Catastrophic landslip activity in two hard rock terrains of peninsular India

This paper presents the case histories of two catastrophic landslips in hard rock terrains with varied climatic and geological environments. The first slip is associated with a power project in very close proximity (200 m) of the Porthimund Dam (11°22N, 76°3430E), in a charnockitic terrain in the Nilgiri hills (Tamil Nadu), and the second is associated with a railroad structure (19°525N, 78°1720E), in Adilabad district (Andhra Pradesh), in a basaltic terrain.The landslip in the charnockites is attributable to: (1) a high degree of saprolitization in the charnockites, with maximum intensity in the crest portion; (2) the coincidence of a major joint pattern in a NE-SW direction, with the strike of the foliation; and (3) the poor-to-fair physical rock quality in the crest and scarp portions.The slips in the basaltic terrain are due to: (1) the partially altered, highly jointed nature of the regional trap rocks with boulder sizes varying from 20 cm to 250 cm in diameter and the debris accumulating in a precarious condition on the northeast side of the rail track, with unfavorable alignment direction; and (2) the instability created in the weak rock mass by the vibrational forces of heavily loaded running trains.The weathered state of the rock masses in both the cases, showing good agreement with their physical state, accounts for the landslips. The remedial measures suggested are also discussed.     

Chemical study of tectonically controlled hydrothermal dolomitization: an example from the Lessini mountains,Italy

In the Central Southern Alps (Feltre, Verona — Italy), a 750 m thick interval of Jurassic and Cretaceous pelagic limestones shows post-depositional partial brecciation and dolomitization. The overlying 500 m thick Tertiary sedimentary sequence is unaffected. Through the Paleogene, mostly submarine, mafic volcanism has been documented in the area. Small-scale extensional features were observed in the limestone near the contact with the dolomitized breccias. Their orientations measured in the field correspond to the tectonic framework of the area and give evidence for the contemporaneousness of the volcanic activity and the brecciation. The distribution and petrologic characteristics of the basalts, combined with the orientation of the extensional features observed in the field, allow a paleotectonic reconstruction. This tectonic scenario can be viewed as a back-arc extension, an eastward prolongation of the spreading that divided Southern France from the Sardinia-Corsica-Calabria block, generating the Ligurian-balearic basin in the Late Oligocene.The dolomite is fine-grained to sucrosic, with a microamygdaloidal porosity, partially filled with ankerite and calcite. The matrix shows a homogeneous, orange-red cathodoluminescence, indicating a single phase of iron-poor dolomite. The carbonate fraction consists of more than 90% dolomite. The dolomite is almost stoichiometric (Ca_0.6Mg_0.4 to Ca_0.5Mg_0.5). The ¹³C values of the dolomite are less than 1%. more negative than the unaffected limestone. The ¹⁸O values are between –5%. to –13%., with a depletion of 2–11%. relative to the undolomitized limestone. The depleted oxygen isotope ratios in the dolomitized rock can be derived either from fluids impoverished in the heavy isotopes (e.g. meteoric water) or high temperatures. The unvaried carbon isotopic ratios make the second interpretation the most acceptable. As the⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values increase from a mean of 0.7077 in the unaffected limestones to 0.7085 in the dolomitized limestones, a derivation of the dolomitizing fluids from the volcanic rocks can be excluded. Comparing the obtained data with the Phanerozoic seawater isotope curve, however, the radiogenic Sr may be derived from marine waters of Late Oligocene-Early Miocene age. Microthermometric analyses of the fluid inclusions in the dolomite crystals from the bulk rocks and from the veins suggest a trapping temperature ranging from a minimum of 70°C (dolomite rock) to a maximum of 120°C (dolomite in veins). The solution contained in the inclusions is water with NaCl and MgCl₂ with salinities of 46%. (dolomite bulk rock) and 17%. (dolomite in veins). The pressure correction calculated from the fluid inclusion data is about 250 bars, which roughly correspond to the lithostatic pressure over the Mesozoic limestones in the Early Miocene.These results point to a hydrothermal origin of the dolomitization during the Late Oligocene-Early Miocene, as ascertained from the strontium isotope and fluid inclusion data. The circulation of hot marine water through the brecciated limestones in convective cells, triggered by the geothermal gradient related to the volcanic activity, is the proposed hydrodynamic model. Hydrologie considerations demonstrate that the proposed model is feasible.

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Zusammenfassung In den zentralen Südalpen (Feltre, Verona — Italien) findet sich eine etwa 750 m dicke Abfolge jurassischer und kretazischer pelagischer Kalke, die nach der Ablagerung zum Teil breckziert und dolomitisiert wurde, während die darüberliegenden 500 m mächtigen tertiären Sedimente keine Dolomitisierung zeigen. Im Paläogen ist im Gebiet ein mafischer, überwiegend mariner Vulkanismus dokumentiert. Kleinmaßstäbliche listrische Brüche in Kalken am Kontakt mit der dolomitisierten Breckzie entsprechen geometrisch einem großräumigen extensiven Regime im Paläogen. Sie beweisen die Gleichzeitigkeit der vulkanischen Aktivität und der Breckzierung. Die Verteilung und petrographischen Eigenschaften der Basalte, mit der Geometrie der Extensionsstrukturen, erlauben eine paläotektonische Rekonstruktion. Diese tektonische Situation entspricht einem Back-arc-basin und stellt die östliche Verlängerung des ligurisch-balearischen Beckens dar, das Südfrankreich vom Sardisch-Korsisch-Kalabrischen-Block im späten Oligozän getrennt hat.Die ¹³C Werte der Dolomite sind weniger als 1%. negativer als die entsprechender nicht dolomitisierter Kalke. Die ¹⁸O-Werte (relativ zum PDB Standard) variieren zwischen –5%. und –13%., das ist 2 bis 11%. negativer als die nicht dolomitisierter Kalke. Dies wird auf erhöhte Bildungstemperaturen zurückgeführt. Ein Anstieg der⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Signaturen im Mittel von 0.7077 in den nicht dolomitisierten Kalken auf 0.7085 in den dolomitisierten Kalken schließt eine Herkunft der dolomitisierenden Fluide von den vulkanischen Gesteinen aus. Beim Vergleich der Isotopensignaturen mit der phanerozoischen Meerwasser-Isotopenkurve, könnte aber das radiogene Strontium von spät oligozänem — früh miozänem Meerwasser kommen. Mikrothermometrische Analysen flüssiger Einschlüsse in Dolomitkristallen im Gestein und in Adern deutet auf eine Einschlußtemperatur von 70°C (Dolomitgestein) bzw. 120°C (Dolomit in Adern) hin. Die Lösung in den Einschlüssen ist Wasser mit NaCl und MgCl₂, mit einer Salinität von 46%. (Dolomitgestein) bzw. 17%. (Adern). Die aus den Einschlüssen berechnete Druckkorrektur ist etwa 250 bar. Dies entspricht ungefähr der früh miozänen Gesteinssäule über den mesozoischen Kalken.Aufgrund dieser Daten wird eine hydrothermale Bildung der Dolomite im späten Oligozän - frühen Miozän postuliert. Es wird ein hydrodynamisches Modell vorgeschlagen, in dem aufgeheiztes Meerwasser konvektiv durch die breckzierte mesozoische Abfolge zirkuliert. Als Motor wirkt ein vulkanischer geothermischer Gradient. Dieses Modell läßt sich mit hydrologischen Betrachtungen testen und stützen.

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Résumé Dans la partie sud des Alpes Centrales (Feltre, Verone: Italie) il existe une succession, épaisse de 750 m, de calcaires pélagiques jurassiques et crétacés, qui ont subi après leur sédimentation une bréchification et une dolomitisation partielles. Les sédiments tertiaires surincombants, épais de 500 m, ne sont pas affectés par ces phénomènes. Un volcanisme paléogène mafique, essentiellement sousmarin, a été reconnu dans la région. Dans les calcaires, au contact de la brèche dolomitisée, existent des cassures listriques de petite échelle dont la géométrie témoigne d'un régime extensif général au Paléogène. Leurs orientations, mesurées sur le terrain, indiquent la contemporanéité de l'activité volcanique et de la bréchification. La distribution et les caractères pétrologiques des basaltes, combinés à la géometrie des structures extensives, permet une reconstitution paléotectonique. Celle-ci montre une extension dans un bassin d'arrière-arc, prolongement oriental de l'expansion qui, à l'Oligocène supérieur, a séparé du sud de la France le bloc corsico-sardo-calabrais en créant le bassin liguro-baléare.La dolomie, finement grenue à saccharoïde, possède une porosité à vides micro-amygdaloïdes, partiellement occupés par de l'ankérite et de la calcite. La matrice présente une cathodoluminescence homogène rouge-orange, indiquant la présence d'une seule phase constituée de dolomite pauvre en Fe. La fraction carbonatée consiste en dolomite pour plus de 90%. Cette dolomite est à peu près stoechiométrique (Ca_0,6Mg_0,4 à Ca_0,5Mg_0,5). Les rapports ¹³C de la dolomie sont inférieurs de moins de 1%. à ceux du calcaire intact. Les rapports ¹⁸O sont compris entre –5%. et –13%., soit 2 à 11%. inférieurs à ceux du calcaire non dolomitisé. Cette baisse du rapport isotopique peut provenir soit de fluides appauvris en isotopes lourds (p. ex. l'eau météorique), soit d'une température élevée; la constance des rapports isotopiques du C rend cette deuxième explication la plus plausible. Le rapport⁸⁷Sr/⁸⁶Sr passe d'une valeur moyenne de 0,7077 dans les calcaires non affectés à 0,7085 dans les calcaires dolomitisés; cet accroissement exclut une origine volcanique pour les fluides dolomitisants. En comparant ces valeurs à la courbe isotopique du Sr de l'eau de mer au Phanérozoïque, on peut déduire que le Sr radiogénique est dérivé d'eaux marines d'âge oligocène tardif à miocène inférieur. L'analyse microthermométrique des inclusions fluides contenues dans les cristaux de dolomite suggère une température de formation qui va de 70°C (dans la roche) à 120° (dans les veines). Le contenu de ces inclusions est une solution aqueuse de NaCl et MgCl₂ avec une salinité de 44%. (dans la roche) et de 17%. (dans les veines). La correction de pression calculée à partir des inclusions fluides est d'environ 250 bars, ce qui correspond grosso modo à la pression lithostatique qui s'exerçait au Miocène inférieur sur les calcaires mésozoïques.Sur la base de ces données, on conclut à une origine hydrothermale de la dolomie au cours de l'Oligocène supérieur - Miocène inférieur. Le modèle hydrodynamique proposé fait appel à la circulation convective, à travers le calcaire bréchié, d'eau marine échauffée grâce au gradient géothermique élevé dû à l'activité volcanique. Ce modèle est en accord avec des considérations hydrologiques.

