Crustal structure of the Rhenish Massif: results of deep seismic reflection lines Dekorp 2-North and 2-North-Q

The reflection seismic line DEKORP 2-N reveals an almost complete cross section through the Rhenohercynian Zone, the most external part of the Variscan orogen in Europe.The northern part of DEKORP 2-N and a NE-directed branch (2-N-Q) reveal the Cretaceous of the Münsterland basin and the underlying folded Palaeozoic rocks. The northward decreasing intensity of folding is depicted in great detail by the highly reflective Late Carboniferous coal-measures and deeper reflections down to the level of the Givetian/Frasnian shallow-water carbonates.In the Devonian and older rocks of the Rhenish Massif, bedding is only represented by relatively weak, short and irregular reflections. These are truncated by stronger, southward dipping reflections, which exhibit the listric curvature and flat/ramp geometry characteristic of faults. In the northern part of the section, the thrusts appear to be blind. From the Ebbe Anticline southwards, prominent reflections can be correlated with important thrust faults known from the surface, such as the Ebbe-, Siegen-, Müsen- and Sackpfeife- Thrusts, as well as further important thrust faults in the Lahn- and Dill Synclines. The basal thrust of the extremely thin-skinned Giessen Nappe is only recognizable for a very short distance.At depth, the thrusts flatten out in a relatively transparent zone between 3–5 s TWT, with strongly reflective bands at its bottom and top. The transparent zone might correlate with a high-conductivity layer detected in a magnetotelluric survey; it represents either graphitic metapelites or a zone with an interconnected, brine-filled pore space. The seismic record relates either to lithological differences, or to rheological boundaries.The lower crust in the north is characterized by a relatively transparent zone, which wedges out towards south under the northern margin of the Siegen Anticline. Comparisons with a similar feature in the ECORS profile »Nord de la France« suggest that the transparent zones in both sections correspond to a pre-Palaeozoic basement, such as it underlies the Brabant Massif. Further south, the lower crust is increasingly reflective.The curvilinear, thrust-related reflections are cut by a conjugate set of much weaker, N- and S-dipping reflectors indicating a later deformation with pure shear. Displacement of some marker reflections suggests late- or post-Variscan compression.In an alternative interpretation, these straight and weak reflections represent the only thrust faults, while the curvilinear elements might relate to bedding.A southward rise of the Moho from approx. 11 to 8.5 s TWT is probably due to Tertiary rifting.

