Über permische und tertiäre Magmatite im Untergrund des Mainzer Beckens

Zusammenfassung Auf Grund der in der Bohrung Olm 1–10 km südwestlich von Mainz — gefundenen permischen (rotliegenden) Decken-Basalte und intrusiven tertiären Limburgite wurde eine Untersuchung ähnlicher Gesteine im Raum des Mainzer Beckens i. w. S. angeschlossen. Dabei stellte sich heraus, daß die permischen (rotliegenden) Deckenbasalte der Grenzlagergruppe des Saar-Nahe-Gebietes durch den Oberrheingraben in den Sprendlinger Horst und bis nach Oberhessen zu verfolgen sind. Die Limburgite der Bohrung Olm 1 werden zu den Grabenvulkaniten gerechnet. Für diese Na-betonten Magmatite wird, ausgehend von den Limburgiten der Bohrung Olm 1, ein paleozänes-eozänes, zumindest alttertiäres (prämitteloligozänes) Alter angenommen.

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Because of the Permian plateau basalts and intrusive Tertiary Limburgites found in the well Olm 1, 10 km southwest of Mainz, an investigation of analogous igneous rocks was added in the Mainzer Becken area. It turned out that the Permian plateaubasalts of the Grenzlagergruppe (Saar-Nahe area) are to be traced through Oberrheingraben into Sprendlinger Horst as far as Oberhessen. The Limburgites of the well Olm 1 rank among the volcanic rocks of the Oberrheingraben. On the basis of the Limburgites of the Olm 1 well, for these Na-accentuated igneous rocks a Paleocene-Eocene — at the very least early Tertiary — age is to be concluded.

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Résumé Suite à la découverte des basaltes des plateaux d'âge permien et des limburgites intrusives d'âge tertiaire dans le sondage Olm 1 (à 10 km au sud-ouest de Mayence) une étude a été consacrée aux roches semblables du bassin de Mayence et de ses confins. Il s'est montré, alors, que les basaltes des plateaux d'âge permien appartenant au groupe du «Grenzlager» du bassin de la Sarre-Nahe se poursuivent à travers du fossé rhénan jusqu'au «Sprendlinger Horst» et à la Hesse méridionale. Les limburgites du sondage Olm 1 par contre appartiennent à la suite volcanique à caractère sodique du fossé rhénan. En se basant sur ces limburgites un âge paléocène à éocène — ou pour le moins antéoligocène moyen — de la suite volcanique du fossé d'effondrement paraît démontré.

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. . 1–10 . — , . , - . I . , -, - , , - , ( ).

     

Zur Geochemie der Schichten der Kreuznacher Gruppe im Saar-Nahegebiet

Zusammenfassung Die Schichten der Kreuznacher Gruppe im Nordosten des Saar-Nahe-Gebietes kann man in 3 Faziesgebiete aufteilen, und zwar 1. in die Kreuznacher-, 2. die Niersteiner- und 3. in die Rötelschiefer-Fazies. Ihre Sedimente zeigen Merkmale einer Ablagerung unter semiariden Bedingungen, die sich ebenfalls in einer Zunahme ihres Dolomit- wie Borgehaltes zum Hangenden widerspiegeln. Dies trifft besonders auf die Rötelschieferfazies zu, wo in der Zone stärksten Anstiegs dieser Komponenten auch eine Anreicherung der wichtigsten Spurenelemente vorhanden ist. Diese Kennzeichen einschließlich der Tatsache, daß in der nahegelegenen Bohrung Wolfskehlen 4 (Rheintalgraben) mariner Zechstein nachgewiesen werden konnte, sprechen für eine Einstufung der Schichten der Kreuznacher Gruppe in den Zechstein.

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The Sediments of the Kreuznacher Gruppe in the northeastern part of the Saar-Nahe-region can be divided in the following facies: 1. The facies of Kreuznach, 2. the facies of Nierstein and 3. the facies of the Rötelschiefer. They all show features of sediments deposited under partly arid conditions, which are also demonstrated in an increase of dolomite- and boron-content of the younger sediments. This trend is quite clear in the facies of the Rötelschiefer, where in the zone of maximal increase in these components an enrichment of the most important trace elements can be observed as well. These characteristics and the fact, that in the cores of the nearby bore Wolfskehlen 4 (Upper Rhinegraben) Zechstein in a marine facies was found, admit the conclusion, that the sediments of the Kreuznacher Gruppe belong to the Zechstein, too.

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Résumé Les couches du Kreuznacher Gruppe dans la partie Nord-Est du bassin de la Sarre/Nahe peut-on subdiviser de la manière suivante: 1. La facies de Kreuznach, 2. la facies de Nierstein et S. la facies des Rötelschiefer. Toutes les trois facies indiquent des documents d'une climat semiaride, lequel se montre aussi en forme d'une augmentation de bore et de dolomie vers la partie supérieure des couches. C'est particulièrement réalisé dans la facies des Rötelschiefer, où on trouve dans la zone d'une montée maximale de bore et de dolomie aussi un enrichissement des oligoéléments les plus importants. Ces indices et le fait, qu'on a constaté du Zechstein marin tout près dans les carottes d'un sondage (Wolfskehlen 4) au graben du Rhin, permettent de conclure, que les couches du Kreuznacher Gruppe appartiennent au Zechstein.

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Saar-Nahe' : ) , ) , ) . .

     

Structural aspects of the Middle and the High Atlas (Morocco) phenomena and causalities

Since the beginning of the Mesozoic the structural development of the Middle Atlas and the central High Atlas was controlled by a pre-existent fault pattern, which was reactivated repeatedly in various manners.The fault pattern is characterized by two main directions. The first runs 35–45° and dominates in the Middle Atlas, the second runs 70° and is common in the southern part of the central High Atlas; between these regions both directions overlap. In the Atlas of Demnat, Beni Mellal and El Ksiba at the northern border of the central High Atlas a further direction, the one of 120°, locally gains in significance. Into the gores of the pattern commonly magmatites intruded during the Mesozoic, in the course of the following compressive deformation often a cleavage was formed there.The compressive deformation started in the Oligocene; the directon of the main compressional stress ₁ lay at 160°. Dependant on their orientation to ₁ the pre-existent faults reacted differently on this stress: The 70° faults were reactivated as upthrusts, the 35° ones as sinistral oblique slip reverse faults and those of 120° as dextral oblique slip reverse faults. At the northwestern border of the hinge area between the Middle and the High Atlas this scheme of movements was complicated by an interference with movements along the Transalboran fault system.Because of changes in the style of deformation the so-called B-B fault zone, running ENE from El Ksiba to Aghbala, can be defined as the structural border between the High and the Middle Atlas.

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Zusammenfassung Die strukturelle Entwicklung des Mittleren Atlas und des zentralen Hohen Atlas seit dem Beginn des Mesozoikums wurde durch ein Bruchmuster präexistenter Störungen gesteuert, die sich im Verlauf dieser Zeit wiederholt in verschiedener Weise durchgepaust haben.Das erwähnte Bruchmuster wird durch zwei Hauptrichtungen charakterisiert, deren eine von 35–45° im Mittleren Atlas vorherrscht, während die andere von 70° für den südlichen Teil des zentralen Hohen Atlas bestimmend ist, in einem Zwischenbereich überlappen sich beide Richtungen. Im Atlas von Demnat, Beni Mellal und El Ksiba am Nordrand des Hohen Atlas tritt lokal begrenzt eine weitere Richtung von 120° hinzu. In die Zwikkel des Bruchmusters drangen im Verlauf des Mesozoikums verbreitet Intrusiva ein, während der anschließenden kompressiven Deformation wurde dort häufig eine Schieferung angelegt.Die kompressive Deformation setzte im Oligozän ein, wobei die Richtung der kompressiven Hauptnormalspannung ₁ ca. 160° betrug. Die präexistenten Störungen reagierten auf dieses Stressfeld je nach ihrer Lage zu ₁ unterschiedlich: Die 70°-Störungen wurden als Aufschiebungen reaktiviert, die 35°-Störungen als sinistrale Schrägaufschiebungen und die 120°-Störungen als dextrale Schrägaufschiebungen. Kompliziert wurde dieses Bewegungsschema am Nordwestrand des Scharnierbereiches zwischen Hohem und Mittlerem Atlas durch eine Überlagerung mit Bewegungen entlang des Transalboran-Störungssystems.Als strukturelle Grenze zwischen Hohem und Mittlerem Atlas kann aufgrund von Änderungen im Baustil die sog. B-B-Störungszone, die von El Ksiba Richtung nach ESE bis Aghbala verläuft, angesehen werden.

