The product spectra of gravity and barometric pressure in Europe

A total of 111 000 hourly values of gravity and barometric pressure from stations in Europe is analysed. The data consist of two sets of records from Brussels, an early set of 36 000 h length and a more recent set of 21 000 h length, a set of records from Bad Homburg of 24 000 h length, and a set of records from Strasbourg of 30 000 h length. All of the gravity measurements were made with similar superconducting instruments and the pressure data were recorded simultaneously at each superconducting gravimeter site. The four sets of records have different time bases, and to bring out common features and suppress individual station systematic errors, the product spectrum is introduced. Spectral density estimates are first computed for a common spectral window for each record, and the product spectrum is formed by multiplying individual spectral estimates across records. The cumulative distribution function is found for the product spectrum and confidence intervals are calculated from it by iteration. The product spectrum in gravity reveals a triplet of resonances in the subtidal band which are shown by an automated computer search to be uniquely associated with the translational modes of the solid inner core. The product spectrum in barometric pressure clearly reveals the first 10 solar heating tides in the atmosphere, but otherwise does not show common features with the gravity product spectrum. In particular, the triplet of resonances in the subtidal band of the gravity product spectrum do not show up in the product spectrum of barometric pressure, climinating the atmosphere as their source.     

Zur Baugeschichte der Ardennen I

Zusammenfassung Die bereits kaledonisch gefalteten Massive in den Ardennen wurden von der variscisdien Tektogenese (asturische Phase) mehr oder weniger überprägt. Vorstellungen über diese Überprägung älterer Strukturen und deren Vergitterung mit jüngeren Verformungsrichtungen sowie über den Einfluß der kaledonischen Kerne (Unterstockwerk) auf das Faltenstreichen der devonischen Mantel-Schichten (Oberstockwerk) lassen sich vor allem in der Antiklinalzone der Hochardennen im Massiv von Rocroi, im Massiv von Serpont und im Massiv von Stavelot gewinnen.

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Résumé Les massifs des Ardennes, déjà plissés à l'ère caledonienne furent plus ou moins remaniés par la tectogénèse hercynienne (phase asturienne). C'est surtout dans la zone anticlinale des hautes Ardennes, dans le massif de Rocroi, dans le massif de Serpont et dans le massif de Stavelot qu'on peut se faire une idée en bons affleurements de ce remaniement de structures plus anciennes et de leurs interférences avec des directions de déformation plus jeunes ainsi que de l'influence des anciens massifs calédoniens (étage inférieur) sur la direction du plissement des couches de revêtement dévoniennes (étage supérieur).Dans ces massifs, les couches du dévonien sont plus ou moins fortement plissés ou disposés par écailles avec le socle calédonien. Dans le massif de Rocroi, dans le massif de Serpont et dans la partie ouest du massif des Stavelot les couches du socle présentent des structures qui sont totalement différentes des couches de revêtement dévoniennes et coupé de façon discordante des couches gedinniennes inférieures.Dans le massif de Rocroi et surtout dans le massif de Serpont, la tectogénèse hercynienne a exercé le même effet que l'orogénèse calédonienne plus ancienne sous l'influence d'un plan d'efforts semblable orienté Nord-Sud. L'auteur, à l'aide d'un exemple, celui du massif de Serpont, essaye d'analyser la structure du plissement calédonien originel déroulement des plis des couches gedinniennes et reformation constructive de la déformation conditionnée par le clivage hercynien.A la différence des deux massifs occidentaux, dans le massif de Stavelot, les structures de plissement calédoniens orientées d'est en ouest furent remaniées sous angle oblique par la tectogénèse hercynienne. Ce mouvement a entraîné, à différents endroits, le déplacement des axes calédoniens en direction hercynienne. C'est ce qui a produit un style de mouvement et de structure étranger aux autres massifs. Le fort rétrécissement hercynien eut pour conséquence des charriages à différents endroits.

