Textures in a poikilitic olivine gabbro cumulate: Evidence for supercooling

Summary Supercooling of repeated influxes of high-MgO ( 13.5 wt% MgO) tholeiitic magma emplaced along the floor of the Kap Edvard Holm magma chamber led to the formation of fine grained, intraplutonic quench zones that define the bases of 12 macrorhythmic units. The quench zones grade upwards into poikilitic cumulates containing olivine dendrites, suggesting supercooling by 40°C. Supercooling led to early, precumulus crystallization of metastable, non-equilibrium plagioclase, followed by co-precipitation of cumulus plagioclase and olivine. Later nucleation of clinopyroxene followed by rapid growth led to crystallization of zoned oikocrysts during the cumulus stage, followed by postcumulus overgrowth and crystallization of discrete intercumulus grains. At least four generations of plagioclase crystals appear to be preserved.

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Gefüge in einem poikilitischen Olivingabbro-Kumulat: Hinweis auf Unterkühlung

Zusammenfassung Unterkühlung von mehrmals nachströmendem MgO-reichen (ca. 13,5 Gew.% MgO), tholeiitischen Magma, das sich am Boden der Magmenkammer vom Kap Edvard Holm sammelte, führte zur Bildung von feinkbrnigen Zonen mit Abschreckungsgefüge, die jeweils die Basis von 12 makrorhythmischen Einheiten bilden. Diese Zonen gehen im Hangenden in poikilitische Kumulate über, die Olivin-Dendriten enthalten, was auf eine Unterkühlung um ca. 40°C hindeutet. Die Unterkühlung führte zu einer frühen präkumulativen Kristallisation von metastabilem, nicht im Gleichgewicht befindlichem Plagioklas, gefolgt von gleichzeitiger Präzipitation von Kumulus-Plagioklas und -Olivin. Eine spätere Keimbildung von Klinopyroxen, die von raschem Wachstum abgelöst wurde, führte während der Akkumulation zur Kristallisation von zonierten Oikokrysten. Danach folgte eine postkumulative Überwachsung und die Kristallisation von Einzelkörnern in den Zwischenräumen. Zumindest vier Generationen von Plagioklaskristallen scheinen erhalten zu sein.

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With 5 Figures     

Untersuchungen über die Bildung von Analcim aus natürlichen Silikaten

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

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Investigations on the formation of analcite from natural silicates

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

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

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

Spurenelementgehalte und Entstehung von Fluoritmineralisationen in den Gutensteiner Schichten (Anis—Mitteltrias), Nördliche Kalkalpen, Österreich

Zusammenfassung Fluoritmineralisationen in Klüften von Gutensteiner Schichten (Anis—Mitteltrias) treten in tektonisch beanspruchten Zonen in der Nähe von Evaporiten auf. Die Spurenelementgehalte, inklusive der Seltenerdelemente (SEE), der Fluorite, der begleitenden Calcite und ihrer Trägergesteine (dolomitische Kalke) wurden mittels Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) bestimmt. Na- und Cl-Gehalte wurden mittels Kurzzeit-NAA erhalten. In Fluoriten mit hohen Na- und Cl-Gehalten wurden mikroskopisch dreiphasige Einschlüsse festgestellt und mittels spezifischer Absorptionsbande im IR-Spektrum charakterisiert. Sowohl die geringen Gehalte an Spurenelementen, besonders an SEE, als auch das Verteilungsmuster der SEE deuten auf Bildungsbedingungen der Fluorite im sedimentären Bereich hin. Aufgrund der Lösungseinschlüsse in den Fluoriten wird angenommen, daß die Fluorite in den Klüften der Gutensteiner Schichten aus salinaren Lösungen (Nähe von Evaporiten) auskristallisiert sind. Die Herkunft des Fluorites wird aus fluorreichen Partien der Gutensteiner Kalke und/oder Dolomite (fein verteilter Fluorit in bituminösen karbonatischen Sedimenten) hergeleitet.

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Trace-element contents and genesis of fluorite mineralizations in the Gutensteiner Schichten (Anis-Mid-Triassic), Northern Calcareous Alps, Austria

Summary Fluorite-mineralizations in fissures of the Gutenstein Strata (Anis—Mid-Triassic) are located in tectonic zones, near evaporites. The trace-element contents (inclusive REE) of fluorites, calcites and dolomitic limestones have been determinated by neutron activation analysis (NAA). Na- and Cl-contents have been measured by short-time-NAA. In fluorites with high Na- and Cl-contents three-phase inclusions are observed by microscopic study and are characterized by specific IR-spectra. Both the low trace-elements contents, especially in REE, and the distribution patterns of REE suggest an origin of the fluorites in a sedimentary environment. The inclusions in the fluorites suggest that the fluorites in the fissures of the Gutenstein Strata have been deposited from brines; evaporites occur in the immediate vicinity. The origin of fluorites is ascribed to fluorine-rich parts of Gutensteiner Kalk and/or dolomite. Dispersed fluorite occurs in bituminous carbonate sediments.

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Mit 8 Abbildungen

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Herrn Professor Dr.Josef Zemann zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Metamorphic zones of the Vrbno and Rejvíz series,the Hrubý Jeseník Mountains,Czechoslovakia

Summary The Devonian eugeosynclinal volcano-sedimentary complex (the Vrbno and Rejvíz series) building the envelope unit of the Desná Dome in the Hrubý Jeseník Mts. was regionally metamorphosed during the polyphase Variscan metamorphism. In it, five zones have been distinguished: the chlorite, biotite, garnet, staurolite and sillimanite ones. The metamorphism was of progressive character and its intensity (temperature) increased in the Vrbno series from S to N, and in the Rejvíz series from SE to NW. The mineral assemblages of rocks correspond to medium-pressure metamorphism in the greenschist, albite-epidote-amphibolite and the amphibolite facies. The earlier metamorphic phase (I) attained at maximum the staurolite zone. The later metamorphic phase (II) was a medium-pressure, too (5.5 kb at a temperature of 670° to 700°C), but it attained a higher temperature. It is represented by the sillimanite zone in which staurolite is unstable and is replaced by muscovite. Almandine does not change. In this paper, among others, the mutual relationships between sillimanite, biotite, staurolite and muscovite, existing in proximity of the sillimanite isograd, are discussed.

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Metamorphe Zonen in der Vrbno- und in der Rejvíz-Serie des Hrubý Jeseník-(Altvater-) Gebirges, Tschechoslowakei

Zusammenfassung Der devonische, eugeosynklinale, vulkanisch-sedimentäre Komplex (die Vrbno-und die Rejvíz Serie), der die Hülle der Desná-Aufwölbung im Hrubý-Jenseník-(Altvater-)Gebirge aufbaut, wurde während der polyphasen variszischen Metamorphose regional metamorphisiert. Es können darin fünf Zonen unterschieden werden: die Chlorit-, die Biotit-, die Granat-, die Staurolith-und die Sillimanit-Zone. Die Metamorphose war von aufsteigendem Charakter und nahm in der Vrbno-Serie von S nach N zu, in der Rejvíz-Serie von SE nach NW. Die Mineralparagenesen der Gesteine entsprechen Metamorphosen mittlerer Drücke in Grünschiefer-, Albit-Epidot-Amphibolit-und Amphibolit-Fazies. Die ältere metamorphe Phase (I) erreichte am Höhepunkt die Staurolith-Zone. Die spätere metamorphe Phase (II) war ebenfalls von mittlerem Druck (5,5 kb bei einer Temperatur von 670–700°C), erreichte aber höhere Temperaturen. Sie wird durch die Sillimanit-Zone, in welcher Staurolith instabil ist und durch Muskovit ersetzt wird, repräsentiert. Almandin ändert sich nicht. In der Arbeit werden unter anderem die gegenseitigen Bezjehungen zwischen Sillimanit, Biotit, Staurolith und Muskovit diskutiert, die nahe der Sillimanit-Isograden existieren.

