Zur Bestimmung der Jahresgrenzen in mehrjährigen Schneeansammlungen

Zusammenfassung In der Winterschneedecke entwickelt sich als Folge der Temperaturschichtung eine charakteristische Verteilung der Schneedichte. Diese nimmt mit der Tiefe bis zu einem Maximum etwa in der Mitte der Schicht zu, während am Grund der Schneedecke ein Minimum der Dichte angetroffen wird. Es wird gezeigt, daß diese Dichteverteilung in den Firngebieten der Gletscher in den Ostalpen durch mehrere Jahre und bis in große Tiefen erhalten bleibt; sie kann daher als Prinzip zur Auffindung der Grenzen der Haushaltsjahre dienen.

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Summary Development of a characteristic distribution of snow density in the snow cover during winter is the consequence of the temperature stratification. Snow density increases with depth reaching a maximum at a medium level of the layer, while a minimum is found at the bottom of the snow cover. It is shown that, in the firn regions of the glaciers in the East Alps, this density distribution lasts for several years and down to considerable depths. For this reason it can be used as a means for determining the limits of the annual economy of snow.

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Résumé Par suite de la stratification de température, la densité dans la couche de neige gisante augmente à partir de la surface et atteint vers le milieu de la couche son maximum, puis diminue jusqu'au minimum qui se trouve an fond de celle-ci. Cette répartition verticale de la densité persiste pendant plusieurs années et jusqu'à de grandes profondeurs dans les névés des glaciers des Alpes orientales; elle peut de ce fait servir de base pour la recherche des limites des couches annuelles.

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Mit 2 Textabbildungen

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Herrn Prof. Dr.H. Ficker zum 75. Geburtstag gewidmet.     

Geothermobarometry of Al2SiO5-bearing metapelites in the western Austroalpine Ötztal-basement

Summary The dominant amphibolite-facies Variscan event in the Austroalpine Ötztal basement can best be studied in the northwestern part of the Ötztal block. Further to the southeast it is overprinted by Alpine metamorphism. Metapelites with the assemblage garnet-staurolite-kyanite-sillimanite±andalusite-biotite-muscovite-plagioclase were used to reconstruct pressure and temperature conditions with exchange thermometry, net transfer equilibria and multi-equilibrium methods. Assuming kyanite as equilibrium Al₂SiO₅ polymorph, conditions of 570–640°C and 5.8–7.5kbar are derived using garnet rim compositions. Typical nonequilibrium textures are (1) continuous chemical zoning of garnets, (2) inclusions of kyanite and fibrolite in andalusite porphyroblasts and (3) the spectacular replacement of garnet by fibrolite and biotite. The latter two textures were used to decipher the retrograde part of the P-T path. Application of the differential thermodynamics approach (Gibbs method) indicates prograde garnet growth during pressure release. Addition of CaO to the KFASH-system allows the garnet breakdown within the staurolite stability field and its quantification, using the quartz-garnet-aluminosilicate-muscovite geothermobarometer, revealed temperatures of 530–630°C and 3.5–5.7kbar. Andalusite formation is thought to constrain the final stage of the P-T path. Textural and chemical data clearly indicate a continuous pre-Alpine metamorphic evolution.

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Geothermobarometrie in Al₂SiO₅ führenden Metapeliten des westlichen Ötztal Kristallins

Zusammenfassung Die dominierende variszische Metamorphose im ostalpinen Ötztal Kristallin kann aufgrund der Zunahme der alpidischen Überprägung nach Südosten am besten im nordwestlichen Teil des Ötztal Kristallins untersucht werden. Die Metamorphosebedingungen wurden in den Metapeliten anhand der Paragenese Granat-Staurolith-Kyanit-Sillimanit±Andalusit-Biotit-Muskovit-Plagioklas mit Hilfe von Kationenaustauschthermometrie, kontinuierlichen Mineralreaktionen und der Berechnung aller formulierbaren Mineral-Gleichgewichte durchgeführt. Mit der Annahme von Kyanit als Teil der Gleichgewichtsparagenese wurden Temperaturen von 570–640°C und Drucke von 5.8–7.5kbar für die Granatränder ermittelt. Folgende Ungleichgewichtsphänomene wurden zur Belegung des Metamorphosepfades herangezogen: (1) Kontinuierlicher Granatzonarbau (2) Andalusitporphyroblasten mit Kyanit-und Fibrolitheinschlüssen und (3) die Reaktion von Granat zu Biotit und Fibrolith Pseudomorphosen. Die Anwendung der Gibbs-Methode lässt Rückschlüsse auf ein progrades Granatwachstum bei fallenden Drücken und steigenden Temperaturen zu. Die Erweiterung des KFASH-Systems mit CaO ermöglicht den Granatzerfall noch im Stabilitätsfeld von Staurolith und die Anwendung des Granat-Muskovit-Aluminiumsilikat-Quarz Geothermobarometers belegt den Granatzerfall bei 530–630°C und 3.5–5.7kbar. Die Andalusitkristallisation wird als letztes Stadium des Druck-Temperatur Pfades angenommen. Texturelle und chemische Untersuchungen lassen den Schluss auf eine einphasige variszische Metamorphose zu.

