Ce and Nd isotope geochemistry on island arc volcanic rocks with negative Ce anomaly: existence of sources with concave REE patterns in the mantle beneath the Solomon and Bonin island arcs

¹³⁸Ce/¹⁴²Ce isotope ratios in Cenozoic island arc volcanic rocks are reported for the first time, together with isotope ratios of Nd and Sr and abundances of REE, Ba and Sr. The island arc volcanics studies here are boninites from Chichijima, the Bonin Islands, and basalts and andesites from the Solomon Islands. REE patterns of the island arc volcanic rocks from the Solmon Islands and the Bonin Islands are confirmed to have negative Ce anomalies. It is also disclosed that the majority of these island arc volcanic rocks show mainly positive values for both _Ce and _Nd. It is shown that these _Ce and _Ce values can hardly be interpreted by simple mixing between MORB and oceanic or continental crustal rocks; the former have positive _Nd and negative _Ce and the latter have negative _Ce and positive or negative _Nd. Existence of sources having positive _Ce and _Nd values is strongly suggested. If the sources are assumed to have been fractionated from CHUR (chondritic uniform reservoir) at the early or middle Precambrian era, the sources from which the volcanics were derived are concluded to have kept concave REE patterns with larger (La/Ce)_N and smaller (Nd/Sm)_N ratios than chondritic values over a substantial period of time, until the time of Cenozoic magmatism forming island arc volcanic rocks in question. During the periods of the Cenozoic magmatic activities and their related events, Ce anomalies are considered to have been created. From Ce and Nd isotope ratios, however, it is difficult to determine which of the following processes was responsible for the Ce anomaly; the incorporation process of subducted oceanic crust into magma at the mantle or the slab dehydration and metasomatism process. Nevertheless, so far as Ce and Nd isotopic ratios are concerned, incorporation of oceanic sediments did not take place to any clearly detectable degree.     

Origin of continental crust of 1.9-1.7 Ga age defined by Nd isotopes in the Ketilidian terrain of South Greenland

Initial Nd isotope ratios are determined for components of 1.9-1.7 Ga age continental crust in the Ketilidian terrain of South Greenland. The Ketilidian has well-documented ages of migmatization/metamorphism (1.80 Ga) and post-tectonic granitoid intrusion (1.76-1.74 Ga) from U-Pb zircon studies. The Nd results show that: (1) metatholeiites with chondritic ¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd have _Nd=+4 to +5 at 1.8 Ga; (2) migmatites, paragneisses and an early granitoid have _Nd close to zero; (3) post-tectonic norites have _Nd +1.5, while spatially associated more-abundant granitoids have _Nd=0 to +1. The metatholeiites show that a normal depleted mantle (_Nd=+4 to +5) was present beneath this 1.9-1.7 Ga orogenic zone, as is the case in such environments today. However, metatholeiites are an insignificant part of the Ketilidian crust, and the bulk initial ratio of the whole terrain lies close to _Nd=0. Rather than invoking depleted and undepleted mantle sources whose products did not mix, we infer the _Nd=0 value to be caused by mixing of a component derived from depleted mantle (_Nd=+ 4 to +5) with Archean crustal material (_Nd=-9 to -13). As there are no proven relics of Archean crust beyond the border zone of the Ketilidian, and the _Nd= 0 value appears to be a wellhomogenized feature, we propose that the Archean material was added in the form of sediments transported to the orogenic zone on oceanic crust. The Archean component comprised between 5 and 17% of the Ketilidian, and the most reasonable estimate is 10%. Thus this 1.9-1.7 Ga terrain consisted of 90% new mantle-derived crust.     

Timing and origin of midcontinent rift alkaline magmatism,North America: evidence from the Coldwell Complex

The Coldwell Complex represents the largest alkaline intrusion associated with the Midcontinent Rift System in North America. This complex contains a plethora of rock types that have previously been subdivided into three intrusive centers. A detailed U-Pb zircon/baddeleyite age study of five samples indicates that the majority of the complex was emplaced into cold Archean crust at 1108±1 Ma and likely experienced a rapid cooling history. These data, combined with published U-Pb zircon/baddeleyite results for other rift related igneous activity, document the contemporaneous production and emplacement of tholeiitic and alkaline magmas at the onset of rifting. The Sr-Nd-Pb isotopic compositions of selected minerals from different phases of the complex display considerable scatter that is best explained by the presence of magmas with different initial isotopic compositions. The initial Sr and Nd isotopic compositions for clinopyroxene and plagioclase from one of the earliest gabbro phases (_Nd=+0.5 to +1.6; _Sr=+2.4 to +3.1) are identical to published data for primitive olivine tholeiites from the rift and indicate that the majority of magmas, both tholeiitic and alkaline, have a uniform, nearly chondritic isotopic composition. This very reproducible isotopic composition for rift magmatism can be explained by the dominance of a well-mixed mantle plume signature in magma genesis. The shift in isotopic compositions observed for the more evolved granite and syenite samples (_Nd=–4.6 to –6.4; _Sr=+10.2 to +13.8) combined with a less radiogenic Pb isotopic signature is consistent with derivation of these magmas from or interaction with an older granulite facies lower crust. The chondritic isotopic signature typical of most MRS volcanic and plutonic rocks is quite distinct from published results on associated carbonatites (_Nd=+2.1 to +4.5; _Sr=–8.0 to 2212;11.5) indicating the presence of at least two distinct subcontinental mantle isotopic reservoirs in this region.     

Magma sources for Mesozoic anorogenic granites of the White Mountain magma series,New England,USA

The magma sources for granitic intrusions related to the Mesozoic White Mountain magma series in northern New England, USA, are addressed relying principally upon Nd isotopes. Many of these anorogenic complexes lack significant volumes of exposed mafic lithologies and have been suspected of representing crustal melts. Sm–Nd and Rb–Sr isotope systematics are used to evaluate magma sources for 18 felsic plutons with ages ranging from about 120 to 230 Ma. The possibility of crustal sources is further examined with analyses of representative older crust including Paleozoic granitoids which serve as probes of the lower crust in the region. Multiple samples from two representative intrusions are used to address intrapluton initial isotopic heterogeneities and document significant yet restricted variations (<1 in _Nd). Overall, Mesozoic granite plutons range in _Nd [T] from +4.2 to -2.3, with most +2 to 0, and in initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr from 0.7031 to 0.709. The isotopic variations are roughly inversely correlated but are not obviously related to geologic, geographic, or age differences. Older igneous and metamorphic crust of the region has much lower Nd isotope ratios with the most radiogenic Paleozoic granitoid at _Nd [180 Ma] of -2.8. These data suggest mid-Proterozoic separation of the crust in central northern New England. Moreover, the bulk of the Mesozoic granites cannot be explained as crustal melts but must have large mantle components. The ranges of Nd and Sr isotopes are attributed to incorporation of crust by magmas derived from midly depleted mantle sources. Crustal input may reflect either magma mixing of crustal and mantle melts or crustal assimilation which is the favored interpretation. The results indicate production of anorogenic granites from mantle-derived mafic magmas.     

