Die Entstehung einiger tektonischer Grundbegriffe. Ein Beitrag zur Geschichte der Geologie

Zusammenfassung Die ersten tektonischen Vorstellungen legte 1669Nic. Steno in seinem Prodromus nieder. Seine Beobachtungen an horizontalen und geneigten Schichten führten später zu dem Begriffe der orogenetischen Diskordanzen. L.Élie de Beaumont ist sein direkter Nachfolger geworden, während J.Hutton ganz unabhängig von beiden den Diskordanzbegriff entwickelte. Die neptunistische Lehre von A. G.Werner ging von einem primären, von Wasserfluten geschaffenen Relief der Erdoberfläche aus, das überschichtet wurde. Doch auchWerner dachte daneben ebenfalls an große Höhlen, deren Decken einbrechen würden. Die neptunistischen Schwierigkeiten ergaben sich aus der Unmöglichkeit einer vertikalen Sedimentation von primär senkrecht gestellten Schichten. Die Anfänge der Erforschung der Tektonik des Rheingrabens werden dargelegt, und es wird besonders gezeigt, daßÉlie de Beaumont, der 1836 von einem eingebrochenen Gewölbe sprach, schon vorher Kenntnis eines eingebrochenen Gewölbes von Island und eines Schichtgewölbes von Württemberg über Schwarz wald — Vogesen nach Lothringen hatte. Die Zeit des Einbruches legteÉ. de Beaumont irrtümlich in die Zeit des Buntsandsteins.Theorien der Gebirgsbildung wurden mit L. v.Buch's Erhebungstheorie und geognostischen Gebirgssystemen um zwei weitere Ideen 1824–1835 erweitert.Élie de Beaumont baute diese Theorie sehr aus und sprach von Revolutionen der Erdkruste (1829). Die Faltengebirge fanden in J.Thurmann (1832) ihren ersten gründlichen Bearbeiter, der am Beispiel des Faltenjuras nachwies, daß doch nur Horizontalkräfte am Werke gewesen sein können und die Erhebungstheorie L. v.Buch's für diese Gebirgsarten keine Erklärung bringe. Zum Schlusse wird die Geschichte des Geologenkompasses gebracht.

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Nic. Steno was the first who developed tectonic ideas in his Prodromus in 1669. His observations in the surroundings of Firenze (Italy) led him to the notion what nowadays is called a discordance by orogeny. He was followed by the French L.Élie de Beaumont, while the Scotchman J.Hutton developed this term of tectonic discordance quite independently of both.The neptunic theory of A. G.Werner in Freiberg (Saxony) started from the idea that the primary relief of the surface of the earth was formed by floods and covered with sediments. Furtheron he assumed large caves, the tops of them having broken down, explaining in this manner very inclined strata. The difficulties in this neptunic theory resulted from the fact that it was impossible to account for a sedimentation in a vertical line as seen in vertical layers.The author gives a survey of the first researches in the tectonics of the Rhinegraben and shows thatÉlie de Beaumont, who in 1836 mentioned the breakdown of the central ridge of a vault, so forming the rift-valley, had already some information of such a pressure arch in Iceland and of a second one stretching from Würtemberg via Black Forest—Vosges to Lorraine.Élie de Beaumont misdated the collapse of this large vault, stating erroneously the time of Buntsandstein (=New Red Sandstone).Between 1824 and 1835 L. v.Buch developed two further theories on orogenesis, that of the elevation-crater hypothesis and that of the geognostic systems of mountains. É.de Beaumont completedBuch's theory and in 1829 he spoke of revolutions of the earth's crust.The first who thoroughly researched the Swiss Jura was J.Thurmann. Quoting the folded strata of this region as an example he proved that only horizontal stresses could have been responsible for the formation of these mountains and that the elevation-crater hypothesis of L. v.Buch acting only with vertical forces could not give any explanation for it.Finally the author recapitulates the history of the geologist's compass.