     

Ariégite,Spinell-Peridotite und Phlogopit-Klinopyroxenite aus dem Tuff von Tobaj im südlichen Burgenland

Zusammenfassung Der nephelinbasanitische Tuff von Tobaj im südlichen Burgenland führt Einschlüsse von Ariégiten, Spinell-Peridotiten und Phlogopit-Klinopyroxeniten. Chemische Untersuchungen an den Gesteinen und ihren koexistierenden Mineralphasen führen zu der Annahme, daß die Spinell-Peridotite und Ariégite in Bereichen des oberen Erdmantels im Zusammenhang mit der Bildung basischer Schmelzen entstanden sind. Die Bildung der Phlogopit-Klinopyroxenite fand dagegen unter Bedingungen, die tieferen Krustenbereichen entsprechen, statt.

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Ariégites, spinel-peridotites, and phlogopite-clinopyroxenites from the Tuff of Tobaj, southern Burgenland, Austria

Summary Nephelinbasanitic tuffs near Tobaj, Burgenland (Austria), contain inclusions of ariégites, spinel-peridotites, and phlogopite-clinopyroxenites. The chemical compositions of the rocks and of their coexisting minerals are indications for a probable formation from a basic magma of both the ariégites and the spinel-peridotites in the upper earth mantle. The phlogopiteclinopyroxenites were formed in the deeper part of the earth crust.

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Mit 3 Abbildungen

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Herrn Prof. DDr.H. Wieseneder zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Zur Geochemie der Diorit-Gruppe

Zusammenfassung Die Granodiorite und QuarzGlimmer-Diorite aus dem Intrusivgebiet von Fürstenstein (Bayerischer Wald), der Diorit des südlichen Vorspessarts mit eingeschalteten Amphibolitschollen und kalifeldspatreichen Schlieren, sowie die Diorite und Hornblendegabbros des mittleren Bergsträßer Odenwaldes wurden geochemisch verglichen. Zur Bestimmung der Haupt-, Neben- und Spurenelemente in 65 Gesteinsproben wurden röntgenspektrometrische, titrimetrische, flammenphotometrische und emissionsspektralanalytische Methoden herangezogen. Zusätzlich fanden 33 chemische Analysen aus der Literatur Verwendung.Die untersuchten Gesteinstypen reichen vom granodioritischen (Bayerischer Wald) über den dioritischen (Spessart) bis zum hornblenditischen (Odenwald) Chemismus, wobei jedes der drei Untersuchungsgebiete eine mehr oder weniger deutliche Gruppierung zeigt. Innerhalb der einzelnen Dioritkomplexe ist nur ein Teil der petrographisch erfaßbaren Gesteinstypen auch durch einen spezifischen Gesteinschemismus gekennzeichnet.Während die Granodiorite des Bayerischen Waldes bis auf die relativ hohen Zr-Gehalte auch im Hinblick auf die Spurenelementführung normale Verhältnisse zeigen, sind die niedrigen Cu-, Ni- und Zn-Gehalte, sowie das hohe K/Rb-Verhältnis in den Odenwald-Dioriten und Hornblendegabbros auffällig. Trotz der großen Streubreite im Hauptchemismus dieser Proben schwanken die SrGehalte nur relativ wenig.Bemerkenswert bei den Spessart-Dioriten ist, daß diese in den Spurenelementgehalten z. T. erheblich unter den von Vinogradov (1962) angegebenen Clarke-Werten bleiben. Die im Diorit eingeschlossenen Amphibolitschollen zeigen deutlich höhere Cu-, Ni- und Zn-Gehalte, sowie niedrigere Sr-und Ba-Gehalte. Die K/Rb-Verhältnisse unterscheiden sich dagegen praktisch kaum. Der Vergleich der Odenwald-Diorite und Hornblendegabbros mit den Amphiboliten zeigt, daß letztere durch niedrigere CaO-Gehalte, etwas größere Zr-Gehalte und ähnlich niedrige Ni-Gehalte gekennzeichnet sind.Im Lichte der geochemischen Ergebnisse wird die Genese der dioritischen Gesteine diskutiert.