Petrology and geochemistry of spinel peridotite xenoliths from the western Pannonian Basin (Hungary): evidence for an association between enrichment and texture in the upper mantle

Twenty spinel peridotite xenoliths from Pliocene alkali basaltic tuffs and lavas of the western Pannonian Basin (Hungary) have been analysed for bulk rock major and trace elements, electron probe mineral compositions, and REE and Sr, Nd isotopes on separated and leached clinopyroxenes. The xenoliths are texturally diverse, including protogranular, porphyroclastic, equigranular and poikilitic textures which can generally be correlated with geochemical features. Protogranular xenoliths are relatively undepleted in Ca, Al, Ti and Na, whereas poikilitic xenoliths are more refractory. LREE-depleted patterns. and MORB-like _Nd and _Sr values are associated with protogranular peridotites. In contrast, xenoliths with complex textures are generally LREE-enriched. Much of the isotopic variation in the suite (_Sr=–20.4 to +10.4, +_Nd=+1.8 to +13.7) can be related to interaction between protogranular mantle and melts resembling the host alkali basalts, but a third (high _Sr) component may be due to Miocene subduction beneath the region.     

About the specification of erosion flux for soft stratified cohesive sediments

The present paper deals with the specification of bed erosion flux that accounts for the effects of sediment-induced stratification in the water column. Owing to difficulties in measuring the bed shear stress _b and the erosive shear strength _s, we suggest a series of methods that combine laboratory and numerical experiments. A simplified turbulent transport model that includes these effects helps to quantify _b and _s. Focusing on soft stratified beds, the present study considers erosion rate formulas of the form =_f exp {[T_b-T_s]} where is a model constant (=1 for Gularte's (1978) formula and =1/2 for Parchure's (1984) formula). First, the bed erosive strength profile _s(Z) is adjusted by forcing the turbulent transport model with measured erosion rates. Second, three procedures are suggested to determine the erosion rate formula coefficients _f and : a global procedure and two different layer-by-layer procedures. Each procedure is applied to an erosion experiment conducted in a rotating annular flume by Villaret and Paulic (1986). The use of the layer-by-layer procedure based on a least squares fitting technique provides a closer fit than the global procedure. The present study points out the complementarity of experimental and numerical approaches and also suggests possible improvements in laboratory test procedures.     

Nd and Sr isotopic variations in acidic rocks from Japan: significance of upper-mantle heterogeneity

Initial Nd and Sr isotopic ratios have been measured for Cretaceous acidic and related intermediate rocks (24 volcanic and two plutonic rocks) from the Inner Zone of Southwest Japan (IZSWJ) to investigate the genesis of acidic magmas. The initial Nd and Sr isotopic ratios for these rocks show three interesting features: (1) _Nd values for acidic rocks (+2 to –9) are negatively correlated with _Sr values (+10 to +90) together with those for intermediate rocks ( _Nd=+3 to -8; _Sr=0 to +65). (2) The _Nd values for silica rich rocks (>60% SiO₂) correlate with the longitude of the sample locality, decreasing from west to east in a stepwise fashion: Four areas characterized by uniform _Nd values are discriminated. (3) Low silica rocks (<60% SiO₂) in a certain area have distinctly different _Nd values from those of the high silica rocks in the same area.These results as well as those deduced from the additional samples collected, for comparison, from other provinces in Japan suggest that the acidic rocks can be formed neither by fractional crystallization processes from more basic magmas nor by crustal assimilation processes. The isotopic variations of the acidic rocks may reflect regional isotopic heterogeneity in the lower crust, and this heterogeneity may ultimately be attributed to the regional heterogeneity of the uppermost-mantle beneath the Japanese Islands.     

Nd and Sr isotope systematics of the Oka complex,Quebec, and their bearing on the evolution of the sub-continental upper mantle

A detailed isotopic study of minerals and whole rocks from the Cretaceous Oka complex, Quebec, Canada, shows a very small variation in initial Nd and Sr isotopic compositions. Assuming an age of 109 Ma for the complex, apatite, calcite, garnet, melilite, monticellite, olivine and pyroxene and whole rocks yield a range for initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr of 0.70323–0.70333; and for initial ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd of 0.51271–0.51284 ( _SR(T)= –14.8 to –16.2; _Nd(T)=+4.1 to +6.6). The negative _SR and positive _Nd indicate derivation of the Nd and Sr from a source with a time-integrated depletion in the large-ion lithophile (LIL) elements. This agrees with data from other Canadian carbonatites and confirms that a large part of the Canadian Shield is underlain by a source region depleted in the LIL elements. The new data from Oka suggest that the depleted source may have remained coupled to the continental crust until recent time.     

The role of tectonic grain size reduction in the rheological stratification of the lithosphere

With the aid of published constitutive flow laws for common crustal and upper mantle rock types, it is possible to construct curves showing variation of rock strength with depth in the continental lithosphere, assuming a particular crustal stratification of rock types and a particular geothermal gradient. Such exercises lead to the conclusion that marked changes in strength can occur at major petrological interfaces, such as the Moho discontinuity, which are therefore likely to be associated with a tendency for major, sub-horizontal detachments to form. Constitutive flow laws used for such purposes are usually assumed to represent steady-state flow, at constant rock microstructure.We argue that perhaps the most significant tectonic displacements of rock masses occur across major, localized shear zones, characterized by intense grain-size reduction, and illustrate this by reference to deformation in the metabasic and ultrabasic rocks of the lower part of the Ivrea Zone of northern Italy, which is believed to provide a section through what was once part of the deep continental crust. Calculations of the variation of the flow strength with depth of rocks should therefore use flow laws which include provision for strain dependent variations of strength, arising from strain dependent microstructural changes.We use the results of recent studies of grain-size dependent flow of olivine to estimate strain dependent variations in the flow strength of the sub-continental upper mantle, arising from dynamic recrystallization. From this we argue that after an initial period of flow at high stress, parts of the upper mantle can become very weak, if grain size is sufficiently reduced. Under favourable circumstances, flow can be concentrated immediately below the Moho, or in a band below the Moho. Such behaviour is consistent with our observations of the behaviour of dunites in the Ivrea Zone, and with some interpretations of upper mantle seismic reflectors.