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Zusammenfassung Das reflexionsseismische Profil DEKORP 2-N stellt einen fast vollständigen Querschnitt durch das Rhenohercynikum dar.Der nördliche Teil des Profiles 2-N sowie ein SW/NE-verlaufender Abzweig (2-N-Q) zeigen die Transgression der Münsterländer Kreide und das unterlagernde gefaltete Paläozoikum. Schichtgebundene Reflektoren (flözführendes Karbon, devonischer Massenkalk) bilden das Ausklingen der variscischen Faltung nach NW detailliert ab.In den devonischen und vordevonischen Sedimenten des rechtsrheinischen Schiefergebirges erzeugt die Schichtung nur relativ schwache, kurze und unregelmäßige Reflexionen. Diese werden von stärkeren, südfallenden Reflektoren abgeschnitten, die aufgrund ihrer listrischen Krümmung und flat/ramp-Geometrie wahrscheinlich als Überschiebungen zu interpretieren sind. Im Nordteil des Schiefergebirges sind diese Überschiebungen offenbar blind, werden also nahe der Oberfläche durch Faltung kompensiert. Im Ebbe-Sattel und weiter südlich lassen sich die meisten der starken, südfallenden Reflektoren zweifelsfrei mit bekannten Großüberschiebungen korrelieren (Ebbe-, Siegen-, Müsen-, Sackpfeife-Ü, sowie weitere Überschiebungen in der Lahn- u. Dill-Mulde). Die Basisüberschiebung der Giessen-Decke wird nur teilweise abgebildet.Zur Tiefe hin zeigen die Überschiebungen ein zunehmend flacheres Einfallen, und verschwinden in einer relativ transparenten Zone zwischen 3 und 5 s TWT, die im Hangenden und Liegenden durch dünne, stark reflektive Zonen begrenzt ist. Diese transparente Zone entspricht möglicherweise einer Zone hoher integrierter Leitfähigkeit, die in einem begleitenden magnetotellurischen Experiment nachgewiesen worden ist; es handelt sich entweder um einen Graphit-führenden Phyllit-Horizont oder eine mächtigere permeable Zone mit Elektrolyt-gefülltem Porenraum. Die hochreflektiven Bänder über und unter der transparenten Zone entsprechen entweder lithologischen Kontrasten oder rheologischen Grenzen, die vermutlich von einer scherenden Verformung überprägt worden sind.Die Unterkruste im N-Teil des Profiles enthält einen relativ transparenten Bereich, der nach Süden hin unter dem Nordteil des Siegener Sattels keilförmig ausläuft. Ein ähnliches Bild zeigt der Nordteil des ECORS-Profiles »Nord de la France«. Die transparenten Bereiche beider Profile entsprechen wahrscheinlich einem prä-paläozoischen kristallinen Basement, das das Brabanter Massif unterlagert und sich rechtsrheinisch fortsetzt. Südlich des transparenten Keiles wird die Unterkruste zunehmend reflexionsreicher. Die listrisch gekrümmten, an Überschiebungen gebundenen Reflektoren werden von einem konjugierten System schwächerer, N- u. S-fallender Reflektoren abgeschnitten, die auf eine jüngere, bruchhafte Verformung durch reine Scherung hindeuten. Der Versatz einiger älterer Reflektoren deutet auf spät- oder postvariscische Kompression hin.In einer alternativen Interpretation werden nur diese jüngeren Reflektoren als Überschiebungen gedeutet; die älteren, gekrümmten Elemente müßten dann primären lithologischen Grenzen entsprechen.Die Moho steigt von ca. 11 s TWT im N auf 8.5 s TWT unter dem Taunus an. Die Krustenverdünnung im Süden geht wahrscheinlich auf Dehnung im Tertiär zurück.

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Résumé Le profil sismique par réflexion DEKORP-2-N représente une transversale quasiment complète à travers la zone rhénohercynienne. La partie septentrionale du DEKORP-2-N ainsi qu'une branche de direction SW-NE (2-N-Q) mettent en évidence la transgression du Crétacé du Münsterland sur le Paléozoïque sous-jacent plissé. Des réflecteurs liés à la stratification (à savoir: le Houiller et les calcaires de plate-forme dévoniens) illustrent de façon détaillée la diminution vers le nord de l'intensité du plissement varisque.Dans les sédiments dévoniens et pré-dévoniens du Massif Rhénan à l'est du Rhin, la stratification ne fournit que que des réflexions relativement faibles, courtes et irrégulières. Elles sont tronquées par des réflecteurs plus intenses, à pendage sud qui, en raison de leur courbure listrique et de leur géométrie en «flat/ramp», doivent être interprétés comme des chevauchements. Dans la partie septentrionale du Massif, ces chevauchements sont apparemment aveugles, c'est-à-dire qu'ils sont compensés, près de la surface, par le plissement. Dans l'anticlinal d'Ebbe, ainsi que plus au sud, la plupart des réflecteurs intenses à plongement sud peuvent être corrélés avec des chevauchements majeurs connus, tels ceux de Ebbe, Siegen, Müsen, Sackpfeife et d'autres encore dans les synclinaux de la Lahn et de la Dill. Le chevauchement basai de la nappe de Giessen n'est que partiellement représenté.Les chevauchements deviennent de plus en plus plats en profondeur pour disparaître dans une zone relativement transparente qui se situe entre 3–5 sec TWT. Celle-ci est prise en sandwich par des zones minces à forte réflectivité. La zone transparente correspond probablement à une zone de conductivité intégrée élevée dont l'existence a par ailleurs été démontrée dans un essai magnétotellurique mené parallèlement. Il s'agit soit d'un horizon phyllitique graphiteux, soit d'une zone perméable plus épaisse dont les pores sont remplis d'électrolyte. Les bandes à haute réflectivité au-dessus et en-dessous de la zone transparente correspondent soit à des contrastes lithologiques, soit à des limites rhéologiques probablement accentuées par la déformation cisaillante.La croûte inférieure dans la partie septentrionale du profil comporte un domaine relativement transparent qui s'amincit vers le S et se termine, en dessous de la partie nord de l'anticlinal de Siegen, en forme de coin. La partie nord du profil ECORS «Nord de la France» montre une image semblable.Les domaines transparents des deux profils correspondent vraisemblablement à un soubassement cristallin pré-paléozoïque qui est sousjacent au Paléozoïque du Massif du Brabant et se prolonge vers l'est au-delà du Rhin. Au sud du coin transparent, la réflectivité de la croûte inférieure va en augmentant. Les réflecteurs listriques liés à des chevauchements sont recoupés par un système conjugué de réflecteurs plus faibles à plongement nord et sud qui indiquent des failles plus récentes. Le déplacement de quelques réflecteurs plus anciens suggère l'effet d'une compression tardiou post-varisque.Dans une interprétation alternative, seuls ces réflecteurs plus récents sont considérés comme correspondant à des chevauchements. Dans ce cas, les éléments courbes plus anciens devraient représenter des limites lithologiques primaires.Le Moho s'élève à partir de 11 sec TWT environ au nord jusqu'à 8.5 sec TWT en-dessous du Taunus. L'amincissement crustal au sud résulterait du régime de distension survenu au Tertiaire.