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On the geochemistry of the diorite groupComparative investigations of dioritic rocks from Bayerischer Wald, Spessart and Odenwald (South-Germany)

The granodiorites and quartz diorites of the Fürstenstein igneous complex (Bayerischer Wald), the diorites of the Spessart crystalline area (including schollen of amphibolite, and schlieren rich in K-feldspar) as well as the diorites and hornblende gabbros of the central Odenwald igneous complex have been compared. 65 rock specimens have been analyzed for the major and minor elements Si, Ti, Al, Fe³⁺, Fe²⁺, Mn, Mg, Ca, Na, K, P, as well as for the trace elements Zn, Cu, Ni, Rb, Sr, Zr, Ba, and (semiquantitative) V, and Cr using X-ray spectrometric, flame photometric, titrimetric, and UV-spectrometric methods. 33 additional analyses (major and minor elements only) have been taken from literature.The rock types investigated vary from granodiorite to hornblendite in chemical composition. The averages of the three diorite areas plot near quartz diorite, diorite, and gabbro composition, respectively. This grouping is followed very clearly by the trace element content of Zr, Rb and Ba rather than the other ones. The bearing of the geochemical results on the genesis of dioritic rocks is briefly discussed.

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Herrn Prof. Dr. S. Matthes danken wir für sein stetes Interesse am Fortgang der Arbeit sowie für die kritische Durchsicht des Manuskripts. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die vorliegende Untersuchung in dankenswerter Weise durch die Gewährung von Sachbeihilfen und apparativen Einrichtungen.     

Relations between metamorphism and orogeny in a typical section of the Indian Himalayas

Summary A comprehensive geological and petrological investigation has been undertaken in an area of about 10 000 km² in the Indian Himalaya (S-Lahul, Himachal Pradesh). The development of mineral assemblages in metamorphic rocks of medium grade is considered to be a dominant Alpine event, although almost exclusively Paleozoic and Precambrian rocks have been involved. The Barrowian type of this metamorphism, ranging from the anchi- to the sillimanite zone, took place under the elavated T-gradient of about 4°C/100 m. It is suggested that normal geothermal conditions prevailed only in the outermost zone of this orogenic belt. In the Late Tertiary this metamorphic series has been moved as a huge nappe upon the Lower Himalaya. During this process a unique feature of reverse metamorphism has been formed. It can be shown that this feature was caused by a combination of metamorphism and very rapid tectonic movements.

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Beziehungen zwischen Metamorphose und Orogenese in einem typischen Querschnitt des Indischen Himalaya

Zusammenfassung Ein etwa 10 000 km² großes Gebiet des Indischen Himalaya (S-Lahul, Himachal Pradesh) wurde einer umfassenden geologischen und petrographischen Bearbeitung unterzogen. Die Ausbildung der in den mittelgradig metamorphen Gesteinen vorliegenden Mineralparagenesen wird als ein dominant alpines Ereignis betrachtet, obwohl fast nur paläozoische und präkambrische Gesteine einbezogen wurden. Die Metamorphose selbst ist von Barrow-Typus und reicht von der Anchi- bis zur Sillimanitzone. Sie fand unter einem erhöhten Temperaturgradienten von etwa 4°C/100 m statt. Nur in der äußersten Zone des Orogens entsprach der Gradient etwa normalen geothermischen Verhältnissen. Im Spättertiär wurde diese alpin-metamorphe Serie in Form einer mächtigen Kristallindecke dem Niedrigen Himalaya aufgeschoben. Dabei wurde eine einzigartige Zone inverser Metamorphose ausgebildet. Es konnte gezeigt werden, daß diese inverse Metamorphose durch das Zusammenwirken von Metamorphose und sehr rasch ablaufender Tektonik entstand.

