Geochemical studies on the organic matter from the Douala Basin (Cameroon)—I. Evolution of the extractable organic matter and the formation of petroleum

The soluble extracts, as well as the hydrocarbons from cores taken between 700 and 4000 m depth in the thick homogeneous sedimentary series of the Douala Basin (Cameroon), have been analyzed by gas chromatography and mass spectrometry. They display quantitative and qualitative changes due to the effect of diagenesis with burial. The progressive evolution of this detrital organic matter has been followed from the very immature stage to the generation of oil and gas. Thermal maturation experiments in the laboratory have confirmed the most important naturally occurring changes.     

Strontium isotope systematics of hydrothermal vein minerals in deposits of West Germany

Vein minerals in West Germany hosted by crystalline basement rocks and Paleozoic and Mesozoic sedimentary rocks are characterized by⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios which indicate continental derivation of Sr incorporated into the minerals. Neither mantle-derived Sr nor prominent contribution of this element from sea water (except for the strontianites of Münsterland) can be substantiated by the data presented.Minerals in veins hosted by sedimentary rocks have acquired their Sr most plausibly from buried sedimentary rock sequences.Mineralization of veins hosted by Moldanubian crystalline rocks in the Bayerischer Wald is confined to a Permian-Triassic time span. The⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of the minerals cover a relatively narrow range reflecting the time-dependent Sr isotopic composition of the host environment.Mineralization of veins in the Schwarzwald crosscutting crystalline basement rocks and partly extending into Mesozoic caprocks obviously occurred episodically or continuously from the Late Variscan event to Tertiary time. Mineral sequences of the Schwarzwald veins incorporated Sr with time-integrated isotopic composition most likely derived predominantly from gneisses.

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Zusammenfassung Gangminerale im kristallinen Grundgebirge und in paläozoischen und mesozoischen Sedimentgesteinen Westdeutschlands zeichnen sich durch⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Verhältnisse aus, die eine kontinentale Herkunft des Sr anzeigt. Weder Sr vom Erdmantel noch ein wesentlicher Beitrag dieses Elementes aus Meerwasser in den Mineralen (abgesehen von den Strontianiten des Münsterlandes) kann aus den vorliegenden Daten abgeleitet werden.Gangminerale in Sedimentgesteinen haben sehr wahrscheinlich Sr aus tieferliegenden Sedimentgesteinsabfolgen eingebaut.Die Mineralisation von Gängen in Gesteinen des kristallinen Grundgebirges im Moldanubikum des Bayerischen Waldes ist auf den Zeitraum Perm-Trias beschränkt. Die⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-Verhältnisse umfassen eine relativ enge Spanne und spiegeln die zeitabhängige Isotopenzusammensetzung der umgebenden Gesteine und der des Untergrundes wider.Gänge im Schwarzwald durchschneiden kristallines Grundgebirge und setzen sich teilweise in mesozoisches Deckgebirge fort. Die Mineralisation erfolgte episodisch oder kontinuierlich von der variszischen Orogenèse bis ins Tertiär. Die Mineralabfolgen der Schwarzwaldgänge enthalten Sr mit einer zeitintegrierten Isotopenzusammensetzung, das sehr wahrscheinlich vorwiegend aus Gneisen stammt.

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Résumé Les minéraux des filons hydrothermaux contenus dans le socle cristallin et dans les sédiments paléozoïques et mésozoïques de l'Allemagne occidentale présentent des rapports initiaux⁸⁷Sr/⁸⁶Sr qui indiquent une origine continentale du Sr. Les résultats présentés dans cette note ne permettent d'accepter ni une origine mantellique ni un apport à partir de l'eau de mer (à l'exception des strontianites du Münsterland).Les minéraux des veines contenues dans les roches sédimentaires doivent très probablement leur Sr aux séries sédimentaires profondément enfouies.La minéralisation des veines contenues dans les roches cristallines moldanubiennes du Bayerische Wald date du Permo-Trias. Les rapports initiaux embrassent un éventail relativement étroit qui traduit la composition isotopique, fonction du temps, des roches encaissantes.Les filons de la Forêt Noire, qui traversent le socle cristallin et se prolongent partiellement dans la couverture mésozoïque, se sont foïmés manifestement, par épisodes ou de manière continue, depuis l'orogenèse varisque jusqu'au Tertiaire. Leurs séquences minérales renferment du Sr de composition isotopique temporellement intégrée, qui provient principalement des gneiss.

