Die faziesgebundene Tektonik vulkanischer Schwellen im ostrheinischen Schiefergebirge

Zusammenfassung Submarine Vulkane des Oberen Mitteldevons werden im Ostsauerland und Lahn-Dill-Gebiet von spilitischen Laven, Pillow-Breccien und glasreichen Tuffen aufgebaut. Ihre Mächtigkeiten schwanken zwischen 150 m und 600 m. Mit ihnen sind exhalativ-sedimentäre Hämatiterze genetisch verbunden. Auf den vulkanischen Schwellen bestehen während des Oberdevons Schichtlücken oder es werden geringmächtige Sedimente abgelagert. Sie sind Gebiete mit spezieller Bio- und Petrofazies. Die variskische Faltung hat die Vulkane zu Satteldomen, Schuppensätteln und Schuppen verformt. B-Achsen, Störungen und Klüftung sind in ihrer Anlage abhängig von der Petrofazies der Vulkanite und deren Festigkeitsanisotropien. Die Homogenität der Gefüge nimmt mit der Intensität der tektonischen Verformung zu.

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Submarine volcanoes of the Upper Middle Devonian in the Ostsauerland and Lahn-Dill-region, Western Germany, are built up by spilitic lavas, pillow-breccias and tuffs rich in glass. The thickness of the volcanic series ranges from 150 m to 600 m. Hematite ores of exhalative-sedimentary origin are genetically connected with them. In the upper Devonian there were stratigraphical breaks, or sediments of diminished thickness were deposited at the tops of the volcanic swells. They are characterised by the special development of the bio- and petrofacies. The variszic orogeny has deformed the volcanoes. Domes, sheared antiklines and disloged slices were formed by shearfolding. Fold-axes, faults and joints depend on the petrofacies and the variable rigidity of the volcanites. The homgeneity of the fabric increases with the intensity of tectonic deformation.

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Résumé En Sauerland oriental et en Lahn-Dill-région (Rheinisches Schiefergebirge) des pillow-laves et des pillow-brèches ainsi que des schalsteins tufogènes du volcanisme basaltique formaient des seuils volcaniques sous marins durant le Givétien supérieur. Les volcanites ont une épaisseurs de 160 m à 600 m. Des gisements d'hématite exhalatif-sédimentaires sont liés genétiquement à ces seuils. Durant le Dévonien supérieur ces régions sont caractérisées par des lacunes stratigraphiques, par des épaisseurs rèduites ainsi que par des évolutions particuliéres à l'égard du biofacies et du pétrofacies. Les mouvements orogénétiques déformaient ces volcans et formaient des dômes, des anticlinals d'une structure en écailles et des lames de charriage. Les axes des plis, les failles et les joints dépendent du pétrofacies et de la rigidité variante des volcanites. L'homogénité de leur structure tectonique augmente avec l'intensité de la déformation.

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Zur Tektonik im westlichen Fichtelgebirge

Zusammenfassung Es wird zu einigen tektonischen Problemen im westlichen Fichtelgebirge (Gradabteilungsblätter Weidenberg und Ebnath) Stellung genommen, wobei andere Deutungsmöglichkeiten zur Diskussion gestellt werden. Vor allem wird eine schichtparallele Verschieferung einer älteren Schiefrigkeit abgelehnt und das Umlaufen der Schieferung am SW-Rand des Fichtelgebirges durch sekundäre Kippungen erklärt.

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The author expresses his opinion on some tectonic problems in the western Fichtelgebirge (Topographical maps: Gradabteilungsblätter Weidenberg und Ebnath).He proposes different ways of interpretation. Above all he rejects that an older schistosity became again foliated parallel to the strata, and he ascribes the bending of the schistosity on the south-west border of the Fichtelgebirge to secundary tilts.

