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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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     

A dynamic deterministic model of hydrocarbon generation in the Midgard Field drainage area offshore Mid-Norway

The Midgard Field offshore mid-Norway is a gas-condensate accumulation with a thin oil leg reservoired in Early and Middle Jurassic sandstones. There are two potential source rocks in the area; the Late Jurassic Spekk Formation is a marine shale with type II kerogen and a rich potential for oil, and the Åre Formation of Early Jurassic age which is a thick coal-bearing sequence with type III kerogen and potential mainly for gas. Geochemical analyses indicate that both the condensate and the oil leg are sourced mainly from the coal-bearing Åre Formation. Any contribution from the Spekk Formation appears to be of minor importance. Computer simulation of hydrocarbon generation in the drainage area for the Midgard Field indicates that huge volumes are formed, and confirms that hydrocarbon generation from the Åre Formation is volumetrically far more important than from the Spekk Formation. The simulation results also exclude any contribution to the reservoired gas from the Spekk Formation.

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Zusammenfassung Das Midgard Feld vor der Küste Mittelnorwegens ist eine Gas-Kondensat-Akkumulation mit einem nur geringen Ölanteil innerhalb unter- und mitteljurassischer Sandsteine. In diesem Gebiet gibt es zwei mögliche Muttergesteine: Einmal die oberjurassische Spekk-Formation, bei der es sich um einen marinen Schiefer mit Typ II Kerogen handelt und die ein hohes Ölpotential darstellt. Zum anderen gibt es die unterjurassische Åre-Formation, eine mächtige Kohle-führende Folge mit Typ III Kerogen und ein möglicher Gaslieferant. Geochemische Analysen deuten darauf hin, daß sowohl das Gas-Kondensat als auch das Öl des Midgard Feldes auf diese Kohle-führende Åre-Formation zurückzuführen sind. Jede Zufuhr aus der Spekk-Formation scheint von geringer Bedeutung zu sein. Eine durch Computersimulation rekonstruierte Kohlenwasserstofferzeugung im Einzugsgebiet des Midgard Feldes spricht für eine hohe Bildungsrate und bestätigt die Annahme, daß die Kohlenwasserstoff-produktion der Spekk-Formation gegenüber der Åre-Formation zu vernachlässigen ist. Die Simulation ergab ferner, daß keinerlei Gas von der Spekk-Formation dem Reservoir zugeführt wurde.

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Résumé Le champ off-shore de Midgard (Norvège moyenne) est une accumulation de gaz condensé accompagnée d'un mince corps d'huile, accumulation renfermée dans des grès d'âge jurassique inférieur et moyen. Il existe dans le secteur deux sources possibles: la formation de Spekk (shale marins du Jurassique tardif, à kérogène de type II, possédant un riche potentiel en huile) et la formation d'Åre (série épaisse jurassique inférieure, à couches de charbon, à kérogène de type III et potentiel essentiellement en gaz). Les analyses géochimiques montrent que le gaz condensé et l'huile ont tous deux comme origine la formation charbonneuse de Åre. La formation de Spekk ne semble être intervenue que de manière subordonnée. Une simulation par ordinateur de la genèse de l'hydrocarbure dans l'aire d'alimentation du champ de Midgard fait apparaître que des volumes importants ont été formés et confirme la large prépondérance de la formation de Åre parmi les roches-mères. De plus, cette simulation exclut toute expèce de contribution de la formation de Spekk dans la genèse du gaz.

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Midgard / / . : Spekk — , 2, , Are , 3 . . . , Are. Spekk, , . Midgard , Are . , , Spekk .

     

Biogenic and lithogenic magnetic minerals in Atlantic and Pacific deep sea sediments and their paleomagnetic significance

