Untersuchungen zum Problem der Aktivität kleiner Kondensationskerne

Zusammenfassung Es werden Experimente mit Mischwolken- und Expansionskammern zur Prüfung der Aktivität der Aitkenkerne beschrieben und mit der Theorie vonH. Köhler undChr. Junge verglichen. Dabei wird festgestellt, daß eine Übersättigung von ungefähr einem halben Prozent ausreichend ist, um den größten Teil aller mit einem Aitkenkernzähler bei einer Volumenvergrößerung von 25% gezählten Kerne zu aktivieren. Da die genannte Theorie zur Aktivierung der Gesamtheit der Aitkenkerne eine wesentlich höhere Übersättigung erfordert, konnte eine Übereinstimmung zwischen Theorie und Meßergebnissen nicht gefunden werden.Es ließ sich ferner zeigen, daß bei adiabatischer Expansion der freiwerdende Wasserdampf sich in ungefähr 100 ms an den Kernen so weitgehend angelagert hat, daß sich der möglicherweise noch nicht kondensierte freie Dampf der Messung entzieht. Dieses Verhalten ist in erster Näherung unabhängig von der Expansionsgeschwindigkeit, bei sehr schneller Expansion ist die Wolke bereits nach 1 bis 2 ms nachweisbar. Die außergewöhnlich große Schnelligkeit, mit der sich die Kondensation vollzieht, läßt es wahrscheinlich erscheinen, daß die in der freien Atmosphäre sich ausbildenden Übersättigungen den Wert von 1 nicht überschreiten, so daß für die Bildung natürlicher Wolken nur die Gruppe von Kernen in Frage kommt, die bei so kleiner Übersättigung bereits aktiviert wird. Auf Grund der Versuchsergebnisse liegt die Annahme nahe, daß im Gegensatz zur bisher gewöhnlich vertretenen Auffassung ein sehr großer Teil der Aitkenkerne zu dieser hochaktiven Kerngruppe gehört.

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Summary The author describes experiments with mixed cloud and expansion chambers for the examination of the activity of Aitken nuclei and compares them with the theory ofH. Köhler andChr. Junge. He states that a supersaturation of about half a percent is sufficient to actuate most of the nuclei counted by means of an Aitken nucleus counter with an increase of volume of 25%. Since this theory requires a considerably higher supersaturation for actuating all Aitken nuclei, a correspondence between theory and results of measurements could not be found.Further-on it could be demonstrated that with adiabatic expansion the released water vapour combines with the nuclei in approximately 100 millisec to such an extent that possibly not yet condensed free vapour is not detectable. This reaction is in first approximation independent of the expansion speed; with very rapid expansion the cloud is already traceable after 1–2 millisec. The extremely high speed of the condensation makes it probable that the supersaturations of the free atmosphere do not exceed 1, so that in the formation of natural clouds only that group is involved which is already actuated with such small supersaturation. The results of the experiments lead to the assumption that, contrary to the conception hitherto generally recognized, a very large quantity of the Aitken nuclei belongs to this highly active group of nuclei.

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Résumé L'auteur décrit des expériences faites au moyen de chambres d'expansion et de nuages de turbulence, expériences destinées à déterminer l'activité des noyaux d'Aitken. Le résultat en est alors comparé à la théorie deH. Köhler et deChr. Junge. Au cours des dites expériences, on a constaté qu'une sursaturation de 0,5% environ suffisait pour rendre visible la plus grande partie de tous les noyaux pouvant être décomptés par un compteur de noyaux d'Aitken dans le cas d'une augmentation de volume de 25%. Comme la dite théorie réclame une sursaturation notablement supérieure pour permettre de dénombrer la totalité des noyaux d'Aitken, il est impossible d'établir un parallèle entre la théorie et le résultat des mesures.L'expérience démontre en outre qu'après 100 millisecondes la vapeur d'eau libérée en cas d'expansion adiabatique est déjà à tel point absorbée par les noyaux que celle qui pourrait ne pas s'être encore condensée échappe à la mesure. Ce comportement est, à la première approximation près, indépendant de la vitesse d'expansion. Si cette dernière est très rapide, on peut déjà constater la présence du nuage après 1 à 2 millisecondes. La rapidité extraordinaire avec laquelle la condensation se produit laisse à penser que, dans l'atmosphère libre, la sursaturation ne dépasse guère 1. Dans la formation des nuages naturels, le groupe de noyaux qui sont actifs par une aussi faible sursaturation entre seul en cause. Sur la base des dites expériences, on peut facilement admettre que, contrairement à ce qui était reconnu jusqu'ici, une très grande partie des noyaux d'Aitken se range dans ce groupe des noyaux hautement actifs.

