Laboratory growth of sector zoned clinopyroxenes in the system CaMgSi2O6-CaTiAl2O6

Sector zoning has been experimentally reproduced in CaMgSi₂O₆-CaTiAl₂O₆ clinopyroxene crystals by isothermal crystallization using seed crystals. Element partitioning in different growth sectors and between the core and rim portions in single crystals was analysed in relation to growth rate R and degree of supercooling T. The TiO₂ and Al₂O₃ contents increase with increase in R and T, but when they are compared between different sectors in a single crystal grown at the same T, they correlate negatively with R. The order of faces in respect of contents of TiO₂ and Al₂O₃ is (100)>(110)(010)(111) at T= 13° C and 18° C but changes to (110)>(100)>(010)>(111) at T= 25° C. The growth mechanism is concluded to be controlled by interface kinetics at T= 13–25° C for all these faces, while at T=45° C this relation holds for (100) and (010) faces, but not for (110) and (111), based on the growth rate versus supercooling relation and surface microtopographic observations. The interface kinetics play the essential role in the formation of sector zoning, when the layer growth mechanism takes place.     

Possible non-equilibrium oxygen isotope effects in mantle nodules,an alternative to the Kyser-O'Neil-Carmichael18O/16O geothermometer

Kyser, O'Neil, and Carmichael (1981, 1982) measured the ¹⁸O values of coexisting minerals from peridotite nodules in alkali basalts and kimberlites, interpreting the nodules as equilibrium assemblages. Using Ca-Mg-Fe element-partition geothermometric data, they proposed an empirical¹⁸O/¹⁶O geothermometer: T(°C)=1,151–173–68 ², where is the per mil pyroxene-olivine fractionation. However, this geothermometer has an unusual crossover at 1,150 °C, and in contrast to what might be expected during closed-system equilibrium exchange, the most abundant mineral in the nodules (olivine) shows a much greater range in ¹⁸O (+4.4 to +7.5) than the much less abundant pyroxene (all 50 pyroxene analyses from spinel peridotites lie within the interval +5.3 to +6.5). On ¹⁸O-olivinevs. ¹⁸O-pyroxene diagrams, the mantle nodules exhibit data arrays that cut across the ¹⁸O=zero line. These arrays strongly resemble the non-equilibrium quartzfeldspar and feldspar-pyroxene ¹⁸O arrays that we now know are diagnostic of hydrothermally altered plutonic igneous rocks. Thus, we have re-interpreted the Kyser et al. data as non-equilibrium phenomena, casting doubt on their empirical geothermometer. The peridotite nodules appear to have been open systems that underwent metasomatic exchange with an external, oxygen-bearing fluid (CO₂, magma, H₂O, etc.); during this event, the relatively inert pyroxenes exchanged at a much slower rate than did the coexisting olivines and spinels, in agreement with available exchange-rate and diffusion measurements on these minerals. This accounts for the correlation between ¹⁸O pyroxene-olivine and the whole-rock ¹⁸O of the peridotites, which is a major difficulty with the equilibrium interpretation.Contribution No. 3978, Publications of the Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology     

Die isotopische Verteilung von Kohlenstoff und Schwefel in Marmor und anderen Metamorphiten

Zusammenfassung Die C¹²/C¹³-Verhältnisse des Karbonatanteils metamorpher Gesteine liegen mit ihren C¹³-Werten zwischen –8,2 und –22,9 recht niedrig. Die Graphitanteile haben ein C-Isotopenverhältnis –15,7. Prä- bis postkambrischer Marmor aus verschiedenen europäischen Vorkommen ist auf Grund der Isotopenrelationen des Karbonatkohlenstoffs vermutlich marin entstanden. Seine Graphite lassen sich in 2 Gruppen einteilen: Gruppe I mit –19,4 bis –28%.; Gruppe II mit –5,2 bis –16,8. Die S³²/S³⁴-Verhältnisse von sulfidischem Eisenerz aus eklogitischen Gesteinen der Münchberger Gneismasse haben einen relativ kleinen Schwankungsbereich, von 12,0.

---

The C¹²/C¹³-ratio of carbonate-carbon in metamorphic rocks is relatively low: C¹³: –8,2 to –22,9; graphitic carbon shows its normal isotopic composition: –15,7. Pre- and postcambrian marbles can be presumed of marine origin on the ground of the isotopic composition of carbonate-carbon whereas their graphites can be divided in two groups: Group I has a C¹²/C¹³-ratio supposed to be typical of organic origin; Group II is surprisingly high in C¹³. The S³²/S³⁴-ratios of ironsulfides from eclogitic rocks (Münchberger Gneismasse) show a relatively narrow spread of 12,0 per mil.

---

Résumé Le rapport C¹²/C¹³ du carbone des carbonates dans les roches métamorphiques est relativement petit (C¹³ =–8,2 à –22,9). Le carbone graphitique a sa composition isotopique normale, – 15,7. Les marbres pré- à postcambriens sont probablement marins selon la composition isotopique des carbonates. Leurs graphites forment deux groupes: le premier groupe a des rapports C¹²/C¹³ typiques d'une origine organique, le deuxième groupe contient plus de C¹³ que la normale. Les relations S³²/S³⁴ des sulfures de fer des roches éclogitiques (Münchberger Gneismasse) ne montrent pas de grandes variations isotopiques (12,0).

---

¹²/¹³ , . . ¹³ 8,2 22,9 . 15,7 . , , , . : 19,4 28, — 5,2 16,8. S³²/S³⁴ , , 12,0.

     

The reactivation of the ancient structure and corresponding changes in the Earth's crust. An example of the Bohemian Massif

The geological reconstructions suggest that prior to the Upper-Proterozoic sedimentation the Bohemian Massif was formed by a relatively uniform, stable crust with highgrade metamorphites near the surface. This ancient Moldanubian Formation is thought to be 1000–1800 m. y. old. The lowest Earth's crust layer of the initial Moldanubian structure is inferred to be composed by partially hydrated ultramafics.Three principal units showing different development of the initial structure are briefly discussed. The Moldanubicum represents a rigid block. The old Moldanubian sequence was transformed mainly due to the Paleozoic periplutonic metamorphism. An Upper-Proterozoic graben-type collapse generated the Teplá-Barrandian and Labe basins. Attention is given to the possible causes, mechanism and consequences of the longlasting geosynclinal subsidence. In Erzgebirge and Sudeten the initial Moldanubian structure was transformed in a combined way due to the geosynclinal development and Paleozoic metamorphism. Corresponding changes in the Earth's crust are discussed.

---

Zusammenfassung Geologische Rekonstruktionen führen zur Ansicht, daß die Böhmische Masse in der Zeitperiode vor der oberproterozoischen Sedimentation aus verhältnismäßig gleichartiger, stabiler Erdkruste mit nahe der Erdoberfläche gelegenen, durch Tiefenmetamorphose umgewandelten Gesteinen bestand. Das Alter dieser »moldanubischen« Formation wird auf 1000 bis 1800 Mill. Jahre geschätzt. Der untere Teil der moldanubischen Ausgangskruste dürfte wahrscheinlich von partiell hydratisierten Ultramafiten aufgebaut worden sein.Im vorliegenden Aufsatz werden drei Gebiete besprochen, wo eine unterschiedliche Entwicklung des ursprünglichen Baues erfolgte. Das Moldanubikum bildet einen rigiden Block, worin der ursprüngliche Ausgangsbau vor allem durch die paläozoische periplutonische Metamorphose umgewandelt wurde. In dem Teplá-Barrandium- und dem Labe (Elbe)-Gebiet erfolgte im oberen Proterozoikum eine Grabeneinsenkung des alten Baues in die Tiefe. Im Text wird ein Modell von Ursachen, Mechanismus und Folgen der langfristigen geosynklinalen Subsidenz dieses Gebietes dargestellt. Im Erzgebirge und in den Sudeten wurde der moldanubische Ausgangsbau durch eine geosynklinale Entwicklung und die paläozoische Metamorphose umgewandelt. Die unterschiedliche Entwicklung führte zu Änderungen in der Zusammensetzung und Mächtigkeit der Erdkruste, die in erwähnten Einheiten durch seismische Charakteristik gekennzeichnet wird.

---

Résumé Une reconstruction géologique montre que le Massif de Bohême était formé — avant la sédimentation du Protérozoique supérieur — par une écorce relativement stable et uniforme avec des métamorphites profondément transformée située près de la surface. L'âge de cette ancienne formation »Moldanubienne« est estimée à 1000–1800 millions d'années. La couche la plus profonde de la croûte originelle de la structure Moldanubienne initiale est considerée comme composée par des roches ultramafiques, hydratées en partie.L'auteur discute brièvement les trois unités principales d'ou découle un développement différent de la structure initiale. Le Moldanubien forme un bloc rigide dans lequel la structure initiale de départ a été transformée principalement par le métamorphisme paléozoïque périplutonique. Au Protérozoïque supérieur, un effondrement du type graben a créé les bassins Teplá-Barrandien et de Labe. Les causes possibles, le méchanisme et les conséquences de la subsidence géosynclinale de longue durée sont étudiées. Dans l'Erzgebirge et dans les Sudètes, la structure moldanubienne initiale a été transformée par le développement géosynclinal de même que par le métamorphisme paléozoïque. Les changements y correspondant dans l'écorce terrestre sont discutées.