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With 10 Figures     

Geochemistry of Mesozoic intracontinental basalts from Yunnan, southern China: Implications for geochemical evolution of the subcontinental lithosphere

Summary Southwestern Yunnan, comprising the Yangtze and Shan-Thai microcontinents and the Simao block, has successively undergone subduction of an oceanic plate, followed by a collision of the microcontinents and intracontinental rifting associated with basaltic volcanism during Late Paleozoic to Mesozoic.The Triassic Nanjian basalts, erupted on the Yangtze microcontinent, have more enriched isotopic ratios and higher LREE/HFSE and LREE/HREE ratios. This suggests the existence of an enriched subcontinental lithosphere under the Yangtze microcontinent which stabilized over long periods of the earth's history (> 2Ga).The Middle Jurassic Simao basalts have more depleted geochemical features and also have element enrichments characteristic of a subduction zone environment, although the basalts were erupted in an intracontinental graben. It may be inferred that the lithospheric mantle of the Simao block was modified by subduction processes during Latest Carboniferous to Late Triassic prior to the onset of the Middle Jurassic continental rifting. The lack of correlation between depletion of HFSE, Y and HREE, and relative enriched Nd isotopic ratios suggests that the source depletion of the Simao basalts is not an old feature and has been contemporaneous with the subduction-related enrichment through mantle metasomatism shortly before the basalts were produced.The Middle Jurassic Baoshan basalts which erupted during the continental rifting on the Shan-Thai microcontinent have an Sr-Nd isotopic composition similar to the bulk earth and higher concentrations of incompatible trace elements. These features suggest that the subcontinental lithosphere under the Shan-Thai microcontinent underwent mantle metasomatism just prior to eruption of the Baoshan basalt.

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Geochemie mesozoischer interkontinentaler Basalte aus Jünnan, Südchina: Hinweise auf die geochemische Entwicklung der subkontinentalen Lithosphäre

Zusammenfassung Südwestjünnan umfaßt den Jangtse und den Shan-Thai Mikrokontinent und den Simao Block. Das Gebiet wurde von aufeinander folgenden Subduktionsphasen einer ozeanischen Platte betroffen, auf die Kollision der Mikrokontinente und interkontinentales Rifting folgte. Dieses war mit basaltischem Vulkanismus während des späten Paläozoikums bis ins Mesozoikum assoziiert.Die triassischen Nanjian-Basalte, die auf dem Jangtse Mikrokontinent eruptierten, haben mehr angereicherte Isotopenverhältnisse und höhere LREE/HFSE und LREE/HREE Verhältnisse. Dieses weist auf eine angereicherte subkontinentale Lithosphäre unter dem Jangtse Mikrokontinent hin, die sich während langer Perioden der Erdgeschichte stabilisierte (>2Ga).Die mittel jurassischen Simao-Basalte haben eine mehr verarmte geochemische Signatur aber auch Elementanreicherungen, die für ein Subduktionszonen-Milieu charakteristisch sind, obwohl die Basalte in einem interkontinentalen Graben ausgetreten sind. Man kann daraus schließen, daß der lithosphärische Mantel des Simao-Blockes durch Subduktionsprozesse während des jüngsten Karbons bis in die späte Trias vor dem Beginn des mittel-jurassischen kontinentalen Riftings modifiziert worden war. Das Fehlen einer Korrelation zwischen der Anreicherung von HFSE, Y und HREE und relativ angereicherter Nd-Isotopenverhältnisse weist darauf hin, daß die Verarmung der Quelle der Simaobasalte nicht weit zurückreicht. Sie dürfte viel eher gleichaltrig mit der subduktions-bedingten Anreicherung durch Mantel-Metasomatose kurz vor der Entstehung der Basalte sein.Die mittel-jurassischen Baoshan-Basalte, die während des kontinentalen Riftings auf den Shan-Thai Mikrokontintent eruptierten, haben eine Sr-Nd-Isotopensignatur, die ähnlich der Gesamterde ist, jedoch höhere Konzentrationen inkompatibler Spurenelemente zeigt. All dies legt nahe, daß die subkontinentale Lithosphäre unter dem Shan-Thai-Mikrokontinent kurz vor der Eruption der Baoshan-Basalte von Mantel-Metasomatose betroffen worden ist.

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With 8 Figures

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Visiting Fellow, Geology Department, Australian National University, Australia     

Untersuchungen mit der Elektronen-Mikrosonde an zonargebauten Mineralen der Pyromorphitgruppe

Zusammenfassung Natürliche Glieder der Pyromorphitgruppe wurden mit einer Elektronen-Mikrosonde untersucht. Bei allen untersuchten Proben tritt gegenseitige isomorphe Ersetzung des Phosphors, Arsens oder Vanadins auf. Die fast reinen Endglieder zeigen dabei einen ziemlich gleichmäßigen, geringfügigen Einbau der Nebenkomponente unabhängig vom optischen Zonarbau, während für die Mischglieder starke zonare Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung in Abhängigkeit von den optisch erkennbaren Zonen typisch sind.In einem Falle wird zonar Blei isomorph durch Kalzium ersetzt. Der Chlorgehalt scheint von keiner der übrigen Komponenten abhängig zu sein und unterliegt nur z.T. zonaren Schwankungen. Zonarbau durch Farbänderungen und Einbau von Fremdpartikeln, fast nur bei den Mischgliedern zu finden, bedingt zumeist entsprechende zonare chemische Veränderungen der Phosphor-, Arsen- oder Vanadingehalte. Zonarbau infolge unterschiedlicher optischer Orientierung kann sowohl ohne chemische Zonen vorkommen (bei den Endgliedern), als auch mit gleichlaufenden Veränderungen der Komponenten bei den Mischgliedern.Zonarbau als Folge unterschiedlicher optischer Orientierung, Felderteilung und Zweiachsigkeit haben nach den vorliegenden Untersuchungen nicht isomorphen Ersatz als Ursache; Veränderungen der physikalischen Bedingungen während oder Sekundärvorgänge nach Beendigung des Wachstums der Kristalle könnten eine Rolle gespielt haben. In Frage kommt auch eine Abweichung von der hexagonalen Symmetrie; eine kürzlich von U. Keppler (Karlsruhe) durchgeführte Einkristall-Untersuchung einer Mimetesit-Zone ergab für diese eine monokline Symmetrie (im Druck).Das Auftreten von diffusen Reflexen oder Doppellinien in den Röntgendiagrammen der Mischglieder kann zwanglos durch die gegenläufigen Schwankungen der Phosphor-, Arsen- oder Vanadin-Gehalte gedeutet werden.