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Résumé Les premières conceptions tectoniques ont été exposées en 1669 par N.Steno dans son « Prodrome ». Ses observations sur des strates horizontales ou inclinées ont conduit ultérieurement à la notion de discordances orogéniques. L.Élie de Beaumont fut son successeur direct, cependant que J.Hutton, tout à fait indépendamment des deux premiers développa la notion de discordance. La théorie neptuniste de A. G.Werner se basait sur l'existence préalable d'un relief terrestre créé par les flots et qui aurait été noyé sous les strates des dépôts ultérieurs. Pourtant, dans un autre ordre d'idées,Werner pensait aussi à l'existence d'immenses grottes dont les toits s'effondreraient. Les neptunistes éprouvèrent des difficultés résultant de l'impossibilité d'expliquer des couches redressées par une sédimentation verticale. L'auteur expose les débuts des recherches sur la tectonique du fossé rhénan et montre en particulier qu'Élie de Beaumont, qui parla en 1836 d'une voûte effondrée avait déjà auparavant eu connaissance d'une voûte effondrée en Islande et d'une voûter structurale allant du Wurttemberg en Lorraine par-dessus la Forêt-Noire et les Vosges. Par erreur,É de Beaumont plaça le moment de cet effondrement à l'époque du grès bigarré.Avec la théorie des soulèvements et des orogènes géognostiques L. v.Buch enrichit de 1824–1835 les théories orogéniques de deux concepts supplémentaires.Élie de Beaumont les développa et parla de révolution de la croûte terrestre (1829). Les premières recherches approfondies sur les chaînes plissées sont dues à J.Thurmann (1832) qui, d'après l'exemple du Jura plissé, démontra que seules des forces horizontales ont pu avoir été à l'oeuvre et que la théorie des soulèvements de L.von Buch n'apportait pas d'explication pour les chaînes de ce type.Pour terminer, l'auteur expose l'histoire de la boussole du géologue.

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, , .: , , . . (1669), . . . . . .

     

Diffractometric clay mineral analysis of Recent sediments of Lake Constance (Central Europe)

Mica, smectite, and chlorite are the characteristic clay minerals in about 120 Recent sediment samples of Lake Constance as shown by semiquantitative clay mineral analysis. Interstratified clay minerals are practically absent, kandites were not found.The decrease of the smectite/mica ratio from West to East is apparently due to the dominance of the mica-chlorite assemblage of the Rhine river derived from the northern Alps in the eastern part of the lake. With increasing distance from the delta of the Rhine river, the Tertiary Molasse clay minerals (mainly mica and smectite) derived from rocks surrounding the lake become more abundant.

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Zusammenfassung An 120 Sedimentproben aus dem Bodensee wurde der Tonmineralbestand der Fraktion <2 durch die röntgenographische Phasenanalyse halbquantitativ ermittelt.Glimmer, Smectit und Chlorit sind die charakteristischen Tonmineralgruppen in den Sedimenten. Mixed-layer-Minerale treten so gut wie nicht auf, Kandite konnten nicht nachgewiesen werden.Aus der Bestimmung der relativen Häufigkeit von Glimmer und Smectit ergibt sich, daß das Smectit/Glimmer-Verhältnis von Osten (Einmündung des Alpenrheins) nach Westen ständig zunimmt.Diese Verteilung ist durch die Zufuhr von Glimmer und Chlorit durch den Alpenrhein aus den nördlichen Alpen bedingt, die jedoch mit zunehmender Entfernung vom Delta durch die Molasse-Distributiv-Provinz mit vorherrschend Glimmer und Smectit überlagert wird.

     

Chemistry of basalts from the Icelandic Rift Zone

The chemistry of basalts from the Icelandic Rift Zone is discussed on the basis of 34 analysis, both new and previously published. It is concluded that a distinct chemical grouping is present between alkalibasalts and tholeiitic basalts.The tholeiitic basalts can furthermore be grouped into batches with slightly different primitive chemistry but identical differentiation trends.The chemical variation within a group of basalts from the same volcanic center can be related to a time scale in such a way, that the youngest (historic) lavas all show advanched differentiation, but the lavas known to be oldest have the most primitive chemistry.The possibility is suggested, that the volcanic activity along the Icelandic Rift Zone represents an independent cycle of chemical differentiation, distinct from the Tertiary volcanic activity along the Wyville Thompson Ridge.Attention is drawn to a fairly well defined grouping of basalts from different parts of the Midatlantic Ridge using the plot combined iron against magnesia.     

Die Steuerung des vertikalen Austauschkoeffizienten durch die Temperaturstruktur in der unteren Troposphäre

