Dynamical stability and evolution of the discs of Sc galaxies

We examine the local stability of galactic discs against axisymmetric density perturbations with special attention to the different dynamics of the stellar and gaseous components. In particular, the discs of the Milky Way and of NGC 6946 are studied. The Milky Way is shown to be stable, whereas the inner parts of NGC 6946, a typical Sc galaxy from the Kennicutt sample, are dynamically unstable. The ensuing dynamical evolution of the composite disc is studied by numerical simulations. The evolution is so fierce that the stellar disc heats up dynamically on a short time-scale to such a high degree, which seems to contradict the morphological appearance of the galaxy. The star formation rate required to cool the disc dynamically is estimated. Even if the star formation rate in NGC 6946 is at present high enough to meet this requirement, it is argued that the discs of Sc galaxies cannot sustain such a high star formation rate for extended periods.     

Sur quelques concentrations plombo-zinciferes du devonien inferieur du massif schisteux rhenan

Zusammenfassung The Lower Devonian of the Rhine Schist Massif is characterized by a fine detrital sedimentation which reflects a coastal plain environment located between the Old Red Sandstone continent in the N and the marine Bohemian Facies in the SE. Mineralisations are located within these coastal-plain sediments, especially in fractured horizons topped by pelitic and floored by sandy sediments of Sieg Emsian age. The mineralised localities occur in three zones: the districts of Bensberg, Eitorf and Mayen. The Lüderich locality (Bensberg) is the most important having approximately one million tons of Zn and Pb metal. It is localised within a zone having marked sedimentary characteristics since the Siegenian. Mineralisation occurs as penecontemporaneous lenses, fracture fillings etc, formed at abnormal contacts between lithological units having different competance during Siegenian and Lower Emsian deformation. However, locally there is lateral transition between the upper units of the sandy channel series and the lower units of the pelitic swamp facies. Vertical extension of mineralisations is strictly limited to the tectonic contact zone between the Odenspiel Sandstone and the Bensberg pelites. Study of mineralisations at various levels (mapping, morphology, structure, paragenetic and geochemical) leads to the formulation of a genetic model requiring complex fracturation at the contact between contrasting lithologies and preferential drainage through these fractured zones; metals are trapped on the sandstone floor, the pelitic roof trapping the vadose hydrothermal solutions. These basic controls seem to apply throughout the Bensberg, Eitorf and Mayen districts. On a more regional scale the age variations of the gangue sediments reflects a lateral displacement of red/grey facies limits due to coastal evolution. Thus one may demonstrate a type of mineral occurrence whose model may be that of epigenetic reconcentration within fractures affecting syngenetic geochemical anomalies.Zusammenfassung Das Unterdevon des Rheinischen Schiefergebirges wird durch eine feinkörnige detritische Sedimentation gekennzeichnet. Die Verteilung dieser detritischen Sedimente widerspiegelt eine flache Küstenlandschaft zwischen dem Kontinent des Unterrotliegenden im Norden und des Meeres mit der Böhmischen Fazies im Südosten. In diesen Schichten befinden sich gangförmige Vererzungen, die in Bruchzonen auftreten, die ein pelitisches Hangendes und ein sandsteinreiches Liegendes vom Siegen-Ems Alter haben. Die Lagerstätten kommen in drei Bezirken vor: Der Bensberger Bezirk, der Bezirk Eitorf und der Bezirk Mayen. Die Lagerstätte Lüderich (Bensberger Revier) ist die größte (ungefähr eine Million Tonnen Metall Zink+Blei). Sie befindet sich in einer Zone, in der schon in der Siegen-Stufe bemerkenswerte sedimentäre Strukturen auftreten. Die Vererzung tritt als penekonkordante Linsen, Gänge, Stockwerke in tektonischen Kontaktzonen auf. Diese Kontaktzonen befinden sich zwischen 2 verschiedenen sedimentären Einheiten, deren Gesteinseigenschaften sehr verschieden sind. Es handelt sich um Pelite mit Sandstein-Einschaltungen einerseits, die zur unteren Emsstufe gehören sollen und um fluviatile Sandsteine andererseits, die zur oberen Siegenstufe gehören sollen. Lokal ist ein lateraler Übergang durch Faziesänderung von den oberen Sandsteinen in die unteren Pelitschichten jedoch nicht unmöglich. Die Sandsteine vertreten einen fluviatilen Sedimentationsbereich, die Pelite einen sumpfigen Sedimentationsbereich. Die Vererzung (mit einer vertikalen Ausdehnung ungefähr von 300 m) tritt nur im Bereich der Kontaktzone zwischen den Odenspieler Sandsteinen und den Peliten der Unteren Bensberger Schichten auf. Die Resultate der Kartographie, der morphologischen Studie der Erzkörper, der Struktur und der Paragenese führen zu einem genetischen Modell. Dabei spielt die Anwesenheit einer Bruchstruktur an der Grenze zwischen 2 Bereichen mit verschiedenen lithologischen Eigenschaften eine Hauptrolle für die Konzentration der im Hangenden fein verteilten Metalle. Die hydrothermalen Lösungen kommen demnach nicht von der Teufe, sondern aus dem Nebengestein. Im ganzen Bensberger Erzrevier wie in der Gegend von Eitorf und in der Gegend von Mayen finden wir dieselben Leitfäden für die Vererzung in den Lagerstätten und Vorkommen. Beobachtet man die ganze Provinz, dann merkt man, daß die Altersverschiedenheiten in den Nebengesteinen der verschiedenen Lagerstätten eine geographische Wanderung der Faziesgrenze zwischen rot und grau in dieser küstennahen Ebene Widerspiegeln. Die verschiedenen Vorkommen und Lagerstätten treten immer in unmittelbarer Nähe dieser Grenze auf. Die Eigenschaften dieser Lagerstätten weisen auf eine Bildung durch eine epigenetische Umlagerung in eine gangförmige Bruchstruktur hin.     

