Electron-probe check of fe-distribution in sphalerite grains of the Nagybörzsöny hydrothermal ore deposits,Hungary

Micron-scale iron-distribution patterns in sphalerite grains derived from two contrasting mineral assemblages of the Nagybörzsöny hydrothermal ore deposits (high temperature stockwork and low temperature veins), were determined with electron microprobe, pointcounter and continuous chart-recorder measurements along radial profiles. A significant oscillation of iron-content ranging from 8.1 to 18 per cent for stockwork and 4.3 to 15.8 per cent for veins took place during crystal growth. Homogeneous crystal cores are characteristic for vein-filling, while replacement occurring in deeper levels of the stockwork results in mosaic cores. Frequent oscillation of iron content is relevant to top-sections of the ore bodies, copious supply being recorded in recurring shells, whereas scanty, unilateral ones produce crescents arranged in onion-like structure.

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Zusammenfassung Bestimmungen der Eisenverteilung wurden an Zinkblendekörnern aus zwei verschiedenen Mineralparagenesen (Hochtemperatur-Stockwerk und Gangfüllungen niederiger Bildungstemperatur) der hydrothermalen Erzlagerstätte Nagybörzsöny im Mikronbereich durch Elektronen-Mikrosonde-Messungen (Punktzählung und kontinuierliche Band-Registrierung) entlang radialer Profile vorgenommen. Bedeutende Schwankungen des Eisengehaltes (8,1–18% für das Stockwerk und 4,3–15,8% für die Gänge) wurden registriert. Homogene Kristallkerne kennzeichnen die Gangfüllungen, wogegen in tieferen Horizonten des Stockwerks Verdrängungen zur Bildung von Kristallen mit Mosaik-Kernen führen. Allgemein ist in den Gipfel-Partien der Erzkörper Fluktuation des Eisengehaltes häufig. Gleichmäßiger Nachschub während des Kristallwachstums führte zu ringförmigen Zonen gleicher Eisengehalte, spärlicher oder einseitiger dagegen zu halbmondförmigen Hüllen mit Zwiebelstruktur.

     

Mathematische Simulation ptygmatischer Strukturen

Zusammenfassung Die Entstehung der Schlingen in den südlichen Ötztaler Alpen (Ostalpen) wurde bisher überwiegend auf äußere Spannungsfelder zurückgeführt. Damit waren die Faltenstrukturen in diesem Gebiet durch Biege- und Biege-Scher-Faltung hinreichend erklärbar. Bei Berücksichtigung der hohen Teilbeweglichkeit des Gesteins während der Schlingenbildung muß ein anderer Faltungsmechanismus angenommen werden. Es wird versucht, die Faltenstrukturen als Ergebnis eines Fließvorgangs in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeitsverteilung zu erklären. Unter Benutzung eines vonHarburgh &Bonham-Carter entwickelten Programms und bei Vorgabe verschiedener Randbedingungen werden Strombilder simuliert und vom Plotter in Geschwindigkeits-Vektor-Darstellung ausgegeben. Die Ergebnisse werden im Gelände beobachteten Strukturen und im Experiment erzeugten Bildern gegenübergestellt. Die gute Übereinstimmung kann als Hinweis auf die Entstehung ptygmatischer Strukturen durch interne Geschwindigkeitsverteilung angesehen werden.

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Until now the formation of vortex structures in the southern Oetztal Alps (Eastern Alps) has been regarded as the result of external stresses, allowing adequately to explain the structures as flexural and passive folds. Taking into consideration the high ductility of rocks during vortex formation another mechanism of folding has to be assumed. The attempt is made to explain the structures as the result of flowage due to a velocity distribution. Using a programm written byHarburgh &Bonham-Carter arrays of stream lines are calculated for varying boundary conditions and plotted as velocity vectors. The output will be compared with structures observed in the field as well as with results of folding experiments. From the good agreement follows that ptygmatic folding may be due to an internal velocity distribution.

