Composition,stability, and measurement of reduced uranium phases for groundwater bioremediation at Old Rifle,CO

Reductive biostimulation is currently being explored as a possible remediation strategy for U-contaminated groundwater, and is being investigated at a field site in Rifle, CO, USA. The long-term stability of the resulting U(IV) phases is a key component of the overall performance of the remediation approach and depends upon a variety of factors, including rate and mechanism of reduction, mineral associations in the subsurface, and propensity for oxidation. To address these factors, several approaches were used to evaluate the redox sensitivity of U: (1) measurement of the rate of oxidative dissolution of biogenic uraninite (UO_2(s)) deployed in groundwater at Rifle, (2) characterization of a zone of natural bioreduction exhibiting relevant reduced mineral phases, and (3) laboratory studies of the oxidative capacity of Fe(III) and reductive capacity of Fe(II) with regard to U(IV) and U(VI), respectively.     

Heat flow during the carboniferous and mesozoic of the Northwest German Basin

The temperature history of the Northwest German Basin has been reconstructed using a one-dimensional computer model that accounts for compaction-related changes of physical rock properties, depth, temperature and maturity of organic matter. Maturity has been modelled by empirically relating vitrinite reflectance to time-temperature history. Heat flow values for the Mesozoic and Carboniferous have been obtained by matching measured and computed vitrinite reflectance. For Mesozoic samples agreement between measured and computed maturity can be achieved with a heat flow between 37 and 50 mW/m² (0.9 and 1.2 hfu). There is no systematic areal variation. Carboniferous samples are matched best at heat flows between 70 and 96 mW/m² (1.7 and 2.3 hfu), corresponding to geothermal gradients between 50 and 80 °C/km depending on lithology and compaction. Areal variation follows patterns subparallel to the structural grain of the Variscan orogeny. Mesozoic heat flow is compatible with heat flow in stable platform areas. Carboniferous heat flow and its geotectonic setting are best in agreement with present-day back-arc areas underlain by continental crust.

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Zusammenfassung Die Temperaturgeschichte des Nordwestdeutschen Bekkens wurde mittels eines eindimensionalen Computermodells rekonstruiert, das auch kompaktionsbezogenen Änderungen der physikalischen Gesteinseigenschaften, der Tiefe und der Temperatur gerecht wird. Die Reife wurde simuliert, indem Vitrinitreflexion und Zeit-Temperatur Verlauf empirisch miteinander korelliert wurden. Die Wärmeflußwerte für das Karbon und das Mesozoikum wurden dadurch ermittelt, daß gemessene und berechnete Vitrinitreflexion in optimale Übereinstimmung gebracht wurden. Für das Mesozoikum kann eine Übereinstimmung bei Wärmeflußwerten zwischen 37 und 50 mW/m² (0.9 und 1,2 hfu), für das Karbon für Werte zwischen 70 und 96 mW/m² (1.7 und 2.3 hfu) erzielt werden, was je nach Lithologie und Kompaktionszustand einem Geothermalgradienten zwischen 50 und 80 °C/km entspricht. Nur für die karbonischen Daten ist eine systematische räumliche Änderung der Werte erkennbar. Der Wärmefluß im Mesozoikum entspricht dem in heutigen stabilen Plattformgebieten. Wärmefluß und geotektonische Position im Karbon sind vergleichbar mit solchen heutigen »back-arc« Gebieten, die von kontinentaler Kruste unterlagert sind.

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Résumé L'histoire thermique du bassin allemand nord-occidental a été simulée sur ordinateur au moyen d'un modéle unidimensionnel; ce modèle tient compte des changements introduits par la compaction dans les propriétés physiques de roches, de la profondeur, de la température et de l'évolution de la matière organique. Pour modéliser cette évolution, on a établi une corrélation entre la réflectance de la vitrinite et l'histoire thermique. Les valeurs du flux de chaleur pour le Mésozoïque et le Carbonifère ont été obtenues par ajustement entre la réflectance de la vitrinite observée et calculée. Pour les échantillons mésozoïques, les valeurs calculées et mesurées s'accordent le mieux pour un flux compris entre 37 et 50 mW/m2 (0.9 et 1,2 HFU). Il n'y a pas de variation régionale systématique. Pour le Carbonifère, le meilleur accord donne un flux siuté entre 70 et 96 mW/m2 (1,7 et 2,3 HFU), ce qui correspond à des gradients géothermiques de 50 et 80 °C/Km, selon la lithologie et le degré de compaction. Il existe dans le Carbonifère, des variations régionales, qui parallélisent les lignes structurales de l'orogène varisque. Le flux de chaleur mésozoïque est compatible avec une situation de plate-forme stable. Le flux de chaleur carbonifère et sa répartition géotectonique fait plutôt penser, dans la nature actuelle, aux régions d'arrière-arc sur croûte continentale.

