Kenntnis der Randstrukturen des Witwatersrand-Beckens im nördlichen Oranje-Freistaat-Goldfeld (Südafrika)

Zusammenfassung Eine Analyse der Randstrukturen des Witwatersrand-Beckens im nördlichen Oranje-Freistaat-Goldfeld zeigt, daß das tektonische Bild der Beckenrandregion nacheinander durch verschiedene Deformationsakte von unterschiedlichem Charakter geprägt worden ist. Auf eine Einengungsphase von spät-Witwatersrand-Alter, die zur Bildung einer randlichen Aufrichtungszone und zum Aufreißen eines Systems von 'normalen und antivergenten Aufschiebungen führte, folgte während des Unteren Ventersdorp eine jüngere Zerrungsphase, bei der es zu einem staffeiförmlgen Zerbrechen der ursprünglich eingeengten Scholle kam. Die Zerrung hängt sehr wahrscheinlich mit dem Zerbrechen der Beckenrandregion während oder unmittelbar nach der Extrusion der Unteren Ventersdorp-Laven zusammen. Dabei wurde ein schmaler randparalleler Streifen der Beckenfüllung in einem Graben versenkt ('Odendaalsrus-Graben). Die abgesunkenen Schollenteile sind in sich noch stark zerbrochen und gewöhnlich schiefgestellt. Da der versenkte Streifen durch ein primäres Einmuldungsstadium hindurchgegangen ist, deutet die Grabenbildung offenbar eine Fortsetzung der Beckenbildungsvorgänge 'mit anderen Mitteln an. — Die Bewegungen haben ein Alter von etwa 2,1 Mrd. Jahren; sie fallen somit ins frühe Präkambrium und sind keinesfalls 'intraalgonkisch, wie es noch bis in die jüngste Vergangenheit angenommen wurde.Tektonische Experimente haben ergeben, daß sich die wichtigsten Störungssysteme der realen Beckenrandstrukturen bei entsprechend gewählter Versuchsanordnung auch künstlich erzeugen lassen.

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The Orange Free State goldfield represents the southernmost part of the Witwatersrand Basin (Fig. 1) which is completely buried under a cover of Ventersdorp and Karroo rocks. The pre-Karroo geology of this area is characterized by a major rift system trending SSW-NNE ('Odendaalsrus graben), followed to the east by a V-shaped horst and two minor rift blocks (Fig. 2). The main graben is bounded by two principal faults (Border Fault, De Bron Fault, Fig. 4) which are roughly parallel to the western rim of the basin.A tectonic analysis of the basin-edge structures in the northern part of the graben reveals that the basin rim has been subjected to a sequence of deformational acts working over a considerable period of time. A primary compression of the basin-edge region in Upper Witwatersrand times resulted in the formation of a marginal fold; since sedimentation continued, the different stages of the folding process were sometimes preserved by a set of minor unconformities within the youngest sediments (Elsburg A Reefs, Fig. 5). With increasing lateral pressure a couple of reverse faults developed to support the folding (faults No. 10 and 11, Figs. 6 and 7); the minor thrust faults No. 19 and 21 represent the second component of this fault system. A reconstruction of the original depositional plain of the Lower Agglomerate shows that the main thrust faults (No. 10 and 11) are definitely older than the Elsburg A 1 Reef and have been obviously revived after the younger sediments had been laid down (Fig. 8 a).In a later stage compression gave way to tensional forces bringing about a fracturing of the overturned limb of the marginal fold along normal faults (faults No. 4 and 7, Figs. 6 and 7). There is reason to believe that the tensional phase was associated with the incipient rifting during early Ventersdorp times and that these faults were more or less contemporaneous with the general tilting of the basin-edge as displayed to-day (cf. Figs. 3 and 4). Because of the westerly tilt the Boulder Beds dip towards the west, although they must have been originally deposited on a ± horizontal or slightly basinward dipping plain. Faulting was mostly accomplished before deposition of the Ventersdorp sediments and the Upper Ventersdorp Lavas took place; the latter are seldom or only to a small degree affected by the fractures (Figs. 3 and 4). — The age of the tectonics is about 2,1×10⁹ years, i. e. early Precambrian and not Algonkian as formerly supposed.Experimental work aiming at an imitation of the observed basin-edge structures has shown that the principal tectonic features can be produced artificially (Figs. 8 a and b). This refers in particular to the main system of thrust-faults as well as to the younger step-faults caused by tension.