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Résumé Depuis le début du Mésozoïque, l'histoire structurale du Moyen-Atlas et du Haut Atlas central aété déterminée par un réseau de failles préexistantes qui ont été réactivées à diverses reprises et de diverses manières.Ce réseau de failles est caractérisé par deux directions principales: l'une (35° à 45°) domine dans le Moyen Atlas, l'autre (70°) dans la partie sud du Haut Atlas central. Entre ces deux régions, les deux directions coexistent. Dans l'Atlas de Demnat, de Beni Mellal et d'El Ksiba, à la bordure nord du Haut Atlas central, une troisième direction (120°) présente une importance locale. Pendant le Mésozoïque, des magmas se sont intrudés dans les ouvertures du réseau, tandis qu'une schistosité apparaissait souvent dans les régions en compression.La déformation compressive a débuté à l'Oligocène, avec une contrainte principale ₁ orientée à 160°. Les failles préexistantes ont réagi de manières différentes, selon leur orientation par rapport à ₁: les failles de direction 70° ont été réactivées en chevauchement, les failles à 35° ont donné des failles inverses à jeu oblique sénestre, et les failles à 120° des failles inverses à jeu oblique dextre. Le long de la bordure nord-ouest de la zone charnière entre le Moyen et le Haut Atlas, ce schéma s'est compliqué par interférence avec des mouvements le long de l'accident transalborien.Eu égard aux changements dans le style de la déformation, la zone failleuse dite B-B, qui s'étend en direction ENE de El Ksiba à Aghbala, peut se définir comme la frontière structurale entre le Haut et le Moyen Atlas.

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, . : 35–45° , 70° ; . Demnat, Beni Mellal El Ksiba 120°. , . , , , I₁ 160°. , I₁: 70° , 30° , 120° - . - Transalboran. .. -, E-S Aghbala.

     

The rhombohedral framework of the Scandinavian Caledonides and their foreland

The Baltic Shield of northern Europe is transsected by approximately N-S and NW-SE striking Proterozoic fault and fracture zones that were remobilized during the Late Precambrian opening of the Iapetus ocean and the SE-directed thrusting of the Caledonian nappes in Mid-Paleozoic time. Remobilizations of these older structures account for a distinct subsidence history and sedimentological evolution over each fault-bounded basement segment during opening of the Iapetus and for a distinct metamorphic and structural development found within each block during overthrusting of the Caledonian nappes and the exhumation of the orogen. The two fault sets define basement blocks with rhombus-like plan sections which had individual subsidence histories during Iapetus rifting as is expressed by their Late Precambrian (Riphean and Vendian) to Silurian sedimentary cover of contrasting thickness and facies. This contrasting subsidence history of the various basement blocks may have contributed to differences in thrusting level, thrust excision (nappe size), and tectonic style. Correlative Caledonian nappes from adjacent faultbounded basement blocks were thrust diachronously resulting in transport transverse to the general thrusting direction. Thrusting oblique to the NW-SE fault zones and orogen parallel extension resulted in lateral-ramp folds in the cover and reactivation along the NW-SE faults imbricated the overlying nappes. The extent of basement imbrication and duplex formation is variable in the different segments. Within single segments, the basement imbrication and duplex-formation defined basement highs that roughly align in two parallel zones within the orogen. The site of the basement duplexes is probably controlled by older N-S fracture zones while the pinch- and-swell structure parallel to the orogen is caused by the individual deformation and thrusting behavior of the basement and cover sequences that are bound by the NW-SE fault zones. Thus the Caledonian orogen appears to have inherited the Precambrian structural grain of the underlying, Baltic Shield.

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Zusammenfassung Der Baltische Schild Nordeuropas ist von im Proterozoikum angelegten Verwerfungen und Scherzonen mit nördlichem sowie und nordwestlichem Streichen durchzogen, welche während der spätpräkambrischen Öffnung des Iapetus-Ozeanes und der anschließenden, südöstlich gerichteten Überschiebung der kaledonischen Decken im ausgehenden Alt-Paläozoikum reaktiviert worden sind. Die Wiederbelebung dieses ererbten, durch steilstehende Störungen gekennzeichneten, rhombenförmigen Strukturmusters führte zu unterschiedlichen Absenkungsraten der Störungsbegrenzten Grundgebirgsblöcke und steuerte somit die Ablagerungsbedingungen in entstehenden Sedimentationströgen während der Öffnungsphase des Iapetus-Ozeans. Durch diesen Prozeß lassen sich latterale Unterschiede in Mächtigkeit und Fazies der jungpräkambrischen bis altpaläozoischen Deckensedimente entlang dem Nordwestrande des damaligen Kontinentes Baltica, sowie Differenzen in der metamorphen und strukturellen Entwicklung der durch Störungen begrenzten Blöcke während der Überschiebung der kaledonischen Decken und der Hebung des Gebirges erklären. Vertikale Blockverschiebungen und Kippungen von Blöcken relativ zueinander können beobachtete Unterschiede in den Abscherungs- und Überschiebungsniveaus, sowie unterschiedliche tektonische Baustile auf und vor (vor allem) zwischen Blöcken erklären helfen. Untereinander korrelierbare kaledonische Deckensegmente haben, in Bezug auf Transportrichtung und Strecke, voneinander unterschiedliche Wege oberhalb ihrer Untergrundsegmente zurückgelegt. Während dieser Überschiebung auf ein sich simultan veränderndes Relief ist es dabei zu Teilbewegungen schräg zur Hauptüberschiebungsrichtung gekommen, was seinerseits zu seitlichen Verzahnungen benachbarter Deckensegmente geführt hat. Die NWSE streichenden Blockgrenzen haben während lokaler Überschiebungen leicht schräg zu dieser Hauptrichtung als Widerlager und Rampen (lateral ramps) für die darübergleitenden Decken gewirkt, welche sich ihrerseits bei diesem Prozeß in orogentransversale Falten gelegt haben. Je nach ihrer Lage und Neigung sind die verschiedenen Segmente während der Kollisionsphase des kaledonischen Orogens in unterschiedlichem Grade von internen Störungen betroffen worden. Die durch intensive Internscherung hervorgerufenen Krustenverdickungen zeigen eine perlschnurartige Anordnung in zwei orogenparallele zonen, deren Anlage sich auf unterliegende und mitverfrachtete N-S Störungszonen zurückführen lassen kann. Das Anschwellen und Ausdünnen (pinch- and-swell) von tektonischen Einheiten entlang der Längsrichtung des Orogens läßt sich durch unterschiedliche Deformationsverhalten innerhalb der durch NW-SE Störungen begrenzten Segmente erklären. Die Kaledoniden Skandinaviens haben offensichtlich das strukturelle Gepräge ihrer präkaledonischen Unterlage ererbt.

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Résumé Le bouclier baltique est traversé par des fractures protérozoïques orientées approximativement N-S et NW-SE. Ces failles furent réactivées d'abord au Précambrien tardif lors de l'extension correspondant à l'ouverture de l'Océan lapétus, ensuite au Protérozoïque moyen lors du charríage des nappes calédoniennes vers le SE. La réactivation de ces vieilles structures explique qu'on observe pour chaque bloc du socle faillé une subsidence et une sédimentation différente pendant la phase d'extension (ouverture du lapétus), ainsi qu'une évolution métamorphique et structurale distincte pendant le charriage des nappes calédoniennes et l'exhumation de l'orogène. Les deux groupes de failles définissent dans le socle des blocs à sections rhombiques qui présentaíent chacun une subsidence particulière pendant l'ouverture du lapétus, comme l'indiquent les variations d'épaisseur et de facies de leur couverture sédimentaire tardi-précambrienne (vendienne) à silurienne. Cette subsidence variable selon les blocs pourrait avoir contribué à induire des différences dans les niveaux de décollement et de charriage des nappes, ainsi que dans le style tectonique. Les unités tectonostratigraphiques des blocs adjacents furent charriées de façon diachronique avec comme résultat un transport transverse par rapport à la direction dominante du charriage. Ce déplacement oblique vers les zones de failles NW-SE et l'extension parallèle de l'orogène ont produit des plis transversaux dans la couverture; la réactivation des failles NW-SE s'est traduite par l'imbrication des nappes surincombantes. L'importance de cette imbrication et de la formation de duplex est variable selon les différents segments du socle. Pour chaque segment particulier, l'imbrication du socle et la formation de duplex ont engendré des culminations de socle alignés selon deux zones parallèles dans l'orogène. La position des duplex est probablement régie par de vieilles failles N-S alors que la structure en «pinch- and-swell» le long de l'orogène est causée par le caractère individuel de la déformation et du charriage du socle et de sa couverture, propre à chaque bloc limité par des failles NW-SE. L'orogenèse calédonienne a été ainsi fortement afffectée par les structures précambriennes du bouclier baltique sous-jacent.

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, lapetus - . , , , , , lapetus. - - , , . , , , . , , . , . NW-SE (»side-wall ramps«) , . . , , , ; , , , - . (pinck- and-swell) , , NW-S . , - .

     

Der Spessart als Teilgebiet der Mitteldeutschen Schwelle

Zusammenfassung Ein Teil der Mitteldeutschen Schwelle (R.Brinkmann 1948), der Spessart, wird sowohl bezüglich seines Innenbaues (Tektonik, Stratigraphie, Petrogenese des Grundgebirges), als auch bezüglich seiner Funktion als Lieferant für die jungpaläozoisch-mesozoischen Sedimente des Wetterau-Beckens betrachtet.Über diese Betrachtungen hinaus lassen sich Vergleiche zu anderen Gebieten der Mitteldeutschen Schwelle durchführen.Ganz offenbar ist die Grenzzone zwischen Saxothuringischer und Rhenoherzynischer Zone des Varistischen Gebirges in Mitteleuropa keine zufällige Ortslage für die Mitteldeutsche Schwelle und das Saar-Nahe-(Wetterau-)Becken. - Diese Kristallinzone hat tatsächlich zu verschiedenen Zeiten in der Erdgeschichte umgebungsdifferente Bewegungsimpulse erfahren. Sie ist darüber hinaus ohne Zweifel ein krustenversteifendes Element, was sich bereits mindestens aus ihrer modifizierenden Wirkung auf die großen Bruchsysteme der Mittelmeer-Mjösen-Zone im Bereich des nördlichen Oberrheingrabens und der südlichen Hessischen Senke ablesen läßt.