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, , , . , . . 37–50 mW/m² (0,9 i 1,2 hfu), — 70–96 mW/m² (1,7 2,3 hfu), — — 50 80°/. , . (back-arc), .

     

S- and I-type granitoids of North Victoria Land,Antarctica, and their inferred geotectonic setting

In the context of Gondwana North Victoria Land forms the Antarctic conjugate terrain to the East Australian Lachlan Fold Belt, where the distinction between S- and I-type granitoids was first worked out (Chappell &White 1974). Thus the area was considered a good testing ground for the hypothesis when the German Antarctic North Victoria Land Expedition (Ganovex) resumed fieldwork there in 1979/80.It was known at that time that there existed a Cambro/Ordovician and a Devonian/Carboniferous granitoid generation, which, in analogy to Australia, were taken to be related to two different orogenetic events. Our geological, petrographical and geochemical investigations, together with radiometric age dating, revealed that this is true only for the older granite generation. The younger generation is in fact anorogenic. At the same time, it became obvious that the S- and I-type classification did not completely fit the observed field data. At this pointPitcher's (1982) subdivision of the I-types into a »Cordilleran« and a »Caledonian« suite offered a solution to account for the observed irregularities.At about the same time, plate tectonic models based on evidence independent from the granite classification were developed for this part of the active Gondwana margin. This offers the opportunity to crosscheck the tectonic environment derived from the granite classification:The characteristics of the older, Cambro/Ordovician granitoids allow a perfect accommodation in the model of an active margin above a subduction zone as derived from other evidence.For the younger (Devonian/Carboniferous) granitoids, however, the postulated tectonic setting (post-collisional uplift and faulting) could not be verified in North Victoria Land.It is concluded thatPitchers classification is applicable in its petrographic and geochemical aspects but that the tectonic environment postulated for the production of »Caledonian« I-type granitoids may not be the same in all investigated areas.

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Zusammenfassung Im Gondwana Rahmen bildet Nord Victoria Land das antarktische Pendant zur ostaustralischen Lachlan Mobilzone, wo die Einteilung von Graniten in S- und I-Typen entwickelt wurde (Chappell &White 1974). Deshalb war eine überprüfung dieser neu entwickelten Hypothese eines der Arbeitsziele, als die deutschen Nord Victoria Land Expeditionen (Ganovex) dort 1979 ihre Arbeiten aufnahmen. An den bekannten zwei Granitgenerationen der Region wurden geologische, petrographische und geochemische Untersuchungen sowie Altersbestimmungen durchgeführt, deren Ergebnisse sich folgenderma\en zusammenfassen lassen.Die ältere, kambro-ordovizische Granitfolge steht, analog zur Situation in Australien, in enger Beziehung zu einer bedeutenden Orogenese, während sich zur jüngeren, devonisch-karbonischen Suite kein zugehöriges tektonisches Ereignis finden lie\. Dies steht im Gegensatz zur Situation in Australien/Tasmanien.Die S- und I-Typ Klassifikation, auf Nord Victoria Land angewendet, weist ähnliche Widersprüche auf, wie siePitcher (1982) zur Aufteilung der I-Typen in »kordillere« und »kaledonische« Sippen führten.Plattentektonische Modelle, die in den letzten Jahren für diese Region am mobilen Rand Gondwanas unabhängig von der Granitklassifikation nach geologischen und tektonischen Kriterien entwickelt wurden, erlauben es, die vonPitcher entwickelten tektonischen Bildungsmilieus für verschiedene Granit-Typen zu überprüfen:Die Charakteristiken der älteren (kambro-ordovizischen) Granite erlauben ein widerspruchsloses Einfügen in das aus anderen Kriterien abgeleitete Bild eines aktiven Kontinentalrandes über einer Subduktionszone.Für die jüngeren (devonisch-karbonischen) Granite dagegen, die im Charakter den »kaledonischen« I-TypenPitchers entsprechen, sind die für deren Bildung postulierten Vorgänge, nämlich Hebung und Dehnung nach einer Kollision, in Nord Victoria Land nicht erkennbar.Demnach erscheint zwar die KlassifikationPitchers sinnvoll, da sie in ihrer petrographisch-geochemischen Charakterisierung nachvollziehbar ist, aber das abgeleitete tektonische Milieu für die Bildung der »kaledonischen« Typen bedarf einer weiteren überprüfung.

