Eo-alpine metamorphism in the uppermost unit of the Cretan nappe system — Petrology and geochronology

The uppermost unit of the Cretan nappe system consists of ophiolites on the top, and an ophiolitic mélange at the base.Among the various constituents of the mélange, there are slices of low-P/high-T metamorphics. They form a variegated series consisting of tholeiitic ortho-amphibolites, para-amphibolites, andalusite and sillimanite-cordierite-garnet bearing mica schists, calcsilicate rocks, and marbles. The metamorphic sequence is locally intruded by early tectonic magmatites of gabbroic, dioritic and granitic composition. Critical mineral assemblages lead to a maximum temperature of about 700° C reached during metamorphism, at a total pressure of 4–5 kilobars. K — Ar dating on 6 hornblendes, 7 biotites and 1 muscovite yielded cooling ages of 75–66 m.y. and confirmed earlier results according to which the metamorphism and related magmatism took place in Late Cretaceous times.In order to evaluate the age relationships between the hightemperature metamorphics within the ophiolitic mélange and the ophiolites, hornblendes from ultramafic and mafic rocks of the ophiolite complex were dated by the K — Ar method. Hornblende from one schistose hornblendite forming a constituent of the ophiolites proper yielded 156 m.y. and thus provides a middle Jurassic minimum age for the formation of this piece of oceanic lithosphere. Four hornblendes of calc-alkaline gabbrodiorite dikes within the ophiolite complex gave distinctly lower K — Ar dates of about 140 m.y.. The dikes probably intruded after the detachment of the ophiolites in an island-arc or continental-margin environment.As a consequence, the high-temperature metamorphics and related intrusives in the ophiolitic mélange of Crete are genetically unrelated to the overlying ophiolites. The paleogeographic position of the crystalline terrane, slices of which are now incorporated into the ophiolitic mélange is still open to discussion.     

Collocation,dissipation and [overshoot] for time integration schemes in structural dynamics

The concept of collocation, originally used by Wilson in the development of dissipative algorithms for structural dynamics, is systematically generalized and analysed. Optimal schemes within this class are developed and compared with a recently proposed family of dissipative algorithms, called a methods. The α methods are found to be superior on the basis of standard measures of dissipation and dispersion. It is pointed out that the tendency to overshoot is an important and independent factor which should be considered in an evaluation of an implicit scheme. The basis for studying overshoot is discussed and the optimal collocation and α methods are compared. It is found that pathological overshooting is an inherent property of collocation schemes, whereas the overshooting characteristics of the α methods are good.     

Geochronology of high-pressure rocks on Sifnos (Cyclades,Greece)

Polymetamorphic rocks of Sifnos (Greece) have been investigated by Rb-Sr, K-Ar, and fission track methods. Critical mineral assemblages from the northern and southernmost parts of Sifnos include jadeite+quartz+3T phengite, and omphacite+garnet +3T phengite, whereas the central part is characterized by the assemblage albite+chlorite+epidote+2M ₁ phengite.K-Ar and Rb-Sr dates on phengites (predominantly 3T) of the best preserved high P/itTmetamorphic rocks from northern Sifnos gave concordant ages around 42 m.y., indicating a Late Lutetian age for the high P/T metamorphism. Phengites (2M ₁+3T) of less preserved high P/T assemblages yielded K-Ar dates between 48 and 41 m.y. but generally lower Rb-Sr dates. The higher K-Ar dates are interpreted as being elevated by excess argon.K-Ar and Rb-Sr ages on 2M ₁ phengites from central Sifnos vary between 24 and 21 m.y. These ages date a second, greenschist-facies metamorphism which overprinted the earlier high-pressure metamorphic rocks.     

