On the condition number of covariance matrices in kriging, estimation, and simulation of random fields

The numerical stability of linear systems arising in kriging, estimation, and simulation of random fields, is studied analytically and numerically. In the state-space formulation of kriging, as developed here, the stability of the kriging system depends on the condition number of the prior, stationary covariance matrix. The same is true for conditional random field generation by the superposition method, which is based on kriging, and the multivariate Gaussian method, which requires factoring a covariance matrix. A large condition number corresponds to an ill-conditioned, numerically unstable system. In the case of stationary covariance matrices and uniform grids, as occurs in kriging of uniformly sampled data, the degree of ill-conditioning generally increases indefinitely with sampling density and, to a limit, with domain size. The precise behavior is, however, highly sensitive to the underlying covariance model. Detailed analytical and numerical results are given for five one-dimensional covariance models: (1) hole-exponential, (2) exponential, (3) linear-exponential, (4) hole-Gaussian, and (5) Gaussian. This list reflects an approximate ranking of the models, from best to worst conditioned. The methods developed in this work can be used to analyze other covariance models. Examples of such representative analyses, conducted in this work, include the spherical and periodic hole-effect (hole-sinusoidal) covariance models. The effect of small-scale variability (nugget) is addressed and extensions to irregular sampling schemes and higher dimensional spaces are discussed.     

Bootstrapped models for intrinsic random functions

Use of intrinsic random function stochastic models as a basis for estimation in geostatistical work requires the identification of the generalized covariance function of the underlying process. The fact that this function has to be estimated from data introduces an additional source of error into predictions based on the model. This paper develops the sample reuse procedure called the bootstrap in the context of intrinsic random functions to obtain realistic estimates of these errors. Simulation results support the conclusion that bootstrap distributions of functionals of the process, as well as their kriging variance, provide a reasonable picture of variability introduced by imperfect estimation of the generalized covariance function.This paper was presented at Emerging Concepts, MGUS-87 Conference, Redwood City, California, 13–15 April 1987.     

The andes of northwestern Argentina

This paper is a synthesis of the geological information available at present. The area studied comprises the Andes of Salta and Jujuy and the Puna; these geographical regions approximately correspond to the geological provinces of the Cordillera Oriental and the Puna.The geologic column comprises Precambrian metamorphics and intrusives, marine Lower Paleozoic, continental Upper Paleozoic, Cretaceous, and Upper Cenozoic. In the Puna, the Upper Cenozoic is characterized by extensive volcanism with dacitic and andesitic flows and tuffs, and with final basalt flows.Numerous unconformities have been recognized. In the Cordillera Oriental and in the basin range of the Puna, folds and faults occur, the latter are mainly high-angle reverse faults, dipping west in the eastern and east in the western portion of the area studied. The Cordillera Oriental, which is a shear zone at the eastern border of the Puna, is slightly younger than the Puna.

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Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit stellt eine Zusammenfassung der augenblicklich vorhandenen geologischen Kenntnisse dar.Die Anden von Salta und Jujuy einerseits und die Puna andererseits sind die beiden geographischen Gebiete, mit denen sich die Untersuchungen befassen und die ungefähr mit den geologischen Provinzen der Ostkordillere und der Puna zusammenfallen.Die geologische Folge umfaßt metamorphe Gesteine und Intrusiva des Präkambriums, marine Sedimente des Alt-Paläozoikums, kontinentale Sedimente des Jung-Paläozoikums, der Kreide und des jüngeren Känozoikums, das letztere mit einem ausgedehnten vulkanischen Zyklus, aus dem dacitische und andesitische Laven und Tuffe hervorgingen, die mit basaltischen Ergüssen abschlossen.Es wurden zahlreiche Diskordanzen angetroffen. In der Ost-Kordillere und in den Gebirgsblöcken (basin range) der Puna besteht die Struktur aus Faltung und Klüftung. Die Mehrzahl der Klüfte sind inverse Störungen mit großer Sprunghöhe, die im östlichen Gebiet nach Westen und im westlichen nach Osten einfallen. Die Ost-Kordillere, die Scherzone am östlichen Rand der Puna, ist etwas jünger als letztere.

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Resumen El trabajo es una síntesis de la información geológica disponible en la actualidad. Los Andes de Salta y Jujuy y la Puna son las dos regiones geográficas que abarca la comarca en estudio, que corresponden aproximadamente a las provincias geológicas Cordillera Oriental y Puna.La columna geológica comprende metamorfitas y rocas intrusivas del Precámbrico, sedimentos marinos del Paleozoico inferior, sedimentos continentales del Paleozoico superior, Cretácico y Cenozoico superior. En esté último hubo un amplio ciclo volcánico, que originó coladas y tobas dacíticas y andesíticas y, finalmente, coladas basálticas.Se han reconocido varias discordancias. La estructura es de plegamiento y fallamiento en la Cordillera Oriental y de montañas de bloque en la Puna. En su mayoría, las fracturas son fallas inversas de alto-ángulo, que inclinan hacia el oeste en el tramo oriental y hacia el este en el tramo occidental. La Cordillera Oriental, zona de cizalla en el borde oriental de la Puna, es algo más joven que ésta.

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Résumé La présente contribution est une synthèse de toute l'information géologique disponible actuellement. Les régions étudíées sont, au point de vue géographique, les Andes de Salta et Jujuy et la Puna qui correspondent approximativement aux provinces géologiques de la Cordillera Oriental et de la Puna.Le Précambrien est représenté par des roches métamorphiques et intrusives. Au Paléozoïque inferieur correspondent des sédiments marins, tandis que des sédiments continentaux sont datés du Paléozoïque supérieur, du Crétacé et du Cénozoïque supérieur. Un important cycle volcanique est représenté par coulées et tufs dacitiques et andésitiques, couronnées par des coulées basaltiques.Plusieurs discordances ont été reconnues. La Cordillera Oriental et les montagne de la Puna présentent une structure de plissement et fracturation. La plupart des fractures sont inverses à fort pendange vers l'ouest du côté oriental et vers l'est du côté occidental. La Cordillera Oriental, la zone de cisaillement au bord oriental de la Puna, est plus jeune que celle-ci.

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Salta Jujuy, Puna, , , , - , , . , . . Puna , . , , — .

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Publication authorized by the Director, Dirección Nacional de Geología y Minería.     

Kriging in terms of projections

In the last few years, an increasing number of practical studies using so-called kriging estimation procedures have been published. Various terms, such as universal kriging, lognormal kriging, ordinary kriging, etc., are used to define different estimation procedures, leaving a certain confusion about what kriging really is. The object of this paper is to show what is the common backbone of all these estimation procedures, thus justifying the common name of kriging procedures. The word kriging (in French krigeage) is a concise and convenient term to designate the classical procedure of selecting, within agiven class of possible estimators, the estimator with a minimum estimation variance (i.e., the estimator which leads to a minimum variance of the resulting estimation error). This estimation variance can be seen as a squared distance between the unknown value and its estimator; the process of minimization of this distance can then be seen as the projection of the unknown value onto the space within which the search for an estimator is carried out.     

The Characterization Problem for Isotropic Covariance Functions

Isotropic covariance functions are successfully used to model spatial continuity in a multitude of scientific disciplines. Nevertheless, a satisfactory characterization of the class of permissible isotropic covariance models has been missing. The intention of this note is to review, complete, and extend the existing literature on the problem. As it turns out, a famous conjecture of Schoenberg (1938) holds true: any measurable, isotropic covariance function on ^d (d 2) admits a decomposition as the sum of a pure nugget effect and a continuous covariance function. Moreover, any measurable, isotropic covariance function defined on a ball in ^d can be extended to an isotropic covariance function defined on the entire space ^d .     

