Zur Baugeschichte der Ardennen I

Zusammenfassung Die bereits kaledonisch gefalteten Massive in den Ardennen wurden von der variscisdien Tektogenese (asturische Phase) mehr oder weniger überprägt. Vorstellungen über diese Überprägung älterer Strukturen und deren Vergitterung mit jüngeren Verformungsrichtungen sowie über den Einfluß der kaledonischen Kerne (Unterstockwerk) auf das Faltenstreichen der devonischen Mantel-Schichten (Oberstockwerk) lassen sich vor allem in der Antiklinalzone der Hochardennen im Massiv von Rocroi, im Massiv von Serpont und im Massiv von Stavelot gewinnen.

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Résumé Les massifs des Ardennes, déjà plissés à l'ère caledonienne furent plus ou moins remaniés par la tectogénèse hercynienne (phase asturienne). C'est surtout dans la zone anticlinale des hautes Ardennes, dans le massif de Rocroi, dans le massif de Serpont et dans le massif de Stavelot qu'on peut se faire une idée en bons affleurements de ce remaniement de structures plus anciennes et de leurs interférences avec des directions de déformation plus jeunes ainsi que de l'influence des anciens massifs calédoniens (étage inférieur) sur la direction du plissement des couches de revêtement dévoniennes (étage supérieur).Dans ces massifs, les couches du dévonien sont plus ou moins fortement plissés ou disposés par écailles avec le socle calédonien. Dans le massif de Rocroi, dans le massif de Serpont et dans la partie ouest du massif des Stavelot les couches du socle présentent des structures qui sont totalement différentes des couches de revêtement dévoniennes et coupé de façon discordante des couches gedinniennes inférieures.Dans le massif de Rocroi et surtout dans le massif de Serpont, la tectogénèse hercynienne a exercé le même effet que l'orogénèse calédonienne plus ancienne sous l'influence d'un plan d'efforts semblable orienté Nord-Sud. L'auteur, à l'aide d'un exemple, celui du massif de Serpont, essaye d'analyser la structure du plissement calédonien originel déroulement des plis des couches gedinniennes et reformation constructive de la déformation conditionnée par le clivage hercynien.A la différence des deux massifs occidentaux, dans le massif de Stavelot, les structures de plissement calédoniens orientées d'est en ouest furent remaniées sous angle oblique par la tectogénèse hercynienne. Ce mouvement a entraîné, à différents endroits, le déplacement des axes calédoniens en direction hercynienne. C'est ce qui a produit un style de mouvement et de structure étranger aux autres massifs. Le fort rétrécissement hercynien eut pour conséquence des charriages à différents endroits.

     

Transform faults in Island

In Iceland the mid-Atlantic ridge rises above sea-level for a north-south-extension of 350 km. One or two east-west-directed transform faults may be expected on land in Iceland, since the mid-Atlantic ridge is offset by transform faults every 100–200 km.Two of these faults, the Reykjanes Fracture Zone in southern Iceland, and the Tjörnes Fracture Zone in northern Iceland, have been located by recent seismological activity (Ward, 1971).There are no strike-slip faults within the Tjömes Fracture Zone that support transform faulting on land. En echolon faults may indicate a status nascendi of lateral offset for the Reykjanes Fracture Zone. A third transform fault, the Snaefellsnes-Vatnajökull Fracture Zone, however, was already active about 3 m.y. ago, when the rift system in southern Iceland began to spread faster than in northern Iceland. The features resulting from this process can be observed in (1) a change in strike from a northerly trend in northern Iceland to a north-easterly direction in southern Iceland; (2) the separation of the rift axis in southern Iceland into two branches; (3) right lateral strike-slip movements along the Snaefellsnes-Vatnajökull Fracture Zone with an offset of about 100 km.Field mapping and observations from air photographs have enabled the construction of a detailed tectonic pattern for the latter zone. The Pleistocene to Postglacial volcanic activity, the offset of magnetic anomalies, and recent active seismicity support the mechanism of transform faulting.At least 3 m.y. ago the west-wandering Icelandic Rift System started with higher spreading rates, revealing a trend to connect directly the Reykjanes- and the Iceland-Jan Mayen Rift Systems. Since that time three crustal plates proceeded from the Vatnajökull Triple Junction with different drift velocities, inducing the activity of the Snaefellsnes-Vatnajökull Transform Fault, which separates the north-western from the south-western Icelandic plate.