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Résumé Dans le contexte du Gondwana, la Terre Victoria est le pendant antarctique de la zone plissée de Lachlan, en Australie Orientale, où la distinction entre granites S et I a été établie pour la première fois (Chappel &White 1974). C'est pourquoi la vérification de cette hypothèse a été portée au programme de l'expédition allemande à la Terre Victoria en 1979–80 (Ganovex).On connaissait à cette époque l'existence d'une génération cambro-ordovicienne et d'une génération dévono-carbonifère de granitoÏdes qui, par analogie avec l'Australie, avaient été rapportées à deux événements orogéniques différents. Nos investigations géologiques, pétrologiques, géochimiques et géochronologiques montrent que cette conclusion n'est vraie que pour les granites de la première génération. La seconde génération est, en fait, anorogénique. Il s'est avéré en mÊme temps que la répartition en types S et I ne correspond pas exactement aux observations de terrain. Par contre, la distinction introduite parPitcher (1982) parmi les granites I entre une série »de Cordillère« et une série »Calédonienne« peut expliquer les irrégularités que nous observons.Environ à cette époque, des modèles géodynamiques basés sur des considérations indépendantes de la classification des granites ont été proposés pour cette partie de la marge active du Gondwana. Ces modèles permettent de recouper les considérations sur l'environnement tectonique des granites, déduites de leur classification:Les caractères des granitoÏdes anciens, cambro-ordoviciens, s'accordent parfaitement au modèle d'une marge active surmontant une subduction.Par contre, pour les granitoÏdes jeunes, dévono-carbonifères, la situation tectonique postulée (soulèvement et fracturation post-collision) n'a pas pu Être confirmée sur la Terre Victoria.En conclusion, la classification dePitcher est applicable dans ses aspects pétrographiques et géochimiques, mais l'environnement tectonique qui préside à la formation de granitoÏdes de type »Calédonien I« n'est pas nécessairement le mÊme dans toutes les régions étudiées.

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- Lachlan, S I (Chappell & White, 1974). (GANOVEX) 1979 . , , . : - , , , , - , , - . S I , , (Pitcher, 1982) I . , , , , : — - — , . , - , , , , .. ., , - , , , , .

     

Mapping mountains: Vegetation in the Himalaya

The author deals with the vegetation of the Himalayas taking his 1957 map as basis of the presentation. This map by way of vegetation first opened insigh into the hitherto unknown landscape structure of the mountain system, thereby revealing, for instance, the phenomeon of the inner valleys and the climatically dry valleys, in particular as well as the areas vegetationwise still unknown. Progress in our knowledge of the vegetation in the Himalayas since publication of the 1957 map is carefully recorded showing, above all, the advancement of our knowledge in Nepal since. In contrast to expectations, research was unable to concentrate on all the gaps in our knowledge as demonstrated on the 1957 map owing to political conditions prevailing.     