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Intensität und Spektralverteilung der Globalstrahlung bei klarem Himmel

Zusammenfassung Die Arbeit geht aus von den empirischen Feststellungen des Verfassers von 1935, daß die Globalstrahlung bei klarem Himmel und der Sonnenhöhe durch eine Formel (1) mit zwei Konstanten dargestellt werden kann, und daß die Spektralverteilung der Globalstrahlung bei klarem Himmel konstant und in erster Näherung unabhängig von der Sonnenhöhe ist; diese beiden Feststellungen entbehrten bisher einer theoretischen Begründung. Um zu einer solchen zu gelangen, wurde die bereits vonBerlage jr. gemachte Annahme benutzt, daß die Globalstrahlung gleich sein muß der auf die Horizontale fallenden extraterrestrischen Strahlung, vermindert um die Wasserdampfabsorption und um ein Abzugsglied, das der Rückstrahlung der Atmosphäre in den Raum entspricht. Es werden die Beziehungen der für die Globalstrahlung repräsentativen Rückstrahlungskonstante zum Trübungsfaktor festgestellt.Wegen der besonderen Wichtigkeit des Verhältnisses zwischen der von der Atmosphäre nach oben und nach unten gestreuten Strahlung wurde die Zerstreuungsfunktion verschiedener Partikel, die vermutlich das Aerosol bilden, betrachtet und gefunden, daß die fast stets beobachteten erheblichen Werte der Rückstrahlung der Atmosphäre nicht ohne die Anwesenheit von undurchsichtigen Partikeln zustande kommen können, die bei hoher Luftfeuchtigkeit vermutlich aufquellen. Auch für die annähernde Unabhängigkeit der Spektralverteilung der Globalstrahlung von der Sonnenhöhe wurde die theoretische Begründung in dem Effekt gefunden, daß bei tiefem Sonnenstand die dann relativ viel stärkere Himmelsstrahlung, bei hohem vorwiegend die Sonnenstrahlung die Spektralverteilung der Globalstrahlung bestimmt. Diese Tatsache wurde sowohl bei der Extinktion der natürlichen Sonnenstrahlung in der Atmosphäre als gültig festgestellt als auch bei Annahme einer extraterrestrischen Energieverteilung nach der Planckschen Formel für einen schwarzen Strahler von 6000 °K und für verschiedene Annahmen für die Zerstreuung.Im zweiten Teil der Arbeit wurden für alle dem Verfasser gegenwärtig erreichbaren Monatsmittel der Globalstrahlung bei klarem Himmel die Rückstrahlungskonstanten berechnet und festgestellt, daß, wie zu erwarten, mit zunehmender Luftfeuchtigkeit die nach unten gestreute Strahlung gegenüber der nach oben gehenden vergrößert wird. Aus den in der Wüste Gobi im Mai 1931 vonHaude beobachteten Sonnen- und Globalstrahlungswerten an klaren Tagen wurde das Verhältnis der nach oben und nach unten gehenden Strahlungen für die einzelnen Beobachtungen bestimmt und gefunden, daß das Aerosol von einem Tag zum anderen seine Rückstrahlungsfähigkeit erheblich ändern kann. Der Vergleich der mittleren beobachteten Spektralverteilung mit der theoretischen ergab bei etwa gleicher Wellenlänge des Maximums der Intensität höhere Werte bei längeren und niedrigere Werte bei kürzeren Wellen für die Beobachtung gegenüber der Theorie.