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Résumé La genèse des »Schlingen« dans la partie méridionale des Alpes de l'Oetztal (Alpes orientales) a été jusqu'à présent rapportée principalement à des contraintes extérieures. Les structures plissées ont été dès lors expliquées dans cette région comme plis de ploiement et plis semblables. Si on considère la grande plasticité des roches lors du plissement, on doit admettre un autre mécanisme de plissement. Les auteurs essaient d'expliquer les structures plissées comme le résultat d'un processus d'écoulement qui dépendrait de la répartition des vitesses. Utilisant un programme établi parHarburgh &Bonham-Carter et présentant diverses conditions marginales, ils obtiennent par simulation des figures d'écoulement figurées comme vitesses vectorielles. Ces résultats sont des structures observées sur le terrain; ils sont confrontés aux figures produites lors des essais expérimentaux. La bonne concordance indique qu'on peut envisager les structures ptygmatiques comme résultant de la répartition interne des vitesses.

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Ötz ( ) , , . , - . . . Harbburch' Bonham-Carter'o , , . . , , .

     

Size Fractionation (Dissolved, Colloidal and Particulate) of Trace Metals in the Thur River, Switzerland

The distribution of some trace metals (Cu, Zn, Ni, Co,Fe, Mn) and of DOC over a particulate (> 1 m),a colloidal (size < 0.45 m and molecular weight > 10 kD) and an ultrafiltered fraction (< 10 kD)was determined at several sites on the Thur River,Switzerland, at various times of the year. Thecomplexation of Cu by strong ligands in theultrafiltrate and in the conventional filtrate (<0.45 m) was compared using a ligand-exchange/CSV method.The <0.45 m concentrations of Cu (from anaverage of 7 nM to 24 nM), Zn (<5–23 nM), Ni (5–13 nM),Co (1.5–3 nM) and Mn (7–92 nM)increased downstream. The major part of Cu, Zn, Niand Co usually occurred in the ultrafiltratefraction at all sites, whereas Fe and Mn were mostlyin the particulate fraction, under conditions of lowsuspended matter content (< 10 mg L^-1) in theriver. The percentage of metal in the colloidalfraction, with respect to the 0.45-m filtrate,decreased in the order: Cu (median 11%) > Zn Ni(median 5–6%) > Mn Co (median < 5%). DOCalso consisted mostly of molecules in the < 10 kDrange.Cu was strongly complexed by natural organic ligandsin all filtrate and ultrafiltrate samples. A largepart of the strong Cu binding ligands consisted ofcompounds in the < 10 kD range, but colloidalligands with similar properties also occurred. Cu wasdistributed among the dissolved and the colloidalligands, roughly in proportion to organic carbon.The colloidal fraction (as defined here) did notincrease in its proportional amount downstream and wasonly of limited significance in transporting traceelements in the Thur River under low discharge conditions.     

Multistage Variscan magmatism in the central Tauern Window (Austria) unveiled by U/Pb SHRIMP zircon data

U/Pb SHRIMP ages of nine Variscan leucocratic orthogneisses from the central Tauern Window (Austria) reveal three distinct pulses of magmatism in Early Carboniferous (Visean), Late Carboniferous (Stephanian) and Early Permian, each involving granitoid intrusions and a contemporaneous opening of volcano-sedimentary basins. A similar relationship has been reported for the Carboniferous parts of the basement of the Alps further to the west, e.g. the “External massifs” in Switzerland. After the intrusion of subduction-related, volcanic-arc granitoids (374?±?10?Ma; Zwölferkogel gneiss), collisional intrusive-granitic, anatectic and extrusive-rhyolitic/dacitic rocks were produced over a short interval at ca. 340?Ma (Augengneiss of Felbertauern: 340?±?4?Ma, Hochweißenfeld gneiss: 342?± 5?Ma, Falkenbachlappen gneiss: 343?±?6?Ma). This Early Carboniferous magmatism, which produced relatively small volumes of melt, can be attributed to the amalgamation of the Gondwana-derived “Tauern Window” terrane with Laurussia–Avalonia. Probably due to the oblique nature of the collision, transtensional phenomena (i.e. volcano-sedimentary troughs and high-level intrusives) and transpressional regimes (i.e. regional metamorphism and stacked nappes with anatexis next to thrust planes) evolved contemporaneously. The magmas are mainly of the high-K I-type and may have been generated during a short phase of decompressional melting of lithospheric mantle and lower crustal sources. In the Late Carboniferous, a second pulse of magmatism occurred, producing batholiths of calc-alkaline I-type granitoids (e.g. Venediger tonalite: 296?±?4?Ma) and minor coeval bodies of felsic and intermediate volcanics (Heuschartenkopf gneiss: 299?±?4?Ma, Peitingalm gneiss: 300?±?5?Ma). Prior to this magmatism, several kilometres of upper crust must have been eroded, because volcano-sedimentary sequences hosting the Heu- schartenkopf and Peitingalm gneisses rest unconformably on 340-Ma-old granitoids. The youngest (Permian) period of magma generation contains the intrusion of the S-type Granatspitz Central Gneiss at 271?±?4?Ma and the extrusion of the rhyolitic Schönbachwald gneiss protolith at 279?±?9?Ma. These magmatic rocks may have been associated with local extension along continental wrench zones through the Variscan orogenic crust or with a Permian rifting event. The Permian and the above-mentioned Late Carboniferous volcano-sedimentary sequences were probably deposited in intra-continental graben structures, which survived post-Variscan uplift and Alpine compressional tectonics.     

