Retrieval of P–T information from shear zones: thermobarometric consequences of changes in plagioclase deformation mechanisms

Changes in deformation mechanism coupled with spatial and temporal variations in reaction rates can result in preservation of disequilibrium mineral compositions in rocks affected by synmetamorphic shearing. Thermobarometric calculations on such rocks may thus yield meaningless results. We use Garbenschiefer samples from a shear zone in the Eastern Alps to study the effects of different deformational processes on calculated pressures and temperatures in samples that experienced the same overall PTt history. We focus on plagioclase, which accommodates strain by a variety of deformation mechanisms and is a key mineral in many thermobarometers. Plagioclase that deformed largely via dislocation creep mechanisms shows concentric chemical zoning, whereas plagioclase that experienced dissolution-precipitation creep preserves complex zoning. Rim compositions in the latter domains are not necessarily the youngest compositions, nor did they typically equilibrate with other phases in the assemblage. The timing of hornblende breakdown reactions relative to changes in plagioclase deformation mechanism also affected chemical zoning. Samples that escaped shear strain while near the thermal maximum yield internally consistent thermobarometric results, whereas samples that experienced shearing near the thermal maximum yield scattered results. Some of the variability in the results likely represents real differences in the P–T conditions at which equilibration occurred during deformation. However, much of the variability represents spurious results obtained by pairing mineral compositions that were never in equilibrium with one another. Extraction of useful P–T information from samples that experienced synmetamorphic deformation requires careful documentation of the relationships between deformation mechanisms and chemical zoning in order to select appropriate mineral compositions for thermobarometric calculations.Electronic Supplementary Material Supplementary material is available for this article at and is accessible for authorized users.     

Mouvements actuels des blocs tectoniques dans l’arc Bético-Rifain à partir des mesures GPS entre 1999 et 2005

GPS velocities and seismicity across the Betic–Rif Arc structural domains (Morocco and Iberia) provide a basis to evaluate present-day seismotectonic processes between different deformation belts. The results show asymmetric movements in the complex Alboran system accommodating the convergence between the African (Nubian) and Eurasian plates. While the Betic Mountains are attached to Iberia, moving toward the southeast with respect to Africa, the Rif is divided into three blocks with distinct displacements relative to Nubia: (1) the Tangier block moving southeastward, (2) the Central Rif block moving SSW, and (3) the Oriental Rif block undergoing clockwise rotation. GPS-derived motions decrease in rate from the Rif nappes complex to the foreland.     

Temporal variations of rotational origin in the absolute value of gravity

Summary When correcting precise gravity measurements for polar motion, the Earth's rotational deformation must be considered, as this will increase the correction based on a rigid Earth by about 15%. Conversely the gravity observations can be used to estimate the Love numbers h₂ and k₂ at the Chandler frequency.     

Vergleichende Beobachtungen an Geologie und Tektonik in Eritrea und Harrar-W (Äthiopien)

Zusammenfassung Die Gebiete von Eritrea und Harrar-W liegen, aufgrund ihrer exponierten Lage — zwischen Rot-Meer-Graben und der Verlängerung des Ostafrikanischen Grabenbruches einerseits und nahe dem Golf von Aden andererseits — am Kreuzungspunkt verschiedener tektonischer Hauptrichtungen und bieten somit vielleicht einen Schlüssel zur Lösung der Probleme der ostafrikanischen Grabentektonik sowie kontinentaler Großtektonik überhaupt.In ein präpaläozoisches, geosynklinal-orogenes Sedimentpaket intrudierten gegen Ende des Präkambriums mächtige Granite. Ihre Platznahme folgte dem bereits vorgezeichneten tektonischen Muster NNE, NNW und ENE. Diese tektonischen Hauptrichtungen werden von späterer Tektonik immer wieder aufgenommen. Sie zeichneten im Miozän die Zufuhrspalten für den Trapp-Vulkanismus, im Pliozän für den Aden-Vulkanismus vor. Im Pliozän tritt als neue tektonische Richtung ein E-W- bis ESE-Element hinzu.