The carrier of the natural magnetization of deep sea sediments was characterized by mineralogical, electron microscopic, and rock magnetic investigations. Magnetic single domain (SD) and pseudo single domain (PSD) particles which are most important for the stable remanent magnetization were separated from the magnetic »coarse fraction« and concentrated as magnetic »fine fraction«. The magnetic coarse fraction consists of lithogenic magnetite and titanomagnetite, which often contains exsolution-lamellae of ilmenite. Both minerals are partially maghematized and occur isolated in the sediment or embedded in rock particles, in regionally different concentrations. The magnetic fine fraction consists of lithogenic magnetite and titanomagnetite and biogenic magnetite (magnetofossils = fossil bacterial magnetosomes), the latter generally maghematized.A graphical method is described which allows the classification and characterization of the magnetic fine fraction by demagnetization of the anhysteretic remanent magnetization (ARM) of whole sediment samples. Three groups with different magnetic properties can be distinguished, characterized by three ARM type-curves: Type A curves are associated with sediments from abyssal plaines. They show nearly identical ARM properties and are typical for magnetofossils.Type B curves are produced by sediments from the vicinity of volcanic regions. Their shapes are variable to a certain degree and indicate two lithogenic magnetic phases.Type C curves are found for sediments from submarine ridges and regions with input of terrigenous detritus. These curves have the largest deviations among each other indicating a magnetic multi-phase assemblage including magnetofossils.

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Zusammenfassung Die Träger der Magnetisierung von Tiefseesedimenten wurden mineralogisch, elektronenmikroskopisch und gesteinsmagnetisch untersucht. Magnetische Eindomänen (SD) und Pseudo-Eindomänen (PSD) Partikel, die für eine stabile remanente Magnetisierung wichtig sind, wurden als magnetische »Feinfraktion« von der magnetischen »Grobfraktion« abgetrennt. Die magnetische Grobfraktion besteht aus lithogenem Titanomagnetit und Magnetit die teilweise maghemitisiert sind und teilweise auch Ilmenit-Entmischungslamellen aufweisen. In regional unterschiedlichen Konzentrationen liegen sie frei im Sediment oder in silikatischer Matrix eingebettet vor. Die magnetische Feinfraktion besteht sowohl aus lithogenem Titanomagnetit und Magnetit, als auch aus biogenem Magnetit (Magnetofossilien = fossile bakterielle Magnetosomen); letzterer ist größtenteils maghemitisiert.Es wird eine grafische Darstellungsmethode beschrieben, die anhand von Untersuchungen der anhysteretischen remanenten Magnetisierung (ARM) von Sedimentproben eine Charakterisierung der magnetischen Feinfraktion erlaubt. Es lassen sich dadurch drei Gruppen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften unterscheiden, die durch drei Gruppen von ARM-Kurventypen charakterisiert sind.Kurventyp A wird bei Sedimenten aus Tiefsee-Ebenen beobachtet. Die ARM-Daten sind nahezu identisch und zeigen ein Verhalten, wie es für Magnetofossilien typisch ist. Kurventyp B tritt bei Sedimenten aus dem Einzugsbereich vulkanischer Gebiete auf. Er zeigt eine größere Variation und die Form der Kurven spricht für ein System aus zwei lithogenen magnetischen Komponenten.Kurventyp C gehört zu Sedimenten aus submarinen Rücken und dem Einzugsgebiet terrigener Schüttungen. Die Kurvenverläufe sind uneinheitlich und sprechen für ein magnetisches Mehrkomponenten-System mit Beteiligung von Magnetofossilien.

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Résumé Les minéraux porteurs du magnétisme dans les sédiments de mer profonde ont été explorés par les méthodes de la minéralogie, de la microscopie électronique et du magnétisme des roches. Les particules qui correspondent à un domaine magnétique unique (SD) et pseudo-unique (PSD), significatives pour un magnétisme rénanent stable, ont été concentrées comme «fraction magnétique fine» après séparation de la «fraction magnétique grossière». Cette dernière consiste en magnétite et titanomagnétite lithogéniques, qui renferment souvent des lamelles d'exsolution d'ilménite. Ces deux minéraux sont partiellement maghémitisés; ils se présentent isolés ou inclus dans des fragments de roches, avec des concentrations régionales diverses. La fraction magnétique fine consiste en magnétite et titanomagnétite lithogéniques, ainsi qu'en magnétite biogénique (magnétofossile = magnétosome fossile bactérien), cette dernière ordinairement maghemitisée.Les auteurs présentent une méthode graphique qui permet de caractériser la fraction magnétique fine à partir de l'examen du magnétisme rémanent anhystérique (ARM) de l'échantillon de sédiment. Cette méthode permet de distinguer trois groupes de propriétés magnétiques différentes, caractérisés par trois types de courbes ARM. Les courbes de type A caractérisent les sédiments de plaines abyssales; elles montrent des propriétés ARM presque identiques et sont typiques pour les magnétofossiles. Les courbes de types B sont fournies par les sédiments voisins des régions volcaniques; leurs formes varient dans une certaine mesure et indiquent un système à deux composants magnétiques lithogéniques. Les courbes de type C correspondent aux sédiments des crêtes sous-marines et des régions à apports terrigènes; ces courbes présentent entre elles des différences plus marquées, ce qui indique un système magnétique à composants multiples, comportant des magnétofossiles.

