Flood Forecasting and Warning at the River Basin and at the European Scale

Application of recent advances in numerical weather prediction (NWP) has the potential of allowing delivery of flood warning to extend well beyond the typical lead times of operational flood warning at the river basin scale. A prototype system, a European Flood Forecasting System (EFFS) developed to deliver such pre-warnings, aiming at providing a pre-warning at lead times of between 5 and 10 days is described. Considerable uncertainty in the weather forecast at these lead times, however, means that resulting forecasts must be treated probabilistically, and although probabilistic forecasts may be easy to disseminate, these are difficult to understand. This paper explores the structure of operational flood warning, and shows that integration in the flood warning process is required if the pre-warning is to fulfil its potential. A simple method of summarising the information in the pre-warning is presented, and the system in hindcast mode is shown to give clear indication of an upcoming major event in the Rhine basin up to 10 days before the actual event. Finally recommendations on the use of data assimilation to embed the EFFS system within an operational environment are given.     

Greenhouse Gas Dynamics of an Increased Use of Wood in Buildings in Switzerland

Long-living wood products contribute to the mitigation of climate change in many ways. They act as a carbon pool during their service life, as they withdraw CO₂ from its natural cycle. After their service life, they can stitute for fossil fuels if they are incinerated in adequate furnaces. Furthermore, wood products can stitute for more energy-intense products made of ‘conventional’ materials. This paper quantifies the stitution and pool effects of an increased use of wood in the building sector in Switzerland for the years 2000–2130. Life cycle data on greenhouse gas (GHG) emissions of 12 wood products and their stitutes are used as proxies for relevant building products; this data is linked to the forecasted wood flows for each group of building products in a cohort-model. For the political assessment, GHG effects occurring abroad and in Switzerland are distinguished. The results show that the pool effect of an increased use of long-living wood products is of minor importance, whereas the energetic and material stitution effects are much more relevant, especially on a long-term. For construction products, the Swiss share of the GHG effect related to the material stitution is relatively high, as mainly nationally produced materials are stituted for. For interior products, the Swiss share of the GHG effect related to the material stitution is rather small because mainly imports are stituted for. The results must be considered as rough estimates. Nonetheless, these calculations show that an increased use of wood in the building sector is a valid and valuable option for the mitigation of greenhouse gas emissions and for reaching GHG emission targets in a mid- to long-term. Still, the pool and stitution capacity of an increased use of wood is relatively small compared to the overall GHG emissions of Switzerland.     

90年代太阳模型和太阳震荡研究进展(II):太阳振荡研究进展(英)

太阳振荡研究现已成为研究太阳内部性质的新手段,也成为检验太阳模型构造时输入物理参量的最重要工具。90年代以来理论与观测日震频率的差别已随输入物理参量及太阳振荡理论的改进而大为减小,可是现有的差别仍远大于观测误差。由日震反演可对太阳内部对流区、表面氦丰度及自转随纬度和径向的分布都有更多了解。太阳振荡的湍动随机激发及激发源的位置都已得到研究,不过现在问题还未完全解决。今后一方面要探测更多的振动方式,另一方面也需要解决不同观测者得到的结果存在系统差的问题,而最外层的非绝热现象及理论与观测存在差别仍是最关键的难题。     

Ansprache des Bundesministers für Verkehr

Ohne Zusammenfassung     

Ore paragenesis of recent hydrothermal deposits at the Cocos-Nazca plate boundary (Galápagos Rift) at 85‡ 51' and 85‡ 55' W: Complex massive sulfide mineralizations,non-sulfidic mineralizations and mineralized basalts

Complex massive sulfide ores (»black smokers«) as well as mineralized basalts and unconsolidated sediments were sampled during the German research expedition »Garimas 1« in the eastern portions of the Galapagos Rift at 85 50' W longitude. The massive sulfide ores are characterized by a porous, layered, compositional texture with typical colloidal and/or gel textures. Local occurrences of organism remains (worm tubes), which are embedded in the ore, were also found. The composition of the massive sulfide ores exhibits a considerable range, from iron sulfide ores (pyrite, melnikovite-pyrite, marcasite) to copper-rich ores (chalcopyrite), and/or zinc-dominated ores (sphalerite, wurtzite, schalenblende). Additional new types of hydrothermal mineralizations were found, which consist primarily of manganese hydroxide, limonite or Fe-rich smectite (Fe-rich »protosmectite«) together with limonite and opaline silica. Hydrothermally altered basalts may be characterized by significant sulfide contents (primarily pyrite) and, locally, by hematite. Sediments in the vicinity of the »black smokers« frequently contain fragments of complex massive sulfide ores. With increasing distance from the »black smokers« these massive sulfide fragments exhibit complete replacement and pseudomorphism by limonite. Some replacement and pseudomorphism of microorganisms in unconsolidated sediments by limonitic material is also observed. In places, the unconsolidated sediments contain manganese hydroxide mineralizations of hydrothermal origin.

