Lithospheric Origin of Oligocene-Miocene Magmatism in Central Chile: U-Pb Ages and Sr-Pb-Hf Isotope Composition of Minerals

Establishing the petrogenesis of volcanic and plutonic rocksis a key issue in unraveling the evolution of distinct subduction-relatedtectonic phases occurring along the South American margin. Thisis particularly true for Cenozoic times when large volumes ofmagma were produced in the Andean belt. In this study we havefocused on Oligo-Miocene magmatism in central Chile at 33°S.Our data include field and petrographic observations, whole-rockmajor and trace element analyses, U–Pb zircon dating,and Pb, Sr, and Hf isotope analyses of plagioclase, clinopyroxene,and zircon mineral separates. Combined with earlier dating resultsthe new zircon ages define a 28·8–5·2 Maperiod of plutonic and volcanic activity that ceased as a consequenceof flattening subduction of the Nazca–Farallon plate.Rare earth elements patterns are variable, with up to 92 timeschondrite concentrations for light rare earth elements yielding(La/Yb)_N between 3·6 and 7·0, and an absence ofEu anomalies. Initial Pb isotope signatures are in the rangeof 18·358–19·023 for ²⁰⁶Pb/ ²⁰⁴Pb, 15·567–15·700for ²⁰⁷Pb/ ²⁰⁴Pb and 38·249–39·084 for ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb. Initial ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr are mostly in the range of 0·70369–0·70505,with two more radiogenic values at 0·7066. Initial Hfisotopic compositions of zircons yield exclusively positiveHf_i ranging between + 6·9 and + 9·6. The newlydetermined initial isotope characteristics of the Oligo-Miocenemagmas suggest that the mantle source lithologies are differentfrom both those of Pacific mid-ocean ridge basalt and oceanisland basalt, plotting in the field of reference values forsubcontinental lithospheric mantle, characterized by moderatelarge ion lithophile element–high field strengh elementdepletion and high ²³⁸U/ ²⁰⁴Pb. A Hf model age of 2 Ga is estimatedfor the formation of the subcontinental mantle–continentalcrust assemblage in the region, suggesting that the initialSr and Pb isotope ratios inferred for the source of the Oligo-Mioceneparental magmas are the result of later Rb and U enrichmentcaused by mantle metasomatism. A time-integrated model Rb/Srof 0·039 and µ 16 are estimated for the sourceof the parental magmas, consistent with ratios measured in peridotitexenoliths from continental areas. Evolution from predominant(>90%) basaltic–gabbroic to andesitic–dioriticmagmas seems to involve a combination of (1) original traceelement differences in the metasomatized subcontinental mantle,(2) different degrees of partial melting and (3) fractionalcrystallization in the garnet- and spinel-peridotite stabilityfields. The genesis of more differentiated magmas reaching rhyolitic–graniticcompositions most probably also includes additional crystalfractionation at both shallow mantle depths and within the crust,possibly leading to some very minor assimilation of crustalmaterial. KEY WORDS: calc-alkaline magmatism; Oligo-Miocene; U–Pb dating; Sr–Pb–Hf isotopes; central Chile     

Die Porositäten toniger Keuper- und Jura-Sedimente Südwestdeutschlands

After a short review of the basic principles governing compaction of clayey sediments, investigations of the porosities of Mesozoic shales from southwestern Germany are reported. The results reveal the influence of grain size, mineral content, temperature, and organic matter on the porosity of shales. All these and other factors have to be considered when evaluating primary porosities of shales at the time of deposition.     

Baryt und ankerit aus Ammoniten des Berner Juras (Schweiz)

Barite has been found for the first time in the Swiss Jura (Hirni, Passwang). Small, white crystals of barite with yellow ankerite grow on calcite in different chambers of a Bajocian ammonite. Chemical data (by microprobe analysis) and lattice parameters (refined by leastsquares from powder patterns) are given for the two minerals. There is a distinct correlation between the cell dimensions and the chemical composition for both of them. The genesis is discussed.     

Aplicación del cálculo de las diferencias al problema del efecto de embalse

Resumen Presentamos una solución numérica del problema del efecto de embalse con ayuda de una ecuación lineal inhomogénea en diferencias finitas de primer orden, suponiendo una ley lineal del desagüe. Este método numérico es de maneje cómodo para un cálculo aproximado.

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Zusammenfassung Es wird die numerische Bestimmung der Seeretention mittels der Lösung einer linearen inhomogenen Differenzengleichung 1. Ordnung dargelegt. Dieses numerische Verfahren ist für eine Näherungsrechnung besonders geeignet.