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Zusammenfassung Mit Hilfe von veröffentlichten wesentlichen Fließgesetzen für die meisten Krusten- und oberen Mantelgesteinstypen ist es möglich Kurven zu konstruieren, die Variationen in der Gesteinsfestigkeit in Abhängigkeit von der Tiefe innerhalb der kontinentalen Kruste zeigen. Dies unter der Annahme einer bestimmten krustalen Schichtung der Gesteinstypen sowie einem bestimmten geothermischen Gradienten. Derartige Untersuchungen führen zu dem Schluß, daß deutliche Unterschiede in der Gesteinsfestigkeit an markanten petrologischen Grenzflächen auftreten können, wie z. B an der Moho-Diskontinuität. Derartige Grenzflächen haben somit wahrscheinlich die Tendenz subhorizontale Ablösungsflächen auszubilden. Die allgemeinen Fließgesetze, die für diese Berechnungen angewandt wurden, repräsentieren gewöhnlich bei unverändertem Gesteinsmikrogefüge den »steady-state«Zustand. Es ist anzunehmen, daß die bedeutendsten tektonischen Verschiebungen in den Gesteinsmassen entlang großer, definierter Scherzonen stattfinden, die durch intensive Korngrößenreduktion charakterisiert werden. Belegt wird dies anhand der Deformation in den metabasischen und ultrabasischen Gesteinen des tieferen Teiles der Ivrea-Zone in Norditalien, von der angenommen wird, daß sie einen Schnitt durch denjenigen Teil darstellt, der ehemals dem tieferen Abschnitt der kontinentalen Kruste angehörte.Berechnungen der Variation der Fließfähigkeit von Gesteinen in Abhängigkeit von der Tiefe sollten daher Fließgesetze verwenden, die deformationsabhängige Variationen im Festigkeitsverhalten, das sich aus dem deformationsabhängigen Gefügewechsel ergibt, berücksichtigen.Wir benutzen die Ergebnisse neuerer Untersuchungen über korngrößenabhängiges Fließen von Olivin, um die Deformationsabhängigen Variationen im Fließverhalten des subkontinentalen oberen Mantels, das aus der dynamischen Rekristallisation entsteht, abzuschätzen. Hieraus läßt sich schließen, daß nach einer anfänglichen Periode des Fließens bei hohem Streß Teile des oberen Mantels sehr weich werden können, sofern nur die Korngröße genügend reduziert wird. Unter günstigen Bedingungen kann sich das Fließen direkt unter, zumindest aber in einem Bereich unter der Moho konzentrieren. Ein derartiges Verhalten steht in Übereinstimmung mit den Beobachtungen des Verhaltens der Dunite in der Ivrea-Zone sowie mit Interpretationen von seismischen Reflektoren des oberen Mantels.

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Résumé En utilisant les lois de fluage fournies par la littérature à propos des roches courantes de la croûte et du manteau supérieur, il est possible de construire des courbes montrant la variation de la rigidité des roches en fonction de la profondeur dans la lithosphére continentale, ceci pour un gradient géothermique déterminé et pour une superposition déterminée des divers types de roches dans la croûte. De telles recherches conduisent à la conclusion que des changements brusques de rigidité peuvent se produire aux interfaces pétrologiques majeures, telle la discontinuité Moho; ces interfaces apparaissent de la sorte comme des endroits favorables à la production de décollements subhorizontaux importants. Les lois de fluage utilisées sont généralement supposées s'appliquer à la déformation plastique d'une roche à microstructure constante.Les auteurs pensent que les déplacements tectoniques les plus significatifs des masses rocheuses s'opèrent le long de shear zones localisées, caractérisées par une forte réduction de la taille des grains. Cette conception est illustrée par la déformation des roches basiques et ultrabasiques de la partie inférieure de la zone d'Ivrée (Italie du Nord), considérée comme une coupe à travers une partie d'une ancienne croûte continentale profonde. Les calculs de la variation de la ductilité des roches en fonction de la profondeur devraient donc utiliser des lois de fluage qui tiennent compte des variations de rigidité résultant des modifications microstructurales induites par la déformation.Les auteurs ont utilisé les résultats d'études récentes relatives aux relations entre le fluage de l'olivine et sa granularité; ils ont appliqué ces données à l'estimation de la manière dont varie la ductilité en fonction de la déformation dans le manteau supérieur sub-continental, dont les roches résultent de la recristallisation dynamique. Il en concluent qu'après une période initiale de flux sous haute contrainte, certaines parties du manteau supérieur peuvent devenir très déformables si leur grain a été suffisamment réduit. Dans des circonstances favorables, le flux peut se concentrer immédiatement sous Moho, ou se répartir dans une zone située sous Moho. Un tel comportement est en accord avec celui des dunites de la zone d'Ivrée, ainsi qu'avec l'interprétation des réflecteurs sismiques du manteau supérieur.

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Petrographische und biogeochemische Untersuchungen an Gesteinen und Erdölen aus dem Erdölfeld Souedie,Nordost-Syrien

Zusammenfassung Das Erdölfeld Souedie liegt in Nordost-Syrien. Das Speichergestein ist der oberkretazische Massive Limestone, der dreigegliedert ist in Zone A, B und C. In Zone A herrschen feinkörnige Calcarenite (Biomikrite und Biopelsparite) vor. Sekundäre Dolomite sind nur untergeordnet eingeschaltet. In Zone B überwiegen rekristallisierte Calcilutite (Biomikrite und Biopelsparite). In Zone C dominieren sekundäre Dolomite.Die Matrixporosität im Massive Limestone liegt zwischen 2 und 22%; die Permeabilität dagegen ist gering (0–50 md).Paläogeographisch wurden die oberkretazischen Speichergesteine am Rand einer Schwelle im mobilen Schelf des Mesopotamischen Troges abgelagert. Schichtungstypen, Pyrit- und Tongehalt, Korngrößen und Sedimentstrukturen bestimmen in Zone A die lithofazielle Zuordnung zur Bank- oder Hang-Fazies.Dolomite der Unterkreide und des unteren Jura wurden in die Untersuchung miteinbezogen.Biogeochemisch wurden 13 Aminosäuren (Glycin, Alanin, Valin, Serin, Threonin, Arginin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Methionin, Cystin, Tyrosin, Prolin und Histidin) in 21 Karbonat- und 2 Erdöl-Proben quantitativ bestimmt. Der Gesamtgehalt an Aminosäuren ist in den Gesteinen niedriger als in den Erdölen. Die Calcilutite aus Zone A und B zeigen niedrigere Gesamtgehalte an Aminosäuren als die Calcarenite. Auch die sekundären Dolomite weichen in der quantitativen Zusammensetzung der Aminosäuren von den benachbarten Kalksteinen ab. Die Dolomitisierung beeinflußt also die Verteilung der Aminosäuren. Eine Teufenabhängigkeit der Aminosäuren-Verteilung ist allerdings nicht festzustellen.Ferner wurden 7 Kohlenhydrate (Galaktose, Glukose, Mannose, Arabinose, Xylose, Ribose und Rhamnose) in den Erdöl-Proben nachgewiesen. Der Gesamtgehalt an Kohlenhydraten ist höher als der an Aminosäuren.Abschließend werden bestimmte experimentelle Untersuchungen angeregt.