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Mit 15 TextabbildungenVon der Fakultät für Allgemeine Wissenschaften der Technischen Hochschule Aachen genehmigte Dissertation (D 82 Diss. T.H. Aachen), Berichterstatter Prof. Dr.F. Schultz-Grunow und Prof. Dr.H. Israël, Tag der mündlichen Prüfung 28. Februar 1961.     

Mineralreaktionen und Metamorphosebedingungen in Metapeliten des westlichen Schneebergerzuges und des angrenzenden Altkristallins (Ötztaler Alpen)

Zusammenfassung Der Grad der frühalpinen Metamorphose im Schneebergerzug und angrenzenden Altkristallin ist charakterisiert durch die beginnende Stabilität von posttektonisch gewachsenem Staurolith und Disthen am Nordrand des Schneebergerzuges. Das erste Auftreten von Staurolith ist durch erhöhten ZnO-Gehalt im Gestein kontrolliert, der im Staurolith mit maximal 5,6 Gew.% konzentriert ist. Erst südlich des Schneebergerzuges werden die Temperaturbedingungen der disk ontinuierlichen Mineralreaktion Granat + Chlorit + Muskovit = Staurolith + Biotit + Quarz + H₂O überschritten. Die Staurolithbildung in paragonitreichen Schiefern wird der Mineralreaktion Paragonit + Chlorit + Quarz = = Staurolith + Albit + H₂O zugeschrieben.Die häufige stabile Paragenese Paragonit + Quarz im chemisch reinen System limitiert die Maximaltemperaturen der frühalpinen Metamorphose mit einer thermodynamisch berechneten Temperatur von 570°C (5 kb). Mischkristallbildung, die im Albit stärker ist als im Paragonit und Verdünnung der Gasphase in Graphit-haltigen Gesteinen führte zur Instabilität von Paragonit und Quarz bei deutlich tieferen Temperaturen. Der Mg/Fe-Verteilungskoeffizient zwischen Granat und Biotit in bivarianten Paragenesen des Schneebergerzuges wird um einen Wert von 0,003 pro Mol.% Grossularkomponente im Granat erniedrigt.Die Verteilungskoeffizienten werden für diese Beeinflussung korrigiert und ergeben Gleichgewichtstemperaturen zwischen 548° und 577°C (5 kb). Eine weitere Erniedrigung des Verteilungskoeffizienten von Mg/Fe zwischen Granat und Biotit ist in Paragenesen mit zinkreichem Staurolith zu beobachten. Das Auftreten von Disthen läßt auf einen Mindestdruck während der frühalpinen Metamorphose von 5 kb bei 570°C schließen.