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Zusammenfassung In Island erhebt sich der zentrale Teil des Mittelatlantischen Rückens auf einer N-S-Erstreckung von 350 km über den Meeresspiegel. Das regelmäßige Auftreten E-W-gerichteter transform faults, die im Abstand von 100–200 km die Mittelatlantische Schwelle queren, läßt auf die Ausbildung einer oder mehrerer transform faults im Bereich der Insel schließen.Zwei in E-W-Richtung und damit rechtwinklig zur isländischen Riftzone verlaufende, seismologisch aktive Zonen wurden im S der Insel (Reykjanes Fracture Zone) und im N (Tjörnes Fracture Zone) als transform faults beschrieben (Ward, 1971). Jedoch keines der beiden Systeme gibt einen lateralen Versatz von geologischen Einheiten und magnetischen Anomalien zu erkennen. In gleicher E-W-Streichrichtung wie die beiden vermuteten transform faults erstreckt sich zwischen der Snaefellsnes-Halbinsel und dem Vatnajökull eine rechtsdrehende Blattverschiebung mit einem Horizontalversatz von etwa 100 km. Die Störung entstand vor etwa 3 Millionen Jahren, als das südisländische zentrale Riftsystem gegenüber dem nördlichen eine höhere Driftgeschwindigkeit entwickelte, und war aktiv bis in die jüngste Zeit.Der Richtungswechsel von durchweg N-S-streichenden geologischen und tektonischen Strukturen im N der Insel und NE-SW-gerichteten Einheiten, sowie die Aufspaltung der Riftzone in zwei getrennte Äste im S, können als Ergebnis dieses Vorganges angesehen werden.Die tektonisch interessantesten Abschnitte der Snaefellsnes-Vatnajökull-Transform Fault wurden kartiert. Kartierung und vorliegende Luftaufnahmen ermöglichten eine detaillierte Darstellung des tektonischen Musters.Gleichzeitig mit der Snaefellsnes-Vatnajökull-Transform Fault entstand der Vatnajökull-Tripel-Punkt, von dem sich drei Krustenplatten mit unterschiedlichen Driftgeschwindigkeiten entfernen. Seit dieser Zeit zeigt das W-wandemde isländische Rift-system den Trend, eine unmittelbare Verbindung zwischen Reykjanes- und Island-Jan-Mayen-Rücken herzustellen.

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Résumé En Islande, la partie centrale de la dorsale Atlantique médiane est exondée sur une longueur de 350 km en direction N-S. La présence régulière de failles transformelles de direction E-W traversant le seuil médian de l'Atlantique à des distances de 100 à200 km, permet de conclure à la formation d'une ou de plusieurs failles transformelles sur l'étendue de l'île.Deux zones de direction E-W, et par conséquent d'allure perpendiculaire au rift islandais (la zone de fractures de Reykjanes au S de l'île et la zone de fractures de Tjörnes au N), ont été décrites comme failles transformelles à cause de leur activité séismique (Ward, 1971). Mais aucun de ces deux systèmes ne montre de décrochement des unités géologiques pas plus que des anomalies magnétiques. Avec la même direction E-W que celle des deux failles transformelles présumées, s'étend un autre décrochement dextrogyre entre la presqu'île du Snaefellsnes et le glacier Vatnajökull. Cette faille est apparue il y a trois millions d'années, lorsque le rift central de la partie S de l'Islande se développait avec une vitesse supérieure à celle du Nord de l'Islande; elle fut active jusque récemment.Le changement de direction des structures géologiques et tectoniques d'allure N-S dans le N de l'île et des unités dirigées NE-SW, comme aussi l'ouverture de la zone de rift en 2 branches séparées dans le S, peuvent être considérés comme le résultat de ce processus. La cartographie de ces sections tectoniquement très intéressantes liées à la faille transformelle de Snaefellsnes-Vatnajökull a été levée.La cartographie et les vues aériennes présentées ont permis une figuration détaillée de cette manifestation te tonique.En même temps que la faille transformelle Snaefellsnes-Vatnajökull, il se développait le triple point du Vatnajökull, à partir duquel trois plaques crustales divergent avec des vitesses différentes. Depuis cette époque le compartiment islandais possède l'allure d'une liaison immédiate entre la dorsale de Reykjanes et celle de l'Islande-Jan Mayen.