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(, — ) , 750 , , , , 500 , . , . , . , . . - , - . ¹³ , 1%. ¹⁸, PDB –5 –13%, .. 2 11% . , , . ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0.7077 0,7085 . , - . 70° , 120° . , , 44%, 17%. , , 250 . - . , - . , . , . .

     

Collapse structures in the Permian of the Saar-Nahe area,Southwest Germany

Volcanic breccias near an intrusive rhyolite dome in the Permian Saar-Nahe trough of southwest Germany have been identified as complex pipe-like subsidence-structures occupying the site and immediate neighbourhood of explosive volcanoes.At the Rödern, at first fine-grained, well-bedded and later coarser-grained and poorly bedded pyroclastic materials were deposited on top of a lava flow that formed the regional surface. Collapse along a ringfault with differential subsidence of 500 to 700 m produced a saucer-shaped structure in which steeply dipping pyroclastic beds still overlie the lava flow on which they were originally deposited. In the actual feeder, large blocks of country-rock subsided individually prior to wholesale subsidence of the entire feeder-content. Intrusion of a high alumina quartz tholeiite into the pyroclastic beds terminated the activity.The Hirschberg structure has essentially the same history, but is more fragmented. Subsidences vary between 150 and 260 m. Intrusion of petrographically and chemically similar basalt took place mainly near the margin of the ringfault.Three smaller structures also contain bedded pyroclastic deposits that subsided approximately 600, 1100, and 1400 m. The surface expressions of these five collapse structures are assumed to have been small collapse-calderas with diameters of several 100 m. to 1.5 km.

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Zusammenfassung Vulkanische Brekzien im Rotliegenden der Umgebung des Donnersberges in der Saar-Nahe-Senke/Pfalz liegen in Einbruchsstrukturen vor, die den ursprünglichen Schlot und seine unmittelbare Umgebung einnehmen.Am Rödern wurden ehemals auf einer Olivin-Basalt-Lava feinkörnige und spÄter grobkörnige Pyroclastica abgelagert. Einbruch an einem Ringbruch und differentielle Absenkung zwischen 500 und 700 m führte zur Anlage der trichterförmigen Struktur der geschichteten Pyroclastica. Trotz der Absenkung liegen sie immer noch mit ungestörtem Kontakt, jedoch nun steil einfallend, dem mitabgesenkten Olivin-Basalt auf.Am ursprünglichen Schlot ist Absenkung einzelner gro\er Nebengesteinsschollen und nachfolgend des gesamten Schlotinhaltes festzustellen. Die vulkanische AktivitÄt wurde durch Intrusion eines high-alumina Quarz-Tholeiites abgeschlossen.Der Hirschberg weist im wesentlichen die gleiche Struktur und Entwicklungsgeschichte auf, ist jedoch in mehrere Schollen untergliedert. Die BetrÄge der differentiellen Absenkung liegen zwischen 150 und 260 m. Infolge der Zerblockung innerhalb des Ringbruches intrudierte Basalt vorwiegend im Bereich der Verwerfungen, also am Ringbruch und zwischen einzelnen Schollen.Drei kleinere Strukturen enthalten ebenfalls geschichtete Pyroclastica und weisen maximale AbsenkungsbetrÄge von 600, 1100 und 1400 m auf.Im Bereich der ursprünglichen ErdoberflÄche müssen infolge der Einbrüche tiefe Krater vorgelegen haben, die als kleine Einbruchscalderen bezeichnet werden können.

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Résumé Aux alentours du «Donnersberg» dans la «Saar-Nahe-Senke» (Palatinat, Sudouest de l'Allemagne) des brèches volcaniques du Permien inférieur sont conservées à l'intérieur de structures d'effondrement. Celles-ci se trouvent au lieu mÊme de la cheminée originale et à ses alentours immédiats.Une de ces structures, le «Rödern», est caractérisée par des dépÔts pyroclastiques — fins à la base et plus grenus vers le sommet — couvrant des laves basaltiques à olivine. L'effondrement à l'intérieur d'une faille annulaire et une subsidence différentielle de 500 à 700 m ont eu comme résultat une structure rappelant un entonnoir. Les dépÔts pyroclastiques stratifiés reposent, quoiqu'avec un pendage fort, toujours en superposition normale et non faillés sur les basaltes à olivine qui eux aussi ont été affectés par la subsidence.A la cheminée mÊme on constate l'affaissement de grands panneaux de roches encaissantes suivi de l'effondrement de tout le remplissage de cheminée. L'activité s'achève par des venues d'une «high-alumina Quarz-Tholeiite».Le «Hirschberg», dont la structure et l'évolution ressemblent à celles du «Rödern», est caractérisé par une fragmentation du bloc effondré. L'affaissement de différents panneaux varie entre 150 et 260 m. Suite à la fragmentation de nouvelles venues basaltiques prennent place, soit le long de la faille annulaire, soit le long des failles entre les differents panneaux.Des dépÔts pyroclastiques stratifiés sont conservés encore dans trois autres structures plus petites. L'affaissement à l'intérieur de ces structures est de 600, 1100 et 1400 m au maximumQuant à la morphologie de la région après l'effondrement, on peut supposer qu'elle était caractérisée par l'existence de cratères profonds (caldères d'effondrement).

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, Donnersberg ( -, ) , . - Rödern - , . - 500–700 , . , .- , . . - Hirschberg, , , . 150–260 . , . . . - ; 600, 1100 1400 . - , , , , .

     

Evidenzen für die Vergletscherung eines alpinen Bergeller Hochgebirges an der Grenze Oligozän/Miozän

Zusammenfassung Aus fossilen Floren abgeleitete paläoklimatische und -ökologische Daten, Geröllanalysen und Alters-, insbesondere Spaltspur-Daten aus der südalpinen Molasse und vom Bergeller Pluton erlauben den Zusammenhang zwischen Vorland und alpinem Relief zu gewinnen. Die Zusammenfassung aller Daten und Evidenzen bringt uns zu folgender Vorstellung:Im jüngsten Oligozän haben sich im bis über 5000 m emporgestiegenen Bergeller Hochgebirge Gletscher gebildet. Dies war möglich, da während der gleichzeitigen Klima-Depression die Temperaturen kaum höher waren als heute. Die häufig facettierten Blöcke von vorwiegend Bergeller Material wurden weitgehend auf einem Gletscher nach Süden transportiert, allein die letzte Wegstrecke muß durch Schichtfluten erfolgt sein; diese sind auf sich wiederholende Dammbrüche von Moränenwällen zurückzuführen, die in vorgezeichneten Tälern Seen aufstauten.Die extreme Frische der Gesteine, von den großen Blöcken bis zum feinen Grus, deutet darauf hin, daß der Transport in relativ kurzer Zeit und bei relativ tiefer Temperatur, wie sie der Gletscher bietet, erfolgte.

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Based on paleobotanic and paleoecologic data, boulder analyses as well as geochronological data, especially fission track ages on Bergell rocks from the Alps and the molasse boulders, it has been possible to reconstruct the connection between the Alpine relief and the foreland. Summarizing all facts and evidence leads to the following model: At the end of Oligocène time the Bergell mountains with altitudes above 5000 m were glaciated, because at this time the temperature was not much higher than the present day temperature. The often wellfacetted boulders have been carried to the south to the main part by the glacier; only the last part of the transport has been effected by floods, due to ruptures of moraines which dammed lakes in preformed valleys. All the rocks in the molasse near Como, the big boulders as well as the finer debris, are extremely fresh, a strong argument for quick transport at low temperature.

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Résumé Les résultats paléoclimatiques et -écologiques livrés par les flores fossiles, les analyses de galets, les dates de traces de fission dans les galets de la molasse sudalpine et du massif du Bergell permettent d'établir la liaison entre le relief alpin et celui de l'avant-pays. En résumant les dates et les évidences nous arrivons à la conclusion suivante: à la fin de l'Oligocène des glaciers s'étaient formés dans les hautes montagnes brégagliennes atteignant plus de 5000 m. Les températures de cette dépression climatique, à peine plus hautes que celles de notre époque, expliquent ce phénomène. Les blocs, souvent facettés, en provenance de ce massif cristallin, prédominent et furent transportés par un glacier vers le sud; seul le dernier parcours s'effectua par des coulées, dues à des ruptures de barrages morainiques dans les vallées préformées. L'extraordinaire état de conservation des roches, comportant des blocs jusqu'à un matériel fin, indique un transport en un court laps de temps et dans des conditions de basses températures comme celles produites par un glacier.

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, - . : , 5.000 , . , - . , , , ; , . .

     

Die Trias Australiens,ihre tektonische Stellung und wirtschaftliche Bedeutung

Zusammenfassung Die Triasablagerungen Australiens wurden primär von zwei tektonischen Ereignissen beeinflußt: Von der permo-triadischen Hunter-Bowen-Orogenese am Ostrande des Kontinents und von Riftbewegungen, welche den Westrand des Festlandes erfaßten. Syneklisen entwickelten sich unmittelbar westlich der Orogenzone.Die Sedimente der Orogenzone wurden in Rand- und Vortiefen abgelagert, und umfassen meist untere und mittlere Trias. Es sind überwiegend fluviatile Ablagerungen, an deren Basis Rotsedimente auftreten. Kohleführende Schichten sind vom Ladin ab häufig. Auch Vulkanite sind weit verbreitet. Die Syneklisen zeigen eine ähnliche Tendenz, doch kamen in den westlichen Becken nur obertriadische Schichten zur Ablagerung.Am Westrand Australiens erstrecken sich die Triasvorkommen über die gesamte Küstenregion, vom Perth Becken bis zum Bonaparte Gulf. Ihr Auftreten ist an Gräben und Halbgräben gebunden, welche das im Perm eingeleitete Aufbrechen Gondwanas verstärkt fortsetzen.Die Sedimentation wird hier durch eine im frühen Skyth vom Norden vordringende Transgression eingeleitet. Im Anis einsetzende Regression führt zu paralischen Ablagerungsbedingungen, welche mehr oder minder für den Rest der Trias herrschten.Die geologischen Abläufe während der Trias haben zur Bildung von wichtigen Lagerstätten beigetragen. Tektogene Vorgänge der frühen Trias sind für die Bildung von Erzlagerstätten (Au, Ag, Pb, Zn, Cu, Sn) entlang der Ostküste verantwortlich. Bei weitem die wichtigste Rolle kommt der Trias Australiens jedoch in der Bereitstellung fossiler Energiequellen zu. Bauwürdige triadische Kohlevorkommen finden sich in Tasmanien, Queensland und Südaustralien. Erdgaslagerstätten gigantischer Dimensionen sind im Dampier Becken am Nordwest-Schelf nachgewiesen, doch liefert die Trias wichtige Kohlenwasserstofflagerstätten auch in Queensland und in Südaustralien.