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Résumé L'auteur critique quelques problèmes tectoniques qui se posent à l'ouest du Fichtelgebirge. (Tebles topographiques: Gradabteilungsblätter Weidenberg und Ebnath). Il indique d'autres interprétations possibles. Avant tout il réfute qu'une ancienne schistosité au sud-ouest du Fichtelgebirge est attribuée à un basculement secondaire.

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Fichtelgebirge. .

     

Schwefel-Isotope und die Genese von Erzlagerstätten

Zusammenfassung Die Möglichkeiten und Probleme der genetischen Ausdeutung von Schwefel-Isotopen-Verhältnissen in Erzmineralien werden an Beispielen (vorwiegend nach Messungen verschiedener Autoren im Göttinger Zentrallabor) diskutiert. Es ergeben sich z. B. Anhaltspunkte, ob eine Lagerstätte von basaltischen Magmen aus dem Erdmantel abzuleiten sein kann oder nicht. Die Meßdaten von Meggen und vom Rammeisberg sind mit einer Ableitung aus dem Erdmantel höchstens bei wesentlichen Zusatzannahmen (sehr starke Assimilation von ungewöhnlichem Krustenmaterial oder extreme Fraktionierung in einem Sekundärherd) vereinbar. Aus der Kruste abzuleitende hydrothermale Lagerstätten können schwankende (Harz) oder auch ziemlich einheitliche S-Isotopen-Verhältnisse zeigen (Freiberg/ Sa.; Süddeutschland). Extreme Unterschiede innerhalb der Lagerstätte Wiesloch bei Heidelberg werden durch bakterielle Fraktionierung eines begrenzten Sulfat-Vorrates gedeutet. — In Abb. 6 sind außerdem Blei-Isotopen-Verhältnisse aus Süddeutschland dargestellt.

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The possibilities and problems of the genetical interpretation of sulfur isotope ratios in ore minerals are discussed using mainly results from the Göttingen isotope laboratory. For example, criteria are obtained regarding the question whether a certain deposit can be derived from basaltic magmas from the Earth's mantle, or not. The sulfur isotope data for minerals from the deposits of Meggen and Rammelsberg (Germany) are only consistent with a derivation from the mantle if substantial additional assumptions are made (very strong assimilation of unusual crustal material or extreme fractionation in a secondary magma chamber). Hydrothermal deposits derived from the Earth's crust can show variable (Harz mountains) or also rather uniform isotope ratios (Freiberg/Saxony; Southern Germany). Extreme variations within the deposit of Wiesloch near Heidelberg are interpreted as caused by bacterial fractionation of a limited amount of sulfate. - Fig. 6 shows lead isotope ratios from Southern Germany.

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Résumé La composition isotopique du soufre dans les minéraux des gîtes métallifères: données et problèmes pour une interprétation génétique.

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(Meggen, Rammelsberg, Freiberg, Wiesloch) . .

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft sei auch an dieser Stelle für die Ermöglichung der Schwefel-Isotopen-Messungen in Göttingen gedankt.     

Palaeocurrents in Mesopotamian geosyncline

Terrigenous sandstone formations of Mesopotamian geosyncline were investigated in order to reconstruct the palaeocurrents in the basin and to compare ancient and recent drainage systems. Direct and indirect methods were used; direct ones, as investigation of the dipping of cross bedding revealing directly the axis or direction of the currents, and indirect ones, as heavy mineral analyses, revealing the possible source areas.All the formations distributed in the southwestern flank of the geosyncline exhibit the palaeocurrents flowing from the southwest towards the northeast, i. e. towards the axis of the geosyncline. By contrast, all the formations distributed in the opposite flank of the geosyncline, exhibit also opposite current directions, i. e. from the northeast towards the southwest. This ancient current system resembles the recent situation; transversal basin filling from both sides towards the geosynclinal axis. In recent times oblong basin filling, executed by Twin rivers, Euphrates and Tigris, also takes place. They transport the material along the geosynclinal axis towards the remaining marine parts of the Mesopotamian geosyncline, represented by Persian Gulf.