Determination of support in soil sampling

Short-range variation of measurements of a soil characteristic is a function of the support (i.e., size, shape, and orientation of the physical sample taken at a sample point) of the soil samples. This short-range variance often shows up as a substantial component of the nugget effect in experimental semivariograms or estimated generalized covariance functions. Proper choice of support may substantially reduce short-range variance (or nugget) of measurements made at sample points and thereby reduce estimation variance in point or block kriging based on these measurements. Appropriate variance formulas and an example are given for determination of support when support is an array of vertical cores (or bucket auger samples) of equal depth and diameter.     

Analytical studies on some statistical properties of mean values and their applications to sampling in one dimension

This paper documents the results of investigations on the variance and covariance properties of mean values within the theory of stationary random functions under a variety of conditions. Analytical expressions have been developed in each case, to facilitate direct and ready applications of the results, using the exponential function as a working model for the covariance function. These properties, in turn, have been utilized in developing mathematical expressions for estimation accuracy (error variance) of the mean estimates for one-dimensional sampling plans. Two distinctly different sampling plans have been discussed: punctual sampling with no significant linear extensions of the samples and linear sampling with significant linear extensions of samples in the direction of the section being sampled.     

Comparison between two types of multifractal modeling

The interrelationships between two previously developed multifractal models are discussed. These are the Evertsz-Mandelbrot model developed on the basis of the multifractal spectrum f(), and the Schertzer-Lovejoy model based on the codimension function C() where and represent Hölder exponent and field order, respectively. It is shown how these two models are interrelated: they are identical for values of within the range D–(0)D–_min. where D is the Euclidean dimension. For D–_maxD–(0), however, f() remains a continuous function of whereas C() assumes constant value. In this respect, the fractal spectrum f() can provide more information about the multifractal measure than the codimension function C(). The properties of the two models are illustrated by application to the binomial multiplicative cascade model.     

The Archean Craton of Southern India: Metamorphic evolution and P-T conditions

The Archaean craton of southern India is characterized by a highly complicated and not yet fully understood geological history comprizing several cycles of sedimentation and volcanism, deformation and metamorphism in the span between about 3400 and 2500 m. y. The large scale regional variation in metamorphic grade observed today is essentially related to a metamorphic event at about 2600 m. y. ago which affected an older migmatite, gneiss-greenstone terrain (2900–3400 m. y.).The southern area is characterized by granulite facies (700–750° C/8–10 kb). An extensive charnockite-khondalite belt has been generated by atectonic transformation of the migmatite-gneiss terrain through the influx of a CO₂-rich fluid. Towards the north of the terrain the metamorphic grade decreases to amphibolite facies (600° C/6–8 kb) and to greenschist facies (400° C) which is restricted to the Dharwar greenstone belts. Metamorphism related to younger shear zones in the southern part of the craton led to retrogression of the charnockite-khondalite series under conditions of amphibolite to greenschist facies.The P-T conditions of metamorphism have been evaluated applying mineral stability data and methods of geothermometry and geobarometry in an area between Shimoga-Chitradurga (North) and Coimbatore-Karur (South).

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Zusammenfassung Der archaische Kraton Südindiens ist durch eine komplexe, noch nicht vollständig aufgeklärte geologische Entwicklungsgeschichte gekennzeichnet. Sie umfaßt mehrere Zyklen von Sedimentation und Vulkanismus, Deformation und Metamorphose in der Zeitspanne von etwa 3400 bis 2500 Ma. Die großregionale metamorphe Zonierung wird im wesentlichen als das Ergebnis eines Metamorphose-Ereignisses vor ca. 2600 Ma angesehen, das den gesamten archaischen Komplex aus granitoiden Gneisen, Migmatiten und Greenstone-Serien erfaßte.Das südliche Gebiet ist durch Bedingungen der Granulitfazies (700–750° C/8–10 kb) charakterisiert. Hier entstand eine ausgedehnte Charnockit-Khondalit-Zone durch post-tektonische Umwandlung der Migmatit-Gneisserien infolge Zufuhr einer CO₂-reichen fluiden Phase. Nach Norden zu nimmt der Metamorphosegrad bis zur niedrigtemperierten Amphibolitfazies (600° C/6–8 kb) und in den Dharwar-Greenstone Belts sogar bis zur Grünschieferfazies (400° C) ab.Eine jüngere Metamorphose von Amphibolit-bis Grünschieferfazies ist auf proterozoische Scherzonen beschränkt. Im südlichen Gebiet führte sie zu einer örtlich unterschiedlich intensiven retrograden Überprägung der Charnockit-Khondalit-Serie.Die P-, T-Bedingungen der Regionalmetamorphose wurden anhand von Mineralstabilitätsdaten und mit Methoden der Geothermometrie und Geobarometrie für das Gebiet zwischen Shimoga-Chitradurga (Norden) und Coimbatore-Karur (Süden) abgeleitet.

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Résumé Le craton archéen de l'Inde méridionale est caractérisé par une évolution géologique complexe et mal connue. Elle comprend plusieurs cycles de sédimentation et de volcanisme, de déformation et métamorphisme d'une durée d'environ 3400 jusqu'à 2500 Ma.La variation du degré de métamorphisme observée aujourd'hui est considérée comme le résultat d'un épisode de métamorphisme datant d'environ 2600 Ma, qui a affecté l'ensemble du domaine archéen composé de granitoïdes et de ceintures de roches vertes.La région méridionale de craton est caractérisée par le faciès granulite (700–750 °C/ 8–10 kb). Une zone étendue de charnockites et khondalites est le produit d'une transformation postdéformative résultant de l'apport d'une phase fluide riche en CO₂. Vers le nord le degré de métamorphisme décroit jusqu'au faciès amphibolites (600 °C/6–8 kb) et même jusqu'au faciès schistes verts (400 °C) dans les ceintures dharwariennes de roches vertes.Un épisode tardif de métamorphisme de faciès amphibolites et schistes verts est limité aux zones à décollement intense d'âge protérozoïque. Dans la région méridionale il s'est produit un rétromorphisme des roches granulitiques dans la zone des charnockites et khondalites.Les conditions de pression et température ont été déduites de l'application de données sur la stabilité des minéraux et de méthodes de géothermométrie et de géobarométrie pour la région entre Shimoga-Chitradurga (nord) et Coimbatore-Karur (sud).

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, . , , 3400 2500 . , , 2600 , , , . (700–750 °, 8–10 ). / - , ₂. (600 °, 6–8 ) Dharwar (400 °). . / , . , Shimoga-Chitradurga () Coimbatore-Karur ().

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The present study is part of a joint project of Benaras Hindu University at Varanasi and University of Kiel. Financial Support by the Deustche Forschungsgemeinschaft is gratefully acknowledged.

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We especially thank M. N. Viswanatha, Geological Survey of India, for his cooperation during the field work.     

Kriging with imprecise (fuzzy) variograms. I: Theory

Imprecise variogram parameters are modeled with fuzzy set theory. The fit of a variogram model to experimental variograms is often subjective. The accuracy of the fit is modeled with imprecise variogram parameters. Measurement data often are insufficient to create good experimental variograms. In this case, prior knowledge and experience can contribute to determination of the variogram model parameters. A methodology for kriging with imprecise variogram parameters is developed. Both kriged values and estimation variances are calculated as fuzzy numbers and characterized by their membership functions. Besides estimation variance, the membership functions are used to create another uncertainty measure. This measure depends on both homogeneity and configuration of the data.     