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Triassic deposition in Australia was controlled primarily by two tectonic events: The eastern margin of the continent was affected by the Permo-Triassic Hunter-Bowen-Orogeny, whereas rift movements were experienced along the west coast of Australia. Syneclises developed adjacent to the orogenic belt.Within the orogenic belt the sediments were laid down in foredeeps and intramontane grabens. They generally comprise the lower and middle Triassic and are composed dominantly of fluviatile deposits. Red beds occure in the lower parts of the sequences. From the Ladinian onwards coal measures developed. Volcanics are widely distributed in some of the northern basins. Similar depositional trends existed in the syneclises, but only upper Triassic strata were laid down along their western limit.On the western margin of Australia Triassic deposits extend along the entire coastal region from the Perth Basin to the Bonaparte Gulf. The Sediments were laid down in a complex taphrogen system which continued the distensional development, initiated in the Permian. Deposition began with a marine transgression which advanced from the north in the early Skythian. In the Anisian regression commenced and led to paralic environments which remained more or less dominant for the rest of the Triassic.Geologic events of the Triassic led to the formation of important economic deposits. Tectogenesis is thought to be responsible for development of some mineral deposits along the east coast. By far the most important role play various fossil fuel deposits contained within Triassic strata. Economic coal deposits of Triassic age accure in Tasmania, Queensland and South Australia. Giant gas fields have been discovered within Triassic sandstones of the offshore Dampier Basin of the Northwest Shelf. Other important hydrocarbon deposits have been found in the Triassic of Queensland and South Australia.

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Résumé Les dépôts triasiques de l'Australie ont été influencés initialement par deux évènments tectoniques: l'orogenèse permotriasique de Hunter-Bowen sur le bord oriental du continent, et des mouvements suivant des fractures affectant la bordure ouest du continent. Des synéclises se sont développées immédiatement à l'ouest de la zone orogénique. — Les sédiments de la zone orogénique se sont déposés dans des zones de bordure et avantfosses, le plus souvent du Trias inférieur et moyen. Ce sont surtout des sédiments fluviatiles avec des sédiments rouges à la base. Les formations houillères sont fréquentes au commencement du Ladinien. Les volcanites sont largement répandues. Les synéclises montrent une tendance analogue; pourtant dans les bassins de l'ouest, seuls des sédiments du Trias supérieur se sont déposés. — Sur la bordure occidentale de l'Australie les occurrences triasiques se sont étendues sur toute la région côtière du bassin de Perth au golfe de Bonaparte. Leur présence est liée à des fossés et demi-fossés qui accentuent le Gondwana qui a débuté au Permien. — La sédimentation a débuté par une transgression qui vient du Nord, au début du Skythien. La régression qui a commencé à l'Anisien a conduit à des conditions sédimentaires paraliques, qui ont plus ou moins pedduré pendant le reste du Trias. — Les apports géologiques pendants le Trias ont contribué à la formation de gisements importants. Des mécanismes tectoniques du Trias inférieur sont responsables de la formation de gisements de minerais (Au, Ag, Pb, Zn, Cu et Sn) le long de la côte de l'Est. Le rôle de loin le plus important du Trias australien est sa contribution aux sources énergétiques fossiles. Des formations houillères triasiques exploitables se trouvent en Tasmanie, au Queensland et au South Australia. Des gisements de gaz naturel de dimensions «gigantesques» sont pouvées dans le bassin de Dampier, au nord-est du plateau continental; en outre le Trias fournit aussi des formations hydrocarburées importantes au Queensland et au South Australia.

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: - Hunter-Bowen'a , . . , . , . . . , . . , , . . , . . (Au, Ag, Pb, Zn, Cu, Sn) . . , , — Dampier - , — .

     

The pyroxmangite-rhodonite transformation for the MnSiO3 composition

The polymorphic transformation between synthetic pyroxmangite and rhodonite of MnSiO₃ composition has been reversibly bracketed in the presence of water at 3 kbar (between 425 ° and 450 ° C), 6 kbar (between 475 ° and 525 ° C), 20 kbar (between 500 ° and 900 ° C), 25 kbar (between 800 ° and 900 ° C) and 30 kbar (between 900 ° and 1,000 ° C), using standard cold-seal pressure vessels and piston cylinder apparatus. Oxygen fugacities buffered by the bomb walls and piston-cylinder cell assemblies sufficed to keep manganese in the divalent state. Pyroxmangite of MnSiO₃ composition is shown to be the high-pressure, low-temperature polymorph with respect to rhodonite of the same composition. It is a stable phase at atmospheric pressure below 350–405 ° C.X-ray data for synthetic pyroxmangite are presented. The unit-cell parameters (a₀=6.717(2) Å, b₀=7.603(1)Å, c₀=17.448(5) Å, =113 °50(1), = 82 °21(2), =94 °43(1); space group P-1) give a unit-cell volume (807.5(0.3) ų) which, in accordance with other recent least squares lattice refinements of hydrothermally synthesized material, is slightly smaller than that obtained by single-crystal work on anhydrously synthesized material.Application of the present results to natural rocks is severely restricted due to the great variety and extent of cationic substitutions observed in natural pyroxenoids. The univariant polymorphic transformation determined for the MnSiO₃ composition is thus replaced in natural systems by a divariant field in which pyroxmangite and rhodonite of differing composition will stably coexist.     

Interaction between sediments and basalt injections in young Gulf of California-type spreading centers

During the transitional stage from stretching of continental crust to accretion of new oceanic crust, the upwelhng basaltic magma in spreading troughs of narrow ocean basins and pull-apart basins may form sills in soft sediment. The injections of subsequent great magmatic pulses are empla ced next to or on top of the contact zone of the older ones. In this manner a distinctive sill-sediment complex is built up.The thickness of this transitional zone between the sheeted dike complex (seismic layer 2) and overlying sediments (seismic layer 1) is controlled chiefly by the rate of sedimentation. Extremely high sedimentation rates surpassing the spreading rate cause filling up of the basins and hamper the rise of magma to the land surface. Very low rates, e.g. along mid-oceanic ridges of wide mature ocean basins, hardly influence the magma extruding at the sea floor. Intermediate (but comparatively still high) sedimentation rates cannot fill up the spreading troughs, but they generate sill-sediment complexes of a thickness up to a few hundred meters.The processes leading to this phenomenon were observed in the Guaymas Basin of the Gulf of California. Sill-sediment complexes similar to those described here may occur at several sections along the present passive continental margins and may contribute to the existence of a »disturbed seismic« and »magnetic quiet« zone. Examples of such complexes were also found in ancient rift zones and orogenic belts.

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Zusammenfassung Beim Übergang schmaler Ozeanbecken oder Pullapart-Becken vom Riftstadium mit Dehnung der kontinentalen Kruste zur Akkretion neuer ozeanischer Kruste kann es in den Spreading-Trögen zur Bildung von Lagergängen (Sills) innerhalb der Sedimente kommen. Injektionen nachfolgender starker magmatischer Pulse werden über und neben der Kontaktzone der zuvor gebildeten vertikalen Basaltgänge (Dikes) und Sills eingeschoben. Auf diese Weise wird ein charakteristischer Sill-Sediment-Komplex aufgebaut.Die Mächtigkeit dieser Übergangszone zwischen dem Sheeted Dike-Komplex (seismische »Lage« 2) und dem jüngeren Sediment (seismische »Lage« 1) wird in erster Linie von der Sedimentationsrate gesteuert. Extrem hohe Sedimentationsraten, welche die Spreadingrate übertreffen, bewirken eine Auffüllung der Becken und behindern vermutlich stark den Magmenaufstieg. Bei sehr geringen Sedimentationsraten wie z. B. im Bereich mittelozeanischer Rücken breiter, reifer Ozeanbecken, extrudiert das aufsteigende Magma praktisch ohne Sedimenteinfluß am Meeresboden. Mittlere, aber immer noch relativ hohe Sedimentationsraten können Spreading-Tröge nicht auffüllen, sondern ermöglichen die Bildung von Sill-Sediment-Komplexen mit Mächtigkeiten bis zu einigen hundert Metern.Dieses Phänomen wurde im Guaymas Becken des Golfs von Kalifornien beobachtet. Ähnliche Sill-Sediment-Komplexe können auch an den heutigen passiven Kontmentalrändern der großen Ozeane vorkommen und tragen vielleicht zum Auftreten einer »gestörten seismischen« und »magnetisch ruhigen« Zone bei. Auch aus fossilen Riftzonen und Orogen-Gürteln sind schon Beispiele für ähnliche Sill-Sediment-Komplexe bekannt.

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Résumé Au cours de la phase de transition entre l'extension de la croûte continentale et la formation de nouvelle croûte océanique, la montée de magma basaltique dans des bassins océaniques étroits et des bassins »pull-appart« peut conduire à la formation de sills dans les sédiments. Les puissantes injections magmatiques qui suivent se mettent en place au dessus et à côté de la zône de contact des venues plus anciennes. Ainsi peut s'édifier un complexe caractéristique de sills et de sédiments.L'épaisseur de cette zône de transition entre le complexe de dykes (couche sismique 2) et le sédiment susjacent (couche sismique 1) dépend principalement du taux de sédimentation.Des taux de sédimentation élevés, dépassant le taux d'ouverture, produisent le remplissage des bassins et s'opposent à la montée du magma.Dans le cas de taux de sédimentation très bas comme par exemple dans les dorsales des bassins océaniques larges et matures, le magma s'épanche sans obstacle sur le fond de la mer. Des taux moyens, mais toutefois relativement élevés, ne peuvent pas remplir les fossés d'ouvertures océaniques; par contre, ils rendent possible la formation de complexes sills-sédiments dont l'épaisseur peut atteindre plusieurs centaines de mètres. Ce phénomène a été observés dans le bassin de Guaymas dans le Golfe de Californie.Des complexes analogues peuvent se recontrer le long des marges continentales des grands océans et contribuer à l'existence d'une zône sismiquement perturbée et magnétiquement calme. On connaît de tels complexes dans les anciennes zônes de rift et les ceintures orogéniques.