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Zusammenfassung Terrigene sandige Ablagerungen der mesopotamischen Geosynklinale wurden untersucht, um die Paläoströmungen in den Sedimentationsbecken zu rekonstruieren. Es wurden direkte (Untersuchung der Strömungsschichtung) und indirekte Methoden (Schwermineral- und Geröllanalysen) angewendet.Alle Formationen, welche am südwestlichen Rand der Geosynklinale liegen, zeigen Paläoströmungsrichtungen von Südwesten nach Nordosten. Dagegen zeigen die nordöstlichen Formationen umgekehrte Richtungen von Nordosten nach Südwesten, senkrecht zur Geosynklinalachse. Beide Paläoströmungen sind sehr ähnlich dem heutigen Bild. So können wir auch heute eine Querfüllung des Geosynklinalbeckens beobachten. Außerdem tritt heute auch eine Längsfüllung der Geosynklinale durch Euphrat und Tigris auf. Diese Flüsse transportieren das Material entlang der Geosynklinalachse zur rezenten marinen Restgeosynklinale, die heute den Persischen Golf bildet.

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Résumé Les formations détritiques du géosynclinal Mésopotamique ont été étudiées en vue d'une réconstruction des paléocourants et d'une comparaison de la situation présente et ancienne. Des méthodes directes (études de la stratification croisée) et indirectes (études de minéraux lourds) ont été employées.Toutes les formations situées au bord sud-ouest du géosynclinal montrent des paléocourants dirigés du sud-ouest au nord-est. Au contraire, les formations du bord nord-est présentent la direction inverse. Les paléocourants ont toujours été dirigés perpendiculairement à l'axe du géosynclinal. Le système des paléocourants anciens ressemble au système contemporain. Le remplissage du bassin a toujours été transversal. Mais aujourd'hui le remplissage longitudinal existe aussi. Ce remplissage est effectué par les fleuves Euphrate et Tigre, qui transportent des matériaux détritiques dans le reste marin du géosynclinal Mésopotamique.

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Statistical chemistry of calcic amphiboles

Principal components analysis is used to study the chemistry of 639 calcic amphiboles. Eigenvectors representing multiple partial correlation coefficients give various sets of substitutional relationships. The relative significance of each set can be noted by the percent variation of the data it represents. The highest percent variation (36%) is associated with the substitutions $$Si + Mg \rightleftharpoons Al^{IV} + Al^{VI} + Ti + Fe^{3 + } + Fe^{2 + } + Na + K$$ . Other expected substitutions among the ions such as Al^IV + Na ? Si, the positive correlation between Al^IV and Al^VI etc. are shown statistically. The substitution of Al in T ₁ and T ₂ positions imposes an ordering in the M ₁, M ₂ and M ₃ sites. Variability of OH in the amphiboles is found to be significant. There is no definite correlation between OH and Fe³⁺ but OH and Ti are positively correlated. Under certain conditions and provided the concentration of Al^IV does not change significantly, Fe and Mg may be assumed to mix ideally in the amphibole solid solution.     

Die großen Gräben: Harmonische Strukturen in einer disharmonisch struierten Erdkruste