Bemerkung zu dem „Serpentintalk” aus dem Zechsteinanhydritprofil der Erdgasbohrung Frenswegen 3 im Emsland

Zusammenfassung Im folgenden werden die Röntgendaten — mit Einschränkung auch die Brechungsindizes — des von H.Füchtbauer und H.Goldschmidt untersuchten Serpentintalks den Untersuchungsergebnissen eigener Talksyntheseprodukte gegenübergestellt. Es zeigt sich eine sehr gute Übereinstimmung. Die Talksynthesen wurden im Hinblick auf semisalinare Mineralbildungen in Salzlagerstätten bei milden Metamorphosebedingungen durchgeführt. Ein Vergleich mit den Untersuchungsergebnissen der thermischen Zersetzung und der Differentialthermoanalyse, wie sie von H.Füchtbauer und H.Goldschmidt durchgeführt wurden, war nicht möglich, da die Reaktionsprodukte nicht nach diesen Methoden untersucht werden konnten. Für eine nähere Bestimmung des Serpentintalks wäre eine Gegenüberstellung weiterer Untersuchungsergebnisse sehr wichtig.     

Chemical alteration of the oceanic crust

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

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

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

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

     

Complex zoning and resorption in Breunnerite from hall in Tyrol,Austria: Evidence from back-scattered electron microscopy

Summary Back-scattered electron imagery (BSE) coupled with energy-dispersive X-ray elemental analysis was applied to petrographic investigations of recrystallized, anchimetamorphic breunnerites (ferroan magnesites). Analyses of polished thin sections allowed the recognition of a complex zoning pattern, invisible by transmitted or reflected light microscopy. Breunnerite precipitation and replacement started with (Mg_0.90Fe_0.07Ca_0.01Mn_0.02) CO₃ and proceeded towards (Mg_0.73Fe_0.22Ca_0.00Mn_0.05)CO₃. This precipitation sequence was interrupted by at least two major events of reverse zoning (i.e. Fe-rich zones followed by Fe-poor ones). Resorption surfaces in Fe-poor zones are common and prove that short-term fluctuations occurred in the paleobrine composition and/or paleotemperature.

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Nachweis komplexer zonierung und resorption im breunnerit mittels Rückstreuelektronenbilder

Zusammenfassung Breunnerit-Proben von der Typlokalität evaporitischer Magnesitlagerstätten (ehemaliger Salzbergbau Hall in Tirol/Österreich) wurden an Hand von Rückstreuelektronen(BSE)-Bildern und energiedispersiven Röntgenanalysen (EDS) untersucht. Während Durch- und Auflichtmikroskopie lediglich eine zweiphasige Kristallisationsgeschichte erkennen ließen, konnte mittels BSE-Bildern eine detaillierte Rekonstruktion der spätdiagenetischen bzw. anchimetamorphen Breunneritbildung durchgeführt werden. Ein genereller Trend zu Fe-reicheren, häufig oszillierend-zonierter Mischkristalle der Reihe Magnesit-Siderit konnte erkannt werden, der jedoch von mindestens zwei invers zonierten Phasen unterbrochen wurde. Resorptionserscheinungen in den Fe-ärmeren Zonen sind verbreitet und belegen kurzfristige Fluktuationen in der Paläofluid-Zusammensetzung und/oder dessen Paläotemperatur.

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With 5 Figures