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, N-S , 350 . , E-W 100–200 - , , . , E-W . . : ( Reykjanes Fracture), ( Tjörnes Fracture). , (Ward, 1971). , . , Snaefellsnes Vatnajökull . 3 , - . N-S NE-SW , — , . Snaefellsnes Vatnajokull. . Snaefellsnes-Vatnajökull Vatnajökull-Tripel, , . , aW, Reykjanes-Island-Jan-Mayen.

     

Zum Vorkommen von Pyrophyllit,Gümbelit und Quarziten in der Kontaktaureole des Bramscher Massivs

Zusammenfassung Die geophysikalischen Untersuchungen am Störkörper von Bramsche, ca. 20 km N Osnabrück, deuten auf einen basischen Intrusivkörper in ca. 5 km Tiefe. Hohe Inkohlungsgrade in karbonischen bis kretazischen Sedimenten lassen eine starke Wärmequelle mit einem bis zu den Karbonhorsten südlich und westlich Osnabrück reichenden Kontakthof vermuten, mit einem Maximum der Inkohlung im Gebiet der geophysikalischen Anomalie.Während sich an den Karbonhorsten um Osnabrück sulfidisch-barytische Erze kretazischen Alters finden, fehlen jegliche Vererzungsspuren im Zentrum der Anomalie. Hier könnten lediglich Pyrophyllit und Quarzitisierungen im Malm des Gehns und das Vorkommen von Gümbelit im Piesberg-Karbon auf Auswirkungen der Intrusion hinweisen. Ausbildung (Faseraggregate der Phyllosilikate) und geologisches Auftreten (keine laterale Verteilung) sprechen aber für eine im weitesten Sinne lateral-sekretionäre Entstehung.Experimente vonNoll (1936) undAlthaus (1966) ergaben eine Bildungstemperatur für Pyrophyllit von ca. 390° C. Es finden sich jedoch keine pegmatitisch-pneumatolytischen oder katahydrothermalen Mobilisate in diesem Gebiet. Somit sollte die Bildungstemperatur für den Pyrophyllit niedriger gewesen sein. Selbst wenn die Bildungstemperatur bekannt wäre, wäre es schwierig, den hydrothermal gebildeten Pyrophyllit als geologisches Thermometer zu benutzen.- Geothermische Überlegungen zur Kalkulation der Intrusionstemperatur lassen sich hier somit nur noch mit Hilfe des Inkohlungsgrades vornehmen.

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Geophysical researches at the Bramsche anomaly, about 20 km north of Osnabrück in NW-Germany indicate a basic intrusive body at the depth of about 5 km. A big source of heat with a contact zone reaching to the Carboniferous horsts south and west of Osnabrück is supposed by the increase of coalification in Carboniferous up to Cretaceous sediments, which has the highest degrees of coalification in the region of the geophysical anomaly.While there are sulfide deposits with barytic gangue of Cretaceous age at the Carboniferous horsts near Osnabrück, there are no ore-traces in the centre of the anomaly. Only the occurence of pyrophyllite and quartzites in the Malm of the Gehn-hills and the occurrence of gümbelite (Mg-hydromuscovite) in the Carboniferous sediments of Piesberg-horst may indicate the influence of the intrusion. - But habit (fibre-aggregates of the phyllosilicates) and geologic occurence (no lateral distribution) of these mineralisations suggest a formation by lateral secretion in a broader meaning of the term.Experiments byNoll (1936) andAlthaus (1966) proved a temperature of about 390° C for the formation of pyrophyllite. But there are no pegmatitic-pneumatolytic or kata-hydrothermal mobilisations in this district. Therefore it is assumed that the temperature of the formation may be lower under other conditions. Even if the temperature of this formation were known, it would be difficult to use pyrophyllite — formed under hydrothermal conditions — as a geologic thermometer. - Geothermal conclusions to calculate the temperature of the intrusion are only possible by using the decrease of volatile matter of the coals.

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Résumé Les recherches géophysicales du corps failleux de Bramsche, à environ 20 km au nord d'Osnabrück font penser à un corps intrusit basique à 5 km sous la surface. De grands degrés d'houillification en des sédiments carbonifères et crétacés révèlent une forte source de chaleur avec une auréole de contact s'étendant jusqu'aux horsts carbonifères au sud et à l'ouest d'Osnabrück, avec un maximum d'houillification dans la région de l'anomalie géophysicale.Bien qu'on trouve des airains crétacés sulfurés avec barytine, aucune trace de minéralisation n'est visible au centre de l'anomalie. Ce n'est que la pyrophyllite et les quartzites dans le Malm du Gehn et l'existence de gümbelite (Mghydro-muscovite) dans le Piesberg-Karbon qui peuvent indiquer des effets d'intrusion. La structure et l'existence géologique font plutôt penser à une genèse latéralement sécrétionaire. Des conclusions géothermiques pour calculer la température d'intrusion ne sont à entreprendre qu'à l'aide du degré d'houillification.