A system of intracontinental grabens extends over Western Europe, the Levant and East Africa. Small crustal segments framed by elevated shoulders are sunken along parallel escarpments and disintegrated by antithetic normal faults. The shoulders are risen up as outward tilted blocks and thought to form a closed vault at the base of the crust, corresponding to the wedge block of the graben. Underneath the Rhinegraben exists, as detected by seismic refraction measurements, a pillow-shaped body of material with P-wave velocities of 7.4 to 7.9 km/sec, intercalated between crust and mantle. The taphrogenesis of all larger grabens is assumed to be induced by the formation and growth of subcrustal swells of this type. Also the specific graben volcanism is thought to be connected with the intruded laccolithic body of mantle-derived material. The tensional breakup and the faulting of the warped crustal masses was favoured by the gravity slide of the crust which was uncoupled from the substratum by the intercalated magmatic layer. Along the Red Sea Rift the crust tore completely releasing the basaltic substratum in the inner graben. The pattern of its magnetic anomalies leads to the assumption that the pillow body is recruited by simatic dike injections according to the principle of sea-floor spreading. Therefore, there is a great conformity between the intercontinental and the mid-oceanic rift systems. The supplies of mantle material along the Mid-Atlantic and the Carlsberg Rift are related to the drift of the continental frames. The mid-oceanic rift systems in their medial position to the framing continental margins correspond to the intracontinental graben swarm, equidistant from both fronts of circum-Pacific tectonics. A reciprocating action is presumed between the ascending masses along the rift zones and the suction of masses along the deep-sea trenches and geosynclines. The observed crustal movements imply an equilibrant plastic flow within the upper mantle, probably impelled by mechanical convection currents. The continental unbalance between the Pacific and the anti-Pacific hemisphere is discussed as causing mantle currents. Within this interplay between crust and mantle and between continents and ocean floors, the oceanic crust had obtained harmonical features moulded directly by the deduced mobility. The continental crust, however, is passively stressed, its rocks are affected by heterogeneous deformations from which the continents got its polygenetic multiform fabric.     

Man-Made earthquakes Ein Weg zum Verständnis natürlicher seismischer Aktivität

The occurrence of earthquakes causing damage in regions, where no seismic activity had been observed previously, has confirmed the suspicion that the construction of high dams and pumped storage hydroelectric plants as well as the pressing of fluid into petroleum reservoirs and of waste water into deep boreholes will trigger the release of tectonic stresses in the earth's crust. A great number of examples indicates that a similar mechanism must be operative in all cases. Comparing the results of laboratory experiments to seismological observations, it is evident that the causes for the “loss of internal balance” must be sought in zones of low velocity and of relatively high energy absorption within the upper part of the earth's crust.     

Die Kreide in der Zentralkordillere östlich von Lima (Peru,Südamerika)

Lower and Upper Cretaceous sediments were investigated in the Peruvian Central Cordillera. As in the western facies of Central and Northern Peru, the Goyllarisquisga Group is subdivided into several lithologically different formations, in which sediments were transported from east to west. The area of investigation is situated west of the facies boundary between Marañon geanticline and West Peruvian trough; this indicates that the boundary continues south and does not follow the line Celendin-Rio Palanga as suggested byWilson. The limestones and dolomites of the Santa Formation were deposited in shallow water, possibly with intermittent subaerial exposure. The sandstone of the Farrat Formation are interpreted to be sediments of a west-east transgression; vertically they grade into the limestones of the Pariahuanca-Formation. Facies and thickness of the Chulec and Pariahuanca-Formation are little different from those in neighbouring areas. During deposition of the thick Jumasha Formation, the differences are much more significant, and only comparison with Northwest Peru shows some agreement.     

Die seismische Aktivität in Venezuela im Zusammenhang mit den wichtigsten tektonischen Bruchzonen