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The Spessart, as part of the Central German geanticline (Mitteldeutsche Schwelle, R.Brinkmann 1948) is discussed with respect to both its internal structure (tectonics, stratigraphy, petrogenesis of the basement) and its importance as a source region of Upper-Paleozoic-Mesozoic sediments which were deposited in the basin of the Wetterau. This leads to comparisons with other regions of the Central German geanticline.Obviously the regional situation of the Central German geanticline as well as the basins along Saar and Nahe(-Wetterau) between the hercynian zones of Saxothuringia and Rhenohercynia in Central Europe is not chance.The basement belt actually has been affected to vertical movements several times during its geologic history. Apart from this this belt is a consolidating element for the crust. This can clearly be seen by watching the great fault systems which can be traced from the Mediterranean to the Norwegian Lake Mjösen (Mittelmeer-Mjösen-Zone). They are modified by the Central German geanticline in the north of the Upper Rhine Valley and in the southern low-lands of Hesse.

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Résumé Une partie du bombement de l'Allemagne centrale (R.Brinkmann 1948), le Spessart, est étudiée tant sous l'aspect de sa structure interne (tectonique, stratigraphie, pétrogenèse du socle cristallin) que sous celui de son rôle comme domaine nourricier en sédiments du bassin Wetterau, du Paléozoïque supérieur au Mésozoïque.Partant de ces considérations, on peut faire des comparaisons avec d'autres régions du bombement de l'Allemagne centrale. Il est tout-à-fait évident que la zone limitrophe comprise entre les zones saxothuringienne et rhénohercynienne de la chaîne varisque de l'Europe Centrale n'est pas quelconque par rapport au bombement de l'Allemagne centrale et au bassin de la Sarre et de la Nahe (-basin de Wetterau). Cette zone cristalline a effectivement subi à différentes époques de l'histoire terrestre des mouvements distincts de ceux de son entourage. En outre elle constitue sans doute un élément qui a raidi la croûte terrestre, ce qui apparaît par l'influence modificatrice qu'elle a exercé dans la région septentrionale du Fossé du Rhin supérieur et de la dépression méridionale de la Hesse sur le grand système de fractures tectoniques de la zone Mer Méditerranée-Mjösen.

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

Zur Geometrie einiger Flüsse im Mittleren Buntsandstein (Trias)

Kurzfassung Der höhere Mittlere Buntsandstein am Ostrand des Rheinischen Schiefergebirges, im Raum Marburg/Lahn, zeigt eine Folge fluviatiler Sedimente, in die größere temporäre Aufschlüsse Einblick gewähren. Einige Querschnitte durch Flußrinnen und die dazugehörenden zyklischen Sedimente deuten auf eine Entwicklung von flachen, sandreichen, verwilderten Flüssen der Hardegsen-Folge zu weniger verflochtenen, eher solitären Wasserläufen der Solling-Folge mit mächtigeren Hochwassersedimenten hin. Die Entwicklung ist hier im Randbereich kontinuierlich und weicht etwa durch das Fehlen der H-Diskordanz von anderen Gebieten des Buntsandsteinbeckens ab.

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The upper Middle Bunter along the eastern margin of the Rhenish Massive (around Marburg/Lahn) is built up by fluvial sand- and mudstones. River channel cross sections and fining-up sedimentary cycles suggest that the shallow sandy braided rivers of the Hardegsen formation with little developed overbank deposits grade into the less braiding, possibly solitary river channels of the Solling formation. It is believed that in this part of the Bunter the change of the environment was caused by the normal evolution of a fluvial system rather than by climatic changes or tectonic events.

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Résumé La partie supérieure du Bundsandstein moyen de labordure orientale du Massif schisteux rhénan, dans la région de Marburg/Lahn, montre une série de sédiments fluviatiles observables temporairement dans de grandes excavations. Quelques profils dans des chenaux et les sédiments cycliques qui les remplissent montrent l'évolution de courants sauvages, largement étalés, riches en sable, de la Série de Hardegsen vers des cours d'eau moins enchevêtrés et plutôt solitaires de la Série de Solling avec des sédiments de crue plus épais. L'évolution est continuellement ici dans le domaine de la bordure et s'écarte des autres parties du bassin du Bundsandstein par l'absence de la disordance H.

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, . , : , , ( Hardegsen) , , ( Soiling). , .

     

Proterozoic tectonic evolution and late Svecokarelian plate deformation of the Central Baltic Shield

The continental crust of the Central Baltic Shield evolved by accretion towards the west during the Svecokarelian orogeny 1700–2200 Ma ago. The following features are consistent with a plate tectonic mechanism involving subduction of oceanic crust below an Archean craton in the east: flysch-sediments with serpentinite masses and pillow lavas, linear high-grade metamorphic zones, island-arc type volcanic belts and late tectonic batholiths with porphyry type Cu-Mo deposits.Semi-consolidated new crust was affected by late Svecokarelian deformation (D_n) after 1850 Ma; NNE-trending folds with crenulation cleavage were overprinted on older structures together with associated NW trending ductile transcurrent shear zones that curve the F_n folds into gentle S and Z shapes. The late tectonic batholiths intruded partly at the same time as and partly after the D_n deformation.

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Zusammenfassung Die kontinentale Kruste des zentralen Baltischen Schildes entwickelte sich durch nach Westen gerichtetes Anwachsen während der Svecokarelischen Orogenese vor 1700 bis 2200 Ma. Die folgenden Erscheinungsformen lassen sich mit einem plattentektonischen Mechanismus in Einklang bringen, der Subduktion von ozeanischer Kruste unter einen Archaischen Kraton im Osten einschließt: Flysch-Sedimente mit Serpentinit-Massen und Kissenlaven, lineare hochmetamorphe Zonen, vulkanische Gürtel vom Inselbogen-Typ und spättektonische Batholithe mit porphyrischen Cu-Mo-Lagerstätten.Die halbkonsolidierte neue Kruste wurde durch späte Svecokarelische Deformation (D_n) nach 1850 Ma erfaßt; NNE-orientierte Falten mit Krenulationsschieferung wurden älteren Strukturen aufgeprägt in Verbindung mit NW-streichenden, plastischen Transcurrent-Scherzonen, die die F_n-Falten in sanfte S- und Z-Formen verbiegen. Die spättektonischen Batholithe intrudierten teils während, teils nach der D_n-Deformation.

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Résumé La croûte continentale du Boucher baltique central a évolué par voie d'accrétion vers l'ouest durant l'orogénie svécocarélienne 1700–2200 Ma. Les événements suivants sont en accord avec un mécanisme de tectonique de plaques impliquant la subduction d'une croûte océanique sous un craton archéen à l'est: sédiments flyschoïdes avec masses de serpentinite et de laves en coussins, zones linéaires à haut degré de métamorphisme, ceintures volcaniques du type guirlande d'îles et batholithes tectoniques tardifs avec gisements porphyriques de type Cu-Mo.La nouvelle croûte à semi-consolidée fut affectée par une déformation svécocarélienne tardive (D_n) postérieure à 1850 Ma. Des plis de direction NNE avec clivage de crénulation ont été superposés sur des structures plus anciennes, associés à des zones de cisaillement transcurrentes de direction NW qui ont incurvé les plis F_n suivant des formes en S et Z. Le batholithe tectonique tardif s'est mis en place en partie au même moment que, et en partie après, la déformation D_n.

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, , 1500–2200 . , , : ; ; - . , 1850 ; NNE- , , NW , , F_n S Z. , .

     

Foundation analysis of an arch dam. Comparison of two modelling techniques: No tension and jointed rock material

Summary The paper describes the application of a recently developed joint element to the analysis of a jointed rock foundation of an arch dam. The most relevant joint system and the concrete-rock interfaces were simulated by means of joint elements. Parameters for the constitutive behaviour of the joints were derived from large scale in situ shear tests. The analysis showed the suitability of the jointed model to predict not only stresses and deformations but also the shape of the failure surface al ultimate conditions. This allows an easy determination of conventional safety factors. A parallel no tension analysis incorporating a cohesion threshold was also carried out. The comparison of both approaches indicates that the no tension hypothesis is a crude approximation of the rock response to dam loads and may lead to unsafe estimates of stability and stress conditions.The analysis performed also showed the relevance of initial stress conditions inside the rock mass in controlling the overall foundation response.     