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DEKORP 2 Nord. x-t- ray-tracing'a. 6,0 6,6 /, — 7,0 8,2 /. 6,25 /. 28 30 . , .

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Abbreviations MORB Mid-Ocean Ridge Basalt - TWT two-way travel time, seconds (s) - CMP common mid-point - VP vibration point - SNR signal to noise ratio     

Equatorial disturbances,monsoons, and 1982–1983 ENSO

Summary Interannual modes are described in terms of three-month running mean anomaly winds (u,v), outgoing longwave radiation (OLR), and sea surface temperature (T _* ). Normal atmospheric monsoon circulations are defined by long-term average winds (u _n,v _n) computed every month from January to December. Daily winds are grouped into three frequency bands, i.e., 30–60 day filtered winds (u _L,v _L); 7–20 day filtered winds (u _M,v _M); and 2–6 day filtered winds (u _S,v _S). Three-month running mean anomaly kinetic energy (signified asK _L , K _M , andK _S , respectively) is then introduced as a measure of interannual variation of equatorial disturbance activity. Interestingly, all of theseK _L , K _M , andK _S perturbations propagate slowly eastward with same phase speed (0.3 ms^–1) as ENSO modes. Associated with this eastward propagation is a positive (negative) correlation between interannual disturbance activity (K _L , K _M , K _S ) and interannualu (OLR) modes. Namely, (K _L , K _M , K _S ) becomes more pronounced than usual nearly simultaneously with the arrival of westerlyu and negativeOLR (above normal convection) perturbutions. In these disturbed areas with (K _L , K _M , K _S >0), upper ocean mixing tends to increase, resulting in decreased sea surface temperature, i.e.T _* 0. Thus, groups (not individual) of equatorial disturbances appear to play an important role in determiningT _* variations on interannual time scales. HighestT _* occurs about 3 months prior to the lowestOLR (convection) due primarily to radiational effects. This favors the eastward propagation of ENSO modes. The interannualT _* variations are also controlled by the prevailing monsoonal zonal windsu _n, as well as the zonal advection of sea surface temperature on interannual time scales. Over the central Pacific, all of the above mentioned physical processes contribute to the intensification of eastward propagating ENSO modes. Over the Indian Ocean, on the other hand, some of the physical processes become insignificant, or even compensated for by other processes. This results in less pronounced ENSO modes over the Indian Ocean.With 10 FiguresContribution No. 89-6, Department of Meteorology, University of Hawaii, Honolulu, Hawaii.     

On mountain wave drag over complex terrain

Summary Mountain wave drag is calculated for rotating, stratified, nonhydrostatic Boussinesq flow over a mountain ridge using linear theory for a variety of mountain profiles representing complex/irregular terrain. The inclusion of a sinusoidal corrugation to the familiar witch-of-Agnesi profile creates a stegosaurus profile. The associated drag is greatly enhanced for mesoscale mountains when the corrugation wave-number matches that for the dominant inertia-gravity wave contribution to the cross-mountain surface pressure gradient. Similarly, increasing the jaggedness (by decreasing the exponentb) increases the drag for mesoscale mountains whose topographic spectral intensity,M(k), has the form of a power law:M(k)=mk ^–b wherek is the zonal wavenumber.Spectral analysis of one-kilometer resolution topographic data for the Appalachian Mountains suggests that a power law profile withb=1.7 accurately represents the topographic spectral intensity and that it yields good estimates of the drag.The application of these results to the parameterization of mountain wave drag in general circulation models is discussed.With 7 Figures     