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, Pullapart , . — — . . - . Sheeted Dike ( 2) ( 1) . , , , , . , .: , , , . , , , - . , . ; , , - . - .

     

Geosynclinal sedimentation

Summary From the almost limitless field covered by the symposium a few subjects are chosen for emphasis, more especially with the aim of stimulating contact between hard-rock and soft-rock geology. The term geosyncline will be used, not as a synonym for sedimentation basin, but for a grand concept: the origin and development of a large, elongate body of tectonized sediment.Some questions concerning sedimentation in general and sedimentation in ancient geosynclines are reviewed and it is shown that their solution must depend on collaboration between hard-rock and soft-rock geologists, but that experimentalists and other specialists will also have to assist.The Timor Trough and the Persian Gulf are analogous to respectively deep and shallow ancient geosynclinal basins, even though they may not be true examples. Reasons are given for doubting whether geosynclinal prisms ever formed as continental terraces. Some geosynclines cut across a continent and hardly change where they reach its edge to continue along its border, like the Moluccan orogene prolonged in the Java-Sumatra orogene.The average rate of detrital accumulation in geosynclines is estimated at the modest amount of 2.5 cm (zero porosity) per 1000 years. The discharge of sediment from a single major river like the Mississippi would have sufficed volumetrically to supply all Tertiary geosynclines with inorganic matter.In conclusion some experiments are presented showing that the ubiquitous horizontal lamination of turbidites is explicable without current pulsations. Other tests indicate that recent deep-sea sands and flysch sandstones were deposited from currents with a density of about 1.2, and that the maximum original amount of matrix in coarse turbidite graywackes was ten per cent. It has been increased post-depositionally, presumably by pressure-solution at grain contacts.

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Zusammenfassung Aus dem fast grenzenlosen Gebiet dieses Symposiums wurden ein paar Punkte zum Nachdruck herausgegriffen, besonders aber, um den Kontakt zwischen der hard-rock- und der soft-rock-Geologie anzuregen. Der Begriff Geosynklinale wird nicht als Synonym für Sedimentationsbecken, sondern für eine großzügige Konzeption gebraucht: den Ursprang und die Entwicklung eines großen, länglichen Sedimentkomplexes, der durch orogene Beanspruchung überprägt wurde.Einige Fragen hinsichtlich der Sedimentation im allgemeinen und der Sedimentation im alten Geosynklinalen werden aufgegriffen, und es wird gezeigt, daß ihre Lösung von der Zusammenarbeit von hard-rock- und soft-rock-Geologen abhängt, daß aber auch experimentell Arbeitende und andere Spezialisten dabei mitzuwirken haben.Der Timor-Trog und der Persische Golf ähneln einem tiefen bzw. seichten alten geosynklinalen Becken, auch wenn diese Beispiele nicht ganz zutreffen. Gründe werden angeführt für den Zweifel daran, ob Geosynklinale jemals an Kontinentalrändern gebildet haben. Einige Geosynklinalen gehen quer über einen Kontinent und ändern sich kaum, wenn sie den Kontinentrand erreichen und sich entlang seiner Grenze fortsetzen, wie sich das Molukken-Orogen bis in das Java-Sumatra-Orogen hineinzieht.Die Durchschnittsmenge an Schuttanhäufung in Geosynklinalen wird auf 2,5 cm in 1000 Jahren geschätzt (ohne Porenvolumen). Die Gesteinsablagerung eines einzigen großen Flusses wie des Mississippi würde volumetrisch genügt haben, um alle tertiären Geosynklinalen mit anorganischem Material zu versorgen.Zum Schluß werden einige Experimente gezeigt, die beweisen, daß die überall zu beobachtende Laminierung von Turbiditen ohne Strömungspulsation zu erklären ist. Andere Tests zeigen, daß jüngere Tiefseesande und Flyschsandsteine von Strömungen abgelagert wurden, die eine Dichte von etwa 1.2 hatten, und daß der maximale ursprüngliche Anteil an Grundmasse in groben Turbiditgrauwacken 10% betrug. Er vergrößerte sich nach der Ablagerung, vermutlich durch Drucklösung an Kornkontakten.

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Résumé Le terme « géosynclinale» n'est pas employé ici comme synonyme de «bassin de sédimentation», mais nous entendons par là un vaste complexe de sédimentation qui a subi plus tard une influence orogène. Nous avons choisi comme exemples récents le bassin de Timor et le Golfe Persique, et nous les comparons avec des géosynclinales anciennes d'eau profonde ou d'eau basse. Il est douteux que des géosynclinales se soient jamais formées aux bords des continents. Quelques géosynclinales traversent un continent et leur structure ne change guère aux bords des continents, par exemple l'orogène des Moluques qui s'étend jusqu'à l'orogène de Java-Sumatra. La moyenne de sédimentation dans les géosynclinales est 2,5 cm par 1000 ans.Des résultats expérimentaux montrent que les sables océaniques et les grès de Flysch se sont déposés dans un courant de turbidité d'une densité de 1.2.

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

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

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

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

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The structure of the eastern border of the Andes in north-western Argentina

In the eastern border area of the Andes of north-western Argentina two structural units are represented: the Cordillera Oriental and the Sierras Subandinas.The Cordillera Oriental represents a structural unit of faulted blocks strongly uplifted in relation to the Sierras Subandinas. In the Cordillera Oriental, the metamorphic basement has been partially folded together with the sedimentary cover. In some cases the cover has been detached away from its substratum and folded independently of it.It was generally accepted that the Sierras Subandinas coincide with big asymmetrical anticlines produced in the cover rocks by tilting of rigid basement blocks. The detailed geological mapping of the region situated between the parallels 24° 45 and 26° latitude south and the meridians 64° 30 and 66° west has provided data that permit to modify considerably this scheme.The existence of important strike-slip faults running highly oblique to the main regional structural pattern and controlling the shape of the Sierras Subandinas folds has been verified. These highly oblique faults with strike-slip movements, that affect the whole region, are probably ancient lineaments reactivated during Andean diastrophism in Upper Pliocene to Early Pleistocene time.

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Zusammenfassung Im östlichen Grenzgebiet der Anden im nordwestlichen Argentinien liegen zwei strukturell unterschiedliche Einheiten vor, die Cordillera Oriental und die subandinen Sierren (Sierras Subandinas).Die Cordillera Oriental besteht aus Leistenschollen eines leicht metamorphisierten Sockels. Sie ist als Ganzes im Verhältnis zu den subandinen Sierren stark herausgehoben worden. In der Cordillera Oriental wurde dieser Sockel zum Teil zusammen mit seinen sedimentären Deckschichten verfaltet, zum Teil wurden sie aber auch von ihrem Unterlager abgeschert und unabhängig von ihm gefaltet.Bisher wurde allgemein angenommen, daß die subandinen Sierren aus großen assymmetrischen Falten aufgebaut werden, die in den Deckschichten durch Kippung starrer Blöcke im tieferen Untergrund hervorgerufen wurden. Die genaue geokartographische Aufnahme eines Gebietes zwischen den Breitenkreisen 24° 45 und 26° südl. Breite und den Längenkreisen 64° 30 und 66° westl. Länge erbrachte Daten, die es erlauben, diese Vorstellung erheblich zu modifizieren.Weit durchhaltende Seitenverschiebungen, die die übergeordneten Strukturen des gesamten Gebietes schräg durchziehen und die Gestalt der Falten in den Sierren erheblich beeinflussen, wurden nachgewiesen. Sie stellen wahrscheinlich alte, präandine Lineamente dar, die während der Anden-Orogenese im Jungtertiär bis Altpleistozän reaktiviert Wurden.

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Resumen En el borde oriental de los Andes del Noroeste Argentino están representadas dos unidades estructurales: la Cordillera Oriental y las Sierras Subandinas.La Cordillera Oriental es una unidad constituida por bloques fallados y, en conjunto, elevada con respecto a las Sierras Subandinas. En la Cordillera Oriental el basamento metamórfico ha sido parcialmente plegado junto con la cobertura sedimentaria. En algunos casos lo cobertura ha sido despegada de su substrato y plegada independientemente.En general se aceptaba que las Sierras Subandinas coincidian con grandes anticlinales asimétricos producidos en la cobertura sedimentaria por el basculamiento de bloques rígidos de basamento situados en el subsuelo. La cartografía geológica-estructural detallada de la región comprendida por los paralelos 24° 45 y 26° S y los meridianos 64° 30 y 66° W ha proporcionado datos que permiten modificar considerablemente este esquema.Se ha comprobado la existencia de importantes fallas transcurrentes, fuertemente oblicuas con respecto a la estructura regional, que han tenido profunda influencia sobre la forma de los pliegues subandinos. Estas fallas oblicuas son probablemente lineamientos antiguos en los que el diastrofismo Andico (Plioceno-Pleistoceno) ha producido considerables desplazamientos paralelos al rumbo de los mismos.

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Résumé Dans la bordure orientale des Andes du Nord-ouest de l'Argentine, deux unités structurales différentes sont présentes: les Sierras subandines et la Cordillère orientale.La Cordillère orientale est composée d'un socle faiblement métamorphique faillé en blocs fortement surélevés par rapport aux Sierras subandines. Dans la Cordillère orientale, ce socle métamorphique a été en partie plissé avec sa couverture sédimentaire; mais parfois celle-ci a été décolée de son substratum et plissé indépendentement.Jusqu'à présent, on admettait que les Sierras subandines sont constituées de grands anticlinaux assymétriques produits dans la couverture par l'ascension de blocs faillés du socle. La cartographie géologico-structurale detaillée de la région comprise entre les parallèles 24° 45 et 26° de latitude sud et les méridiens 64° 30 et 60° ouest conduit à modifier considérablement ce schéma.D'importants décrochements très obliques par rapport à la direction de la structure régionale et qui ont fortement influencé la forme des plis subandins sont probablement des accidents anciens rajeunis pendant le diastrophisme andin au cours du Pliocène supérieur et du Pléistocène inférieur.