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With 9 Figures     

Contrasting Eoalpine P-T evolutions in the southern Koralpe,Eastern Alps

Summary The Koralpe crystalline complex and the Plankogel unit represent two lithologically distinct units within the Koralpe region of the southeastemmost Austroalpine crystalline basement. The Eoalpine P-T evolution of these two units is derived from new petrographical data. The Plankogel unit and the Koralpe crystalline complex show markedly different P-T evolutions during the early stages of the Eoalpine event. The rocks of the Koralpe crystalline complex experienced eclogite facies conditions with minimum pressures in the range of 15–16 kbar and temperatures in excess of 700°C. At the same time the Plankogel unit resided in a shallower environment at pressures of 10–11 kbar and temperatures of less than 600°C. The tectonic emplacement of the Plankogel unit into its present position on top of the Koralpe crystalline complex took place after the eclogite facies event in a relatively shallow crustal level. After their juxtaposition the Koralpe crystalline complex and the Plankogel unit were affected by a common amphibolite facies metamorphic overprint. The distinctly different P-T evolution during the early stages of the Eoalpine event and a common history at later stages imply that major tectonic processes were operative in this part of the Austroalpine crystalline basement during the Cretaceous. Such processes may have involved subduction of oceanic and continental lithosphere which may have lead to significant crustal shortening within the Austroalpine basement.

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Unterschiedliche Eoalpine P-T Entwicklungen in der Südlichen Koralpe, Ostalpen

Zusammenfassung Das Koralpenkristallin und die Plankogelserie stellen zwei unterschiedliche lithologische Einheiten in der südlichen Koralpe des ostalpinen Kristallins dar. Die P-T Entwicklung dieser beiden Einheiten während der Eoalpinen Metamorphose wurde anhand neuer petrographischer Daten abgeleitet. Das Koralpenkristallin und die Plankogelserie zeigen deutlich unterschiedliche P-T Entwicklungen in einem frühen Stadium der Eoalpinen Metamorphose. Die Gesteine des Koralpenkristallins waren eklogitfaziellen Bedingungen mit Mindestdrucken im Bereich von 15 bis 16 kbar und Temperaturen von über 700°C ausgesetzt. Die Plankogelserie verweilte zur gleichen Zeit in einem relativ seichten Niveau bei Drucken von 10 bis 11 kbar und Temperaturen unterhalb 600°C. Die Platznahme der Plankogelserie in ihrer heutigen Position im tektonisch Hangenden des Koralpenkristallins erfolgte nach dem eklogitfaziellen Ereignis in einem relativ seichten Krustenniveau. Nach ihrer Vereinigung erfuhren die beiden Einheiten eine gemeinsame amphibolitfazielle Überprägung. Die markant unterschiedlichen P-T Entwicklungen in einem frühen Stadium der eoalpinen Orogenese und die gemeinsame Entwicklung in einem späteren Stadium können als Hinweis auf eine umfangreiche tektonische Aktivität in diesem Teil des ostalpinen Grundgebirges in kretazischer Zeit gewertet werden. Diese Tektonik bestand eventuell in einer Subduktion von ozeanischer und kontinentaler Lithosphäre, und kann zu einer signifikanten Krustenverkürzung im Ostalpinen Kristallin geführt haben.

