Non-linear energy-frequency curves in statistics of earthquakes

Summary The linear adjustment of the energy-frequency distribution of earthquakes is critically regarded. However, it contains some faults. Therefore, the logarithmic-normal distribution is proposed for adjusting energy-frequency observations of earthquakes. The parameters of the logarithmicnormal distribution are determined from observations by the method of least squares. For many examples from different epicentral areas and different time intervals the parameters of the logarithmicnormal distribution are calculated and compared with one another. It follows that the exact shape of the energy-frequency distribution is fixed by the total energy of all earthquakes occurring per unit of time. There must be the possibility of liberating the seismic energy of 10¹³ ergs in a given epicentral area of 1000 km² during one year, so that earthquakes can really occur.Publication No. 49 of the Institut für Geodynamik, 69 Jena (GDR), Burgweg 11. Forschungs-gemeinschaft der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin.     

Über die Beziehung zwischen äquatorialen Konvektionsregen und der Meereshöhe auf Ceylon

Zusammenfassung Die Beziehung zwischen äquatorialen Konvektionsregen und der Meereshöhe wird am Beispiel der Südabdachung der Haputale Range auf Ceylon (etwa 7° nördl. Br. und rund 1400 m Höhenunterschied) untersucht. Auf der Grundlage unveröffentlichter Niederschlagsmessungen von 21 Stationen, vorwiegend Teeplantagen, für die Periode von 1951–1965 wird die Änderung der Niederschlagsmenge mit der Höhe an Hand der mittleren jährlichen und mittleren monatlichen Niederschlagsmengen diskutiert. Hierbei ergibt sich im Jahresmittel und in den Monaten mit vorwiegend konvektiver Niederschlagsbildung — das sind die Intermonsunmonate März, April und Mai sowie Oktober und November —, daß nach anfänglicher Zunahme des Niederschlags mit wachsender Höhe oberhalb einer kritischen Höhenlage zwischen 900–1400 m NN eine stetige Abnahme des Niederschlags eintritt.

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Summary The relationship between equatorial convective rain and altitude above sea-level is investigated taking the southern slope of the Haputale Range in Ceylon (7° N, about 1400 m range of altitude) as an example. On the basis of unpublished precipitation observations of 21 stations, most of them on tea-estates, from the period 1951 to 1965 the variation of the amount of precipitation with altitude is discussed using mean annual and mean monthly precipitation totals. It appears that in the annual mean and during the months with prevailing convective rain — these are the intermonsoonal months March, April, May and October, November — the precipitation totals increase with altitude up to a critical level between 900 and 1400 m a.s.l. and then decrease again monotonically.

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Résumé On examine ici la relation existant entre les précipitations équatoriales de convection d'une part et l'altitude d'autre part. Pour ce faire, on se sert de l'exemple offert par le versant sud de l'Haputale Range de Ceylan (situé à environ 7° de latitude N et présentant une différence d'altitude de 1400 m environ). Sur la base de mesures non publiées des précipitations — mesures effectuées de 1951 à 1965 à 21 stations, en majeure partie des plantations de thé — on discute les modifications que subissent les sommes de précipitations avec l'altitude. Dans ce but, on utilise les moyennes annuelles et mensuelles de cet élément. Il en résulte que les précipitations augmentent tout d'abord avec l'altitude et cela jusqu'à une zone critique située entre 900 et 1400 m. Au-dessus, les précipitations diminuent de nouveau régulièrement. Cette constatation est valable aussi bien pour la moyenne annuelle que pour les mois caractérisés avant tout par des précipitations d'origine convective c'est à dire ceux qui se situent entre les périodes de mousson (mars, avril, mai, octobre et novembre).

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Mit 4 Abbildungen     

Synthetic and natural chlorine-bearing apatite

Hydrothermal syntheses of chlor-hydroxyapatite have been carried out between 300 and 700° C at a constant pressure of 1000 bar. The substitution of OH for Cl varies as a function of the amount of added CaCl₂, temperature, and pH. In the main reaction the incorporation of Cl is negligible at 300° C but increases to over 40 mole percent Cl-apatite at 700° C. A simple X-ray method for determining the Cl/Cl+OH ratio has been developed and this is also extended to fluorine-bearing chlor-hydroxyapatites. A number of natural chlor-fluorhydroxyapatites are discussed in the light of the X-ray method and the result of the synthesis.     