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- : Cordillera Oriental Sierras Subandinas. . . ; . , , . 24°45 26° 64°30 66° . , , . , , , , .

     

Wärmeleitfähigkeiten anisotroper Gesteine

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

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

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

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

     

A model for the tectonic evolution of the Benue Trough of Nigeria

Based on the results of a detailed magnetic study of the Lower and Middle Benue Trough of Nigeria carried out by the author and results of previous geophysical studies of the Benue Trough and of similar structures elsewhere in the world, a possible model for the tectonic evolution of the Benue Trough has been developed. It is here suggested that the tectonic evolution of the Benue Trough of Nigeria involved the rise of a mantle plume or mantle upwelling, emplacement of intrusive igneous material in the crust, crustal stretching and thinning and consequently rifting. It is thought that this sequence of events may have been repeated in a cyclic manner with intercyclic structural deformations. The basic ideas of the model is shown to be in agreement with acceptable ideas on riftogenesis.

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Zusammenfassung Es wird eine mögliche Modellvorstellung für die tektonische Entwicklung des Benue-Grabens aufgezeigt, die auf Ergebnissen einer detaillierten magnetischen Untersuchung des Autors im unteren und mittleren Benue-Graben fußt, sowie auf Ergebnissen aus vorangegangenen geophysikalischen Untersuchungen im Benue-Graben und in anderen, vergleichbaren Strukturen. Die tektonische Entwicklung des Benue-Grabens in Nigeria wird mit dem Aufstieg eines mantle plume, einer Mantelaufwölbung oder mit der Platznahme von intrusivem Magma in der Kruste, Krusten-Dehnung und -Ausdünnen in Verbindung gebracht. Es wird angenommen, daß diese Folge von Ereignissen sich zyklisch wiederholte mit strukturellen Deformationen zwischen den Zyklen. Die Grundgedanken dieses Modells stimmen mit den gängigen Vorstellungen über die Entstehung von Riffsystemen überein.

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Résumé L-auteur présente un modèle possible de l'évolution tectonique du graben de Benue (Nigéria). Cette étude se base: d'une part sur une analyse magnétique détaillée, effectuée par l'auteur, des régions inférieure et centrale de la dépression, d'autre part sur des données géophysiques antérieures recueillies dans la même région, ainsi que dans d'autres structures analogues, ailleurs dans le monde. Le modèle propose pour l'évolution tectonique du graben, l'intervention de la montée d'une «mantle plume» ou d'un bombement du manteau, la mise en place de magmas intrusifs dans la croûte, l'étirement et l'amincissement de la croûte, et la fracturation en graben. Cette suite d'événements a pu se répéter de manière cyclique, avec déformations structurales entre les cycles. Les conceptions de base de ce modèle sont en accord avec les idées admises au sujet de la genèse des rifts.

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Benue . Benue , , . , . .

     

Comparative organic petrology of interlayered sandstones,siltstones, mudstones and coals in the Upper Carboniferous Ruhr basin,Northwest Germany,and their thermal history and methane generation

In the coal-mining Ruhr-area, Upper Carboniferous rocks (ca. 4000 m) consist of interlayered sandstones, siltstones, mudstones and coals. They were deposited in a tropical, paralic environment where alternating fluvial sedimentation, occasional marine ingressions, and swamp growth resulted in an irregular cyclic succession. The total sedimentary package contains on an average 6 Vol.-% of organic matter. About 70 Vol.-% of the organic matter occurs in coal seams, the rest as dispersed organic matter in clastic rocks. The organic matter is autochthonous in the coals and allochthonous in associated sandstones and siltstones. It consists of about 70% vitrinite, 20% inertinite, and 10% liptinite. The overall maceral group composition is the same for coals and dispersed organic matter. This surprising similarity is caused by a nearly exclusive input of land-plant derived organic matter to swamps and fluvial systems and a similar degree of preservation. Highest average liptinite contents (% of total macerals) were found in unrooted mudstones, highest average inertinite contents in coarse-grained siltstones and highest average vitrinite percentages in sandstones.Maturities of the sediments studied are well within the hydrocarbon generation window, e. g. vitrinite reflectivities range from 0.6% to 1.6%. Reflectivities measured on dispersed particles in clastic rocks are similar to those measured in coal seams. Calculations of the amount of methane generated indicate that coal seams contributed more to the total hydrocarbon generation than dispersed organic matter.

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Zusammenfassung Das Oberkarbon des Ruhrgebietes besteht aus ca. 4000 Metern wechsellagernder Sandsteine, Siltsteine und Kohleflöze. Der Ablagerungsraum der Sedimente war eine Region mit tropischem Klima, genauer ein paralisches Environment mit unregelmäßig alternierenden Folgen von fluviatilen Sedimenten, marinen Transgressionen und verbreiteten Sumpfablagerungen. Der Anteil organischer Substanzen an der gesamten Sedimentmenge beträgt durchschnittlich 6%. 70% dieser organischen Masse ist in Kohleflözen angereichert, der Rest liegt verteilt in den klastischen Gesteinen vor. Die Herkunft der organischen Substanz in den Kohleflözen ist autochthon, die in den benachbarten Sand- und Siltsteinen allochton. Die Zusammensetzung des organischen Materials ist 70% Vitrinit, 20% Inertinit und 10% Liptinit. Die allgemeine Zusammensetzung nach Mazeral-Gruppen ist für die Kohleflöze und das verteilte Material in den Nachbargesteinen identisch. Diese Ähnlichkeit beruht auf der gemeinsamen Herkunft der organischen Substanz in Sümpfen und Flußsystemen, die fast ausschließlich von Landpflanzen bestimmt wird, und einer sich entsprechenden Konservierung.Der Reifegrad der analysierten Sedimente liegt innerhalb des Kohlenwasserstoff-Bildungsbereiches (die Vitrinit-Reflexionen reichen von 0,6–1,6%). Dabei entsprechen die in den klastischen Gesteinen beobachteten Reflexionswerte weitgehend denen der Kohleflöze. Anhand der Menge des erzeugten Methans läßt sich erkennen, daß der Anteil der Kohleflöze an der Kohlenwasserstoff-Produktion höher ist als der Anteil, den disperse organische Substanzen der Klastika beisteuern.

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Résumé Dans la région minière de la Ruhr, le Carbonifère supérieur constitue une succession, épaisse de 4.000 m environ, de grès, de siltites et de charbon. Leur dépôt, dans un milieu paralique tropical, a été marqué par des alternances de sédimentation fluiviale, de transgressions marines occasionnelles, et d'épisodes marécageux; il en résulte une disposition cyclique irrégulière. La série sédimentaire contient dans l'ensemble 6% de matière organique en moyenne. Environ 70% de cette matière organique se trouve dans les couches de charbon où elle est autochtone; le reste est allochtone et dispersé dans les grès et siltites. La matière organique se répartit approximativement en 70% de vitrinite, 20% d'inertinite et 10% de liptinite. La composition moyenne du groupe «macéral» est la même pour les charbons et la matière organique dispersée. Cette identité surprenante est l'expression d'une alimentation provenant exclusivement de plantes terrestres et d'un même degré de conservation.La maturité des sédiments étudiés se situe à l'intérieur du domaine de genèse des hydrocarbures: le pouvoir réflecteur de la vitrinite s'échelonne entre 0,6% et 1,6%. Les gradients du pouvoir réflecteur observés dans les roches détritiques et dans les couches de charbon sont analogues. Le calcul de la quantité de méthane engendré indique que la contribution des couches de charbon à la production totale d'hydrocarbure est supérieur à celle de la matière organique dispersée.

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4000 , . , , . 6%.70 % , . , — . 70 % , 20% 10% . . ; . ; 0,6 1,0, . , , , .

     

Grundwasserfließwege und Hydrogeochemie in tiefen Graniten und Gneisen

Zusammenfassung Sechs Forschungsbohrungen bis 2.5 km Tiefe in der Nordschweiz, ein Felslabor im zentralen Aaregranit und ein regionales Vergleichsprogramm zur Hydrochemie un Isotopenhydrologie erbringen seit 1982 wichtige Erkenntnisse über die Hydrogeologie tiefer Kristallingrundwässer. Es zeigte sich, da\ die Beschaffenheit von Kristallingrundwässern sehr stark von deren jeweiligen Positionen in hydraulischen Gro\flie\systemen abhängt. Oberflächennahe Grundwässer, die dem kleinen (schnellen) Grundwasserkreislauf angehören, unterscheiden sich chemisch von tieferen dadurch, da\ sie kaum leichtlösliche Bestandteile enthalten: die Wässer sind gering mineralisiert und beziehen einen wesentlichen Teil ihres Lösungsinhalts aus dem Niederschlag (unterscheiden sich also bereits primär in verschiedenen Klimazonen). Erst in grö\erer Tiefe können auf den Grundwasserflie\ wegen noch relevante Stoffmengen gelöst werden. Die gro\en Kristallingebirge sind die Hauptinfiltrationsgebiete für tiefreichende Grundwassersysteme. Diesen Gebieten kommt aufgrund der hohen hydraulischen Potentiale und fehlender Sediment-Aquitarden eine Schlüsselstellung in der Interaktion zwischen Atmosphäre und tieferer Lithosphäre zu. Am Beispiel des Südschwarzwaldes wird gezeigt, da\ der überwiegende Teil der Grundwässer in der Nachbarschaft von Kristallingebirgen auch aus diesen stammt (stabile Isotope). Manche der Bohrergebnisse sprechen dafür, da\ im gleichen Aquifer chemisch verschiedene Wässer enthalten sein können: in durchlässigeren Bereichen der vorherrschende Typ, in weniger durchlässigen höhermineraliserte Wässer. Es gibt keine gesetzmä\ige Zunahme der Salinität mit der Tiefe.