---

, , . «» 1000 1800 . , , . . . . - . , . . .

     

Hypotheses on the origin of the Ries Basin,Germany, from 1792 to 1960

Hypotheses preceding the establishment of the impact theory in 1960 tried to rely the origin of the Ries Basin on endogenic or exogenic forces and models which at the time of the authors were successfully applied for the explanation of geologic phenomena. This comprehensive review on the history of Ries hypotheses provides a prospect of the succession of some geologic ideas from the end of the 18th century until the middle of the 20th.

---

Zusammenfassung Vor der im Jahre 1960 begründeten Impakttheorie aufgestellte Hypothesen versuchten die Entstehung des Riesbeckens auf diejenigen endogenen oder exogenen Kräfte und Modelle zurückzuführen, die zur Zeit ihrer Autoren jeweils mit Erfolg zur Erklärung geologischer Phänomene angewendet wurden. Die zusammenfassend dargestellte Geschichte der Ries-Hypothesen bietet daher ein Abbild der Abfolge einiger geologischer Ideen vom Ausgang des 18. Jahrhunderts bis zur Mitte des 20sten.

---

Résumé Avant la théorie de l'impact conçue en 1960, des hypothèses proposées tentaient de ramener la genèse du bassin de Ries à des forces endogènes ou exogènes et à des modèles qui, à l'époque de leurs auteurs, furent appliquées chaque fois avec succès pour l'explication de phénomènes géologiques. L'exposé historique ici présenté, concernant les hypothèses sur le Ries, fait voir quelques-unes des idées géologiques émises depuis la fin du 18^e siècle jusqu'à la moitié du vingtième.

---

, 1960 ., . . , , . . 18- 20- .

     

L'Association Shoshonitique du Damavand (Iran)

Résumé La suite magmatique du Damavand — un volcan isolé dans l'Elbroz, au Nord de l'Iran-a les caractéristiques d'une association magmatique avec absarokite-shoshonitebanakite. Toutefois, la relative rareté des termes intermédiaires permet de poser le problème de l'unicité de la série.L'origine de ces laves potassiques est discutée en fonction d'une paléosubduction océanique, partie du Zagros à l'Aquitanien ou, alternativement, en fonction d'une structure naissante de la Caspienne.

---

Zusammenfassung Die magmatische Serie von Damavand, aus einem isolierten Vulkan in der nordiranischen Elbroz-Provinz, weist alle Eigenschaften einier Absarokit-Shoshonit-magmatischen Assoziation auf.Die Herkunft dieser Kalilaven wird in bezug auf einer ozeanischen Palaeosubduktion, die im Zagros während des Aquitains anfing, diskutiert. Die Alternative eines Zusammenhangs mit der kaspischen Struktur wird in Betracht gezogen.The Damavand magmatic series — from an isolated volcano in the Elbroz province, north of Iran — holds all characters of an absarokite-shoshonite-banakite magmatic association. However, the intermediate terms are too seldom to solve the problem of the series unity.The origin of these potassic lavas is discussed as related to either an oceanic paleosubduction which started from the Zagros at Aquitanian, or, possibly, related to the evolving Caspian structure.

---

du Damavand, , -. , , . .

     

Occurrence and40Ar/39Ar dating of a granite in Thera (Santorini,Greece)

A granite was drilled in the prevolcanic basement of Thera, an island of the Attico-Cycladic belt. It intruded the blueschist facies country rocks. K-Ar biotite ages and Ar-Ar plateau ages on two feldspars indicate rapid cooling, as all ages cluster around 9.5 Ma. Its occurrence indicates that the thermometamorphic evolution that characterizes the Attiko-Cycladic belt extends as far as Thera.

---

Zusammenfassung Auf der Insel Thera, im Attiko-Kykladishen Gürtel, ist ein Granitkörper in einer Tiefe von ca. 250 m durch eine Bohrung aufgedeckt. Dieser Granitkörper ist in metamorphen Gesteinen von Blauschiefer-Facies intrudiert. K-Ar-Biotit- und Ar-Ar-Feldspat-Altersbestimmungen streuen um 9.5 Ma. Diese Alter weisen auf rasche Abkühlung des Granitkörpers hin. Es zeigt sich somit, daß die thermometamorphe Entwicklung des Attiko-Kykladischen Gürtels bis zur Insel Thera reicht.

---

Résumé Un forage a été pratiqué dans un granite du socle pré-volcanique de l'île de Thera, qui appartient à la ceinture attico-cycladique. Ce granite a intrudé les roches encaissantes de facies schistes bleus. Les datations effectuées sur les biotites par la méthode K-Ar et les âges-plateau des feldspaths obtenus par la méthode Ar-Ar indiquent un refroidissement rapide, puisque tous les âges sont de l'ordre de 9,5 Ma. Ce granite montre que l'évolution thermométamorphique qui caractérise la ceinture Attico-Cycladique s'étend jusqu'à l'île de Thera.

---

Thera 250 . . / / 9,5 . , . .. , Thera.

     

Problems in Himalayan geology

The Central Crystalline Axis of the Great Himalaya holds clues to the solution of many problems dealing with the crystallines, metamorphics and geological contrasts encountered in the areas to the north and south of the Axis. The problems discussed include criteria for deciphering the stratigraphy in the Himalayan zone to the south of the Crystalline Axis, age of Jutogh and Chail groups, their relationship with each other and with the Crystalline Axis, nature of the Simla Slates, Jaunsar, Blaini, Infra-Krol, and Krol formations, unfossiliferous nature of the Palaeozoic and Mesozoic sediments, relationship between the Lower, Middle and Upper Tertiaries and the age, presence and absence, and also the cause of metamorphism. It has been found that high grade metamorphism is not a Tertiary phenomenon. Very low grade metamorphism in the sedimentaries and the absence of plutonic intrusives from the Palaeozoic, Mesozoic and Tertiary sedimentary rocks indicate that magmatism, regional metamorphism and orogeny are not always mutually associated in space and time. Orogenic and epeirogenic episodes other than Cretaceous-Tertiary hold clues to many problems of Himalayan Geology.

---

Zusammenfassung Die zentrale kristalline Achse des Gro\en Himalaya bietet den Schlüssel für die Lösung vieler Probleme für die im Norden und Süden gelegenen Metamorphite und die geologischen GegensÄtze. Neue Daten für die Deutung der Stratigraphie in der Himalaya-Zone südlich der kristallinen Achse, das Alter der Jutogh- und der Chail-Gruppe, ihre Beziehung untereinander und zur kristallinen Achse, die Natur der Simla Slates sowie der Jaunsar-, Blaini-, Infra-Krol- und Krol-Formation, die Fossilleere der palÄozoischen und mesozoischen Sedimente, die Beziehung zwischen unterem, mittlerem und oberem TertiÄr und schlie\lich Alter, Vorkommen und Fehlen sowie die Ursache der Metamorphose werden gegeben. Hochgradige Metamorphose ist nicht an das TertiÄr gebunden. Niedriggradige Metamorphose in den Sedimenten und das Fehlen plutonischer Intrusiva aus palÄozoischen, mesozoischen und tertiÄren Sedimentgesteinen weisen darauf hin, da\ Magmatismus, regionale Metamorphose und Orogenese nicht immer zeitlich und rÄumlich miteinander verknüpft sind. Orogene und epirogene Episoden au\erhalb von Kreide und TertiÄr können wichtig für die Himalaya-Geologie sein.

---

Résumé La zone axiale cristalline du Grand Himalaya apporte la clé pour la solution de nombreux problèmes concernant les métamorphites situées au Nord et au Sud, et les contrastes géologiques qu'elles présentent. De nouvelles données sont apportées sur la stratigraphie dans la zone de l'Himalaya au sud de l'axe cristallin, sur l'âge des groupes de Jutogh et de Chail, sur leurs relations mutuelles et avec l'axe cristallin, sur la nature des formations des phyllades de Simla, de Jaunsar, de Blaini, de l'Infrala nature des formations des phyllades de Simla, de Jaunsar, de Blaini, de l'Infra-Krol et de Krol, sur l'absence de fossiles dans les sédiments du PaléozoÏque et du MésozoÏque sur la présence et l'absence du métamorphisme, ainsi que sur sa cause. Le métamorphisme de degré élevé n'est pas lié au Tertiaire. Le métamorphisme de degré faible dans les sédiments et l'absence d'intrusions plutoniques dans les roches sédimentaires paléozoÏques, mésozoÏques et tertiaires montrent que le magmatisme, le métamorphisme régional et l'orogenèse ne sont pas toujours associés dans l'espace et le temps. Les épisodes orogéniques et épeirogéniques survenant en dehors du Crétacique et du Tertiaire peuvent Être importants pour la géologie himalayenne.

---

. , , Jutogh Chail, , Simla Jaunsar, Blaini, Infra-Kroll & Kroll, , , , . . , , , . .