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Summary The paper commences with the auther's conclusions 15 years ago, that the global radiation with a clear sky can be expressed as function of the height of the sun by a formula (1) with two constants, and secondly, that the spectral distribution of the global radiation with a clear sky is constant and approximately independent of the height of the sun. Both statements lackened a theoretical explanation at yet. In order to obtain that the assumption made byBerlage jr. is used, namely that the global radiation must be equal to the extraterrestrial radiation falling on the horizontal plane diminished by the absorption of the water vapor and by a subtractive term which corresponds to the radiation reflected from the atmosphere into the space. The constant of reflected radiation is representative for the global radiation, its relations to the turbidity factor are examined.The diffusion function of different particles probably forming the aerosol were considered because of the particular importance of the proportion between the radiations diffused upwards and downwards by the atmosphere. It is found that the considerable figures of the reflected radiation of the atmosphere mostly observed cannot take place without presence of opaque particles which probably swell with a high atmospheric humidity. It is theoretically explained that the spectral distribution of the global radiation must be approximately independent of the height of the sun by means of the effect that with a low height of the sun the then relatively large sky radiation controls the spectral distribution of the global radiation while with a large height of the sun the global radiation is controlled in the first place by the solar radiation.This fact is valid in the extinction of natural sun radiation in the atmosphere and in the extinction with different diffusion laws for an extraterrestric energy distribution according toPlanck's formula for a black radiator of 6000° K, as well.In the second part of the paper the constant of the back radiation is calculated for all monthly means of the global radiation with clear sky, at present available to the author. Therefrom it can be established that the radiation diffused downwards is enlarged in relation to the radiation going upwards with increasing atmospheric humidity, as expected. The proportion of the radiations going upwards and downwards is calculated for the single observations from the values of solar and global radiation observed on clear days in the Gobi in May 1931 byHaude. It is found that the aerosol can considerably change its radiation reflective power from one day to another. The comparison of the observed average spectral distribution of the global radiation with the theoretical one yields higher values with longer waves and lower values with shorter waves for the observations in relation to the theory while the wave-length of the intensity maximum is almost the same for the observed and the theoretical spectral distribution.

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Résumé L'auteur avait constaté en 1935 que par ciel clair le rayonnement global peut être représenté, comme fonction de la hauteur solaire, par une formule empirique (1) à deux constantes; il avait constaté en outre que la répartition spectrale du rayonnement global par ciel serein est constante et ne dépend pas de la hauteur solaire en première approximation. Ces deux constatations manquaient jusqu'ici de fondement théorique. Pour établir ce dernier on a suivi la voie prise parBerlage jr. qui admet que le rayonnement globall doit être égal au rayonnement extra-terrestre tombant sur le plan horizontal, diminué de l'absorption par la vapeur d'eau et d'un terme soustractif correspondant au rayonnement renvoyé par l'atmosphère dans l'espace. La constante du rayonnement réfléchi est représentative du rayonnement global et on a établi ses relations avec le facteur de trouble.Vu l'importance particulière du rapport entre le rayonnement émis par l'atmosphère vers le haut et vers le bas, on a considéré la fonction de dispersion de différentes particules composant probablement l'aérosol, et on a trouvé que les valeurs relativement considérables que fournit l'observation du rayonnement renvoyé par l'atmosphère ne peuvent s'expliquer que par la présence de particules opaques se gonflant lorsque l'humidité est forte. En ce qui concerne l'indépendance relative de la distribution spectrale du rayonnement global à l'égard de la hauteur solaire, on en a recherché l'explication dans le fait que le soleil étant bas sur l'horizon le rayonnement céleste est alors prédominant et détermine la répartition spectrale du rayonnement global, alors que par grande hauteur solaire c'est essentiellement le rayonnement du soleil qui est déterminant. On a vérifié ce fait tant pour l'extinction du rayonnement naturel du soleil dans l'atmosphère que pour le cas d'une répartition de l'énergie extra-terrestre conforme à la formule dePlanck pour un radiateur noir de 6000° K et pour différentes hypothèses concernant la dispersion.Dans la seconde partie du travail, l'auteur a utilisé toutes les moyennes mensuelles du rayonnement global par ciel serein dont il pouvait disposer pour calculer la constante du rayonnement réfléchi; à l'aide d'un diagramme il a constaté, comme il fallait s'y attendre, que le rayonnement dispersé vers la bas augmente avec l'humidité par rapport au rayonnement diffusé vers le haut. Sur la base des observations deHaude dans le désert de Gobi en mai 1931, il a calculé le rapport des rayonnements allant vers le haut et vers le bas pour chaque observation isolée aux jours sereins, et il a trouvé que l'aérosol peut modifier notablement d'un jour à l'autre son pouvoir réfléchissant. La comparaison des répartitions spectrales moyennes observées avec les valeurs théoriques a montré que les longueurs d'onde du maximum d'intensité sont à peu près identiques, mais que les valeurs observées sont plus élevées que les valeurs théoriques pour les grandes longueurs d'onde, et plus faibles pour les petites longueurs d'onde.