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Résumé Les structures tectoniques au bord du Bassin de Witwatersrand dans le district de mines d'or septentrional de la République d'Orange (Afrique du Sud) ont été analysées. Il s'est montré qu'elles sont déterminées par l'action de plusieurs phases de déformation successives de caractères différents. Une phase de compression d'âge Witwatersrand supérieur a d'abord amené un redressement des couches dans une zone marginale du bassin, avec chevauchements à vergences «normales» et inverses. Elle était suivie pendant le Ventersdorp inférieur d'une phase de traction qui produisit des cassures en gradins dans le secteur primitivement comprimé. La traction est très vraisemblablement en relation avec l'effondrement de la zone marginale du bassin pendant ou peu après l'extrusion des laves inférieures de Ventersdorp. Une bande étroite de sédiments, parallèle au bord du bassin, fut alors affectée d'un affaissement (formation du «graben d'Odendaalsrus») où de nombreuses cassures à l'intérieur des compartiments affaissés ont résulté dans la formation de blocs plus ou moins inclinés. Puisque cette zone a d'abord passé par un stade synclinal, on a l'impression que l'effondrement du graben ne représente que la reprise de l'affaissement général du bassin à l'aide d'une «technique nouvelle». - Les mouvements ont un âge de 2.1 milliards d'années, ils datent par conséquent du Précambrien inférieur et ne sont point «intra-algonkiques» comme il fut encore admis tout récemment.Il a été possible de reproduire artificiellement les systèmes de failles les plus importants de la zone marginale du bassin, si les conditions de l'expériment étaient favorables.

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Witwatersrand . . 2,1 , . . . , .

     

Granulometric and mineral composition of the loess-paleosol formation in Moldova

The granulometric composition and sorting of loesses and interbedded soils are studied for stratigraphic subdivision and correlation of the loess-paleosol sequence in Moldova. Distinctive features of loess and paleosol horizons of different age are identified and general characteristics of the mineral composition are described that together with other lithological characteristics, including the visual ones, improve reliability of stratigraphic operations.     

Some aspects of the succession and structure in the lower palaeozoic rocks of the southern uplands of scotland

Lower Palaeozoic successions in the Southern Uplands are much thicker than previously supposed and sedimentation may have lasted well into Ludlow times. Volcanic rocks are Arenig and Glenkiln in age and are often interbedded with greywackes and shales. Lapworth's concept of the structure as an anticlinorium and a synclinorium is rejected and it is suggested that the rocks have been folded into a series of compound monoclines which face north-westwards. These are probably cut by strike faults which bring up the older beds to the north.

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Zusammenfassung Die altpaläozoischen Schichtfolgen in den Südlichen Hochlanden sind viel mächtiger, als bisher angenommen wurde, und die Ablagerung kann bis ins Ludlow gereicht haben. Vulkanite haben Arenig- und Glenkiln-Alter; sie wechsellagern oft mit Grauwacken und Tonschiefern.Lapworths Vorstellung, der tektonische Bau sei ein Antiklinorium und ein Synklinorium, wird bestritten. Es wird angenommen, daß die Gesteine zu zusammengesetzten Monoklinen gefaltet wurden, deren steile Flügel nordwestwärts weisen. Sie werden wahrscheinlich durch streichende Verwerfungen zerschnitten, die die älteren Schichten im Norden herausheben.