An experimental study of the parameters influencing ultimate bearing strength of weak floor strata using physical modeling

The evaluation of the bearing strength characteristics of floor strata during an excavation process while under heavy loads from an overlying rock mass is one of the important factors in strata control of any underground mine. Plate loading tests on simulated floor strata were carried out for varying geotechnical conditions of weak floor strata. The physico-mechanical properties of weak floor strata evaluated in the experiments include unconfined compressive strength (c), elastic modulus (E), Poissons ratio () angle of friction (), and the moisture content (MC). The paper summarizes the results of (1) bearing strength tests using different sizes of circular loading plate (2) influence of various physico-mechanical parameters of weak floor strata on its floor bearing strength and (3) bearing strength analysis of weak floor in jointed rock mass. The outcome of the results show that the ultimate bearing strength decreases considerably with increase of footing plate size. The experimental results strongly support the earlier field investigation findings depicted by Zhanjing et al. (1992). Thus the contradictions about the plate size effect on bearing strength (Katsutoshi et al., 1998) are further eliminated. It was further investigated that apart from the plate size, ultimate bearing strength is strongly correlated with uniaxial compressive strength. A better correlation between moisture content and ultimate bearing strength with a regression coef.cient of 0.91 was also achieved. An excellent correlation between angle of friction () and ultimate bearing strength was found.     

A geothermic method for the reconstruction of the uplift history of a mountain range,applied to the Central Alps

Vertical movements of a crustal block in connection with denudation, sedimentation or overthrusting, respectively, lead to a change in the temperature field. This process can be used to correlate the uplift and temperature history of a rock sample in a quantitative way. The uplift rate may change over a period of time. The effect of the radiogenic heat sources has been taken into account in the calculations.For the reconstruction of the uplift history of a high mountain range, paleotemperature data for the rock (blocking temperatures) in conjunction with radiometric ages must be available.Two uplift models are presented for the Leventina/Verzasca region (Central Swiss Alps).

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Zusammenfassung Vertikalbewegungen eines Krustenblocks in Verbindung mit Erosion bzw. Sedimentation oder Deckenüberschiebung führen zu einer Veränderung des Temperaturfeldes. Dies kann benutzt werden, um die Hebungs- und Temperaturgeschichte einer Gesteinsprobe quantitativ miteinander zu verknüpfen. Dabei darf sich die Hebungsrate zeitlich ändern. Bei den Berechnungen wird der Effekt der radiogenen Wärmequellen berücksichtigt.Zur Rekonstruktion der Hebungsgeschichte eines Hochgebirges müssen Paläotemperaturen des Gesteins (Blockungstemperaturen) in Verbindung mit radiometrischen Altern vorliegen.Für das Gebiet Leventina/Verzasca (Schweizer Zentralalpen) werden zwei Hebungsmodelle vorgestellt.

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Résumé Les mouvements verticaux d'un bloc de la croûte terrestre, sous l'effet de l'érosion, la sédimentation, ou le recouvrement par des nappes conduit a des changements dans la répartition des températures. Ce processus peut être employé pour corréler quantitativement l'histoire des températures et des mouvements verticaux durant une certaine période. L'effet de la source radiogénique de chaleur est prise en considération pour le calcul.Pour la reconstruction de l'histoire des mouvements verticaux d'une zone montagneuse, les paléotempératures d'un échantillon de roche (températures de blocage) en conjonction avec les âges radiométriques doivent être données.Deux modèles présentés concernent la région de la Leventina/Verzasca (Alpes centrales de Suisse).

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Contribution no. 306 of the Institut für Geophysik, ETH Zürich.     

Energie-Ressourcen der Erde-Grenzen aus geowissenschaftlicher Sicht

Zusammenfassung Es werden einige Ergebnisse einer Analyse der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) über das künftige Angebot von Energie-Rohstoffen diskutiert. Die Erde verfügt über endliche fossile Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas, Ölschiefer, Ölsand) und Kernbrennstoffe (Uran, Thorium) sowie über unendliche, sich erneuernde Energiequellen (Geothermische Energie, Solarenergie). Die insgesamt auf der Erde vorhandenen fossilen Energie-Ressourcen betragen aus heutiger Sicht etwa 12 500 Mrd. t SKE (= Steinkohleneinheiten), von denen aber gegenwärtig nur 900 Mrd. t SKE als technisch-wirtschaftlich gewinnbare Reserven gelten. Mit fortschreitender Exploration kann aber noch ein erheblicher Teil der Ressourcen in Reserven überführt werden. Bei Erdöl und Erdgas sind bereits Grenzen erkennbar. Die kostengünstig gewinnbaren Kernbrennstoffe sind ebenfalls begrenzt. Gelingt jedoch der Einsatz neuer Reaktorlinien mit einer weit besseren Energieausnutzung und damit der Abbau niedrigprozentiger, teuer zu gewinnender Uran-Ressourcen, sind auch langfristig keine Verknappungen erkennbar. Die Nutzung Geothermischer Energie wird angesichts begrenzter Energie-Rohstoffe zunehmen.

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A few results of a study about the future energy-supply of the world by the Federal Institute for Geosciences and Natural Ressources are discussed. The entire fossil energy-resources are estimated at abt. 12 500×10⁹ tce (= tons of coal equivalent), of which 900×10⁹ tce are rated as presently recoverable reserves. Future exploration will be able to transform a substantial part of the resources into reserves. First limits in the supply of oil and gas are visible. The low cost, higher grade uranium reserves of the type which are presently exploited are equally limited. However if low grade uranium resources will become economically recoverable in the future, no actual limits can be seen. It is supposed that the use of geothermal energy will become more important in the long term future.

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Résumé Quelques résultats d'une étude sur les ressources énergétiques du monde faite par l'Institut Fédéral de Sciences de la Terre et de Matières Premières sont présentés. Les ressources énergétiques fossiles de la terre se montent à environ 12 500×10⁹ tec (tonnes d'equivalent charbon), dont 900×10⁹ tec représentent des réserves actuellement exploitables economiquement. L'exploration future sera capable de transformer une grande partie de ces ressources en réserves. La limite des ressources de pétrole et de gaz naturel devient déjà perceptible. La quantité d'uranium contenue en gisements à teneurs rentables est également limitée. On ne peut déceler la possiblité à long terme d'adaptations visant la mise en oeuvre de nouvelles lignes de reacteurs ayant une utilisation de l'énergie largement meilleure entraînant de ce fait l'exploitation de ressources en Uranium à plus basses teneurs. L'utilisation de l'énergie géothermique deviendra plus importante.

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(BGR) , . , — , , , , — — , —, , — , . 12500 SKE, .. , 900 SKE . . . .. , . .

     

A hypothesis for base and noble metal deposits

Chemical deposits in the Red Sea, Salton Sea, and Cheleken Peninsula have concentrations of Cu, Zn, Pb, Ag, and some Au. Brines emanating from these base metal systems have over 10% Cl and have chalcophile metals in excess of sulphide in solution. Siliceous sinters laden with Au, Ag, Hg, and Sb exist around vents and wells in California, western Nevada, and New Zealand. Hot CO₂-H₂O fluids that exhale from these noble metal systems have less than 2 % Cl and sulphide in excess of chalcophile metals. Some geothermal systems around the world have features intermediate between these two end-members. Cu-Fe and Ag-Au concentrations occur around the margin of an Archean felsic stock in the Wawa greenstone belt in Ontario, Canada. The interpretation is that an initial seawater dominated system concentrated exhalites rich in base metals. This culminated with regional metamorphism and the concentration of precious metal-bearing veins from low salinity fluids.

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Zusammenfassung Die chemischen Ablagerungen im Roten Meer, Salton Sea (Californien) und auf der Cheleken Halbinsel (UDSSR) haben Anreicherungen von Cu, Zn, Pb, Ag und etwas Au. Sole, mit der die Ag-Pb-Zn-Cu Lösungen kommen, hat über 10% Cl und einen Überschuß an chalcophilen Metallen. Kieselsinter, die reich an Au, Ag, Hg und Sb sind, erscheinen an den Austrittsstellen der heißen Lösungen in Californien, West-Nevada und Neu-Seeland. Heiße CO₂-H₂O-Lösungen, die mit diesem Sb-Hg-Ag-Au-System ausströmen, enthalten weniger als 2% Cl und anstelle von chalcophilen Metallen kommen Sulfide vor. In verschiedenen geothermalen Provinzen gibt es Mischsysteme zwischen diesen Endgliedern.Zn-Cu und Ag-Au-Konzentrationen treten am Rande des archaischen Komplexes im Wawa Grundschiefergürtel in Ontario, Canada auf. Dies wird interpretiert als ein zunächst vom Meerwasser dominiertes System, in dem Exhalationen reich an unedlen Metallen eindrangen. Während einer folgenden Regionalmetamorphose erfolgt die Konzentration von Edelmetallen aus Lösungen mit geringer Salinität.

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Résumé Les dépôts chimiques de la Mer Rouge, du lac de Salton (Californie) et de la presqu'île de Cheleken (URSS), présentent des enrichissements en Cu, Zn, Pb, Ag et, dans une certaine mesure, en Au. Les saumures qui émanent de ces systèmes à Ag-Pb-Zn-Cu renferment plus de 10% Cl et contiennent un excès de métaux chalcophiles par rapport à S. Des dépôts de précipitation siliceux, riches en Au, Ag, Hg, Sb se rencontrent autour d'évents et de sources chaudes en Californie, en W. Nevada et en Nouvelle Zélande. Les fluides chauds (H₂O - CO₂) qui émanent de ces systèmes à Sb - Hg - Ag - Au renferment moins de 2% Cl et les ions S^{– –} y sont en excès sur les métaux chalcophiles. Divers systèmes géothermaux à travers le monde présentent des caractères intermédiaires entre ces deux types.Dans le »Greenstone belt« de Wawa (Ontario, Canada), des concentrations en Zn-Cu et en Ag-Au se présentent autour de la bordure d'un massif felsitique archéen. Cette disposition est interprétée comme le résultat: d'abord de l'action d'un système à eau de mer dans lequel les métaux usuels se sont concentrés, ensuite, au cours d'une phase ultérieure de métamorphisme régional, de la concentration des métaux précieux à partir de solutions peu salées.