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Mit 7 Textabbildungen.     

Os mobilization during melt percolation: The evolution of Os isotope heterogeneities in the mantle sequence of the troodos ophiolite, Cyprus

This study focuses on the origin of the Os isotope heterogeneities and the behaviour of Os and Re during melt percolation and partial melting processes in the mantle sequence of the Troodos Ophiolite Complex. The sequence has been divided into an eastern (Unit 1) and a western part (Unit 2) (Batanova and Sobolev, 2000). Unit 1 consists mainly of spinel-lherzolites and a minor amount of dunites, which are surrounded by cpx-bearing harzburgites. Unit 2 consists of harzburgites, dunites, and contains chromitite deposits.Unit 1 (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os: 0.1169 to 0.1366) and Unit 2 (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os 0.1235 to 0.1546) peridotites both show large ranges in their Os isotopic composition. Most of the ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratios of Unit 1 lherzolites and harzburgites are chondritic to subchondritic, and this can be explained by Re depletion during ancient partial melting and melt percolation events. The old Os isotope model ages (>800 Ma) of some peridotites in a young ophiolitic mantle show that ancient Os isotopic heterogeneities can survive in the Earth upper mantle. Most harzburgites and dunites of Unit 2 have suprachondritic ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratios. This is the result of the addition of radiogenic Os during a younger major melt percolation event, which probably occurred during the formation of the Troodos crust 90 Ma ago.Osmium concentrations tend to decrease from spinel-lherzolites (4.35 ± 0.2 ng/g) to harzburgites (Unit 1: 4.06 ± 1.12 ng/g; Unit 2: 3.46 ± 1.38 ng/g) and dunites (Unit 1: 2.71 ± 0.84 ng/g; Unit 2: 1.85 ± 1.20 ng/g). Therefore, this element does not behave compatibly during melt percolation as it is observed during partial melting, but becomes dissolved and mobilized by the percolating melt. The Os contents and Re/Os ratios in the mantle peridotites can be explained if they represent mixing products of old depleted mantle with cpx- and opx-veins, which are crystallization products of the percolating melt. This mixing occurred during the melting of a continuously fluxed mantle in a supra-subduction zone environment.This study shows that Unit 1 and Unit 2 of the Troodos mantle section have a complex and different evolution. However, the Os isotopic characteristics are consistent with a model where the harzburgites and dunites of both units belong to the same melting regime producing the Troodos oceanic crust.     