Experimental investigation of the metamorphism of siliceous dolomites

For the reaction: 1 diopside+3 dolomite ?2 forsterite+4 calcite+2 CO₂ (14) the following P _total?T-brackets have been determined experimentally in the presence of a gasphase consisting of 90 mole%CO₂ and 10 mole%H₂O∶1 kb, 544°±20° C; 3kb, 638°±15° C; 5kb, 708°±10° C; 10kb, 861°±10° C. The determination was carried out with well defined synthetic minerals in the starting mixture. The MgCO₃-contents of the magnesian calcites formed by the reaction in equilibrium with dolomite agree very well with the calcite-dolomite miscibility gap, which can be recalculated from the activities and the activity coefficients of MgCO₃ as given by Gordon and Greenwood (1970). The equilibrium constant K _14b was calculated with respect to the reference pressure P ₀=1 bar using the experimentally determined \(P_{total} TX_{CO_2 }\) brackets, the activities of MgCO₃ and CaCO₃ (Gordon and Greenwood 1970; Skippen 1974) and the fugacities of CO₂ Holloway (1977) considering the correction of Flowers (1979). Results are plotted as function of the absolute reciprocal temperature in Fig. 1. For the temperature range of 530° to 750° C the following linear expression can be given for the natural logarithm of K_14b: (g) $$[ln K_{14b} ]_T^P = - \frac{{18064.43}}{{T\left( {^\circ K} \right)}} + 38.58 + \frac{{0.308(P - 1 bar)}}{{T\left( {^\circ K} \right)}}$$ where P is the total pressure in bars and T the temperature in degrees Kelvin. Combining Equation (g) with the activities of MgCO₃ and CaCO₃ gives the equilibrium fugacity \(f_{CO_2 }\) : (i) $$[ln f_{CO_2 } ]_T^P = - \frac{{11635.44}}{{T\left( {^\circ K} \right)}} + 21.09 + \frac{{0.154(P - 1 bar)}}{{T\left( {^\circ K} \right)}}$$ Equation (i) and the fugacities of CO₂ permit to calculate the equilibrium data in terms of \(P_{CO_2 }\) and T (see Fig. 3) or P _total, T and \(X_{CO_2 }\) (see Fig. 5). Combining the \(P_{total} TX_{CO_2 }\) equilibrium data of the above reaction with those of the previously investigated reaction (Metz 1976): 1 tremolite+11 dolomite ?8 forsterite+13 calcite+9 CO₂+1 H₂O yields the stability conditions of the four-mineral assemblage: diopside+calcian dolomite+forsterite +magnesian calcite and the stability conditions of the five-mineral assemblage: tremolite+calcian dolomite+forsterite +magnesian calcite+diopside both shown in Fig. 6. Since these assemblages are by no means rare in metamorphic siliceous dolomites (Trommsdorff 1972; Suzuki 1977; Puhan 1979) the data of Fig. 6 can be used to determine the pressure of metamorphism and to estimate the composition of the CO₂-H₂O fluid provided the temperature of the metamorphic event was determined using the calcite-dolomite geothermometer.     

Die rshythmischen Bewegungen der Kreidegeosynklinale der Ostkordillere Kolumbiens

Zusammenfassung Die Schichten, die die 1400 km lange und bis 250 km breite, SSW-NNE streichende Ostkordillere Kolumbiens aufbauen, reichen altersmäßig vom Präkambrium bis ins Quartär. Unter ihnen nehmen die Ablagerungen der Kreide den größten Raum ein. Die größte Mächtigkeit zeigt diese in der Umgebung von Bogotá (Becken von Cundinamarca) mit 16.000 m, nach N sinkt sie allmählich auf 2600 m und gegen das Südende der Kordillere auf wenige hundert Meter ab.Im Becken von Cundinamarca besteht die Kreide zum überwiegenden Teil aus dunklen, bathyalen Schiefertonen, in die sich in mehr oder minder regelmäßigen Abständen Sandsteine, Kalke und andere litorale bis epineritische Schichten einschalten. Bei Berücksichtigung des Fossilinhaltes, vor allem der Ammoniten, ergibt sich, daß die Seichtwasserschichten stets an der Grenze von Stufen oder Unterstufen liegen. Die Absenkung der Kreidegeosynklinale der Ostkordillere erfolgte also zyklisch. Am Beginn jeder Stufe (und Unterstufe) sank sie rasch ab und es bildeten sich bathyale Schiefertone. Dann kam die Absenkung allmählich zum Stillstand, litorale Sedimente rückten ins Beckeninnere vor und vielfach wurde die Sedimentation unterbrochen. Mit Beginn jeder neuen Stufe oder Unterstufe wanderten neue pelagische Faunen in die Geosynklinale ein, während sich die litoralen Faunen mehrere Stufen hindurch erhielten.Aus der gleichartigen lithologischen Beschaffenheit und der nahezu gleichen Mächtigkeit der Stufen läßt sich schließen, daß sie im gleichen Zeitraum von 6 Millionen Jahren (die Unterstufen in 2 Millionen Jahren) abgelagert wurden.Neben den Stufenzyklen lassen sich größere (Großzyklen) von 18–20 Millionen Jahren Dauer erkennen. Sie werden durch tektonische Bewegungen und nachfolgende weiträumige Transgressionen eingeleitet. Diese Großzyklen beginnen mit dem Tithon, Hauterive, Alb und Senon. Die Stufenzyklen setzen in weiten Teilen der Erde gleichzeitig ein, die Großzyklen hingegen gehen wellenförmig über die Erdoberfläche. Es wird deshalb angenommen, daß die Stufenzyklen ihre Ursache in größeren Erdtiefen haben als die Großzyklen.