The gold-rich seafloor massive sulphide deposits of Tasmania

Four major high grade polymetallic massive sulphide deposits (Rosebery, Hercules, Que River and Hellyer) occur within the Cambrian Mount Read Volcanic arc in western Tasmania. The Central Volcanic Complex which is host to the ores is a high-K calc-alkaline andesite-dacite-rhyolite suite which has erupted through thick continental crust along an ancient continental margin. The presence of longitudinal faults which control both the locations of mineralization and younger grabben fill volcanic sequences indicate late stage rifting during the development of the arc.The youngest and least deformed deposits at Hellyer and Que River contain primary textural features within the sulphide mound such as colloform pyrite and chalcopyrite diseased and zoned sphalerits. Isoclinal folding of the Que River ores has caused partial sulphide recrystallization and a cleavage induced lamination which is easily confused with the primary sulphide lamination. The older Rosebery deposit has a sheet like form and a poorly developed alteration pipe. The massive sulphide sheet has been strongly deformed by folding and thrusting leading to a series of imbricate ore lenses. All primary sulphide textures at Rosebery have been destroyed by the later deformation and annealing events.The classic metal zonation within these deposits of Fe->Cu->Pb-Zn->Ag-Au->Ba enables a reconstruction of the original form of the sulphide mounds and the location of primary hydrothermal seafloor outlets. The mean gold grade of the polymetallic massive sulphides varies from 2–4 ppm with the best grades concentrated toward the stratigraphic hanging wall of the deposits associated with either the high grade zinc zone or the barite zone. Mt. Lyell, which is a large copper stock-work orebody in the southern part of the volcanic arc, shows a distinctly different association of gold with copper in the deepest part of the stock-work system. This bipartite association of Au-Zn in the hanging wall (e. g. Hellyer, Que River and Rosebery Zn-Ba zone) and Au-Cu in the footwall (e. g. Mt. Lyell and Rosebery Cu zone) has been observed in other seafloor massive sulphide ores world wide, and is considered to relate directly to the gold transporting mechanism.The footwall gold-copper association is the result of deposition of gold from the high temperature soluble gold-chloride complex due to decreasing temperature and increasing pH as the fluids move up towards the seafloor. On the other hand, concentration of gold in the upper lead-zinc-barium rich parts of massive sulphide lenses at Hellyer, Que River and Rosebery results from remobilization and transport of gold as the bisulphide complex, as the hydrothermal fluids move up through the previously deposited sulphide mound or blanket and out onto the seafloor continually mixing with sea water and becoming more oxidized. Gold is ultimately concentrated at the upper-most surface of the massive sulphide lens due to the continuation of this zone refining process throughout the evolution of the orebody.

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Zusammenfassung In dem kambrischen Vulkanbogen des Mount Read, Westtasmanien, gibt es vier hochwertige polymetallische, massive Sulfidlagerstätten: Rosebery, Hercules, Que River und Hellyer. Alle Lagerstätten liegen innerhalb des zentralen Vulkanit-komplexes, eines K-reichen, kalk-alkalischen Andesit-Dacit-Rhyolithes, der entlang eines alten Kontinentalrandes durch eine mächtige kontinentale Kruste eruptierte. Späte Riftphasen während der Bildung des Vulkanbogens werden durch längsgerichtete Störungen, die sowohl Ausfällungsorte als auch jüngere Grabenfüllungen steuern, angedeutet.Hellyer und Que River, die jüngsten und am schwächsten deformierten Vorkommen, enthalten innerhalb der Sulfide primäre texturelle Merkmale, wie kolloidalen Pyrit und Kupferkies, sowie zonierten Sphalerit. Isoklinale Faltung der Que River Lagerstätten verursachte eine teilweise Rekristallisation der Sulfide und eine schieferungsbedingte Lamination, die schwer von der primären Sulfidlamination zu unterscheiden ist. Die ältere Rosebery Lagerstätte hat eine plattenartige Form und einen schwach entwickelten Schlot. Die massive Sulfidplatte wurde durch Faltung und Überschiebung intensiv deformiert, so daß es zu einer dachziegelartigen Lagerung des Lagerstättenkörpers kam. Sämtliche primären Strukturen wurden so durch die spätere Deformation zerstört.Die klassische Zonierung der Metalle innerhalb der Lagerstätte, nämlich Fe->Cu->Pb-Zn>Ag-Au->Ba ermöglicht die Rekonstruktion der ursprünglichen Form und Lage der Sulfide am primären Ausfällungsort. Der durchschnittliche Goldgehalt der Sulfide liegt zwischen 2 und 4 ppm, mit Maxima innerhalb des Hangenden von hochwertigen Zinkoder Baritvorkommen.Mt. Lyell, eine große Kupferlagerstätte im Süden des Vulkanbogens, zeigt eine unterschiedliche Kupfer-Gold-Vergesellschaftung im tiefsten Teil der Lagerstätte. Dieses zweigeteilte Vorkommen, einmal von Gold und Zink in oberen Bereichen (z. B. Hellyer, Que River und der Rosebery Zn-Ba-Zone) und zum anderen von Gold und Kupfer in tieferen Stockwerken (z. B. Mt. Lyell und die Rosebery Cu-Zone) wurde weltweit bei mehreren Sulfidlagerstätten beobachtet. Dieses Phänomen wird direkt auf die Art des Transportme-chanismusses des Goldes zurückgeführt. Die Gold-Kupfervorkommen im tieferen Stockwerk resultieren aus einer Fällung von Hochtemperatur-Gold-Chlorid-Komplexen durch Abkühlung und steigenden pH-Wert während des Aufstiegs der Lösungen. Die Anreicherung von Gold in den höher gelegenen Blei-Zink-Barium-reichen Teilen bei Hellyer, Que River und Rosebery resultiert aus einer Remobilisation und einem Transport von Gold als Bisulfid-komplex, als Folge des Aufstiegs hydrothermaler Lösungen durch ältere Sulfide. Dabei werden die Lösungen auf dem Weg zum Ozeanboden kontinuierlich mit Meerwasser vermischt und bekommen einen mehr oxidierenden Charakter.Die Goldanreicherung direkt an der Oberfläche des massiven Sulfidkörpers ist die direkte Folge dieses fortlaufenden Prozesses während der Entwicklung der Lagerstätte.

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Résumé Dans l'arc volcanique combrien du Mont Read (Tasmanie occidentale), existent quatre dépôts de sulfures polymétalliques massifs à haute teneur: Rosebery, Hercules, Que River et Hellyer. Tous ces dépôts sont contenus dans le Complexe Volcanique Central, lequel consiste en une série andésitodacito-rhyolitique calco-alcaline riche en K, qui a fait éruption à travers une croûte continentale épaisse, le long d'une ancienne marge continentale. La présence de failles longitudinales, qui déterminent à la fois l'emplacement des minerais et l'existence de séries volcaniques jeunes de comblement de graben, témoigne de processus de rifting tardifs au cours de l'histoire de l'arc.Les dépôts de Hellyer et de Que River, qui sont les plus jeunes et les moins déformés, présentent dans les sulfures des structures primaires telles que: pyrite et chalcopyrite colloformes et blende zonaire. Le minerai de Que River a subi un plissement isoclinal, responsable d'une recristallisation partielle des sulfures et d'une foliation de schistosité, difficile à distinguer de la lamination originelle des sulfures. Le dépôt de Rosebery, plus ancien, présente la forme d'un feuillet avec une cheminée d'altération peu développée. Ce feuillet de sulfure massif a été fortement déformé par le plissement et par des failles de chevauchement qui ont engendré une série de lentilles de minerai imbriquées. Ces déformations ont provoqué la destruction de toutes les structures primaires des sulfures à Rosebery.La distribution zonée classique des métaux dans ces dépôts (FeCaPbZnAgAuBa) permet de reconstituer la forme originelle des ames de sulfures et de localiser les points d'émissions primaires sur le fond marin. La teneur moyenne en or dans les sulfures massifs polymétalliques varie de 2 à 4 ppm, les teneurs les plus élevées se concentrant vers le toit stratigraphique des sédiments associés, dans les zones à zinc ou à barite. Le Mont Lyell, formé d'un grand gisement de cuivre dans la partie sud de l'arc volcanique, présente une situation nettement différente: l'or y est associé au cuivre dans la partie inférieure du gisement. Une telle dualité d'association Au-Zn au toit (p.ex. Hollyer, Que River et Zone à Zn-Ba de Rosebery) et Au-Cu au mur (p.ex. Mt Lyell et zone à Cu de Rosebery) a été observée dans des amas de sulfures massifs en d'autres endroits du monde et est considérée comme résultant directement du mécanisme de transport de l'or.L'association Au-Cu au mur résulte du dépôt de l'or à partir de complexes solubles de chlorure d'or de haute température, dépôt provoqué par la baisse de température et l'augmentation du ph lorsque les fluides montent vers le fond marin. D'autre part, la concentration de l'or dans les parties supérieures à Pb-Zn-Ba des gisements de Hellyer, Que River et Rosebery résulte d'une remobilisation de l'or sous forme de complexes bisulfurés, lorsque les fluides hydrothermaux montent à travers les sulfures déjà déposés et arrivent sur le fond marin où ils s'oxydent et se mèlent continuellement à l'eau de mer. L'or est finalement concentré à la surface supérieure des lentilles de sulfure massif, grâce à la poursuite de ce processus au cours de l'évolution du gisement.

