The rheology of polymineralic rocks — an approach

Deduced from empirical and theoretical work, a model is proposed for the rheology of bi- and polyphase rocks based on the rheology of the components, their volume fractions, and their geometrical distribution. The model is formulated for the common case where some minerals deform by crystall plasticity at steady state and others, stronger ones, deform in the vincinity of the brittle-ductile transition.The model results from a combination of a load-carrying framework model and a two-block model. The first model is valid for the field, where stress is mainly accommodated by interconnecting stronger phases. The second model describes the case where strain is concentrated mainly within the weaker phase. The transition-point from one partial-model to the other depends on the material properties of the minerals involved. With increasing strain, it shifts first to higher then to lower contents of weaker materials, due to an increase of contrast in competence and to the development of a mechanically induced compositional foliation. Finally, the rheology of the resulting well foliated rock is dominated by the rheology of the weakest component.

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Zusammenfassung Basierend auf empirischen und theoretischen Arbeiten wird ein Modell für zwei- und mehrphasige Gesteine vorgestellt, mit dem die Gesamt-Rheologie als Funktion der Rheologien der einzelnen Phasen, ihren volumenmäßigen Anteilen am Gesamtgestein und ihrer geometrischen Verteilung formuliert werden kann.Das Modell entsteht durch die Verbindung zweier Teil-Modelle. Das eine nimmt ein tragendes Gerüst, aufgebaut durch härtere, vorwiegend spröd bis kataklastisch deformierende Mineralien an. Das zweite gilt für den Bereich, wo die Verformung vollständig durch weiche Komponenten aufgenommen wird.Der Übergang vom Gültigkeitsbereich des einen in denjenigen des anderen Teilmodells ist eine Funktion der Materialeigenschaften der beteiligten Mineralien. Er verlagert sich mit zunehmender Deformation zuerst in Richtung höherer, dann in Richtung niedrigerer Anteile von weicheren Komponenten, bedingt einerseits durch einen zunehmenden Kompetenzkontrast, andererseits durch die zunehmende, mechanisch bedingte Ausbildung einer Stoffbänderung. Die Rheologie des schlußendlich vollständig gebänderten Gesteins wird weitgehendst von der Rheologie der weichsten Komponente kontrolliert.

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Résumé L'auteur, à partir de données empiriques et de travaux théoriques, présente un modèle de la rhéologie des roches biet poly-phasées, dans lequel cette propriété apparaît comme une fonction de la rhéologie de chacune des phases, des proportions en volume de celles-ci et de leurs relations géométriques. Ce modèle s'applique au cas le plus répandu dans lequel certains minéraux ont un comportement proche de la transition cassant-ductile, tandis que les autres fluent plastiquement à contrainte constante à l'intervention de processus intra-cristallins.Le modèle est la synthèse de deux modèles partiels. Le premier correspond au cas où la phase compétente forme un squelette absorbant la plus grande part de la contrainte («load-carrying framework model»). Le deuxième s'applique au cas où la déformation se concentre presque uniquement dans la phase incompétente («two bock model»). La transition d'un modèle partiel à l'autre dépend des propriétés physiques de ces deux phases. Lors d'une déformation progressive cette transition se déplace dans un premier temps vers les plus grandes teneurs en matériau moins compétent, en raison de l'accroissement de la différence de compétence. Puis elle glisse, au contraire, vers les plus petites teneurs en raison du développement d'un rubanement compositionnel d'origine mécanique. Finalement la rhéologie d'une roche ainsi entièrement rubanée est déterminée essentiellement par la rhéologie du matériau le moins compétent.

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The economics of the marine sector: general equilibrium and ecological analysis

Recent transfers of potential marine wealth to coastal states, resulting from the Third United Nations Convention on the Law of the Sea, have enhanced our awareness that the marine sector might ultimately prove to be a new frontier. The objective of this paper is to initiate work toward the development of a systematic appraoch to the economics of this sector. To this end, the marine sector is assumed to be the fourth factor of production, taking its place with the traditional trio of land, capital and labor. The productivity of this sector is described and analyzed with the aid of a simple general equilibrium model.     