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The areas of Eritrea and Harrar-W are situated where different tectonic main lines of the African continent are crossing. Because of their extraordinary sites the regions once may be used to solve the problems of the East-African Rift as well as continental Grabentectonics in general.Starting with the final Precambrian, extensive granites are intruding the prepaleozoic metamorphics following the indicated tectonic pattern NNE, NNW and ENE. These tectonic main directions have been taken over by younger tectonic movements opening the channels for Tertiary and Quaternary volcanism. Additionally a new E-W or ESE-movement occurs with the Pliocene.

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Résumé Les régions de l'Erythrée et de Harrar-W sont situées aux croisements des lignes tectoniques importantes du continent Africain et peuvent nous montrer peut-être la solution des problèmes du fossé tectonique de l'Afrique de l'Est et peut-être aussi des problèmes généraux de la tectonique continentale.A la fin du Précambrien une intrusion de grands massifs granitiques a pénétré dans la zone des métamorphites du Prépaléozoique en suivant le réseau tectonique, qui est fixé par les directions NNE, NNW et ENE. Ces importantes lignes tectoniques ont été renouvelées par des mouvements tectoniques plus jeunes dont les fractures ont permis le volcanisme au Tertiaire et au Quaternaire. En plus un récent mouvement en direction E-W ou ESE s'y ajoute au Pliocène.

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- , ) , — ), . . . - , , NNE, NNW EWE. ; , — ; , EW ESE.

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Vorliegender Bericht enthält die Ergebnisse von Beobachtungen und Vergleichen, die während einer eineinhalbjährigen Tätigkeit als Geologe am Ministry of Mines, Addis Ababa, gemacht werden konnten. Der Bericht erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, da nur auf wenige exakte Daten zurückgegriffen werden konnte.     

Schwefel-Isotope aus Blei-Zink-Erzen von Oberschlesien

Zusammenfassung Extrem schwerer Schwefel (bis zu ³⁴S=+67) in den Sulfiden aus den Pb-Zn-Erzen in Carbonatgesteinen Oberschlesiens (Górny lsk) wird als Beweis für eine Beteiligung sulfat-reduzierender Bakterien (und wahrscheinlich hochsalinarer Lösungen) bei der Erzbildung angesehen.

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Extremely heavy sulfur (up to ³⁴S=+67) in sulfides from the lead-zinc ores in carbonate rocks of Upper Silesia (Górny lsk) seems to prove a participation of sulfate-reducing bacteria (and probably of highly saline solutions) in the formation of the ores.

     

Das Verhalten von Meeren und Inseln Gegenüber der Einwirkung des Exogenen Kräftefeldes

Zusammenfassung Bei Vernachlässigung endogener Vorgänge und unter weitgehender Ausschaltung des Materialfaktors wird das Verhalten abgeschlossener physiographischer Einheiten — Meere und Inseln — unter der Einwirkung der reinen exogenen Kräfte untersucht.Bei geeigneter Energiezuführung kann ein Meeresbecken konstanter Tiefe, die der Wirkungstiefe der maximal möglichen Wellen vergleichbar ist, unter der Wirkung einer einseitig ausgerichteten Materialwanderung unaufhaltsam gegen die vorherrschende Windrichtung wandern. Ist dagegen die Wassertiefe größer als die maximale Wirkungstiefe, tritt zu der Wanderung noch ein Expansionsbestreben hinzu.Unter ähnlichen Voraussetzungen wandert eine Insel im ersten Fall ohne Formveränderung mit der Hauptwindrichtung, während sie im zweiten Fall bei ihrer Wanderung schrumpft, gegebenenfalls allmählich untertaucht und eingeebnet werden kann.Abschließend wird auf die Bedeutung des Materialfaktors hingewiesen und eine Abschätzung der Bedeutung des exogenen Kräftefeldes versucht.     

Das Schwimmgleichgewicht des Sial im Sima

Zusammenfassung Wenn es sich bei den Schweremessungen nur darum handelt, das Schwimmgleichgewicht zu prüfen, kann man die Reduktion der Beobachtungen sehr vereinfachen: dies wird gezeigt.

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Summary The Continents (Sial) are treated as swimming in the underground (Sima) and a simple prove by gravity-measurements is discussed.

