Inversion tectonics of intracontinental ranges: High and Middle Atlas,Morocco

The High and Middle Atlas are intracontinental mountain belts situated within the mobile foreland of the Mediterranean Rif orogen. They developed in three stages. The first period (Permian — Bathonian) culminated during the Lias with extended rift grabens and tholeiite extrusions. From Callovian to Eocene, the tectonic activity and the rates of sedimentation were reduced, both pointing to a cooling of the lithosphere. Since the Oligocene, the whole region is submitted to compressional stress. The High and the Middle Atlas were uplifted within two phases, which were correlated with main phases of Rif orogenesis. Refraction seismic measurements have recently revealed there a flat layered structure of the crust with several low velocity zones. The deepest one coincides with a layer of high electric conductivity, which is interpreted as a zone of detachment.From the geotectonic evolution of the High and Middle Atlas and from the structure of the crust, the following model was deduced: During Early Mesozoic rifting, the crust on top of the mantle elevations was thinned by both extensional fracturing and by gliding along intracrustal detachment planes. During the Cenozoic collisions of the Rif, these shear planes were reactivated by thrusting in opposite directions. Compressional deformation of the graben fillings led now to a moderate thickening of the crust, e.g. up to 40 km beneath the High Atlas. Subsequent uplift and inversion was not only caused by isostasy, but also by squeezing upward due to thick- and thin-skinned tectonics.

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Zusammenfassung Der Hohe und der Mittlere Atlas sind intrakontinentale Gebirge im mobilen Vorland des mediterranen Rif-Orogens. Ihre Entwicklung weist drei Perioden auf: Die erste (Perm-Bathonium) kulminierte im Lias mit der Bildung von Riftgräben entlang spätvariskischer Bruchzonen und Tholeiit-Ergüssen. Im Intervall Callovium-Eozän deuten tektonische Beruhigung und geringere Sedimentation auf eine allmähliche Abkühlung der Lithosphäre hin. Seit dem Oligozän steht die Region unter Kompression. Der Hohe und der Mittlere Atlas haben sich zeitgleich mit den Hauptphasen der Kompression im Rif herausgehoben. Refraktionsseismische Untersuchungen haben einen flachen Lagenbau der Kruste mit mehreren low-velocity-Zonen aufgewiesen, deren tiefste mit einer Zone hoher elektrischer Leitfähigkeit zusammenfällt und als bedeutende Abscherungszone gedeutet wird.Aus der geotektonischen Entwicklung des Hohen und des Mittleren Atlas und aus der heutigen Krustenstruktur wird folgendes Modell abgeleitet: In der frühmesozoischen Rift-Phase wurde die Kruste über den Mantel-Aufwölbungen durch Zerrungsbrüche und durch Zergleiten an subhorizontalen Scherflächen ausgedünnt. Während der känozoischen Kollisionen im Rif-Atlas wurden diese Scherflächen dann gegenläufig bewegt, die Riftgraben-Füllungen dabei bis zu geringer Krustenverdickung eingeengt und anschließend herausgehoben. Die Inversion der beiden Atlas-Gebirge ist somit nicht nur isostatisch bedingt, sondern auch durch Aufpressung bei thick-and-thin-skinned-Tektonik verursacht.

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Résumé Le Haut Atlas et le Moyen Atlas sont des chaînes intracontinentales situées dans l'avant pays mobile de l'orogène méditerranéen du Rif. Elles se sont développées en trois périodes. La première (du Permien au Bathonien) a culminé au Lias avec la formation de fossés de rift accompagnés d'effusions tholéiitiques. Au cours de la deuxième période (du Callovien à l'Eocène), l'activité tectonique et les taux de sédimentation étaient réduits, indice d'un refroidissement de la lithosphère. Depuis l'Oligocène, la région est soumise à une compression. Le Haut Atlas et le Moyen Atlas se sont soulevés en deux phases, coïncidant avec les phases principales de compression du Rif. Les sondages sismiques ont mis en évidence une structure de la croûte en couches subhorizontales comportant plusieurs zones à faible vitesse dont la plus profonde coïncide avec une zone de haute conductivité électrique interprétée comme un vaste décollement.En conclusion, nous proposons le modèle suivant pour le Haut et le Moyen Atlas: pendant la phase de rifting du Mésozoïque inférieur, la croûte a été amincie au-dessus de bombements du manteau, non seulement par des fracture d'extension mais aussi par glissement le long de décollements subhorizontaux. Durant les collisions cénozoïques du Rif, ces décollements ont été réactivés en charriages par glissement en sens inverse. Ce processus, en rétrécissant les remplissages des grabens, a provoqué un léger épaississement de la croûte (jusqu'à 40 km sous le Haut Atlas) et le soulèvement final. L'inversion des chaînes atlasiques n'a donc pas seulement été l'effet de l'isostasie, mais aussi d'une tectonique »thin-and-thick- skinned«.

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

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

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

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

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A gravity-derived model for the steinheim impact crater

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

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

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

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Geosynklinalbecken,Tektonik, Granite und junger Vulkanismus in Afghanistan

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

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

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

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

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

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

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

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

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Satellitenbildauswertung zur Feststellung von Trinkwasserreserven im Rheinischen Schiefergebirge

Zusammenfassung Im östlichen Rheinischen Schiefergebirge konnten innerhalb der im Allgemeinen gering permeablen paläozoischen Festgesteinskomplexe Bereiche guter Wasserwegsamkeit festgestellt werden. Sie sind vornehmlich an Nord-Süd oder Ost-West gerichtete Zonen junger (tertiärer) Tektonik gebunden und vorwiegend feldgeologisch nicht kartierbar. Mit Hilfe der Satellitenbildauswertung lassen sich diese Bereiche gut erfassen, da sie als Lineare abgebildet werden.Die Erfassung und Abgrenzung der Zonen junger Tektonik stellt eine wichtige Grundlage zur Sicherung der Trinkwasserversorgung für Gemeinden im Rheinischen Schiefergebirge dar. Sie ist außerdem ein Hilfsmittel zur Beurteilung von Fragen des Grundwasserschutzes.An Hand eines LANDSAT-1 Bildes wurde eine Linearkarte angefertigt, die mit einem umfangreichen Abflußmeßprogramm verglichen wurde. Dabei ergab sich, daß die von Linearen durchzogenen Teilgebiete normalerweise überdurchschnittliche Abflußspenden haben. Auch die in diesen Bereichen gelegenen Tiefbrunnen weisen überdurchschnittliche Förderraten auf.Über die jungen tektonischen Schwächezonen besteht eine gute Verbindung zwischen Oberflächen- und Grundwasser. Daraus resultiert die Gefahr einer möglichen Grundwasserkontamination durch verunreinigtes Oberflächenwasser. Dies bezieht sich besonders auf in Linearbereichen liegende Mülldeponien. So konnte zum Beispiel eine Verunreinigung von oberflächennahem Grundwasser durch die Schlammdeponie Hirzenhain nachgewiesen werden.Die Linearkarte stellt eine Basis für vorbeugende Maßnahmen des Trinkwasserschutzes dar, da mit ihrer Hilfe eine Ausweisung bzw. Neuabgrenzung von Trinkwasserschutzgebieten möglich ist, wie am Beispiel der Tiefbrunnen von Biedenkopf ausgeführt wird.