Intercomparison of Stratospheric Chemistry Models under Polar Vortex Conditions

Several stratospheric chemistry modules from box, 2-D or 3-D models, have been intercompared. The intercomparison was focused on the ozone loss and associated reactive species under the conditions found in the cold, wintertime Arctic and Antarctic vortices. Comparisons of both gas phase and heterogeneous chemistry modules show excellent agreement between the models under constrained conditions for photolysis and the microphysics of polar stratospheric clouds. While the mean integral ozone loss ranges from 4–80% for different 30–50 days long air parcel trajectories, the mean scatter of model results around these values is only about ±1.5%. In a case study, where the models employed their standard photolysis and microphysical schemes, the variation around the mean percentage ozone loss increases to about ±7%. This increased scatter of model results is mainly due to the different treatment of the PSC microphysics and heterogeneous chemistry in the models, whereby the most unrealistic assumptions about PSC processes consequently lead to the least representative ozone chemistry. Furthermore, for this case study the model results for the ozone mixing ratios at different altitudes were compared with a measured ozone profile to investigate the extent to which models reproduce the stratospheric ozone losses. It was found that mainly in the height range of strong ozone depletion all models underestimate the ozone loss by about a factor of two. This finding corroborates earlier studies and implies a general deficiency in our understanding of the stratospheric ozone loss chemistry rather than a specific problem related to a particular model simulation.     

Intra-seasonal climate variability of Madagascar. Part 2: Evolution of flood events

Summary The meteorological structure of flood-producing weather systems affecting northern Madagascar is examined using ECMWF data. Daily rainfall in the austral summer is used to select 16 cases for a composite analysis of flood events in the period 1987–1992. Anomaly maps demonstrate a pair of convective vortices over SE Africa and the SW Indian Ocean which converge over northern Madagascar. Thermodynamic variables indicate an eastward shift of unstable moist conditions from SE Africa. A surge of monsoon northwesterlies and upper tropical easterlies are key features of flood producing systems over NW Madagascar.With 8 Figures     

Experimental determination of the solubility of Au in silicate melts

Summary We report here new data on the solubility of Au in silicate melts of anorthite-diopside eutectic composition at a wide range of oxygen fugacities, from pure oxygen to 10^–8 atm, and at a temperature range of 1300 °C to 1480 °C. Because experiments were done with metal loops at temperatures above the Au-melting temperature, PdAu-metal-alloys had to be used. Pd-solubility data derived from the same set of experiments agree with earlier data obtained from experiments with pure Pd-metal (Borisov et al., 1994a). The results of the present experiments show that Pd-solubilities are by a factor of 2 to 6 higher than Au-solubilities. Both, Au and Pd solubilities decrease with decreasing oxygen fugacity. At oxygen fugacities below the iron-wiistite buffer (IW) Au solubility increases with decreasing fO₂ probably reflecting formation of Au-silicides at such reducing conditions. Compared to Pd, Au has higher activity coefficients in Fe-metal and lower solubility in silicate melts. This leads to similar metal-silicate partition coefficients for both elements. At a temperature of 1350 °C and an oxygen fugacity corresponding to IW-2 D^Au (met/sil) is about 2.5 · 10⁷ and D^Pd (met/sil) about 1.6 · 10⁷. Thus similar behavior is expected during metal separation in planetary bodies including core formation in the Earth. The metal/silicate partition coefficient of Ir is, however, by several orders of magnitudes higher (Borisov and Palme, 1995a). Equilibration with chondritic metal will therefore lead to grossly non-chondritic Pd/Ir or Au/Ir ratios in coexisting silicate phases. Chondritic ratios are thus indicative of the presence of unfractionated meteoritic components. Samples from the upper mantle of the Earth, for example, reflect the admixture of a late unfractionated (chondritic) veneer (e.g.,Kimura et al., 1974;Jagoutz et al., 1979).Solubilities of Pd and Au in silicate melts are much higher than the contents in terrestrial basalts implying that the abundances of these two elements are not buffered by residual PGE- and Au-containing alloys. The most likely process for fractionating PGEs in terrestrial magmas are mineral-melt (e.g., olivine/melt) equilibria.