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Since 1982, water samples from six boreholes, 1.3 to 2.5 km deep, from Northern Switzerland as well as from a rock laboratory in the Central Swiss Alps (Aare granite) have yielded a host of new findings on deep crystalline ground water hydrology. Isotope and chemical analyses which also comprised comparative samples from a regional investigation programme show that the composition of crystalline ground waters depends mainly on their position in regional flow systems. In crystalline rocks, local flow systems differ chemically from deeper ones in that they lack almost any easily soluble components. Their low mineral content results mainly from precipitation and thus varies with different climatic environments.Deeper ground-water flow systems, however, show higher mineralization (esp. Na⁺ and Cl^–). As their stable isotope contents indicate, they develop mainly through infiltration from the large crystalline massifs, like the southern Black Forest. Due to their high hydraulic potentials and lack of sedimentary aquitards they have a key function in the interaction between atmosphere and deep lithosphere.Some of our results suggest that one and the same aquifer may contain chemically different ground waters: permeable portions will hold the type prevalent in the region whereas less permeable areas contain special types of higher mineralization. (There is, however, no regular increase in salinity with depth).As to dissolved gasses in deep crystalline ground waters, N₂ and sometimes CO₂ and methane are the main components in all borholes sampled. There is no tritium and little or no radiocarbon.

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Résumé Six forages d'étude pratiqués dans le nord de la Suisse, jusqu'à une profondeur de 1,3 à 2,5 km, ainsi qu'un laboratoire souterrain dans le massif granitique de l'Aar fournissent depuis 1982 des données importantes sur l'hydrogéologie des eaux souterraines dans les domaines cristallins.De nombreux échantillons ont fait l'objet d'un programme d'analyses chimiques et isotopiques. En vue de comparaisons régionales, ce programme a englobé également des échantillons provenant d'autres sites préexistants. Il en résulte que la composition des eaux examinées dépend en premier lieu de leur position respective dans les systèmes d'écoulement régionaux. Les eaux souterraines qui participent aux cycles hydrologiques restreints et rapides, diffèrent chimiquement des eaux profondes par leur faible contenu en composants facilement solubles: les eaux sont donc faiblement minéralisées et tirent des précipitations une part importante de leur charge dissoute; elles se différencient donc déjà au départ en fonction des conditions climatiques.Les grands massifs cristallins forment les zones d'infiltration principales des eaux des systèmes d'écoulement qui s'étendent en profondeur. Ces régions occupent une position-clé dans l'interaction entre l'atmosphère et la lithosphère profonde en raison de leurs potentiels hydrauliques élevés et du manque de couverture sédimentaire peu perméable.Divers résultats des nos mesures montrent que des eaux chimiquement différentes peuvent coexister dans le mÊme aquif ère: dans les zones les plus perméables apparaÎt le type dominant et dans les zones moins perméables il y a, des eaux plus minéralisées. Il n'existe aucune augmentation de la salinité avec la profondeur.En ce qui concerne les gaz dissous, les principaux, dans tous les forages, sont N₂ et parfois CO₂ et CH₄. Il n'y a pas de tritium et pas, ou peu, de C radioactif.

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6- , 2,5 , , 1982 . , . , , , : , . . . , . , . . , . , - . , : , . .

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Erweiterte Fassung eines Vortrages vom 28. Februar 1986 an der Granit-Tagung in Giessen.     

Mineralogy of sedimentary formations in the western North Atlantic Ocean: Preliminary results

Six sedimentary formations, and two separate members recently were described byJansa, et al. (1979) from the western North Atlantic Ocean basin. We have investigated the mineralogical composition of these lithostratigraphic units by qualitative X-ray diffraction analyses of about five hundred samples from DSDP Sites 105, 106, 386, 387, and 391. The sedimentary section studied, from bottom to top, consists of: argillaceous limestones (Cat Gap Formation); limestones (Blake-Bahama Formation); claystones and shales (Hatteras Formation); zeolitic claystones (Plantagenet Formation); nannofossil marls (Crescent Peaks Member); siliceous oozes, clays, and cherts (Bermuda Rise Formation), and hemipelagic muds (Blake Ridge Formation) that locally contain redeposited shallow-water carbonates (Great Abaco Member). The section ranges in age from Oxfordian at the base to Quaternary at the sea-floor.Most of the formations and members described byJansa, et al. (1979) have a characteristic mineralogical composition. Thus it is possible to recognize boundaries between formations and members by changes in mineral components, although these changes range from sharp to transitional. Within the same formation local differences in mineral spectra between sites can be explained by changing distance from terrigenous sources, lateral changes in surface paleoproductivity, and varying diagenetic conditions.

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Zusammenfassung Sechs sedimentäre Formations und zwei dazugehörige Members wurden vor kurzem durchJansa, et al. (1979) aus dem Ozeanboden des westlichen Nordatlantik beschrieben. Wir haben die Mineralzusammensetzung dieser lithostratigraphischen Einheiten anhand von etwa 500 qualitativen röntgenographischen Analysen untersucht; die Proben dazu entstammen den DSDP-Bohrungen 105, 106, 386, 387 und 391. Vom Liegenden zum Hangenden lassen sich folgende Einheiten unterscheiden: Tonige Kalksteine (Cat Gap Formation); Kalksteine (Blake-Bahama Formation); Tonsteine und shales (Hatteras Formation); Zeolithische Tonsteine (Plantagenet Formation); Nannofossil-Mergel (Crescent Peaks Member); Kieselige Schlamme, Tone und Hornsteine (Bermuda Rise Formation) und Hemipelagische Schlamme (Blake Ridge Formation), die lokal umgelagerte Flachwasser-Karbonate (Great Abaco Member) enthalten. Das Gesamtprofil reicht altersmäßig von Oxfordium an der Basis bis zum Quartär.Die meisten der vonJansa, et al. (1979) beschriebenen Formations und Members haben eine charakteristische Mineralzusammensetzung; es ist daher möglich, Grenzen sowohl zwischen Formations als auch zwischen Formations und Members anhand ihrer Mineralkomponenten zu erkennen; der entsprechende Wechsel kann scharf sein oder fließende Übergänge aufweisen. Lokale Unterschiede in den Mineralspektren einer Formation zwischen einzelnen Bohrpunkten lassen sich auf wechselnde Entfernungen vom Liefergebiet bzw. unterschiedliche Liefergebiete selbst, auf laterale Wechsel in der oberflächennahen Paläo-Produktivität und/oder auf unterschiedliche diagenetische Bedingungen zurückführen.

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Résumé Six »formations« sédimentaires ainsi que deux »members« séparés ont été ré cemment décrits parJansa, et al. (1979) dans la partie nordouest du bassin de l'océan Atlantique. Nous avons étudié, d'un point de vue qualitatif, la composition minéralogique de ces unités lithostratigraphiques à partir de l'analyse diffractométrique d'environ 500 échantillons provenant des sites DSDP 105, 106, 386, 387 et 391. Les sections sédimentaires examinées comprennent de bas en haut: Des calcaires argileux (Cat Gap Formation); des calcaires (Blake-Bahama Formation); des argilites et des argiles schisteuses (Hatteras Formation); des argilites zéolitiques (Plantagenet Formation); de la marne aux nannofossiles (Crescent Peaks Member); des boues silicieuses, des argiles et du silex (Bermuda Rise Formation), ainsi que des boues hémipélagiques (Blake Ridge Formation) qui contiennent par endroits des carbonates resédimentaires provenant d'un milieu peu profond (Great Abaco Member). Leur âge s'échelonne de l'Oxfordien à la base jusqu'au Quaternaire au fond océanique.La plupart des »formations« et des »members« décrits parJansa, et al. (1979) ont une composition minéralogique caractéristique. Il est donc possible de reconnaître les limites entre des »formations« et des »members« à partir des changements de la composition minéralogique, bien que ces changements varient du net au transitoire. Dans une même formation on peut expliquer les différences locales des spectres minéraux entre les sites, par la variation de distance des sources terrigènes, des changements latéraux de la paléoproductivité de surface et des conditions diagénétiques variables.

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Jansa . (1979) 6 2 . 500 . 105, 106, 386, 387, 391. : — Cat Gap —, — Blake-Bahama —, — Hatteras'a —, — Plantagenet —, - — Crescent Peaks —, , — Bermuda Rise — — Blake Ridge —, — Great Abaco. . Jansa ; , , , . , ., , / .

     

Rb/Sr dating of the Upper Proterozoic basement of Zambesia,Mozambique

The Proterozoic basement of the Province of Zambezia (Mozambique) is located near the southern end of the so called Mozambique Belt. Rb-Sr data derived from the analyses of 66 whole rocks and a few mineral samples bear witness of a magmatic and metamorphic episode referable to the Kibaran (ca. 1000 Ma) and helped to model the late-Proterozoic evolution as follows. At 1100–1050 Ma a pre-orogenic, calc-alkaline magmatism was responsible for the emplacement of now deformed granite and granodiorite. This phase was accompanied by rhyolitic volcanism. A subsequent peak of deformation and metamorphism occurred at 1000-950 Ma and was associated with a second generation of substantially post-tectonic granites. A thermal event resulting in the emplacement of a final generation of granites and pegmatites can be dated to around 500-450 Ma.The metamorphic basement has not preserved its protolith age, probably as a result of extensive isotopic homogeneization of Sr in Kibaran times. Its maximum time of differentiation from the mantle should be around 1600 Ma.The very low values of initial Sr isotopic ratios suggest the absence of Archean crustal precursors and support the rather young, yet pre-Pan-African evolution of the southernmost Mozambique Belt.

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Zusammenfassung Das proterozoische Grundgebirge der Provinz Zambesi (Mosambique) befindet sich in der Nähe des südlichen Endes des sogenannten Mozambique Belt. Rb/Sr Daten aus 66 Ganzgesteins- und einigen Mineralanalysen zeugen von einer magmatischen und metamorphen Episode die sich dem Kibaran (ca. 1000 Ma) zuordnen läßt, und wie sich im folgenden zeigt, hilfreich bei der Modellisierung der spätproterozoischen Entwicklung ist. Um 1100 bis 1050 Ma erfolgte ein präorogener kalkalkalischer Magmatismus, bestehend aus Graniten und Granodioriten, die heute deformiert vorliegen. Diese Phase wurde von rhyolithischem Vulkanismus begleitet. Von 1000 bis 950 Ma folgte der Höhepunkt der Deformation und Metamorphose, begleitet von einer bedeutenden 2. Generation posttektonischer Granite. Bedingt durch ein weiteres thermales Ereignis intrudierte die letzte Granit- und Pegmatitgeneration vor 500 bis 450 Ma.Im metamorphen Grundgebirge ist das Eduktalter vermutlich aufgrund der starken isotopischen Homogenisierung von Sr während der Kibara-Zeit nicht erhalten. Seine maximale Differentiationszeit vom Mantel muß vor 1600 Ma gewesen sein.Die sehr niedrigen Gehalte der initialen Sr-Isotopenverhältnisse lassen die Abwesenheit von archaischen Krustenvorläufern vermuten, und unterstützen die sehr junge, bis jetzt Prä-Pan-Afrikanische Entwicklung des südlichsten Mozambique Belts.