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Electron microprobe investigation of members of the pyromorphite group with zoned structure

Natural members of the pyromorphite group, pyromorphite Pb₅(PO₄)₃Cl, mimetite Pb₅(AsO₄)₃Cl, kampylite Pb₅(PO₄, AsO₄)₃Cl, and vanadinite Pb₅(VO₄)₃Cl were investigated by the electron microprobe method. Mutual isomorphic replacement of P, V and As was observed even in the purest available end members occurring in nature. The frequently appearing zoned structure, observed in thin sections, may or may not coincide with corresponding chemical changes with respect to the V, As or P contents, mainly for the intermediate members, while for the rather pure end members nearly no connection was found between optical zones and chemical composition (also as to the division of basal sections into six triangular areas).

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Den Herren Prof. Dr. F. Laves, Zürich, und Prof. Dr. H. Wondratschek, Karlsruhe, danken wir für die Ermöglichung dieser Arbeit und für das fördernde Interesse. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit durch eine Beihilfe.     

Primitive island arc and oceanic lavas from the hunter ridge-hunter fracture zone. Evidence from glass,olivine and spinel compositions

Summary At its southernmost end, the main spreading centre of the North Fiji Basin is propagating into arc crust of the poorly-known Hunter Ridge. We define nine magmatic groups from major element glass chemistry and olivine and spinel compositions in samples dredged from twenty six sites in this area by the R/V Academician A. Nesmeyanov in 1990. These include groups of boninites, island arc tholeiites (IAT), mid-ocean ridge basalts (MORB), enriched mid-ocean ridge basalts (E-MORB), olivine porphyritic andesites and basaltic andesite and Na-rhyolites. Primitive lavas containing highly forsteritic olivine phenocrysts are common in all the groups, except for the rhyolites.We report over 100 glass analyses for dredged rocks from this region, and about 300 olivine-spinel pairs for representatives of all the magmatic groups identified, except the Na-rhyolites.The MORB in this region are probably produced at the propagating spreading centre in the southern part of the North Fiji Basin. Juxtaposition of shallow, hot MORB-source diapirs supplying the MORB in this area, and the sub-arc damp, refractory upper mantle beneath the Hunter Ridge, provides suitable petrogenetic conditions to produce a range of magma types, from island arc tholeiites through to high-Ca boninites. The latter were recovered in eleven dredges.The E-MORB lavas recovered from the extreme southern margin of the North Fiji Basin are shown to be essentially identical to those dredged from adjacent older South Fiji Basin crust. It is hypothesized that the former were either scraped off the South Fiji Basin crust during an episode of oblique subduction that may have generated the Hunter Ridge during the last 5 Myr, or alternatively, that slices of the South Fiji Basin crust were trapped and incorporated into the North Fiji Basin as the subduction zones fronting the Vanuatu arc stepped or propagated southward.

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Primitive Inselbogen- und ozeanische Laven von Hunter Rücken und der Hunter BruchZone: die Bedeutung der Zusammensetzung von Glas, Olivin und Spinell

Zusammenfassung Das spreading centre des Nord-Fidschi-Beckens setzt sich an seinem südlichsten Ende in die Inselbogen-Kruste des noch wenig bekannten Hunter-Rückens fort.Wir definieren 9 magmatische Gruppen auf der Basis der Hauptelement-Zusammensetzung von Gläsern und der Zusammensetzung von Olivin und Spinell in Proben die das Forschungsschiff R/V Akademiker A. Nesmeyanov von 26 Stellen im Jahr 1990 aufgesammelt hat. Zu diesen gehören Gruppen von Boniniten, Inselbogentholeiiten (IAT), Basalten zentralozeanischer Rücken (MORB), angereicherte zentralozeanische Rücken (E-MORB), Olivin-porphyritische Andesite und basaltische Andesite, sowie Na-Rhyolite. Primitive Laven mit Olivinkristallen, die reich an Forsterit-Komponenten sind, kommen in allen diesen Gruppen, mit Ausnahme der Rhyolite, vor.Wir legen über 100 Glas-Analysen von Gesteinen aus diesem Gebiet vor und über 300 Olivin-Spinell-Paare für Vertreter aller der hier identifizierten magmatischen Gruppen, mit Ausnahme der Natriumrhyolite.Die MORB in diesem Gebiet sind wahrscheinlich an dem aktiven Spreading Center im Südteil des Nord-Fidschi-Beckens entstanden. Das nebeneinander Vorkommen von seichten heißen MORB-Quellen Diapiren, die MORB in diesem Gebiet erzeugen, und der Sub-Inselbogen, wasserhaltige, refraktäre obere Mantel unter dem Hunter Rücken führen zu geeigneten petrogenetischen Bedingungen für die Entstehung einer Vielfalt von Magmatypen, von Inselbogentholeiiten bis zu sehr Kalziumreichen Boniniten. Die letzteren wurden in 11 Dredge-Proben gefunden.Die E-MORS Laven, die aus dem extremen Südteil des Nord-Fidschi-Beckens entnommen wurden, sind im wesentlichen mit jenen identisch, die aus der benachbarten älteren Kruste des Süd-Fidschi-Beckens stammen. Es wird vermutet, daß die letzteren entweder aus dem Süd-Fidschi-Becken während einer Episode obliger Subduktion, die in den letzten 5 Millionen Jahren zur Entstehung des Hunter Ridge geführt hat, abgeschert wurden, oder auch daß Teile der Kruste des Süd-Fidschi-Beckens in das Nord-Fidschi-Becken inkorporiert wurden als Subduktionszonen gegenüber dem Vanuato-Bogen sich nach Süden fortbewegten.

     

Post-orogenic history of mountain-ranges

Zusammenfassung Die Spätgeschichte der Gebirge umfaßt verschiedenartige Bewegungen, die zusammen mit der Abtragung die heutigen Gebirgsformen bestimmen. Zu diesen Bewegungen gehören späte Faltungen, Bruchbildung und differentielle Vertikalbewegungen (die sog. morphogene Phase der Orogenese).Vielfach fallen Orogen (mitsamt gefaltetem früheren Vorland) und topographisches Gebirge ungefähr zusammen (Alpennordrand), was auf einen Zusammenhang hinweist; auch wird öfters das Gebirge niedriger, wo das Orogen sich verbreitert und die Faltungsintensität abschwächt. Demgegenüber sind auch Segmente von Orogenen tief versenkt worden, zusammen mit nicht-orogenen Krustenteilen, anscheinend unabhängig von der früheren Orogenese (Mittelmeergebiet).Wie von der Geomorphologie angezeigt wird, ist das Ergebnis der post-orogenen Bewegungen (wobei Spätfaltung noch zur Orogenese gerechnet wird) öfters eine Abwechslung von breitwelligen Aufwölbungen und eingewölbten Längstalzonen, in denen in den Ostalpen Jungtertiärreste erhalten sind. Diese Gliederung folgt teils ganz bestimmten orogenen Zonen (Südrand der Kalkalpen, Veltlin usw.), was wieder auf einen Zusammenhang hinweist. Anderswo (Ostpyrenäen) verlaufen junge Senken schräg und quer zum orogenen Streichen, also gewissermaßen unabhängig davon.Die zeitliche Abfolge ergibt sich aus der sedimentologischen Zusammensetzung und den Diskordanzen der korrelaten Vorlandsedimenten, soweit diese datierbar sind. Zeitlich kann der morphogene Aufstieg eines Gebirges sich lange nach der Hauptorogenese ereignen (Pyrenäen: Pliozän bzw. Ende Eozän). Verschieden alte Teile eines Orogens können zusammen zur selben Zeit aufsteigen, was eine gewisse Selbständigkeit der morphogenen Bewegungen anzeigt. In vielen Gebirgen sind sie als plio-pleistozän datiert.Eine orogenetische Theorie muß imstande sein, auch die morphogenen Spätbewegungen zu erklären. Aufsteigen einer Wurzelzone als isostatische Kompensation der Abtragung genügt jedenfalls nicht als einzige Erklärung. Der Zusammenhang der Spätbewegungen mit post-orogenem Vulkanismus in vielen Gebirgen könnte ein Hinweis sein auf Mitwirkung magmatischer Prozesse. Der Einbruch großer Senkungsbecken (Mittelmeer) mit Schwereüberschuß und der damit zusammenhängende Aufstieg umgebender Gebirge, mehr oder weniger unabhängig vom orogenen Bau, ist schwieriger zu erklären.