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Experimentelle Bestimmung der Löslichkeit von Au in Silikatschmelzen

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird über die Ergebnisse der Bestimmung der Löslichkeit von Au in Silikatschmelzen mit der Zusammensetzung des Anorthit-Diopsid Eutektikums berichtet. Die Versuche wurden mittels Metallschlaufe über einen weiten Sauerstoffpartialdruckbereich, von reinem Sauerstoff bis zu 10^–8 atm und in einem Temperaturbereich von 1300 °C bis 1480 °C, durchgeführt. Da diese Temperaturen jedoch den Au-Schmelzpunkt überschreiten, wurde mit AuPd-Legierungen gearbeitet. Die Ergebnisse der dadurch zusätzlich erhaltenen Pd-Versuche stimmen mit früher bestimmten, mit reinen Pd-Schlaufen durchgeführten Pd-Löslichkkeiten überein (Borisov et al., 1994a). Die auf reine Metalle zurückgerechneten Löslichkeiten von Pd sind um einen Faktor 2 bis 6 mal höher als die entsprechenden Au-Löslichkeiten. Die Löslichkeiten beider Metalle nehmen mit abnehmendem Sauerstoffpartialdruck ab. Unter noch stärker reduzierenden Bedingungen (Eisen-Wüstit Gleichgewicht) nimmt die Löslichkeit von Au jedoch zu. Dies könnte auf die Bildung von Au-Siliziden zurückzuführen sein.Im Vergleich zu Pd sind die Aktivitätskoeffizienten von Au in metallischem Eisen höher, die Löslichkeiten in Silikatschmelzen jedoch niedriger. Das führt zu ähnlichen Metall/Silikat Verteilungskoeffizienten von Au und Pd. Bei einer Temperatur von 1350 °C und einer Sauerstoffugazität von IW-2 ergeben sich für D^Au (met/sil) 2.5 · 10⁷ und für D^Pd (met/sil) 1.6* 10⁷. Der Metall/Silikat-Verteilungskoeffizient von Ir ist jedoch unter den gleichen Bedingungen um mehrere Größenordnungen höher (Borisov andPalme, 1995a). Ein chondritisches Pd/Ir- oder Au/Ir-Verhältnis kann also auf die Anwesenheit einer unfraktionierten chondritischen Komponente zurückgeführt werden. Dies gilt beispielsweise für Proben aus dem oberen Erdmantel. Hier handelt es sich vermutlich um Zumischung einer späten chondritischen Akkretionskomponente, die sich nicht mehr mit einer metallischen Phase (Kern) ins Gleichgewicht gesetzt hat (z.B.Kimura et al., 1974,Jagoutz et al., 1979).Die Löslichkeiten von Pd und Au in Silikatschmelzen sind wesentlich höher als ihre Gehalte in basaltischen und komatiitischen Laven. Dies bedeutet, daß Au und Pd in Schmelzen aus dem Erdmantel nicht durch residuale Au- und/oder Pd-haltige Metall phasen bestimmt sind. Gleichgewichte zwischen Schmelze und Mineralen (z.B. Olivin) sind die wahrscheinlichsten Fraktionierungsmechanismen für Platingruppenelemente in terrestrischen Magmen.

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With 5 Figures     

Policy concerns in Bulgarian food distribution

The Bulgarian food distribution system, like those of its Central and East European neighbours, lags behind the West in critical performance areas. Previous research quantified Central and East European food distribution deficiencies on the basis of a five factor model. This study investigates the attitudes of 250 Bulgarian consumers using these same five factors: food processing, quality, cost, availability and retailing. The findings show that the Bulgarian food distribution system does not satisfy consumer wants as well as do systems in other former communist countries in four of the five factors. At the same time, Bulgarian consumers are more satisfied than UK and US consumers in the system's ability to make some foods available. The study also shows that Bulgarian consumers who use privatised shops perceive the system more positively than those who use state and cooperative outlets. The implications of these and other findings are discussed in terms of critical policy concerns for government and industry stakeholders.