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Résumé Le socle protérozoïque de la province du Zambèze, au Mozambique, se trouve à proximité de l'extrémité sud du «Mozambique Belt». Des mesures Rb/Sr effectuées sur 66 roches totales et sur quelques minéraux témoignent d'un épisode magmatique et métamorphique attribuable au Kibarien (environ 1.000 Ma), ce qui permet de se représenter comme suit l'histoire de cette région au Protérozoïque supérieur. Il y a 1.100 à 1.050 Ma, la région a connu une phase de magmatisme calco-alcalin qui s'est traduite par la mise en place de granites et granodiorites, aujord'hui déformés. Cette phase s'est accompagnée d'un volcanisme rhyolitique. Elle a été suivie, entre 1.000 et 950 Ma, d'une activité tectono-métamorphique majeure, à laquelle est associée une deuxième et importante génération de granites, post-tectoniques. Ultérieurement, la région a connu encore un épisode thermique, daté à 500-450 Ma, responsable de la mise en place d'une dernière génération de granite et de pegmatite.Le socle métamorphique n'a pas gardé de témoins de l'âge de son protolithe, en raison probablement de la forte homogénisation isotopique du Sr à l'époque kibarienne. Lâge maximal de sa différenciation à partir du manteau doit se situer autour de 1.600 Ma.La valeur très basse des rapports isotopiques initiaux du Sr suggère l'absence de précurseurs crustaux archéens et incite à admettre une évolution relativement jeune — bien que pré-panafricaine — du «Mozambique Belt» méridional.

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() .. . , Rb/Sr 66 , , Kibara, 1000 , , , . 1100 1050 - - , , . . 1000 950 , - . , 500 450 . , , , Kibara. , , 1600 my . - .

     

Diagenese in Evaporiten

Zusammenfassung Die vonWinkler 1967 für silikatische Gesteine vorgeschlagene Grenzziehung zwischen Diagenese und Metamorphose im Temperaturbereich zwischen 200 und 300 C sollte zur Vereinheitlichung auch auf evaporitische Sedimente Anwendung finden; d. h. alle Vorgänge, die unterhalb ca. 200 C zur Veränderung des Mineralbestandes und des Gefüges in Evaporiten führen, werden zur Diagenese gerechnet. Schon G.Müller 1970 hat mit Recht diese Definition auf Salzablagerungen angewandt und insbesondere Thermo- und Lösungsdiagenese unterschieden.Die Diagenese ozeanischer Salzablagerungen beginnt unmittelbar nach der primären Abscheidung, weil schon dann metastabile Kristallisate in stabile übergehen. Die Kristallisation 1. Art im Sinne vonNiggli beinhaltet bereits Diagenese, während die Kristallisation 2. Art nachNiggli die rein primäre Abscheidung darstellt. Die erste Verfestigung einer großen ozeanischen Salzablagerung geschieht nach der Abdichtung gegen die überstehende Mutterlauge und beim Verschwinden des Porenraumes im Sediment, aber weitab vom Einzugsbereich des Festlandes. Es werden Hinweise dafür gegeben, daß diese Vorgänge sich in wenigen Jahrzehnten abspielen können, doch muß diese Abschätzung allgemein auf große ozeanische Salzablagerungen beschränkt bleiben. Kleinere Salzablagerungen, etwa in Binnenseen, mögen zwar von einer ca. bis einige Meter mächtigen Salzkruste überdeckt sein, aber unterhalb derselben verbleibt oft über sehr lange Zeiten ein Salzschlamm mit viel Salzlösung, deren Verdunstungsverluste durch seitliche Grundwasserzuflüsse wieder ergänzt werden (Beispiel Searles-See). Die wesentlichen diagenetischen Vorgänge in Evaporiten werden angegeben (Gips/Anhydrit; Gips/Polyhalit; Mg SO₄ · 5/4 H₂O/Kieserit; theoretische thermodiagenetische übergänge), wobei besonders die Vorstellungen vonD'Ans 1933–1969 berücksichtigt werden.

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Winkler 1967 sets the temperature range 200–300 C as limit between diagenesis and metamorphosis in silicatic rocks, and this limit should be used for evaporitic sediments also, for standardization; i. e. all prozesses changing the mineral inventory or the structure of evaporites below ca. 200 C are diagenetic ones. G.Müller 1970 has applied, for good reasons, this definition on salt sediments, distinguishing especially thermo- and solutiondiagenetics.The diagenesis of oceanic salt deposits starts immediately after primary precipitation, because already then metastable separation of crystalls are changing into the stable one. The crystallization 1. manner, in the sense ofNiggli includes already diagenesis, whereas the crystallization 2. manner, in the sense ofNiggli, represents the mere primary separation. The first consolidation of a big oceanic salt deposition happens after making tight against the mother liquor standing over, and by disappearing of the pores in the sediment, but far off the catchment area of the continent. Indications are given, that these processes may be terminated during few decennials; but this estimation must be restricted, in general, on big oceanic salt deposits. Smaller salt deposition, f. i. in inland lakes, may be covered with a salt crust, beeing till some meters thick; but below this crust a salt mud, with much solution remains over long time. The loss of water by evaporation becomes supplied by lateral ground water flow (example Searles-Lake). The essential diagenetic processes are stated (gypsum/anhydrite; gypsum/polyhalite; Mg SO₄·5/4 H₂O/kieserite; theoretical thermo-diagenetic transitions), whereby the conceptions ofD'Ans 1933–1969 mainly are born in mind.

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Résumé La délimitation diagenèse — métamorphisme proposée parWinkler (1967) pour les roches silicatées, dans le domaine thermique entre 200 et 300, devrait Être appliquée par raison d'unification aux sédiments évaporitiques: c.—à—d. que seront rattachés à la diagenèse tous les phénomènes qui, pour des températures inférieures à environ 200 conduisent, dans le cas des évaporites, à la transformation des espèces minérales et de la texture. G.Müller (1970) a appliqué avec juste raison cette définition aux dépÔts salifères et a plus particulièrement différencié la thermodiagenèse de la diagenèse par dissolution.La diagenèse des dépÔts salifères océaniques commence directement après la précipitation primaire, puisque les cristaux passent du stade métastable au stade stable. La cristallisation première espèce deNiggli est déjà diagénétique tandis que la cristallisation deuxième espèce représente d'aprèsNiggli la précipitation propre primaire. La première consolidation d'un vaste dépÔt salifère océanique s'opère après compaction par départ de saumure résiduelle, et après disparition de la porosité dans le sédiment, mais loin de la zÔne d'influence continentale. On donne des indications montrant que ce processus peut s'effectuer dans l'espace de quelques décennies; toutefois cette estimation doit se limiter en général aux grands dépÔts salifères océaniques. Des dépÔts salifères de moindre importance, du type lac intérieur, peuvent Être recouverts d'une croûte salifère d'environ un à plusieurs mètres d'épaisseur; mais sous cette croûte subsiste, durant de très longues périodes, un limon salifère imprégné d'eau salée dont les pertes par évaporation sont compensées par des arrivées latérales d'eaux souterraines (exemple: Lac Searles). Les phénomènes diagénétiques essentiels dans les évaporites sont indiqués en tenant particulièrement compte des conceptions deD'Ans 1933–1969 (Gypse/Anhydrite; Gypse/Polyhalite; MgSO₄ 5/4 H₂O/Kiesérite; passages thermodiagénétiques théoriques).

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1967 . 200 300C ; .. , 200C , . . 1970 . . , .. . , . , , , . , . . , .: , , , , — ., Searles. — /; /; MgSO₄ · 5/4 H₂O/ -, D'Ans'a — 1933– 1969.

     

Hercynian-thrust related shear zones and deformation of the Varied Group on the contact of granulites/Southern Moldanubian,Bohemian Massif/

The three deformation phases inferred from the detailed structural analysis of the Cesky Krumlov Varied Group record the Hercynian development of the Southern Moldanubian of the Bohemian Massif. The deformation is related to the NW-SE thrusting of the large crustal units including granulites. The formation of the NS and NW-SE trending shear zones is connected with the thrust movement. The structural development begins with F₁ isoclinal fold formation, that could originate in unmetamorphosed sediments. In the final stage, they were strongly flattened and B₁ boudinage developed in the rocks. Aplite dykes and migmatitization of paragneisses occurred at the same time the rocks were metamorphosed. The D₂ deformational phase was produced by the simple shear deformation of the unit and folds of various styles around rigid inclusions and the strike-slip shear zone near the boundary of the granulite and the Varied Group were formed. The F₁ and F₂ folds are parallel with the stretching and mineral lineation indicating a NS to NW-SE direction of the thrusting. The youngest deformation is characterized by spectacular boudinage and by folding of the vertically oriented planes.

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Zusammenfassung Drei Deformationsphasen der variszischen tektonischen Entwicklung sind in der Bunten Gruppe des südlichen Moldanubikums des Böhmischen Massivs enthalten. Die Deformation ist mit der von NW nach SE orientierten überschiebung von gro\en Krusteneinheiten mit Granuliten verbunden. Die Entstehung von jüngeren N-S und NW-SE verlaufenden Scherzonen kann auf die überschiebungsbewegung bezogen werden. Die Strukturentwicklung beginnt mit F₁ isoklinalen Falten, die wahrscheinlich den nichtmetamorphisierten Sedimenten aufgeprägt wurden. Während der Abschlu\phase der Formung wurden sie stark geplättet und es entstand die B₁ Boudinage. Die Aplitgänge, Migmatitisation der Paragneisse und Metamorphose der Gesteine sind gleichzeitig. Die D₂ Deformationsphase wurde durch einfache Scherung der Einheit hervorgerufen und es entstanden Falten verschiedenen tektonischen Stils in der Umgebung starrer Einschlüsse und die Blattverschiebung an der Grenze von Granulit und Bunter Gruppe. Die F₁ und F₂ Falten liegen parallel zur Streckungslmeation und überschiebungsrichtung ab. Die jüngste Deformation ist charakterisiert durch eine spektakuläre Boudinage und Faltung der senkrecht stehenden Flächen.