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Zusammenfassung Anlä\lich der deutschen Forschungsfahrt »Garimas 1« wurden im östlichen Teil des Galápagos-Riftes bei 85 50' W vor allem komplexe massive Sulfiderze (»Schwarze Raucher« — »Black Smokers«) gewonnen, daneben au\erdem vererzte Basalte sowie unverf estigte Sedimente. Die massiven Sulfiderze sind durch einen porösen, lagig bis krustigschaligen Aufbau gekennzeichnet und weisen charakteristische Kolloidalgefüge bzw. Geltexturen auf. Stellenweise liegen Organismenreste (z. B. Wurmröhren), eingebettet in Erz, vor. Die Zusammensetzung der jeweiligen massiven Sulfiderze schwankt erheblich und reicht von praktisch nur aus Eisensulfid (Pyrit, Melnikovitpyrit, Markasit) beste-henden Bildungen bis zu solchen, die reich an Kupfersulfid (Kupferkies) und/oder Zinksulfid (Zinkblende, Wurtzit, Schalenblende) sind. Als weitere und neue Typen hydrothermaler Bildungen bzw. von »Schwarzen Rauchern« konnten hydrothermale Mineralisationen nachgewiesen werden, die vorherrschend entweder aus Manganhydroxid, aus Limonit oder aus eisenreichem Montmorillonit (Fe-reicher »Protosmektit«) mit Limonit und amorphem SiO₂ bestehen. Die alterierten Basalte können stellenweise durch eine reichliche Sulfidführung (vor allem Pyrit) ausgezeichnet sein, wobei gelegentlich auch Eisenglanz beibricht. Die Sedimente aus der Nachbarschaft der »Schwarzen Raucher« enthalten öfters zahlreiche Bruchstücke der komplexen Massivsulfiderze. Diese Sulfiderz-Bruchstücke lassen häufig mit zunehmender Entfernung von den »Schwarzen Rauchern« starke bis völlige Verdrängung und Pseudomorphosierung durch Limonit erkennen. Die in diesen Lockersedimenten vorliegenden rezenten Mikroorganismen zeigen stellenweise Verdrängung und Pseudomorphosierung durch Limonit. In den Lockersedimenten treten Ausscheidungen von Manganhydroxid hydrothermaler Herkunft auf.

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Résumé Dans la partie est de la dorsale des Galapagos, par 85 50' de longitude ouest, l'expédition allemande »GARIMAS I« a récolté des minerais sulfurés complexes massifs (minerais de »fumeurs noirs«), ainsi que des basaltes minéralisés et des échantillons de sédiments meubles. Les sulfures massifs présentent un aspect poreux lité à écailleux et montrent des structures colloÏdales caractéristiques. Localement des traces d'organismes (p. ex. des trous de vers) sont inclues dans le minéral. Les sulfures massifs présentent diverses compositions depuis des formations constituées uniquement de sulfures de Fe (pyrite, pyrite »colloÏdale«, marcasite) jusqu'à d'autres qui sont riches en sulfures de cuivre (chalcopyrite) et/ou de zinc (blende, wurtzite, blende zonaire). De plus, d'autres minéralisations hydrothermales, nouvelles dans l'environnement des fumeurs noirs, ont été mises en évidence: elles sont constituées soit d'oxydes et hydroxydes de Mn, soit de limonite ou de montmorillonite riche en fer (»protosmectite« ferreuse) avec de la limonite et silice amorphe. Les basaltes hydrothermalisés peuvent montrer localement une teneur élevée en sulfure (surtout de la pyrite) éventuellement accompagné d'hématite. Les sédiments recueillis au voisinage des fumeurs noirs renferment souvent de nombreux fragments de sulfures complexes massifs. Au fur et à mesure qu'on s'éloigne des fumeurs, ces fragments sont progressivement et mÊme complètement pseudomorphosés en limonite. Cette pseudomorphose limonitique affecte également, par endroits, les micro-organismes récents inclus dans les sédiments meubles. Dans ces derniers ont lieu des formations d'hydroxydes de manganèse d'origine hydrothermale.