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Mineral reactions and conditions of metamorphism in metapelites of the Western Schneebergerzug and the Adjacent Altkristallin (Ötztal Alps)

Summary Conditions of metamorphism of the Schneebergerzug and adjacent Altkristallin are characterised by a posttectonic staurolite- and kyanite-microblastesis in the northernmost Schneebergerzug-rocks.Formation of staurolite is favoured by high ZnO-contents, which rise to 5.6 wt.% in staurolite. With increasing grade of metamorphism towards the south, the zone of continuous staurolite formation is limited by the reaction: garnet + chlorite + muscovite = = staurolite + biotite + quartz + H₂O in Altkristallin rocks south of the Schneebergerzug. Staurolite-formation in paragonite-rich micaschists is due to the reaction: chlorite + + paragonite + quartz = staurolite + albite + H₂O.Maximum conditions of metamorphism are limited by the occurrence of the stable assemblage paragonite + quartz with a calculated temperature of 570°C (5 kb). Breakdown of paragonite + quartz occurred at lowr temperatures due to solid solution, which is more dominant in albite than in paragonite, and a CH₄-rich fluid in graphitic schists. Mg/Fe-exchange geothermometry between garnet and biotite gives temperature between 548°C and 577°C (5 kb). Partition coefficients in divariant AFM-assemblages of the Schneebergerzug rocks are affected by–0.003 per mol.% Ca/(Ca+Mg+Fe+Mn) in garnet andK _D-values have been corrected before computing the temperatures. An additional lowering ofK _D-values is observed in mineral assemblages containing zinc-rich staurolite.Pressure conditions of 5 kb are minimum values due to the presence of kyanite in the Schneebergerzug rocks.

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Symbole G ^P,T Änderung der freien Enthalpie der Reaktion bei Druck- und Temperaturbedingungen - G ⁰ Änderung der freien Enthalpie der Reaktion bei Standardbedingungen (reine Minerale und ideale Gase bei 1 b Druck und allen Temperaturen - V _s Änderung des Volumens der festen Phasen der Reaktion - R Gaskonstante - T Temperatur - P Druck Abkürzungen der Mineralnamen Alb Albit - Bio Biotit - Chl Chlorit - Dis Disthen - Gra Granat - Mar Margarit - Mus Muskovit - Par Paragonit - Plg Plagioklas - Qua Quarz - Sta Staurolith Herkunft der Proben aufgrund der Bezeichnung LT Langtal - PL, PO Pfelderertal - PR, P, PF Pfossental - R Rotmoostal - S Schrottner - SW Seebertal - T Timmelsjoch - O Gaisbergtal Mit 9 Abbildungen     

Neoproterozoic tectonothermal evolution of the Central Eastern Desert, Egypt: a slow velocity tectonic process of core complex exhumation

Regional cooling in the course of Neoproterozoic core complex exhumation in the Central Eastern Desert of Egypt is constraint by ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages of hornblende and muscovite from Meatiq, Sibai and Hafafit domes. The data reveal highly diachronous cooling with hornblende ages clustering around 580 Ma in the Meatiq and the Hafafit, and 623 and 606 Ma in the Sibai. These ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages are interpreted together with previously published structural and petrological data, radiometric ages obtained from Neoproterozoic plutons, and data on sediment dynamics from the intramontane Kareim molasse basin. Early-stage low velocity exhumation was triggered by magmatism initiated at 650 Ma in the Sibai and caused early deposition of molasses sediments within rim synforms. Rapid late stage exhumation was released by combined effect of strike-slip and normal faulting, exhumed Meatiq and Hafafit domes and continued until 580 Ma. We propose a new model that adopts core complex exhumation in oblique island arc collision-zones and includes transpression combined with lateral extrusion dynamics. In this model, continuous magma generation weakened the crust leading to facilitation of lateral extrusion tectonics. Since horizontal shortening is balanced by extension, no major crustal thickening and no increase of potential energy (gravitational collapse) is necessarily involved in the process of core complex formation. Core complexes were continuously but slowly exhumed without creating a significant mountain topography.     