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With 13 Figures

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Dedicated to Prof. Dr. Dr. h. c.B. Sander on the occasion of his 90th birthday.     

Halogen-bearing minerals in syenites and high-grade marbles of Dronning Maud Land,Antarctica: monitors of fluid compositional changes during late-magmatic fluid-rock interaction processes

Meta-sedimentary rocks including marbles and calcsilicates in Central Dronning Maud Land (CDML) in East Antarctica experienced a Pan-African granulite facies metamorphism with peak metamorphic conditions around 830 ± 20 °C at 6.8 ± 0.5 kbar which was accompanied by the post-kinematic intrusion of huge amounts of syenitic (charnockitic) magmas at 4.5 ± 0.7 kbar. The marbles and calcsilicates may represent meta-evaporites as indicated by the occurrence of metamorphic gypsum/anhydrite and Cl-rich scapolite that formed in the presence of saline fluids with X _NaCl in the range 0.15–0.27. The marbles and calcsilicates bear biotite, tremolite and/or hornblende and humite group minerals (clinohumite, chondrodite and humite) which are inferred to have crystallized at about 650 °C and 4.5 kbar. The syenitic intrusives contain late-magmatic biotite and amphibole (formed between 750 and 800 °C) as well as relictic magmatic fayalite, orthopyroxene and clinopyroxene. Two syenite and two calcsilicate samples contain fluorite. Corona textures in the marbles and calcsilicates suggest very low fluid-rock ratios during the formation of the retrograde (650 °C) assemblages. Biotite in all but two syenite samples crystallized at log(f _{H 2 O}/f _HF) ratios of 2.9 ± 0.4, while in the calcsilicates, both biotite and humite group minerals indicate generally higher log(f _{H 2 O}/f _HF) values of up to 5.2. A few samples, though, overlap with the syenite values. Log(f _{H 2 O}/f _HCl) derived from biotite covers the range 0.5–2.6 in all rock types. Within a single sample, the calculated values for both parameters vary typically by 0.1 to 0.8 log units. Water and halogen acid fugacities calculated from biotite-olivine/orthopyroxene-feldspar-quartz equilibria and the above fugacity ratios are 1510–2790 bars for H₂O, 1.3–5.3 bars for HF and 7–600 bars for HCl. The results are interpreted to reflect the reaction of relatively homogeneous magmatic fluids [in terms of log(f _{H 2 O} /f _HF)] derived from the late-magmatic stages of the syenites with both earlier crystallized, still hotter parts of the syenites and with adjacent country rocks during down-temperature fluid flow. Fluorine is successively removed from the fluid and incorporated into F-bearing minerals (close to the syenite into metamorphic fluorite). In the course of this process log(f _{H 2 O} /f _HF) increases significantly. Chlorine preferably partitions into the fluid and hence log(f _{H 2 O} /f _HCl) does not change markedly during fluid-rock interaction. Received: 28 November 1997 / Accepted: 27 April 1998     

The role of gravity in the WEGENER project

Variations in the gravity field are introduced by mass or density redistribution in the vicinity of the measuring point as well as far field or global effects but also any crustal process which involves a height variation has a direct implication on the temporal variation of the gravity field.The measuring techniques involved in the WEGENER project include absolute and high precision relative gravity measurements and stationary measurements with superconducting gravity meters. The state of the art for both techniques is discussed and shown that systematic errors or the measurement of their changes can be detected by inter-comparison with other absolute gravimeters and frequently repeated measurements at a reference station monitored by a superconducting gravimeter. In the combination of the available gravity techniques it is possible to achieve a precision at the micro-Gal level for secular trends and a higher accuracy for period events which enable improvements in the modelling of environmental effects induced by ocean, atmospheric and ground water loading effects from the long term processes.     