     

Geochemistry and origin of the Proterozoic ultrapotassic rocks of the Churchill Province,Canada

Summary Early Proterozoic ultrapotassic dikes, lava flows, and pyroclastic rocks of the Christopher Island Formation (CIF) erupted throughout an area 600 × 300 km within the Churchill Province of the Canadian Shield at 1.84 Ga. The rocks range from mafic lamprophyres (mg # 60; SiO₂ 47–54%, mean K₂O/Na₂O > 4) with phenocrysts of phlogopite + diopside + apatite ± olivine ± magnetite, to phenocryst-poor felsic rocks and sanidine porphyries (SiO₂55–69%). All samples have high incompatible element contents and display large depletions of high field strength elements relative to K, Rb, Sr, Ba, and Th. The CIF has geochemical and petrographic characteristics of both minettes and lamproites, but overall most closely resembles young Mediterranean lamproites. Felsic rocks of the CIF were produced by crystal fractionation and crustal contamination of mafic ultrapotassic magma, and include both high-silica lamproites strongly enriched in Zr, U, and Th, and weakly potassic to sodic rocks of trachytic composition. Flows and feeder dikes have relatively homogeneous _{Nd, 1840 Ma} (–6 to –11) but highly variable ES., 1840 Ma (–40 to + 100); samples classified as lamproites have higher average _Sr. Dike samples have highly variable present-day Pb isotope compositions, ranging from moderately to strongly nonradiogenic. Geochemical and isotopic data are consistent with contributions from depleted Archean lithospheric mantle, and OIB-type convecting mantle, both metasomatized by subduction-related processes during the Early Proterozoic. The lithospheric mantle probably contained Archean enriched domains as well. Proterozoic enrichment may have accompanied shallow underplating of subducted oceanic lithosphere beneath the Churchill Province during amalgamation of the Laurentian supercontinent. There are strong analogies in isotopic composition, and interpreted source region history, between the CIF and lamproites and minettes of the Wyoming Province and western Greenland, which suggest the existence of a Laurentian ultrapotassic superprovince.

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Geochemie und Entstehung der Proterozoischen ultrapotassischen Gesteine der Churchill Provinz, Kanada

Zusammenfassung Altproterozoische, ultrapotassische Gänge, Lavaströme und pyroklastische Gesteine der Christopher Island Formation (CIF), eruptierten in einem Gebiet von 600 × 300 km in der Churchill Provinz des Kanadischen Schildes vor 1.84 Ga. Die Zusammensetzung dieser Gesteine variiert von mafischen Lamprophyren (mg > 60; SiO₂ = 47–54%, durchschnittliches K₂O/Na₂O > 4) mit Phänokristallent von Phlogopit + Diopsid + Apatit + Olivin + Magnetit, bis zu phänokristallarmen felsischen Gesteinen und Sanidinporphyren (SiO₂ = 55–69%). Alle Proben zeigen hohe Gehalte an inkompatiblen Elementen und zeigen beträchtliche Verarmung an high field strength Elementen relativ zu K, Rb, Sr, Ba und Th. Die CIF hat geochemische und petrographische Eigenschaften sowohl von Minetten wie von Lamproiten, aber im allgemeinen ähnelt sie am stärksten jungen mediterranen Lamproiten. Felsische Gesteine der CIF wurden durch Fraktionierung und Krustenkontamination aus mafischen ultrapotassischen Magmen gebildet. Letztere umfassen sowohl siliziumreiche Lamproite, die deutlich an Zr, U und Th angereichert sind und schwach potassische bis sodische Gesteine von trachytischer Zusammensetzung. Lavenergüsse und zufuhrgänge zeigent ein relativ homogenes _{Nd, 1840 Ma} (–6 bis –11) aber ein sehr variables _{Sr, 1840 Ma} (-40 bis + 100); Proben die als Lamproite klassifiziert wurden, zeigent höhere durchschnittliche _Sr-Werte. Proben von Gängen haben sehr variable Bleiisotopen-Zusammensetzungen, die von mäßig bis stark nichtradiogen variieren. Geochemische und Isotopendaten weisen auf Beiträge aus verarmtem archaischen lithosphärischen Mantel und aus konvektierendem OIB-Typ Mantel hin, die beide während des Alproterozoikums durch Subduktions-Vorgänge metasomatisiert wurden. Der lithosphärische Mantel enthielt wahrscheinlich auch angereicherte archaische Domänen. Proterozoische Anreicherungsvorgänge dürften seichtes Underplating subduzierter ozeanischer Lithosphäre unter der Churchill Provinz während der Amalgamation des laurentischen Superkontinentes begleitet haben. Es gibt starke Analogien in der Isotopenzusammensetzung und in der interpretierten Geschichte der Ursprungsregion, zwischen den CIF und Lamproiten und Minetten der Wyoming Provinz, und des westlichen Grönland. Diese weisen auf die Existenz einer laurentischen ultrapotassischen Superprovinz hin.