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Linear zones of good permeability were recognized within the paleozoic strata of the Rheinisches Schiefergebirge, where the permeability of these intensively folded strata normally is low. These zones are related to young tectonic events of Tertiary. They follow North-Southern or East-Western directions and they can generally not be detected by methods of field-geology. The zones were mapped by interpretation of satellite-images where they show up as linear structural elements.The method can be used to back groundwater research and to prevent groundwater contamination. A LANDSAT-1 image was used for the structural interpretation. The resulting map was compared to a program of run-off measurements. Run-off rates above the average were proved at areas effected by linear elements. Also the production-rates of waterwells in these areas was proved to be above the average.Good communication between surface-water and ground-water has been recognized. This includes the possibility of groundwater pollution for example of refuse-deposits. Contamination of this kind has been found at several localities.

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Résumé Dans le Rheinische Schiefergebirge oriental, on a pu déterminer au sein du complexe paléozoïque, en général peu perméable, des domaines à bonne perméabilité due à l'existence de joints et de fissures.Ces domaines sont avant tout liés à des zones à tectonique récente (tertiaire), de direction Nord-Sud ou Est-Ouest, pratiquement impossibles à cartographier pour la plupart d'entre elles. L'interprétation des photos prises par satellite permet de les bien définir car ils apparaissent sous forme de lignes. La considération et la délimitation des zones à tectonique récente constitue une base importante pour assurer l'alimentation en eau potable des communes dans le Massif schisteux rhénan, et, en outre, un moyen de porter un jugement sur les questions concernant la protection des nappes souterraines. Une carte de ces lignes a été établie à partir d'un photo de LANDSAT-1; elle fut ensuite comparée à un vaste programme de mesures de l'écoulement. Cette étude montra que les régions traversées par de telles lignes ont normalement des débits au-dessus de la moyenne. Il en est de même en ce qui concerne les puits creusés dans ces domaines.Dans les zones à tectonique récente faible, il existe une bonne liaison entre les eaux de surface et les nappes souterraines, d'où le danger de contamination possible de ces mêmes nappes par les eaux de surface polluées. Cela concerne particuli-rement les dépôts d'immondices; a titre d'exemple, il a été possible de prouver la pollution des nappes souterraines à partir de la surface à la suite du dépôt de boues à Hirzenhain.La carte des lignes représente une bonne base pour décider des mesures de protection des eaux potables, puisqu'il est possible, grâce à elle, de faire une nouvelle délimitation des domaines de protection des eaux potables, comme par exemple, au puits de Biedenkopf.

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Further notes on the geology of the betic of Málaga,the Subbetic,and the zone between these two units,in the region of Vélez Rubio (southern Spain)

The stratigraphy of Betic of Málaga and of Subbetic near Vélez Rubio is given. No major tectonic movement took place between Paleozoic and Oligo-Miocene in the area of deposition of the Betic of Málaga and neighbourhood. The geology and formations of the narrow zone between Betic of Málaga and Subbetic are described. Nappe movement of the Betic of Málaga is older than the thrusting of Subbetic over Prebetic. Age of the former movement and origin of major tectonic units are tested on the characteristics of a pre-Orbulina marl formation and on the distribution of the detritus contained in this formation.

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Zusammenfassung Die Stratigraphie des Betikums von Málaga, des Subbetikums und der zwischen beiden Einheiten liegenden Zone wird aus dem Gebiet von Vélez Rubio beschrieben.Größere tektonische Bewegungen haben zwischen Paläozoikum und OligoMiozän im Ablagerungsgebiet des Betikums von Málaga und in der näheren Umgebung nicht stattgefunden. Die Deckenbewegung des Betikums von Málaga ist älter als die Überschiebung des Subbetikums über das Präbetikum. Das Alter der Deckenbewegung und der Ursprung der größeren tektonischen Einheiten werden an Hand der Merkmale einer Prä-Orbulina Mergel-Einheit und an Hand der Verbreitung des in dieser Einheit enthaltenen Schutts überprüft.

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Résumé Les auteurs exposent la stratigraphie du Bétique de Málaga et du Subbétique dans les environs de Vélez Rubio. Aucun mouvement tectonique important n'a eu lieu entre le Paléozoïque et l'Oligo-Miocène dans l'aire sédimentaire du Bétique de Málaga et les régions limitrophes. Les formations de l'étroite zone comprise entre Bétique de Málaga et Subbétique sont étudiées, ainsi que leur relations mutuelles. Le mouvement de nappe du Bétique de Málaga est plus ancien que le chevauchement du Subbétique sur le Prébétique. L'âge de celui-là, ainsi que l'origine des unités tectoniques principales sont examinés en utilisant les caractéristiques d'une formation d'âge pré-Orbulina ainsi que la répartition des débris dérivés de ces unités tectoniques qu'elle contient.

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

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

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

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

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

     

Die Auswertung von Grundwasserstandsbeobachtungen auf Sandböden zur Beurteilung der Entwässerungsmöglichkeiten

Zusammenfassung Um die Anwendbarkeit der Bohrlochmethode zur Bestimmung der Durchlässigkeit von Sandböden zu überprüfen, wurde auf 3 Versuchsfeldern aus den Veränderungen des Grundwasserstandes in Abhängigkeit von den Niederschlägen der Abfluß kalkuliert. Anhand dieser Größen und der übrigen im Felde bestimmten Werte sind die Durchlässigkeiten der Sandböden auf den 3 Versuchsfeldern nach der Formel vonHooghoudt berechnet worden. Der Vergleich der berechneten und der nach der Bohrlochmethode bestimmten Durchlässigkeiten ergibt geringe Differenzen, die sich durch Unterschiede in den Versuchsbedingungen, vor allem durch eine geringere Durchlässigkeit des Oberbodens, erklären lassen.