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Résumé L'étude structurale détaillée de la Série Variée du Moldanubien méridional dans le Massif de Bohème a permis de distinguer trois phases de déformation dans le développement tectonique varisque. Cette déformation est liée au charriage, du Nord-Ouest vers le Sud-Est, de grandes unités crustales comportant des granulites. La genèse de zones de cisaillement plus jeunes, d'orientation N-S et NW-SE peut Être liée au mÊme processus de charriage. Le développement structural commence avec des plis isoclinaux F₁ engendrés vraisemblablement dans les sédiments non métamorphisés. Au stade final de leur formation, ils ont été très aplatis et un boudinage B₁ est apparu. L'intrusion de filons d'aplite et la migmatitisation des paragneisses sont contemporaines du métamorphisme. La deuxième déformation D₂ a été le fait d'un cisaillement simple; à ce moment se sont formés des plis de style tectonique très variés, localisés fréquemment autour d'inclusions rigides. De cette étape date également le décrochement ductile entre les granulites et la Série Variée. Les plis F₁ et F₂ sont parallèles à la linéation d'étirement (linéation minérale) qui indique la direction N-S à NW-SE du charriage. La déformation la plus jeune comporte un boudinage spectaculaire et le plissement des plans d'attitude verticale.

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- , : , . , ( ) ( ). - 502±10 , 0,71174±73. , . 471±9 0,70684±25, , , . - 56±1 . 120–230 , . 37±1 , , . 10,4 14,6, 8,9 11,8. , , , , — .

     

Orogene Schollentektonik und granitoide Mobilisation im Westteil der Böhmischen Masse

Zusammenfassung Im vorwiegend bayerischen Westteil der Böhmischen Masse lassen sich Zusammenhänge zwischen dem Schollenbau und der orogen-tektonischen Verformung des saxothuringischen Varistikums erarbeiten. Dabei gewinnt die Schollentektonik im rigiden Rückland des Orogens, die Schollengruppe des moldanubischen Blockes als Kraton, ihre besondere Bedeutung durch die Ausbildung mächtiger, planarer Scherzonen im Grenzbereich zwischen Ober- und Unterkruste. Diese planaren Scherzonen vorwiegend migmatischer Ausbildung stellen den wichtigsten Bereich granitoider Mobilisation im kratonen Rückland von Orogenen dar. Als Ursache der granitoiden Mobilisation wird die Umsetzung von mechanischer Energie in Wärme bei der Scherung (Reibungswärme) angesehen. Am Beispiel der geotektonisch gut einstufbaren Verhältnisse in Scherzonen epizonalen Niveaus wird die Verbindung von planarer Schertektonik und granitoider Gesteinsbildung auf eine breitere Basis gestellt (Beispiel der Epigneise u. a. Orthogneise des Fichtelgebirges). Dabei läßt sich zeigen, daß mit der Tiefenlage einer planaren Scherzone das Ausmaß granitoider Mobilisation zunimmt. Von den mächtigen planaren Scherzonen kann eine regionale Thermometamorphose (Regionalmetamorphose) ausgehen.Die dargestellten Zusammenhänge zeichnen ein neues Modell für Orogene, deren Einengung auf den Tangentialschub angrenzender und von ihrer Unterlage abgescherter Kraton-Schollen beruht. Dieses Modell erlaubt nicht nur die Synthese von orogenen Einengungsbewegungen mit der kratonen Schollentektonik, sondern auch die Verknüpfung der Faltungsphasen mit den synorogenen granitoiden Prozessen weit im Rückland eines Orogens.

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In the western Bavarian part of the Bohemian Massif, block tectonics are genetically related to the orogenic folding of the Variscan Saxothuringicum. Within the rigid hinterland of the German Variscan (Moldanubicum) planar shearing zones occur, which coincide with the lower boundary of the crustal blocks moved. These planar shearing zones of predominantly migmatic development belong to the broad borderzone between upper and lower crust. They represent the most important realm of granitoid mobilization within the rigid hinterland of orogens. This type of anatectic mobilization is supposed to be caused by transformation of mechanical energy into heat by shearing (friction).An example of anatectic mobilization by friction is found in the so-called epigneisses of the Fichtelgebirge (north-eastern Bavaria). These rocks are identical with planar shearing zones in crustal levels of epizonal facies. Granitic orthogneisses of planar form and structure are supposed to be anatectic products of friction in some deeper crustal levels. The quantity of granitoid mobilization increases with depth and thickness of the shearing zones. Planar shearing zones of orthogneiss character may cause regional thermo-metamorphism (regional metamorphism). The relations demonstrated provide a new model for orogeny whose compression is caused by tangential movement of adjoining rigid crustal blocks. This model not only relates compressional tectonics of the orogen to block tectonics of the craton, but also explains the temporal coincidence of folding within the orogen and granitic magmatism far in the hinterland of an orogen.

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Résumé La partie ouest bavaroise du massif de Bohême présente une structure de glaçons en connexion avec la déformation orogène tectonique du «Varisticum» saxo-thuringique. La signification particulière de la tectonique des glaçons à l'arrière de l'orogène — groupe des glaçons du bouclier moldanoubique — repose sur la formation de vastes zones planes de cisaillement, régions limitrophes des croûtes, inférieure d'une part et supérieure d'autre part. Ces zones, en grande partie d'origine migmatique, représentent les plus importantes mobilisations granitiques à l'arrière de l'orogène. La mobilisation granitique aurait été causée par la transformation de l'énergie mécanique en énergie calorifique grâce aux forces de frottement.De par ses conditions géotectoniques bien classées dans des zones de cisaillement — au niveau de l'épizone — un exemple démontre le lien entre la tectonique des zones planes de cisaillement et la formation du granite (exemple de l'Epigneiss: Orthogneiss du «Fichtelgebirge»). L'auteur écrit que l'étendue de la mobilisation granitique augmente avec la profondeur de la zone plane de cisaillement. D'immenses zones de cisaillement peuvent donner naissance à un métamorphisme régional.La connexion décrite présente un nouveau modèle pour l'orogène dont le resserrement est dû à la poussée tangentielle des glaçons cratogènes limitrophes ayant glissé de leur socle.

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Eduard Suess' relations to the Pre-1950 schools of thought in global tectonics

Two main schools of thought in global tectonics are recognized during the first half of the XXth century on the basis of their proponents' attitude towards the principle of uniformitarianism and their belief in an inherent order and regularity vs. disorder and irregularity in tectonics. One group, here called the Wegener-Argand school, had a unifomitarian approach to global tectonics and believed in an inherently irregular Nature, in which probability rather than determinism was believed to be a realistic approach. The other, here called the Kober-Stille school, was largely non-uniformitarian (neocatastrophist) and believed in an orderly, regular Nature. These two schools correspond to Argand's mobilists and fixists respectively. In this paper I show that Eduard Suess was a convinced uniformitarian as far as his views on global tectonics are concerned and denied any inherent regularity in tectonic phenomena, temporal or spatial. In his interpretations of the causes and nature of orogeny, nature of geosynclines, and causes and nature of stabilisation, Suess appears to be the predecessor of the Wegener-Argandians, i. e. of the mobilists and not of the Kober-Stilleans as hitherto assumed. Although he remained a fixist and contractionist to the end Suess seems to have paved the way for the mobilists much as he did for the nappists during the last quarter of the XIX^th century.

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Zusammenfassung Während der ersten Hälfte des XX. Jahrhunderts kann man zwei globaltektonische Denkungsweisen oder Großschulen unterscheiden, die gekennzeichnet sind durch ihre Stellungnahme zum aktualistischen Prinzip in der Tektonik und ob sie an eine ordentliche und regelmäßige Natur glaubten oder nicht. Die erste, hier die Wegener-Argand-Schule genannt, hatte die Gültigkeit des aktualistischen Prinzips in der Tektonik anerkannt und die Natur, im Grunde genommen, als unordentlich und unregelmäßig betrachtet. Die Anhänger dieser Denkweise glaubten, daß probablistische Lösungen tektonischer Probleme realistischer seien als deterministische. Die andere Großschule, hier die Kober-Stille-Schule genannt, war im Grunde genommen anti-aktualistisch (Neo-Katastrophistisch) und glaubte, daß die Natur ordentlich und regelmäßig sei. Diese zwei Schulen entsprechen Argands' Einteilung in Mobilisten und Fixisten. In diesem Artikel zeige ich, daß E. Suess ein überzeugter Aktualist in bezug auf seine tektonischen Ansichten war, und daß er jede Regelmäßigkeit, zeitlicher oder räumlicher Art, der tektonischen Ereignisse ablehnte. In seinen Interpretationen der Ursachen und der Art der Orogenese, der Art der Geosynklinalen und der Ursache und der Art der Erstarrung, erscheint Suess als ein Vorgänger der Wegener-Argand-Schule, d. h. der Mobilisten, deren Gedankengänge er viel näher stand als dem der Kober-Stille-Schule. Obwohl Suess selbst bis zuletzt ein Fixist und Kontraktionist blieb, bereitete er eigentlich den Weg für die Mobilisten, wie er es früher auch für die Nappisten getan hatte.

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Résumé Durant la première moitié du XX^e siêcle, on peut distinguer deux principales écoles de pensée en tectonique globale, selon l'attitude de ses adhérents envers le principe de l'actualisme et selon leur croyance ou non à un ordre et une régularité intrinsèques en tectonique. Le premier groupe, ici appelé l'école de Wegener-Argand, suivit une voie actualiste et crût la Nature essentiellement irrégulière, de telle sorte qu'un traitement probabiliste fût considéré plus réaliste qu'un traitement déterministe. L'autre, appelé ici l'école de Kober-Stille, était essentiellement non-actualiste (néo-catastrophiste) et crût à une Nature ordonnée, régulière. Ces deux écoles correspondent aux mobilistes et aux fixistes d'Argand. Dans cet article, je montre que E. Suess, fût un actualiste convaincu, du moins en ce qui concerne ses opinions sur la tectonique globale, et qu'il rejetta toute notion de régularité dans les phénomènes tectoniques, autant spatiaux que temporaux. Dans ses interprétations des causes et de la nature de l'orogenèse, de la nature des géosynclinaux, et des causes et de la nature de la «stabilisation», Suess est un des précurseurs des «Wegener-Argandiens», c'est à dire des mobilistes. Bien qui'il fût demeuré, jusqu'à la fin de sa vie, fixiste et un avocat de la contraction, il semble que Suess ait préparé la voie aux mobilistes, de la mème façon qu'il l'avait fait pour les nappistes pendant le derier quart du XIX^e siècle.

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