     

Genetic implications of new lead isotope measurements on Schwarzwald vein and Upper Triassic sediment galenas

We report the results of a lead isotopic investigation of galena from vein deposits from the Southern Schwarzwald (33 samples) and from various localities (6) from the galena horizon of the South German Keuper. The total range of isotopic ratios for the veins and the Keuper leads is:18,29 <²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb < 18,97; 15,59 <²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb < 15,70; 38,42 <²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb < 38,90. The lead isotopic systems give anomalous ages when compared with lead evolution models ofHolmes (1946, 47)Houtermans (1946),Stacey &Kramers (1975) andCumming &Richards (1975). This indicates a more complex lead evolution than allowed for in these models.Small but significant variations in the isotopic ratios of lead were observed in galenas from within a number of veins and between veins. Also leads in galena from Hercynian veins within granitic host rocks in the Southern Schwarzwald were found to be more radiogenic than galena leads in veins found in gneisses in the Central Schwarzwald. These results strongly suggest a local influence on the lead isotopic compositions of the vein galenas and also place constraints on the age of the veins and models of vein formation.Galenas from Tertiary veins were found to have lower²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb ratios in comparison with ratios observed in Hercynian vein leads, suggesting that the Tertiary veins contain a compound of older retarded lead from a source not identified in the present study.The Keuper sedimentary galenas were found to have relatively homogenous lead isotopic ratios which fall within the range of isotopic compositions of the Hercynian vein leads. The galenas from the Upper Triassic (Keuper) are slightly more radiogenic than the more isotopically variable galena leads from the uppermost Permian (Kupferschiefer;Wedepohl et al. 1978).

---

Zusammenfassung An Bleiglanzen von Gängen des mittleren und südlichen Schwarzwaldes (33 Proben) und von verschiedenen Lokalitäten (6) der Bleiglanzbank des süddeutschen Keupers wurden massenspektrometrische Blei-Isotopen-Untersuchungen durchgeführt.Die Werte fallen in die Bereiche: 18,29 <²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb < 18,97; 15,59 <²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb < 15,70; 38,42 <²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb < 38,90. Aus den Blei-Isotopenverhältnissen erhält man anomale Blei-Entwicklungsalter, wenn man die Modellevon Holmes (1946, 47),Houtermans (1946),Stacey &Kramers (1975) undCumming &Richards (1975) zugrunde legt. Das zeigt, daß die Entwicklung dieses Bleis komplexer ablief, als die genannten Modelle annehmen.Kleine aber signifikante Unterschiede in der Blei-Isotopenzusammensetzung wurden für Proben eines Gangsystems und zwischen den verschiedenen Gängen beobachtet. Das Blei aus Bleiglanzen von variscischen Gängen des St. Blasien-Granits (Südostschwarzwald) ist radiogener als das der Gänge in den Gneisen des Zentral-Schwarzwaldes. Diese Beobachtung zeigt, daß die Blei-Isotopenwerte mit der lokalen geologischen Situation verknüpft sind und ist von Bedeutung für die Diskussion der Alter und Entstehungs-modelle der Bleiglanze.Bleiglanz aus den als Tertiär angesehenen Gängen zeigt niedere²⁰⁷Pb/²⁰⁴-Verhältnisse als die variscischen Gang-Bleiglanze. Daraus kann man auf eine ältere zurückgebliebene Bleikomponente schließen, deren Quelle jedoch noch nicht gefunden wurde. Die Bleiglanze aus der Keuper-Bleiglanzbank ergaben relativ einheitliche Isotopenverhältnisse, welche in die Verteilung der Schwarzwälder Bleie fallen. Sie sind etwas radiogener als die isotopisch sehr variablen Bleiglanz-Isotopenwerte des Zechsteins (Kupferschiefer;Wedepohl et al. 1978).

---

Résumé Une étude isotopique du plomb a été effectué sur des galènes provenant de filons de la Forêt Noire Centrale et du Sud (33 échantillons) et de différentes localités (6) de l'horizon à galène du Keuper du Sud de l'Allemagne.Les valeurs de plomb se situent dans les intervalles suivants: 18,29 <²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb < 18,97; 15,59 <²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb < 15,70; 38,42 <²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb < 38,90.Les rapports isotopiques du plomb indiquent des âges d'évolution de plomb anormaux, si l'on prend pour base les modèles d'évolution deHolmes (1946, 47),Houtermans (1946),Stacey &Kramers (1975) etCumming &Richards (1975). Cela montre que l'évolution du plomb s'est déroulée d'une façon plus complexe que ne le supposent les modèles mentionnés. Des différences minimes mais significatives ont été observées dans la composition isotopique du plomb, pour des échantillons d'un système filonien et entre différents filons. Le plomb des galènes des filons hercyniens du granite de St. Blasien (Forêt Noire du Sud Est) est plus radiogénique que celui des filons trouvés dans les gneiss de la Forêt Noire Centrale. Cette observation montre que la composition isotopique du plomb est liée à la situation géographique locale et est d'une grande importance pour la discussion des âges et des modèles de formation des galènes.Les rapports²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb des galènes des filons considérés comme d'âge tertiaire sont moins élevés que ceux des galènes d'âge hercynien, ce qui permet de supposer une composante de plomb plus âgée, «retardée» dont on n'a pu jusqu'ici déceler la source. Le plomb des galènes du Keuper a une composition isotopique relativement homogène, qui se trouve dans la gamme de celle observée pour le plomb des galènes de la Forêt Noire. Leur plomb est légèrement plus radiogénique que celui des galènes du Zechstein qui a une composition isotopique très variable (Kupferschiefer;Wedepohl et al., 1978).

---

— (33 ) (6 ) - . : 18,29 <²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb < 18,97; 15,59 <²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb < 15,70; 38,42 <²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb < 38,90. , Holmes'a, 1946; Houterman'a, 1946, Stacey & Kramer'a, 1975 Cumming & Richard'a, 1975, . , , , ., , . St. Blasien (- ) , . , , . ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb, . , . , . , , .

     

Isotopic age determinations of crystalline rocks of the Upper Harz Mountains,Germany

Dating of crystalline rocks occurring in the Upper Harz Mountains was carried out by means of U-Pb isotope investigations on zircons and sphene as well as by Rb-Sr isotope measurements on whole-rock samples and biotites.U-Pb data of euhedral and rounded, detrital zircons of the allochthonous block of the Ecker gneiss point to an age (upper intercept) of the source area of the predominantly metasedimentary rocks of about 1.6 Ga or older. The lower intercept indicates a possible metamorphic event at ca. 560 Ma in the Ecker gneiss or in the source rock of the zircons of this complex. The concordant data point of a sphene fraction from a metavolcanic sample documents contact metamorphic influence on the Ecker gneiss by the Variscan intrusions of the Upper Harz Mountains.Emplacement of the intrusions of the Harzburg gabbronorite and the Brocken and Oker granites occurred contemporaneously 293–297 Ma ago within the analytical error limits. This points to a common geotectonic cause of the ascent of the magmas. Uplift of the Ecker gneiss block, now squeezed in between Harzburg gabbronorite and Brocken granite, was connected to these processes.The mineral ages of the plutonites are close to the intrusion ages indicating fast cooling processes in shallow crustal levels.

---

Zusammenfassung Eine altersmäßige Einstufung der im Oberharz vorkommenden kristallinen Gesteine wurde durch U-Pb-Isotopenuntersuchungen an Zirkonen und Titanit sowie Rb-Sr-Isotopenmessungen an Gesamtgesteinsproben und Biotiten durchgeführt.U-Pb-Daten von idiomorphen und runden, detritischen Zirkonen der allochthonen Eckergneis-Scholle deuten auf ein Alter des Ursprungsgebietes der weitgehend metasedimentären Gesteine von etwa 1. 6 Ga oder älter hin und sie weisen ferner auf ein mögliches Metamorphose-Ereignis vor rund 560 Ma im Eckergneis oder im Liefergestein der Zirkone des Eckergneises hin. Der konkordante Datenpunkt bei ca. 295 Ma einer Titanit-Fraktion aus einer Metavulkanit-Probe dokumentiert die kontaktmetamorphe Beeinflussung des Eckergneises durch die variskischen Intrusionen des Oberharzes.Die Platznahme der Intrusionen der Gesteine des Harzburger Gabbronorit-Massivs sowie des Brokken- und Oker-Granits erfolgten innerhalb der analytischen Fehlergrenzen zeitgleich vor 293–295 Ma. Dies deutet auf eine gemeinsame geotektonische Ursache des Aufdringens der Magmen. Damit verbunden war der Aufstieg der Eckergneis-Scholle, die jetzt zwischen Harzburger Gabbronorit und Brockengranit »eingeklemmt« ist.Mineralalter der Plutonite liegen nahe bei den Intrusionsaltern und weisen auf rasche Abkühlungsvorgänge in seichtem Krustenniveau hin.