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The Souedie oil field is situated in northeastern Syria. Main reservoir is the Upper Cretaceous Massive Limestone which can be subdivided into zone A, B and C. Fine-grained calcarenites (biomicrites and biopelsparites) predominate in zone A. Minor secondary dolomites are intercalated. Recrystallized calcilutites (biomicrites and biopelsparites) prevail in zone B. Zone C is mainly composed of secondary dolomite.The porosity of the Massive Limestone ranges from 2 to 22 per cent. The permeability, however, is low (0 to 50 md).The reservoir rocks were deposited within the mobile shelf of the Mesopotamian trough at the margin of a bank. Zone A can be divided into bank and slope facies by means of bedding features, grain size distribution and mineral content.Dolomites of Lower Cretaceous and Lower Jurassic age were briefly investigated.Thirteen amino acids (glycine, alanine, valine, serine, threonine, arginine, aspartic acid, glutamic acid, methionine, cystine, tyrosine, proline and histidine) were isolated from 21 carbonate rock and 2 oil samples and analyzed quantitatively. The total amount of amino acids is lower in the rock than in the oil specimens. The calcilutites of zone A and B contain less amino acids than the calcarenites. Secondary dolomites deviate in their quantitative composition from the surrounding limestones. Consequently dolomitization influences the distribution of amino acids. A relationship between depth of burial and amino acid distribution was not observed.Seven carbohydrates (galactose, glucose, mannose, arabinose, xylose, ribose, and rhamnose) were detected in the oil specimens. The total amount of carbohydrates is higher than the total amount of amino acids.In addition more experimental work is suggested.

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Résumé Le champ pétrolifère de Souédié est situé au nord-est de la Syrie. La roche magasin est constituée par le «Massive Limestone» du crétacé supérieur, qui est subdivisé en trois zones, soit A, B et C. Dans la zone A les calcarénites à grain fin (biomicrites et biopelsparites) dominent. Les dolomies secondaires ne forment que des intercalations mineures. La zone B contient principalement des calcilutites recristallisés (biomicrites et biopelsparites). Dans la zone C on trouve une prédominance des dolomies secondaires.La porosité de la matrice se situe, dans le «Massive Limestone», pour la plupart des cas entre 2 et 22%; la perméabilité par contre est faible (0 jusqu'à 50 md).Du point de vue paléogéographique, les roches-magasins du crétacé supérieur ont été déposées au bord d'un seuil dans le plateau continental du bassin mésopotamien. Les types de stratification, les teneurs en pyrite et en argile, la granulométrie et les structures sédimentaires déterminent en zone A l'appartenance lithofacielle au faciès de seuil ou à celui de talus.Les dolomies du crétacé inférieur et du jurassique inférieur ont également été examinées.Du côté biogéochimique on a effectué la détermination quantitative de 13 acides aminés (glycine, alanine, valine, sérine, thréonine, arginine, acide aspartique, acide glutamique, méthionine, cystine, tyrosine, proline, histidine) dans 21 échantillons de roche carbonatée et dans 2 échantillons de pétrole. La teneur totale en acides aminés est moins élevée dans les roches que dans les pétroles. Les calcilutites des zones A et B présentent des teneurs totales en acides aminés inférieures à celles des calcarénites De même, la composition quantitative des acides aminés des dolomies secondaires s'écarte de celle des calcaires voisins. La dolomitisation influence donc la répartition des acides aminés. Une interdépendence entre profondeur et distribution des acides aminés n'a pas été constatée.D'autre part, 7 hydrates de carbone (galactose, glucose, mannose, arabinose, xylose, ribose et rhamnose) ont été déterminés dans les échantillons de pétrole. La teneur totale en hydrates de carbone est supérieure à celle en acides aminés.Finalement certaines recherches expérimentales sont proposées.

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Souedie. , . — , , A, B C, A ( ); ; B — ( ); C — . 2 22%. : 0 50 md. — . 21 2 . 13 (, , , , , , , , , ). , . , . . , , , . . — : , , , , , . . , .

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Herrn Prof. Dr. G.Knetsch zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Rift-Parallele Schildwellungen in Arabien und auf den Zirkum N-Atlantischen Tafeln

Zusammenfassung Sowohl in Arabien, ne-Afrika und auf den den Atlantik umgebenden kontinentalen Tafeln können große, epirogene Wellenwürfe ausgemacht werden. All diese Undulation-Systeme sind im Streichen parallel zu benachbarten Riftsystemen ausgerichtet, und ihre Wellenlänge nimmt mit Abstand vom Rifttrog zu. Die Untersuchungen am arabischen Beispiel zu den Zusammenhängen zwischen Bildung ozeanischer Kruste einerseits und deren tektonischen Auswirkungen auf kontinentale Tafeln, wie Magmatismus, Orogenese und besonders in intra-platten dynamischer Hinsicht andererseits, scheinen neue Gesichtspunkte zur Paläogeographie zu eröffnen, und zum Verstehen der Ursachen und Evolution der Schildwellungen beizutragen. Sie zeigen, daß die Schildwellungen nicht im vollen morphologischen Ausmaß mit Beginn des Rifting einsetzen, sondern die Schildbereiche allmählich von der Riftseite her durchdringen (± 40 m. a.) und etwa 80 m. a. zur Vollentwicklung brauchen. Rift-parallele Becken und Schwellen sind in Rift-Nähe am ältesten und werden mit Abstand von letzeren jünger. Über die paläogeographischen Entwicklungen kann ferner gezeigt werden, daß der Wellungs-Prozeß nicht kontinuierlich, sondern in Schüben verläuft.Blattverschiebungen im Rahmen diagonal angelegter Scherung sind eine konjugate Reaktion zur kompressionellen Wellung oder Faltung. Große und kleinere Störungen oder Störungssysteme dieser Kategorie sind im Bereich der Schildwellungen fast immer vorhanden. Schildwellung, die in dieser Arbeit absichtlich etwas überbetont wird, scheint auf alten, auf tiefe Stockwerke erodierten und stark konsilidierten Kratonen gegenüber Scherung zu überwiegen (z. B. Arabischer Schild), während Scherung und Bruchschollen-Tektonik im Sedimentmantel jüngerer, wenig tief erodierter und wohl möglich weniger konsolidierter, kratonisierter Areale ausgeprägter ist (z. B. Europäisches Schollenmosaik).Es wird abgeleitet, daß die Schildwellungen wie die Scherungstektonik von horizontalen, kompressioneilen Verspannungen ausgelöst werden und letztere mit der Bildung und Ausbreitung ozeanischer Kruste (Mantel-Diapirismus, Ocean-Floor Spreading) in ursächlichem Zusammenhang stehen. Die aus tektonischen Gründen vermutete kompressionelle Verspanung kontinentaler Tafeln und deren Symmetriebindung an das world rift system scheint sich nunmehr durch direkte Messungen zu bestätigen, jedenfalls passen sowohl seismo-tektonische Herdmechanismen-Analysen, wie in situ-Druckmessungen in Europa ausgezeichnet zum tektonischen Modell.Arabien wird als Modell-Beispiel für Schildwellungen im Rahmen geodynamischer Beanspruchungen angesehen.