Orthogneisses due to irrotational extension,a case from the Sudetes,Bohemian massif

Orthogneisses occurring in the core of the Orlica-Kodzko dome, NE part of the Bohemian massif, exibit a penetrative, N-S stretching lineation defined by mostly ductile elongation of quartz and dilation of K-feldspar crystals of the former granite, now turned into quartz rods and variously elongated K-feldspar porphyroclasts. N-S stretching of the granite seems to be inconsistent with W-E tectonic transport shown by major folds and thrusts developing concurrently in its schistose envelope. The two major lithologies of the dome, differing in their fabrics and rheological properties, offered a drastically different response to an overall shortening. It is interpreted that folds due to buckling evolved in the mantle rocks and after a certain definite range of incremental shortening suffered extension parallel to their hinges. At that time the statistically isotropic granite body was subjected to the same N-S extension and was deformed in common with its schistose mantle under conditions of irrotational strain which represents an early but significant part of the protracted deformation history related to the granite-gneiss transformation.

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Zusammenfassung Die Orthogneise, die im NE-Teil der Böhmischen Masse den Kern der Adlergebirge-Kodzko-Kuppel bilden, zeigen eine N-S-ausgerichtete Streckungslineation. Die Streckungsfaser ist an plastisch gedehnten Quarz-Aggregaten zu erkennen sowie an Klastenzügen von Kalifeldspat. Große Falten und Überschiebungen in der Schieferhülle des Granits hingegen geben eine W-E Richtung des tektonischen Transports an. Diese entspricht nicht der Längung des Granits.Zur Deutung werden die unterschiedlichen rheologischen Eigenschaften des Granits und seiner Hüllgesteine herangezogen, die auf Unterschieden der Zusammensetzung und des Gefüges beruhen. Diese Unterschiede bewirken, daß die Hüllgesteine zunächst Biegefaltung erleben bis weitere Einengung durch Faltung unmöglich wird. Daraufhin werden die Hüllgesteine parallel zur Faltenachse in N-S-Richtung gedehnt. Diese Dehnungsrichtung ist allein und von Anfang an den isotropen Graniten überprägt.Die Deformation erfolgte irrotational und nahezu als achsialsymmetrische Streckung. Sie stellt ein frühes, aber wichtiges Stadium der Umwandlung dieses Granits zu Gneisen dar.

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Résumé Les orthogneiss qui constituent le coeur du dôme d'Orlica-kodzko (région nord-est du massif de Bohème) présentent une linéation d'étirement pénétrative orientée nordsud. Cette linéation est exprimée principalement par l'allongement ductile en bâtonnets d'agrégats de quartz et par l'alignement de porphyroclastes de feldspath potassique. D'autre part, dans l'encaissant schisteux du granite, les grands plis et les charriages indiquent une direction ouest-est du transport tectonique, ce qui ne semble donc pas correspondre à la structure de l'orthogneiss central.Ce contraste est interprété par la différence entre les propriétés rhéologiques des deux ensembles lithologiques, qui ont répondu de manières différentes au processus de raccourcissement régional. Dans les roches de l'enveloppe, se sont formés d'abord des plis de courbure, jusqu'à un certain degré de raccourcissement, après quoi, ce processus n'étant plus possible, elles ont subi un étirement parallèle aux axes de ces plis. Le corps granitique isotrope, au contraire, a réagi dès le début par une extension nord-sud. Ces conditions de déformation irrotationnelle, à symétrie quasi-axiale, représentent un stade précoce, mais significatif de la transformation du granite en orthogneiss.

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Health and nutrition in the Pacific islands: Development or underdevelopment?

Although modernization has undoubtedly brought about significant improvements in and access to modern health services and has lowered the previously high incidence of some infectious diseases and perinatal deaths, there is increasingly widespread evidence that some old and some new, often very serious health and nutritional problems still exist in all parts of the often “Edenized” Pacific islands. Although “development” has occurred, both infectious and non-communicable degenerative diseases, perinatal mortality, and nuclear pollution still constitute major health problems, and food systems, nutritional status, and nutrition-linked health seem to have deteriorated.     