Diskordante Tektonik

Zusammenfassung Die Verfolgung tektonischer Strukturen in die Tiefe ist nur bei kontinuierlicher Verformung einfach. Physikalische oder strukturelle Änderungen innerhalb der sich verformenden Körper, sowie Änderungen in der Richtung der verformenden KrÄfte, bedingungen diskontinuierliche Änderungen in den erzeugten Strukturen, z. B. Scheitelverschiebung, Rückverformung, DurchprÄgung überwÄltigter Strukturen.

---

To pursue tectonical structures beyond observations is simple only if deformations are continuous. Changes of physical or structural properties of rocks, as well as changes in the direction of transforming forces, create discontinuous alterations within thus generated structures, e. g. displacement of apex, retrograde transformation, penetration of subdued lower structures.

---

Résumé Le prolongement des structures tectoniques en profondeur n'est simple que dans le cas de déformations continues. Des changements de propriétés physiques ou structurales durant les déformations à l'intérieur des corps tectoniques, ainsi que des modifications dans la direction des forces actives, produisent des transformations discontinues dans les structures engendrées, p. ex. déplacements des sommets des anticlinaux, déformations en retour, rejeu de structures anciennes et leur pénétration dans les structures superposées; etc.

---

. , : .: , , .

     

Paléo-bactéries et minéralisations plombo-zincifères du Bled Zelfane (tunisie centrale)