Precise two chronometer dating of Pleistocene travertine: The Th/U and Raex/Ra(0) approach

In order to determine the geochemical evolution of a freshwater limestone cave system located in central Switzerland (Hell Grottoes at Baar/Zug,) young postglacial tufaceous limestone and travertine precipitates were investigated using the ²³⁰Th/²³⁴U ingrowth system. Additional analyses of further radionuclides within the ²³⁸U decay chain, i.e. ²²⁶Ra and ²¹⁰Pb, showed that the Th/U chronometer started with insignificant inherited ²³⁰Th over the entire formation period of the travertine setting (i.e. ²³⁰Th(0)=0). A contribution from detrital impurities with ²³⁰Th/²³⁴U in secular equilibrium could be precisely subtracted by applying isochron dating of cogenetic phases and recently formed travertine. The resulting precise ²³⁰Th/²³⁴U formation ages were found to be consistent with the geological stratigraphy and were furthermore used to demonstrate the applicability of the next geologically important chronometer in the ²³⁸U-decay series, based on decay of excess ²²⁶Ra normalized to the initial, i.e.²²⁶Ra_ex/²²⁶Ra(0). This system is suitable for dating phases younger than 7000 yr when the correction of a detritus component increasingly limits the precision of the ²³⁰Th/²³⁴U chronometer. Analytical solutions of the coupled ²³⁴U/²³⁰Th/²²⁶Ra radionuclide system predicted that the ²²⁶Ra_ex/²²⁶Ra(0) chronometer is independent of the actual ²³⁰Th activity build up from decay of ²³⁴U, if the systems starts with zero inherited ²³⁰Th(0). The data set confirmed this hypothesis and showed furthermore that the initially incorporated ²²⁶Ra excess must have remained almost uniform in all limestone over a period of at least 7000 yr, i.e. 4–5 half-lives of ²²⁶Ra. This is concluded because (i) the ²²⁶Ra_ex/²²⁶Ra(0) ages agreed well with those derived from ²³⁰Th/²³⁴U, (ii) all data plot within uncertainty on the ²²⁶Ra_ex/²²⁶Ra(0) decay curve and (iii) the atomic Ba/Ca ratio was found to be constant in the travertine material independent of the sample ages. Provided that such boundary conditions hold, ²²⁶Ra_ex/²²⁶Ra(0) should be applicable to materials which are suitable for ²³⁰Th/²³⁴U dating in sedimentology and oceanography, i.e. travertine, corals, phosphorites, etc., and should strongly support ²³⁰Th/²³⁴U for samples that have been formed a few thousand years ago.     

Beobachtungen in der libyschen Sahara

Zusammenfassung Vom Westrand der Großen Syrte zieht sich eine grabenartige tektonische Senke in SSO-Richtung bis zu den Djofra-Oasen, die in einer Ausweitung dieses Systems liegen. Begleitender Vulkanismus liefert neben Einzelvulkanen auf tektonischen Linien vom Eozän bis ins Alluvium ausgedehnte Deckenergüsse. Diese gehören genetisch zum Graben und liegen südlich der Senke der Djofra-Oasen. Noch weiter südlich verläuft die Störungszone parallel zum Graben des Roten Meeres bis zu dem vulkanbesetzten Tibestigebirge. Auf halbem Wege liegen alluviale Einzelvulkane. Die klimatische Entwicklung zeigt seit dem Tertiär mindestens fünf deutliche Pluvialzeiten, deren jüngste wahrscheinlich dem Capsien, die zweitjüngste vielleicht etwa dem Acheul entspricht. Die Grundwässer liegen in zwei Stockwerken und stammen teils aus dem Tibestigebirge, teils aus örtlichen Niederschlägen (des letzten Pluvials). Das heutige Grundwasser ist ein Rest.Die Beobachtungen stammen aus Wüstenfahrten in den Jahren 1941 und 1942. Da durch die Zeitumstände ein großer Teil der Bilder, Gesteine und Fossilien sowie viele Aufzeichnungen verloren gegangen sind, bleibt die Darstellung etwas skizzenhaft.     

Atlantis

Ohne ZusammenfassungVorgetragen auf der Versammlung der Geologischen Vereinigung zu Frankfurt a. M. am 7. Januar 1939.