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Summary To check the applicability of the auger hole method for the determination of permeability from sandy soils (regosols), the change of the ground water table depending on the rainfall was used on 3 sites for a calculation of the water discharge. From these values and other characteristics, determined in the field, the permeabilities of sandy soils (regosols) were computed with theHooghoudt-equation. The comparison of the computed permeabilities with that determined by the auger hole method showed a small difference, which could be explained by distinctions of the experiment conditions, especially by a decrease of permeability in the upper horizons of sandy soils.

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Résumé Afin d'examiner la possibilité d'employer la méthode «auger hole» pour déterminer la perméabilité des sols arénacés on a calculé la décharge dans trois champs d'épreuves, et cela par les variations du niveau de la nappe souterraine par rapport aux condensations atmosphériques. Les perméabilités des sols arénacés dans ces trois champs d'épreuves ont été calculées d'après la méthode deHooghoudt, sur base de ces données et des autres données déterminées à la campagne. Les valeurs de la perméabilité calculées et les valeurs obtenues au moyen de la méthode « auger hole» diffèrent peu; les différences peuvent être expliquées par l'inégalité des conditions des expériences et surtout par une perméabilité plus petite de la partie supérieure du sol.

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Herrn Professor Dr.Roland Brinkmann zum 70. Geburtstag gewidmet.     

The global Frasnian-Famennian »Kellwasser Event«

During the UppermostP. gigas conodont zone (P. linguiformis zone) the stepwise Frasnian extinction culminates in the global transgressive-regressive Frasnian-Famennian »Kellwasser event«. Most pelagic organisms of the tropical marine environment are more or less affected by this mass extinction. During the early Upper Devonian extinction rates are clearly related to the deposition of black shales and the storage of a great amount of organic carbon in the (shelf) sediments. Contemporaneous positive excursions of the ¹³C recorded from pelagic limestones of Europe and Australia prove a worldwide change in the CO₂ content of the oceans surface water which is in balance with the atmosphere. If the climate is controlled by the CO₂ content of the atmosphere, a cyclic operation process might have developed with the succession: transgression — high organic production — deposition of organic carbon — lowering of CO₂ in the atmosphere — icehouse effect — polar glaciation — regression — erosion of organic carbon and re-supply of CO₂ to the ocean and atmosphere — greenhouse effect — deglaciation — transgression. During the change from a greenhouse to an icehouse effect an overturn of the anoxic oceans probably was one of the causes for the mass killing of low latitude marine organisms.

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Zusammenfassung Während der OberstenP. gigas-Zone (=P. linguiformis-Zone) kulminiert das stufenweise Erlöschen der Frasne Organismen im globalen transgressiv-regressiven »Kellwasser-Ereignis«, das die Frasne-Famenne-Grenze markiert. Die meisten Organismengruppen der tropischen Meere werden mehr oder weniger von dem Massensterben betroffen. Während des tiefen Oberdevons sind die Aussterberaten offensichtlich mit der Ablagerung von Schwarzschiefern verknüpft, in denen eine große Menge organischen Kohlenstoffs auf den Schelfen fixiert wird. Gleichzeitige positive Exkursionen der ¹³C-Kurven, die in pelagischen Kalken aus Europa und Australien gemessen wurden, deuten auf eine weltweite Änderung der CO₂-Gehalte des ozeanischen Oberflächenwassers und der Atmosphäre hin.Sollte das Klima vom CO₂ in der Atmosphäre gesteuert werden, könnte sich folgender Autozyklus entwickelt haben: Transgression — hohe organische Produktion — Ablagerung von organischem Kohlenstoff — Erniedrigung des CO₂-Gehaltes in der Atmosphäre — Abkühlung — polare Vereisung-Regression — Erosion und Oxidation von organischem Kohlenstoff — Erhöhung des CO₂-Gehaltes in der Atmosphäre — Treibhauseffekt — Abschmelzen der polaren Vereisung — Transgression. Aufsteigende anoxische Wässer beim Übergang vom Treibhaus- zum »Kühlhauseffekt« dürften eine der Ursachen für das Massensterben tropischer mariner Organismen gewesen sein.

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Résumé Au cours de la partie supérieure de la zone de conodontes àP. gigas (= zone àP. linguiformis), l'extinction progressive des organismes frasniens a culminé au moment de l'événement de Kellwasser, marqué par une transgression-régression globale à la limite Frasnien-Famennien. La plupart des organismes pélagiques des milieux marins tropicaux ont été affectés à des degrés divers par cette extinction de masse. Pendant le début du Dévonien supérieur, les taux d'extinction sont clairement en relation avec le dépôt de boues noires et le stockage d'une grande quantité de matière organique dans les sédiments de shelf. Simultanément, des variations positives de ¹³C enregistrées dans des calcaires pélagiques d'Europe et d'Australie indiquent un changement modial de la teneur en CO₂ de l'eau de surface des océans et de l'atmosphère.Si on admet que le climat est régi par la teneur en CO₂ de l'atmosphère, le processus cyclique suivant a pu se développer: transgression — forte production organique — dépôt de carbone organique — baisse de la teneur en CO₂ de l'atmosphère — refroidissement — glaciation polaire — régression — érosion et oxydation du carbone organique — élévation de la teneur en CO₂ de l'atmosphère — effet de serre — fusion des glaces polaires — transgression. Lors du passage du stade de l'effet de serre à celui du refroidissement, une remontée des eaux anoxiques océaniques peut être à l'origine de l'extinction de masse des organismes marins tropicaux.