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Mount Read, , 4 , : Rosebery, Hercules, Que River Hellyer. , - -- , . , , , . Hellyer Que River, , , .: . Que River , . Rosebery . , . . , F- > - > Pb- > Zn- > Ag> . 2 4 m, . Mt. Lyell , . : (.: Zn-Ba Hellyer, Que River Rosebery) (.: Mr. Lyell Rosebery). . pH . , , , , . . .

     

Lead mobilization during foreland metamorphism in orogenic belts: Examples from northern Sweden

The imbrication of the Proterozoic basement during the Caledonian orogeny was associated with fluid flow, which caused locally low-grade retrograde metamorphism of the basement, and which introduced externally derived radiogenic lead (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb > 20.0) into permeable zones. This radiogenic lead was leached from the Proterozoic basement. To the east of the present-day Caledonian front, radiogenic lead is a pertinent geochemical tracer of the Caledonian imbrication of the Proterozoic basement, since lithostratigraphic marker beds are absent and the distribution of the retrograde metamorphism also could reflect a Proterozoic event.The distribution of radiogenic sulfide lead compositions suggests a zone of chemical and mechanical reactivation of the Proterozoic basement related to the Caledonian orogeny, that extends ca. 100 km to the east of the present border of the Caledonian nappes. Such radiogenic lead mainly occurs in conjunction with N-S to 20°E striking mylonite zones which often are bound to supracrustal rocks, e.g. such as pelitic schists and mafic vulcanites, while non-radiogenic lead compositions have been observed in mineralizations associated with acid supracrustal rocks and to the east of the imbricated and chemically active zone of the Proterozoic basement, which approximately coincides with the geographic distribution of Bouguer anomaly lows, metamorphic grade, and fault pattern.

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Zusammenfassung Die Verschuppung des proterozoischen Grundgebirges während der kaledonischen Gebirgsbildung war von einer Fluidinfiltration begleitet, die lokal eine retrograde Metamorphose des Grundgebirges bewirkte und die externes, radiogenes Blei (²⁰⁶Pb/²⁰⁶Pb > 20.0) in permeablen Zonen zuführte. Dieses radiogene Blei ist aus dem proterozoischen Grundgebirge ausgelaugt worden. Im Osten der heutigen Front der Kaledoniden ist das radiogene Blei ein geeigneter geochemischer Indikator der kaledonischen Verschuppung des proterozoischen Grundgebirges, da lithostratigraphische Leithorizonte fehlen und die Verteilung der retrograden Metamorphose auch ein proterozoisches Ereignis widerspiegeln könnte.Die Verteilung der radiogenen Sulfidbleizusammensetzungen deutet eine mit der kaledonischen Orogenese zusammenhängende Zone chemischer und mechanischer Mobilisierung des proterozoischen Grundgebirges an, die sich bis etwa 100 km östlich der heutigen Front der kaledonischen Decken erstreckt. Dieses radiogene Blei tritt hauptsächlich zusammen mit N-S bis 20°E streichenden Mylonitzonen auf, die oft an Suprakrustalgesteine, wie zum Beispiel pelitische Schiefer und mafische Vulkanite, gebunden sind. Im Gegensatz dazu tritt nichtradiogenes Blei hauptsächlich in Vererzungen, die mit sauren Suprakrustalgestemen assoziiert sind, und östlich der verschuppten und chemisch aktivierten Zone auf. Diese Zone fällt ungefähr mit der geographischen Verteilung der Bougueranomalieminima, des Metamorphosegrades und der Verwerfungssysteme zusammen.

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Résumé L'imbrication du socle protérozoïque pendant l'orogénése calédonienne a été associée à la circulation de fluides qui ont localement provoqué un métamorphisme rétrograde du socle et qui ont transporté du plomb radiogénique externe (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb > 20.0) dans les zones perméables. Ce plomb radiogénique a été lessivé des roches protérozoïques du socle. A l'est du front actuel des Calédonides, le plomb radiogénique représente un bon indicateur géochimique de l'imbrication calédonienne du socle protérozoïque, parce qu'il n'y a pas d'horizon de repère et que la distribution du métamorphisme rétrograde peut aussi résulter d'un événement protérozoïque.La distribution des compositions isotopiques du plomb radiogénique des sulfures indique une zone de réactivation chimique et mécanique du socle proterozoïque liée à l'orogenèse calédonienne, qui s'étend sur environ 100 km à l'est de la limite actuelle des nappes calédoniennes. Un tel plomb radiogénique se retrouve plus spécialement en relation avec des zones mylonitiques orientées N-S à 20 °E qui sont souvent confinées aux roches supracrustales, tels que des schistes pélitiques et des roches volcaniques acides. Cependant, des compositions isotopiques non radiogéniques de plomb ont été trouvées dans des minerais associés à des roches supracrustales acides, à l'est de la zone du socle protérozoïque imbriqué et activé. Cette zone coïncide approximativement avec la distribution géographique des minima des anomalies de Bouguer, des faciés métamorphiques et du type de failles.

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, (²⁰⁶/²⁰⁴ > 20.0) . . , .. , , . , , 100 . . . , - 20°, , .: . , . Bouguer'a, .

     

Metamorphic evolution of the palaeozoic series of the Betic Cordilleras (Nevado-Filabride complex,SE Spain) and its relationship with the alpine orogeny

The Palaeozoic rocks of the Veleta nappe (Nevado-Filábride complex, Betic Cordilleras, Southern Spain) consist of graphite-mica schists with oxychlorite — chloritoid — albite — garnet porphyroblasts. Crystal chemistry of the minerals, their phase relations and microfabrics are consistent with a normal prograde metamorphic evolution and a slight retrograde overprint. The basis of the overlying Mulhacén nappe consists also of Palaeozoic graphite-mica schists, but with clear signs of polymetamorphic development. An early low-pressure metamorphism with andalusite and chloritoid is overprinted by high-pressure metamorphism with kyanite and Mg-rich chloritoid. This later development is of Alpine age, which is demonstrated by the metamorphic conditions of Permo-Triassic rocks in the upper part of the Mulhacén nappe, included formation of eclogites, followed by an amphibolite facies overprint. The metamorphism of the Veleta nappe is regarded as pre-Alpine: a possible Alpine overprint did not cause an increase in temperatures. No inverse metamorphic gradient exists between Veleta and Mulhacén nappes, because of the different ages of metamorphism.