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Within the 1400 kms. long and up to 250 kms. wide SSW-striking Eastern Cordillera of Columbia Precambrian to Recent members are met with. Cretaceous sediments are thickest (Cundinamarca-Basin near Bogota: 16 000 metres). This Cretaceous consists mainly of dark shales with litoral to epineritic sandstones etc.Cyclic subsidence of this geosyncline took place 3-times within about 2 Million years. Megacycles amount to 18–20 Million years. They begin with transgression in Tithonian, Hauterive, Albian and Senonian times.

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Résumé Les couches qui forment la cordillère orientale de la Colombie de direction SSW-NNE, sur une longueur de 1400 km et avec une largeur atteignant 250 km, ont un âge qui va du Précambrien au Quaternaire. Les dépots du Crétacé en occupent la plus grande partie; leur épaisseur la plus forte (16.000 mètres) a lieu dans les environs de Bogotá (Bassin de Cundinamarca); elle diminue progressivement vers le Nord jusqu'à 2.600 m, et à l'extrémité sud de la cordillère elle se réduit à quelques centaines de mètres.Dans le bassin de Cundinamarca le Crétacé est formé essentiellement de schistes bathyaux, foncés, entre lesquels s'intercalent à des distances plus ou moins régulières des grès, des calcaires et d'autres strates littorales ou épinéritiques. L'examen des fossiles, en premier lieu les ammonites, montre que les couches de faible profondeur d'eau se trouvent toujours à la limite d'étages ou de sous-étages. La subsidence du géosynclinal crétacé de la cordillère occidentale s'est faite de façon cyclique. Au début de chaque étage (ou sous-étage) la subsidence était rapide et il se formait des schistes bathyaux. Puis la subsidence s'arrêtait peu à peu; des sédiments littoraux envahissaient l'intérieur du bassin et souvent la sédimentation était interrompue. Au début de chaque nouvel étage ou sousétage, des nouvelles faunes pélagiques envahissaient le géosynclinal, tandis que les faunes littorales se maintenaient durant plusieurs étages. De la similitude des propriétés lithologiques et de la puissance sensiblement égale des étages, on peut déduire que ceux-ci se sont déposés au cours d'une période égale à 6 millions d'années (2 millions pour les sous-étages). En plus des cycles d'étages, on peut distinguer des cycles majeurs d'une durée de 18–20 millions d'années. Ils sont amenés par des mouvements tectoniques et les transgressions de grande ampleur qui les suivent. Ces cycles majeurs débutent au Tithonique, é l'Hauterivien, à l'Albien et au Sénonien. Les cycles d'étages débutent en même temps dans de grandes parties du monde; les cycles majeurs par contre se déplacent comme des ondes sur la surface terrestre. C'est pourquoi nous admettons que les cycles d'étages ont leur cause dans des parties plus profondes de la terre que les cycles majeurs.

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, SSW NNE. . .

     

Beiträge zur Geologie der Insel Salina (Äolischer Archipel,Sizilien)