---

Résumé Des mesures d'âge ont été effectuées sur des roches cristallines de l'Oberharz par les méthodes de l'U-Pb sur zircon et sphène et du Rb-Sr sur roches totales et sur biotites. La méthode U-Pb, appliquée aux zircons idiomorphes et détritiques arrondis de l'écaille allochtone des gneiss d'Ecker, fournit un âge (intersection supérieure) d'environ 1,6 Ga au moins pour la source des matériaux surtout métasédimentaires. L'intersection inférieure indique la possibilité d'un événement métamorphique à ± 560 Ma soit dans les gneiss d'Ecker, soit dans les roches-sources de leurs zircons. Un résultat concordant à ± 295 Ma fourni par le sphène d'une métavolcanite enregistre l'action du métamorphisme de contact engendré dans les gneiss d'Ecker par les intrusions varisques.La mise en place des intrusions du massif gabbronoritique du Harzburg et celle des granite de Brocken et d'Ocker ont été contemporaines: âges de 293 à 297 Ma, compris dans l'intervalle d'approximation des mesures. Ce résultat est en faveur d'une même cause géotectonique pour l'ascension de ces magmas. C'est en relation avec ce processus que s'est produit le soulèvement de l'écaillé des gneiss d'Ecker, actuellement coincée entre le gabbro du Harzburg et le granite de Brocken.Les âges minéraux des plutons sont voisins des âges d'intrusion, ce qui indique un refroidissement rapide dans un niveau crustal peu profond.

---

- , - . - 1,6 , , , , 560 . , , 295 . , 293 295 ; . — . , . , .

     

Iron ore of the Lahn-Dill type formed by diagenetic seeping of pyroclastic sequences — a case study on the Schalstein section at Gänsberg (Weilburg)

Investigations on the reconstruction of processes and facies relationships from submarine volcanics of Devonian age in the Lahn syncline (Rhenish Mountains, Western Germany) reveal a complex development of secondary alteration. This is well illustrated by a mafic pyroclastic sequence (»Schalstein«) at the Gänsberg near Weilburg where alteration processes are visible by petrographic and geochemical means and can be further classified by cathodoluminescence. Iron ore formation of Lahn-Dill type is recognized as part of this alteration process, resulting from diagenetic seeping. Until recently a direct magmatic source for the Lahn-Dill type iron ore has been the generally accepted model. These bodies have therefore been viewed as a rather unique stratiform deposit, whose occurrence was virtually confined to this type area. However, it is here considered that the formation of the iron ore corresponds well with existing models of alteration processes within recent oceanic environments which are of a more universal occurrence.

---

Zusammenfassung Untersuchungen zur Rekonstruktion der Abläufe an und in den submarinen Vulkangebäuden des Devons (Givet/Adorf-Phase) der Lahnmulde (südliches Rheinisches Schiefergebirge) schließen die sekundäre Alteration mit ein und werden an dem ausschließlich aus basischen Pyroklastiten (Schalstein) aufgebauten Profil am Gänsberg bei Weilburg exemplarisch vorgestellt. Diese anhand petrographischer und geochemischer Kriterien erkennbaren sekundären Prozesse zeigen eine mehrphasige Entwicklung auf, die durch Kathodenlumineszenz-Untersuchungen der Karbonatzemente bestätigt und zeitlich geordnet werden kann. Die an die pyroklastische Abfolge gebundene Roteisensteinvererzung vom Lahn-Dill-Typ läßt sich mit der bei diesen Vorgängen erfolgten Wanderung verschiedener Elemente korrelieren. Damit wird die Vererzung zu einem Produkt der diagenetischen Alteration und nicht der magmatischen Differentiation, wodurch sie mit rezent im ozeanischen Raum beobachteten Prozessen vergleichbar ist. Diese Vorstellungen fügen die Lahn-Dill-Erze in aktualistisch begründete Modelle zur Genese von Erzen ein. Damit erscheint die Besonderheit und fast nur auf den rhenoherzynischen Raum beschränkte Verbreitung dieses Typus hinfällig.

---

Résumé L'étude de la succession des phénomènes et des relations facielles dans les volcanites sous-marines d'âge dévonien du synclinal de la Lahn (Massif schisteux rhénan) fait apparaître des processus complexes d'altération secondaire. Ceci est particulièrement bien illustré par la séquence pyroclastique («Schalstein») du Gänsberg près de Weilburg: les processus secondaires, identifiables par des critères pétrographiques et géochimiques y présentent un développement polyphasé dont l'histoire peut être reconstituée par application de la cathodo-luminescence au ciment carbonaté. Les minéralisations en fer associées à la série pyroclastique peuvent être corrélées avec les migrations de divers éléments impliqués dans ces processus. Ces minéralisations apparaissent ainsi comme le produit d'une altération diagénétique et ne correspondent donc pas au modèle généralement admis d'une différenciation magmatique. Cette genèse par altération est d'ailleurs conforme à ce qu'on observe dans les domaines océaniques récents de sorte que les gisements de la région Lahn-Dill doiventêtre considérés non pas comme une singularité du massif schisteux rhénan, mais comme l'expression d'un phénomène plus général à caractère actualiste.

---

, , , ( / ) ( ). , ; ; . Lahn-Dill, , , . .. , , , . Lahn-Dill . , - .

     

The metamorphic development of the Mpande dome in Zambia

The Mpande gneiss dome consists of a core of gneiss and granite surrounded by stratified rocks of the Katanga System, including important acid and basic volcanics low in the sequence.Three phases of deformation are recognised, the first is characterised by large scale recumbent folds, the second by overturned folds and the third by microfolds. The metamorphism was monophase, maximum temperature being attained during the second phase and early part of the third phase of deformation. Maximum grade developed was of the staurolite zone in the pelites (staurolite-almandine subfacies of the amphibolite facies); sillimanite is absent. The decrease in temperature following the third phase of deformation involved static recrystallisation, but with little degradation of the high grade minerals.

---

Zusammenfassung Der Mpande-Gneis-Dom besteht aus einem Kern von Gneisen und Graniten, die von geschichteten Gesteinen des Katanga-Systems umgeben sind. Das Katanga-System enthält im wesentlichen saure und basische Vulkanite.Es wurden 3 Deformationsphasen festgestellt. Die erste ist charakterisiert durch großräumige, liegende Falten, die zweite durch überkippte Falten und die dritte durch Kleinfältelung. Die Metamorphose verlief einphasig, die höchsten Temperaturen wurden während der zweiten und zu Beginn der dritten tektonischen Deformationsphase erreicht. Die dabei auftretende Mineralparagenese entspricht in Peliten der Staurolith-Zone (Staurolith-Almandin-Subfazies der Amphibolith-Fazies); Sillimanit fehlt. Die Abnahme der Temperatur, die nach der dritten Deformationsphase folgt, ist mit einer statischen Rekristallisation verbunden, die die Hochtemperatur-Mineralien nur wenig erfaßt.

---

Résumé Le dôme de Mpande se compose d'un coeur de gneiss et de granite envellopé de rôches stratifiés du système de Katanga, y inclus d'importants volcaniques acides et basiques qui se trouvent dans la partie inférieure de la succession.Trois phases de déformation se voient; la première se caracterise par de grands plis couchés; la deuxième par des plis renversés, et la troisième par des microplis. Le metamorphisme fut monophase; la température maximum fut atteinte pendant la deuxième phase et au debut de la troisième phase de déformation. Le degré maximum était de la zone de staurotide dans les pélites (le sous-faciès de staurotide-almandine du faciès amphibolite), il manque de sillimanite. Le baissement de la témperature après la troisième phase de déformation apportait la recristallisation statique, mais avec peu de dégradation des minéraux de haut grade.

---

. . , . .

     

Geochemical and geochronological data on Triassic volcanism of the Southern Alps of Lombardy (Italy): Genetic implications

Summary A widespread volcanism mainly consisting of pyroclastic products and lava flows is found in the Southern Alps of Lombardy. The volcanics are interbedded with Anisian-Ladinian carbonatic sequences and continental terrigenous or transitional deposits of Ladinian-Carnian age. The petrographic and geochemical data for this volcanism indicate a calc-alkaline affinity with characters similar to those of convergent continental margins. In this sector of the Alps the geological evidences show that in the middle Triassic general extensional movements were the dominant deformation event, and do not support the existence of a subduction zone during this period. The apparent contrast between the tectonic environment and the type of magmas erupted in the Anisian-Carnian is tentatively explained by partial melting during the early stage of rifting of an upper mantle deeply modified during the previous Hercynian orogenesis and contaminated by crustal material. This hypothesis is in agreement with the preliminary Sr isotopic ratios (0.705 and 0.709). K/Ar and Rb/Sr ages on biotites date the beginning of the volcanism at around 225 m.y.