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Introductory lecture for the chapter The Final Stage of Orogens, given at the 50th Anniversary Meeting of the Geologische Vereinigung, March 1960, at Würzburg.     

Internal structures of manganese nodules related to conditions of sedimentation

Summary Ten manganese nodules from a manganese nodule field in the northeast Pacific were chemically and mineralogically investigated.Two kinds of growth-zones could be observed within these nodules; according to structure they are called laminated zones and dendritic zones.Some correlations between sediment layers and manganese nodules zones could be observed, as follows:Dendritic zones in manganese nodules are products of diagenetic mobilization of metals from the sediment-they correspond to the sediment layers in which diagenetic processes took place.Laminated zones in manganese nodules are products of precipitation of hyroxides from sea water. They correspond to periods of sedimentation without diagenetic mobilization of metals.Ratios for Mn to Ni, Cu, Zn, and Mg are constant through different growth zones, independent of the form in which manganese occurs.Ratio for Co to Fe changes from laminated zones to dendritic zones.The only component which changes its content with diagenesis seems to be water: older parts of nodules contain less water than younger parts.Due to the described results the growth of manganese nodules can be adjusted in the geological record. The history of existent nodules begins within the sedimentation hiatus between Early Miocene and Late Pliocene. The sedimentation record is reflected in the structure of manganese nodules.

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Innerer Aufbau von Manganknollen im Vergleich zu den Änderungen der Sedimentationsbedingungen

Zusammenfassung Zehn Manganknollen aus einem Manganknollenfeld im Nordost-Pazifik wurden chemisch und mineralogisch untersucht.Zwei Arten von Wachstumszonen konnten innerhalb dieser Knollen beobachtet werden; sie wurden nach ihren jeweiligen Strukturen laminierte und dendritische Zonen genannt. Zwischen den Zonen in den Manganknollen und den Schichten im Sediment konnten Zusammenhänge beobachtet werden: Dendritische Zonen in den Manganknollen sind Produkte der diagenetischen Mobilisation der Metalle aus dem Sediment-sie entsprechen jeweils einer Sedimentschicht, in der sich frühdiagenetische Vorgänge abgespielt haben.-Laminierte Zonen in den Manganknollen sind Produkte der Ausfällung der Hydroxide aus dem Meereswasser. Sie entsprechen im Sediment den Perioden ohne frühdiagenetische Mobilisierung der Metalle.Die Verhältnisse von Mangan zu Nickel, Kupfer, Zink und Magnesium sind durch alle Wachstumszonen in den Knollen konstant, unabhängig davon, in welcher Form Mangan vorliegt. Das Verhältnis von Kobalt zu Eisen ändert sich von den laminierten zu den dendritischen Zonen.Die einzige Komponente in den Knollen, die ihren Anteil bei diagenetischen Prozessen ändert, ist Wasser: die älteren Zonen enthalten weniger Wasser als die jüngeren.Mit diesen Ereignissen läßt sich das Wachstum der Manganknollen in den geologischen Ablauf einordnen. Die Geschichte der heute vorhandenen Knollen beginnt während des aus der Geologie bekannten Sedimentations-Hiatus zwischen dem frühen Miozän und dem späten Pliozän. Die Sedimentationsgeschichte von diesem Zeitpunkt bis heute spiegelt sich im Aufbau der Knollen wider.

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With 20 Figures     

Pseudotachylitic breccias from fault zones in the Witwatersrand Basin, South Africa: evidence of autometasomatism and post-brecciation alteration processes

Summary Pseudotachylitic breccias, associated with either bedding-parallel or normal faults, are abundant in the northern and northwestern parts of the gold- and uranium-rich Witwatersrand Basin in South Africa. They are particularly abundant in a zone tangential to the Vredefort Dome, a structure which is now widely accepted to be the eroded remnant of the central uplift of the originally 250 to 300 km wide Vredefort impact structure.Several of these fault zones were sampled along vertical traverses that included both fault breccias and host rocks. Geochemical analyses were undertaken to investigate the processes involved in fault rock formation. In addition, the temporal relationships of fault activity to regional geological events was studied. Detailed petrographic analysis shows evidence for strong hydrothermal overprints of the faults related to breccia formation (thus termed autometasomatism), as well as post-formational alteration. Mixing between two or more precursor lithologies and fluid alteration affected both the fault zones and their wall-rocks. A wide spectrum of trace elements, including Au and U, has been locally mobilised and redeposited by these processes.These fault zones, some of which are of basin-wide significance, were important channels for fluids that also modified the distribution of base metals in the Witwatersrand Basin. The regionally separated locations of our study areas suggest that these processes affected at least a major part of the basin. However, as the chemical characteristics determined for the fault zones differ from site to site, it is likely that the metals were only locally remobilised in the vicinity of fault zones or to previously hydrothermally altered country rock. Subsequent redeposition of metals was limited to the regimes in and around such fault zones.

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Pseudotachylitische Brekzien aus Störungszonen des Witwatersrand-Beckens: Hinweise auf Autometasomatose und Alteration nach der Brekzienbildung

Zusammenfassung Pseudotachylitische Brekzien, entweder an schicht-parallelen oder normalen Verwerfungen, kommen häufig im nördlichen und nordwestlichen Teil des Gold- und Uranreichen Witwatersrand Beckens in Südafrika vor. Man hat sie hauptsächlich von einem tangentialen Bereich um den Vredefort Dom beschrieben. Der Dom ist der tieferodierte Rest der zentralen Aufwölbung der Vredefort Impaktstruktur, die ursprünglich linen Durchmesser von mindestens 250 Km hatte.Einige dieser Verwerfungszonen wurden entlang von Traversen beprobt, die Verwerfungsbrekzien sowie deren Nebengesteine beinhalteten, und geochemisch mit dem Ziel untersucht, die Prozesse bei der Brekzien-Bildung und die zeitlichen Verhältnisse von Verwerfungen und regionalgeologischen Ereignissen zu erfassen. Petrographische Analysen zeigten, daß die Verwerfungszonen im Zusammenhang mit der Brekzierungsphase stark hydrothermal überprägt wurden (ein Prozess, der daher als Autometasomatose bezeichnet wird) und eine zweite Überprägungsphase erfahren haben, die nach der Brekzierung stattfand. Es wird gezeigt, daß sowohl Mischung von wenigstens zwei Mutter-Gesteinskomponenten und Flüssigkeitsüberprägung, die Verwerfungszonen und Nebengesteine betraf, wichtige Rollen in der Bestimmung der chemischen Charakteristiken der untersuchten Zonen spielten. Viele Elemente, darunter Gold und Uran, wurden durch diese Prozesse lokal mobilisiert und wieder abgelagert.Diese Verwerfungszonen, von denen einige eine beckenweite Bedeutung besitzen, agierten als wichtige Kanäle für Flüssigkeiten, die die Verbreitung von wichtigen Metallen im Witwatersrand Becken modifizieren konnten. Da unsere Untersuchungsorte weit voneinander getrennt liegen, muß angenommen werden, daß diese Prozesse wenigstens weite Teile des Beckens beeinflußten. Da jedoch die chemischen Charakteristika der untersuchten Zonen von Fall zu Fall unterschiedlich sind, liegt die Vermutung nahe, daß Metalle höchstens lokal mobilisiert und umgelagert wurden und daß dies vermutlich im wesentlichen in der Nähe von existierenden Reefs stattfand. Es ist ferner klar, daß die Umlagerung von Metallen auf die unmittelbaren Bereiche dieser Verwerfungszonen beschränkt war.

