond (bioturbation réduite).Au Miocène et au Pliocène (bassin d'arrière-arc), la fraction organique des sédiments de la bordure du bassin est purement terrestre et consiste principalement en inertinite et en liptinite terrigène remaniée, ce qui indique des conditions oxydantes. La prédominance d'inertodétrinite au Miocène et de semifusinite au Pliocène indique soit une source différente, soit un transport ou un dépôt dans les conditions de plus haute énergie des sédiments miocènes marginaux. Vers l'intérieur du bassin, le contenu plus élevé en matière organique marine est dû à une déficience en oxygène ou à des conditions anoxiques dans les eaux de fond. Les associations minérales indiquent une réduction complète des sulfates et en conséquence une méthanogenèse, ce qui ressort également de la distribution des hydrocarbures. Des conditions oxydantes périodiques provoquent une diminution du composant liptinitique marin. Dans l'intérieur du bassin, toutefois, la fraction terrigène reste dominante, ce qui implique un afflux continu depuis les marges du bassin.Les sédiments d'âge crétacé supérieur à pliocène sont thermiquement immatures (Rm<0,5%; Tmax<435 °C).

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, , - . , , . - , . , ( , , ), . , , . , (force-arc Basin) ( ). (back-arc Basin) , . , , . , , . , . . ( , ), . : (Rm<0,5 %; T_max<435° ).

     

A gravity-derived model for the steinheim impact crater

The gravity survey of the Steinheim impact crater comprises about 500 gravity stations resulting in aBouguer anomaly map of the crater and its surroundings. From this map aBouguer residual anomaly of the impact structure was deduced which shows considerable character. A central negative anomaly with an amplitude of about -2 mgal and a halfwidth of 3 km is surrounded by ring-like relative positive and negative anomalies which extend to a radial distance of about 5–6 km. The interpretation is based on nine radial profiles with close station spacing. Model calculations were performed suggesting the Steinheim crater to be much larger and of different formation than has been assumed. Based on the gravity interpretation, on a morphological analysis, and on additional geological and geophysical observations a model of the Steinheim crater and its development is proposed. The main characteristics are a 500–600 m deep primary excavation and a final, apparent, diameter of roughly 7 km, contrasting to an up to now favoured shallow excavation and a 3.5–4 km final diameter. The model considerations include mass and energy calculations and references to the Ries impact crater.

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Zusammenfassung Im Gebiet der Impakt-Struktur Steinheimer Becken wurden in Ergänzung zu früheren Untersuchungen neue Schweremessungen durchgeführt. Mit den nunmehr etwa 500 vorliegenden, nachBouguer reduzierten Schwerewerten wurde eine Karte derBouguer-Anomalien konstruiert, aus der nach Abzug eines Regionalfeldes eine Restfeld-Anomalie für den Impakt-Krater gewonnen wurde. Sie ist grob rotationssymmetrisch und zeigt außerhalb eines zentralen Schwereminimums von –2 mgal ringförmig angeordnete, relative positive und negative Schwereanomalien. Die Interpretation stützt sich auf neun radiale Profile erhöhter Stationsdichte, von denen vier für Modellrechnungen ausgewählt wurden. Auf Grund der berechneten Dichtemodelle, einer ergänzenden morphologischen Analyse der Kraterstruktur sowie zusätzlicher geologischer und geophysikalischer Befunde wird ein Modell für den Aufbau und die Entstehung des Steinheimer Beckens vorgeschlagen. Danach ist das heutige Becken mit einem Durchmesser von rund 3,5 km der Ausdruck einer primären Kraterstruktur, die in einer Exkavationsphase entstand und eine Tiefe von 500–600 m besaß. Ausgleichsbewegungen führten zu einer Massenkonvergenz und Anhebung in der Kratermitte und einer Absenkung außerhalb des primären Kraters, die die endgültige Struktur auf grob 7 km Durchmesser vergrößerte. Die Modell-Betrachtungen schließen Massen- und Energieabschätzungen sowie Vergleiche zum Ries-Krater ein.

