Die tektonische Evolution der Erde von Pangäa zur Gegenwart ein plattentektonisches Modell

Zusammenfassung Das hier vorgestellte Modell basiert auf der Annahme, daß sich unter großen Landmassen, wie Pangäa zum Beispiel, in tektonischen Ruheperioden Wärme aus dem Erdinneren anstaut. Infolgedessen entwickelte sich vom Perm bis zur Kreide ein weites Konvektionstumorsystem; Pangäa zersplitterte und die kontinentalen Platten bewegten sich vom afrikanischen Zentrum weg. Die ozeanischen Rücken des Atlantiks und Indiks folgten den abwandernden Platten wie sich »öffnende Ringe«. Panthalassa, der Eo-Pazifik, wurde von allen Seiten überdriftet. Es muß einen Gegenstrom vom Pazifik im Mantel geben, welcher für die Auffüllung der zwischen den Pangäabruchstücken entstehenden ozeanischen Räume mit Mantelmaterial sorgt. Auch die ozeanischen Platten des Pazifiks bewegen sich vom zentralen »Darwin-Rise« weg. Der ostpazifische Rükken folgte der Bewegung und bildet heute einen ausgedehnten ostwärts gekrümmten Bogen. In den ozeanischen »Außenbögen« bildeten sich infolge der Dehnung Querrifts. Die Transformstörungen sind in beiden Systemen radial angeordnet. Die Terrains an Nordamerikas Westküste können nur östlich eines ostpazifischen Rückens aus ihrer ursprünglichen Position im zentralen Pazifik herausgewandert sein, also synchron mit dem sich öffnenden Pazifik. Die Kontinente bewegen sich möglicherweise solange von ihrer ursprünglichen Position weg, bis erneut eine große Landmasse zusammengedriftet ist. Unterhalb einer solchen »Neogäa« könnte sich wieder ein Konvektionstumor infolge von Wärmestau entfalten. Das findet vielleicht in Intervallen von einigen hundert Millionen Jahren statt und könnte die WILSON-Zyklen der Erdgeschichte erklären.

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The tectonic evolution of the earth from Pangea to the present a plate tectonic model

The model proposed here is based on the assumption that beneath giant landmasses (e.g. Pangea) heat from the inner earth is stored up and accumulated during periods of tectonic inactivity. Consequently below Pangea a huge convection bulge system developed from the Permian to the Cretaceous; Pangea split up and the continental plates moved away from the African centre. The oceanic ridges of the Atlantic and the Indic also followed the movement of the withdrawing continents like »opening rings«. The oceanic ridges always maintained their position in the middle of the spreading oceans above unidirectional flows in the upper mantle. Panthalassa which surrounded Pangea, was over-drifted from all sides. Since the »expansion« of Pangea is continuing even today, there must be a counter current of mantle material from the Pacific area, compensating the gaps between the fragments of Pangea. Consequently at the subduction zones a suction should exist, which pulls the Pacific plates under the advancing plates of the former Pangean continent. In the centre of Panthalassa another bulge from the upper mantle developed simultaneously with the bulge under Pangea. The Pacific oceanic plates moved away outwards from this central »Darwin rise«. The Eastpacific ridge also followed this movement eastwards and forms today a wide, ringlike arc. In the outer arcs of the Pangean and Pacific spreading ocean systems transverse ridges developed as a result of the extension of the older oceanic crust. The transform faults are radial structures in both »expanding« systems. The hotspot spurs of the Hawaii and Polynesian islands can be explained as the result of material derived from an independent slowly ESE moving deeper part of the mantle. The terrains on North Americas West cost moved away from their original position in the central Pacific ocean synchronously with the opening ocean on the east side of the advancing East Pacific ridge.The energy which drives the whole system is residual plus radioactive heat. Kinetic movements compensate the heat surplus of the earth. The continental plates of the Pangean system are moving away from their original position until a new giant landmass is formed by collision. Below such a stationary »Neogea« a heat bulge can develop again. This may take place perhaps in intervals of hundred of million years, explaining the WILSON-cycles in earth history.