     

Das südöstliche Ende des Oberrheingrabens

Zusammenfassung Im Umkreis der Lörracher Tertiärhügel vergittern sich rheinische und herzynische Brüche und Flexuren, Gräben und Horste. Diese Vergitterung greift bis in den hohen Schwarzwald über. Dabei folgen einander herzynisch gerichtete Gebirgsbreiten, in denen wechselnd rheinische und herzynische Bruchstrukturen die Vorhand haben. Ein Nordvorschub einzelner Bruchstreifen längs rheinischer Schubflächen ist nicht zu bestreiten. Da dieser differentielle Vorschub rheinischer Streifen verschiedener Geschwindigkeit auch im Faltenjura nachweisbar ist, ergibt sich damit ein Weg zur mechanisch-historischen Verknüpfung der Rheintaltektonik mit der Jurafaltung, wogegen die Verbindung mehr oder weniger hypothetischer NO gerichteter Strukturen aufgegeben werden muß.Alle O bis SO gerichteten Brüche und Gräben sind genetisch gleichwertige, aber im einzelnen verschieden alte und daher im Streichen etwas variierende, von ältesten Querfrakturen eines tiefen Stockwerkes aus erzeugte und nach oben durchgepauste Strukturen. Auch die meridionalen Brüche sind auf ältesten Frakturen angelegte Strukturen. Synchron gebildete Strukturen bilden Gitter, wobei die Gitter verschiedener Beanspruchungsphasen entsprechend der Konstanz der Frakturen im Untergrund Winkelkonstanz zeigen, aber im Streichen um geringe Werte variieren.Die Horizontalbewegungen benutzen die meridionalen Brüche als Geleise. Als Folge auftretender Reibung können sich einzelne Blöcke von der gemeinsamen Bewegungsbahn etwas ablösen und verdrehen, wodurch das Variieren im Streichen der Gitter zu erklären ist. Dabei resultieren zusätzliche Beanspruchungen, die hier zur Bildung der Lörracher Flexurschollen (Dehnung und antithetische Rotation in der Horizontalen im Knickwinkel der Flexur) und der Aufpressungszone in der Flexur geführt haben.Die jüngste Heraushebung bedient sich der vorgegebenen Bruchgitter unter Bildung abgewinkelter Hebungsfronten, so daß herzynische und meridionale Brüche wechselweise zu Schienen der Bewegung werden. Der Sierenz-Allschwiler Graben als die tiefste Schollengruppierung im Umkreis der Lörracher Tertiärhügel ist dabei das ins präexistente Bruchgitter des Isteiner Blockes eingesenkte und zweimal abgewinkelte Südostende des Rheintalgrabens.     

2. Tektonische Bemerkungen über den Boden des Golfes von Aden

Zusammenfassung Im Golf von Aden herrscht ein gestaffeltes System von langen, schmalen Rücken und Senken, die als Bruchschollen aufzufassen sind. Der tiefste Graben reicht 5000 m unter den Meeresspiegel, 3000 m unter das untermeerische Plateau. Die Schollen streichen NO und stehen gestaffelt. Diesen Brüchen scheinen zugeordnet gestaffelte Falten von OSO-licher Streichrichtung auf den Rändern des Golfs. Beide Strukturen sind solche zweiter Ordnung gemessen an dem Hauptgraben des Golfs selbst und den ihm nördlich vorgelagerten Hauptfaltenketten.Soweit man heute überhaupt schon etwas sagen kann, dürfte es sich handeln um Strukturen der Oberkruste, die sich aus der örtlichen Interferenz zweier tektonischer Antriebe verschiedenen Ursprungs herausgebildet haben: der dehnenden Aufwölbung des Nubisch-Arabischen Schildes und des Anpralls der mediterran-vorderasiatischen Faltungswellen. Alte Strukturen dürften richtend mitgewirkt haben.Die durch Lotung neu gefundenen Strukturen lassen sich im Rahmen der Verschiebungshypothese nur sehr gezwungen unterbringen. Die Eigenschaft des Golfs von Aden als Beweismittel für diese Hypothese heben sie auf.     

Glaucophane problems

Summary Contrary to common belief, common natural glaucophane may need considerable pressure for its formation, as does lawsonite. In this case the names blueschist facies and glaucophanitic greenschist facies are superfluous, while the names lawsonite-glaucophane facies or glaucophane-lawsonite-schist facies are only useful as a comprehensive term for the original glaucophane-schist facies in combination with the lawsonite-albite facies.Lattice deformation and fluid overpressure of tectonic origin may play a role in the production of the characteristic minerals of the glaucophaneschist facies. These minerals were formed in subduction or obduction zones of alpine-type (high-pressure) orogenic belts. Their restriction to the younger ones among these belts is easily explained by the secular decrease of radioactive heat generation.

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Glaukophan-Probleme

Zusammenfassung In Gegensatz zu der üblichen Auffassung braucht gewöhnlicher natürlicher Glaukophan wahrscheinlich beträchtlichen Druck zu seiner Bildung. In diesem Fall würden die Namen Blauschieferfazies und glaukophanitische Grünschieferfazies überflüssig sein, und die Namen Lawsonit-Glaukophan-Fazies oder Glaukophanlawsonitschieferfazies nur von Nutzen sein als zusammenfassende Bezeichnung für die ursprüngliche Glaukophanschieferfazies zusammen mit der Lawsonit-Albit-Fazies.Gitterdeformation und fluider Überdruck tektonischen Ursprungs dürfen eine wichtige Rolle spielen bei der Bildung der charakteristischen Mineralien der Glaukophanschieferfazies. Diese Mineralien wurden gebildet in Subduktions-oder Obduktionszonen alpinotyper (Hochdruck-)Gebirgsgürtel. Ihre Beschränkung auf die jüngeren unter diesen Gürteln ist einfach zu erklären als Folge der säkularen Verringerung der radioaktiv generierten Wärmemenge.

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Condensed translation of lecture in honour of the sixty-fifth birthday of Prof.Hans Wieseneder.