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Zusammenfassung Die paläozoischen Gesteinsserien der Veletadecke im Nevado-Filábride Komplex (Betische Kordillere, Südspanien) bestehen aus Graphitglimmerschiefern mit Oxichlorit — Chloritoid — Albit — Granat — Porphyroblasten. Die Kristallchemie der Minerale, ihre Phasenbeziehungen und Mikrogefüge sind konsistent mit einer normalen prograden Metamorphoseentwicklung und leichter retrograder Überprägung. Die Basis der darüberliegenden Mulhacendecke besteht ebenfalls aus paläozoischen Graphitglimmerschiefern, die jedoch deutliche Anzeichen für polymetamorphe Entwicklung zeigen: Eine frühe Niedrigdruckmetamorphose mit Andalusit und Chloritoid wird überprägt von einer Hochdruckmetamorphose mit Disthen und Mg-reichem Chloritoid. Diese spätere Entwicklung ist, wie die Metamorphosebedingungen der im Hangenden folgenden permotriadischen Gesteine der Mulhacendecke zeigen, frühalpin und schließt Eklogitbildung mit ein, gefolgt von einer amphibolitfaziellen Überprägung. Die Metamorphose der Veletadecke wird als präalpine Metamorphose angesehen: Eine mögliche alpine Überprägung hat keinen Temperaturanstieg verursacht. Zwischen Mulhacendecke und Veletadecke besteht kein inverser Metamorphosegradient, sondern ein Sprung in den Metamorphosealtern.

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Résumén El Paleozoico del Manto del Veleta (complejo Nevado-Filábride, Cordilleras Béticas, suroeste de España) está formado por micasquistos grafitosos con porfiroblastos de oxicloritas — chloritoide — albita — granate. La cristalquímica de los minerales, sus relaciones de fase y microfábrica son coherentes con una evolución metamórfica progresiva normal y con un ligero retrometamorfismo. La base del suprayacente Manto del Mulhacén está también formado por micasquistos grafitosos paleozoicos, pero muestran signos evidentes de un desarrollo polimetamórfico. El metamorfismo más antiguo tiene unas caracteristicas de baja presión con la formación de andalucita y cloritoide. Estas rocas sufren los efectos de un nuevo proceso metamorfico de edad alpina, lo que puede ser demostrado por comparación con las rocas Permo-Triásicas de la parte superior del Manto del Mulhacén, en las cuales las eclogitas formadas en la primera fase son afectadas por otra en la facies de las anfibolitas. El metamorfismo del Manto del Veleta puede ser probablemente considerado como pre-Alpino: si está afectado por el metamorfismo alpino, éste no ha causado un incremento de temperatura. No existe, por tanto, inversión del gradiente metamórfico entre los Mantos del Veleta y del Mulhacén puesto que la edad del metamorfismo en ambos es diferente.

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-/ , / . . , , , . , . Mulhacen - , : , , , . , - Mulhacen, , . , - : . , Mulhacen Veleta ; .

     

Geological development of Jabal al Akhdar,Libya

The northern Cyrenaic headland situated north of 32 degrees latitude between Benghází and Tubruq was subject of a geological mapping. This paper draws attention to the results of this geological survey concerning Upper Cretaceous and Tertiary facies development, paleogeography, tectonic and geomorphologic evolution.The essential part of the investigated area corresponds to Jabal al Akhdar (Green Mountains), a gently uparched plateau built of Upper Cretaceous and Tertiary sediments (mostly limestones, subordinate dolomites and marls). These sediments were deposited at the southern margin of the Tethys sea and were moderately folded, mainly during the intra-Senonian (pre-Campanian) and early Ypresian intervals.From Middle Eocene till Middle Miocene, the area was subject to a slight warping followed by oscillating transgressions of a shallow sea.The youngest tectonic movements resulted in a gentle doming of the area associated with downfaulting of certain zones. Some prominent faults revealed rejuvenated activity, partly with movement inversion. Deep faulting probably controlled the paleogeographic and tectonic development of certain zones.The present gross geomorphology of Jabal al Akhdar roughly corresponds to its final uparching dated after the Middle Miocene. Topographic evolution of the northern slope of the mountains has been importantly influenced by marine erosion. Two broad littoral terraces bordered by cliffs were formed successively.

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Zusammenfassung Die nördliche Cyrenaica nördlich des 32. Breitengrades, zwischen Benghazi und Tobruk, wurde geologisch kartiert. Ergebnisse dieser Aufnahmen sind unten wiedergegeben und umfassen die fazielle Entwicklung der Oberkreide und des Tertiär sowie die paläogeographische, tektonische und geomorphologische Entwicklung.Der wesentliche Teil des untersuchten Gebietes liegt im Djebel el Akhdar. Er repräsentiert ein herausgehobenes Plateau, das sich aus Oberkreide und Tertiärsedimenten (meistens Kalke, untergeordnet Dolomite und Mergel) zusammensetzt. Diese Sedimente wurden am Südrand der Tethys abgelagert und sind vorwiegend während des Senon (Prä-Campan) und frühen Ypresien schwach verfaltet worden.Vom mittleren Eozän bis ins mittlere Miozän wurde das Gebiet teilweise gehoben und von oszillierenden Transgressionen einer Flachsee erfaßt.Die jüngsten tektonischen Bewegungen führten zu einer domartigen Aufwölbung und zu Bruchtektonik entlang bestimmter Zonen. Dabei wurden markante Störungen mehrfach regeneriert, wobei auch inverse Bewegungen nachgewiesen werden konnten. Tiefgreifende Lineamente kontrollierten wahrscheinlich die paläogeographische Situation wie auch die tektonische Entwicklung entlang bestimmter Zonen.Die augenblickliche geomorphologische Ausgestaltung des Djebel el Akhdar korrespondiert mit der zuletzt stattgefundenen Aufwölbung nach dem mittleren Miozän. Die topographische Entwicklung seines nördlichen Randes ist weitgehend beeinflußt durch marine Erosionen. Zwei breite Küstenterrassen — durch Steilküsten begrenzt — haben sich dabei sukzessive herausgebildet.

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Résumé La Cyrénaique septentrionale au Nord du 32ème parallèle, entre Benghazi et Tobrouk, a été l'objet d'un lever géologique. Les résultats donnés ici concernent le développement des facies au Crétacé supérieur et au Tertiaire, ainsi que l'évolution paléogéographique, tectonique et géomorphologique.La plus grande partie du territoire se trouve dans le Djebel el Akhdar, plateau soulevé composé de sédiments du Crétacé supérieur et du Tertiaire (la plupart des calcaires, plus rarement des dolomites et des marnes). Ces sédiments se sont déposés dans la bordure meridionale de la Téthys et furent faiblement plissés principalement au cours du Sénonien (Précampanien) et au début de l'Yprésien.De l'Eocène moyen au Miocène moyen, cette région fut en partie soulevée et soumise à des transgressions oscillatives de mer peu profonde.Les mouvements tectoniques les plus récents ont eu pour conséquence un faible bombement de la région accompagné d'affaissements de certaines zones le long de failles. Certaines failles importantes ont rejoué plusieurs fois, partiellement avec inversion de mouvement. Des failles profondes ont influencé l'évolution paléogéographique et tectonique de certaines zones.La géomorphologie générale actuelle du Djebel el Akhdar correspond grosso-modo a son bombement final d'après le Miocène moyen. L'évolution topographique du versant septentrional de la chaîne a été influencée d'une façon importante par des érosions marines. Il s'est formé successivement deux terraces littorales bordées de falaises.

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32° . , . Djebel el Akhdar. , — ; . . . . , , , . . , . , .