---

Zusammenfassung In den Südalpen der Lombardei befindet sich ein weitverbreiteter Vulkanismus, der hauptsächlich aus pyroklastischen Produkten und Lavaströmen besteht. Vulkanische Produkte sind mit anisisch-ladinischen beckenartigen Karbonat-Schichtfolgen oder mit ladinisch-karnischen kontinental-terrestrischen oder Übergangsablagerungen eingebettet. Die petrographischen und geochemischen Daten für diesen Vulkanismus weisen auf eine den konvergenten Kontinentalschelfen ähnliche kalkalkaline Affinität hin. In diesem Sektor der Alpen zeigen die geologischen Beobachtungen, daß die dominanten Verformungsereignisse der mittleren Trias allgemeine Dehnungsbewegungen waren und weisen nicht auf die Existenz einer Subduktionszone zu dieser Zeit hin. Der scheinbare Widerspruch zwischen dem tektonischen Milieu und dem im Anis bis Karn ausgeworfenen Magmatyp wird versuchsweise mit einer Teilaufschmelzung eines während der vorhergehenden herzynischen Orogenese tief veränderten und mit Krustenmaterial verunreinigten oberen Mantels während der Frühphase einer Grabenbildung erklärt. Diese Hypothese ist im Einklang mit den präliminaren Sr-Isotopenverhältnissen (0.705 und 0.709). K/Ar und Rb/Sr Altersmessungen an Biotiten datieren den Anfang der vulkanischen Tätigkeit um 225 Ma.

---

Résumé Un volcanisme très répandu constitué surtout par des produits pyroclastiques et par des coulées de lave se trouve dans les Alpes Méridionales en Lombardie. Ces produits volcaniques sont intercalés dans la série carbonatique du bassin d'âge Anisien-Ladinien et dans les dépôts terrigènes continentaux ou transitionnels d'âge Ladinien-Carnien. Les données pétrographiques et géochimiques de ces produits volcaniques montrent une affinité calcoalcaline avec des caractères semblables à ceux des marges continentales convergentes. Dans le Trias moyen de cette partie des Alpes, les données géologiques indiquent que le motif dominant de la déformation est un mouvement d'extension très répandu, tandis qu'il n'y a aucune évidence de l'existence d'une zone de subduction durant cette période. Le contraste entre le style tectonique et le type de magma mis en place dans l'Anisien-Carnien, peut être expliqué par une fusion partielle du manteau supérieur pendant un stade précoce d'effondrement modifié intensément pendant la précédente orogenèse hercynienne et contaminé par des matériaux d'origine crustale. Cette hypothèse est en accord avec des données préliminaires des rapports isotopiques du Sr (0.705 et 0.709). Des âges K/Ar et Rb/Sr sur des biotites donnent 225 m.a. environ pour le début de l'activité volcanique.

---

, . . . , , . , , - , . , , . , . (0,705 0,709). / / , 225 .

     

Die Wurzel der Osning-Überschiebung und der Mechanismus herzynischer Inversionsstörungen in Mitteleuropa

Zusammenfassung Neuere Untersuchungen ergaben, daß die Osning-Überschiebung als flache Störung in der steilen südlichen Randverwerfung der Ibbenbürener Karbonscholle wurzelt. Die Karbonscholle selbst ist von fiedrig angeordneten Randbrüchen begrenzt, die offenbar Teil eines varistischen Osning-Lineamentes sind. Das tektonische Inventar der Karbonscholle und die Osning-Überschiebung im Deckgebirge des südlichen Vorlandes werden als Folge einer Einengung und Heraushebung der Scholle in der Oberkreide gesehen, wobei die fiedrige Anordnung der Randstörungen eine Umsetzung horizontaler Seitenverschiebungen in Vertikalbewegungen bewirkte. Es wird angenommen, daß die Osning-Überschiebung generell in einem steilen Tiefenbruch wurzelt. Die Osning-Zone und andere herzynisch streichende Bruchsysteme mit daran gebundenen Falten und Überschiebungen dürften ihre Ursache in konvergierenden Schollenbewegungen mit horizontalen Seitenverschiebungen haben.

---

Recent investigations revealed that the Osning thrust originates as a low angle plane in the southern marginal fault of the Ibbenbüren Carboniferous block. The fault block itself is limited by steep faults, which are considered to be en echelon faults as part of the variscan Osning lineament.The structures of the fault block indicate a compression and uplift of the Ibbenbüren fault block by strike-slip movements at the en echelon Osning lineament. In connection with the uplift compressional and lateral shearing movements produced the south vergent Osning thrust within the overlaying strata. Thus, it is concluded, that the flat Osning thrust in their total extension originates in steep faults. It is further presumed that Osning Zone as well as other NW-SE striking fault systems connected with folds and thrusts in Middle Europe are caused by transpression.

---

Résumé Des études récentes amènent à regarder le charriage de l'Osning comme un accident faiblement incliné qui s'enracine dans la faille redressée formant la bordure sud du bloc carbonifère d'Ibbenbüren. Le bloc carbonifère est lui-même limité par des failles marginales en échelons, considérées comme faisant partie du linéament hercynien de l'Osning. L'inventaire tectonique du bloc carbonifère et le charriage de l'Osning dans la couverture de l'avant-pays méridional sont interprétés comme les effets d'un raccourcissement et d'une montée du bloc pendant le Crétacé supérieur, la configuration des failles marginales en échelons étant responsable de la transformation des déplacements horizontaux en mouvements verticaux. On conclut que le charriage de l'Osning, dans son ensemble, s'enracine dans une fracture profonde à fort pendage. La zone de l'Osning ainsi que d'autres zones failleuses WNW-ESE d'Europe Centrale avec les plis et les charriages qui leur sont associés sont considérés comme le résultat de mouvements convergents de blocs liés à des décrochements.

---

, . , . , , . , . .

     

Lake Kivu: structure,chemistry and biology of an East African rift lake

Geophysical, geochemical and biological data are integrated to unravel the origin and evolution of an unusual rift lake. The northern basin of Lake Kivu contains about 0.5 km of sediments which overlie a basement believed to be crystalline rocks of Precambrian age. Volcanic rocks at the northern end of the lake have created large magnetic anomalies of up to 300. Heat flow varies from 0.4 to 4 hfu. The extreme variability may be due in part to sedimentation or recent changes in the temperature of the bottom water. Sharp boundaries in the vertical temperature and salinity structure of the water across the lake can best be explained as separate convecting layers. Such convecting cells are the result of the increase in both temperature and salinity with depth.Concentrations of the major dissolved gases in the deep water, CO₂ and CH₄, approach saturation but do not exceed it at any depth. The salts are supplied mainly by hydrothermal discharges at the bottom of the lake which we calculate to have a salinity of 4 which is about 60% higher than the salinity of the bottom water. The annual discharge at the present time is about 0.5 km³. Zinc anomalies in the water are explained by the accumulation of sphalerite-containing globules at certain depths.Stratigraphic correlation of sediments is possible across the entire lake, based on physical, geochemical and paleontological criteria. Sedimentation rates are of the order of 30 cm/1000 years implying a Pliocene age for the deepest part of the lake. Periods of hydrothermal activities and heightened volcanism, as recorded in the sediments, appear to have coincided with pluvial times.Enrichment of the surface waters of Lake Kivu by nutrients has led to explosive speciation in the diatom genusNitzschia. Several new types of methane oxidizing and-producing bacteria were isolated. Bacterial degradation of recent plankton appears insufficient to explain the amount of methane in the lake, and some of it is derived diagenetically.

---

Zusammenfassung Geophysikalische, geochemische und biologische Daten werden vorgelegt und miteinander in Beziehung gebracht, um einen besseren Einblick in Entstehung und Evolution eines ungewöhnlichen Sees zu gewinnen. Das nördliche Becken des Kivu-Sees enthält Sedimente von etwa 0,5 km Mächtigkeit, die dem präkambrischen kristallinen Grundgebirge überlagert sind. Die im Norden des Sees vorliegenden vulkanischen Gesteine erklären die hohen magnetischen Anomalien, die bis zu 300 betragen. Der Wärmefluß schwankt zwischen 0,4 und 4 cal/cm²/sec. Diese Schwankungsbreite erklärt sich zum Teil aus den Sedimentationsverhältnissen oder den lokalen Temperaturveränderungen im Tiefenwasser. Scharfe Grenzflächen in der vertikalen Temperatur- und Salinitätsstruktur des Wassers über den Gesamtsee sind das Ergebnis von Konvektion, die zu übereinanderliegenden Konvektionszellen führt, in denen jeweils Temperatur und Salinität konstant sind. Die Bildung, Anzahl und Stabilität solcher Zellen hängt von dem Verhältnis der durch Temperatur und Salzgehalt hervorgerufenen Dichteveränderungen ab.Die Konzentrationen der im Tiefenwasser gelösten Gase, d. h. von Kohlendioxyd und Methan, liegen für alle Tiefen unterhalb der Löslichkeit. Die vorliegenden Salze entstammen weitgehend hydrothermalen Lösungen, die dem Seeboden entweichen und deren Salinität etwa 4 beträgt; der Vergleichswert für das Tiefenwasser beträgt 2,5 Diese hydrothermalen Ausschüttungen haben eine Größe von etwa 0,5 km³ pro Jahr, was etwa ein Tausendstel des Gesamtseevolumens ausmacht. Zinkanomalien im Wasser sind ebenfalls hydrothermal bedingt.Physikalische, geochemische und paläontologische Indikatoren erlauben eine stratigraphische Korrelation aller Sedimentkerne. Die Sedimentationsraten liegen bei 30 cm/ 1000 Jahren, und ein pliozänes Alter errechnet sich daraus für das tiefe nördliche Becken. Perioden hydrothermaler Aktivitäten und verstärkter vulkanischer Tätigkeit, die sich in den Sedimenten nachweisen lassen, scheinen mit Pluvialzeiten zu koinzidieren.Die Anreicherung der Oberflächenwässer vom Kivusee durch Mineralstoffe führte zu einer explosionsartigen Spezisierung in der GattungNitzschia. Verschiedene neue Arten von Methan-oxidierenden und -produzierenden Bakterien wurden isoliert. Das Auftreten von Methan ist zum Teil bakteriell und zum Teil diagenetisch bedingt.