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With 7 Figures     

The metamorphic evolution of migmatites from the Ötztal Complex (Tyrol,Austria) and constraints on the timing of the pre-Variscan high-T event in the Eastern Alps

Within the Ötztal Complex (ÖC), migmatites are the only geological evidence of the pre-Variscan metamorphic evolution, which led to the occurrence of partial anatexis in different areas of the complex. We investigated migmatites from three localities in the ÖC, the Winnebach migmatite in the central part and the Verpeil- and Nauderer Gaisloch migmatite in the western part. We determined metamorphic stages using textural relations and electron microprobe analyses. Furthermore, chemical microprobe ages of monazites were obtained in order to associate the inferred stages of mineral growth to metamorphic events. All three migmatites show evidence for a polymetamorphic evolution (pre-Variscan, Variscan) and only the Winnebach migmatite shows evidence for a P-accentuated Eo-Alpine metamorphic overprint in the central ÖC. The P-T data range from 670–750 °C and < 2.8 kbar for the pre-Variscan event, 550–650 °C and 4–7 kbar for the Variscan event and 430–490 °C and ca. 8.5 kbar for the P-accentuated Eo-Alpine metamorphic overprint. U-Th-Pb electron microprobe dating of monazites from the leucosomes from all three migmatites provides an average age of 441 ± 18 Ma, thus indicating a pervasive Ordovician-Silurian metamorphic event in the ÖC.     

Petrologic constraints for eoalpine eclogite facies metamorphism in the austroalpine Ötztal basement

Metabasites of the southern Ötztal basement hitherto mapped as amphibolites, were identified as eclogites. Primary mineral parageneses are tschermakitic to pargasitic green amphiboles, omphacite (Jd₄₀), garnet II (Gr_20–30) Py₁₀), phengite (Si_3.5), zoisite, rutile and quartz. Al—pargasite (20 wt% Al₂O₃) rims between garnet and omphacite are interpreted as retrograde reaction products.Retrogression of the eclogite parageneses reflecting decreasing pressure and increasing temperature conditions are: Symplectites of diopside and plagioclase after omphacite, Al-and Na-poor green amphiboles, grossularite-poor garnet III surrounding garnet II partly with atoll textures and symplectites of biotite and plagioclase replacing phengite. Continuation of retrogression with decreasing temperature conditions is indicated by actinolitic amphiboles and albite-rims between amphibole II and quartz.     

Mineralreaktionen und Metamorphosebedingungen in Metapeliten des westlichen Schneebergerzuges und des angrenzenden Altkristallins (Ötztaler Alpen)

Zusammenfassung Der Grad der frühalpinen Metamorphose im Schneebergerzug und angrenzenden Altkristallin ist charakterisiert durch die beginnende Stabilität von posttektonisch gewachsenem Staurolith und Disthen am Nordrand des Schneebergerzuges. Das erste Auftreten von Staurolith ist durch erhöhten ZnO-Gehalt im Gestein kontrolliert, der im Staurolith mit maximal 5,6 Gew.% konzentriert ist. Erst südlich des Schneebergerzuges werden die Temperaturbedingungen der disk ontinuierlichen Mineralreaktion Granat + Chlorit + Muskovit = Staurolith + Biotit + Quarz + H₂O überschritten. Die Staurolithbildung in paragonitreichen Schiefern wird der Mineralreaktion Paragonit + Chlorit + Quarz = = Staurolith + Albit + H₂O zugeschrieben.Die häufige stabile Paragenese Paragonit + Quarz im chemisch reinen System limitiert die Maximaltemperaturen der frühalpinen Metamorphose mit einer thermodynamisch berechneten Temperatur von 570°C (5 kb). Mischkristallbildung, die im Albit stärker ist als im Paragonit und Verdünnung der Gasphase in Graphit-haltigen Gesteinen führte zur Instabilität von Paragonit und Quarz bei deutlich tieferen Temperaturen. Der Mg/Fe-Verteilungskoeffizient zwischen Granat und Biotit in bivarianten Paragenesen des Schneebergerzuges wird um einen Wert von 0,003 pro Mol.% Grossularkomponente im Granat erniedrigt.Die Verteilungskoeffizienten werden für diese Beeinflussung korrigiert und ergeben Gleichgewichtstemperaturen zwischen 548° und 577°C (5 kb). Eine weitere Erniedrigung des Verteilungskoeffizienten von Mg/Fe zwischen Granat und Biotit ist in Paragenesen mit zinkreichem Staurolith zu beobachten. Das Auftreten von Disthen läßt auf einen Mindestdruck während der frühalpinen Metamorphose von 5 kb bei 570°C schließen.

