Xenoliths of lawsonite-ferroglaucophane rocks from a Quaternary volcano of Milos (Aegean Sea,Greece)

Xenoliths of metamorphic rocks with ferroglaucophane + albite + stilpnomelane + muscovite ± lawsonite ± pumpellyite are described fromn the rhylolitic tephra deposits of the Late Quaternary Phyriplaka Volcano, Milos, Aegean Island, Greece. The chemical bulk analyses reveal metabasaltic parent rocks with strongly modified chemical compositions. Unusual for common fresh basalt types is extreme Na₂O combined with low K₂O and rather low CaO. These are chemical characteristics of spilitic basalts. High iron in the bulk rock and very high Fe/Mg is probably the cause of extreme ferroglaucophane compositions. The metamorphic assemblages point to a high-p/low-T metamorphism in the pressure range 4–8 kb and with temperatures of about 350°C. Phyriplaka Volcano is likely to have only a shallow explosive center and ferroglaucophane rocks were ejected from the immediate basement of the island, which was uplifted after the metamorphic event.     

Granites and migmatites of the Damara belt,South West Africa. Petrography and melting experiments

In the central area of the early paleozoic Damara belt migmatites and some types of granites (sensu lato) crop out. Conventional petrographic data were collected and melting experiments were carried out with 63 samples of such rocks. Based on these data, migmatite genesis can be classified as follows:

1. Formation by partial melting and separation of more liquid and more crystalline fractions, the melting behaviour of these fractions has to be principally similar then.
2. Formation by injection of “geologically liquid” crystal-melt mixes into rocks of (incidentally) similar or (more frequently) dissimilar melting behaviour.
3. Formation by partial melting of metasediments of originally different composition. The method is applied and demonstrated for outcrops with complicated interrelations and it is shown that temperature estimates are possible thereby (670° to 710° at 4–5 kb H₂O pressure in the central Damara belt).

     

Origin and Petrogenetic Implications of Spessartine Garnet in Highly-Fractionated Granite from the Central Eastern Desert of Egypt

A highly-fractionated garnet-bearing muscovite granite represents the marginal granitic facies of the Abu-Diab multiphase pluton in the Central Eastern Desert of Egypt. New electron microprobe analyses(EMPA) and laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry(LA-ICP-MS) data from garnets are reported, in order to constrain their origin and genesis. Garnet in the Abu-Diab host granite is euhedral to subhedral, generally homogeneous and, in rare cases, it shows weak zonation. The garnet contains appreciable amounts of MnO and FeO, with lesser amounts of MgO and CaO, yielding an end-member formula of Sps_(61–72)Alm_(25–35)Prp_(1–4)Adr_(0–1). Moreover, it is depleted in large ion lithophile elements(LILE) with lower values of Ba, Nb and Sr relative to the primitive mantle. Additionally, it contains high concentrations of HREE and Y and their REE pattern shows strong negative Eu anomalies. The garnet was crystallized under relatively low temperature(646°C–591°C) and pressure( 3 kbar) conditions. The textural and chemical features indicate that the garnet is magmatic in origin and is chemically similar to that from highly-fractionated A-type granite. It was probably formed at the expense of biotite in a highly-evolved MnO-rich magma and/or by hydroxyl complexing of Mn during the ascending fluid phases.     

Carbonates in Upper Permian evaporites of the Northern Calcareous Alps,Austria

Thin black dolomites occur within the evaporitic Alpine Haselgebirge Formation (Late Permian) of the central and eastern Northern Calcareous Alps, Austria. They have been compared with the southalpine Bellerophon Formation byTollmann (1964). Samples obtained from the gypsum-anhydrite deposit of Wienern am Grundlsee, Styria, are mostly unfossiliferous mudstones (dolomicrite and dolomicrospar) devoid of sedimentary structures. Only few samples contain a low-diversity ostracode fauna. Electron microprobe and X-ray diffraction analysis indicate well-ordered and near-stoichiometric dolomite (49.9±0.2 mol% CaCO₃). The oxygen isotopic composition varies between –3.0 and –5.7 PDB. The ¹³C ratios fall into two distinct groups: –0.9 to +1.9, and –3.5 to –6.8 PDB. The carbon isotope data of the first group indicate a predominantly marine origin of the carbonates. The significantly depleted ¹³C ratios of the second group are probably due to freshwater influx into the basin and/or sulfate reduction. Sulfur and strontium isotope data from intercalated anhydrite and gypsum preclude an entirely non-marine origin of the brines. The light ¹⁸O ratios are probably due to early diagenetic sulfate reduction and/or dolomite recrystallization during moderate burial. A detailed interpretation of the depositional environment is rendered impossible because of the pervasive alpine tectonics. However, northalpine Bellerophon carbonates appear to be restricted to areas of major anhydrite deposition, and are absent in the halitedominated facies.