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Résumé La recherche gravimétrique dans le cratère d'impact de Steinheim et ses environs (Allemagne du Sud) comprend environ 500 stations de mesure qui ont été utilisées pour construire une carte des anomalies deBouguer. Un champ régional a été tracé pour obtenir l'anomalie résiduelle du cratère. On observe une anomalie négative (–2 mgal) au centre de la structure cernée d'anomalies positives et négatives relatives de faible amplitude, jusqu'à une distance radiale de 5–6 km. Pour l'interprétation neuf profils radiaux, où les stations sont à faible distance, ont été utilisés. Les modèles calculés pour quatre profils radiaux suggèrent que la structure de Steinheim est plus grande qu'on ne l'a supposé jusqu'à présent. En partant de l'interprétation des mesures gravimétriques, d'une analyse topographique du cratère et d'observations géologiques et géophysiques complémentaires un modèle de la structure Steinheim et de son développement est proposé. On en conclut que le bassin actuel avec un diamètre de 3,5 km est l'expression d'une structureprimaire du cratère qui s'est formée au cours d'une phase d'excavation et possédait une profondeur de 500–600 mètres. Des mouvements d'égalisation conduisirent à une convergence de masses avec soulèvement dans le centre du cratère et un affaissement à l'extérieur du cratère primaire, lequel s'accrut jusqu'à la structure finale de quelque 7 km. Le modèle inclut le calcul des masses déplacées et des énergies d'impact ainsi qu'une comparaison avec le cratère d'impact du Ries.

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Upright folding of varying intensity on isoclinal folds of diverse orientation: A study from the early Precambrians of Western India

In the Early Precambrian Banded Gneissic Complex between Amet and Lawa Sardargarh in central Rajasthan, India, open to isoclinal upright folds with NNE-striking axial planes have affected westerly plunging isoclinal folds of reclined, inclined and rare upright attitudes. Interference patterns of diverse shapes ranging in scale from inches to miles have been caused by variable angle between the axes and axial planes of the early folds, angular variation in the attitudes of the two fold systems, and spatial variation in the tightness of the later folding.

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Zusammenfassung In dem früh-präkambrischen gebänderten Gneißkomplex zwischen Amet und Lawa Sardargarh in Mittel-Rajasthan, Indien, haben offene bis isoklinale, senkrechte Falten mit NNE-streichenden Axialflächen nach Westen abtauchende isoklinale Falten überprägt, die selbst eine geneigte, überkippte oder seltener senkrechte Lage aufweisen. Überlagerungsmuster von unterschiedlicher Form und Größe (von Zoll bis zu Meilen) wurden verursacht durch 1. verschiedene Winkel zwischen den Achsen und den Axialflächen früherer Falten, 2. Winkelveränderungen in der Anordnung der zwei Faltensysteme und 3. räumliche Veränderungen in der Dichte der späteren Faltung.

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Résumé Dans l'ensemble de gneiss zoné du Précambrien inférieur entre Amet et Lawa Sardargarh, à Rajasthan central aux Indes, des plissements ouverts à isoclinaux, de direction NNE, ont affecté des plissements isoclinaux reclinés, inclinés ou rarement verticaux, plongeant vers l'ouest. Des patrons d'interférence de formes diverses, à l'extension d'un centimètre au kilomètre, ont été causés par des angles variables entre les axes et les surfaces axiales des premiers plissements, des variations angulaires dans la disposition des deux systèmes de plissement, et des variations d'espace des plissements postérieurs.

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Geosynklinalbecken,Tektonik, Granite und junger Vulkanismus in Afghanistan

Zusammenfassung Mit räumlich und zeitlich differenzierten Unterbrechungen ist Afghanistan vom Paläozoikum bis in das Jungtertiär Sedimentationsgebiet. Sedimentationsunterbrechungen zeigen orogene oder epirogene Phasen an. Im Mesozoikum sind die Hindukusch-Schwelle und das Zentrum konsolidiert. Dieses variszische Kernland wird im Norden und im Süden von jungen Geosynklinalen flankiert, deren Sedimentationsgeschichte und Magmatismus geschildert werden.Im Laufe der Erdgeschichte wird Afghanistan wiederholt Schauplatz epirogener und orogener Bewegungen. Die variszischen Phasen sind die Vorläufer der alpidischen Bewegungen und erst in dieser Ära wird das Orogen konsolidiert. Die mit der Tektonik parallel gehende Metamorphose hat lokalen, meist selektiven Charakter.Basischer und saurer Magmatismus ist mit den tektonischen Hauptzügen genetisch verknüpft.