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, () () , , , . , , , 10% . , , , , . , , , , , 2% . . - - , , . , , , , . .

     

Orogenically controlled sedimentation in the Lechtaler Kreideschiefer (Lechtal shale; Cretaceous) and geodynamics of the inner western NCA (Northern Calcareous Alps; Lechtal Alps)

Only recently have sedimentological studies been integrated with orogenic research. The analysis of the Lechtaler Kreideschiefer (Lechtal Shale; Lower Cretaceous) demonstrates that these sediments reflect orogeny. Subduction and compressive tectonics resulted in the formation of a nappe pile. Folding of the epicontinental shelf formed long syn- and anticlines. In contrast to the uplifting anticlines the synclines represent subsiding depocenters with continuous sedimentation. Sheet-like olistostromes migrated in a broad front towards the axes of the Inner-Calcalpine synclines. The line-source character of unchannelized clastic influx from anticlines is different from fault-scarp breccias, slope aprons and the point-source of fan models. Some olistostromes document the initial tectonic elimination of various depocenters and can be recognized below following tectonic units: The Lechtal and the Inntal Nappe, the Braunarlspitz Wedge, the Hasenfluh Klippe, the Krabachjoch Thrust Outlier. These tectonic bodies arose from apparent overturning (UeberfaltungBlumer, 1905; UntermuldungLeiss, 1988, 1989 1990) and lie on synclines filled with synorogenic sediments. The thrust distance is 5–10 km.After the transport of the Inntal Nappe into the depocenter of the Lechtal Syncline, the Upper-Cretaceous Muttekopf Gosau was deposited in a depression on the back of the Inntal Nappe. The basal Gosau marks a molasse. The axial plane of the Muttekopf Syncline coincides with that of the Lechtal Syncline. The framework of the dominant Lechtal Syncline does not just contain a Lower but also an Upper Cretaceous profile separated by the Inntal Nappe.The so-called Klesenza Window represents not a true tectonic window of uncovered Arosa Zone, but a deposit of Lechtal Shale with spilite olistoliths.

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Zusammenfassung Erst in jüngster Zeit wird die Sedimentologie in die Orogenese einbezogen. Die Lechtaler Kreideschiefer (Unter-/Mittelkreide) der Lechtaler Alpen wurden mittels der Beckenanalyse auf synorogene Ablagerungen untersucht. Die beginnende Faltung zerteilt den epikontinentalen Schelf in weithin aushaltende Synklinal- und Antiklinalzüge. Während die Antiklinalen als Hebungsareale in Erscheinung treten, akkumulieren die Synklinalen als Depozentren Sedimente mit durchgehenden Profilen. Eingeschaltete Olistostrome in Hemipelagiten entlang den Beckenachsen sind typisch für diese Intraplate-Tröge. Rezente Fächermodelle vom Kontinentalhang sind nicht vergleichbar. Olistostrome als finale orogene Serien wurden in den Depozentren unterhalb folgenden tektonischen Einheiten erkannt: Lechtal Decke, Braunarlspitz Schuppe, Hasenfluh Klippe, Inntal Decke, Krabach Masse, Laagers (Larsenn) Deckscholle.Nach der tektonischen Platznahme der westlichen Inntal Decke im ehemaligen Sedimentationsraum der Lechtal Synklinale wird dort nach einem Hiatus die Gosau der Oberkreide als Molasse abgelagert. Die Sedimentationsräume der Lechtal Synclinale/Synclinorium und der Muttekopf Gosau liegen in senkrechter Projektion, nur durch die Gesteinsplatte der Inntal Decke getrennt. Hiermit vergleichbar ist der NW-Rand der Lechtal Decke.Schuppen und Decken der Lechtaler Alpen entwickeln sich aus abgescherten Falten (Blumer, 1905), wobei die dislozierten Antiklinalfirste die Synklinalen mit ihrer Sedimentfüllung überfahren. Der Tektonismus beruht auf Subduktion.Das sogenannte Klesenza-Fenster stellt als Vorkommen der Lechtaler Kreideschiefer mit einem Schwarm von Spilit-Olistholithen kein echtes tektonisches Fenster dar.

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Résumé Ce n'est qu'à une époque récente que la sédimentologie a été intégrée aux recherches orogéniques. L'analyse des bassins, appliquée aux «Lechtaler Kreideschiefer» (Crétacé inférieur à moyen, Alpes de Lechtal) montre le caractère synorogénique de cette formation. Le début du plissement a engendré dans le shelf épicontinental une série d'anticlinaux et de synclinaux allongés. Tandis que les anticlinaux formaient des zones soulevées, les synclinaux ont constitué des aires subsidentes de sédimentation continue. Des olistostromes intercalaires mis en place tout le long de ces structures caractérisent ces bassins intraplaques. Ce dispositif n'est pas comparable aux modèles récents de dépôts en éventail effectués à partir du talus continental ou d'escarpements de failles. Certains de ces olistostromes peuvent être identifiés sous les unités tectoniques suivantes, dont la mise en place sur les aires de sédimentation synorogénique a marqué la fin de celles-ci: la nappe du Lechtal, l'écaille du Braunarlspitz, la clippe de Hasenfluh, la nappe de l'Inntal, la masse charriée de Krabach. La flèche de ces charriages est de 5 à 10 km. Le transport de la nappe de l'Inntal occidentale sur le bassin du synclinal du Lechtal a été suivi, après un hiatus, du dépôt, au Crétacé supérieur, de la formation molassique du Gosau du Muttekopf, dans une dépression située sur le dos de la nappe. Il en résulte que l'ensemble du Lechtal comporte une série crétacée inférieure et une série crétacée supérieure, séparées par la nappe de l'Inntal. La bordure nord-ouest de la nappe du Lechtal présente une disposition analogue.La prétendue «fenêtre de Klesenza» n'est pas une vraie fenêtre tectonique découvrant la zone d'Arosa, mais une zone d'affleurement des schistes des schistes de Lechtal accompagnés d'ophiolites spillitiques.

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. ( ) . . , , , . . . , , , : , Braunarlspitz, Hasenfluh, , (Larsenn), — . , . »«. . - . (BLUMER, 1905), , . , , ..., » « , , » «.

     

Focal mechanisms of the Atlas earthquakes,and tectonic implications

The determination of the focal mechanisms of the strongest shocks in the Atlas chain and the Canary Islands area reveals that the present-day tectonics along this range is a compression reflected either by reverse or dextral strike-slip faulting along the ENE-WSW trends. All the solutions are consistent with: 1. the other focal mechanism solutions determined further north in the Azores-Gibraltar, Alboran, Rif and Tell areas; 2. the NNW to NW trending compression inferred from other methods such as neotectonics,in situ stress field measurements and plate motions.

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Zusammenfassung Die Bestimmung des Erdbebenherdmechanismus der stärksten Beben im Atlasgebirge und des Gebietes der Kanarischen Inseln gibt zu erkennen, daß die aktuellen tektonischen Bewegungen entlang dieses Bereiches kompressiv wirksam sind. Dies zeigt sich entweder anhand von Überschiebungen oder an dextralen Blattverschiebungen. Alle Ergebnisse sind übereinstimmend mit: 1. den anderen Erdbebenherdmechanismen weiter im Norden liegender Regionen (Azoren - Gibraltar, Alboran, Rif und Tell); 2. die nach NNW bis NW wirkende Kompression, welche von anderen Methoden abgeleitet wurde (Neotektonik,in-situ Spannungsmessungen und Plattenkinematik).

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Résumé La détermination des mécanismes au foyer des séismes les plus importants de la chaîne atlasique et des îles Canaries révèle que la situation tectonique actuelle le long de cette chaîne est une compression reflétée par le jeu de failles soit inverses, soit décrochantes dextres le long des accidents ENE-WSW. Toutes les solutions sont compatibles avec: (1) les autres mécanismes déterminés plus au nord, dans les régions d'Açores-Gibraltar, Alboran, Rif et Tell; (2) la compression orientée NNW-SSE à NW-SE déterminée à l'aide d'autres méthodes comme la néotectonique, les mesures de contraintesin situ et la cinématique des plaques.