     

Zur Optik von Covellin

Zusammenfassung Im Vorwort wird die gegenwärtige Situation der quantitativen Auflichtmikroskopie kurz beleuchtet. Sie hat in letzter Zeit durch verbesserte Geräte, Meßverfahren und Fehleruntersuchungen neue Impulse erhalten.Dann wird über Messungen des Reflexionsvermögens für, und einzelne Zwischenwerte von ' an orientierten Schnitten durchCovellin-Einkristalle von Alghero berichtet, die mit einem an ein Mikroskop angebauten Spektralphotometer der Fa. Carl Zeiss, Oberkochen, im sichtbaren Spektralbereich zwischen 440 und 700 nm durchgeführt wurden. Die in Luft und Öl erhaltenen Meßwerte wurden zu Berechnungen der Brechungsindizesn, der Absorptionskoeffizientenk und der Absorptionsindizes für Covellin verwandt. Die zwischen (relativ) 2 und 11 % schwankenden Meßfehler für die Reflexionswerte wirken sich in komplizierter Weise auf die Genauigkeit der berechneten Konstanten aus. Durch zusätzliche graphische Extrapolationen gelang es, auch für den außerordentlichen Strahl zuverlässige Dispersionskurven der einzelnen Größen abzuleiten und dann für diese auch Schnitte durch ihre darstellenden Flächen zu konstruieren. Hier fällt das Verhalten des Reflexionsvermögens in Öl im Roten auf, das durch den positiven Charakter der Doppelbrechung und den gleichzeitig negativen Charakter der Doppelabsorption in diesem Wellenlängenbereich beeinflußt wird. Das Reflexionsvermögen in Öl ist für im Roten größer als in Luft! Hier sinktn auf Werte < 1,0 ab. Zur Erklärung der ungewöhnlichen optischen Eigenschaften wird auf mögliche Beziehungen zur Kristallstruktur des Covellins hingewiesen.In einem Anhang werden einzelne optische Daten für den blaubleibenden Covellin mitgeteilt; hier sinktn zum Roten hin nur auf etwa 1,50 ab.

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In the introduction, the present situation of quantitative microscopy in reflected light is characterized. This field has recently received new impulses through better equipment, better methods, and discussions of possible errors.Then, measurements of reflectivitiesR, R and some intermediate valuesR ofcovellite are discussed which were performed on oriented sections through single crystals from Alghero by means of a spectral photometer attached to a microscope (Carl Zeiss, Oberkochen) in the visible range from 440–700 nm (mµ). The values obtained in air and oil were used to calculate the optical constants: refractive indexn, absorption coefficientk, and absorption index.The errors in reflectivity values which ranged from 2–11 per cent (relative) had a complex effect on the accuracy of the calculated constants. By means of additional graphical extrapolations it was possible to obtain reliable dispersion curves of the different values also for the extraordinary ray.Finally, also sections through the different indicating surfaces were constructed. Here, especially the behavior of the reflectivity in oil in red light is interesting: it is influenced by positive birefringence and negative biabsorption at the same time. For, the reflectivity is higher in oil than in air between 635 and at least 700n. Here, nco reaches values below 1.0. For a possible explanation of the unusual optical properties the crystal structure of. covellite has to be taken into consideration.The best values obtained for covellite at four standard wavelengths are summarized in Table 3.In an appendix some optical data are given for blue-remaining covellite. This phase has a highern in the red (about 1.50).

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Herrn Professor Dr.C. W. Correns zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Über das Verhalten und die Herkunft der in den Gewässern und in der Atmosphäre vorhandenen himmelblauen Fluoreszenz