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The micro-scale simulation of maturation: outline of a new technique and its potential applications

A micro-analytical technique has been developed for artifically maturing sedimentary organic matter and then quantifying the major components generated during this process in a single analytical step. Such a capability is well-suited for examining the compositional relationships between kerogens and petroleums, determining reaction kinetics and making precursor-product mass balances. According to this technique, simulations are made using sealed glass capillary tubes (heated here for three days at 300 °C, 330 °C and 350 °C). Pyrolysis products are then released directly into a combined thermovaporisation/pyrolysis-GC instrument and the major components of the entire C₁ yto C³⁵ range can be quantified in a single step using gas chromatography. Alkene yields are very low and pyrolysates are oil-like. This is exemplified by the fact that then–C₉–C₁₉ alkane distribution range of simulated whole petroleum chromatograms, from originally immatureGloeocapsamorpha-typz alginite A, resembles that seen in crude oils generated from this same kerogen type in nature. Sealed tube experiments usingBotryococcus type alginite A generated a »high wax« pyrolysate. The relative abundance ofn-alkanes in the C₂–C₃₂ range of many kerogen pyrolysates does not appear to change significantly despite an approximately fifteen-fold difference inn-alkane yield between the 300 °C and 350 °C experiments. Kerogens which are »paraffinic« oil-prone, and whose pyrolysates are very rich inn-alkanes might therefore generate petroleums in nature with a fixed wet gas (C₂-C₄) to oil (C₅+) ratio. Alginite B in a Greenland shale is much more thermally labile than eitherBotryococcus-type alginite A orGloeocapsamorpha-type alginite A. The mass balance capabilities of the technique have been tested using Alum Shale kerogen. Two gas chromatograms were obtained, one for the free compounds generated during simulation, and one for the high temperature pyrolysate of the kerogen residue, for each heating experiment. Precursor-product relationships were qualitatively assessed, and dead carbon formation was quantified in this exercise.

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Zusammenfassung Eine mikro-analytische Methode zur künstlichen Reifung sedimentärer organischer Substanz konnte entwickelt werden. Dabei werden die Hauptkomponenten, die während des Vorgangs freigesetzt werden, quantitativ erfaßt. Grundlagen dieser Methode sind Simulationen mit kapillaren Glasröhren, nach welchen die Pyrolyse-Produkte direkt in ein kombiniertes Thermovaporation/Pyrolyse-GC Instrument freigesetzt werden. Mit Hilfe der Gas-Chromatographie können in einem einzigen Schritt die Hauptkomponenten der gesamten C₁ bis C₃₅ Spannbreite quantitativ erfaßt werden. Kerogen-Typisierung und Abschätzung des Muttergesteinspotentials werden stark vereinfacht, wenn die Verhältnisse der Vorläufer-Produkte sorgfältig bestimmt und die chemisch-kinetischen Parameter für einzelne Komponenten, Komponentengruppen und/oder Siedepunktbereiche berechnet werden. Diese Anwendung stimmt mit Techniken im Makro-Bereich (z. B. Hydro-Pyrolyse) überein, aber die Vorteile der Annäherung im Mikro-Bereich liegen darin, daß geochemische Informationen schneller und bequemer gewonnen werden können und sehr kleine Probenmengen ausreichen. Ferner kann neben der Möglichkeit der singulären Anwendung die Annäherung im Mikro-Bereich dazu verwendet werden, Proben für detailierte und Labor-intensive Simulationen im Makro-Bereich effizient auszuwählen.

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Résumé Les auteurs présentent une technique micro-analytique qui comporte la maturation artificielle de la matière organique sédimentaire suivie du dosage des composants majeurs ainsi engendrés. Dans le cadre de ce procédé, on réalise des simulations dans des tubes capillaires en verre, après quoi les produits de la pyrolyse sont libérés directement dans un instrument combiné de thermovaporisation/hydrolyse-GC et les composants majeurs de la lignée complète C₁ à C₃₅ peuvent être dosés en une seule opération de Chromatographie en phase gazeuse. De cette manière, la caractérisation du kérogène et l'estimation du potentiel de la rochemère sont grandement facilitées dans la mesure où les relations des produits précurseurs sont soigneusement établies et où il est possible de calculer les paramètres chimico-cinétiques pour des composants isolés, pour des groupes de composants et/ou les domaines de température où se situent les points d'ébullition. Ces procedures sont en accord avec celles des techniques macroscopiques (p.ex l'hydro-pyrolyse), mais l'avantage de l'approche microanalytique réside dans le fait que les résultats géochimiques sont obtenus plus rapidement et plus aisément et qu'il est possible de traiter de très petits échantillons. Enfin, nonobstant ses avantages propres, l'approche micro-analytique peut être utilisée à la sélection d'échantillons destinés à des simulations détaillées et laborieuses à l'échelle macroscopique.

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Excess K-Ar ages of glauconite from the Upper Marine Molasse and evidence for glauconitization of mica

K-Ar age determinations along with optical investigations were used to examine whether glauconite from the Upper Marine Molasse (OMM) is of authigenic, allogenic or transformed origin. For this purpose 16 glauconite samples from 14 different localities were investigated from the Burdigalian Muschelsandstein collected along a traverse from Lake Constance to west of Geneva.Optical observations on washed grain concentrates reveal the presence of different alteration products of biotite, confirming earlier studies. Moreover, thin-section preparations of sample aliquots showed that the glauconite grains contain biotite-relics, which might account for the elevated absolute ages.The optical evidence is confirmed by individual mineral fractions, which show chlorite with biotite-»nucleii«, chlorite-lamellae, and »layered«-glauconites. All these observations point to glauconite genesis by transformation of biotite. The complete transformation from biotite via chlorite to glauconite apparently results in a chemically more stable state.The K-content of the samples varies from 5.6 to 7.0% K₂O, indicating mature but not highly evolved glauconite. 19 apparent K-Ar dates range from 17.7 to 34.9 Ma. In comparison with the biostratigraphy and the estimated Burdigalian age of about 18 Ma nearly all dates are too high. These strongly scattered dates are thus stratigraphically meaningless and seem to exclude an authigenic formation of these glauconites from faecal pellets. Furthermore, geologic arguments exclude an allogenic (= detrital) origin.Glauconite genesis in the Upper Marine Molasse must therefore be distinguished from both authigenic and allogenic formation mechanisms. A new term »meta-allogenic« is therefore used to describe glauconite growth by transformation of allogenic mica.