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Large and gentle warping sets are recognizable in Arabia, ne-Africa and on the continents, which surround the n-Atlantic rifts (former Laurasia). All these undulation systems are aligned parallel to neighbouring rift-systems and their wavelength increases with the distance from the rifts. In Arabia studies of the geodynamic interrelations of generation of new oceanic crust, on the one side, and its structural effects on the shield area, like magmatism, orogeny and especially intra-plate dynamics, on the other side, seem to provide new aspects and a better understanding for the causes and evolution of these warping structures. These studies imply that warping sets are not developed to their full morphological extend with the beginning of continental rifting, they seem to penetrate the shield areas slowly (± 40 m. a.) and grow gradually (± 80 m. a.), i. e. they are oldest next to the oceanic rift troughs and become younger with distance from them. It also can be stated that rift-parallel basins and uplifts are developed sporadically during episodes of increased tectonic activity.Lateral movements along diagonally arranged shear zones are a conjugate reaction to compressional shield folding; major faults or fault systems of this category are usually recognizable in warped areas. Shield warping, which is purposely overemphasised in this article, seems to be predominant on old, deeply eroded and strongly consolidated cratons, while shearing and block-tilting seem to prevail on younger, less deeply eroded and consolidated, cratonised areas.Continental warping as well as shearing is thought to be due to horizontal, compressional stresses caused by the injection and spreading of mantle derived, new oceanic crust (mantle diapirism, ocean-floor spreading). The postulated, horizontally compressional stress environment on continental plates and its symmetry relation to spreading-ridges seem now confirmed by two independant means, i. e. fault-plane solutions and in situstress measurements, especially in Europe.Arabia is considered as the model-example for crustal-warping and its causal relations to geodynamic processes.

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Résumé En Arabie comme aussi dans le NE de l'Afrique et tout autour de l'Atlantique, les plaques continentales sont affectées d'ondulations épirogéniques. Celles-ci ont une direction parallèle à celle du rift voisin et leur longueur d'ondes croît avec la distance au rift. Les recherches en Arabie sur les rapports entre la formation de la croûte océanique et le dynamisme interne des plaques continentales ont favorisé de nouvelles idées sur la paléogéographie et contribué à la compréhension du principe de l'ondulation des boucliers: elles montrent que l'ondulation des plaques ne commence qu'avec une faible dimension morphologique et qu'elle pénètre le bouclier successivement du côté du rift (+ou –40 m.a.). Le développement final est atteint après 80 m.a. environ. Les bassins proches du rift sont donc les plus vieux, tandis qu à plus grande distance sont les plus jeunes. Le développement paléogéographique montre en outre que l'ondulation se produit de façon discontinue et plutôt sporadique. Le décrochement latéral dans le système du cisaillement diagonal est une réaction équivalente à l'ondulation compressive ou du plissement.Des failles plus ou moins grandes ou des familles de failles de ce type existent presque toujours en association avec les ondulations des boucliers. Cette ondulation des boucliers semble l'emporter sur le cisaillement dans des cratons bien consolidés et profondément érodés, tandis que le cisaillement et la tectonique de microplaques caractérisent les couches sédimentaires des socles (peut-être cratonisés) moins profondément érodés.Il faut donc admettre que l'ondulation des bouckliers aussi bien que la tectonique de cisaillement se développe à cause de la compression latérale. La compression est en rapport avec la genèse et le développement de la croûte océanique (ocean-floor spreading, diapirs du manteau). On peut constater que la compression des plaques (supposée par la tectonique) et leur rapport avec le world rifting system est confirmé par des mesures directes. En tout cas, les analyses sismotectoniques et les mesures de pression in situ sont bien conformes au modèle tectonique. L'Arabie est prise comme modèle pour l'ondulation des boucliers et ses rapports avec la contrainte géodynamique.

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Prof. R.Brinkmann zum 83. Geburtstag gewidmet

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Kurzfassung zu Vorträgen gehalten am 19. und 20. 2. 1968 auf der 58. Jahresversammlung der Geologischen Vereinigung in Göttingen und am 27.2. 1975 auf der 65. Jahresversammlung in Karlsruhe.     

Petrogenesis and paleotectonic history of the Wild Bight Group,an Ordovician rifted island arc in central Newfoundland

The Wild Bight Group (WBG) is a sequence of early and middle Ordovician volcanic, subvolcanic and epiclastic rocks, part of the Dunnage Tectonostratigraphic Zone of the Newfoundland Appalachians. A detailed geochemical and Nd-isotopic study of the volcanic and subvolcanic rocks has been carried out to determine the geochemical characteristics of the rocks, interpret their palcotectonic environments and constrain their petrogenetic history. The lower and central stratigraphic levels of the WBG contain mafic volcanic rocks with island-arc geochemical signatures, including LREE-enriched are tholeiites with _Nd(t) =-0.1 to +2.2 (type A-I), LREE-depleted arc tholeiites with _Nd(t) =+5.6 to +7.1 (type A-II) and an unusual suite of strongly incompatible-element depleted tholeiites in which _Nd(t) ranges from-0.9 to +4.6 and is negatively correlated with¹⁴⁷Sm/¹⁴⁴Nd (type A-III). High-silica, low-K rhyolites occur locally in the central part of the stratigraphy, associated with mafic rocks of arc affinity, and have _Nd(t) =+4.7 to +5.4. The upper stratigraphic levels of the WBG dominantly contain rocks with non-arc geochemical signatures, including alkalic basalts with _Nd(t) =+4.6 to +5.5 (type N-I), strongly LREE- and incompatible element-enriched tholeiites that are transitional between alkalic and non-alkalic rocks with _Nd(t) =+4.4 to +7.0 (type N-II) and rocks with flat to slightly LREE-enriched patterns and _Nd(t) =+5.1 to +7.4 (type N-III). Rocks with non-arc and arc signatures are locally interbedded near the stratigraphic type of the WBG. Nd-isotopic data in the type A-I and A-II rocks are generally compatible with mixing/partial melting models involving depleted mantle, variably contaminated by a subducted crustally-derived sediment. The petrogenesis of type A-III rocks must involve source mixing and multi-stage partial melting, but the details are not clear. The geochemistry and Nd isotope data for types N-I, N-II and N-III rocks are compatible with petrogenetic models involving variable partial melting of a source similar to that postulated for modern oceanic island basalts. Comparison of the WBG with modern analogues suggests a 3-stage developmental model: stage 1) island-arc volcanism (eruption of type mafic volcancs); stage 2) arc-rifting (continued eruption of type A-I, A-I, eruption of types A-II and A-III mafic volcanics and high-silica, low-K rhyolites); and stage 3) back-arc basin volcanism (continued minor eruption of type A-I basalts, eruption of types N-I, N-II, N-III basalts). Stages 1 and 2 volcanism involved partial melting of subduction contaminated mantle, while stage 3 volcanism utilized depleted-mantle sources not affected by the subducting slab. This model provides a basis for interpreting coeval sequences in central Newfoundland and a comparative framework for some early Paleozoic oceanic volcanic sequences elsewhere in the Appalachian orogen.     