Zusammenfassung Einem kurzen Überblick über die geologischen und tektonischen Zusammenhänge in den wichtigsten venezolanischen Erdbebengebieten folgt eine standardisierte Betrachtung der Einzelbeben, deren Magnitude gleich oder größer als 5,5 war. Die aus makroseismischer Intensität und/oder Magnitude (Richter) berechnete, ausgelöste Erdbebenenergie, summiert über 440 Jahre bekannter Erdbebengeschichte Venezuelas, wurde graphisch dargestellt. Die Neigung der so erhaltenen Energietreppen ist ein Maß für die Seismizität, i.e. der Vertikalabstand der Parallelen zwischen Maxima und Minima ist ein Maß für die größtmögliche Magnitude eines Erdbebens aus der entsprechenden Herdregion, und aus den zeitlichen Abständen der Energietreppen lassen sich Schlüsse ziehen über Erdbebenhäufigkeit bzw. Erdbebenerwartung. Schließlich wurde für alle Beben das der ausgelösten seismischen Energie unter gegebenen Voraussetzungen entsprechendeErdbebenvolumen berechnet, an die Erdoberfläche projiziert und als Epizentralgebiete in einer Isoseistenkarte dargestellt, in welchen Wellenbewegungen und Krustendeformationen zu erwarten sind. Besonders Brucherscheinungen sollten dann sichtbar sein, wenn eine der Oberflächen des Volumens mit der Erdoberfläche zusammenfällt. Mittels einer für alle größeren venezolanischen Erdbeben aus makroseismischen Beobachtungen berechneten Intensitäts-Abklingkonstanten c wurde schließlich eine Isoseistenkarte für Venezuela entworfen, in welcher mögliche Überlagerungen aus allen seismischen Zonen des Landes berücksichtigt wurden. Diese Karte kann als Grundlage für die Planung erdbebensicherer Bauten und für geotektonische Zwecke benutzt werden.

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A brief synopsis of the geological and tectonical context of the most important Venezuelan earthquake regions is followed by a standardized treatment of the single earthquakes with magnitudes greater then 5,5. From intensity and/or magnitude (Richter), the earthquake energy released was calculated, added up for the 440 years of known earthquake history of Venezuela, and presented in graphs. The slope of such cumulative energy histogram is a measure of the seismicity, i.e. the distance between the two parallel lines, which connect the maxima and the minima, gives an idea of the possible maximum magnitude in each region; from the time intervals of the steps one may draw conclusions concerning earthquake frequency and earthquake expectation. Finally the earthquake volume for each single quake, which under given conditions corresponds to the energy released, was calculated, its surfaces were projected on the earth's surface and mapped as epicentral regions of an isoseismal map, in which wave motion and crustal deformations may be expected. Special fracture features should be visible where one of the surfaces of the volume intersects the earth's surface. By means of an intensity decay constant c, which was determined from macroseismic observations for each greater earthquake, the isoseismal map for Venezuela was drawn, in which possible intensity superpositions of all seismic regions were taken into consideration. This map may be used as a base for earthquake engineering and geotectonical purposes.

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Résumé Un bref aperçu sur les rapports géologiques et tectoniques dans les régions de tremblements de terre les plus importantes au Vénézuéla est suivi d'une étude standardisée des tremblements individuels, dont la magnitude était égale ou supérieure à 5,5. L'énergie sismique dégagée, calculée à partir de l'intensité macro-sismique et/ou de la magnitude (Richter), accumulée pendant 440 ans d'histoire connue des tremblements au Vénézuéla, est représentée à l'aide d'esquisses graphiques. L'inclinaison des «escaliers d'énergie» qui en résultent est la mesure de la sismicité, c'est-à-dire la distance verticale des lignes parallèles entre maxima et minima est la mesure de la magnitude la plus grande possible d'un tremblement de la région sismique en question, et on peut déduire des intervalles de temps entre les escaliers d'énergie des conclusions sur la fréquence et la prévision des tremblements. Enfin, pour tous les tremblements le volume de tremblement correspondant sous des conditions données à l'énergie sismique dégagée est calculé, projeté sur la surface de la terre et représenté sur une carte isoséiste comme régions épicentrales où l'on peut prévoir un mouvement d'ondes et des déformations de l'écorce. En particulier, des phénomènes de fraction doivent être visibles quand l'une des surfaces du volume coincide avec la surface de la terre. Finalement, à l'aide d'une constante d'intensité diminuée «c», calculée pour tous les tremblements de terre majeurs du Vénézuéla par des observations macrosismiques une carte isoséiste est dessinée pour le Vénézuéla, dans laquelle il est tenu compte des superpositions possibles de toutes les zones sismiques du pays. Cette carte peut servir de base pour le projet de bâtiments résistant aux séismes et à des buts géotectoniques.

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