---

Résumé Des données géophysiques, géochimiques et biologiques sont présentées et collationnées pour donner une vue meilleure sur l'origine et l'évolution d'un lac particulier de la «Rift valley». La baie septentrionale du lac Kivu contient environ 500 mètres de sédiments qui recouvrent le socle cristallin d'âge précambrien. Des épanchements volcaniques au Nord du lac expliquent les fortes anomalies magnétiques qui atteignent 300. Les valeurs du flux thermique varient entre 0.4 et 4 cal/cm²/sec. Cette importante variation s'explique en partie par la sédimentation ou par des changements locaux de la température de l'eau de fond. Des surfaces-limites brusques dans la structure verticale de la répartition de la température et de la salinité de l'eau dans l'étendue du lac sont dûs à la convection; celle-ci conduit à la superposition de cellules de convection dans lesquelles la température et la salinité sont constantes. La formation, le nombre et la stabilité de telles cellules dépendent du rapport des variations de densité dues à la température et à la teneur en sels.Les concentrations des gaz dissouts dans l'eau profonde, en l'occurrence CO₂ et CH₄, sont, à toute profondeur, inférieures à la saturation. Les sels minéraux proviennent surtout de solutions hydrothermales qui émanent du fond du lac, et dont la salinité est voisine de 4; la valeur comparative pour l'eau profonde est de 2,5. L'apport annuel de ces sources est de l'ordre de 0,5 km³, soit 1/1000 du volume total du lac. Les teneurs anormales en Zn sont dues également à ce caractère hydrothermal.Des données physiques, géochemiques et paléontologiques permettent la corrélation stratigraphique des sédiments. Les vitesses de sédimentation sont de l'ordre de 30 cm/1000 ans, donnant ainsi un âge pliocène pour la partie profonde de la baie septentrionale. Les périodes d'activité hydrothermale et de renforcement de la vulcanicité qui se manifestent dans les sédiments, semblent coïncider avec les périodes pluviales.L'enrichissement des eaux de surface du lac Kivu en substances minérales a entraîné un développement explosif des diatomées, en particulier du genreNitzchia. Différentes espèces nouvelles de bactéries oxydant et produisant CH₄ ont été isolées. La présence de méthane est due en partie à la destruction du plancton par les bactéries et en partie à une transformation diagénétique.

---

, , . Kivu 0,5 , . , 300 . 0,4 4 (²) . , . . , , , . , . . _{2 4} . , 4%. 2,5%. 0,5 ³, , 1/1000 . ., . 30 /1000 , . . . , , , . Kivu Nitzschia. , . , — .

     

Outline of the Pan-African geology of adrar des Iforas (Republic of Mali)

The Iforas (60 000 km²) falls within the Pan-African mobile belt bordering the West-African craton in north-eastern Mali Republic. It is characterized by major N-S shear belts parallel to the edge of the craton which delimit longitudinal blocks some of which have undergone considerable horizontal displacements. The central core of the Iforas which consists largely of reactivated pre-Pan-African basement injected by Pan-African syn- and post-tectonic intermediate and acid plutonic rocks, has behaved as a relatively rigid blocks during the Pan-African dividing the orogenic belt into a western Iforas and an eastern Iforas.Western Iforas displays W to E zonation: an ophiolitic suture (Timetrine); trench volcano-sedimentary deposits cut by gabbros diorites and acid granitoids (Tilemsi); and a late orogenic composite »coastal range batholith intruding the pre-Pan-African basement of Central Iforas and its overlying volcano-sedimentary deposits which here display a littoral facies and a tillite.Central Iforas consists of two major units: a polycyclic pre-Pan-African basement metamorphosed under high amphibolite facies conditions of presumed Eburnean age and the Iforas granulite block bound to the W, N and E by shear zones.Eastern Iforas was totally separated during metamorphism and deformation from the Iforas granulite block. From West to East, three lithological assemblages have been recognised separed by shear belts: a Quartzite Group, a Gneissic Group and a Pelitic Group the latter representing the southern prolongation of the central Hoggar Pharusian province.Shear zones are an essential feature of Pan-African tectonism East of the West-African craton. The superimposed stress fields have been recognised producing: early N20° trending sinistral shear zones, a north-south dextral shear zone (Andjour-Tamaradant shear zone) and late conjugating sinistral NNW and dextral ENE wrench faults.Late Pan-African events reflect the uplift and unroofing of the Pan-African composite batholith, the intrusion of circular granite plutons often located close to shear zones and alternating episodes of distension and compression.Lastly the simple model proposed for the closing stages of the Pan-African in the Iforas is that of an active continental plate margin separated from the West African craton by an oceanic domain. Subsequent continental collision to the South with a promotory of the West African craton led to the formation of the Dahomeyan thrust front and modified the stress field. Closure of the oceanic domain of western Iforas is thought to have taken place by continued eastward subduction of the oceanic plate and sinistral movement along an inferred north westerly trending transform fault coinciding with the future Cretaceous Gao trough and an alignement of strong positive gravity anomalies. It was accompanied by the northerly migration of central and western Iforas along the conjugating dextral N-S Andjour-Tamaradant shear zone. Further shortening led to folding of the arcuate Timetrine-Ydouban-Gourma fold belt overlying the deformed margin of the West African craton.

---

Zusammenfassung Das Iforas-Gebiet (60 000 km²) gehört zur pan-afrikanischen Bewegungszone, die in Mali an das westafrikanische Kraton grenzt. Diese Zone wird von N-S Scherbewegungen parallel zum Kraton durchzogen, wobei größere horizontale Versetzungsbeträge langgestreckte Blöcke herausgetrennt haben. Der zentrale Teil von Iforas besteht im wesentlichen aus reaktiviertem prae-panafrikanischem Basement, das in pan-afrikanischer Zeit von syn- und posttektonischen, intermediären und sauren Plutoniten intrudiert wurde. Dieses Gebiet wirkt als relativ starrer Block, der während der pan-afrikanischen Orogenese den Orogengürtel in einen westlichen und einen östlichen Ast teilt. Das westliche Iforas-Gebiet zeigt eine E-W Zonierung: eine Ophiolith-Sutur, einen vulkano-sedimentären Gürtel und einen Rand-Batholithen.Zentral-Iforas wird aus zwei Einheiten aufgebaut: ein mehrfach metamorphisiertes Basement und einen Granitblock.In den überregionalen Scherzonen lassen sich drei Stress-Felder erkennen: eine ältere 20° streichende sinistrale Scherzone, eine N-S dextrale Scherzone und jüngere NNW und dextrale ENE Bruchzonen.Spät-pan-afrikanische Ereignisse sind durch Heraushebung und Abtrag, Granitintrusionen und wechselnden Dehnungs- und Kompressionsbewegungen gekennzeichnet.

---

Résumé L'Adrar des Iforas (60 000 km²) fait partie de la zone mobile pan-africaine en marge du craton ouest-africain au Nord-Est de la République du Mali. La région est caractérisée par d'importants accidents mylonitiques parallèles à la bordure du craton qui délimitent des compartiments longitudinaux dont certains ont subi des déplacements horizontaux considérables. La zone dorsale des Iforas qui consiste essentiellement en un socle pré-pan-africain réactivé et injecté au Pan-Africain par des roches plutoniques intermédiaires et acides, syn- et post-tectoniques, s'est comportée en compartiments relativement rigides au cours du Pan-Africain, divisant la chaîne en un rameau occidental et un rameau oriental.Le rameau occidental présente une zonation d'Ouest en Est: une suture ophiolitique (Timetrine); des dépôts volcano-sédimentaires de fosse recoupés par des gabbros et des diorites; et un vaste batholite composite tardi-orogénique qui recoupe le socle pré-pan-africain de la zone dorsale des Iforas et sa couverture de dépôts volcanosédimentaires ici à faciès littoral.La zone dorsale des Iforas comprend deux unités majeures: un socle prépan-africain polycyclique métamorphisé dans le faciès amphibolite, d'âge éburnéen présumé et le môle granulitique des Iforas, délimité à l'W, au N et à l'E par des accidents mylonitiques.Le rameau oriental était séparé du môle granulitique des Iforas lors du métamorphisme et de la déformation. D'W en E, on trouve trois unités séparées par des zones mylonitiques: un Groupe de Quartzites, un Groupe de Gneiss et un Groupe de Pélites. Ce dernier représente le prolongement vers le Sud de la province pharusienne du centre Hoggar.Les grands accidents de cisaillement sont un fait marquant du tectonisme pan-africain à l'Est du craton ouest-africain. Trois champs de contraintes superposées ont produit des accidents précoces sénestres de direction N20, un accident N-S dextre (Andjour-Tamaradant), et des failles cisaillantes tardives conjuguées d'orientation NNW sénestres et ENE dextres.Les événements pan-africains tardifs sont marqués par la surrection et l'érosion des batholites pan-africains, la mise en place de plutons granitiques souvent à proximité des grands accidents et par des alternances de distensions et de compressions.Enfin un modèle simple est proposé pour les stades ultimes du Pan-Africain dans l'Adrar des Iforas: une marge continentale active séparée du craton ouest-africain par un domaine océanique; suite à une collision au Sud avec un promontoire du craton ouestafricain qui aurait produit le front de chevauchement dahomeyen et modifié le champ de contraintes, la fermeture du domaine océanique de l'Ouest Iforas se serait produite par subduction à l'E de la plaque océanique et une translation sénestre le long d'une faille transformante orientée NW et coincidant avec le fossé crétacé de Gao et un alignement d'anomalies gravimétriques positives. Elle aurait été accompagnée par le déplacement vers le N de l'Iforas occidental et central le long de l'accident cisaillant dextre d'Andjour-Tamaradant. Cette fermeture aurait provoqué les plissements de la chaîne du Timetrine-Ydouban-Gourma qui repose sur la bordure déformée du craton ouestafricain.