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Zusammenfassung Um zu prüfen, ob Glaukonite aus der Oberen Meeresmolasse (OMM) authigen, allothigen oder durch Umwandlung aus anderen Mineralien entstanden sind, wurden sie — nebst mineraloptischen und röntgenographischen Untersuchungen — mit der K-Ar-Methode datiert. Aus 14 verschiedenen Lokalitäten zwischen Bodensee und einigen Kilometern westlich von Genf wurden 16 Glaukonit-Proben aus dem burdigalen Muschelsandstein entnommen.Sedimentpetrologische Studien an Körner-Konzentraten offenbarten verschiedene Umwandlungsprodukte von Biotit. Zudem zeigten Aliquots von Dünnschliff-Präparaten, daß einzelne Körner unterschiedlich große Relikte von Biotit enthalten, die die zu hohen Alterswerte verursachen können.Die verschiedenen Mineralfraktionen bestätigen den Charakter von Übergangsstadien: Chlorit mit Biotit-Kernen, Chloritlamellen und »Schicht«-Glaukonit. Alle diese Beobachtungen deuten auf eine Glaukonitgenese aus der Umwandlung von Biotit. Die vollständige Umwandlung von Biotit über Chlorit zu Glaukonit scheint mit dem End-produkt einen chemisch stabileren Zustand anzustreben.Der K₂O-Gehalt aller Proben variert von 5.6 bis 7.0%. Dies weist auf »reifen«, aber nicht hochentwickelten Glaukonit hin. Die 19 K-Ar-»Alter« liegen zwischen 17.7 und 34.9 Ma. Im Vergleich mit der Biostratigraphie und dem geschätzten burdigalen Alter von ca. 18 Ma, sind diese Daten zu hoch und daher stratigraphisch bedeutungslos. Eine authigene Bildung von Glaukonit aus Kotpillen (faecal pellets) muß somit ausgeschlossen werden. Außerdem kommt aus geologischen Gründen eine detritische (allothigene) Herkunft ebenfalls nicht in Betracht.Für die Glaukonit-Genese in der Oberen Meeresmolasse muß daher ein anderer Bildungsprozess verantwortlich sein. Um die Umwandlung von eingeschwemmtem (= allothigenem) Biotit zu Glaukonit zu beschreiben, wurde der neue Term »meta-allothigen« eingeführt.

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Résumé Afin de rechercher si les glauconites de la OMM (= molasse marine supérieure) sont authigènes, allothigènes ou proviennent de la transformation d'autres minéraux, on les a datées par la méthode K-Ar, conjointement à une étude optique et röntgenographique. 14 localités, situées depuis de lac de Constance jusqu'à quelques kilomètres à l'ouest de Genève, ont fourni 16 échantillons de glauconite du Muschelsandstein burdigalien.L'étude optique des grains, effectuée sur des concentrés, a révélé divers produits de transformation de la biotite. En outre, les examens en coupes minces ont montré, dans les grains de glauconite, des restes de biotite d'importance variable. Ces restes de biotite peuvent être responsables de valeurs trop élevées obtenues dans les mesures d'âge.L'examen des diverses fractions minérales permet de préciser les stades de transformation: chlorite avec noyaux de biotite, lamelles de chlorite et glauconite »stratifiées«. Toutes ces observations indiquent une genèse de la glauconite par transformation de la biotite. La transformation complète de la biotite en chlorite puis en glauconite semble ainsi correspondre à un état chimique plus stable.La teneur en K₂O de tous les échantillons varie entre 5,6 et 7,0%, indiquant une glauconite »mature«, mais pas très évoluée. Les 19 »âges« K-Ar sont compris entre 17,7 et 34,9 Ma. Comparés à la biostratigraphie et à l'âge burdigalien, estimé à environ 18 Ma, ces résultats sont nettement trop élevés et ne présentent donc aucune valeur stratigraphique. Il faut ainsi exclure une formation authigène de la glauconite à partir de pelotes fécales. De plus, une origine détritique (= allothigène) ne peut être envisagée pour des raisons géologiques.En conséquence, c'est bien un processus différent qui est responsable de la genése de la glauconite dans la OMM. Le terme nouveau »méta-allogénique« est proposé pour indiquer la transformation de la biotite détritique en glauconite.

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Probleme der atmosphärischen Evolution im Präkambrium

Zusammenfassung Infolge des Sauerstoff-Unterschusses im Material von Erdmantel und Erdkruste besitzen deren Entgasungsprodukte generell reduzierenden Charakter und kommen somit als Lieferant von freiem Sauerstoff nicht in Frage. Die Quelle für den Luftsauerstoff muß deshalb in nicht-geologischen Prozessen zu suchen sein, bei denen der Sauerstoff nachträglich aus oxidischen Verbindungen (H₂O, CO₂) freigesetzt wurde. Da als Energiequelle für diese Reaktionen praktisch nur das Sonnenlicht zur Verfügung steht, muß die Anwesenheit von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre letztlich auf einem photochemischen Effekt beruhen.Hierbei ist zu unterscheiden zwischen 1. einem anorganischen photochemischen Effekt, der mit dem kurzwelligen (energiereichen) Teil des Sonnenspektrums arbeitet (insbesondere 1500–2100 Å) und 2. einem organischen photochemischen Effekt, der mit dem Spektralbereich des sichtbaren Lichtes arbeitet, aber auf die Mitwirkung eines Katalysators (Chlorophyll) angewiesen ist. Der Anteil des ersteren Prozesses (Photodissoziation von Wasserdampf) am Aufbau der sauerstoffreichen Atmosphäre dürfte bei weitem geringer gewesen sein als der des zweiten (biologische Photosynthese von Kohlehydraten aus CO₂ und H₂O unter Freisetzung von Sauerstoff als Stoffwechselprodukt), so daß der heutige Luftsauerstoff im wesentlichen als biogen gedeutet werden kann. Die geochemische Evolution der Atmosphäre und die Evolution des Lebens sind somit auf das engste miteinander verknüpft. Mit dem Übergang von der primär reduzierenden zur oxidierenden Atmosphäre konnte beim Überschreiten des sog. Pasteur-Punktes (O₂-Partialdruck 10^–2 des heutigen Wertes) der Umschlag vom fermentativen zum oxidativen Energiestoffwechsel erfolgen. Es kann mit guten Gründen angenommen werden, daß die explosive Differenzierung des Lebens an der Wende Präkambrium-Kambrium eine Folge des höheren Energiegewinns bei der Atmung war. Sowohl die Aufrechterhaltung des Lebens als thermodynamisch metastabiler Zustand (mit einer Entropie weit unterhalb des Maximums) als auch seine Differenzierung im Laufe der Evolution bedürfen der ständigen Zufuhr von Energie, sind also nach der bekanntenBoltzmannschen Beziehung im Grunde genommen äußerst unwahrscheinliche Vorgänge. Freier Sauerstoff, der eine vollständige Verbrennung der Kohlehydrate zu Kohlendioxid und Wasser ermöglichte (und damit den Wirkungsgrad des Energiestoffwechsels im Vergleich zur anaeroben Gärung auf etwa das Vierzehnfache erhöhte), spielte bei der Evolution der Metazoen offensichtlich die Rolle Maxwellschen Dämons, der für die Aufrechterhaltung des thermodynamischen Ungleichgewichts (bzw. der Negentropie) in größeren Zellverbänden verantwortlich war.