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- Garimas I 8550 — = Black Smokers -, . , - , , . , .: , . , . . , , , = , / ( , , ). , . . , , , . , , - . , , , , . , .

     

Trondhjemites,tonalites and diorites in the South Portuguese Zone and their relations to the vulcanites and mineral deposits of the Iberian Pyrite Belt

In the South Portuguese Zone close associations of diorites, tonalites and trondhjemites occur north of the Pyrite Belt. The period of their emplacement is Pre-Carboniferous and not, as has generally been assumed, Variscanpostorogen. The trondhjemitic intrusive suite and the Lower Carboniferous spilite-keratophyre association are related through their comagmatic derivation. Both series share sodium dominance, low concentrations of large-ion lithophile elements, indicators of a water-rich original magma and a deficient scorification of the element potential, which was acummulated in the sulphide and manganese deposits of the Pyrite Belt through post-volcanic hydrothermal processes. The mineralogically and geochemically primitive composition of both plutomtes and vulcanites, their mode of eruption from acid to basic facies as well as their position in the orogenic process indicate that they represent products of a successively proceeding partial melting of subducting oceanic crust. The trondhjemitic intrusives are the initialites in the magmatic-orogenic development.

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Zusammenfassung In der Südportugiesischen Zone treten nördlich des Pyritgürtels enge Vergesellschaftungen von Dioriten, Tonaliten und Trondhjemiten auf. Der Zeitraum ihrer Platznahme ist päkarbonisch und nicht, wie bisher allgemein angenommen, variszisch-postorogen. Die trondhjemitische Intrusivsequenz und die unterkarbonische Spilit-Keratophyr-Assoziation sind in weiten Bereichen durch komagmatische Herkunft verbunden. Gemeinsamkeiten beider Abfolgen sind ihre Na-Dominanz, die niedrigen Gehalte an gro\ionigen Elementen, die Anzeichen für ein wasserreiches Ausgangsmagma und die mangelhafte Verschlackung des Elementpotentials, das in den Sulfid- und Manganlagerstätten des Pyritgürtels während postvulkanischer, hydrothermaler Proze\e angereichert wurde. Die mineralogisch wie geochemisch primitive Zusammensetzung sowohl der Plutonite wie der Vulkanite, ihr Eruptionsmodus von saurer zu basischer Fazies sowie ihre Position im orogenen Ablauf deuten darauf hin, da\ sie die Produkte einer sukzessiv fortschreitenden Aufschmelzung subduzierender, ozeanischer Kruste darstellen. Die trondhjemitischen Intrusiva sind die Initialite innerhalb der magmatisch-orogenen Entwicklung.

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Résumé Dans la zone sud du Portugal, il existe, au nord de la ceinture pyriteuse, des associations étroites de diorites, de tonalites et de trondhjémites. Leur mise en place date de la période pré-carbonifère et non, comme on l'avait généralement admis jusqu'à présent, de la période varisque post-orogénique. Le faisceau intrusif trondhjémitique et l'association spilite-kératophyre du Carbonifère inférieur sont liés par une origine comagmatique. Les points communs des deux successions sont leur dominante sodique, les faibles teneurs en éléments à gros ions, les indices d'un magma de départ aquifère et la scorification réduite du potentiel d'éléments qui, dans les gisements de sulfure et de manganèse de la ceinture pyriteuse a été enrichi par des processus post-volcaniques et hydrothermaux. La composition primitive, tant minéralogique que géochimique, de la plutonite comme de la vulcanite, leur mode d'éruption qui va du type acide au type basique, ainsi que leur position dans le processus orogénique indiquent qu'il s'agit de produits successifs de la fusion partielle d'une croûte océanique en voie de subduction. Les intrusions trondhjémitiques représentent le stade initial dans l'évolution orogéno-magmatique.