The new gravity base net 1976 of the Federal Republic of Germany (DSGN 76)

A new gravity base net (“Schweregrundnetz 1976 der Bundesrepublik Deutschland”, DSGN 76) has been established in the Federal Republic of Germany, to meet the increased requirements of geophysics, geology, metrology and geodesy. The net comprises 21 stations with three excenters each. The gravity values were determined using 4 absolute stations, 11 IGSN71-stations and about 3000 relative gravity meter observations with 4 gravity meters. Instrumental investigations and special treatment of local tidal and atmospheric effects improved the data for the least squares adjustment, which was performed by the method of observation equations following the use of condition equations. The final adjustment showed a point r.m.s. error of about 10μGal[10^?8 ms^?2]. Detailed results will be published in the ”Veröffentlichungen der Deutschen Geodätischen Kommission”.     

Anwendung der Endochronentheorie auf Salzgestein

ZusammenfassungAnwendung der Endochronentheorie auf Salzgestein Es wird ein Stoffgesetz auf Grundlage der Endochronentheorie entwickelt, mit dem das Materialverhalten von Salzgestein beschrieben werden kann. Dafür werden die grundlegenden Vorstellungen dieser allgemeinen Theorie vorgestellt, wie sie von Valanis für Metalle und von Bazant-Bhat für Beton entwickelt wurde.Das Verformungsverhalten von Salzgestein, das durch eine ausgeprägte Kriechneigung geprägt ist, wird erläutert und durch ein rheologisches Modell beschrieben. Das rheologische Modell dient zur Bestimmung der in der Endochronenformulierung vorhandenen Materialfunktionen und Materialkonstanten. Das Stoffgesetz wird in tensorieller Weise formuliert, und es werden Hinweise für seinen Einbau in numerische Rechenmodelle gegeben.

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SummaryUse of the Endochronic Theory on Rock Salt On the basis of the endochronic theory a material model which can describe the behavior of rock salt is developed. This study presents and follows in a modified form the earlier work of Valanis in metals and Bazant-Bhat in concrete.The deformation characteristics of rock salt, subject to extensive creep, are described and explained by an analogous rheological model. This model is used to determine the material functions and constants for the endochronic formulation. The material law is written in tensor form and keys for its use in a computer program are supplied.

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RésuméMise en application de la théorie d'endochrones au niveau de la roche saline A partir de la théorie d'endochrones, l'on développe une loi des matières pouvant décrire le comportement de la roche saline. Dans cette optique, l'on présente les conceptions de base de cette théorie générale, telles qu'elles ont été développées par Valanis pour les métaux et par Bazant-Bhat pour le béton.Le comportement de déformation de la roche saline, caractérisé par une tendance marquée à ramper, est explicité et décrit à l'aide d'un modèle rhéologique. Le modèle rhéologique sert à la détermination des fonctions et constantes de matières, se trouvant dans la formulation d'endochrones. La loi des matières est formulée de facon tensorielle et l'on donne des instructions quant à son application au niveau des ordinateurs.

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Mit 5 Abbildungen     

Pétrographie des „Permoskyth“ der Jaggl-Plawen-Einheit (Südtirol) und Diskussion der Detritusherkunft mit Hilfe von Kathoden-Lumineszenz-Untersuchungen

The Permo-Scythian deposits E of Lake Reschen (North-Italy) are composed of a sequence of terrestrial sediments in Verrucanofacies and of a series of detrital carbonate and lagoonal-evaporitic rocks (“Wechselschichten”) overlaid by Anisian fossiliferous dolomites. Examinations by cathodo-luminescence give reference to the source area of the detrius and to the diagenesis of the sediments. Further statements can be made by X-ray (triclinity of K-feldspars; inclusions in authigenic minerals) and chemical examinations (composition of dolomites). The detritus of the slightly metamorphic rocks, indicated by the crystallinity of illite, does not originate from the underlying “Plawenkristallin” and from the adjacent “ötztalkristallin”, respectively, but by 70% from a porphyritic source area that is supposed to be located in the region of Lugano.