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Das Meer in der Geschichte der Geologie

Zusammenfassung Die Vorstellung, die geologische Erforschung der Erde sei zuerst von den Kontinenten ausgegangen und sei zeitlich sehr viel später auf den Meeresboden ausgedehnt worden, ist in ihrer Allgemeinheit nicht zutreffend. Denn nur einige wenige Jahre trennen den Beginn der festländischen Geologie durch den DänenNikolaus Steno (1669) von der ersten Publikation (1681) über die Hydrographie eines Meereskanales, nämlich des Bosporus, durch den italienischen NaturforscherLuigi Ferdinando Marsili aus Bologna. Schon 1711 erschien seine erste Notiz über submarine Geologie, und das Jahr 1725 bringt in seinem Werke Histoire Physique de la Mer die Grundlagen der physischen Ozeanographie und besonders der submarinen Geologie. Vor mehr als 250 Jahren wurden durch ihn der Schelf, die Schelfkante, der Kontinentalabfall, die submarinen Canyons entdeckt; ja, selbst die verschiedenen Sedimente in ihrer Lage nebeneinander, also das, was wir die Fazies nennen, wurde schon vonMarsili erkannt. A.Gressly hat (1836) die gut begründeten Faziesgesetze niedergelegt, und es sei auch A.Lavoisier (1789) nicht vergessen, dem wir die Begriffe wie littorale und pelagische Sedimente verdanken.Das Meer als Forschungsobjekt wurde durch die Entdeckung der rezenten Korallenriffe in der Südsee für Geologen und Zoologen interessant, wie ganz allgemein die großen Weltumsegelungen geologische Materialien in die Studierstuben brachten.Die Fortschritte der Technik sind die Schrittmacher der Ozeanographie in allen ihren Zweigen, auch der submarinen Geologie, gewesen. Darum gehört in eine historische Studie auch ein Abschnitt über die frühesten Lotapparate und die ersten Dredgegeräte, die Kernapparate und Bodengreifer.Mit den Lotleinen und Lotgewichten kamen auch die ersten Sedimente mit Tieren vom tiefen Meeresboden an Bord der Schiffe; sie muteten den damaligen Paläozoologen wie noch lebende Relikte der Kreide- und Tertiärzeit an.Jede einigermaßen gesicherte Lotung half mit, das Relief der Ozeanböden aufzuhellen. Marine Biologie und Geologie erkannten sich bald als Schwestern der Wissenschaft am Meere. Der Berliner GelehrteChr. Gottfried Ehrenberg und der EngländerEd. Forbes, der Amerikaner J. W.Bailey (alle um 1850) haben der submarinen Biologie und Sedimentologie unvergängliche Dienste geleistet, obwohl deren Namen heute kaum noch genannt werden.Es war ein weiter Weg, von den Meeresströmungen ausgehend (besonders nach der Entdeckung von Ober- und Unterstrom), bis hin zur Erkenntnis der Bildung einer fossilen Salzlagerstätte. Ja, selbst uns so geläufige Vorgänge wie die zerstörende Wirkung der Meereswellen an Steilküsten und Uferbauten wurden erst allmählich erkannt.Dienten die ersten Weltumsegelungen in erster Linie geographischen, nautischen, militärpolitischen und ethnographischen Zwecken, so drängten sich schließlich alle Zweige der Naturwissenschaften am Meere in den Vordergrund. Große Expeditionen, wie die Challenger-Fahrt (um nur eine von vielen zu nennen), mußten von Naturforschern gründlich vorbereitet und organisiert werden. Solche Pionierarbeit, besonders für die Geologie, leistete die Wiener Akademie in den Jahren 1850–1856 in der Vorbereitung der Erdumsegelung der Korvette Novara in den Jahren 1850–1856.Die vorliegende Studie beginnt mit Erinnerungen an die Kenntnisse der Alten, d. h. der Männer des klassischen Altertums, die fragten, was denn im Meere lebt, wie tief es sei und warum und wieso es salzig ist. Die Fragen und deren klare Antworten verdichteten sich in den Jahren zwischen 1650 und 1725. Etwa ab 1800 setzen systematische Forschungen ein. Diese Studie behandelt das historische Werden der submarinen Geologie bis um die Jahrhundertwende. Dann beginnt die moderne Zeit. Was von 1900 bis heute geschah, schildert J. R.Dean in seinem trefflichen Buche: Down to the Sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

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The idea that the geological exploration of the earth was started on the continents and was only much later extended to the bottom of the oceans, is too simplifying to be true. Only a few years lie between the beginning of continental geology by the Danish scientistNikolaus Steno (1669) and the first publication on the hydrography of the Bosporus Strait by the Italian naturalistLuigi Ferdinando Marsili of Bologna (1681). Already in 1711, he published his first small paper on submarine geology and in 1725 his book: Histoire Physique de la Mer appeared, in which he laid down the foundations of oceanography and submarine geology. Thus, more than 250 years ago he discovered the existence of the shelf and the shelf-margin, the continental slope and the submarine canyons.Marsili even found the different kinds of sediments in their juxtaposition on the bottom of the sea, the phenomenon we now call facies. In 1836, A.Gressly set up the well established laws of the facies. Furthermore the name of A.Lavoisier (1789) should be mentioned to whom we owe the concepts of littoral and pelagic sedimentation.Through the discovery of recent coral reefs in the tropical seas, the ocean became a wide research topic for geologists and zoologists, just as the great voyages of discovery supplied a large amount of geological material to scientists.The technological advances promoted all sections of oceanography, including submarine geology. Therefore, a historical study of this kind should include a section on the earliest sounding apparatus, the first dredges, corers and bottom catchers.Attached to the sounding ropes and sinkers, the first sediments were pulled onto the deck of the ships; they appeared to the old paleozoologists as living relics of the Cretaceous and Tertiary.Every reliable sounding increased our knowledge of the relief of the ocean bottom. Soon, marine biology and submarine geology realized that they were adjoining sciences of the seas. Scientists likeChr. Gottfried Ehrenberg of Berlin,Ed. Forbes of Edinburgh and the American J. W.Bailey (all at about 1850) have rendered everlasting services to marine biology and sedimentology, although their names are seldom mentioned in our days.It was a long way from the observation of currents in the oceans (especially after the discovery of superficial and undercurrents) to the perception of the formation of fossil salt deposits. Even such simple phenomena as the destructive action of the sea waves on cliffs and artificial embankments were understood only gradually.The earliest voyages round the world served mainly geographic, nautical, ethnographical and military-naval purposes. But finally all fields of the sciences of the ocean gained importance. Large projects like the Challenger Expedition (to mention only the most famous one among many others) had to be thoroughly prepared and organized by natural scientists. Such pioneer work, especially for geology, was done by the Austrian Academy in Vienna in the course of preparing the sailing round the globe by the Corvette Novara during the years 1850–1856.The present study starts with a glance at the ideas of those men in classical Greek and Roman times, who first asked about life in the ocean, its depth and the origin of its salinity. These questions and their answers began to be more seriously discussed in the years between 1650 and 1725, but only around 1800 systematic research was started.This study deals with the historical development of submarine geology until the turn of this century. The new era of modern time oceanography in this century is very well described in the excellent book by J. R.Dean: Down to the Sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

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Résumé La conception que l'exploration géologique de la terre serait d'abord partie des continents et n'aurait été étendue que beaucoup plus tard au fond des océans n'est pas valable dans sa généralisation. Car très peu d'années seulement se sont écoulées entre le début de la géologie continentale par le danoisNikolaus Steno (1669) et la première publication (1681) sur l'hydrographie d'un détroit marin, à savoir le Bosphore, par le naturaliste italienLuigi Ferdinando Marsili de Bologne. Déjà en 1711 paraît sa première note concernant la géologie sous-marine et l'année 1725 apporte dans son oeuvre « Histoire physique de la mer» les fondements de l'océanographie physique et surtout de la géologie sousmarine. Il y a plus de 250 ans qu'il decouvrit la plate-forme continentale, son rebord, le talus continental et les canyons sous-marins; même la juxtaposition des divers sédiments, ce que nous appelons les faciès, fut déjà reconnue parMarsili. A.Gressly (1836) a établi et motivé les lois des faciès; il ne faut pas non plus oublierLavoisier (1789) à qui nous devons des notions telles que sédiments littoraux et pélagiques.A la suite de la découverte de récifs coralliens récents dans les régions australes, la mer devint un object de recherches intéressant les géologues et les zoologistes, tout comme d'une façon générale, les grands voyages autour du globe apportèrent des matériaux géologiques dans les cabinets d'étude.Les progrès de la technique ont fait avancer aussi bien la géologie sous-marine que toutes les branches de l'océanographie. C'est pourquoi une étude historique doit comprendre un chapitre concernant les appareils de sondage les plus primitifs et les premiers instruments de forage, les appareils à carotte et les bennes-autos.Avec les cordes et les lests des sondes remontèrent à bord des bateaux non seulement les sédiments, mais aussi les premiers animaux des fonds marins profonds; ils apparurent aux paléontologues d'alors comme des reliques vivantes des temps crétacés et tertiaires.Tout sondage tant soit peu soigneusement exécuté aida à préciser le relief des fonds océaniques. La géologie et la biologie marine se considérèrent bientôt comme étant les sciences soeurs de la mer. Bien que leurs noms soient encore à peine évoqués de nos jours,Chr. Gottfried Ehrenberg, savant berlinois,Ed. Forbes, anglais et J. W.Bailey, américain, ayant tous vécu vers 1850 ont rendu des services impérissables à la biologie sous-marine et a la sédimentologie.Partant des courants marins, surtout après la découverte des courants superficiels et profonds, le chemin à parcourir fut long pour arriver à la reconnaissance de la formation d'un gisement salifère. Même des notions actuellement très courantes, comme l'action destructrice des vagues le long de falaises et des constructions côtières, n'ont été reconnues que très progressivement.Bien que le premiers tours du monde aient eu en première ligne des buts géographiques, nautiques, politico-militaires et ethnographiques, toutes les branches des sciences de la nature se poussèrent finalement au premier plan. De grandes expéditions, telle celle de «Challenger», pour en citer une parmi de nombreuses autres, durent être préparées et organisées soigneusement par des naturalistes. Une telle oeuvre de pionnier, surtout en ce qui concerne la géologie, fut exécutée par l'Académie de Vienne durant les années 1850–1856 pour préparer le tour du monde de la corvette « Novara ».La présente étude débute avec des rappels des connaissances des anciens, c'est-à-dire des hommes de l'antiquité classique, qui se demandaient ce qui vit dans la mer, quelle est sa profondeur et pourquoi elle est aussi salée. Les questions et leurs réponses se concentrent entre les années 1650 et 1725, c'est après 1800 qu'apparaissent les recherches systématiques. Cette étude traite l'évolution historique de la géologie sous-marine jusque vers le début de ce siècle. C'est alors que débutent les temps modernes. Ce qui a été fait depuis 1900 est traité magistralement par J. R.Dean dans son livre: «Down to the Sea. A century of oceanography» (Glasgow, 1966).