The East African Rift System and the impact of orographic changes on regional climate and the resulting aridification

Several proxy data indicate an aridification of the East African climate during the Neogene, which might be influenced by the orographic changes of the East African Rift System (EARS) induced by tectonic forcing during the last 20 million years. To investigate the impact of the orography and especially of the rifts, the regional climate model CCLM is used, covering the EARS with Lake Victoria in the centre of the model domain. CCLM is driven by the ERA-Interim reanalysis and applied with a double-nesting method resulting in a very high spatial resolution of 7 km. The resolution clearly shows the shoulders and rifts of the western and eastern branch of the EARS and the Rwenzoris within the western branch. To analyse the orographic influence on climate, a new technique of modifying the orography is used in this sensitivity study. The shoulders of the branches are lowered and the rifts are elevated, resulting in a smoothed orography structure with less altitude difference between the shoulders and rifts. The changes in 2 m-temperature are very local and associated with the changes in the orography. The vertically integrated moisture transport is characterised by less vortices, and its zonal component is increased over the branches. The resulting amount of precipitation is mainly decreased west of the western branch and increased in the rift of the western branch. In the eastern branch, however, the changes in the amount of precipitation are not significant. The changes in the precipitation and temperature patterns lead to a shift of biomes towards a vegetation coverage characterised by more humid conditions in the northern part of the model domain and more arid conditions in the South. Thus, the aridification found in the proxy data can be attributed to the orographic changes of the rifts only in the northern model domain.     

Zur Stratigraphie der Kaisberg-Schichten (oberes Namur) im Ruhr-Karbon

Zusammenfassung Die Kaisberg-Schichten des tiefsten flözführenden Ruhr-Karbons sind etwa 120 m mächtig. Sie enthalten als markantestes Schichtglied das Kaisberg-Konglomerat, das sich regional in zwei bis drei Glieder (A, B und z. T. C) teilen läßt. Lokal treten die Einheiten A und B in mehrfacher Wiederholung auf. - Die darüber liegende Schichtfolge bis zum Flöz Sengsbank enthält im oberen Teil weitere Sandstein-Bänke, die ebenfalls in Einheiten zu untergliedern sind. Entsprechendes gilt auch für den Grenzsandstein, der etwa 25 m im Liegenden des Kaisberg-Konglomerates die lithostratigraphische Grenze gegen das Flözleere bildet; wahrscheinlich handelt es sich hierbei um verschiedene Sandstein-Horizonte. Zwischen Herdecke und Wetter liegt ein Bereich, in dem in allen beobachtbaren Niveaus der Schichtfolge Veränderungen eintreten: Horizonte spalten sich auf, keilen aus, neue setzen ein usw.Mit Hilfe der Modalbestands-Analyse lassen sich die oberen und unteren Sandsteine vom Kaisberg-Konglomerat und im letzteren die genannten Einheiten A, B und C unterscheiden. Zur (lokalen) Abgrenzung der Einheiten sind Korngrößen-Untersuchungen nützlich.Die lithostratigraphische Gliederung läßt sich sedimentologisch ausdeuten; sie stimmt mit den Grundtatsachen der zyklischen Schichtung im Ruhr-Karbon überein. Die Auswertung der Schrägschichtungs-Messungen zeigt, daß das Kaisberg-Konglomerat aus Strömungszyklen aufgebaut ist, die sich im immer gleichen Sinne und Ablauf mehrfach wiederholen. Die Haupt-Strömungsrinne ist ± ost/westlich gerichtet und weiter nördlich gelegen. Zwischen Herdecke und Wetter ergießt sich ein von Süden kommender Schuttstrom in sie.Die ganze Schichtfolge enthalt 9,5–12,5, am wahrscheinlichsten 11,5 Cyclotheme, die sich als Bildungen von jeweils gleichlangen Zeiteinheiten auffassen lassen. Damit können die wichtigsten lithologischen Grenzen als Isochronen betrachtet werden, und die lithologische Gliederung erhält in ihren Hauptzügen den Rang einer orthostratigraphischen.