Relations between metamorphism and orogeny in a typical section of the Indian Himalayas

Summary A comprehensive geological and petrological investigation has been undertaken in an area of about 10 000 km² in the Indian Himalaya (S-Lahul, Himachal Pradesh). The development of mineral assemblages in metamorphic rocks of medium grade is considered to be a dominant Alpine event, although almost exclusively Paleozoic and Precambrian rocks have been involved. The Barrowian type of this metamorphism, ranging from the anchi- to the sillimanite zone, took place under the elavated T-gradient of about 4°C/100 m. It is suggested that normal geothermal conditions prevailed only in the outermost zone of this orogenic belt. In the Late Tertiary this metamorphic series has been moved as a huge nappe upon the Lower Himalaya. During this process a unique feature of reverse metamorphism has been formed. It can be shown that this feature was caused by a combination of metamorphism and very rapid tectonic movements.

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Beziehungen zwischen Metamorphose und Orogenese in einem typischen Querschnitt des Indischen Himalaya

Zusammenfassung Ein etwa 10 000 km² großes Gebiet des Indischen Himalaya (S-Lahul, Himachal Pradesh) wurde einer umfassenden geologischen und petrographischen Bearbeitung unterzogen. Die Ausbildung der in den mittelgradig metamorphen Gesteinen vorliegenden Mineralparagenesen wird als ein dominant alpines Ereignis betrachtet, obwohl fast nur paläozoische und präkambrische Gesteine einbezogen wurden. Die Metamorphose selbst ist von Barrow-Typus und reicht von der Anchi- bis zur Sillimanitzone. Sie fand unter einem erhöhten Temperaturgradienten von etwa 4°C/100 m statt. Nur in der äußersten Zone des Orogens entsprach der Gradient etwa normalen geothermischen Verhältnissen. Im Spättertiär wurde diese alpin-metamorphe Serie in Form einer mächtigen Kristallindecke dem Niedrigen Himalaya aufgeschoben. Dabei wurde eine einzigartige Zone inverser Metamorphose ausgebildet. Es konnte gezeigt werden, daß diese inverse Metamorphose durch das Zusammenwirken von Metamorphose und sehr rasch ablaufender Tektonik entstand.

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With 13 Figures

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Dedicated to Prof. Dr. Dr. h. c.B. Sander on the occasion of his 90th birthday.     

Sedimentpetrographische und mineralogische Untersuchungen an glaukonitführenden Kreidegesteinen Bayerns

Zusammenfassung Der Lösungsrückstand glaukonitführender Gesteine des bayerischen Helvetikums und der Regensburger Oberkreide enthÄlt Glaukonit der 1-M-Glimmermodifikation in den Glaukonitkörnern und in der Feintonfraktion < 2 Ø. Die einige zehntel- gro\en Glaukonitglimmer sind in den helvetischen Gesteinen als unregelmÄ\ig oder hexagonal begrenzte BlÄttchen ausgebildet, in den OberpfÄlzer Gesteinen als unregelmÄ\ig begrenzte oder leistenförmige Kristallite. Bei den helvetischen Gesteinen ist der Glaukonitglimmer in den Körnern und in der Feintonfraktion mit Chlorit (± Montmorillonit), in den oberpfÄlzischen Gesteinen dagegen mit Montmorillonit vergesellschaftet. Die Assoziation Glaukonit/Chlorit oder Glaukonit/Montmorillonit dürfte durch unterschiedliche marine Fazies bedingt sein. Es fehlt eine Korrelation zwischen dem diagenetisch gebildeten Dolomit und dem Chloritgehalt der Gesteine. Die Morphologie der Glaukonitkörner in allen helvetischen Gesteinen und im Regensburger Grünsandstein deutet auf eine authigene Bildung der Körner, dagegen sind im turonen Regensburger Glaukonitmergel die Körner abgerollt.

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The residue of glauconite-bearing rocks from the Bavarian Helvetic zone and the Upper Cretaceous of Regensburg contains glauconitic mica of the 1 M mica-type in the glauconite pellets as well as in the clay fraction < 2 Ø. The glauconite mica of the helvetic rocks are developed as irregular or hexagonaly shaped flakes, those from the rocks of the Upper Palatinate are irregular or form ledges. In the helvetic rocks the glauconitic mica of the fraction < 2 is associated with chlorite (± montmorillonite), in the rocks of the Upper Palatinate on the contrary only montmorillonite could be detected besides glauconitic mica. The association glauconite/chlorite or glauconite/ montmorillonite may be caused by differing marine facia. There is no correlation between dolomite formed by diagenesis and content of chlorite in the rocks. The morphology of the glauconite pellets in all Helvetic rocks and in the Grünsand from Regensburg indicates an authigenic formation of the pellets, whereas the pellets of the Turonic glauconitic marl from Regensburg are rounded by transport.