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Résumé Le modèle présenté ici est basé sur l'hypothèse qu'endessous des grandes masses continentales — comme la Pangée p.ex. - il s'accumule, pendant les périodes de calme tectonique, de la chaleur d'origine interne. En conséquence, depuis le Permien jusqu'au Crétacé, un vaste système de convection s'est développé; la Pangée s'est morcelée et les plaques continentales se sont éloignées du centre africain. Les dorsales océaniques circum-africaines ont suivi le mouvement de ces plaques à la manière d'»anneaux concentriques«. La Panthalassa, précurseur du Pacifique, a été chevauchée de tous les côtés. Il doit s'être établi, dans le manteau, à partir du Pacifique, un contre-courant qui compense l'ouverture des océans en formation entre les fragments de la Pangée. Le Pacifique a donné lieu, lui aussi, à une expansion centrifuge; la dorsale est-pacifique a suivi le mouvement et forme aujourd'hui un arc bombé vers l'est. Dans les arcs océaniques extérieurs, l'expansion a provoqué la formation de dorsales transverses. Les failles transformantes montrent, dans les deux systèmes, des dispositions radiales. Les terrains de la côte W de l'Amérique du N ne peuvent provenir que d'une région située à l'Est de la dorsale est-pacifique dans sa position d'origine. Les continents s'éloigment et forme aujourd'hui un arc bombé vers l'est. Dans les arcs océaniques extérieurs, l'expansion a provoqué la forSous une telle »Néogée«, une nouvelle cellule de convection pourrait ensuite se développer. Ces phénomènes pourraient se dérouler dans un intervalle de quelques centaines de millions d'années, expliquant ainsi les cycles de Wilson dans l'histoire de la Terre.

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Stand und Entwicklungsmöglichkeiten der absoluten Schweremessungen

Summary The chief object treated here relates to the proposals of the author, to modify the wellknown thread-pendulum apparatus (FP), constructed byBessel 1826 at Königsberg, aiming at the introduction of modern physical methods and materials. This method seems to be the single one comparable in exactitude with reversion pendulum (RP). Further more the free fall method (FF) has been shortly discussed with regard to the expectable mean errors, for purpose of comparison with the two others. The FF-method seems not to be able to control the RP-measurements.

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Résumé L'objet principal de l'article se rapporte à des propositions de l'auteur ayant le but de modifier le bienconnu appareil à fil (FP), construit parBessel en 1826 à Königsberg. Les propositions tendent à l'introduction de méthodes et de matériaux physiques modernes. La méthode est probablement la seule comparable en exactitude aux pendules de reversion (RP). En outre la méthode de la chute libre (FF) a été discutée relativement aux erreurs moyennes expectables, au but de la comparaison avec les deux autres. La méthode FF est trouvée incapable à contrôler les mesures RP.

     

Der künstliche Mond als Hilfsmittel für Geodäsie und Astronomie

Summary The artificial moon, projected from serious scientists, presents, whenever previously without reality, a field of interesting theoretical problems. At first the figure of movement of the body itself within the varying gravity field, further more its observation by angles and distances relative to earth's body and to sky and the possible reconclusions to earth's figure and to natural moons movement. The latter beeing in a too far distance from the earth, the former surely will help to solve different problems of geodesy and astronomy.

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Résumé La Lune artificielle, comme projet d'une science sérieuse moderne, présente, quand même préalablement sans réalité, un grand nombre de problèmes théoriques intéressantes. Avant tout la figure elle même de sa route dans le champs variant de la gravité et de la force centrifuge, de plus l'observation par angles et distances relatives à la terre et au ciel, et les reconclusions à la figure de la terre et au mouvement de la Lune naturelle. Cette dernière se trouvant perpétuellement dans une position de distance trop grande, la première peut aider sans doute la solution de problèmes différents de géodésie et astronomie.

     

Sulla distribuzione della temperatura negli strati superiori della crosta terrestre

Riassunto Si determina la distribuzione teorica della temperatura in an gradino della crosta terrestre, quale si averebbe ai margini dei continenti o delle fosse cceaniche in condizioni di isotropia ed omogeneità del materiale; deducendone alcune particolarità.

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Summary The theoretical distribution of the temperature in a step-shaped part of the earth's crust has been determined, how it would be on the edge of the continents or the shelf of the oceans, under isotropic conditions and homogeneity of the material. Some inferences are deduced.