     

Die Roßfeldschichten: Ein Beispiel für Sedimentation im Bereich einer tektonisch aktiven Tiefseerinne aus der kalkalpinen Unterkreide

Zusammenfassung Im Mittelabschnitt der Nördlichen Kalkalpen (Ostalpen), zwischen den Flüssen Saalach und Traun, in einer streichenden Verbreitung von 50 km, entwickeln sich in der Unterkreide aus den neokomen Aptychenschichten (Schrambachschichten) die terrigenen Gesteine der Roßfeldschichten. In dieser Studie wurde das Profil der Typlokalität am Roßfeld südlich von Salzburg untersucht.Die Unteren Roßfeldschichten bestehen in ihrem tieferen Abschnitt aus einer ca. 175 m mächtigen Mergelgruppe. Darüber folgen 10–15 m dünnbankige Sandsteine, die in eine 70–80 m mächtige, dickbankige Sandsteingruppe übergehen. Die Oberen Roßfeldschichten setzen abrupt mit grobklastischen Gesteinen ein. Die gesamte Schichtfolge zeigt eine Kornvergröberung gegen das Hangende.Eine erste stichprobenartige mikropaläontologische Bearbeitung hat im tieferen Anteil des Profiles gut auswertbare Foraminiferenvergesellschaftungen erbracht, die mit einer Reihe stratigraphisch wertvoller Unterkreidearten das von den Roßfeldschichten dieser Region nach ihrer Ammonitenfauna bekannte Alter Obervalendis—Hauterive bestätigt.Das Profil konnte im Vergleich mit rezenten Faziesverteilungen als eine vorstoßende Serie eines Tiefseerinnen-Environments interpretiert werden. An Subenvironments sind der Bereich der Hauptrinne (= dickbankige Sandsteingruppe), ein beckenwärts gelegener Damm (dünnbankige Sandsteinfazies) und daran anschließend ein submarines Überflutungsgebiet (= Mergelgruppe) zu unterscheiden. Von der Beckenabhangseite her hat sich ein kleinräumiges Fächersystem mit Grobklastika und Slumping-Ablagerungen vorgeschoben Obere Roßfeldschichten).Das terrigene Material der Roßfeldschichten ist durch das Auftreten von Chromspinell und grüner Hornblende in den Schwermineralspektren charakterisiert. Besonders interessant sind vereinzelt vorkommende rotbraune Hornblenden (Kaersutit), welche auf ein Vorkommen von Alkaligesteinen im Liefergebiet Hinweis geben. Die Anlieferung des terrigenen Materials erfolgte von einer südlich gelegenen Provinz, die eine orogeninterne Position innehatte. Die Position entspricht nicht jener des Ultrapienidischen Rückens im Cenoman und zur Zeit der tieferen Gosauschichten.

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Summary The Lower Cretaceous Roßfeld Formation, which is exposed in the central Northern Calcareous Alps (East Alps) between Saalach river and Traun river over a distance of about 50 km, was studied in a profile in the type locality at the Roßfeld south of Salzburg. The terrigeneous rocks of the Roßfeld Formation arise gradually from the Neocomian Aptychus beds (Schrambachschichten).In its deeper part the Lower Roßfeld Fm. consists of gray marls of about 175 m thickness. Above that 10–15 m thin-bedded sandstones and then 70–80 m thick-bedded ones follow. The Upper Roßfeld Fm. starts abruptly with coarse-grained sediments. The complete sequence is a coarsening-upward unit.As a result of an initial micropaleontological study well evaluable foraminifera associations were found in the lower part of the section. Some stratigraphically significant species of Lower Cretaceous age attest the range from Upper Valanginian to Hauterivian already established by ammonites in this region.According to modern facies distributions the Roßfeld Fm. can be interpreted as a prograding deep sea channel facies. The following subenvironments are observed: The axial channel (= Thick-bedded sandstone group), and a seaward levee (= thin-bedded unit) passing into a submarine overbank facies (= marly unit). At the slopeward side of the channel there was a narrow fan system consisting of coarse-grained components and slump-deposits (= Upper Roßfeld Fm.).The heavy mineral spectra of the terrigeneous material of the Roßfeld Fm. are characterized by the occurrence of chromium spinell and green amphiboles. Very interesting are few reddishbrown amphiboles (kaersutite), which are considered to indicate alkaline rocks in the source area. This source area was lying in the south in an internal position of the East Alpine system. This position was not the same as that of the Ultrapienidic Ridge of Cenomanian or early Gosauian age.

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Résumé Dans le partie moyenne des Alpes Calcaires Septentrionales entre les rivières Saalach et Traun, les couches terrigènes de la Formation de Rossfeld se développent à partir de la série marneuse de Schrambach (couches à Aptychus) du Néocomien. Cette étude présente les résultats de l'examen de la localité typique des couches de Rossfeld au sud de Salzburg.Les couches inférieures de Rossfeld sont formées à leur base par des marnes grises d'une épaisseur de 175 m environ. Au-dessus suivent 10–15 m d'un grès en minces bancs qui passe à des grès en gros bancs d'une épaisseur totale de 70–80 m. Les couches supérieures de Rossfeld commencent brusquement avec des sédiments grossiers. La série complète montre une augmentation de la granularité vers le haut.Une étude micropaléontologique préliminaire révèle des faunes à foraminifères à espèces typiques du Crétacé inférieur (Valenginien à Hauterivien) dans la partie inférieure de cette section des couches de Rossfeld.Par comparaison avec des répartitions de facies récentes, on peut interpréter la formation de Rossfeld comme facies d'une série qui s'avance dans la région d'une fossé abyssal. On peut définir les régions spéciales suivantes: Un canal axial avec des grès en gros bancs, une levée du côté du bassin avec des grès en bancs minces et, lié à cela, un terrain de débordement sousmarin avec la série marneuse. Un éventail plus local à matériel détritique plus grossier et avec des structures de slumping s'avançait à partir du flanc du bassin: ce sont les couches supérieures de Rossfeld.Le spectre des minéraux denses de la formation de Rossfeld est caractérisé par l'existence du spinelle chromé et d'amphiboles vertes. Particulièrement intéressantes sont des amphiboles rouge-brun très rares (Kaersutites), lesquelles montreraient l'existence de roches alcalines dans le domaine nourricier. Le matériel détritique a une origine méridionale et provient donc d'une région ayant une position interne dans l'orogène, ce qui ne correspond pas avec la position du seuil ultrapiénidique du crétacé supérieur.

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( ), , 50 ( ) . — — . 175 . 10–15 , (70–80 ) . . . , , , , . , , . , . . , — — . — . . - ( ?), , , . , , . .

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Arbeit durchgeführt im Rahmen des IGCP-Projektes Mid-Cretaceous Events 73/ I/58.     

Photo-interprétation à différentes échelles et relevés de terrain: exemples de corrélations structurales dans le Bassin Méditerranéen et sur le socle Ouest africain

Résumé L'interprétation structurale des linéaments, décelés sur clichés photographiques pris par satellite, est discutée sur les bases suivantes: d'une part en pratiquant au minimum un changement d'échelle (plus grande); d'autre part en utilisant les relevés de terrain. Des exemples pris dans le Bassin Méditerranéen sédimentaire et sur le socle cristallophyllien de l'Afrique de l'Ouest permettent de définir une méthodologie commune. Ainsi en région sédimentaire, partant de prises de vue par exemple au 1/2 500 000, les échelles au 1/15 000 et au 1/50 000 se révèlent être des compléments précieux en photo-interprétation. De la même façon en zone de socle, les échelles au 1/20 000 et au 1/50 000 sont complémentaires du 1/200 000. De plus grâce aux donnés de terrain, il est possible de qualifier l'information photogéologique et d'en exprimer sa nature. Enfin les problèmes de corrélations entre rhegmatisme de socle et fracturation de couverture sont abordés de façon préliminaire: la similitude directionnelle observée devrait orienter les futures recherches en ce domaine.

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The structural interpretation of disclosed lineaments on satellite's pictures ist discused on the following basis: first, with a minimum scale change (making it bigger); on the other hand using field plotting. The examples took from the Mediterranean sedimentary basin and from the western Africa crystalographic shield allow us to define a common methodology. Thus, in sedimentary area, through 1/2 500 000 scale aerial photographys, the 1/15 000 and 1/50 000 scales would be real valuable complements in photo-interpretation. Same way as, in shield zone, the 1/20 000 and 1/50 000 scales would be complements of the 1/200 000 one. More than that, because of field plotting utilisation is possible to quality photogeological information and even to explain its nature. In short correlation problems are exposed in a preliminary approach; the observed directional similitude could orientate the future research.