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Résumé Le résidu de dissolution des roches glauconieuses provenant de l'Helvétien bavarois et du Crétacé supérieur de Ratisbonne contient des micas glauconieux de la modification micacée 1 M dans les grains de glaucome et dans la fraction < 2 Ø. Les micas glauconieux de quelques dizaines de des roches de l'Helvétien ont des contours irréguliers ou des silhouettes hexagonales, tandis que les roches glauconieuses du Haut Palatinat ont des micas irréguliers ou montrent des agrégats de mica de forme plus allongée. Dans les roches helvétiques, le mica glauconieux est associé dans les grains de glauconie et dans la fraction < 2 Ø avec de la chlorite (± montmorillonite); dans les roches du Haut Palatinat au contraire, il est associé avec de la montmorillonite. L'association glauconite/chlorite ou glauconita/montmorillonite semble Être due à des différences de faciés marin. Il n'existe pas de corrélation entre la dolomie d'origine diagénétique et la teneur en chlorite des roches. La morphologie des grains de glauconie dans les roches helvétiques et dans les grès verts de Ratisbonne démontre une formation authigène des grains; par contre les grains des marnes à glauconie turoniennes de Ratisbonne sont arrondis.

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die Unterstützung der Arbeit durch eine Sachbeihilfe. Herrn Dr. W.Schmitt vom Institut für Technische Chemie der TU München verdanken wir die Erlaubnis zur Benutzung des Elektronenmikroskopes. Die Herren Dr. J.Kröger, Dr. M.Freimoser und Dr. A.Buchner stellten uns dankenswerterweise Probenmaterial zur Verfügung.     

Provenance and accumulation rates of opaline silica,Al, Ti,Fe, Mn,Cu, Ni and Co in Pacific pelagic sediments

Accumulation rates and chemical compositions have been obtained for pelagic sediments for 73 locations in the Pacific and for 11 in the Indian Ocean. The data for the Pacific show that many elements accumulate rapidly close to the continents and slowly in the central part of the ocean. This pattern is interrupted by two major zones of relatively high accumulation rates, one along the Equator and one along the East Pacific Rise. Deposition of opaline silica is almost completely restricted to areas of known high biological productivities at the Equator and at very high latitudes. Cu and Ni show stronger tendencies than Fe and Mn to precipitate with opaline silica. The highest accumulation rates of Fe and Mn in the open Pacific occur along the East Pacific Rise, to some extent also Cu and Ni are enriched there due to volcanic processes. Al and Ti show high accumulation rates only close to the continents; these elements appear to be almost completely terrigenous.Provenance studies of minerogen fractions, using the relations between Fe, Ti, Al and Mn, show that significant quantities of basaltic matter (oceanic crust) are incorporated into the sediments only in areas of very low total sedimentation rates in the vicinity of oceanic island groups such as Polynesia and Hawaii, whereas hydrothermal processes act as a major sediment source only on the East Pacific Rise. Sediments in the north as well as in the southernmost part of the Pacific are nearly entirely terrigenous. A balance estimate of the minerogen fraction of the deep-sea sediments from the open Pacific suggests that between 75 and 95% of all sediments in the Pacific are terrigenous and that submarine weathering (and release of basaltic debris in general) and submarine exhalations each account for only a small fraction of the sediments.     

Statistical characteristics of the vertical ozone distribution in mid-latitudes

Summary The correlation matrix for the vertical ozone distribution and the temperature-ozone cross-correlation matrix, which was calculated from ozone soundings made over Berlin between 1967 and 1970, the statistical structure of the vertical ozone profile (correlation coefficients, average profiles, average standard deviation, relative variability) was derived for the three ozone seasons. The partial ozone pressure does not at all heights follow a normal distribution (e. g. at tropopause level). Generally, the correlation between tropospheric and stratospheric ozone is rather poor. In some layers the highest correlation coefficients, i.e. –0.3 and +0.4, occur in autumn (October to December) and in winter and spring (January to April). The correlation between the ozone amounts of various stratospheric layers is distinct in autumn, less distinct in summer (May to September) and entirely missing from January to April. Conspicuous cross-correlations between temperature and ozone have been found for all three seasons. a) With a negative correlation between tropospheric temperature and middle tropospheric to middle stratospheric ozone (maximum up to –0.8); b) with a rather strong positive correlation between the ozone amount and the temperature in the lower stratosphere (maximum up to +0.84); c) with a positive correlation between the ozone amount of the middle stratosphere and the temperature of the middle stratosphere (maximum up to +0.8). The highest correlation coefficients occur in autumn.