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Zusammenfassung Im zentralen und östlichen Abschnitt der Nördlichen Kalkalpen Österreichs treten geringmächtige, bituminöse Dolomite im Verband der salinaren Alpinen Haselgebirge Formation (Oberperm) auf. Sie wurden vonTollmann (1964) mit der südalpinen Bellerophon Formation verglichen. Bei den untersuchten Proben von der Gips- und Anhydritlagerstätte Wienern am Grundlsee (Steiermark) handelt es sich fast durchwegs um fossilleere Mikrite und Mikrosparite, die keinerlei Sedimentstrukturen aufweisen. Nur sehr wenige Proben führen Ostrakoden. Nach Mikrosonden-Analysen und röntgendiffraktometrischen Untersuchungen bestehen diese mikrokristallinen Dolomite aus fast stöchiometrischen, gut geordneten Dolomit (49.9±0.2 Mol% CaCO₃). Die Sauerstoffisotopenwerte schwanken von –3.0 bis –5.7 PDB und die ¹³C Verhältnisse fallen in zwei Gruppen: –0.9 bis +1.9, und –3.5 bis –6.8 PDB. Die Werte der ersten Gruppe indizieren eine im wesentlichen marine Bildung der Karbonate. Die deutlich leichteren ¹³C-Werte der zweiten Gruppe können durch Süßwassereinfluß während der Sedimentation und/oder durch Sulfatreduktion erklärt werden. Schwefel- und Strontium-Isotopenwerte, gemessen an Anhydriten und Gipsen im Verband mit den Dolomiten, schließen eine rein nicht-marine Herkunft der Salzlösungen aus. Die negativen ¹⁸O-Verhältnisse der Dolomite sind wahrscheinlich auf diagenetische Prozesse (Sulfatreduktion und/oder Umkristallisation) zurückzuführen. Die enorme alpidische Deformation dieser Evaporitserien gestattet es nicht, das ursprüngliche Ablagerungsmilieu der Karbonate zu rekonstruieren. Die nordalpinen Bellerophon Karbonate scheinen jedoch an Ablagerungsbereiche mit mächtiger Anhydritbildung gebunden zu sein, und fehlen primär in der Halit-dominierten Fazies.

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Résumé En Autriche, dans les secteurs central et oriental des Alpes calcaires du nord, existent des dolomies bitumineuses de faible puissance en relation avec la formation évaporitique alpine de l'Haselgebirge (Permien supérieur).Tollmann (1964) les a comparées à la formation sud-alpine de Bellérophon. Des échantillons provenant des gisements de gypse et d'anhydrite de Wienern sur le Grundlsee (Styrie) montrent des mudstones (dolomicrites à dolomicrosparites) dépourvus de fossiles et de structures sédimentaires. Seuls quelques échantillons contiennent une faune à ostracodes peu diversifiée. Les examens à la microsonde et aux rayons X montrent une dolomite bien ordonnée et quasi-stoechiométrique (49,9±0,2% moléculaire de CaCo₃). La composition isotopique de l'oxygène varie entre –3,0 et –5,7 PDB. Les rapports ¹³C se répartissent en deux groupes: –0,9 à +1,9 et –3,5 à –6,8 PDB. Ces données indiquent pour le premier groupe une origine surtout marine des carbonates. Les valeurs moins élevées des rapports du second groupe sont dues probablement à l'arrivée d'eau douce dans le bassin et/ou à une réduction des sulfates. Les valeurs isotopiques du soufre et du strontium, mesurées sur les gypses et anhydrites associés aux dolomies, excluent une origine entièrement continentale pour les saumures. Les faibles rapports ¹⁸O sont dûs probablement à une réduction diagénétique précoce des sulfates et/ou à la recristallisation de la dolomite pendant l'enfouissement. Une interprétation détaillée des conditions de dépôt est rendue impossible par l'ampleur de la déformation tectonique alpine. Il semble toutefois que des carbonates nord-alpins de type «Bellérophon» soient liés aux aires de forte sédimentation d'anhydrite et soient absents dans les faciès à halite dominante.

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Haselgebirge ( ) . Tollmann (1964) . , Grundlsee, , , - . . - , - , (49.9–0,2 % ₃). –3,0 –5,7% PDB, ¹³C : –0,9 –1,9% –3,5 –6,8% PDB. . / . , , , . ¹⁸ , , : / . . , , » « .

     

Validation of vulnerability mapping methods by field investigations and numerical modelling

Vulnerability maps illustrate the potential threat of contaminants to groundwater and can be considered as important tools for land-use planning and related legislation. For karst areas with characteristic preferential infiltration conditions, vulnerability maps are also excellent tools for source and resource protection. However, the resulting qualitative maps are often inconsistent and even contradictive and thus might lead to inconclusive vulnerability assessments. The results of a validation of vulnerability maps produced using four different methods, DRASTIC, GLA, PI and EPIK, are reported for a karst area in southwest Germany. By means of measured hydraulic and transport parameters of the geological sequence, numerical simulations were used based on a conceptual model for the area under study. The mean transit time through the unsaturated zone (resource protection) was used as the validation parameter. The study demonstrates that the highest level of accuracy is achieved with the GLA- and PI methods. Both DRASTIC and EPIK are not able to incorporate highly variable distributions and thickness of cover sediments and their protective properties in the respective mapping procedure. Thus, vulnerability maps produced with DRASTIC, EPIK, and related methods should be used with care when employed in vulnerability assessments for land use planning and related decision-making.