---

(60000 ²) - , . , , . , , -- , - . , - . - : , - . : . : , 20° ; , , -- -- . - , , .

     

The scale of ore-depositional systems: an important restraint on epigenetic vs remobilized syngenetic origins for Archaean mesothermal gold deposits

There is general consensus that the majority of gold deposits in the important group hosted by volcanic or intrusive host rocks within Archaean granitoid-greenstone terrains have an epigenetic origin. However, there is controversy surrounding those stratabound deposits hosted by Fe-rich sedimentary rocks, such as banded iron formation (BIF), for which epigenetic, syngenetic and remobilized syngenetic (lateral secretion) origins have all been proposed.In Western Australia, such controversial gold deposits in Fe-rich sedimentary units have similar ore mineralogies, ore-element ratios and, in places, alteration assemblages and, on the craton scale, show very similar structural controls to the other deposits: equivalent relationships are recorded for similar deposits in other cratons. All Western Australian deposits occur along kilometre-scale shear or fault zones linked to trans-craton, obliqueto strike-slip shear zones that were a focus for: i) carbonation with a mantle-like isotopic signature, and ii) emplacement of high-level A- and I-type granitoids, felsic porphyries and/or calc-alkaline lamprophyres. The scale of the mineralizing systems and the broad contemporaneity of mineralization, as indicated by radiogenic isotope studies, is much larger than that envisaged in conceptual secretion models which involve volumetrically small, locally-enriched source rocks. Instead, Archaean gold mineralization in Western Australia, at least, is probably the result of high fluid-flux during deformation, hightemperature metamorphism and magmatism which may be related to tectonism at convergent plate margins, as in modern examples. There is strong evidence for similar tectonic and mineralizing processes from the Canadian Shield.

---

Zusammenfassung Goldlagerstätten in vulkanischen oder intrusiven Gesteinskörpern innerhalb von Granitoid-Grünstein Regionen archaischen Alters gelten im allgemeinen als epigenetisch. Unklarheit besteht dagegen bei Lagerstätten, die an eisenreiche Sedimentgesteine wie gebänderte Roteisensteine (banded iron formation (BIF) gebunden sind und für die epigenetische, syngenetische sowie remobilisierte syngenetische (laterale Sekretion) Entstehungstheorien diskutiert werden.In West-Australien gibt es diese kontroversen Goldvorkommen in eisenreichen Sedimentgesteinen. Sie haben ähnliche Lagerstättenmineralogien, Elementverteilungen und z. T. auch ähnliche Umwandlungsprodukte wie die zuerst genannten, eindeutig epigenetischen Goldvorkommen, außerdem erkennt man vergleichbare strukturelle Kontrollen der Lagerstätte und Ähnlichkeiten, wenn sie mit Vorkommen in anderen Kratonen verglichen werden. Alle westaustralischen Lagerstätten befinden sich in trans-kratonischen Scher- und Störungszonen mit kilometergroßen Versatzbeträgen. An diesen Störungszonen fand Inkohlung mit einer den Mantel ähnlichen Isotopensignatur und der Aufstieg von A- und I-Typ Granitoiden, felsischen Porphyren und/oder kalk-alkalischen Lamprophyren statt. Das Größenverhältnis des mineralisierenden Systems und die weitreichende, zeitgleiche Mineralisation, auf die Untersuchungen an radiogenen Isotopen hindeuten, ist viel größer als sie durch Sekretions-Modelle, die auf kleinen Volumina und nur lokal angereichertem Gold im Gestein basieren, prognostiziert werden können.In der Zeit des Archaikums resultiert die Goldanreicherung in West-Australien wahrscheinlich aus einem enormen Lösungsdurchfluß während der Deformation, aus Hoch-Temperatur-Metamorphose und Magmatismus, was in möglichem Zusammenhang mit tektonischen Vorgängen an konvergierenden Plattenrändern, ähnlich modernen Beispielen, steht. Es gibt zahlreiche Hinweise auf entsprechende tektonische und mineralogische Prozesse des Kanadischen Schildes.

---

Résumé Il existe un consensus général quant à l'origine épigénétique des dépôts d'or contenus dans les ensemble volcaniques ou intrusifs des formations de granitoïdes — greenstones d'âge archéen. Par contre, une controverse subsiste à propos des dépôts stratiformes contenus dans les roches sédimentaires riches en Fe, telle que la «banded iron formation» (BIF), pour lesquels ont été proposées des origines épigénétique, syngénétique et syngénétique de remobilisation (sécrétion latérale).Il existe en Australie occidentale de tels dépôts d'or situés au sein d'unités sédimentaires riches en Fe. Ces dépots présentent, par rapport aux dépôts épigénétiques du premier type, un certain nombre de similitudes: leur minéralogie, les rapports entre leurs éléments, en certains endroits leurs produits d'altération et, à l'échelle du craton, leurs relations avec la structure. Des similitudes analogues peuvent être relevées à propos de gisements de même type situés dans d'autres cratons. Tous les gisements ouest-autraliens sont localisés le long de zones de failles ou de cisaillement d'échelle kilométrique liées à des shear zones transcratoniques à rejet oblique ou horizontal. Ces zones sont marquées par: 1) une carbonisation avec signature isotopique mantélique; 2) la mise en place de granitoïdes peu profonds de type A et I, de porphyres felsitiques et/ou de lamprophyres calco-alcalins. L'échelle du système minéralisant et la simultanéité des minéralisations révélée par la géochronologie isotopique sont bien supérieures à ce qu'impliqueraient les modèles par sécrétion, qui mettent en jeu des sources de faible volume à enrichissement local.En conclusion, les minéralisations de l'Australie de l'ouest ont probablement pour origine l'action d'un flux important de fluide minéralisant au cours de la déformation, du métamorphisme de haute température et du magmatisme, phénomènes que l'on peut mettre en relation avec une convergence de plaques par analogie avec des exemples récents. Il existe de nombreux indices d'une tectonique et d'une minéralisation analogues dans le bouclier canadien.

---

, - . , , , .: (banded iron formation (BIF)); , . , . , , , , . . - , . , , I, / . , , , , , . , , , , , , , ; . , .

     

Sandstone diagenesis and porosity modification during basin evolution

The properties of sandstones as potential reservoirs and shales as source rocks depend on primary facies relationships and diagenesis. Porostiy loss due to mechanical compation and pressure solution is essentially a function of grain parameters (sorting, packing and composition) and net overburden stress. The porosity loss can be predicted to a certain extent. The importance of secondary porosity caused by dissolution of framework grains and cements has been fully recognized. The discussion has focused on the processes causing such dissolution and to what extent it can cause net increase in porosity.The most critical factor in clastic diagenesis is the nature of porewater flow and the degree of mass transfer taking place as a result of this. In the North Sea reservoir rocks, petrographic and geochemical evidence suggest that most of the leaching of feldspar and mica resulting in the formation of kaolinite occurred early during fresh wather flushing. Recent calculations indicate that »acids« derived from source rocks are inadequate to explain the secondary porosity observed in reservoir rocks. Mathematical modelling suggests that thermal convection is of limited importance in sedimentary basins, except where there are high lateral changes in geothermal gradients. Evidence from porewater geochemistry suggests that porewaters in sedimentary basins are often stratified or compartmentalized in a way which is inconsistent with large scale convection or compactional flow, making it necessary to assume that diagenetic reactions are relatively isochemical during deeper burial.A better understanding of the diagenetic reactions will help us to improve our predictions about porosity/depth relations, pore size, and pore geometry distribution in reservoir rocks.Porosity depth trends from offshore Norway and published data from other basins are discussed. Empirical linear best fit lines are found to illustrate the relationship quite well for depths between one and five km. Within a specific region, the linear porosity gradient is a function of mineral composition and of temperature and pressure gradients. Primary porosity tends to be best preserved in sandstones with high proportions of stable grains (e. g. in quartz arenites) down to about 3 or 4 km. At greater depth, porosity loss is accelerated due to increased pressure solution. Secondary and primary porosity adjacent to feldspar grains then tends to be selectively preserved relative to primary pores between quartz grains.