Sulphur isotopes from the gruvåsen sulphide skarn deposit,Bergslagen, Sweden

Summary The Gruvåsen sulphide skarns in Western Bergslagen are hosted by a sequence of marbles and metacherts, intruded by a number of thin mafic sills and dykes of midProterozoic age. The sulphide skarns show a zonal distribution with Cu-Zn-Fesulphide-rich pyroxene skarns (± scheelite, molybdenite, cassiterite, bismuth) in the central, and Zn-Fe-Pb-As-sulphide-rich amphibole skarns in the peripheral zones of mineralization. The sulphide skarns in the central zone are closely related to a phase of local potassic alteration that affected the marbles, cherts and mafic intrusions. ³⁴S values of sulphides range between + 0.5 and + 1.3% for the central zone, and between-1.4 and + 1.5% for the peripheral zone. Sulphide-pair sulphur isotope geothermometry (Ohmoto and Rye, 1979) yields temperatures around 555°C corresponding with the temperature of 550–600°C estimated from silicate and sulphide parageneses. Although the Gruvâsen deposit is situated close to the Filipstad-type granitic intrusion, this granite is unlikely to have a genetic relationship with the sulphide mineralization, because the sulphide skarns were deformed at about 1,860 Ma, whereas the postkinematic Filipstad-type granite is dated at +- 1,640Ma (Oen, 1982). Hydrothermal fluids at estimated temperatures around 550°C, presumably heated by the coeval solidifying mafic sills and dykes, are considered responsible for the dissolution and transport of sulphur from the mafic rocks, and of metals from both mafic and felsic rocks underlying the Gruvåsen marbles, and for the redeposition of metals and sulphur in the Gruvåsen sulphide skarn deposit.

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Schwefelisotopen der Gruvåsen Sulfid-Skarnlagerstätte, Bergslagen, Schweden

Zusammenfassung Die sulfidischen Skarne von Gruvåsen, West-Bergslagen, sitzen in Mergeln and Metaquarziten auf, die von zahlreichen mitelproterozoischen, geringmächtigen mafischen Sills und Gängen durchdrungen werden. Die Sulfid-Skarne sind zoniert. Im zentralen Bereich der Mineralisation treten Cu-Zn-Fe-sulfidreiche Pyroxen-Skarne auf (+- Scheelit, Molybdenit, Cassiterit, Wismuth), während die Randzonen vorwiegend aus Zn-Fe-Pb-As-sulfidreichen Amphibol-Skarnen bestehen. Die zentralen Skarnanteile zeigen engen Zusammenhang mit einer lokalen K-Alteration der Mergel, Metaquarzite und mafischen Intrusionen. In der zentralen Zone liegen die ³⁴ S-Werte der Sulfide zwischen + 0.5 und + 1.3%, in der Randzone zwischen - 1.43 und + 1.5%. SchwefelisotopenGeothermometrie von Sulfidpaaren (Ohmoto & Rye, 1979) ergaben Temperaturen um 550°C. Diese stimmen mit den Temperaturen aus den Silikat- und Sulfidparagenesen von 550–600°C gut überein. Obwohl die Gruvåsen Lagerstätte nahe der FilipstadTyp Granitintrusion liegt, erscheint eine genetische Verbindung mit der Sulfidmineralisation unwahrscheinlich, da die Sulfid-Skarne ein Deformationsalter von 1860 Mio zeigen, während der postkinematische Filipstad-Typ Granit auf +- 1640 mio datiert ist (Oen, 19982). Es wird vermutet, daß hydrothermale Lösungen, die durch die erstarrenden mafischen Sills und Gänge auf etwa 550°C aufgeheizt worden sind, für die Vererzung verantwortlich sind. Der Schwefel kann aus den mafischen Gesteinen bezogen werden, die Metalle aus mafischen und felsischen Gesteinen, die die Gruvåsen Mergel unterlagern. Hydrothermale Aktivität verursachte Lösung, Transport und Umlagerung des Schwefels und der Metalle in die Gruväsen Sulfid-Skarn Lagerstätte.

     

Towards a unifying theory for stand-level dieback

Trees may die in forest stands over relatively large areas for obvious reasons, such as fire, flooding, severe drought, strong air pollution, and insect outbreaks. However, in many cases, stand-level dieback occurs without an obvious reason and then its etiology becomes more complicated, involving a combination of factors. The dieback structure, its symptomatology, and its spatial and temporal patterns may be used to identify these factors at least at the generic level. Moreover, observations of the dieback-associated vegetation dynamics can be used to draw inferences about the dieback process. In addition to biotic diseases and environmental changes or short-term recurring stresses, local site characteristics and the life history of the stand must be considered in a more universally applicable theory for stand-level dieback. This is further explained by a simplified model related to the decline disease concept of Houston.     

Causes of the famine among the rural population of the Sahelian zone of the Sudan

Taking the example of W Sudan, an analysis of the climatic incidents leading to the two recent famine disasters is made. On this natural background, the human side is investigated. Focus is directed towards the fragile economic structure of the famine-prone population groups. An early-warning system for famine in the Sahelian Zone is proposed taking grain production and storage, livestock development and the relationship between the prices of livestock and grain as major indicators.     