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(Luigi Ferdinando Marsili, 1681 ) (Nicolaus Steno, 1669 ). : Marsili — , , , ; A. Gressly (1836 ) — ; A. Lavoisier (1789) — . , , . — , , , . . — Chr. Gottfried Ehrenberg 'a, Ed. Forbes 'a J. W. Bailey ' (1850) — , , . — Challenger (1873–1876 ) Novara 1850–1856 , . — 1800 ; . J.R. Dean Down to the sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

     

Heat flow during the carboniferous and mesozoic of the Northwest German Basin

The temperature history of the Northwest German Basin has been reconstructed using a one-dimensional computer model that accounts for compaction-related changes of physical rock properties, depth, temperature and maturity of organic matter. Maturity has been modelled by empirically relating vitrinite reflectance to time-temperature history. Heat flow values for the Mesozoic and Carboniferous have been obtained by matching measured and computed vitrinite reflectance. For Mesozoic samples agreement between measured and computed maturity can be achieved with a heat flow between 37 and 50 mW/m² (0.9 and 1.2 hfu). There is no systematic areal variation. Carboniferous samples are matched best at heat flows between 70 and 96 mW/m² (1.7 and 2.3 hfu), corresponding to geothermal gradients between 50 and 80 °C/km depending on lithology and compaction. Areal variation follows patterns subparallel to the structural grain of the Variscan orogeny. Mesozoic heat flow is compatible with heat flow in stable platform areas. Carboniferous heat flow and its geotectonic setting are best in agreement with present-day back-arc areas underlain by continental crust.

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Zusammenfassung Die Temperaturgeschichte des Nordwestdeutschen Bekkens wurde mittels eines eindimensionalen Computermodells rekonstruiert, das auch kompaktionsbezogenen Änderungen der physikalischen Gesteinseigenschaften, der Tiefe und der Temperatur gerecht wird. Die Reife wurde simuliert, indem Vitrinitreflexion und Zeit-Temperatur Verlauf empirisch miteinander korelliert wurden. Die Wärmeflußwerte für das Karbon und das Mesozoikum wurden dadurch ermittelt, daß gemessene und berechnete Vitrinitreflexion in optimale Übereinstimmung gebracht wurden. Für das Mesozoikum kann eine Übereinstimmung bei Wärmeflußwerten zwischen 37 und 50 mW/m² (0.9 und 1,2 hfu), für das Karbon für Werte zwischen 70 und 96 mW/m² (1.7 und 2.3 hfu) erzielt werden, was je nach Lithologie und Kompaktionszustand einem Geothermalgradienten zwischen 50 und 80 °C/km entspricht. Nur für die karbonischen Daten ist eine systematische räumliche Änderung der Werte erkennbar. Der Wärmefluß im Mesozoikum entspricht dem in heutigen stabilen Plattformgebieten. Wärmefluß und geotektonische Position im Karbon sind vergleichbar mit solchen heutigen »back-arc« Gebieten, die von kontinentaler Kruste unterlagert sind.

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Résumé L'histoire thermique du bassin allemand nord-occidental a été simulée sur ordinateur au moyen d'un modéle unidimensionnel; ce modèle tient compte des changements introduits par la compaction dans les propriétés physiques de roches, de la profondeur, de la température et de l'évolution de la matière organique. Pour modéliser cette évolution, on a établi une corrélation entre la réflectance de la vitrinite et l'histoire thermique. Les valeurs du flux de chaleur pour le Mésozoïque et le Carbonifère ont été obtenues par ajustement entre la réflectance de la vitrinite observée et calculée. Pour les échantillons mésozoïques, les valeurs calculées et mesurées s'accordent le mieux pour un flux compris entre 37 et 50 mW/m2 (0.9 et 1,2 HFU). Il n'y a pas de variation régionale systématique. Pour le Carbonifère, le meilleur accord donne un flux siuté entre 70 et 96 mW/m2 (1,7 et 2,3 HFU), ce qui correspond à des gradients géothermiques de 50 et 80 °C/Km, selon la lithologie et le degré de compaction. Il existe dans le Carbonifère, des variations régionales, qui parallélisent les lignes structurales de l'orogène varisque. Le flux de chaleur mésozoïque est compatible avec une situation de plate-forme stable. Le flux de chaleur carbonifère et sa répartition géotectonique fait plutôt penser, dans la nature actuelle, aux régions d'arrière-arc sur croûte continentale.

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, , , . , . . 37–50 mW/m² (0,9 i 1,2 hfu), — 70–96 mW/m² (1,7 2,3 hfu), — — 50 80°/. , . (back-arc), .

     

Niveaux intercalaires dans les strates de basalte des plateaux de l'archipel de kerguelen

Résumé On étudie du point de vue géochimique des niveaux rouges régulièrement intercalés entre des strates de basalte de plateau dans l'Archipel de Kerguelen. Le résultat principal de ces observations est de montrer l'évolution géochimique des éléments sous l'influence de l'action hydrothermale développée lors de l'arrivée du basalte supérieur. Partant des zones saines des basaltes, cette évolution atteint un maximum dans la couche intermédiaire, en liaison avec la structure vitreuse et la texture de celle-ci. La facilité de libération des oxydes de fer et d'aluminium, l'étude pétrographique ainsi que les rapports morphologiques nets de la couche rouge avec ses voisines permettent de considérer celle-ci comme une formation pyroclastique, ou cendreuse, riche en verre et distincte des basaltes adjacents.L'analyse minéralogique, chimique pollinique et micro-morphologique de cette formation permettent de ne pas retenir l'hypothèse d'une action ferralitique pour expliquer la rubéfaction.

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We studied with geochemistric methods red levels regularly inserted beetween basaltic layers of the Kerguelen Plateau. The main result of these observations is to show the geochemistric evolution of the elements under the influence of the hydrothermal action, developed during the coming of the upper basalt flow. Coming from safe zones of basalts this evolution reaches a maximum in the intermediary layer, in union with the vitrous structure and its texture. Easiness of the liberation of iron and aluminium oxyds, petrographic study and clean morphological relations of the red layer with the adjacent one allow to consider the red layer as a pyroclastic or ashic formation, rich in glass and distinct from the adjacent basalts.Chemical studies of pollens, mineralogical and micro-morphological analysis of this formation permit to exclude the hypothesis of a ferralitic action to explain the rubifaction.

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Zusammenfassung Es wurden rote den Basaltlagen der Kerguelen Hochebene regelmäßig eingeschaltete Zonen geochemisch untersucht. Das Hauptergebnis dieser Studien ist die Kenntnis der geochemischen Evolution der verschiedenen chemischen Elemente unter dem Einfluß hydrothermaler Tätigkeit, während folgender Basaltextrusionen. Von den unveränderten Basaltlagen kommend erreicht diese Evolution ein Maximum an der roten, zwischenliegenden Zone, die eine glasige Struktur und Textur zeigt. Die Leichtigkeit, mit der Eisen- und Aluminiumoxyde freiwerden, der petrographische Befund und die rein morphologischen Beziehungen zwischen der roten Lage und der folgenden Basaltlage erlauben es, die rote Lage als pyroklastische Lage oder Aschenlage zu bezeichnen, die reich an Glas ist und sich von den angrenzenden Basalten unterscheidet.Mineralogische, chemische, pollenanalytische und mikromorphologische Untersuchungen widerlegen die Annahme, daß die Rötung unter lateristischen Bedingungen entstanden sei.

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Kerguelen. .

     

Deformation and metamorphism at the base of the Helgeland nappe complex,northwest of Grong (Northern Norway)

Pelites, carbonate-silicate rocks and mafic rocks occurring at the base of the Helgeland nappe complex northwest of Grong (N. Norway) were subjected together with the crystalline basement to medium grade metamorphism and threefold deformation during Caledonian times.During the first act of deformation temperature increased and reached a maximum of 600–650°C at 6–7 Kb after the cessation of the first deformation event. At the peak of metamorphism granitic, aplitic and pegmatitic rocks were formed.During the second and third acts of deformation the temperature decreased to 500–400°C. Mylonites, formed during the second act of deformation, indicate that there was nappe movement from NW to SE. Simple shearing with direction of the main elongation parallel to the fold axes was associated with the second deformation. During the third deformation simple shearing also occurred. However, elongation took place oblique to the fold axes and the sense of rotation was opposite to that of the second deformation.