---

Zusammenfassung Die bestimmenden Faktoren von Sandsteinen als mögliche Speichergesteine und von Schiefern als Bildungsort von Kohlenwasserstoffen liegen in den Verhältnissen der primären Fazieausbildungen der Gesteine und deren Diagenesegeschichte. Korn-Parameter (Sortierung, Pakkungsdichte und Zusammensetzung) und Netto-Auflast steuern mechanische Kompaktion und Drucklösung. Diese sind für Porositätsreduzierungen verantwortlich, die bis zu einem bestimmten Grad abgeschätzt werden können. Der Einfluß von Lösungserscheinungen für die Bildung sekundären Porenraums, der hier definiert werden konnte und die Vorgänge, die Lösungsphasen iniziieren, bilden den zentralen Punkt der Diskussion.Größte Bedeutung in der Diagenese klastischer Sedimente kommt dem Charakter der Grundwasserbewegungen und deren Eigenschaft im Bereich des Stofftransportes zu. Daten der Petrographie und der Geochemie ergeben für die Speichergesteine der Nordsee, daß der Hauptanteil der Lösung von Feldspat und Muskovit, ein Vorgang, der zur Bildung von Kaolinit führte, frühdiadenetisch unter Einfluß von Süßwasser stattfand. Aufgrund neuerer Kalkulationen kann die Bedeutung saurer Lösungen, die man von dem Bildungsgestein hergeleitet, für die sekundäre Porosität der Speichergesteine ausgeschlossen werden. Mathematische Berechnungen räumen dem Einfluß thermaler Konvektion in sedimentären Becken meist geringe Bedeutung zu, es sei denn es gibt große laterale Unterschiede des geothermischen Gradienten. Die geochemische Analyse des Porenwassers ergibt vertikale und horizontale Zonierungen im Chemismus des Wassers. Diese Tatsache widerspricht der These einer großräumischen Konvektion, da in diesem Fall die Diagenese-Prozesse unter Bedeckung bei relativ einheitlicher chemischer Zusammensetzung ablaufen würden.Ein besseres Verständnis der diagenetischen Vorgänge wird die Abhängigkeit des Verhältnisses von Porosität zur Tiefe, der Verteilung des Hohlraumvolumens und der Hohlraumgeometrie in Speichergesteinen erleichtern.Diskutiert werden Zusammenhänge von Porosität und Tiefe, die Daten an Stellen vor der Küste Norwegens und anderen Becken entnommen wurden. Für Tiefen zwischen einem und fünf Kilometern scheinen empirische, lineare Geraden am besten die Verhältnisse zu verdeutlichen. Regional begrenzt kann der lineare Porositätsgradient als eine Funktion der Gradienten von Mineralzusammensetzung, Temperatur und Druck beschrieben werden. Primäre Porosität ist am besten in Sandsteinen mit einem hohen Anteil an stabilen Komponenten (z. B. Quatzarenite) bis zu einer Tiefe von drei oder vier Kilometern erhalten.Drucklösungserscheinungen sind für die zunehmende Abnahme der Porosität in größeren Tiefen verantwortlich. Dabei scheinen sekundäre und intergranulare Porenräume zwischen Feldspatkörnern relativ zu primären Porenräumen zwischen Quartzkörnern stabiler zu sein.

---

Résumé Les facteurs qui caractérisent des grès en tant que réservoirs potentiels d'hydrocarbures et des shales en tant que roches-mères sont les relations facielles primaires et la diagenèse. La perte de porosité due à la compaction mécanique et aux impressionnements («pressure-solution») est fonction essentiellement des paramètres des grains (classement, ordonnance et composition) et des contraintes dues à la surcharge. La perte de porosité peut être prévue dans une certaine mesure. On connaît l'importance de la porosité secondaire provoquée par la dissolution des grains et des ciments. La discussion est centrée sur les processus responsables de cette dissolution et sur leur incidence dans l'accroissement net de la porosité.Le facteur le plus critique dans la diagenèse des élastiques est la nature du flux d'eau intersticielle et le degré de transfert de matière qui en résulte. Dans les roches-magasins de la Mer du Nord, les observations pétrographiques et géochimiques montrent que la plus grande partie de l'altération en kaolin du feldspath et du mica s'est produite lors du lessivage par de l'eau douce. Selon des calculs récents, les «acides» dérivés des roches-mères ne peuvent expliquer la porosité secondaire des roches-magasins. La modélisation mathématique suggère que la convection thermique ne joue qu'un rôle subordonné dans un bassin de sédimentation, sauf aux endroits de forte variation latérale du gradient géothermique. L'étude géochimique des eaux intersticielles montre que dans les bassins sédimentaires, elles sont souvent stratifiées ou compartimentées d'une manière qui est incompatible avec une convection à grande échelle car un tel phénomène impliquerait des réactions diagénétiques relativement isochimiques.Une meilleure compréhension des réactions diagénétiques doit nous aider à améliorer nos prévisions relatives à la relation porosité/profondeur, et à la répartition de la taille et de la forme des pores dans les roches-magasins.Une discussion est présentée à propos de la relation porosité/profondeur, à partir des données recueillies off-shore en Norvège et de données publiées provenant d'autres bassins. Il apparaît qu'entre 0 et 5 km de profondeur, des courbes empiriques linéaires rendent le mieux compte de ces relations. Dans une région donnée, le gradient linéaire de porosité est fonction de la composition minéralogique et des gradients de pression et de température. La porosité primaire tend à être bien préservée dans les grès riches en grains stables (p. ex. dans les arénites quartziques) jusqu'à une profondeur de 3 à 4 km. Plus bas, la perte de porosité s'accélère en raison des phénomènes d'impressionnement. Dans ces conditions profondes, les pores primaires et secondaires adjacents aux grains de feldspath semblent relativement plus stables que les pores primaires situés entre les grains de quartz.

---

, , , , , . / , / . , . . , . . , . . . , . , , . , .. . , , -. , . 1 5 . , , . 3 4 . , .: - . . , ,

     

Structural explanation for Δ (α*γ*) from α* vs. γ* in alkali feldspar

Summary As suggested bySmith (1968) and supported by most structural data published since, in alkali feldspar the ^** plot can be used for estimating (^**), i. e. the difference in Al confent between 0 andm subsites. The present study investigates the topologically identical plot on the basis of the configuration of the alkali feldspar tetrahedral framework. Changes in Al content ofT-sites are functionally related to changes in cosines of and . While the total Al causing changes in cos is directly equal to the difference in Al content between 0 andm subsites, the total Al causing changes in cos is expressed by a complicated function which is equal with a very good approximation to three fourths of the difference in Al content betweenm and 0 subsites. This relation of quasiproportionality. like the feasible substitution in alkali feldspar of the diagram cos vs. cos by the plot, represents two simplifying assumptions which permit the difference in Al content to be calculated, as previously predicted.

---

Strukturelle Deutung für (^**) aus dem ^*/^* der Alkalifeldspäte

Zusammenfassung Nach einem Vorschlag vonSmith (1968) und in Übereinstimmung mit den meisten seither publizierten Strukturdaten kann man in Alkalifeldspäten das ^*/^* zur Abschätzung von (^**), also des Unterschiedes im Al-Gehalt auf der 0- undm-Position benützen. Die vorliegende Arbeit untersucht das topologisch idente /-Diagramm auf der Basis der Gestalt des Tetraederverbandes der Alkalifeldspäte. änderungen im Al-Gehalt derT-Position sind mit Änderungen im Kosinus von und korreliert. Während der die cos -änderungen verursachende Al-Gesamtgehalt unmittelbar dem Unterschied im Al-Gehalt derO-undm-Position entspricht, ist der die cos -Änderungen verursachende Al-Gesamtgehalt durch eine komplizierte Funktion ausgedrückt, die aber mit sehr guter Näherung drei Vierteln der Differenz im Al-Gehalt auf denm-und 0-Poisitionen entspricht. Diese quasi-Proportionalität und die Ersetzbarkeit des cos /cos -Diagrammes durch das /-Diagramm bei den Alkalifeldspäten stellen zwei Vereinfachungen bei der Berechnung des Al-Gehaltes dar.

     

Primary and secondary bifurcation in baroclinic instability

In modelling atmospheric flows the baroclinic instability of the flow in a differentially heated rotating annulus plays a central role. This paper deals with an experimental study using LDV and flow visualization techniques. Usually the temperature difference,T, was kept fixed while the angular velocity,, was varied. On crossing the stability boundary, the primary bifurcation, the basic flow gives way to a baroclinic wave flow. For a given annulus geometry the wave number,m, of the first wave pattern was found to be uniquely defined byT. The measured critical values of, _crit, agree reasonably well with those obtained by other authors. On increasing above _crit the wave number changed, this process showing hysteresis. The situation might indicate secondary bifurcation phenomena. Flow visualization using aluminium particles shows surface flow details.This paper is dedicated to Prof. Dr. K. Gersten on the occasion of his 60th birthday