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.

---

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.

---

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.

---

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

---

---

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.

---

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.

---

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.

---

() , . .. , . , , ; , . . . .

---

---

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

---

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

Die Intensitätsverteilung der Himmelsstrahlung während der totalen Sonnenfinsternis Am 15. 2. 1961 auf Grund photographischer Messungen

Zusammenfassung Es wird über eine photographische Methode berichtet, die gestattet, die Verteilung der Himmelsstrahlung zu bestimmen. Der Himmel wird mit einer Weitwinkelkamera photographiert und die Aufnahmen werden mit einem Photometer ausgewertet. Über einen Graukeil, der auf das gleiche filmmaterial aufbelichtet und mit den Aufnahmen zusammen entwickelt wird, lassen sich die mit dem Photometer ermittelten Schwärzungswerte in (relative) Intensitätswerte der Himmelsstrahlung umrechnen. Der durch das Photoobjektiv bedingte Helligkeitsabfall von der Bildmitte aus nach den Bildrändern zu wird experimentell ermittelt und als Korrektur an den Meßwerten angebracht. Die Intensitätsverteilung der Himmelsstrahlung während der totalen Sonnenfinsternis am 15. Februar 1961 in Viareggio (Norditalien), am Abend zuvor und am Folgetag wird wiedergegeben und diskutiert. Während der totalen Verfinsterung spiegelt sich insbesondere die Wanderung des Mondschattens relativ zum Beobachtungsort in den Darstellungen wieder. Während der partiellen Verfinsterung ist dagegen die relative Helligkeitsverteilung praktisch die gleiche wie bei unverfinsterter Sonne.

---

Summary A photographic method is described which permits to determinate the distribution of the sky radiation. The sky is photographed by a wide angle camera and the resulting pictures are evaluated by a photometer. A photometric step wedge copied on a film of the same type and number is developed together with the pictures. Then the density values measured by the photometer can be transformed into (relative) intensity values of the sky radiation. The decrease in brightness from the centre of the picture to the rim caused by the photographic lens is determined experimentally and is taken into account as a correction to the density values. The distribution of intensity of the sky radiation in Viareggio (North Italy) during the total eclipse of the sun on the 15th of february 1961, on the previous evening and on the following day are shown and discussed. During the total eclipse especially the migration of the moon's shadow in relation to the observation point is clearly defined. During the partial eclipse, however, practically the same relative distribution of sky radiation is found as without eclipse.

     

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.     

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.

---

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.

     

A high‐resolution relative time scale for the Viséan Stage (Carboniferous) of the Kulm Basin (Rhenish Mountains,Germany)

The Viséan (Carboniferous) sedimentary succession of the basinal Kulm facies (Rhenish Mountains) was investigated in detail in order to achieve a high‐resolution stratigraphic subdivision and correlation. Additionally, the ranges of fossil index taxa (ammonoids), fossil marker beds, volcaniclastic horizons and sedimentary features (e.g. colour changes) were integrated in the correlation. As a result, a comprehensive database was compiled, which contains 190 stratigraphic events of the Viséan interval of this area. Several sections are almost completely composed of shales, which are regarded to represent a slow but constant basinal background sedimentation of the Kulm facies. The thickness of lithological homogeneous sections thus indicates an approximately linear record of time and the average thicknesses of biozones and positions of stratigraphic events can easily be calculated from the compiled database. The result is an approximately time‐linear biostratigraphic scale for the Viséan Stage of the Kulm Basin. Given a numerical length of the Viséan Stage of ca. 19 Ma, 190 stratigraphic events give a mean resolution of 100 000 years. This is unique in Palaeozoic stratigraphy. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Calcium-isotope fractionation in selected modern and ancient marine carbonates

The calcium-isotope composition (δ^44/42Ca) was analyzed in modern, Cretaceous and Carboniferous marine skeletal carbonates as well as in bioclasts, non-skeletal components, and diagenetic cements of Cretaceous and Carboniferous limestones. In order to gain insight in Ca²⁺_aq-CaCO₃-isotope fractionation mechanisms in marine carbonates, splits of samples were analyzed for Sr, Mg, Fe, and Mn concentrations and for their oxygen and carbon isotopic composition. Biological carbonates generally have lower δ^44/42Ca values than inorganic marine cements, and there appears to be no fractionation between seawater and marine inorganic calcite. A kinetic isotope effect related to precipitation rate is considered to control the overall discrimination against ⁴⁴Ca in biological carbonates when compared to inorganic precipitates. This is supported by a well-defined correlation of the δ^44/42Ca values with Sr concentrations in Cretaceous limestones that contain biological carbonates at various stages of marine diagenetic alteration. No significant temperature dependence of Ca-isotope fractionation was found in shells of Cretaceous rudist bivalves that have recorded large seasonal temperature variations as derived from δ¹⁸O values and Mg concentrations. The reconstruction of secular variations in the δ^44/42Ca value of seawater from well preserved skeletal calcite is compromised by a broad range of variation found in both modern and Cretaceous biological carbonates, independent of chemical composition or mineralogy. Despite these variations that may be due to still unidentified biological fractionation mechanisms, the δ^44/42Ca values of Cretaceous skeletal calcite suggest that the δ^44/42Ca value of Cretaceous seawater was 0.3-0.4‰ lower than that of the modern ocean.     

Geochemistry of oceanic carbonatites compared with continental carbonatites: mantle recycling of oceanic crustal carbonate

Major and trace element and Sr-Nd-Pb-O-C isotopic compositions are presented for carbonatites from the Cape Verde (Brava, Fogo, Sáo Tiago, Maio and Sáo Vicente) and Canary (Fuerteventura) Islands. Carbonatites show pronounced enrichment in Ba, Th, REE, Sr and Pb in comparison to most silicate volcanic rocks and relative depletion in Ti, Zr, Hf, K and Rb. Calcio (calcitic)-carbonatites have primary (mantle-like) stable isotopic compositions and radiogenic isotopic compositions similar to HIMU-type ocean island basalts. Cape Verde carbonatites, however, have more radiogenic Pb isotope ratios (e.g. ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=19.3-20.4) than reported for silicate volcanic rocks from these islands (18.7-19.9; Gerlach et al. 1988; Kokfelt 1998). We interpret calcio-carbonatites to be derived from the melting of recycled carbonated oceanic crust (eclogite) with a recycling age of ~1.6 Ga. Because of the degree of recrystallization, replacement of calcite by secondary dolomite and elevated ‘¹³C and ‘¹⁸O, the major and trace element compositions of the magnesio (dolomitic)-carbonatites are likely to reflect secondary processes. Compared with Cape Verde calcio-carbonatites, the less radiogenic Nd and Pb isotopic ratios and the negative Ɨ/4 of the magnesio-carbonatites (also observed in silicate volcanic rocks from the Canary and Cape Verde Islands) cannot be explained through secondary processes or through the assimilation of Cape Verde crust. These isotopic characteristics require the involvement of a mantle component that has thus far only been found in the Smoky Butte lamproites from Montana, which are believed to be derived from subcontinental lithospheric sources. Continental carbonatites show much greater variation in radiogenic isotopic composition than oceanic carbonatites, requiring a HIMU-like component similar to that observed in the oceanic carbonatites and enriched components. We interpret the enriched components to be Phanerozoic through Proterozoic marine carbonate (e.g. limestone) recycled through shallow, subcontinental-lithospheric-mantle and deep, lower-mantle sources.