Zusammenfassung Zwei unabhängige Verfahren zur direkten Bestimmung des vertikalen Austauschkoeffizienten auf dem Wege über Aerosolmessungen werden über lange Zeiträume hinweg angewandt um gesicherte Beziehungen zwischen Austauschkoeffizient und meteorologischen Zustandsgrössen, vorallem des vertikalen Temperaturgrdienten, in der unteren Troposphäre zwischen 700 und 3000 m NN abzuleiten. Das eine Verfahren beruht auf der Messung der RaB-Konzentration in der Luft in 700, 1800 und 3000 m NN, das andere in der aerologischen Registrierung der totalen Luftleitfähigkeit zwischen 700 und 1800 m. Im ersten Falle können aus den mittleren Konzentrations gradienten die mittleren Austauschkoeffizienten direkt berechnet werden, im zweiten werden die Luftleitfähigkeitswerte zunächst in Partikelkonzentrationen umgerechnet. Diese gestatten die Be rechnung von differentiellen Austauschkoeffizienten über beliebig kleine Höhenintervalle. Die wichtigsten Ergebnisse sind: a) Der mittlere Austauschkoeffizient zwischen 700–800 und 1800–300 m lässt sich bei geringer statischer Streuung als Funktion des mittleren Temperaturgradienten in der jeweiligen Schicht angeben. Nebeneinflüsse: Luftkörperwechsel, Kondensationswärme, Windscherung. b) Der mittlere Austauschkoeffizient lässt sich als Funktion der Stabilitäenergie in der betrachteten Schicht darstellen, Nebeneinflüsse wie bei a). c) Der Austauschkoeffizient durch eine Inversionsschicht hindruch ist eine Funktion des grössten positiven Temperaturgradienten in der Inversion. d) Der vertikale Austausch durch eine beliebig dicke Schicht hindurch wird im wesentlichen durch den kleinsten differentiellen Austauschkoeffizienten innerhald dieser Schicht bestimmt. — Schliesslich werden Ergebnisse über Feinstrukturuntersuchungen im Bereich von Unstetigkeitsschichten mitgeteilt.

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Summary The vertical-mass-exchange coefficient was determined from aerosol measurements by two independent methods; the measurements were kept up for a considerable period of time. Thus, well-substantiated relationships between the exchange coefficient on the one hand and meteorological parameters — especially the lapse rate — on the other were found to exist in the lower troposphere between 700 and 1800 m.The first of the two methods is based on measurements of RaB concentration in air at 700, 1800 and 3000 m, the second on recordings of soundings of overall air conductivity between 700 and 1800 m a.s.l. In the first case, mean exchange coefficients were computed from RaB concentration gradients given as averages from RaB measurements at the above-specified levels; in the second, the air conductivity data were used to compute particle concentration profiles, from which incremental exchange coefficients can be computed for thin-layer increments. The latter may be made as thin as is consistent with the vertical resolution of the soundings. The major results obtained were the following: a) The mean exchange coefficient for the 700–1800 and the 1800–3000 m layer is found to be a function of the average temperature lapse rate in the respective layer; this relationship is subject only to some slight statistic alscatter, and is affected in some measure by air-mass changes, wind shear and heat of condensation. b) The mean exchange coefficient is a function of the stability energy of the layer concerned, subject to the influences listed in a). c) The exchange coefficient of an inversion layer is a function of the greatest inverse lapse rate existing in any part of the inversion. d) Vertical mass exchange in or through a layer of any thickness is primarily determined by the lowest incremental mass-exchange coefficient of any thinner layer contained therein. — The study is supplemented by results of fine-structure analyses of discontinuity layers and their surroundings.

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Die Beschaffung der Einrichtungen, die Durchführung und Auswertung der Messungen wurde durch Mittel der US Army, European Research Office (Verträge DA-91-591-EUC-3936, DAJA-37-67C-0254 und DAJA-37-68C-0331) und des Bundesministeriums der Verteidigung der Deutschen Bundesrepublik ermöglicht. Für die grosszügige Förderung der Arbeiten haben wir sehr zu danken.     

Über das elektrische Feld in der bodennahen Luftschicht

Zusammenfassung Die stationäre vertikale Spannungsverteilung des elektrischen Feldes wird unter Annahme horizontaler Homogenität untersucht. Dabei wird die Leitfähigkeit als bekannt angenommen. Für die Änderung des vertikalen Austauschkoeffizienten mit der Höhe wird ein Zweischichten-Potenzgesetz angesetzt. Die erhaltene Lösung wird auf die bodennahe Luftschicht angewandt, für welche die Struktur nachMonin undObuchov zugrunde gelegt wurde.

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The atmospheric layer near the ground and its influence on the vertical electric field

Summary The stationary vertical distribution of the electric field is considered supposing a horizontal homogeneity. It is assumed, that the electrical conductivity is known. A two-layer exponent law of the height is accepted for the vertical turbulent diffusion coefficient. The obtained solution is applied to the surface layer using the results ofMonin andObuchov.

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Relations entre la couche atmosphérique au sol et le champ électrique vertical

Résumé On examine la répartition verticale stationnaire du champ électrique sans poids en admettant une homogénéité horizontale. On suppose, que la conductibilité est connue. On admet une loi potentielle en deux couches pour la modification du coefficient vertical d'échange avec l'altitude. La solution obtenue est appliquée à la couche voisine du sol pour laquelle on utilise une structure selonMonin etObuchov.