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Zusammenfassung Die strukturelle Deutung von Lineamenten, die aus Satellitenphotos abzulesen sind, wird nach folgenden Voraussetzungen erörtert: zum einen wird zumindest eine Vergrößerung des Maßstabes vorgenommen, zum anderen werden Geländebefunde herangezogen. An Hand von Beispielen aus dem sedimentären Mittelmeerbecken sowie dem Kristallo-phyllitischen Sockel Westafrikas ist es möglich, eine gemeinsame Methodik zu definieren. So erweisen sich im sedimentären Gebiet die Maßstäbe 115 000 und 150 000 als wertvolle Ergänzungen zur Photointerpretation zum Beispiel einer Aufnahme von 12 500 000. Entsprechend ergänzen im Bereich des Sockels die Maßstäbe 120 000 und 150 000 die Aufnahme von 1200 000. Darüber hinaus ist es mit Hilfe von Geländedaten möglich, die photogeologische Information zu qualifizieren und zu beinhalten. Schließlich werden die Probleme der Korrelation zwischen Bruchbildung im Sockel und Brücken im Deckgebirge angesprochen: Die beobachtete Annäherung in der Ausrichtung soll zukünftige Untersuchungen auf diesem Gebiet orientieren.

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, , : , no- , , — . . , 1: 15.000 1:50.000 12.500.000. 1: 200.000 1: 20.000 1: 50.000. . . .

     

Zur Entstehung und Entwicklung von Kontinentalen Riftsystemen

Zusammenfassung Kontinentale Riftsysteme und ihre möglichen Entwicklungsstadien stehen in direktem Zusammenhang mit der Teilung von Kontinenten und ihren damit verbundenen Bewegungen.Am Beispiel des Rheinischen Riftsystems und seinen Randbereichen wird über stratigraphische Daten sowie K-Ar Altersdaten vulkanischer Aktivitäten demonstriert, daß die Bildungs- und Frühphase dieses Systems die Existenz eines komplexen synchronen Zugspannungssystems notwendig machte. Als wahrscheinlichste Ursache hierfür werden Hebungen der Lithosphäre vorgeschlagen. Diese Vorstellung wird durch die Quantifizierung von Hebungsvorgängen anhand numerischer Modelle belegt.Im Stadium der Ozeanbildung weist die kontinentale Kruste starke Absenkungen entlang der passiven Kontinentalränder auf. Die Betrachtung struktureller Kräfte aufgrund lateraler Dichtedifferenzen am Übergang von kontinentaler zu ozeanischer Kruste legt eine Beeinflussung der Dynamik derartiger Strukturen durch diese Kräfte nahe. Mit Hilfe numerischer Rechnungen werden die zugehörigen Spannungen, ihre räumliche Verteilung und ihr möglicher Einfluß auf das Deformationsgeschehen abgeschätzt.Der hauptsächliche Vorteil der numerischen Rechnungen liegt in der quantitativen Verknüpfung komplexer Strukturen mit komplizierten Rheologien und spezifischen Kräfteverteilungen sowie Randbedingungen.

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Continental rift systems and their possible stages of development are directly related to the split up of continents and the corresponding movements.For the Rhenish Rift System it will be demonstrated on the base of stratigraphic data and K-Ar ages of volcanic activities, that the rift forming phase required a complex synchronous system of tensional stresses. As the most likely cause of such a stress system lithospheric uplift is proposed. This idea is supported by means of quantitative numerical models.During the formation of the ocean the continental crust exhibits significant subsidence along passive continental margins. The existence of differential loads on the continents and their compensation by buoyancy forces implies an influence of these structural loads on the dynamics of the transition zone. The corresponding structural stersses, their special distribution and their possible affects on the deformation rates are quantified on the base of numerical calculations.The main advantage of the numerical calculations is evidently the quantitative relation of complex structures with complicated rheologies and specific force systems of boundary conditions.

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Résumé Les systèmes de rift continentaux et les étapes possibles de leur développement sont en rapport direct avec séparation des continents et avec les mouvements qui en résultent. On démontres, sur la base de données stratigraphiques et d'âges K-Ar des activités volcaniques du graben rhénan, que les premières phases de formation de ce système ont requis l'existence d'un système complexe et synchrone de forces d'extension. On propose comme cause la plus vraisemblable d'un tel système l'existence de soulèvements lithosphériques. Cette idée est appuyée par des modèles numériques quantitatifs. Pendant la formation de l'océan, la croûte continentale a subi le long des marges continentales passives de grands effondrements. L'existence de forces tectoniques causées par des différences de densité latérales le long le long de la transition entre croûte continentale et croûte océanique donne lieu à la supposition que la dynamique de telles structures a été influencée par ces forces. Les tensions associées, leur distribution spatiale et leur possible influence sur le processus de déformation ont été estimées à l'aide de calculs numériques. L'avantage principal des des calculs numériques est de permettre une relation quantitative entre structures complexes à rhéologies compliquées et répartitions de forces spécifiques comme aussi de conditions marginales.

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. , , - , . . . . . , . , , , .

     

Über die Geschwindigkeit der Krustenverkürzung in den Zentralalpen

Zusammenfassung Die alpine Krustenverkürzung (300–400 km oder mehr im Profil der Westschweiz, 400–500 km oder mehr im Profil der Ostschweiz) erfolgte in diskreten orogenen Phasen, welche durch Zeiten langsamerer Bewegung oder eigentlicher Remission getrennt waren. Während der wichtigsten Phase, an der Eozän-Oligozän-Wende, betrug die Relativgeschwindigkeit der nördlichen Platte und der südlichen Kleinplatte einige cm/a.

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Crustal shortening in the Central Alps (300–400 km or more in western Switzerland, 400–500 km or more in eastern Switzerland) occurrend in discrete orogenic phases, separated by times of slower movement or of complete stop. During the most important phase, at the turn from the Eocene to the Oligocene, the rate of relative movement of the northern plate and the southern microplate was of the order of several cm/y.

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Résumé Le raccourissement de la croûte dans les Alpes Centrales (300–400 km ou davantage en Suisse occidentale, 400–500 km ou davantage en Suisse orientale) se fit par phases orogéniques défines, séparées par des intervalles à mouvement plus lent ou même à arrêt total. Pendant la phase principale, à la fin de l'Eocène ou au début de l'Oligocène, la vitesse relative de la plaque septentrionale et de la microplaque méridionale était de l'ordre de plusieurs cm/a.

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(300–400 , , 400–500 , ) , , . , - , /.

     

Metallogenetic evolution of the East Alpine Paleozoic basement

Paleo-metallogenetic sketch maps of the East Alpine area are presented for the Ordovician/Silurian, the Devonian/Lower Carboniferous, and the Upper Carboniferous/Permian. Mineralization and tectonic evolution are then discussed in the frame of a plate tectonic model compatible with recent results in Western Europe.A group of microcontinents originally dispersed in an ocean north of Gondwana, comprising in the investigated area a Bohemian, Penninic and a South/Austro-Alpine microcontinent was sutured after earlier localized orogenies to a Central European continent during the Devonian resulting from a general northward drift from the Cambrian onwards. This was followed by the development of a new destructive plate margin in the South with a northerly dipping subduction zone, enabling the consumption of the Proto-Tethys ocean. Mainland Gondwana then collided with the newly formed continent during the Carboniferous.Contrary to the generally convergent tectonic pattern most mineralizations in the South/Austro-Alpine area appear associated with crustal extension and related volcanism continuing into the Lower Carboniferous. Especially in the Upper Ordovician this conforms well with the concept of a back arc extensional cratonic basin setting. Metal zoning similar to the Andean/Cordilleran situation cannot be observed. Notably different, however, is the orogenic setting of the Penninic area during the Lower Paleozoic, with an economic scheelite-mineralization and associated trace elements reflecting mainly crustal affinities.The Upper Carboniferous calc-alcaline magmatism of the South/Austro-Alpine-Penninic area with its Cu-Pb-Zn-Ag-F mineralisation in the South and anomalous Be-Bi-F-Li-Mo-W-U contents further North displays many features of a back arc magmatic belt. The orogenetic stage is followed in the Upper Carboniferous-Permian by molasse with sandstone type U, graphite (coal) and acidic volcanism giving rise to (Ba-F-) Cu-Pb-Zn-U ores. A renewed tensional regime accompanied by marine transgression during the higher Permian produced evaporite deposits and minor epigenetic mineralization dominated by Fe in the Austro-Alpine area.