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With 7 Figures     

Una semplice dimostrazione del teorema di bjerknes sulle circolazioni atmosferiche

Riassunto Si fa uso di una formula di derivazione di un integrale di superficie per dimostrare un teorema meteorologico diV. Bjerknes.

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Summary Use is made of a differentiation's formula for surface integrals in showing aV. Bjerknes' meteorological theorem.

     

Input-output models

Summary Elementary mass balance and export models are explored in relation to eutrophication as caused by phosphorus and nitrogen. New criteria for phosphorus loading are given in relation to the ratio ‘mean depth-water fill-in-time’ . The results suggest that lakes having long water renewal times are much more sensitive to phosphorus loading than would appear from mean depth only. Further, from comparison of the relative residence time of nitrogen and phosphorus, it is deduced that—with increasing eutrophication—the nitrogen metabolism is speeded up beyond the point of simple proportionality which would explain the transition from phosphorus to nitrogen limitation in highly eutrophied lakes. It is further suggested that the principles derived from eutrophication in regard to the metabolism of phosphorus and nitrogen in lakes are applicable also to other environmental compartments and stress factors.

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Zusammenfassung Elementare Massenbilanzen und Exportmodelle werden bezüglich ihrer Bedeutung für die Eutrophierung von Seen mit Phosphor und Stickstoff untersucht. Als neues Kriterium für die Phosphorbelastung wird das Verh?ltnis ?mittlere Wassertiefe-Zeit der Wassererneuerung? eingeführt. Die Beobachtungen lassen vermuten, dass Seen mit langen Wassererneuerungsperioden viel empfindlicher auf die Phosphorbelastung ansprechen, als aus ihrer mittleren Tiefe geschlossen werden k?nnte. Aus dem Vergleich der mittleren Aufenthaltszeiten von Stickstoff und Phosphor ergibt sich, dass mit zunehmender Eutrophie der Stickstoffumsatz weit st?rker beschleunigt wird, als der einfachen Proportionalit?t zu seiner Konzentrationszunahme entsprechen würde. Dies erkl?rt die Verschiebung von Phosphor zu Stickstoff als limitierendem Faktor in hocheutrophierten Seen. Es wird vermutet, dass die Prinzipien, welche bezüglich der Eutrophierung aus dem Umsatz von Phosphor und Stickstoff in Seen abgeleitet werden, auch für andere Lebensr?ume und andere Belastungsfaktoren angewendet werden k?nnen.

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Résumé Un équilibre massive élémentaire et des modèles de sortie ont été explorés en relation avec l’eutrophisation provoquée par le phosphore et l’azote. De nouveaux critères ont été décrits en relation avec le taux ?profondeur moyenne?—durée de remplissage d’eau? . Les résultats suggèrent que les lacs dont la durée de renouvellement de l’eau est longue, sont beaucoup plus sensibles aux charges de phosphore, que ne laisserait appara?tre le critère seul de la profondeur moyenne. De plus, en comparant les durées relatives de séjour de l’azote et du phosphore, on déduit que—avec la progression de l’eutrophisation—le métabolisme de l’azote est accéléré au delà du point de simple proportionalité qui expliquerait la transition du phosphore à l’azote en tant que nutriment limitant dans des lacs fortement eutrophes. En outre, il est suggéré que les principes, dérivant de l’eutrophisation des lacs en relation avec le métabolisme du phosphore et de l’azote, sont également applicables à d’autres compartiments et facteurs de containte de l’environnement.

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Paper given at the Conference on Chemical-Ecological Considerations for Defining the Goals of Water Pollution Control, Kastanienbaum, Switzerland, April 19–21, 1972.