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Zusammenfassung An der Basis des Helgeland-Komplexes nordwestlich von Grong (Nord-Norwegen) wurden pelitische, kalksilikatische und basische Gesteine zusammen mit dem Kristallinen Grundgebirge in kaledonischer Zeit von drei aufeinanderfolgenden Faltungsakten erfaßt. Dabei herrschten amphibolitfazielle Temperaturen.Während der ersten Deformation stieg die Temperatur an. Das Maximum von 600–650°C wurde, bei einem Druck von 6–7 Kb, nach der ersten und vor der zweiten Deformation erreicht. Gleichzeitig intrudierten Granite, Aplite und Pegmatite. Während der zweiten und dritten Deformation sank die Temperatur wieder auf 500–400°C. Im Zuge des zweiten Deformationsaktes entstanden stellenweise Mylonite, die auf Deckenbewegungen von NW nach SE hindeuten. Zweite und dritte Deformation sind beide rotational, während der zweiten liegt die Hauptdehnungsrichtung parallel zu den Faltenachsen, während der dritten aber schräg zu ihnen. Der Rotationssinn der dritten Deformation ist dem der zweiten entgegengesetzt.

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Résumé En Norvège septentrionale, au NW de Grong, la base du complexe d'Helgeland composée de metapélites, de roches calc-silicatiques et de roches mafiques, et le soubassement cristallin de ce complexe ont subi ensemble trois actes de déformation successifs à des températures du faciès amphibolites, pendant les temps calédoniens.Durant le premier acte la température a monté. Le maximum de 600–650° C, sous une pression de 6–7 kbar, a été atteint après la fin de cette déformation et avant la deuxième; des roches granitiques, aplitiques et pegmatitiques se sont formées au cours de ce stade. Durant le deuxième et le troisième acte de déformation, la température diminuait à 500–400° C. Des mylonites, indiquant un transport des nappes du NW vers le SE, ont été formées au cours de la deuxième phase. Celle-ci est caractérisée par un mouvement rotatoire par cisaillement simple, l'élongation étant parallèle aux axes des plis. La troisième phase était égalément une phase de mouvements rotatoires, mais en sens opposé et avec un élongation oblique aux axes.

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( ) , - - , . . . 600– 650° 6 – 7 , . , . 500 – 400°. , . , , — . , .

     

Permian-Triassic of the Tethys: Carbon isotope studies

Profiles of carbon isotopes were studied in marine limestones of Late Permian and Early Triassic age of the Tethyan region from 20 sections in Yugoslavia, Greece, Turkey, Armenian SSR, Iran, Pakistan, India, Nepal, and China. The Upper Permian sections continue the high positive values of ¹³C previously found in Upper Permian basins in NW Europe and western USA. In the more complete sections of Tethys it can now be demonstrated that the values of ¹³C drop from the Murgabian to the Dzhulfian Stages of the Upper Permian, then sharply to values near zero during the last two biozones of the Dorashamian. These levels of ¹³C sample the Tethys Sea and the world ocean, and equal values from deep-water sediments at Salamis Greece indicate that they apply to the whole water column. We hypothesize that the high values of ¹³C are a consequence of Late Paleozoic storage of organic carbon, and that the declines represent an episodic cessation of this organic deposition, and partial oxidation of the organic reservoir, extending over a period of several million years. The carbon isotope profile may reflect parallel complexity in the pattern of mass extinction in Late Permian time.

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Zusammenfassung Untersucht wurden Profiie von Kohlenstoff-Isotopen mariner Karbonate aus dem Oberperm und der Untertrias der Tethys-Region aus 20 Lokalitäten in Jugoslawien, Griechenland, der Türkei, der Sowjet-Republik Armenien, dem Iran, Pakistan, Indien, Nepal und China. Die oberpermischen Proben zeigen dieselben hohen positiven gd¹³C Werte, wie sie vorher auch aus den oberpermischen Becken NW-Europas und dem Westen der USA berichtet wurden. Anhand von vollständigeren Abschnitten der Tethys kann dargelegt werden, daß die ¹³C Werte von der Murgabium- bis zur Dzhulfium-Phase des Oberperms abnehmen und dann innerhalb der letzten zwei Biozonen des Dorashamiums abrupt gegen Null verlaufen. Diese ¹³C Niveaus sind repräsentativ für die Tethys und den Weltozean. Sie gelten außerdem für alle Wassertiefen, wie durch ähnliche Werte aus Tiefsee-Sedimenten von Salamis (Griechenland) bestätigt wird. Unsere Annahme ist, daß die hohen ¹³C Werte auf spätpaläozoische Speicherung organischen Kohlenstoffs zurückzuführen ist. Die Abnahme stellt episodische Sedimentationsschwankungen des organischen Materials dar, während der die organischen Substanzen über einen Zeitraum von mehreren Millionen Jahren zum Teil aufoxidiert wurden. Das Kohlenstoff-Isotop Profil entspricht parallelisiert in etwa dem Muster des Massen-Aussterbens während des Oberperms.

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Résumé Des profils isotopiques du carbone ont été établis dans des calcaires marins d'âge tardi-permien à éo-triasique répartis dans 20 endroits du domaine téthysien: Yougoslavie, Grèce, Turquie, République Socialiste dArménie, Iran, Pakistan, Inde, Népal et Chine. Les profils établis dans le Permien supérieur montrent les mêmes valeurs positives de ¹³C observées antérieurement dans des bassins de même âge en Europe occidentale et dans l'ouest des USA. Dans les profils les plus complets de la Téthys, il est maintenant établi que les valeurs de ¹³C décroissent depuis le Murgabien jusqu'au Dzhulfien (Permien supérieur) pour devenir proches de zéro dans les deux dernières biozones du Dorasharmen. Ces valeurs de ¹³C sont caractéristiques de la Téthys et de l'Océan mondial; elles s'appliquent à toutes les profondeurs d'eau, comme en témoignent les valeurs fournies par des sédiments de mer profonde à Salamis (Grèce). Nous formulons l'hypothèse que les hautes valeurs de ¹³C sont la conséquence du stockage du carbone organique au Paléozoïque supérieur et que leur décroissance traduit un arrêt épisodique de cette sédimentation organique, accompagné d'une oxydation partielle de la matière organique s'étendant sur une période de plusieurs Ma. L'influence parallèle des phénomènes d'extinction massive à le fin du Permien se refléterait également dans les profils isotopiques du carbone.

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, 20 /, , , , , , / . ¹³, - . , ¹³ Murgabium'a Dzhulfium'a . ¹³ . , , / /. , ¹³ . , . / , , , .

     

Rb-Sr evidence for the presence of Ordovician gsranites in the deformed basement of the Badajoz-Córdoba belt,SW Spain

A Rb-Sr whole-rock investigation of suites of samples from two orthogneiss bodies in the Almendralejo area of the Oporto-Portalegre-Badajoz-Córdoba belt points to an Ordovician age for the granitic magmatism: about 470 Ma for the Almendralejo Gneiss (peralkaline metagranite) and about 425 Ma for the Ribera del Fresno Gneiss (leucocratic subaluminous metagranite), both with high initial⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios. This points to a post-Ordovician (Hercynian) age for the metamorphism and tectonic deformation that affected the area, including the gneisses, and rules out the alleged Cadomian or even older age.

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Zusammenfassung Die Rb-Sr-Gesamtgesteinsanalysen von Probeserien zweier orthogneisischer Körper der Almendralejo-Region des Oporto-Portalegre-Badajoz-Córdoba-Gürtels weisen auf ein ordovizisches Alter des granitischen Magmas hin: rund 470 Ma für den Almendralejo-Gneis (peralkaliner Metagranit) und rund 425 Ma für den Ribera del Fresno-Gneis (leukokratischer Metagranit), beide bei einem hohen initialen⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Diese Ergebnisse deuten auf ein post-ordovizisches (herzynisches) Alter der Metamorphose und der tektonischen Deformation hin, die das Gebiet, einschließ-lich des Gneises, beeinflußt haben. Sie schließen ein vermeintliches kadomisches oder älteres Alter aus.

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Résumé Une étude par Rb-Sr sur roche totale de séries d'échantillons de deux massifs d'orthogneiss de la région d'Almendralejo, dans la ceinture Oporto-Portalegre-Badajoz-Cordoue, indique un âge ordovicien pour le magmatisme granitique: environ 470 Ma pour le gneiss d'Almendralejo (métagranite peralcalin) et environ 425 Ma pour le gneiss de Ribera del Fresno (métagranite leucocrate subalumineux), tous deux avec des rapports initiaux⁸⁷Sr/⁸⁶Sr élevés. Ces résultats indiquent un âge post-ordovicien (hercynien) pour le métamorphisme et la déformation tectonique qui ont affecté la région, y compris les gneiss, et éliminent l'hypothèse proposée par ailleurs d'un âge cadomien ou même plus ancien.

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— — — Rb/Sr : 425 -- ( ) 470 ( ) ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr . - ( ) , , . , .