Résumé Le Bled Zelfane est un synclinal mio-pliocène sur la bordure septentriono-orientale de l'ile de Kasserine. L'ile de Kasserine est une plate-forme devenue insulaire à partir du Crétacé supérieur et restée émergée jusqu'au Miocène moyen. Ce môle a été soumis apparemment pendant sa période continentale à un climat oxydant de type méditerranéen relativement sec. On note une certaine diversification dans la nature des dépôts en zones basses (secteur de Kasserine) et en zones hautes (secteur du Bled Zelfane). En zones basses, la sécheresse climatique a favorisé la formation de dépôts de gypse, d'argiles rouges et de calcrêtes. En zones hautes, une érosion par lessivage acide a créé des dépressions karstiques dans les calcaires du Crétacé supérieur (Aïn Khamouda) et dans les calcaires du Maëstrichtien (Sidi Mabrouk et Guémata). Le remplissage des cavités karstiques (poches, crevasses) s'est fait avec de l'argile blanche (halloysite), contenant des micro-cristaux de galène, avec de la calamine et des oxydes de fer. Les conditions climatiques étaient trop oxydantes pour que le zinc se dépose autrement que sous forme de calamine. Elles expliquent aussi la présence de paléo-algobactéries (aérobies) sur la calamine. La présence de micro-cristaux de galène dans l'halloysite serait liée à un sulfuretum et non à des conditions réductrices réelles. Il semble en effet que dans ces karsts du Bled Zelfane une flore bactérienne très riche a joué un rôle essentiel dans le piégeage d'éléments lourds et notamment dans la genèse de galènes supergènes et dans la cristallisation de la calamine. Une minéralisation, elle aussi plombo-zincifère, de type stratiforme, s'observe à la base de Miocène inférieur et montre de même des bactéries fossiles à foison.

---

Bled Zelfane is a Mio-Pliocene syncline on the NE edge of the palaeo-island of Kasserine, a platform which became insular at the beginning of the Upper Cretaceous and remained emergent until the Middle Miocene. During its long emergence this platform was affected by an oxidising, relatively dry, Mediterranaean-type climate. There exists a certain diversity in the sedimentary accumulations in both the lower (Kasserine area) and upper (Bled Zelfane area) sectors of this palaeo-relief. In the lower sectors the dry climate has favourised gypsum, red clays and calcrete formation. In the higher sectors erosion and leaching by acid waters has created karstic depressions in the Upper Cretaceous (Aïn Khamouda) and in the limestones of Maestrichtian (Sidi Mabrouk and Guémata). The karst cavities (pockets and fissures) are filled with white, halloysite clays containing micro-crystals of galena associated with calamine (Zn) and iron oxides. The climatic conditions were too oxidising to permit the formation of Zn other than in the form of calamine. The dry climate is also an explanation for the presence of aerobic palaeo-algobacteria on this calamine. The presence of micro-crystals of galena within the halloysite is probably related to a sulfuretum and not to effective reducing conditions. It would seem that the presence of a rich bacterial flora within the karst at Bled Zelfane has played a significant role in the stabilisation of heavy elements, and especially the supergene genesis of the galena. A Lead/Zinc mineralisation also exists at the base of the Miocene. This latter is diffused through the cement in conglomerates and sandstones.

     

Seismische Anisotropie des oberen Erdmantels und Intraplatten-Tektonik

Specially planned explosion seismic measurements in the oceans provided conclusive evidence that the velocity of P_n-waves depends on the azimuths of the direction of propagation through the upper mantle. The orientation of this azimuthal anisotropy suggests a close connection with the generation of the oceanic lithosphere: in the Pacific the maximum and minimum velocities are measured in a perpendicular and parallel direction to the axis of the oceanic ridges respectively. The observed anisotropy is so strong that a number of models for the generation of anisotropy can be discarded. The most likely cause is a preferred orientation of minerals. The generation of the anisotropy can be simulated in the laboratory under P-T-conditions of the upper mantle. The influence of the rate of deformation can be studied as well. A recent analysis of explosion seismic data in Southern Germany suggests that the continental upper mantle possesses also a velocity anisotropy dependent on azimuth.     

A method to determine crystallization temperatures of hydrated crystals by intracrystalline oxygen isotope effects

The fractionation of the oxygen isotopes between water molecules from different sites in CuSO₄ · 5H₂O has been measured for crystallization temperatures of 25, 40 and 50°C. The temperature dependence found provides a basis for the determination of crystallization temperatures from such intracrystalline oxygen isotope effects; also for hydrated crystals of mineralogical and geological interest. Necessary suppositions for the application of this method are discussed.