Hf isotope systematics in granitoids from the central and southern Alps

First initial-Hf isotopic compositions for samples from the Alpine domain are presented and discussed. The results are mainly based on zircons and a few whole rocks with ages between 30 and 450 Ma. Of those so far analyzed, the present-day Hf isotopic compositions of zircons from non-metamorphic and metamorphic granitoid rocks vary between 0.2824 and 0.2829. Zircon populations with concordant U-Pb ages have much higher initial ¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf than inversely discordant populations which have been contaminated with older zircons containing less radiogenic Hf. Correlated Nd-Hf crustal-residence ages have been found involving model parameters of Hf/Nd=f(Lu/Hf)/f(Sm/Nd) 1.6 for the depleted mantle and f(Lu/Hf)/f(Sm/Nd) 1.2 for elemental fractionations in the crust. The model implies ¹⁷⁶Lu/¹⁷⁷Hf of 0.017 for the bulk crust. It is suggested that the granitoid rocks are the result of mixing of subcontinental mantle-derived magmas with 1.7 Ga old recycled and partially molten crustal material. The continental/mantle component mass-ratio values for the granitoids range between 0.3 and 2.     

Zur Sedimentologie eines arktischen Deltas (Colville Delta,Nordalaska)

Zusammenfassung Im August 1971 wurden vom Verfasser Feldarbeiten zur Sedimentologie des Colville Deltas, Alaska, durchgeführt. Aus subaquatischen Typlokalitäten wurden Probenkerne gezogen und auf Strukturen, Korngrößen und Mineralogie hin untersucht. Neben konventionellen Labormethoden kamen moderne elektronische Verfahren zum Einsatz (Röntgenradiographie, Röntgendiffraktometrie, Elektronenmikroskopie). Die Arbeiten sind Teil eines Programmes, dessen Gesamtleitung Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, hatte und das unterstützt wurde von: Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research.

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In August 1971, sedimentological field work was carried out by the author in the Colville River delta, Alaska. Short cores were taken from several deltaic environments and analyzed for structure and composition. Laboratory analysis included both conventional laboratory methods and modern electronic techniques (radiography, X-ray diffractometry, electron microscopy). The research reported is part of a program headed by Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, and was supported by the Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research.

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Résumé En auguste 1971 l'auteur a étudié sur le terrain la sédimentologie du delta de Colville (Alaska). On a prélevé des échantillons dans des profiles de divers environnements typiques; on en a examiné les structures et la composition par les méthodes traditionelles et électroniques (rayons X, radiographie et diffractométrie, microscope électronique). Ces investigations font partie d'un programme sous la direction du Prof. Dr. H. J. Walker, Baton Rouge, USA, subventionné par »Arctic Program and Geography Programs, Office of Naval Research«.

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1971 . , . , . , - , . , . . H. J. Walker, Baton Rouge, USA Arctic Program, and Geography Programs, Office of Naval Research.

     

Palaeomagnetic investigations of the tertiary and quaternary igneous rocks: IV The tertiary volcanic rocks of the Tokaji mountains,Hungary

Measurements are reported from samples collected at twenty three sites in the Tokaj mountains of north-eastern Hungary. The simplest interpretation of the results is in terms of geomagnetic field reversals, for there is no petrological or magnetic evidence of self reversal or of correlation of oxidation state and magnetic sign. Four magnetic zones satisfy the minimum stratigraphic requirements, speculative use of these zones against theHeirtzler et al. magnetic time scale as a control suggests locating the Miocene-Pliocene boundary at 11.75 my. However it seems probable that much of the lower Sarmatian is not represented in the Tokaj samples, although the scatter of individual readings suggest secular variation is averaged out. The virtual pole position at 70.4 W, 82.8 N is not significantly different from the theoretical dipole field.

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Zusammenfassung Es wird über paläomagnetische Messungen an ungarischen Gesteinen berichtet, die von 23 Punkten in den Tokajer Bergen stammen.Die Ergebnisse werden als magnetische Feldumkehrungen gedeutet, da sich weder für Selbstumkehrungen noch für Beziehungen zwischen den jeweiligen Oxidationszuständen der Ilmenite und Titanomagnetite und den magnetischen Daten Anhaltspunkte ergeben haben.Vier magnetische Zonen entsprechen dieser stratigraphischen Abfolge; ein möglicher Vergleich dieser Zonen mit der magnetischen Zeitskala vonHeirtzler u. a. als Kontrolle legt die Vermutung nahe, die Miozän-Pliozän-Grenze mit 11,75 Millionen Jahren anzugeben.Einerseits ist es wahrscheinlich, daß das Untere Sarmat durch die Tokajer Vulkanite nicht vollständig erfaßt wird, andererseits kann eine Säkular-Variation als Deutungsmöglichkeit wahrscheinlich ausgeschlossen werden.Die virtuelle Pol-Position mit 70.4 W, 82.8 N weicht nicht bedeutend vom theoretischen Dipol-Feld ab.

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Résumé Des mesures paléomagnetiques ont été effectuées sur des roches hongroises qui proviennent de 23 endroits des montagnes TokaÏ.Les résultats sont interprétés comme des inversions du champ magnétique car il n'y a pas de raisons d'admettre ni d'auto-inversion ni de rapports entre les états d'oxidation des ilménites et des titanomagnétites et les données magnétiques.Quatre zones magnétiques correspondent à cette suite stratigraphique; une comparaison possible de ces zones avec l'échelle du temps deHeirtzler et al. comme contrÔle laisse supposer que la limite Miocène-Pliocène se situe à 11.75 millions années.Il est probable d'une part qu'une grande partie du Sarmatien inférieur n'est pas représentée par ces roches volcaniques de TokaÏ, d'autre part qu'une variation séculaire comme un interprétation possible peut Être exclue avec grande probabilité.La position virtuelle du pÔle avec 70.4 ouest, 82.8 nord n'est pas très différente du champ théorique du dipole.

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, 23 , . , . . , , . , . Heirtzler'a, , , - 11,75 . — , , , . 70,4 W, 82,8 N .

     

Are the Venezuelan fault systems part of the southern Caribbean plate boundary?