     

Composition of hydrous melts in equilibrium with quartz eclogites

Summary Compositions of the hydrous melts in equilibrium with garnet, omphacitic clinopyroxene and quartz have been investigated experimentally at 28.5 and 35 kbar. They are represented by silica-rich liquids (> 70% SiO₂) with low MgO, FeO and CaO contents. The removal of ca 10–15% of the magma of this composition may be sufficient to convert quartz eclogite formed after subduction of altered MORB into a quartz-free bimineralic eclogite assemblage, which is a common type of xenoliths in kimberlites.At 28.5 kbar the solidus temperature is between 700 and 750° C in the system quartz eclogite—water, and the high pressure amphibole-out boundary lies at ca 25 kbar in accord with the previous studies.

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Die Zusammensetzung wasserhältiger Schmelzen im Gleichgewicht mit Quarz-Eklogiten

Zusammenfassung Um Prozesse zu simulieren, die bei der Subduktion von Ozeanbodenbasalten durch partielle Anatexis im Stabilitätsfeld von Eklogiten ablaufen, wurde die Zusammensetzung wasserhältiger Schmelzen in Gleichgewicht mit Granat, Omphacit und Quarz bei 28.5 und 35 Kbar experimentell untersucht. Diese Schmelzen sind reich an SiO₂ (> 70 Gew%) und arm an Mg0, Fe0 and CaO. Die Extraktion von ca. 10–15% derartiger Schmelzen würde genügen, um quarzführende Eklogite, die durch die Subduktion von alteriertem MORB Material entstanden sind, in quarzfreie bimineralische Eklogite umzuwandeln wie sie häufig als Xenolithe in Kimberliten beobachtet werden.Im System Quarz-Eklogit-Wasser liegt die Solidustemperatur bei 28.5 Kbar zwischen 700 und 750°C. Die obere Stabilitätsgrenze von Amphibol liegt in diesem Temperaturbereich bei ca. 25 Kbar.

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With 1 Figures     

A note on the performance of the multiply-upstream semi-Lagrangian advection schemes for one-dimensional nonlinear momentum conservation equation

Summary Two-time-level multiply-upstream semi-Lagrangian schemes were examined in the case of the self-advecting, one-dimensional nonlinear momentum conservation equation. The shock formation process was analyzed. It is pointed out that the shocks cannot be created in the truncated systems satisfying the Pudykiewicz, Benoit and Staniforth criterion.The numerical integrations were restricted to 12 h. It was shown that, at least in the sub-CFL range, increased complexity of the scheme can compensate reduced horizontal resolution. A considerable sensitivity of the schemes with respect to the time step was detected. In the super-CFL mode, several windows on various time scales were found within which the Pudykiewicz, Benoit and Staniforth criterion was satisfied. The time step of 1.44 times the maximum time step allowed by the CFL criterion was used in the semi-Lagrangian runs.The super-CFL, semi-Lagrangian solutions were diverging progressively from the sub-CFL ones as the forecasts advanced. This was also reflected in the energy spectra.Unacceptably large energy losses were encountered in the super-CFL, semi-Lagrangian runs. Most of these losses could be explained by the reduced mean wind speed, i.e., the amplitude of the zero wavenumber wave. At the same time, the energy content in the shorter waves increased. In a more complex model, such a situation would resemble a loss of zonal, and an increase of transient eddy kinetic energy.A trajectory error measure was defined as the maximum absolute value of the distance between the actual arriving point of the particle originating at the estimated departure point, and the grid point assumed to be the arrival point in the semi-Lagrangian procedure. In contrast to the sub-CFL regime, this measure could reach a considerable fraction of the grid distance in the computations with the super-CFL time steps.In the physical system considered, the trajectories are determined only by the velocities at the departure points. With the semi-Lagrangian schemes the distances traveled by the particles are estimated on the basis of the velocities at the points downstream with respect to the departure points. Thus, unless the solution is smooth (in space and time) on the scales of the extrapolation distances/times, the upstream extrapolation does not promise the convergence of the solution.With 16 Figures     

La constante solar

Zusammenfassung Aus der Temperatur der Sonnenoberfläche und der Entfernung Sonne-Erde ergiebt sich die Solarkonstante 2.4 in Uebereinstimmung mit dem rohen Wert, der die Instrument-Temperatur berücksichtigt. Da an den meisten Observatorien die mittägliche Sonnenhöhe nicht ausreicht für eine genaue Bestimmung der Solarkonstante, wird 2.4 als rohe vorläufige Solarkonstante vorgeschlagen, bis im Laufe der nächsten 2 Jahre eine genauere Bestimmung vorliegt. Vermutlich ist auch die Strahlungskonstante von dem Temperaturfehler beeinflusst.