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Afghanistan is a region where sedimentation predominated besides only some interruptions which were restricted regionally and in time, from Paleozoic to Upper Tertiary.Gaps in the sedimentary record indicate orogenetic or epeirogenetic activities. During Mesozoic time the Hindukush-geanticline and the central region were consolidated. This hercynian center is bordered to the Nord and South by young geosynclines. The history of their sedimentary and magmatic evolution is delineated.Afghanistan has been the field of epeirogenetic and orogenetic movements for several times during its geological history. Hercynian movements preced the alpidic and not until this late period consolidation takes place. Metamorphosis, linked to the structural events is bound to local, generally however selected characters. Basaltic and granitic magmatism is connected with the main structural events.

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Résumé L'Afghanistan a été un domaine de sédimentation depuis le Paléozoïque jusqu'au Néogène, avec toutefois des interruptions distinctes dans l'espace et le temps. Les interruptions dans la sédimentation indiquent des phases orogéniques ou épirogéniques. Au Mésozoïque il s'est produit la consolidation du «Bombement de l'Hindou Kouch» et du «Centre». Ce noyau varisque est ensuite flanqué au Nord et au Sud par des géosynclinaux plus récents dont l'auteur décrit la sédimentation et le magmatisme.Au cours de son évolution géologique, l'Afghanistan a été maintes fois le siège de mouvements orogéniques et épirogéniques. Les phases varisques sont les «épisodes précurseurs» des mouvements alpins, et ce n'est qu'à l'occasion de ceux-ci que l'orogène est consolidé. Le métamorphisme lié aux mouvements tectoniques a un caractère local et le plus souvent sélectif. Un magmatisme basique et acide est génétiquement lié aux structures tectoniques principales.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c.Erich Bederke zum 70. Geburtstage gewidmet.     

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°, — . , . , .

     

Crustal structure along a traverse across the Middle and High Atlas mountains derived from seismic refraction studies

In 1986 explosion seismic investigations have been carried out along a traverse of about 350 km length running from NNW to SSE crossing the High and Middle Atlas. Two further profiles run E/W through the Middle and NW-SE through the High Atlas.Neither the High nor the Middle Atlas mountains have a significant root. The maximum thickness of crust with 38–39 km is found under the northern border of the High Atlas. South and north of the High Atlas the crustal thickness amounts to 35 km. The upper as well as the lower crust are stongly structurized in the vertical direction. Significant for the profiles observed is the change between high and low velocities in the whole crust. The velocities at the uppermost mantle are relatively low with values of 7.7–7.9 km/s. The average velocities for the whole crust are 6.1–6.2 km/s.

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Zusammenfassung Sprengseismische Untersuchungen wurden 1986 längs einer etwa 350 km langen Traverse durchgeführt, die NNW-SSO verläuft und den Mittleren und den Hohen Atlas quert. Zwei weitere Profile verlaufen E-W durch den Mittleren und NW-SO durch den Hohen Atlas.Der Hohe und der Mittlere Atlas besitzen keine ausgeprägte Gebirgswurzel. Die maximale Krustendicke wird mit 38–39 km unter dem nördlichen Rand des Hohen Atlas angetroffen. Südlich und nördlich vom Hohen Atlas beträgt die Krustenmächtigkeit 35 km. Sowohl die obere als auch die untere Kruste sind in vertikaler Richtung stark strukturiert. Auf allen beobachteten Profilen ist ein Wechsel zwischen hohen und niedrigen Geschwindigkeiten für die gesamte Kruste charakteristisch. Die Geschwindigkeiten im obersten Mantel sind mit Werten von 7.7–7.9 km/s relativ niedrig. Die Durchschnittsgeschwindigkeiten für die gesamte Kruste liegen bei 6.1–6.2 km/s.

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Résumé Durant l'année 1986 des sondages sismiques de tirs ont été entrepris le long d'une traverse d'environ 350 km de longueur se dirigeant du nord nordouest au sud sud-est et parcourant le Haut et Moyen Atlas. Deux autres profils parcourent le Moyen Atlas de l'est à l'ouest et le Haut Atlas du nord-ouest au sud-est.Le Haut et Moyen Atlas ne possèdent pas de racine montagneuse. L'épaisseur maximale de 38–39 km de la croûte a été localisée sous le bord nord du Haut Atlas. Au sud et au nord du Haut Atlas l'épaisseur de la croûte s'élève à 35 km. La croûte supérieure ainsi que la croûte inférieure est très structurée en direction verticale.Ce qui est caractéristique pour tous les profils observés c'est un changement rapide entre de grandes et petites vitesses et concernant le total de la croûte. Les vitesses dans le manteau le plus élevé haut sont relativement basses avec 7,7–7,9 km/s. Les vitesses moyennes pour la croûte entière sont de 6,1 à 6,2 km/s.