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Mineral reactions and conditions of metamorphism in metapelites of the Western Schneebergerzug and the Adjacent Altkristallin (Ötztal Alps)

Summary Conditions of metamorphism of the Schneebergerzug and adjacent Altkristallin are characterised by a posttectonic staurolite- and kyanite-microblastesis in the northernmost Schneebergerzug-rocks.Formation of staurolite is favoured by high ZnO-contents, which rise to 5.6 wt.% in staurolite. With increasing grade of metamorphism towards the south, the zone of continuous staurolite formation is limited by the reaction: garnet + chlorite + muscovite = = staurolite + biotite + quartz + H₂O in Altkristallin rocks south of the Schneebergerzug. Staurolite-formation in paragonite-rich micaschists is due to the reaction: chlorite + + paragonite + quartz = staurolite + albite + H₂O.Maximum conditions of metamorphism are limited by the occurrence of the stable assemblage paragonite + quartz with a calculated temperature of 570°C (5 kb). Breakdown of paragonite + quartz occurred at lowr temperatures due to solid solution, which is more dominant in albite than in paragonite, and a CH₄-rich fluid in graphitic schists. Mg/Fe-exchange geothermometry between garnet and biotite gives temperature between 548°C and 577°C (5 kb). Partition coefficients in divariant AFM-assemblages of the Schneebergerzug rocks are affected by–0.003 per mol.% Ca/(Ca+Mg+Fe+Mn) in garnet andK _D-values have been corrected before computing the temperatures. An additional lowering ofK _D-values is observed in mineral assemblages containing zinc-rich staurolite.Pressure conditions of 5 kb are minimum values due to the presence of kyanite in the Schneebergerzug rocks.

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Symbole G ^P,T Änderung der freien Enthalpie der Reaktion bei Druck- und Temperaturbedingungen - G ⁰ Änderung der freien Enthalpie der Reaktion bei Standardbedingungen (reine Minerale und ideale Gase bei 1 b Druck und allen Temperaturen - V _s Änderung des Volumens der festen Phasen der Reaktion - R Gaskonstante - T Temperatur - P Druck Abkürzungen der Mineralnamen Alb Albit - Bio Biotit - Chl Chlorit - Dis Disthen - Gra Granat - Mar Margarit - Mus Muskovit - Par Paragonit - Plg Plagioklas - Qua Quarz - Sta Staurolith Herkunft der Proben aufgrund der Bezeichnung LT Langtal - PL, PO Pfelderertal - PR, P, PF Pfossental - R Rotmoostal - S Schrottner - SW Seebertal - T Timmelsjoch - O Gaisbergtal Mit 9 Abbildungen     

Neoproterozoic tectonothermal evolution of the Central Eastern Desert, Egypt: a slow velocity tectonic process of core complex exhumation

Regional cooling in the course of Neoproterozoic core complex exhumation in the Central Eastern Desert of Egypt is constraint by ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages of hornblende and muscovite from Meatiq, Sibai and Hafafit domes. The data reveal highly diachronous cooling with hornblende ages clustering around 580 Ma in the Meatiq and the Hafafit, and 623 and 606 Ma in the Sibai. These ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages are interpreted together with previously published structural and petrological data, radiometric ages obtained from Neoproterozoic plutons, and data on sediment dynamics from the intramontane Kareim molasse basin. Early-stage low velocity exhumation was triggered by magmatism initiated at 650 Ma in the Sibai and caused early deposition of molasses sediments within rim synforms. Rapid late stage exhumation was released by combined effect of strike-slip and normal faulting, exhumed Meatiq and Hafafit domes and continued until 580 Ma. We propose a new model that adopts core complex exhumation in oblique island arc collision-zones and includes transpression combined with lateral extrusion dynamics. In this model, continuous magma generation weakened the crust leading to facilitation of lateral extrusion tectonics. Since horizontal shortening is balanced by extension, no major crustal thickening and no increase of potential energy (gravitational collapse) is necessarily involved in the process of core complex formation. Core complexes were continuously but slowly exhumed without creating a significant mountain topography.     

Zoned CaAl-rich chondrule in Bali: New evidence against the primordial condensation model

One large (8.5 mm) chondrule in the Bali carbonaceous chondrite is strongly enriched in refractory elements similarily to the white objects in Allende which are widely believed to be “primitive” condensates. However, detailed investigations show the Bali chondrule to have an element distribution opposite to that predicted by the “primitive condensation” models. Refractory elements like Ti and Al are enriched at or near the surface of the chondrule. The contents of some volatile elements, e.g. Na, Si, and Cr, are higher in the central portion. It is suggested that this chondrule - and similar objects in other C-chondrites - originated in one, or more likely several, impact events and that the element distribution is the result of volatilization-condensation.