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With 2 Figures     

Anisotropic hardening of an initially isotropic porous limestone

SummaryAnisotropic Hardening of an Initially Isotropic Porous Limestone The work reported in this paper represents an attempt to explain the plastic behavior of a material such as porous rock that compacts or shows a volume decrease as it undergoes plastic deformation, and exhibits a yield strength dependence upon the hydrostatic pressure. Specifically, experimental results are reported for true-triaxial tests conducted on a porous limestone with the objectives of determining the yield surface in stress space, the flow rule, and induced anisotropy.The initial yield surface is obtained by compression tests, extension tests and a hydrostatic stress test. Permanent deformation occurs under a hydrostatic stress for the dry, porous limestone used in these tests, thus the initial yield surface forms a closed surface in stress space.The concept of normality of the strain increment vector with respect to the yield surface is investigated by using different loading paths in stress space. From these different paths of loading the normality principle can be verified. Furthermore, it is found that work hardening along one axis produces changes of the yield stress along the other axes so that a sample was initially isotropic becomes anisotropic as a result of the work hardening.

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ZusammenfassungAnisotrope Verfestigung von ursprünglich isotropem, porösem Kalk Das plastische Verhalten eines porösen Gesteins, das sich bei plastischen Deformationen verdichtet bzw. eine Volumsabnahme zeigt und eine vom hydrostatischen Teil des Spannungstensors abhängige Fließgrenze aufweist, wird zu erklären versucht. Im besonderen wird von Ergebnissen echter Triaxialversuche an porösen Kalken berichtet, die zum Ziel hatten, die Fließoberfläche im Spannungsraum, die Fließregel und eine induzierte Anisotropie zu bestimmen.Die ursprüngliche Fließoberfläche wurde mittels Druck- und Zugversuchen und Experimenten mit allseitig gleichem Druck bestimmt. In diesen Versuchen stellten sich bei dem trockenen, porösen Kalk unter hydrostatischer Belastung zunehmende Deformationen ein, weshalb sich die ursprüngliche Fließoberfläche als geschlossene Fläche im Spannungsraum ergab.Das Konzept der Normalität des Vektors der Verformungszunahme in bezug auf die Fließoberfläche wurde unter Verwendung verschiedener Belastungswege im Spannungsraum untersucht und verifiziert. Außerdem konnte gezeigt werden, daß eine Verfestigung entlang einer Achse Änderungen der Fließgrenze an den anderen Achsen hervorruft, so daß ein ursprünglich isotropes Gestein anisotrop wurde.

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RésuméDurcissement anisotropique d'une chaux poreuse, isotropique au commencement Ce article a l'intention d'expliquer le comportement plastique d'une matière comme un roc poreux que rend compact ou présente une diminution de volume quand il subit une déformation permanente, et expose une dépendence de la durabilité de l'allongement sur la pression hydrostatique. Expressément, les résultats des recherches expérimentales sont rapportés pour un essai de cisaillement triaxial vrai fait sur chaux poreuse avec l'intention de déterminer la limite d'élastique de la surface en espace des tensions, la propriété de fluage, et l'anisotropie induit.La surface de la limite d'allongement initiale est obteni par des essais de consolidation, des essais d'extension, et des essais de tension hydrostatique. Déformation permanent est fait quand il y a un tension hydrostatique pour la chaux sèche et poreuse qui on emploi dans les essais, ainsi la surface de la limite d'allongement intiale fait une fermée en espace des tensions.Le concept de la normalité de la vecteur du dilatation accroissement relativement à la surface de la limite d'allongement est examiné par l'usage des paths de chargement différents en espace des tensions. Avec ces paths différents le principe de normalité est vérifié. En outre, on découvre que durcissement par écrouissage en avant un axe produit changements de la contrainte d'écoulement en avant l'autre axe pour qu'une éprouvette qui été isotropique au commencement devient anisotropique par suite de le durcissement par écrouissage.

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With 10 Figures     

Alpine-type gabbros within the Krivaja-Konjuh ultramafic massif in the ophiolite zone of the Dinarides,Yugoslavia

Summary Gabbros of two kinds, one related to dolerite and the other related to peridotite, are widespread in the Dinaride ophiolite zone. Gabbros within the Krivaja-Konjuh peridotite massif, along the Gostovii River and near Romanovac Mountain, exemplify the second kind. The gabbroic rocks range from feldspathic wehrlite and feldspathic dunite through troctolite and olivine gabbro to olivine-free gabbro, all of which are more or less serpentinized or uralitized.The gabbro is characterized by foliation and layering in which cumulus textures are well shown. Peridotite and gabbro intergrade and are interlayered, but in places feldspar seems to have been introduced metasomatically into peridotite along gabbro dikes. The gabbro masses, like their internal structures, parallel layering in the surrounding peridotite. Intrusive relations, however, are indicated by gabbro dikes in peridotite, and xenoliths of peridotite in gabbro. Absence of gabbro dikes in the surrounding Jurassic rocks shows that the gabbro was intruded into peridotite before both were emplaced tectonically.Chemically, the gabbros are typically alpine, with high ratios of CaO: Na₂O, high MgO: FeO ratios, and low K₂O and TiO₂. Plots of chemical composition suggest a close affinity between gabbro and olivine tholeiite and olivine basalt.It is proposed that a primary magma of olivine tholeiite composition was produced by partial melting of the upper mantle material below an ancient Jurassic(?) Mid-oceanic ridge at a depth of 35 to 70 km. The melt was moved to higher levels and it was intruded into the peridotites moving upwards and crystallization began at a depth below 30 km. The trends of differentiation processes have been disscused in detail.

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Alpinotype Gabbros innerhalb des Ultramafit-Massivs von Krivaja-Konjuh in der Ophiolith-Zone der Dinariden, Jugoslawien

Zusammenfassung In der Ophiolith-Zone der Dinariden kommen verbreitet Gabbros zweierlei Art vor: die eine steht zu Doleriten in Beziehung, die andere zu Peridotiten. Gabbros innerhalb des Peridotit-Massivs von Krivaja-Konjuh, längs des Flusses Gostoviéi und nahe dem Berg Romanovac sind Beispiele für die zweite Art. Die gabbroiden Gesteine variieren von Feldspat-führenden Wehrliten und Feldspat-führenden Duniten über Troktolithe und Olivin-Gabbros bis zu Olivin-freiem Gabbro; sie sind alle mehr oder weniger serpentinisiert oder uralitisiert.Der Gabbro ist durch Faltung und Bänderung, in der Cumulus-Texturen gut erkennbar sind, charakterisiert. Peridotit und Gabbro gehen ineinander über und zeigen Wechsellagerung, aber an manchen Stellen scheint der Feldspat längs Gabbrogängen metasomatisch in den Peridotit eingedrungen zu sein. Die Gabbromassen liegen ebenso wie ihre internen Strukturen parallel zur Schichtung der umgebenden Periodotite. Gabbrogänge in Peridotit und Xenolithe von Peridotit in Gabbro zeigen indessen intrusive Beziehungen an. Die Abwesenheit von Gabbrogängen in den umgebenden jurassischen Gesteinen zeigt, daß der Gabbro in den Peridotit vor deren gemeinsamen tektonischen Platznahme intrudierte.Vom chemischen Standpunkt aus sind die Gabbros typisch alpin, mit großen (CaO: Na₂O)- und (MgO: FeO)-Verhältnissen und kleinen TiO₂-und K₂O-Werten.Es wird vorgeschlagen, daß ein primäres Magma von olivintholeiitischer Zusammensetzung durch partielle Aufschmelzung von Material des Oberen Mantels unterhalb einer alten jurassischen(?) mittelozeanischen Schwelle in einer Tiefe von 35–70 km entstand. Die Schmelze wurde in höhere Niveaus bewegt und in die sich aufwärts bewegenden Peridotite intrudiert; die Kristallisation begann in einer Tiefe von unter 30 km. Die Tendenzen der Differentiationsprozesse werden im Detail diskutiert.