Integrated Framework for the Simulation of Biological Invasions in a Heterogeneous Landscape

In the integrated framework presented in this article, a geographical information system serves as a shell to integrate spatial, dynamic and stochastic perspectives of biological invasions in a coherent workflow. A decision tree model stratifies the landscape with respect to spatial susceptibility and builds the spatial biophysical structure for the simulation of species invasion. A dynamic diffusion model evaluates the temporal changes of species to provide the dynamic parameters for the simulation. A simulation model derived from percolation theory simulates species invasion by combining spatial and dynamic information, and explicitly representing spatio‐temporal patterns of invasions within the GIS‐percolation environment. The simulation illustrates the great influence of spatial structure and connectivity of landscape on the diffusion of the species.     

Zur Paläomorphologie im Jungvariszikum des Saarlandes

Zusammenfassung Während des Oberkarbons befand sich das Rheinische Schiefergebirge im Endstadium der Faltung und im Aufstieg. Zur gleichen Zeit entwickelte sich im Saarland ein intramontanes Becken, das die Schuttmassen des aufsteigenden Gebirges aufnahm. Es kam zur Ablagerung von limnischen Sedimenten in dem flachen Saar-Nahe-Becken. Die paläomorphologische Gestaltung des Gebietes ist aus dem Faziesbild der Sedimente ablesbar.

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During the Upper Carboniferous the Rheinisches Schiefergebirge was in the final stage of folding and in the act of uplift. At the same time an intrageosyncline developed in the Saarland, which took up the detritus of the uplifting Northern mountains. Limnic sediments deposited in the flat Saar-Nahe-Basin. The paleomorphological development of the region can be recognized.

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Résumé Pendant le Carbonifère supérieur le massif schisteux rhénan se trouvait dans la phase finale de plissement et de surrection. En même temps se formait une dépression interne recevant les masses d'érosion de la montagne bordiére septentrionale. Des sédiments limniques se déposaient dans la dépression peu profonde de la Sarre-Nahe. Les faciès des sédiments nous montrent la topographie paléomorphologique du territoire.

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Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Förderung der Untersuchungen.     

Untersuchungen über den Wärmeumsatz an der Meeresoberfläche und die Meeresströmungen im Indischen Ozean

Zusammenfassung Der Küstenverlauf des Indischen Ozeans legt den Gedanken nahe, daß dieser Ozean in den Gebieten nördlich des 35. Parallelkreises südlicher Breite gegen die anderen Ozeane fast abgeschlossen ist. Denn die Durchlässe zwischen den Sunda Inseln, Neu Guinea und Australien sind vergleichsweise schmal gegenüber der Gesamtlänge der östlichen Küsten dieses Ozeans. Das Integral des Wärmeumsatzes, genommen über solch ein abgeschlossenes Meeresgebiet, müßte über das ganze Jahr Null sein, weil die Temperatur des Ozeans über längere Zeiten ungeändert bleibt. Untersuchungen, die in dieser Richtung im Jahre 1951 ausgeführt wurden, zeigten, daß diese Bedingung nicht erfüllt war. Der Ozean verlor Wärme.Die Beobachtungen in dem neuen Australischen Strahlungsnetz ließen erkennen, daß diese früheren Berechnungen eineÅngströmsche Formel für die Globalstrahlung benutzten, die zu kleine Werte gab. Die Berechnungen von Karten des Wärmeumsatzes mit einer korrigierten Formel zeigten Gleichheit von Wärmegewinn und Verlust für den ganzen Indischen Ozean. Aber es bestehen große Differenzen in den jährlichen Mitteln des Wärmeumsatzes in den verschiedenen Teilen dieses Ozeans. Besonders in seinem Mittelteil besteht ein großes Gebiet mit Wärmeverlust östlich von Madagaskar, während der Ozean im Norden und Süden von diesem Verlustgebiet Wärme aufnimmt. Der Wärmetransport zu dem Verlustgebiet des Wärmeumsatzes im Mittelteil des Ozeans ist nur möglich durch die Meereströmungen und zwar sowohlin der Oberfläche als auchunter derselben.In einem kurzen Abschnitt wurde der jährliche Gang des mittleren Wärmeumsatzes und der mittleren Oberflächentemperatur, genommen über den ganzen Indischen Ozean, behandelt. Es wurde eine Phasendifferenz zwischen beiden Elementen von zwei Monaten festgestellt und eine mittlere Stärke der vom Wärmeumsatz beeinflußten Oberflächenschicht von 123 m.Zur Untersuchung der Rolle der Meeresströmungen mit Bezug auf den Wärmetransport wurden zehn Bahnen von Körpern gezeichnet, die als mit den Meeresströmungen driftend angenommen wurden. Es wurde dann die Annahme gemacht, daß diese Driftwege die Bahnen der an der Oberfläche bewegten Wassermassen selbst darstellen. Der Wärmeumsatz und die Oberflächentemperaturen zeigen in den nördlichen und südlichen Teilen des Ozeans einen kleinen Wärmegewinn, aber für die Wege durch das Wärmeverlustgebiet eine beträchtliche Wärmeabgabe.Daraus mußte geschlossen werden, daß die ursprüngliche Annahme, der Indische Ozean bilde ein in sich abgeschlossenes System des Wärmeumsatzes, aufgegeben werden muß. In dem ganzen nördlichen Sommer wird der Ozean von einem Meeresstrom durchflossen, der durch die Öffnungen an seinen Ostküsten in der Äquatorialzone kommt, nach Westen fließt und in den Agulhas-Strom entlang Südafrika einmündet.Betrachtet man den Beitrag der Zirkulationen unter der Oberfläche zu dem Ausgleich zwischen den Gebieten positiven und negativen Wärmeumsatzes, so muß die Tatsache betont werden, daß in den Tiefen von 200 und 400 m unter den Gebieten des stärksten Wärmeverlustes an der Oberfläche sowohl im Indischen als auch im Stillen Ozean Gebiete von relativen Höchsttemperaturen liegen.