     

Ergebnisse von Temperaturmessungen im Gemünder Maar/Eifel

Zusammenfassung Auf Grund von Messungen im Gemünder Maar/Eifel in den Jahren 1959 und 1960 wird der Jahresverlauf der Temperatur in verschiedenen Tiefen und das Verhalten der Sprungschicht diskutiert. Zusammen mit Registrierungen der Globalstrahlung in Köln ergibt sich ein Einblick in den Wärmehaushalt des Sees.

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Summary Based on measurements in the Gemünder Maar/Eifel during the years 1959 and 1960, the annual variation of water temperature in different depths and the behaviour of the discontinuity layer (thermocline) are discussed. Taking into consideration records of global radiation in Cologne, and estimation of the thermal economy of the lake is possible.

     

Der Pyroxentuff vom Heilsberg im Hegau

Zusammenfassung Das Tuffvorkommen vom Heilsberg bei Gottmadingen im Hegau wurde neu kartiert und mineralogisch untersucht. Die Korngrößenverteilung zeigt ein deutliches Maximum bei 0,6–1,2 mm. Der Tuff besteht aus 40% magmatogenem Material und 60% Bestandteilen des durchschlagenen Untergrundes. Die magmatogenen Komponenten sind 17% Einzehnineralien, 10% Grundmasse und 13 % Auswürflinge. Unter den Einzelmineralien wiegt der Pyroxen (Fassait) vor, daneben kommen Amphibol, Biotit und Magnetit, ferner Apatit und Analcim sowie einige seltenere Mineralien vor. Für Pyroxen, Amphibol, Biotit und Magnetit werden chemische Analyse und optische Eigenschaften mitgeteilt. Die größte Menge der magmatogenen Auswürflinge sind kugelförmige Lapilli, die hinsichtlich ihrer Entstehung genauer untersucht und chemisch analysiert wurden. Seltener sind grobkristalline, dunkle und belle Bomben, deren Mineralgehalt und chemische Zusammonsetzung genauer beschrieben werden. Sic stellen wahrscheinlich Differentiate des Heilsbergmagmas dar. Die ehemals glasige, magmatogene Grundmasse des Tuffs liegt heute als ein Gemenge von Montmorillonit und Calcit vor.Aus den nichtmagmatogenen Bestandteilen kann auf den Untergrund im Bereich des Heilsbergvulkans geschlossen werden. Aus dem Deckgebirge wurden Tertiär, Mahn, Dogger, Jura, Keuper und Muschelkalk nachgewiesen. Das Grund-gebirge besteht hauptsächlich aus granodioritischen bis granitischen Gesteinen und enthält auffallenderweise nur wenig Gneise. Der Herd der Eruption dürfte mindestens 4000 m tief liegen.Der Chemismus des Heilsbergmagmas ist hornblenditisch. Es ist dem Magma der Melilithite verwandt und leitet zu den Phonolithen des Hegau über. Das Gestein ist als hornblenditischer Pyroxen-Analcim-Tuff zu bezeichnen.Zwei unabhängige Bestimmungen nach der K-Ar-Methode ergaben für den Biotit des Tuffs ein obermiozänes Alter von 14,0 bzw. 14,5 Mill. Jahren.Mit 2 Textabbildungen     

Spektralanalyse sehr kleiner meteoritischer Kügelchen

Zusammenfassung Die spektralanalytisch untersuchten Kügelchen der Tiefsee sind durch ihren Nickelgehalt als meteoritisch ausgewiesen.Bei den meisten Funden aus Bohrkernen muß eine technische Entstehung vor allem bei höheren Mangangehalten vermutet werden, so daß von einer Art Uhr, die die Sedimentationsgeschwindigkeit anzeigt, noch nicht gesprochen werden kann.Herrn Professor Dr. Dr. h. c.C. W. Correns zum 70. Geburtstag gewidmet.     

On the application of turbulence theory to the determination of marine evaporation

Summary Simultaneous measurements of wind, air temperature, and humidity profiles as well as of evaporation, presented byTakahashi (1958), were compared with relevant formulae suggested by turbulence theory. Satisfactory agreement could be achieved if, near the sea surface, the influence of molecular diffusion and, at higher levels, the effect of thermal stratification on the profiles were taken into account in addition to a suitable reduction of the value of evaporation obtained by means of a floating pan.The chief results of this report have been presented on 27th April 1962 to the Tenth Yearly Meeting of theSocietà Italiana di Geofisica e Meteorologia (Genova: 26–28 April 1962).