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Zusammenfassung Paläometallogenetische Skizzen des Ostalpenraumes werden für die Zeitabschnitte Ordoviz/Silur, Devon/Unterkarbon und Oberkarbon/Perm vorgestellt. Mineralisation und tektonische Entwicklung werden im Rahmen eines plattentektonischen Modelles diskutiert, welches mit neueren Ergebnissen aus dem westlichen Europa kompatibel ist:Eine Gruppe von Mikrokontinenten, welche ursprünglich in einem Ozean nördlich von Gondwana verstreut lag, und welche im hier untersuchten Bereich einen böhmischen, penninischen und süd-/ostalpinen Mikrokontinent umfaßte, driftete seit dem Kambrium nach Norden und war nach räumlich begrenzten Orogenesen im Devon zu einem Mitteleuropäischen Kontinent verschweißt. Darauf entstand südlich davon ein neuer destruktiver Plattenrand mit einer nördlich abtauchenden Subduktionszone, wodurch die Proto-Tethys konsumiert wurde. Im Karbon kollidierte schließlich die Hauptmasse Gondwanas mit dem neu gebildeten Kontinent entlang einer heute im Mediterran-Raum gelegenen Sutur.Im Gegensatz zur generell konvergenten Tektonik erscheinen die meisten Mineralisationen der Süd- und Ostalpinen Einheiten an Krustendehnung und damit auftretenden Vulkanismus gebunden, welche bis ins Unterkarbon anhielten. Besonders im Ordoviz entspricht dies gut einem back arc extensional cratonic basin. Eine metallogenetische Zonierung in Abhängigkeit vom Abtauchen einer Subduktionszone nach dem Anden/Kordilleren-Modell ist nicht zu beobachten. Davon sehr verschieden ist die orogene Situation im Penninikum während des Alt-Paläozoikums, wo die wirtschaftlich wichtige Scheelitvererzung mit ihren Begleitelementen starke Krustenaffinität anzeigt.Der oberkarbone kalkalkalische Magmatismus des Süd- und Ostalpins sowie des Pennins mit Cu-Pb-Zn-Ag-F-Mineralisation im Süden und erhöhten Be-Bi-F-Li-Mo-W-U-Ge-halten weiter nördlich hat viele Züge eines back arc magmatic belt.Dem orogenen Stadium folgte im Oberkarbon-Perm Molassesedimentation mit U-Vorkommen und Graphit (Kohle), sowie mit saurem Vulkanismus verknüpften (Ba-F-) Cu-Pb-Zn-U-Vererzungen. Erneuerte Zerrung und marine Transgression im obersten Perm führten zur Bildung von Evaporit-Lagerstätten und einer unbedeutenden epigenetischen Fe-betonten Mineralisation im Ostalpinen Raum.

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Résumé Trois esquisses paléométallogéniques de la région des Alpes orientales sont présentées pour les périodes suivantes: Ordovicien et Silurien, Dévonien et Carbonifère inférieur, Carbonifère supérieur et Permien. Sur cette base, les minéralisations respectives et l'évolution tectonique sont discutées dans le cadre d'un modèle de tectonique de plaques, lequel est compatible avec les résultats récents des recherches en Europe occidentale.Il s'agit d'un groupe de microcontinents, à l'origine dispersés dans un océan au Nord du Gondwana, comprenant les microcontinents moldanubien, penninique et austroalpin et qui dériva vers le Nord à partir du Cambrien pour se souder, après une orogenèse limitée durant le Dévonien, et former le continent de la « Paléoeurope centrale ». Ensuite s'installa, au Sud, une nouvelle marge de plaque destructive avec une zone de subduction inclinée vers le Nord, résultant dans la résorption de la Proto-Téthys. Au Carbonifère, le Gondwana entra finalement en collision avec ce continet nouvellement formé le long d'une suture aujourd'hui située dans le domaine de la Méditerranée.En opposition avec la tectonique de convergence, les minéralisation de la région sudaustroalpine sont apparemment liées à une extension de la croûte continentale accompagnée d'un volcanisme bimodal jusqu'au Carbonifère inférieur. Surtout pendant l'Ordovicien supérieur, ceci est comparable à un bassin cratonique extensionnel d'arrière-arc. Une zonation métallogénique dans la dépendance du prolongement d'une zone de subduction, semblable à la situation observée dans les cordillères occidentales des deux Amérique n'est pas évidente. Notablement différent cependant est l'environnement orogénique du Penninique au Paléozoïque inférieur, avec sa minéralisation importante de schéélite et éléments associés qui indiquent une forte affinité avec une croûte continentale.Le magmatisme calco-alcalin d'âge carbonifère supérieur du Sud-austroalpin et du Penninique, avec une minéralisation de Cu, Pb, Zn, Ag, F au Sud, et des eneurs élevées an Be, Bi, F, Li, Mo, W, U plus au Nord, présente de nombreux traits d'une zone magmatique d'un arrière-arc. Ce stade orogénique fut suivi d'une molasse avec des occurrences de U en roches gréseuses, de graphite (houille), et un volcanisme acide associé à des minéralisations de (Ba-F), Cu-Pb-Zn-U. Un nouveau régime extensionnel accompagné d'une transgression marine produisit au Permien supérieur des dépôts évaporitiques et une minéralisation épigéné tique insignifiante dominée par Fe, dans l'Austroalpin.

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/, / . , , . , - , , - , , , , . , , , . , . , , . back arc extensional cratonic basin. / . . - , u, Pb, Zn, Ag F Be, Bi, F, Li, Mo, W, U , back arc magmatic belt. / /, (, F) Cu, Pb, Zn U. .

     

Zur Stratigraphie der grobklastischen Fazies im Oxfordium des Wiehengebirges

Zusammenfassung Der Fund vonPeltoceratoides instabiliformis n. sp. in Steinbrüchen am Gehn nordwestlich von Osnabrück (Abb. 3) liefert weitere Kriterien, daß der Wiehengebirgssandstein, dessen stratigraphische Stellung wegen Mangel charakteristischer Fossilien unsicher ist, ins höhere Oxfordium zu stellen ist. Diese grobklastische Fazies vertritt im Wiehengebirge im wesentlichen die für das Wesergebirge typische kalkige Fazies des Korallenooliths. Anschließend wird zu einer neueren paläogeographischen Mitteilung über den Korallenoolith Nordwestdeutschlands kurz Stellung genommen.

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In quarries at the Gehn NW of Osnabrück, several specimens ofPeltoceratoides instabiliformis n. sp. have been found. This gives further indications to the stratigraphic position of the Wiehengebirgs sandstone — which is uncertain, due to the lack of characteristic fossils — to be of Upper Oxfordian age. In the Wiehengebirge though, this coarse clastic facies substitutes to a large extent the calcareous facies of the Korallenoolith typical for the Wesergebirge.A recent paleogeographic report on the Korallenoolith of NW-Germany is then briefly discussed.

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Résumé LesPeltoceratoides instabiliformis n. sp. découverts dans des carrières du Gehn au nord-ouest d'Osnabrück fournissent d'autres indices affirmant que le grès du Wiehengebirge dont la position stratigraphique est incertaine faute de fossiles caractéristiques doit être attribué à l'Oxfordien supérieur. Dans le Wiehengebirge, ce faciès clastique à grain grossier remplace dans l'essentiel le faciès calcaire du Korallenoolith typique pour le Wesergebirge.Il suit une brève critique d'une communication paléogéographique récemment parue sur le Korallenoolith du Nord-Ouest de l'Allemagne.

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. Peltoceratoides instabiliformis n. sp. . . , . - .

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