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Because of the oxygen deficiency within the material of the earth's crust and mantle, degassing of the lithosphere does not furnish free oxygen, but gases possessing a strongly reducing character. Therefore, other than geological sources must have provided the free oxygen forming a major constituent of the present atmosphere. It is reasonable to conclude that this oxygen has been liberated from gaseous oxides such as water vapour and carbon dioxide. Since a large-scale dissociation of these compounds can only be brought about by solar radiation, photochemical activity must be responsible for the presence of molecular oxygen in the earth's atmosphere.In this context, we have to distinguish between 1. an inorganic photochemical process working with the energy-rich short wave-lengths of the solar spectrum (2 between 1500 and 2100 Å) and 2. an organic or biologic photochemical process which utilizes the spectral range of the visible light. In addition, the biologic process requires a porphyrin body (chlorophyll) to be present as a catalyst. The oxygen-producing capacity of the inorganic process, i. e., photodissociation of water vapour, is considerably smaller (about 10^–3) than that of the organic process (photosynthesis of carbohydrates from CO₂ and H₂O, releasing oxygen as a metabolic by-product). Accordingly, the bulk of the oxygen now present in the atmosphere may safely be regarded as being biologic in origin.Thus, the geochemical evolution of the atmosphere and the evolution of life are closely related and interdependent. The rise of the oxygen pressure of the ancient atmosphere to about 10^–2 P.A.L. (Present Atmospheric Level) enabled life to pass thePasteur point and change from fermentative (anaerobic) to respiratory (aerobic) metabolism. There is reason to believe that the appearance of the first metazoan faunas in the Late Precambrian, about 0.7×10⁹ years ago (Nama-Ediacara fauna), was a direct result of the enormous rise in metabolic energies derived from the more efficient aerobic metabolism.Life as a nonequilibrium steady state, being characterized by an entropy far below the level of its surroundings, requires a constant supply with free energy for its maintenance. As may be concluded from the impact of respiration on the diversification of life at the dawn of the Phanerozoic, this diversification was also dependent on an increased supply in free energy. Evolution thus being— just as life itself — an energy-absorbing (endergonic) process, it must be regarded as highly improbable in terms of theBoltzmann theory of thermodynamics. The mechanism of respiration, using oxygen as a final hydrogen acceptor in energyreleasing biologic redox processes (thereby increasing metabolic energies by the factor of fourteen), obviously played the role of the Maxwellian demon which caused the process of evolution to go into the direction of more order (or diversification) and less entropy.

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Résumé Le présent travail donne un aperçu de l'état actuel de nos connaissances concernant l'évolution de l'atmosphère terrestre depuis le Précambrien ancien. La transformation de l'atmosphère primitive réductrice en l'atmosphère actuelle oxydante paraît, pour la plus grande part, être due à des facteurs biologiques. En raison du parallélisme frappant entre l'évolution organique et l'évolution atmosphérique, la Paléontologie revêt une importance particulière pour l'histoire de l'atmosphère terrestre.

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Rheologische Gesichtspunkte bei der Verformung der Lithosphäre unter Lasten

Zusammenfassung Die Deformation der Erdoberfläche durch Auflasten ist eine Funktion der jeweiligen Last sowie der rheologisch-mechanischen Eigenschaften der Lithosphäre und des oberen Mantels der Erde.Erklärungsversuche beobachteter Deformationen als Folge von Lasten auf der Grundlage linearer rheologischer Gesetzmäßigkeiten führen im allgemeinen zu unzureichenden Resultaten. Hinzu kommen theoretische und experimentelle Resultate über das nichtlineare Materialverhalten von Gesteinen.Daher werden numerische Modellrechnungen in Ansatz gebracht, um entsprechende rheologische, strukturelle und kinematische Größen in Zusammenhang zu bringen. Diese Berechnungen erbringen deutliche Hinweise, daß der nichtlineare Theologische Ansatz sehr viel weitreichendere Erklärungen der Beobachtungen zuläßt.

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The deformation of the earth's surface in response to loads is a function of the corresponding loads as well as the rheological constitution of the lithosphere and the upper mantle.Proposed explanations of observations on the base of linear rheologies lead to unsatisfactory results. In addition theoretical and experimental considerations claim nonlinear dependence of the creep rate of rocks on the shear stress.Numerical models have been adopted to bring appropriate rheological, structural and loading conditions together. The numerical results evidently favour the nonlinear rheology statement because this assumption allows more extensive explanations of data.

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Résumé La déformation de la surface de la terre en tant que réaction due aux charges est une fonction de la charge correspondante ainsi que des propriétés rhéologico-dynamiques de la lithosphère et du manteau supérieur.Des essais d'explication de déformations sous l'effet de charge sur la base de régularités linéaires rhéologiques donnent en général des résultats non satisfaisants. A ceci s'ajoutent des résultats théoriques et expérimentaux sur le comportement non-linéaire des roches.Des calculs de modèle numériques sont adoptés pour conférer une cohésion entre les valeurs rhéologiques, structurelles et cinématique correspondantes. Ces calculs apportents des indications claires telles, que la mise en équation non-linéare rhéologique permet des explications beaucoup plus générales des observations.

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Die Entstehung von Knollenkalken in eu- und miogeosynklinalen Gebieten

Zusammenfassung Kalkknollengesteine können in Eugeosynklinalen innerhalb von Rutschmassen, durch Beben, durch unterschiedliche Setzung und durch sedimentäre Boudinage entstehen. Daran gebunden sind syndiagenetische Zerbrechung und örtlich intensive syndiagenetische Faltung.Die mesozoischen Kalk-Mergel-Folgen der Miogeosynklinalen und der Innenbecken sind über weite Strecken dicht mit pseudonodules erfüllt. Die pseudonodules sind wahrscheinlich durch die Aufarbeitung einer älteren Schüttung durch eine jüngere Schüttung hervorgegangen. Vorausgesetzt wird ein unruhiges Relief infolge unterschiedlicher Setzung. Ein großer Teil der mesozoischen Kalke liegt auf zweiter Lagerstätte.