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(Bramsche) 20 (Osnabrück), , 5 . , - , * — . (Osnabrück) , . () (Gehn) - (Piesberg) . . , , . ()

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Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. H.Harder danke ich für die Anregung zu dieser Arbeit im Rahmen einer regionalen lagerstättenkundlichen Dissertation. Für weitere Hinweise und Diskussionen bin ich Herrn Prof. Dr. B.Brockamp verpflichtet.     

Geophysical prospecting in the Lake Victoria goldfields

Two areas of the Lake Victoria Region in Tanzania, where most of the old gold prospects are situated, were chosen for a comprehensive mineral survey. Since most of the country is covered by tropical soils, geophysical methods were applied. The gold occurs in quartz veins, shear zones and impregnation deposits, sometimes closely associated with sulphides or graphites, mostly in the archean country rocks of the Nyanzian System. The Nyanzian rocks form irregular shaped rafts in the roof of the central granite and have nearly the same physical properties as the gold occurrences. This obstacle was overcome by a special combination of geophysical methods:Airborne magnetic and electromagnetic surveys were flown in order to distinguish major fault zones, conducting horizons and profound changes in lithology.In promising areas, selected from the airborne results or from the presence of old mine workings, special grids were cut out and pegged. These grids were surveyed with magnetometer and E. M. Gun. The results, evaluated in contour and derived structural maps, produced the important tectonic features of the areas.These informations formed the background for the finalTuram survey, which gave in some instances direct indications of the mineralized quartz veins. This combination revealed also so many particulars of the structural pattern, that extensions of the deposits could be established and it became possible, to carry out trenching and drilling programmes successfully. The application of the combined methods is explicated on the example of one particular mineralized quartz vein of Sarama Area.

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Zusammenfassung Zwei Gebiete am Victoriasee in Tanzania, in denen zahlreiche alte Goldbergbaue liegen, wurden durch eine Mineralprospektion erfaßt. Da ein großer Teil des Landes von tropischen Lehmen überdeckt wird, mußten geophysikalische Methoden angewendet werden. Das Gold kommt in Quarzgängen, Scherzonen und Imprägnations-Lagerstätten vor, teilweise in enger Verbindung mit Sulfiden oder Graphit, zumeist innerhalb der archaischen Gesteine des Nyanzian, die als unregelmäßig gestaltete Flöße im Dach des Zentralgranites schwimmen. Diese Serie besitzt nahezu dieselben physikalischen Eigenschaften wie die Goldvorkommen. Dieses Problem wurde durch eine besonders geeignete Kombination geophysikalischer Methoden gelöst:Magnetische und elektromagnetische Flugvermessungen wurden gleichzeitig durchgeführt, um Hauptverwerfungen, gut leitende Horizonte und die Verbreitung der wichtigsten Gesteine festzustellen.In höffigen Gebieten, die nach den Ergebnissen der Flugvermessungen oder nach der Lage alter Goldbergbaue ausgewählt wurden, sind besondere Netzwerke ausgeschlagen und verpflockt worden. Magnetometer und E.-M.-Gun-Messungen erfolgten zuerst; ihre Ergebnisse, in Isolinienkarten und abgeleiteten Strukturkarten ausgewertet, spiegelten die wichtigsten tektonischen Einheiten des Untersuchungsgebietes wider.Diese Resultate bildeten die Grundlage für die abschließendenTuram-Messungen, die direkte Hinweise auf die vererzten Quarzgänge erbrachten. Diese Verbindung unterschiedlicher Untersuchungsmethoden gab außerdem so viele Einzelheiten des geologischen Aufbaues wieder, daß die Ausdehnung einiger Erzkörper festgestellt und Schürf sowie Bohrprogramme erfolgreich ausgeführt werden konnten. Die Anwendung dieses Verfahrens wird am Beispiel einer typischen Quarzgang-Goldlagerstätte aus dem Sarama-Gebiet erläutert.