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With 7 Figures     

Petrogenesis of fore-arc metabasites from the paleozoic of New England,Eastern Australia

Summary Devonian metabasites in the New England Fold Belt of eastern Australia occur in three fault-bounded slices. Tectonic reconstruction places these and along-strike units in a fore-arc basin bordered to the west by an (eroded) are and to the east by an accretionary subduction complex. All twenty-one samples examined here have undergone prehnite-pumpellyite facies metamorphism and accompanying redistribution of alkaline earth and other LIL elements, although HFS and LRE elements are in magmatic abundances. Relict clinopyroxene compositions indicate crystallization from either MORB or calcalkalic magma, although immobile element variations favour a depleted magma type (e.g. MORB or low-K tholeiite). Fields for boninites, island arc tholeiites and calcalkaline rocks from the Mariana fore-arc have been delineated on a plot of Ce/Zr - Y/Zr. Metabasites from this study plot in the island arc tholeiite field but analyses from along strike (Glenrock) plot in the tholeiite field and closer to the boninite field. This, coupled with the occurrence of calc-alkalic volcanics at Glenrock and MORB and alkalic metabasites further southeast argues for variable loci of magma production and source region inhomogeneity along the fore-arc.As the western magmatic arc was established at the time of fore-arc volcanism, metabasites were not erupted at the inception of subduction as argued for the SW Japan fore-arc. Instead, rifting in the fore-arc could have lowered the pressure in the upper mantle instigating peridotite melting and allowing the passage of magma to the surface. A potential source region for magma is the mantle wedge overlying the subducting plate.

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Petrogenese von Fore-are Metabasiten aus dem Paläozoikum von New England, Australien

Zusammenfassung Die devonischen Metabasite aus dem New-England-Faltengürtel von Ostaustralien kommen in drei störungsgebundenen Schuppen vor. Tektonische Rekonstruktion ordnet diese und auch parallel streichende Gesteinseinheiten in ein Fore-arc-Becken ein, welches im Westen von einem (erodierten) Inselbogen und im Osten von einem Subduktions-Komplex begrenzt wird. Die 21 hier untersuchten Proben sind durch Metamorphose in der Prehnit-Pumpellyit-Fazies gekennzeichnet, mit der Umlagerung der Alkalien und anderer LIL-Elemente einherging, obwohl die HFS- und LRE-Elemente primär magmatische Gehalte zeigen. Reliktische Klinopyroxen-Zusammensetzungen deuten die Kristallisation aus einem MORB- oder Kalkalkali-Magma an, während immobile Elementverteilungen eher auf einen verarmten Magmentyp hinweisen (MORB oder low-K tholeiite). Als Vergleichsbasis wurden die Felder für Boninite, Inselbogentholeiite und Kalkalkali-Gesteine vom Mariana Fore-arc in ein Ce/Zr - Y/Zr-Diagramm eingetragen. Die Metabasite fallen in das Feld der Inselbogentholeiite. Die Analysen der parallel streichenden Gesteinseinheiten (Glenrock) fallen jedoch in das Tholeiit-Feld, in unmittelbarer Nähe zu Boniniten. Dies spricht für eine Magmenproduktion an verschiedenen Orten und für eine Inhomogenität des Ausgangsmaterials entlang des Fore-arcs, auch auf Grund des Vorkommens von Kalkalkali-Vulkaniten am Glenrock bzw. von MORB und alkalischen Metabasiten weiter im Südosten. Während der Entstehung des westlichen magmatischen Inselbogens, zur Zeit des Forearc-Vulkanismus, wurden am Beginn der Subduktion keine Metabasite eruptiert, wie sie für den SW-Japanischen Fore-arc angenommen werden. Rifting im Fore-arc hat möglicherweise den Druck im oberen Mantel gesenkt. Dies hat Aufschmelzung von Peridotit begünstigt und das Aufdringen des Magmas an die Erdoberfläche ermöglicht. Der über der subduzierenden Platte liegende Mantelkeil gilt als potentieller Herkunftsort für das Magma.

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With 6 Figures     

Metamorphe Basalte und Tuffe des Stavanger-Gebietes

Zusammenfassung Eine Reihe von kaledonischen Metamorphiten wurde mikroskopisch und chemisch untersucht. Die Lagerungsverhältnisse, makroskopischen und mikroskopischen Strukturmerkmale dieser Gesteine zeigen, daß es sich um metamorphe Basalte, Tuffe und Tuffite des kaledonischen Geosynklinalvulkanismus handelt, die jetzt in Grünschiefer- und Amphibolitfazies vorliegen. Die chemischen Analysen, CIPW-Normen und AFM-Koordinaten der Metabasalte liegen im Bereich ummetamorpher Basalte. Die Niggli-Werte entsprechen dem femischen bis schwach femischen Charakter von gabbroiden bis lenkogabbroiden Magmen der Kalkalkalireihe.Auf den basaltischen Ursprung solcher Gesteine des Boknfjords hatte bereits Goldschmidt (1921) hingewiesen.Ferner wurde eine ausgewählte Reihe von Metatuffen und -tuffiten, die dem basaltischen Vulkanismus entstammen, vergleichend untersucht: Eine im Felde nicht sehr häufig vertretene Gruppe von Metatuffen besitzt annähernd identische mineralogische und chemische Zusammensetzung mit den Metabasalten. Bei einer anderen Gruppe bestätigen sich die bereits bei der Kartierung gemachten Beobachtungen, daß das tuffogene Material zum großen Teil umgelagert wurde und einer Fraktionierung in dunkle schwere Minerale und helle leichte unterlag. Eine dritte am weitesten verbreitete Gruppe von Metatuffiten enthält mehr oder weniger bedeutende Anteile gewöhnlichen klastischen Verwitterungsmaterials, welches aus der Abtragung präkambrischer Mikroklingranite stammt.Die Untersuchungen zeigen, daß die von Oftedahl (1968) mitgeteilte Karte über die Verbreitung von unterordovizischen Grünsteinen ergänzt werden kann. Die Grenze des Verbreitungsgebietes verschiebt sich von der Insel Karmøy nach SE über den Boknfjord und das Gebiet von Strand hinaus.

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Metamorphic rocks of basaltic origin of the Stavanger-district

A metamorphic series of Cambro-Silurian sediments and granitic rocks in the Boknfjord area (SW-Norway) have been described in some earlier papers. In the upper division of the Boknfjord series metamorphic basalts and associated tuffs are the most important rocks. In the present paper chemical and mineralogical compositions of metabasalts and metatuffs have been investigated. Niggli values and CIPW norms demonstrate the basaltic origin of the samples. The original effusive rocks were transformed to amphibolites and greenstones by Caledonian metamorphism. Main part of the tuffs was found to be mixed with clastic sediments.

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Mein Dank gilt den Herren Professoren Dr. T. F. W. Barth, Oslo, und Dr. F. Karl, Kiel, für ihre tatkräftige Förderung meiner Untersuchungen sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für die Bewilligung finanzieller Mittel.     