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1986 350 , NNW SSE . : E-W , NWSE . . , 38/39 , 35 . , . . : 7,7–7,9 /. 6,1–6,2 /.

     

Contribution à l'étude des litages pegmatitiques: l'exemple de la pegmatite de Covide (Nord-Portugal)

Résumé La pegmatite de Covide (Nord-Portugal) fournit un nouvel exemple de litage à quartz-albite-feldspath potassique. Son étude conduit à proposer un modèle de pétrogenèse magmatique faisant intervenir des processus de double diffusion dans un gradient de température. Ces processus provoquent la formation simultanée et périodique de niveaux millimétriques d'albite, en »planchers flottants« horizontaux. Chaque cellule, phénomène-unité du litage compris entre deux niveaux planchers successifs, évolue ensuite en système clos par cristallisation orientée centripète. L'organisation litée est acquise en milieu magmatique liquide.

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The Covide pegmatite, (Northern Portugal), exhibit a new example of K-feldspar, Albite, quartz layering. The present study leads to propose a magmatic petrogenetit model, with double diffusive processe in temperature gradient allowing the simultaneous growth of millimetric and horizontal »floating layers« of albite. Each cell, unit-phenomenon between two consecutive boundary layers, evolves in closed system with a centripetal, oriented crystallization. The layered organisation is obtaind in the magmatic liquid medium.

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Zusammenfassung Der Pegmetit aus Covide (Nordportugal) stellt ein neues Beispiel für Quarz-Albitfeldspat Wechsellagerung dar. Seine Untersuchung führt zu einem magmatischen Petrogenesemodell, bei dem Prozesse der Doppeldiffusion in einem Temperaturgefälle intervenieren. Diese Prozesse bewirken die gleichzeitige und periodische Bildung von millimeterdicken Albitflächen in horizontalen »schwimmenden Flächen«. Jede Zelle, die ein Phänomen der Einheit der Anlagerungsfläche zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flächenlagen ist, entwickelt sich schlie\lich durch zentripetale Kristallisierung zu einem geschlossenen System. Die schichtweise Anordnung erfolgt im flüssigen magmatischen Milieu.

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La theorie des deux magmas fondamentaux dans le volcanisme intracontinental et l'evolution geochimique des laves du Mont-Dore (France)

Résumé Les auteurs utilisent toutes les données chimiques, volcanologiques, chronologiques et tectonophysiques fournies pour un certain nombre de massif continentaux (Mont-Dore et autres). La synthèse de toutes ces études montre qu'il existe deux magmas continentaux indépendants: le magma basaltique venant du manteau (sima) et le magma rhyolitique fourni par la croûte supérieure (sial). Le mélange de ces deux magmas et l'action secondaire de la' gravité et de la pneumatolyse expliquent logiquement la totalité des phénomènes géochimiques des volcans continentaux.

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The authors used all the chemical, volcanological, chronological and tectonophysical data supplied for a certain number of continental mountain massifs (Mont-Dore and others). The synthesis of these studies shows that there are two independent continental magmas: the basaltic magma coming from the mantle (sima) and the rhyolitic magma supplied by the upper crust (sial). The mixing of these two magmas, with the secondary action of gravity and pneumatolysis logically explains the totality of the geochemical phenomena in continental volcanoes.

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Zusammenfassung Die Autoren benutzten alle chemischen, vulkanologischen, chronologischen und tektonisch-physikalischen Daten, die von einer bestimmten Anzahl von kontinentalen Massiven (Mont-Dore und andere) entnommen wurden.Das Ergebnis dieser Studien zeigt, daß es zwei voneinander unabhängige kontinentale Magmen gibt.Das basaltische Magma, vom Sima stammend, und das rhyolitische Magma aus der oberen Sial-Kruste. Die Vermischung dieser beiden Magmen und die zusätzliche Wirkung der Gravitation und Pneumatolyse erklären auf natürliche Weise die Gesamtheit der geochemischen Phänomene des kontinentalen Vulkanismus.

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