Zusammenfassung Überall in der Natur im Bereich der Erdrinde findet sich ein im ultravioletten Licht hellblau fluoreszierender Stoff. Nachgewiesen wurde er bisher in der Atmosphäre, in allen in der Natur vorhandenen Wasservorkommen: im Nebel, Schnee, Regen, Rauhreif, Gletschereis, in Quellen, Bächen, Flüssen, Seen und im Oberflächen- und Tiefenwasser des Weltmeeres. Ferner ließ er sich nachweisen im Staub, in Gesteinen und in Filtrierpapier (reiner Cellulose), wie er überhaupt ein ständiger Begleitstoff der in der Natur weit verbreiteten Kohlenhydrate ist. Aus der Atmosphäre schlägt er sich bereits in wenigen Tagen in merklichem Maße an gereinigten Glasoberflächen nieder. Durch eingehende Versuche wird wahrscheinlich gemacht, daß der Fluoreszenz zwei organische Verbindungen zu Grunde liegen, die sich spontan aus den langsam in der Natur sich bildenden Zerfallsprodukten der Kohlenhydrate (Methylglyoxal) durch Eigenkondensation aufbauen. Auf die Bildung der fluoreszierenden Stoffe wirken ähnlich wie bei dem verwandten Vorgang der Melanoïdin-Bildung (Maillard-Reaktion) neben der Erhöhung der Temperatur und der Erhöhung der Konzentration der Ausgangssubstanzen (beispielsweise beim Verdunstungsvorgang der atmosphärischen Wassertröpfchen) alkalische Reaktion und in besonderem Maße die Gegenwart von Stickstoff-Verbindungen (Ammonium-Ion, Aminosäuren) fördernd ein.

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On the behaviour and the origin of the azure fluorescence present in all kinds of waters and in the atmosphere

Summary Everywhere in nature and in the vicinity of the earth's crust there is a substance to be found from which a light blue fluorescence is emanating when it is exposed to ultraviolet radiation. Until now this substance has been verified in the atmosphere and in all the manifestations of water, viz. in fog, snow, rain, soft rime, glacier ice, springs, brooks, rivers, lakes, and in the surface water and deep water of the oceans. Besides, the presence of this substance has been proved in dust, rocks and in filter paper (pure cellulose) and it has been revealed as a permanently attendant substance of carbon hydrates frequently occurring in nature. It is precipating to a considerable extent within a few days from the atmosphere on cleaned glass surfaces. From careful experiments it appears to be probable that the fluorescent substance is based on two organic compounds that are spontaneously springing by self-condensation from the dissociated constituents of carbonhydrates (metyhlglyoxal) that are slowly forming everywhere in nature. Similar to the related process of the formation of melanoidin (Maillard-reaction) and in addition to the increase in temperature and concentration of the initial substances (as e.g. is observed during the process of evaporation of atmospheric water drops), alkaline reaction and especially the presence of nitrogen compounds (ammonium-ion, amino-acids) are promoting the formation of fluorescent substances.

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Sur le comportement et l'origine de la fluorescence azure rencontrée dans les eaux et dans l'atmosphère

Résumé Partout dans la nature on trouve près de la croute terrestre une substance produisant de la fluorescence bleue claire lorsqu'on l'expose à la radiation ultra-violette. On a jusqu'ici démontré la présence de cette substance dans l'atmosphère et dans toutes les formes que l'eau peut adopter dans la nature, c.a.d. dans la brume, la neige, la pluie, le givre mou, dans la glace des glaciers, les sources, cours-d'eau, rivières, lacs et dans les eaux superficielles et profondes des océans. De plus, on peut prouver son existence dans la poussière, dans les roches et dans le papier à filtrer (cellulose pure); d'ailleurs, cette substance est surtout une matière d'accompagnement permanent des hydrates de carbon très répandus dans la nature. Venant de l'atmosphère, elle se précipite en quantité considérable sur des surfaces nettoyées de verre. Des essais approfondis nous font supposer que la substance fluorescente est basée sur deux combinaisons organiques qui se forment spontanément par condensation propre des produits de dissociation des hydrates carboniques (méthylglyoxal) qui se developpent lentement dans la nature. Comme dans le processus analogue de la formation du mélanoïdin (réaction Maillard) et à côté de l'élévation de la température et de la concentration des matières de départ (par exemple aux processus de l'évaporation des gouttes d'eau dans l'atmosphère) la réaction alcaline et surtout la présence des combinaisons de nitrogène (ammonium-ion, acides d'aminés) favorisent la production des substances fluorescentes.