Zusammenfassung Auf Salina beginnt die vulkanische Tätigkeit mit der Förderung von Labradorit-Andesiten und -Trachyandesiten, die den alten Pollara-Vulkan und den Vulkanstock des Mte. Rivi aufbauen. Der letzte wird von mindestens zwei größeren Vulkanen — dem südwestlichen und dem nordöstlichen Mte. Rivi-Vulkan — zusammengesetzt. Anschließend kam es im Südosten der Insel zu der Extrusion sauerer Laven in Form von Staukuppen und Staurücken (mit rhyodazitischem Chemismus).Im Bereich der alten Rivi-Vulkane und jenem der saueren Laven im SE-Teil von Salina sind marine Brandungsterrassen mit 2- bis 4 m mächtigen, groben Küstenkonglomeraten nachweisbar: sie haben Höhen von maximal + 30 m (NE-Teil von Salina) und + 10 bis + 15 m (SE-Teil der Insel). Da diese beiden Terrassensysteme auch auf anderen Inseln des Archipels ausgebildet sind, wird ihre Entstehung durch eustatische Spiegelschwankungen des Mittelmeeres während des Pleistozäns erklärt: die höheren Terrassen entsprechen dem Tyrrhenien I (Mindel/Riß-Interglazial — oberes Mittelpleistozän), die tieferen dürften dem Monastirien I/II (= Tyrrhenien II — Riß/Würm-Interglazial — mittleres Jungpleistozän) zuzuordnen sein. Der Beginn der vulkanischen Tätigkeit im Bereich des Äolischen Archipels muß damit wesentlich jünger als bisher angenommen angesetzt werden: nämlich nicht im Miozän und Frühpliozän, sondern erst im Quartär beginnend.Im jüngeren Quartär bildeten sich auf Salina etwa gleichzeitig die beiden großen Stratovulkankegel des Mte. dei Porri und der Fossa delle Felci, die nicht basischen Chemismus aufweisen, wie bisher angenommen wurde, sondern von rhyodazitischen Laven und Tuffen zusammengesetzt werden. Sie sind altersmäßig mit dem großen Stratovulkan auf Lipari — dem Mte. S. Angelo — zu parallelisieren.Als jüngstes vulkanisches Ereignis auf Salina fand die Aussprengung des großen Kraters von Pollara und die Förderung quarzlatitischer Bimssteine statt. Diese Bimsstein-Tuffe führen reichlich xenolithische Auswürflinge, unter denen granitische bis dioritische Tiefengesteine, kristalline Schiefer, Marmore, Kalksilikatfelse und thermometamorph sehr wenig veränderte, reichlichglobigerinen-führende mergelige Kalke des Tertiärs besonders auffallen. Als untermeerischer Sockel der Äolischen Inseln ist damit die NW-Fortsetzung der Kalabrisch-Peloritanischen Masse belegt.Der Vulkanismus der Äolischen Provinz ist durch die posthume quartäre Bruchtektonik im Raum der heutigen Tyrrhenis bedingt. Durch diese Schollenbewegungen entstanden Brüche, längs denen sialisch-anatektische Restmagmen pazifischer Sippe empordringen konnten.

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The volcanic activity on the island of Salina (Eolian archipelago) began with the eruption of labradorite-andesites and trachyandesites, which compose the old volcano of Pollara and that of Mte. Rivi. Thereupon endogenous domes with rhyodacitic chemism had been formed in the southeastern part of the island.In the region of the above mentioned old volcanoes and domes two old coastlines are developed: the higher is recognizable in the northeastern part of Salina and lies + 30 m above sea-level, the lower one is exposed in the southeastern part of the island and differs between + 10 and + 15 m above sea-level. These old coast-lines are likewise developed on other islands of the Eolian archipelago. By this fact their origin is interpreted by eustatic variations of the sea-level in the Mediterranian during the Pleistocene. The higher coast-lines are corresponding to the Tyrrhenian I (= upper part of the middle-Pleistocene), the lower ones are paralleled with the Monastirian I/II (= Tyrrhenian II = middle part of the upper-Pleistocene). By these facts it becomes apparently, that the volcanic activity in the Eolian archipelago began not in Miocene and lower Pliocene, but only in Quaternary times.The volcanism on Salina continued in the younger Quaternary with the approximately contemporaneous formation of two great strato-volcanoes (Mte. dei Porri and Fossa delle Felci), which are of rhyodacitic, but not of basaltic chemism as hitherto assumed. The youngest volcanic event was the ejection of quartz-latitic pumices and the formation of the great crater of Pollara. These pumice-tuffs are rich in xenolithic ejecta (as for instance granitic and dioritic rocks, gneisses, marbles, calc-silicate rocks formed by contact metamorphism, and slightly altered marly limestones of Tertiary age, rich in globigerines). These xenolithes are the proof, that the base of the Eolian Islands is represented by the continuation of the Calabrian-Peloritanian Massive.The volcanism of the Eolian volcanic province was caused by Quaternary tectonics, which were the result of subsidence of the Tyrrhenian Block. Along the fault fissures sialic-anatectic residual-magmas of Pacific rock suite were erupted.