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Rocks containing limestone nodules may develop in eugeosynclines within slump masses, by earthquakes, differential compaction and boudin-shaped sedimentary accumulations. Syndiagenetic fracturing and strongly developed syndiagenetic folding are related to these structures.Pseudonodules are densely distributed throughout extensive areas of the mesozoic limestone-marl series within the miogeosynklines and the interior basins. They probably resulted from the reworking of an older sediment. An uneven relief, produced by differential compaction can be assumed. A large portion of the mesozoic limestone occurs within this reworked type of deposit.

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Résumé Il est possible que des calcaires noduleux se forment dans des eugéosynclines au milieu d'éboulements ou par des tremblements de terre ou par un tassement differencié ou bien par un boudinage sédimentaire. En relation avec ces phénomènes on trouve une tectonique syndiagénétique de style cassant et localement une tectonique syndiagénétique de plis intenses.Les successions calcaro-marneuses du Mésozoique des miogéosynclines ainsi que des bassins intérieurs contiennent bien des pseudonodules à longues distances. Il est probable que ces pseudonodules résultent de la reprise d'une ancienne par une nouvelle couche de sédimentation sous la condition d'un relief accentué à cause d'un tassement differencié. Une grande partie des calcaires mésozoiques se trouve maintenant en gîte secondaire.

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Elektronenmikroskopische Untersuchungen an mikritischen Kalken

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

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

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

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

Geologie,Magmatismus und Lagerstättenbildung im ostpontischen Gebirge/Türkei aus der Sicht der Plattentektonik

Zusammenfassung Die Erkenntnisse über den tektonischen Aufbau, die geologische Entwicklung und die Genese der Lagerstätten, sowie über die petrologischen Eigenschaften der Magmatite führen zu der Auffassung, daß das Ostpontische Gebirge (Nordost-Türkei) insgesamt ein (Paläo-)Inselbogensystem darstellt. Daraus folgt die Annahme, daß die südlich benachbarten Anatoliden in der Vortiefenzone dieses Vulkanbogens gebildet wurden. Das Schwarze Meer ist dann entsprechend der Theorie der Plattentektonik als ein aktives Randbecken nördlich des Inselbogens anzusehen; seine kontinentale Kruste wurde in den mittleren Bereichen in ozeanische Kruste (in situ) umgewandelt.Die mit den sauren Vulkaniten zusammen auftretenden Buntmetall-Lagerstätten sind dem Kuroko-Typ im weiteren Sinn zuzuordnen; sie sind die charakteristischen Lagerstätten der Ostpontiden. Dagegen sind Porphyrische Kupferlagerstätten von wirtschaftlicher Bedeutung aufgrund dieses Konzepts kaum zu erwarten.

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Present knowledge about the tectonical structure, geological development, genesis of ore deposits as well as about petrological characteristics of magmatites supports the concept of an (paleo) island arc system for the Eastern Pontic Mountains (NE Turkey). Consequently, the Anatolides in the southern neighbourhood would have been formed within the foredeep of that volcanic arc. According to the theory of plate tectonics the Black Sea is to be considered as an active marginal basin north of the island arc, its continental crust in the central zone being transformed (in situ) into oceanic crust.The base metal ore deposits associated with acid volcanics can be classified as Kuroko types, these are the characteristic ore deposits of the Eastern Pontides, Economic porphyry copper ore deposits, however, would hardly be expected according to this concept.

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Résumé Les acquisitions sur les structures tectoniques, le développement géologique et la génèse des gisements, de même que sur les propriétés pétrologiques des magmatites permettent d'interpréter génétiquement les Montagnes Pontiques Orientales comme un système de (paléo) arc insularie. En conséquence on peut considérer que les Anatolides, qui les avoisinent au sud, se sont formées dans l'avant — fosse de cet arc volcanique. La Mer Noire peut être donc considérée — selon la théorie de la »tectonique des plagues« — commé un bassin marginal actif au Nord de l'arc insulaire, so croûte continentale étant transformée dans la zone centrale (in situ) en croûte océanique.Les gisements des métaux non-ferreux associés avec les volcanites acides peuvent être rapportés aux types »Kuroko« (sensu lato), représentant les minéralisations caractéristiques pour les Pontides Orientales. Quant aux gisements type »Porphyry Copper«, il n'y a guère de chance, selon notre hypothèse, pour qu'il en existe avec une importance économique.

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Herrn o. Prof. Dr.-Ing. A. Wilke zum 65. Geburtstag gewidmet!     

Les degats radiatifs dans le charbon uranifere du schaentzel

Résumé L'étude minéragraphique et autoradiographique du charbon du Schaentzel montre le caractère surimposé de la minéralisation d'uranium, son mode d'introduction et de fixation. On a observé une très faible activité du charbon dépourvu d'inclusions ou de fissures, ainsi qu'une relation entre l'augmentation locale de la réflectivité et la quantité d'uranium.

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Mineragraphic and autoradiographic study of the Schaentzel coal shows the superposed character of the uranium mineralization and its mode of introduction and fixation. One observes a very low activity of coal, devoid of inclusions or fractures, and a relationship between the local increase of reflectivity and quantity of uranium.

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Zusammenfassung Eine erzmikroskopische und Kernemulsionsplatte Untersuchung der Schaentzel Kohle zeigt den sekundären Charakter der Uranvererzung, die Art ihrer Zufuhr und Ablagerung. Es konnte eine sehr schwache Aktivität der Einschluß- bzw. spaltfreien Kohle, sowie eine Beziehung zwischen den örtlichen Ansteigen des Reflexionsvermögen und der Uranmenge beobachtet werden.