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Summary The shape of the coasts of the Indian Ocean suggests that this ocean is, in its area north of 35° S almost separated from the other oceans, because the openings between the Sunda Islands, New Guinea, and Australia are comparatively narrow with reference to the total length of the eastern coasts of this ocean. The integral of the heat exchange on the surface of the ocean extended over such a closed ocean region should be zero for the whole year, because the temperature of the ocean is unchanged for long periods. Investigations carried out in this direction in 1951 showed that this condition was not satisfied: The ocean displays a loss in heat.The observations of the new Australian radiation network showed, used for the relevant calculations, thatÅngströms formula of global radiation gave too small values. The new calculations of charts of the heat exchange with a corrected formula showed equality of heat gain and loss for the whole Indian Ocean. But large differences in the yearly means of heat balance exist in different parts of this ocean. In particular, a large region of heat loss is present in the central part of the ocean east of Madagascar, while the ocean in the North and the South of this region gains heat. The transport of heat to the region of heat loss in the central part of the Indian Ocean is only possible by ocean currents, both, on the surface und under the surface.In a section of this paper the annual variation of the mean heat exchange and the mean surface temperature is treated for the whole Indian Ocean. A phase difference of two months between both elements and a mean thickness of 123 m for the surface layer influenced by the heat exchange were found.For investigations on the rôle of ocean currents with regard to the transport of heat ten trajectories of masses drifting with the currents were drawn on a chart of the Indian Ocean, assuming that these trajectories represent also the paths of water masses themselves. The heat exchanges and the temperatures along these paths show for the paths in the northern and southern parts of the ocean a small gain of heat but, for the ways through the above mentioned region of heat loss a considerable loss of heat.Therefore, it can be concluded that the previous assumption of the Indian Ocean, being a system with an own heat balance, must be abandoned. In the whole northern summer the ocean is penetrated by a current of water coming through the openings in the equatorial zone, flowing towards West and flowing into the Agulhas current along South Africa.Considering the contribution of the circulations under surface to the compensation between the regions of positive and negative heat exchange, it must be emphasised that regions of maximum temperatures lie under the regions of the largest heat loss in depths of 200 and 400 m in both, the Indian and the Pacific Oceans.