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Résumé L'activité volcanique débute à Salina avec l'éruption d'andésites e trachyandésites à labradorite qui ont formé l'ancien volcan Pollara et le piton volcanique du Mte. Rivi. Ce dernier est composé d'au moins 2 grands volcans, le Mte. Rivi sudoccidental et nord-oriental. Vint en plus dans le sud-est de l'île une extrusion de laves acides en forme de coupoles et de crêtons (à chimisme rhyodacite).Dans la région de l'ancien volcan Rivi et de ces laves acides de la partie SE de Salina, on trouve des terrasses marines formées de conglomérats côtiers grossiers de 2 à 4 m d'épaisseur: leur altitude maximum est de + 30m (NE de Salina) et + 10 m à +15 (SE de l'île). Comme ces 2 systèmes de terrasses se rencontrent également sur d'autres îles de l'archipel, on explique leur origine par des variations eustatiques du niveau de la mer durant le Pléistocène: les terrasses supérieures appartiennent au Tyrrhénien I (Interglaciaire Mindel/Risspartie supérieure du Pléistocène moyen); les terrasses inférieures devraient appartenir au Monastirien I/II (=Tyrrhénien II ⦌- Interglaciaire Riss/Würm — partie moyenne du Pléistocène supérieur). L'activité volcanique dans l'archipel éolien aurait ainsi débuté nettement plus tard qu'on ne l'a considéré jusqu'ici: non pas au Miocène ou au début du Pliocène, mais seulement au Quaternaire.Au Quaternaire récent il s'est formé à Salina presque en même temps les 2 grands stratovolcans du Monte dei Porri et de la Fossa delle Felci, qui n'ont pas un chimisme basique comme on l'admettait jusqu'ici, mais qui sont composés de laves et tuffs rhyodacitiques. Du point de vue de l'âge ils sont à paralléliser avec le grand stratovolcan de Lipari, le Mte. S. Angelo.La manifestation volcanique la plus récente à Salina fut l'explosion du grand cratère de Pollara et l'émission de ponces de composition latitique acide. Ces tuffs contiennent de nombreux xénolithes parmi lesquels on remarque surtout des roches profondes granitiques à dioritiques, des schistes cristallins, des marbres, des roches à silicates calcaires, et des calcaires marneux du Tertiaire, riches en globigérines et très peu thermométamorphisés.Le socle sous-marin des îles éoliennes serait donc le prolongement NW de la masse calabro-péloritaine.Le volcanisme de la province éolienne est causé par la tectonique cassante quaternaire dans le cadre de la Tyrrhénide actuelle. Grâce aux mouvements de ces blocs, des cassures ont pris naissance par lesquelles ont pu monter les magmas résiduels sialiques-anatectiques appartenant à la série pacifique.

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Riassunto Sull'isola di Salina (archipelago Eoliano) l'attività vulcanica inizia con l'emissione di lave trachiandesiti- e andesiti-labradoritiche, che formano il vecchio vulcano di Pollara ed il massivo vulcanico del Mte. Rivi. L'ultimo è formato da almeno due grandi vulcani — il vulcano sudovest ed il vulcano nordest di Mte. Rivi — die adesso in maggior parte sono degradati e distrutti. Dopo c'è stata nella parte sudest dell'isola l'estrusione di lave acide, che formano le cupole all'occidente di Lingua (con chimismo riodazitico).Nella zona dei vecchi vulcani di Mte. Rivi e quella delle rocce acide nella parte sudest di Salina sono da constatare terrazze marine con grossi conglomerati litorale della potenza di 2–4 m. L'altitudine di queste terrazze marine è al massimo di + 30 m (parte NE di Salina) e tra + 10 e + 15 m (parte SE dell'isola). Poichè questi due sistemi di terrazze marine si trovano anche sull'altre isole dell'archipelago (Lipari, Panarea, Filicudi) si spiega la loro origine da oscillazioni eustatiche del Mediterraneo durante il Pleistocene: le terrazze superiori corrispondono al Tirreniano I (medio-Pleistocene superiore), le terrazze inferiori forse sono appartenenti al Monastiriano I/II (= Tirreniano II, medio tardo-Pleistocene). L'inizio dell'attività vulcanica nella provincia Eolia perció è più giovane come si pensava finora: cioè non è stato durante il Miocene e Pliocene inferiore, ma soltanto nel Quaternario.Nel Quaternario giovane si formarono a Salina quasi contemporaneamente i due grandi strato-vulcani del Mte. dei Porri e della Fossa delle Felci, che non dimostrano un chimismo basico come è stato scritto finora ma sono composti di lave e tufi riodazitiche. Nell'età essi corrispondono al grande strato-vulcano su Lipari — il Mte. S. Angelo.Il più giovane awenimento vulcanico a Salina è stato la formazione del grande cratere di Pollara con espulsione di pomice quarzlatitica. In questa pomice componenti xenolitici sono abbondanti per esempio tali di graniti, granodioriti, dioriti, scisti cristallini, marmi, rocce a calcare-silicatiche e calcari marnosi tertiari poco alterati termometamorfici con abbondante globigerine. Lo zoccolo sottomarino dell'archipelago Eoliano è così la continuazione ipotetica della massa calabro-peloritanica. Il vulcanismo della provincia Eolia è causato dalla tettonica germanotipica quaternaria nella zona del Tirreno. Per l'effetto dello sprofondamento della massa del Tirreno si formarono grandi faglie, lungo a queste salivano magmi sialici-anatectici pacifici.

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