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Das Permokarbon bei Zudáñez (Bolivien) und eine Übersicht des Jungpaläozoikums im zentralen Teil der Anden

Zusammenfassung Das ostbolivianische Bergland wird von altpaläozoischen Sedimenten aufgebaut, denen stellenweise jüngere Gesteine auflagern. So ist südlich von Zudáñez (Depto. Chuquisaca) ein jungpaläozoischer Muldenrest erhalten geblieben: auf einer Sandstein-Folge des Permokarbon (450 m mächtig; kontinental im Liegenden, marin beeinflußt im Hangenden) ruhen 20 m mächtige marine Kalke des Unterperm (Formation Copacabana/Wolfcampian), die noch von einer bis zu 20 m mächtigen Silt- und Tonstein-Folge überlagert werden. Aus der Kartierung des Vorkommens, nach sedimentologischen Untersuchungen und Fossilbestimmungen ergeben sich einige neue fazielle Hinweise und paläogeographische Ansätze.In einer Übersicht werden alle bisher bekannten Vorkommen von Jungpaläozoikum im zentralen Teil der Anden (zwischen 13° und 24° südlicher Breite) zusammengestellt und verglichen. Die Reichweite der karbonischen Gondwana-Eisbedeckung nach Westen sowie die Ostgrenze des marinen Ablagerungsraumes zur Permzeit werden diskutiert.

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The Eastern Cordillera of Bolivia is composed of Early Paleozoic sedimentary rocks, which locally are overlain by younger ones. South of Zudáñez (Depto. Chuquisaca) a Late Paleozoic syncline has been preserved which consists of the following units: 1. At the base, sandstones of Permo-Carboniferous age (450 m), of which the lower portion exhibits terrestrial, and the upper portion marine characteristics; 2. marine carbonates (20 m) of Early Permian age (Copacabana Formation of Wolfcampian age); 3. siltstones and shales (up to 20 m). On the basis of field work as well as sedimentological and paleontological investigations new concepts on facies distributions and paleogeography of this area have been developed.The sequences of Early Paleozoic sedimentary rocks known from the central part of the Andes (13°-24° S) are presented in a synopsis and compared. The westward extent of the Carboniferous Gondwana glaciation and the eastern boundary of the Permian basin of marine deposition are discussed.

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Resumen Las cordilleras orientales de Bolivia están constituidas por rocas del Paleozóico Inferior las que en algunas áreas están cubiertas por estratos más modernos. Así se ha mantenido en el sur de Zudáñez (Depto. Chuquisaca) un sinclinal rudimentario de sedimentos del Paleozóico Superior con la siguiente seccion estratigráfica: (1) areniscas permo-carboníferas de unos 450 mts. de espesor en la base (en las partes inferiores terrestres, en las superiores marinas); (2) carbonatos fosilíferos marinos del Pérmico Inferior (Formación Copacabana de la edad wolfcampiana) con un espesor de 20 mts. aproximadamente; (3) siltitas y lutitas pérmicas, hasta 20 mts. de espesor. Las investigaciones del campo, los datos sedimentológicos y paleontológicos suministraron algunas nuevas informaciones respecto a la fácies y a la paleogeografía de esta región.Presenta una sinopsis comparando todas las secuencias rocosas del Paleozóico Superior de la parte central de los Andes (entre los grados 13 y 24 de latitud sur). Se trata de los límites occidentales de la glaciación gondwánica del Carbonífero y el alcance oriental de los depósitos marinos del Pérmico.

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Cretaceous synsedimentary tectonics in the Atlas system of Central Morocco

Cretaceous sediments in Central Morocco were deposited in various depositional environments and comprise an undetermined Lower Cretaceous base up to Maastrichtian. The sedimentary columns show a similar facies evolution. Basal unconformities, conglomeratic layers and significant differences in thicknesses reflect pre- and synsedimentary vertical tectonic movements. These tectonic movements took place along large NE/SW striking fault systems, one of the major features of the present tectonic framework. Permanent displacement of the subsidince maxima in time and space indicate the development of small tectonic blocks which were tilted and/or compressed between the fault zones. High sedimentation rates in areas of strong subsidence, however, prevented the evolution of intraplatformbasins. Although tectonic influence was important, eustatic sea level changes ruled the whole sedimentary regime.

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Zusammenfassung Im Mittleren Atlas und der Haute Moulouya reichen die Kreidesedimente von nicht genauer datierbarer Unterkreide bis ins Maastricht. Sie entstanden unter ständig wechselnden Ablagerungsbedingungen. Die einzelnen Sedimentsäulen weisen jeweils große Ähnlichkeiten in ihrer Faziesentwicklung auf, welche hauptsächlich den eustatischen Meeresspiegelschwankungen folgten. Basale Diskordanzen, Konglomeratlagen und signifikante Unterschiede in den Sedimentmächtigkeiten zeigen ständige synsedimentäre Vertikalbewegungen an. Diese erfolgten hauptsächlich an ausgedehnten, NE-SW streichenden Störungssystemen. Die ständigen, sowohl räumlichen als auch zeitlichen Verschiebungen der Subsidenzmaxima deuten auf die Entstehung von kleinräumigen tektonischen Blöcken hin, die zwischen den Störungszonen entweder gefaltet oder gekippt wurden. Dabei verhinderten die hohen Sedimentationsraten und die geringe räumliche Ausdehnung der Subsidenzzonen die Entstehung von tieferen Becken. Trotz der permanenten tektonischen Bewegungen waren eustatische Meeresspiegelschwankungen bestimmend für die Faziesentwicklung im gesamten Sedimentationsraum.

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Résumé Dans le Moyen Atlas et la Haute Moulouya, la sédimentation crétacée s'est effectuée dans des environnements variables depuis l'Eo-Crétacé jusqu'au Maastrichtien. Les colonnes sédimentaires dans les différentes localités sont caractérisées par une grande analogie d'évolution de faciès. Les discordances basales, les niveaux conglomératiques et la différence des épaisseurs d'une localité à une autre traduisent les mouvements verticaux pré- et synsédimentaires; ceci est surtout clair le long des failles de direction NE-SW qui ont constamment influencé la sédimentation. Les variations de la subsidence dans le temps et dans l'espace trouvent leur explication dans un modèle de basculement ou de plissement de petits blocs entre les zones de failles. Dans les zones à subsidence élevée, le taux de sédimentation était également élevé, ce qui a empêché la formation de bassins profonds. Ainsi, en dépit de l'action tectonique, les changements eustatiques du niveau de la mer ont déterminé tout le régime sédimentaire.

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Haute Moulouya , . . , . , . , . ., , NESW. , , , , . . , .