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Résumé  Les cartes de vulnérabilité illustrent la menace potentielle des contaminants envers les eaux souterraines, et peuvent être considérées comme des outils importants en matière d'aménagement foncier et de réglementation associée. Sur les domaines karstiques, caractérisés par des conditions d'infiltration préférentielle, ces cartes sont également d'excellents outils de protection des sources et des ressources. Cependant, les cartes qualitatives résultantes sont généralement incohérentes voire contradictoires, et peuvent par là-même mener à des évaluations de vulnérabilité peu concluantes. La présente étude expose les résultats de validation de cartes de vulnérabilité produites selon quatre méthodes différentes (DRASTIC, GLA, PI et EPIK), dans le cas d'un domaine karstique du sud-est de l'Allemagne. Par le biais des paramètres de transport et hydrauliques mesurés sur la séquence géologique, des simulations numériques basées sur un modèle conceptuel du secteur d'étude ont été utilisées. Les temps de transit moyens à travers la zone non saturée (protection de la ressource) ont été utilisés comme paramètres de validation. L'étude démontre que le niveau maximum de précision est obtenu par les méthodes GLA et PI. Dans la phase de cartographie, les méthodes EPIK et DRASTIC sont incapables d'intégrer une forte variabilité dans les distributions et les épaisseurs de sédiments de couverture, ainsi que dans leurs potentiels de protection. Aussi, les cartes de vulnérabilité produites par les méthodes DRASTIC et EPIK doivent être utilisées avec précaution dans le cadre des évaluations de vulnérabilité à but décisionnaire pour les aménagements fonciers.

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Resumen  Los mapas de vulnerabilidad ilustran la amenaza potencial de contaminantes para el agua subterránea y pueden ser considerados herramientas importantes para planeamiento del uso de la tierra y legislación relacionada. Para áreas cársticas con sus características condiciones de infiltración preferencial, los mapas de vulnerabilidad son también excelentes herramientas para protección de fuentes y recursos. Sin embargo, los mapas cualitativos resultantes son frecuentemente inconsistentes y hasta contradictorios y por lo tanto podrían conducir a evaluaciones de vulnerabilidad no concluyentes. Los resultados de una validación de mapas de vulnerabilidad producidos usando cuatro métodos diferentes, DRASTIC, GLA, PI y EPIK, son presentados aquí para un área cárstica en Alemania suroccidental. Se usaron simulaciones numéricas usando parámetros hidráulicos y de transporte medidos de la secuencia geológica y basándose en un modelo conceptual del área en estudio. El tiempo promedio de tránsito a través de la zona no saturada (protección del recurso) fue utilizado como el parámetro de validación. El estudio demuestra que el máximo nivel de precisión es alcanzado con los métodos GLA y PI. DRASTIC y EPIK no fueron capaces de incorporar distribuciones altamente variables ni espesor de sedimentos de cubierta y sus propiedades protectivas en el respectivo procedimiento de elaboración de mapas. Por lo tanto los mapas de vulnerabilidad producidos con DRASTIC, EPIK y métodos relacionados deberían ser usados con cuidado cuando se usen en evaluaciones de vulnerabilidad para planeamiento del uso de tierra y toma de decisiones relacionadas.

     

Solution-precipitation creep and fluid flow in halite: a case study of Zechstein (Z1) rocksalt from Neuhof salt mine (Germany)

Zechstein (Z1) rocksalt from the Fulda basin, from the immediate vicinity of the Hessen potash bed is folded into tight to isoclinal folds which are cut by an undeformed, 1 cm thick, coarse-grained halite vein. Microstructures were investigated in etched, gamma-irradiated thin sections from both the wall rock and the vein. The lack of synsedimentary dissolution structures and the widespread occurrence of plate-shaped and hopper grains in the wall-rock suggests that the sedimentary environment was perennial lake. Deformation microstructures are in good agreement with solution-precipitation creep process, and salt flow under very low differential stress. Strength contrast between anhydrite-rich and anhydrite-poor layers caused the small scale folding in the halite beds. The vein is completely sealed and composed mainly of euhedral to subhedral halite grains, which often overgrow the wall-rock grains. Those microstructures, together with the presence of occasional fluid inclusion bands, suggest that the crystals grew into a solution-filled open space. Based on considerations on the maximum value of in-situ differential stress, the dilatancy criteria, the amount of released fluids from the potash bed during metamorphism and the volume change, it is proposed that the crack was generated by hydrofracturing of the rocksalt due to the presence of the salt-metamorphic fluid at near-lithostatic pressure.