Three major fault systems have been recognized in Venezuela: the Oca, Boconó, and El Pilar fault zones. The Boconó-El Pilar system is an active, Late Pleistocene-Holocene fault system, which extends for over 1300 km between the Venezuela-Colombia border, through the Venezuelan Andes and along the northern Venezuelan coast, to the east of Trinidad. Recent tectonic evidence suggests that until the Late Tertiary or Early Quaternary, the Caribbean Plate-South America Plate boundary included the El Pilar and Oca fault systems. Since then, it has included the Boconó fault system. Right-lateral offset along these fault systems is not sufficient to derive the Caribbean Plate from Pacific crust; alternatively, the Caribbean Plate may have been a part of the South America Plate until comparatively recent geologic-time.

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Zusammenfassung Drei wichtige Bruchsysteme sind in Venezuela festgestellt worden: die Oca, Boconé und El Pilar Bruchzonen. Das Boconó-El-Pilar-System ist ein aktives, Spätpleistozänes-Holozänes System, daß sich über mehr als 1300 km erstreckt, von der venezolanischkolumbianischen Grenze, durch die venezolanischen Anden und längs der nördlichen venezolanischen Küste, bis östlich von Trinidad. Rezente tektonische Daten lassen andeuten, daß bis zum Spättertiär oder Frühquartär, die Grenze zwischen der Karibischen Platte und der Südamerika-Platte die El Pilar- und Oca-Bruchsysteme einschloß. Später hat sie das Boconó-Bruchsystem eingeschlossen. Rechtsinnige Blattverschiebung an diesen Bruchsystemen ist nicht groß genug, um die Karibische Platte als ein Stück pazifischer Kruste zu betrachten; oder aber, die Karibische Platte war mit der Südamerika-Platte vereinigt bis zu einem relativ jungen geologischen Alter.

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Resumen Se han establecido tres sistemas mayores de fallamiento en Venezuela: las zonas de falla de Oca, Boconó y El Pilar. El sistema de Boconó-El Pilar es un sistema de falla activo pleistoceno-holoceno, el cual se extiende por más de 1300 km entre la frontera colombo-venezolana, a traves de los Andes venezolanos y a lo largo de la costa norte de Venezuela, hasta más al este de Trinidad. Evidencias tectónicas recientes sugieren que hasta el Terciario Tardio o Cuatemario Temprano, el límite entre las Plaças del Caribe y de América del Sur incluía los sistemas de falla de Oca y El Pilar. Desde entonces incluye al sistema de falla de Boconó. El desplazamiento de rumbo hacia la derecha a lo largo de estos sistemas de fallamiento no es suficiente para derivar la Plaça del Caribe de la corteza pacifica; alternativamente, la Placa del Caribe puede haber sido parte de la Placa de América del Sur hasta una época geológica relativamente reciente.

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: , ' El Pilar. - / , 1300 - , . , 1 Pilar. '. , , , , , .

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Dedicated to the memory of John D. Weaver.     

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

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

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

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

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

     

Electrical resistivity structure of the eastern Moroccan Atlas System and its Tectonic implications

The electrical resistivity structure of the crust and upper mantle of the Atlas Mountain System was studied using magnetotelluric and geomagnetic deep soundings. Field experiments were done in eastern Morocco along a traverse from the Anti Atlas to the Rides Rifaines in two campaigns in 1983 and 1988.Zones of very low electrical resistivity could be identified in the various structural settings at different depth ranges, most likely connected directly to the tectonic evolution of the mountain belts. A mid-crustal low resistivity layer with total conductance (thickness-resistivity ratio) of about 2000 Siemens stretches from the southern border of the High Atlas towards the Middle Atlas. This layer seems to characterize the base of crustal detachment, e.g., the plane for large horizontal overthrusting, and supports the idea of thick- and thin-skinned tectonics involved in Atlasic mountain building. In the western Middle Atlas an upper-crustal low resistivity layer (at depth < 10 km) was found in the area where volcanic activity was present, pointing towards a direct relation between low electrical resistivity and volcanic or postvolcanic events. North of the Middle Atlas resistivity structures change totally: The Pre and parts of the Sub-Rif have a highly conductive cover, presumably connected to the molasse basin. Total conductance was calculated to reach 6000 Siemens. No further conductive structures, like, e.g., the ones found beneath the High and Middle Atlas, are seen within the resistive crust, but at much greater depth within the upper mantle.

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Zusammenfassung Im marokkanischen Atlas-System wurde der elektrische Widerstand der Kruste und des oberen Mantels mit magnetotellurischen und erdmagnetischen Tiefen-Sondierungen erkundet. Die Feldmessungen wurden in den Jahren 1983 und 1988 im östlichen Marokko entlang einer Traverse vom Anti Atlas bis in das Rif durchgeführt.In den einzelnen strukturellen Einheiten wurden in unterschiedlichen Krustentiefen Schichten sehr kleiner elektrischer Widerstände entdeckt, die direkt mit der tektonischen Entwicklung des Atlasgebirges verknüpft zu sein scheinen. Zwischen dem Südrand des Hohen Atlas und dem Mittleren Atlas im Norden erstreckt sich eine Zone sehr kleiner Widerstände (integrierte Leitfähigkeit etwa 2000 Siemens) in mittleren Krustentiefen. Diese Schicht scheint einen Bereich krustaler Ablösung zu kennzeichnen und kann als Basis einer weitspannigen Überschiebung angenommen werden. Diese Form der »thick- & thin-skinned« Tektonik scheint wesentlich am Prozess der Gebirgsbildung im Atlas beteiligt zu sein. Im westlichen Mittleren Atlas, im Bereich des jungen Vulkanismus, wurde eine gutleitende Zone in der oberen Kruste (Tiefe < 10 km) gefunden. Diese Beobachtung legt einen direkten Zusammenhang zwischen erhöhter elektrischer Leitfähigkeit und vulkanischen bzw. postvulkanischen Ereignissen nahe. Nördlich des Mittleren Atlas ändern sich die Widerstandsstrukturen sehr stark: Im Prä- und teilweise auch noch im Sub-Rif liegt eine sehr gut leitende Deckschicht (integrierte Leitfähigkeit etwa 6000 Siemens) über einem hochohmigen Basement. In der Kruste des Rif werden keine weiteren, tieferliegenden Schichten erhöhter Leitfähigkeit gefunden, wie sie z.B. unter dem Hohen Atlas vorliegen. Dagegen gibt es Hinweise auf Zonen hoher Leitfähigkeit im oberen Mantel.