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Résumé Une recherche minière a été effectuée dans deux secteurs de la région du Lac Victoria en Tanzanie, où se trouve située la majorité des anciennes mines aurifères. De différentes méthodes géophysiques furent appliquées au cours de cette recherche, compte-tenux de l'importante altération de type tropical existant dans cette région. L'or se rencontre dans des veines de quartz, des zones de cisaillement ou en imprégnations diffuses et se trouve fréquemment associé à des sulfures et du graphite. La minéralisation est intrusive dans les formations précambriennes du Nyanzien. Ces formations constituent des îlots de forme irrégulière répartis dans le granite et ont, géophysiquement parlant, sensiblement les mêmes propriétés physiques que les formations aurifères. Cet obstacle fut levé en utilisant une combinaison spéciale de méthodes géophysiques:Une campagne de géophysique aéroportée (magnétométrie et électromagnétisme) fut effectuée en vue de repérer les failles principales, les horizons conducteurs et les changements lithologiques majeurs.Une étude au sol par magnétométrie et électromagnétisme (E. M. Gun) fut alors entreprise dans les zones favorables, choisies sur la base des résultats de la géophysique et de l'importance des anciens travaux miniers, suivant une maille spéciale qui avait été jalonée au préalable sur le terrain. Les résultats furent consignés sous forme de cartes de contours et révélèrent les principales marques caractéristiques tectoniques de la région.Ces informations servirent de base à une campagne auTuram qui donne en certains endroits des indications précises sur les veines de quartz aurifère.Cette combinaison de méthodes géophysiques permit d'établir l'aspect structural de la région à un degré tel qu'il fut possible de déterminer l'extension des gisements et il devint alors possible de réaliser avec succès les programmes de prospection superficielle et de sondage. A titre d'exemple, l'application de ces méthodes combinéses est détallée pour une veine de quartz aurifère de la région de Sarama.

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Herrn Professor Dr.Roland Brinkmann zum 70. Geburtstag gewidmet.

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Annotation note of the editorial staff: Due to lack of time we have not been able to alter the text of this paper.     

Deformation und Umwandlung von Plagioklas durch Stoßwellen in den Gesteinen des Nördlinger Ries

Plagioclase from fragments of crystalline basement rocks in breccias found in the area of the Nördlinger Ries crater displays characteristic plastic deformation and phase transition phenomena due to shock metamorphism at different pressures in the range of 100 to 1000 kilobars.These phenomena are discussed in the scope of a progressive impact metamorphism the degree of metamorphism reflecting a radial gradient of pressure and temperature diminishing outward from the point of meteorite impact.Within the lowest pressure range of about 100 to 300 kilobars (shock stage I) strong fracturing and plastic deformation such as bending of crystals, deformation bands and planar features (lamellae of lowered refractive index and of lowered or no birefringence) are to be found. The lamellae which are mostly isotropic, are interpreted as slip bands the glide planes of which are low indices planes of the plagioclase lattice such as (001), (010), (100), (1¯20), (130) and others. These slip bands are unknown from feldspar formed by normal processes within the earth's crust. Plagioclase of such a stage of deformation shows an unusual strong decrease of refraction and birefringence. Its optical properties are those of a highly disordered plagioclase. It may be called diaplectic plagioclase.Total isotropization of plagioclase is a typical feature of the pressure range from 300 to 500 kilobars (shock stage II). This glass which is called diaplectic glass differs strongly from the normal glass in physical properties and structural state. It is formed by a kind of solid state transformation without actual melting.Shock pressures in the order of 500 to 650 kilobars (shock stage III) are able to cause selective melting of plagioclase grains in a crystalline rock. Normal glasses with vesicles and streaks are formed by this process.Within the pressure range of about 650 to 1000 kilobars (shock stage IV) residual temperatures are so high that total melting of rocks occurs. Plagioclase melts are mixed inhomogenously with other silicate melts forming rock melts which can be found in suevite as flat glassy bombs. Vaporization of silicates must be expected in the upper pressure range of this shock stage.Statistical universal stage measurements on the fabric of plagioclase support theoretical considerations after which the deformation pattern of a single crystal should depend on the fabric relations to the surrounding minerals and on their physical properties. Strongly inhomogenous deformation of plagioclase minerals within the microscopic rock scale was observed because polycrystalline rocks are disorganizing a unique shock front by interaction of wave fronts at interfaces and free surfaces and perhaps by multiwave shocks. Directions of compressive and tensile stresses on a mineral are therefore changing from grain to grain.