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The Kaisberg-formation (Upper Carboniferous, Ruhr-district) is about 120 m thick. Its most remarkable horizon is the Kaisberg-conglomerate (18–30 m), which regionally can be divided in 2–3 lithostratigraphic units (A, B and partly C). Between the Kaisberg-conglomerate and the lowest coal-measure of the Sprockhöveler Schichten (Sengsbank, Namur C) are other sandstone-layers, which can be divided too in lithologic units. The same applies to the Grenzsandstein 20–25 m below the Kaisberg-conglomerate, which is the limit to the Flözleeres (Namur A and B). - This lithologie subdivision is controlled by means of modal analysis, and partly by mechanical analysis.The lithostratigraphic subdivision corresponds with the cyclic sedimentation of the Carboniferous: the lithologic units are cyclothems respectively parts of them. The measurements of the cross bedding show, that the Kaisberg-conglomerate — with local variations — was sedimented in an E-W-striking wide channel; the correspondence with results given byWendt (1965) ist remarkable. As the lithologic subdivision of the Kaisberg-formation is conform to the cyclic sedimentation of the Carboniferous, this subdivision is an ortho-stratigraphic one.

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Résumé Dans la Ruhr du sud la couche de Kaisberg (Carbonifère productif le plus bas) est épaisse de 120 m. L'horizon le plus marquant de cette couche est le conglomérat de Kaisberg. Il est épais de 18–30 m et divisé en 2 à 3 unités lithostratigraphiques (A, B, et parfois C). Au-dessus du conglomérat de Kaisberg jusqu'à la veine la plus basse de la couche de Sprockhövel («Sengsbank», Namurien C) on trouve des bancs de grès qu'on peut diviser aussi en unités lithostratigraphiques. 20–25 m au-dessous du conglomérat de Kaisberg se trouve le Grenzsandstein qui est la limite lithostratigraphique inférieure du Carbonifère productif et également la limite entre les Namuriens C et B. Il est épais de 8 à 10 m et on peut le diviser aussi en unités lithostratigraphiques. On peut contrôler la subdivision lithostratigraphique à l'aide d'analyses de minéraux et de granulométriques.La subdivision lithostratigraphique correspond à la sédimentation cyclique du Carbonifère: les unités lithologiques sont des cyclothèmes ou des parties de cyclothèmes. Les mesurages de la stratification entrecroisée montrent que le conglomérat de Kaisberg était déposé dans un canal de l'est à l'ouest (avec des déviations locales). L'accord avec les résultats deWendt (1965) est remarquable. - Par conséquent cette subdivision lithologique est essentiellement une subdivision ortho-stratigraphique.

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( ). , .

     

Determination of hydrocarbon distributions in oils and sediment extracts by gas chromatography—high resolution mass spectrometry

The distributions of steroid and triterpenoid hydrocarbons in crude oils and sedimentary rock extracts can be routinely determined by the direct injection of the sample into a gas chromatograph coupled to a mass spectrometer (GC-MS). The mass spectrometer is operated at a resolution of about 2500 (10% valley), and only the ion intensities at selected accurate mass values, diagnostic of the structural types of interest, are monitored throughout the analysis. The distributions, so obtained, find application in the assessment of the source and thermal maturity of crude oil accumulations in the subsurface. This technique eliminates chromatographic separation steps and combines two analyses in one. Thus, more geological samples and reference mixtures may be analyzed in a given time.     

Analysis of development and depth of backward erosion pipes in the presence of a coarse sand barrier

Backward erosion piping (BEP) is a failure mechanism that can affect the safety of water-retaining structures. It can occur when a local anomaly on the downstream side of an embankment causes a concentration of seepage flow at that location. Shallow pipes may then form, progressing in the upstream direction and leading to a collapse of the water-retaining structure. A novel and economically appealing measure against BEP is the coarse sand barrier (CSB), which is now being developed in a multiscale experimental programme in the Netherlands. The method involves placing a trench filled with coarse sand below the blanket layer on the downstream side of the embankment. The CSB prevents the upstream progression of the pipe and significantly enhances resistance to BEP. This paper presents medium-scale laboratory tests involving a range of sands, barrier depths and relative densities. The piping process and the observations of pipe progression in the presence of a CSB are presented, followed by a conceptual model. The presence of a CSB changed the erosion pattern. It resulted in pipe formation perpendicular to the flow direction over the entire width of the barrier before the barrier was damaged. The findings also demonstrate the effect of material properties on pipe initiation, progression and pipe depth. Measurements of the pipe depth are presented and analysed, revealing the significance of pipe depth for understanding the piping process. This analysis shows considerable erosion in the downstream background sand and demonstrates that erosion profiles and measured pipe depths are significantly larger than in BEP tests without a CSB.