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Résumé Dans l'Atlas marocain la résistivité électrique de la croûte et du manteau supérieur a été étudiée à l'aide des sondages magnétotelluriques et géomagnétiques. Ces travaux ont été effectués le long d'une traverse menant de l'Anti-Atlas jusqu'au Rif durant les années 1983 et 1988.Dans différentes profondeurs de la croûte terrestre des zones de résistances électriques très basses ont pu être découvertes ce qui peut être attribué à l'évolution tectonique de l'Atlas. Une couche de résistances très basses (conductance vers 2000 Siemens) s'étend entre le bord au sud du Haut Atlas et l'Atlas Moyen au nord. Cette couche peut être le signe d'un détachement de l'écorce et d'une poussée très vaste. Cette forme tectonique »thick- & thin-skinned« semble être essentiellement responsable du processus de la formation orogénique de l'Atlas. Une zone de bonne conductance se trouve dans la croûte terrestre supérieure (profondeur < 10 km) dans l'ouest de l'Atlas Moyen aux environs de l'activité volcanique caractérisant une relation directe entre une haute conductance électrique et des événements volcaniques et post-volcaniques. Vers le nord de l'Atlas Moyen les structures de résistance subissent un changement total: Au Pré- et partiellement aussi au Subrif se trouve une bonne couche guide (conductance vers 6000 Siemens). Aucune autre couche de conductance supérieure — comme au-dessous du Haut Atlas — n'a été découverte dans la croûte du Rif. On en décèle, par contre, dans le manteau supérieur.

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1983 1988 - . , , , . ( 2000 Si). , , . , »thick- & -thin-skinned«, , . , ( 10 ) . , - . : - , , - , : 6000 Si. . .

     

Chemical alteration of the oceanic crust

The alteration of the upper oceanic crust through sea water-basement rock interaction produces different and distinct alteration zones with increasing depth. The zonation generally shows a consistent worldwide pattern.The uppermost basement is influenced by oxidative sea water-basalt alteration at low temperatures and high water/rock ratios. With increasing crustal depth or even in a single pillow the temperatures rise, the water/rock ratios become lower, the redox and pH values normally decrease, and the oxidative zone is followed by a non-oxidative one. Below these zones the basement has suffered high-temperature alteration under reducing and acidic conditions.This results in chemical modifications of the rocks by the addition or leaching of certain elements, and has also consequences for the composition of sea water.From our own data and data presently available in the literature I summarize the mineralogical and geochemical characteristica of sea water alteration processes affecting the oceanic crust.

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Zusammenfassung Die chemische Veränderung der oberen ozeanischen Kruste durch Gestein/Meerwasser-Interaktionen produziert verschiedene und unterscheidbare Alterationszonen die von der Krustentiefe abhängig sind. Diese Zonierung zeigt weltweit vergleichbare Muster.Das oberste Basement wird von einer niedrig temperierten oxidativen Meerwasseralteration beeinflußt. Mit zunehmender Krustentiefe steigen die Reaktionstemperaturen an, die Redox- und pH-Werte werden kleiner, d.h. nichtoxidative Alterationsvorgänge dominieren. Unterhalb dieser Zonen wird die ozeanische Kruste überwiegend von reduzierenden und sauren Hydrothermallösungen alteriert.Im Verlauf der Seewasser/Basalt-Reaktionen werden die Gesteine mineralogisch und chemisch verändert, indem verschiedene Elemente aus den Basalten herausgelöst und wiederum andere aufgenommen werden. Diese Vorgänge haben auch für die Zusammensetzung des Meerwassers drastische Konsequenzen.Mit Hilfe publizierter aber vor allem mit eigenen Daten werden die mineralogischen und geochemischen Charakteristika der unterschiedlichen Alterationsprozesse zusammengefaßt dargestellt.

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Résumé L'altération de la partie supérieure de la croûte océanique sous l'action de l'eau de mer engendre plusieurs zones distinctes qui se succèdent de haut en bas. Ce zonage présente d'ordinaire une extension mondiale.La partie supérieure de la croûte est affectée d'une altération oxydante de basse température du basalte. Vers le bas, parfois même au sein d'un même pillow, la température s'élève, la quantité d'eau décroît, le potentiel redox et le pH diminuent, de sorte que la zone d'oxydation est suivie d'une zone non oxydante. En-dessous de ces deux zones, les roches ont subi une altération de haute température dans des conditions acides et réductrices.Il en résulte des changements de la composition chimique des roches par apport ou par lessivage de certains élements, ainsi qu'une modification de la composition de l'eau de mer.A partir des données de la littérature et surtout de mes propres observations, je présente une synthèse des caractères minéralogiques et géochimiques des divers processus de l'altération sous-marine.

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, . . . , pH , .. , . . , , , . . , . . , .

     

Orthodoxy and creativity in theories of mountain building before 1922

In the 1870s, theories of mountain building emerged from little more than speculation to inference based on a growing body of observation and documentation. This coincided with abandonment of models stressing uplift, and their replacement, in the new orthodoxy, by models in which earth contraction led to lateral compression in its outer shell. Nevertheless, perceived weaknesses in this model gave impetus to new theories, some emphasizing primary vertical movement, and others continental displacement or subcrustal flow. The rebel theories added to the understanding of earth processes in important ways, by drawing attention to the weaknesses in the prevailing orthodoxy. But, in 1922, the complete answer remained out of reach.

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Zusammenfassung Die siebziger Jahre des vorigen Jahrhunderts brachten den Anfang von wissenschaftlich fundierten Theorien der Gebirgsbildung. Diese Zeit sah auch den Übergang von Erhebungstheorien zur neuen Lehrmeinung, nach welcher Erdkontraktion zu lateralen Drucken in der Außenhülle der Erde führte. Erkannte Schwächen dieses Modells führten jedoch zu neuen Gegentheorien, von denen einige primäre Vertikalbewegungen in den Vordergrund stellten, während andere Kontinentalverschiebung oder Unterströmungen als den Motor der Gebirgsbildung sahen. Diese Gegentheorien haben den Fortschritt der Erdwissenschaften gefördert, indem sie auf Schwächen der herrschenden Lehrmeinung aufmerksam machten. Aber selbst zu Argands Zeit war ein völlig befriedigendes Modell noch gar nicht erreichbar.

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Résumé C'est dans les années 1870–1880 que commençaient à s'établir les premières théories vraiment scientifiques de l'orogenèse. C'était la décade qui marqua l'abandon des théories à base de soulèvement et le début du règne de la nouvelle orthodoxie d'après laquelle la contraction de la terre mène à la compression latérale d'une pellicule extérieure. Néansmoins, certaines faiblesses du nouveau modèle servaient d'élan à des théories rebelles dont quelques-unes soulignaient l'importance des soulèvements primaires, tandisque d'autres cherchaient le moteur de l'orogenèse dans la dérive des continents ou dans des courants dans une masse quasi-fluide subcrustale. Ces théories rebelles ont avancé la science en soulignant les faiblesses de l'orthodoxie. En fin de compte, une solution complètement satisfaisante ne paraissait pas encore pouvoir être atteinte à l'époque d'Argand.

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70- . , . , , , , . , . .