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Contact oxidation process followed by activated carbon adsorption for textile wastewater treatment

A pilot plant study and a full scale plant study were conducted to determine the feasibility of using contact oxidation followed by activated carbon adsorption process in textile wastewater treatment, and to determine the effects of types of packing media in the contact oxidation tank and types of aeration process on the treatment performance. Results indicated that contact oxidation followed by activated carbon adsorption process was effective in removing organics and color from textile wastewaters. Types of packing media and types of aeration processes had little effect on the treatment performance. The pilot plant performance was found to perform slightly better than the performance of the full scale plant.     

Southern margin of the Variscan belt: the north-western Gondwana mobile zone (eastern Morocco and Northern Algeria)

Stratigraphic and structural correlations between the Palaeozoic massifs of eastern Morocco and northern Algeria allow three tectonic domains to be distinguished: (1) The cratonic zone, i.e. the West African platform which remained outside the Variscan chain and its peripherical margin (Moroccan Anti-Atlas and Algerian Ougarta); (2) a WSW-ENE trending zone, over 1500 km from Marrakech to Kabylia and Calabria (in their assumed Palaeozoic location). — This zone was characterized during the Late Palaeozoic by a continuous instability indicated by the development of successive turbiditic basins and a major orogeny at the Devonian-Carboniferous boundary; and (3) central and western Morocco, which corresponds to the external zones of the European Hercynides.The Marrakech-Kabylia zone separates the Variscan domain from the stable and undeformed West African craton. During Early Palaeozoic times it began as an extensive or transtensive zone. It has been deformed by the Late Devonian orogeny and by Carboniferous and Permian reactivation. The zone represents the southern limit of the Hercynian chain and is distinguished by its transcurrent regime throughout the Late Palaeozoic. Correspondence to: A. Piqué     

Magnetostratigraphy in the vicinity of the cretaceous-tertiary boundary in Limhamn,southern Sweden

Summary A magnetostratigraphic subdivision of the Danian and Upper Maastrichtian at Limhamn, souternmost Sweden, based upon 63 samples from drill cores (only up and down is known), is proposed. The boundary between the Maastrichtian and the Danian — situated in chron 29R — was determined by means of nanofossils. It is marked by a hardground surface indicating a hiatus with an estimated duration of 100 ka. The presence of chron 28R at the top of the Limhamn rock sequence and chron 30R in the Maastrichtian is indicated by single samples with reversed polarity. Net sedimentation rates have been calculated on the basis of the proposed magnetochronozones. the highest net sedimentation rate is found in the Danian part of chron 29R.     

Simulating the global transport of nitrogen oxides emissions from aircraft

With the atmosphere general circulation model ECHAM the passive transport of NO_x emitted from global subsonic air traffic and the NO_x concentration change due to these emissions are investigated. The source of NO_x is prescribed according to an aircraft emission data base. The sink of NO_x is parameterized as an exponential decay process with globally constant lifetime. Simulations in perpetual January and July modes are performed. Both the resulting mean and the standard deviation of the NO_x mass mixing ratio are analysed. In January horizontal dispersion is more pronounced and vertical mixing is smaller than in July. In both cases the resulting quasi-stationary fields of the mass mixing ratio display a pronounced zonal asymmetry. The variability accounts up to 30% of the mean field.     

Behaviour of auroras during the Spörer minimum (1450-1550)

It is shown that such data that exist on auroral activity in the period between 1450 and 1550 do not provide conclusive evidence that some authors have claimed for the existence of the so-called “Spörer minimum” in solar activity during this interval.