Environment of stratiform sulphide deposition; variation in Mn:Fe ratio in host rocks at Heath Steele Mine,New Brunswick,Canada

The varying response of Fe and Mn to changes in pH and Eh suggests that their ratio may be a sensitive indicator of changes in environment of deposition of sedimentary rocks. A volcanic-sedimentary model for the deposition of a massive stratiform sulphide deposit in northern New Brunswick is proposed and the physico-chemical nature of the various environments discussed. The disposition of the Mn:Fe ratios in sedimentary rocks surrounding the sulphide deposit is entirely consistent with the proposed model.

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Zusammenfassung Die unterschiedliche Reaktion von Fe und Mn auf Veränderungen in pH und Eh weist darauf hin, daß ihr Verhältnis ein empfindlicher Indikator für Milieuänderungen bei der Ablagerung von Sedimentgestein sein könnte. Für den Absatz einer massiven schichtförmigen Sulfidlagerstätte im nördlichen Brunswick wird ein vulkano-sedimentäres Modell vorgeschlagen und die physikalisch-chemische Natur der verschiedenen Milieus besprochen. Die Verteilung der unterschiedlichen Fe:Mn-Verhältnisse in dem die Sulfidlagerstätte umgebenden Sedimentgestein deckt sich völlig mit dem angenommenen Modell.

     

Poikilitic chromfite in komatiitic cumulates

Summary Chromite is a widespread accessory mineral in olivine-rich cumulates derived from komatiitic lavas. The distribution and crystal habit of chromfite is related to the degree of differentiation of the parent magma as reflected in the composition of cumulus olivine. Cumulates with olivine forsterite content greater than 93 mol percent typically contain no chromfite at all, while chromfite forms clusters of disseminated euhedral grains in cumulates with forsterite less than 91 mol percent. In the forsterite 91–93 interval, chromite may develop lobate interstitial habits. In the Six Mile Well ultramafic complex in the Yakabindie region of the Agnew-Wiluna greenstone belt, and in other olivine-rich komatiitic units within this belt, chromfite shows well developed poikilitic textures enclosing olivine.The absence of intercumulus silicate phases in these rocks and the low normative chromfite content of the parent magma make it impossible for these chromfite grains to have crystallised from intercumulus trapped liquid. These rocks must be cotectic chromite-olivine adcumulates, owing their unusual texture to differing relative rates of nucleation and growth of chromfite and olivine, crystallising togetherin situ. This observation provides further evidence for a cumulus origin for oikocrysts in layered intrusions, and casts doubt on the usefulness of cumulus terminology.

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Poikilitischer Chromit in komatiitischen Kumulaten

Zusammenfassung Chromit ist in Olivin-reichen Kumulaten, die von komatiitischen Laven abstammen, ein häufiges akzessorisches Mineral. Die Verteilung und der Kristallhabitus von Chromit hängt vom Grad der Differentiation des Stammagmas, der in der Zusammensetzung der Kumulus-Olivine zum Ausdruck kommt, ab. Für Kumulate mit Olivinen mit einem Forsterit-Gehalt von über 93 mol.% ist es charakteristisch, daß sie überhaupt keinen Chromit enthalten, während Chromit in Kumulaten mit Olivinen mit weniger als 90 mol.% Forsterit Cluster aus fein verteilten, idiomorphem Körnern bildet. Im Intervall Forsterit 90–93 kann Chromit lobate, interstitielle Formen ausbilden. Im ultramafischen Komplex Six Mile Well in der Yakabindie-Region des Agnew-Wiluna-Grünsteingürtels und in anderen Olivin-reichen komatiitischen Einheiten in diesem Gürtel zeigen die Chromite gut entwickelte poikilitische Texturen mit eingeschlossenen Olivinen.Da silikatische Interkumulus-Phasen in diesen Gesteinen fehlen und der normative Chromitgehalt des Stammagmas niedrig ist, können diese Chromitkörner nicht aus einer Interkumulus-Schmelze auskristallisiert sein. Diese Gesteine müssen daher kotektische Chromit-Olivin-Adkumulate sein, die ihre ungewöhnliche Textur den variierenden relativen Keimbildungs- und Wachstumsraten von Chromit und Olivin, die gemeinsam in situ kristallisierten, verdanken. Diese Beobachtung stellt einen weiteren Beweis für die Entstehung von Oikokristallen als Kumulusphase in geschichteten Intrusionen dar und läßt die Zweckmäßigkeit der Kumulus-Terminologie als zweifelhaft erscheinen.

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With 5 Figures     

Sedimentpetrographische Untersuchungen des Flammenmergels

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurden tonig-kalkig-kieselige Proben des Flammenmergels aus einem Profil von Wrisbergholzen sowie Einzelproben von der Hohen Schanze und von Othfresen-Liebenburg hauptsächlich optisch und röntgenographisch untersucht.Als wesentliche Komponenten treten auf: verschiedene Modifikationen der Kieselsäure (Quarz, Chalcedon, Opal), Calcit, Muskovit, Montmorillonit und Glaukonit. Es wurde festgestellt, daß der Flammenmergel sehr verschieden ausgebildet sein kann: neben Kalkbänken gibt es mehr kieselige Partien, daneben auch lockere tonig-mergelige Schichten.Es wurde versucht, das Vorhandensein von Opal, Chalcedon und neugebildetem Quarz zu erklären. Dabei wurde angenommen, daß die im Flammenmergel häufig vorkommenden Kieselorganismen unter hohem pH-Wert aufgelöst und die dadurch gelöste Kieselsäure bei niedrigem pH-Wert wieder ausgeflockt wurde. Nach seiner Zusammensetzung ist der Flammenmergel ein chemisch-biogenes Sediment mit klastischem Anteil (maximal 30%).

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Argillaceous-calcareous-siliceous samples of the flammenmergel from a section at Wrisbergholzen and some samples from Hohe Schanze and Othfresen-Liebenburg were investigated mainly with optical and X-ray methods.The essential components are: different modifications of SiO₂ (quartz, chalcedony, and opal), muscovite, montmorillonite, and glauconite.It can be seen that the flammenmergel occurs in different forms: limestone beds change to more siliceous parts or loose, argillaceous-marly beds.An explanation for the occurence of opal, chalcedony, and newly formed quartz is given. It was assumed that siliceous organisms, abundant in the flammenmergel, were dissolved under a high pH-value and that the so-formed SiO₂-solution coagulated under a low pH-value.According to its composition, the flammenmergel is a chemical-biogenetic sediment containing clastic components up to 30%.

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Diese Arbeit wurde hauptsächlich im Rahmen des Studiums als Vorarbeit im Jahr 1962/63 ausgeführt. Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. C. W. Correns möchte ich für die Überlassung des Themas und sein förderndes Interesse sehr danken. Für sehr anregende Diskussionen danke ich Frau Dr. P. Schneiderhöhn und Herrn Prof. Dr. O. Braitsch. Für freundliche Unterstützung bei der Probenbeschaffung und einige Hinweise möchte ich Herrn Dr. F. Schmid vom Niedersächsischen Landesamt für Bodenforschung und Herrn Dr. H. Kolbe vom Erzbergbau Salzgitter danken. Fräulein Uebach sei für die Ausführung der chemischen Vollanalysen gedankt.