Late Proterozoic to Early Palaeozoic supracrustal succession of Sierra Leone: an aulacogen at the western margin of the West African Craton

Three parallel zones of Upper Proterozoic to Lower Palaeozoic sedimentary-volcanic cover rocks have been recognized in western Sierra Leone. The Kasila Group m the SW ist metamorphosed to the granulite facies and grades into the Marampa Schist Group, and this in turn grades into the unmetamorphosed Rokel River Group in the NE. Prior to this investigation, these rocks were thought to belong to different ages; the most highly metamorphosed was thought to be the oldest and the unmetamorphosed, the youngest. This view is unrealistic since field mapping has failed to reveal any sharp contacts between them and all available age data indicate their involvement in the Pan-African (ca. 550 Ma) Orogeny A model is proposed involving an intracontinental graben (aulacogen) extending from western Sierra Leone into the adjacent territories developed about 1000 Ma ago. During the Pan-African Orogeny a portion of the aulacogen fill overlying the remobilized basement was subjected to a regional metamorphism and deformation. The grade of metamorphism and the degree of deformation decreased steadily from the centre of the Pan-African domain to the contact with the West African craton. The unmetamorphosed and mildly deformed to undeformed equivalent rests on the craton.

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Zusammenfassung Aus Sierra Leone werden drei Untereinheiten von oberproterozoischen bis unterpaläozoischen vulkano-sedimentären Schichten beschrieben, die nebeneinander liegen und ineinander übergehen.Die Kasila-Gruppe im SW, die bis zur Granulitfazies metamorphisiert ist, geht in die Marampa-Schiefer-Gruppe über, die wiederum in die unmetamorphisierte Rokel-River-Gruppe im NE überleitet. Vor dieser Untersuchung wurden diesen Gesteinen unterschiedliche Alter zugeordnet; die am stärksten metamorphisierten wurden als älteste, die unmetamorphisierten als jüngste Gesteine angesehen. Diese Betrachtung ist unrealistisch, da Geländekartierungen keine scharfen Kontakte erkennen lassen und alle erhältlichen Altersdaten die Einbeziehung in die Panafrikanische Orogenese (ca. 550 Ma) anzeigen. Es wird daher angenommen, da\ sich vor ungefähr 1000 Ma ein intrakontinentaler Graben (Aulakogen) entwickelte, der vom westlichen Sierra Leone bis in die benachbarten Territorien reichte. Während der Panafrikanischen Orogenese wurde ein Teil der dem remobilisierten Basement auflagernden Aulakogenfüllung einer Regionalmetamorphose und Deformation unterworfen. Die Stärke der Metamorphose und der Grad der Deformation nimmt vom Zentrum der panafrikanischen Region bis zum Kontakt mit dem westafrikanischen Kraton hin gleichmä\ig ab. Auf dem Kraton selbst liegen die nicht metamorphisierten, schwach- bis undeformierten Schichten (Rokel-River Gruppe).

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Résumé On a reconnu, en Sierra Leone occidentale, trois zones parallèles de roches volcano-sédimentaires, d'âge protérozoÏque supérieur à paléozoÏque inférieur. Le groupe de Kasila, dans la région sud-ouest, est métamorphisé dans le faciès des granulites; il passe progressivement au groupe des Schistes de Marampa, qui passe lui-mÊme au groupe non métamorphique de Rokel River, dans la région nord-est. Jusqu'ici, ces roches ont été considérées comme d'âges différents, les plus métamorphiques étant les plus vieilles, et les non-métamorphiques les plus jeunes. Ce point de vue s'est avéré incorrect; en effet, la cartographie n'a pas révélé de contacts nets entre ces roches et, par ailleurs, les données disponibles relatives à leur age relient leur évolution à l'oro genèse pan-africaine (ca 550 Ma). Le modèle proposé fait appel à un graben intra-continental (aulacogène) qui s'étend de la Sierra Leone occidentale aux territoires contigus et s'est développé, il y a 1000 Ma environ; lors de l'orogenèse pan-africaine, la partie du remplissage de l'aulacogène qui recouvre le socle remobilisé a été soumise à une déformation et à un métamorphisme régionaux. Le degré du métamorphisme ainsi que l'intensité de la déformation décroissent régulièrement du centre du domaine pan-africain jusqu'au contact avec le craton ouest-africain. Sur le craton lui-mÊme reposent les couches équivalentes non métamorphiques, peu ou pas déformées, du groupe de Rokel-River.

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