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Grundwasserfließwege und Hydrogeochemie in tiefen Graniten und Gneisen

Zusammenfassung Sechs Forschungsbohrungen bis 2.5 km Tiefe in der Nordschweiz, ein Felslabor im zentralen Aaregranit und ein regionales Vergleichsprogramm zur Hydrochemie un Isotopenhydrologie erbringen seit 1982 wichtige Erkenntnisse über die Hydrogeologie tiefer Kristallingrundwässer. Es zeigte sich, da\ die Beschaffenheit von Kristallingrundwässern sehr stark von deren jeweiligen Positionen in hydraulischen Gro\flie\systemen abhängt. Oberflächennahe Grundwässer, die dem kleinen (schnellen) Grundwasserkreislauf angehören, unterscheiden sich chemisch von tieferen dadurch, da\ sie kaum leichtlösliche Bestandteile enthalten: die Wässer sind gering mineralisiert und beziehen einen wesentlichen Teil ihres Lösungsinhalts aus dem Niederschlag (unterscheiden sich also bereits primär in verschiedenen Klimazonen). Erst in grö\erer Tiefe können auf den Grundwasserflie\ wegen noch relevante Stoffmengen gelöst werden. Die gro\en Kristallingebirge sind die Hauptinfiltrationsgebiete für tiefreichende Grundwassersysteme. Diesen Gebieten kommt aufgrund der hohen hydraulischen Potentiale und fehlender Sediment-Aquitarden eine Schlüsselstellung in der Interaktion zwischen Atmosphäre und tieferer Lithosphäre zu. Am Beispiel des Südschwarzwaldes wird gezeigt, da\ der überwiegende Teil der Grundwässer in der Nachbarschaft von Kristallingebirgen auch aus diesen stammt (stabile Isotope). Manche der Bohrergebnisse sprechen dafür, da\ im gleichen Aquifer chemisch verschiedene Wässer enthalten sein können: in durchlässigeren Bereichen der vorherrschende Typ, in weniger durchlässigen höhermineraliserte Wässer. Es gibt keine gesetzmä\ige Zunahme der Salinität mit der Tiefe.

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Since 1982, water samples from six boreholes, 1.3 to 2.5 km deep, from Northern Switzerland as well as from a rock laboratory in the Central Swiss Alps (Aare granite) have yielded a host of new findings on deep crystalline ground water hydrology. Isotope and chemical analyses which also comprised comparative samples from a regional investigation programme show that the composition of crystalline ground waters depends mainly on their position in regional flow systems. In crystalline rocks, local flow systems differ chemically from deeper ones in that they lack almost any easily soluble components. Their low mineral content results mainly from precipitation and thus varies with different climatic environments.Deeper ground-water flow systems, however, show higher mineralization (esp. Na⁺ and Cl^–). As their stable isotope contents indicate, they develop mainly through infiltration from the large crystalline massifs, like the southern Black Forest. Due to their high hydraulic potentials and lack of sedimentary aquitards they have a key function in the interaction between atmosphere and deep lithosphere.Some of our results suggest that one and the same aquifer may contain chemically different ground waters: permeable portions will hold the type prevalent in the region whereas less permeable areas contain special types of higher mineralization. (There is, however, no regular increase in salinity with depth).As to dissolved gasses in deep crystalline ground waters, N₂ and sometimes CO₂ and methane are the main components in all borholes sampled. There is no tritium and little or no radiocarbon.

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Résumé Six forages d'étude pratiqués dans le nord de la Suisse, jusqu'à une profondeur de 1,3 à 2,5 km, ainsi qu'un laboratoire souterrain dans le massif granitique de l'Aar fournissent depuis 1982 des données importantes sur l'hydrogéologie des eaux souterraines dans les domaines cristallins.De nombreux échantillons ont fait l'objet d'un programme d'analyses chimiques et isotopiques. En vue de comparaisons régionales, ce programme a englobé également des échantillons provenant d'autres sites préexistants. Il en résulte que la composition des eaux examinées dépend en premier lieu de leur position respective dans les systèmes d'écoulement régionaux. Les eaux souterraines qui participent aux cycles hydrologiques restreints et rapides, diffèrent chimiquement des eaux profondes par leur faible contenu en composants facilement solubles: les eaux sont donc faiblement minéralisées et tirent des précipitations une part importante de leur charge dissoute; elles se différencient donc déjà au départ en fonction des conditions climatiques.Les grands massifs cristallins forment les zones d'infiltration principales des eaux des systèmes d'écoulement qui s'étendent en profondeur. Ces régions occupent une position-clé dans l'interaction entre l'atmosphère et la lithosphère profonde en raison de leurs potentiels hydrauliques élevés et du manque de couverture sédimentaire peu perméable.Divers résultats des nos mesures montrent que des eaux chimiquement différentes peuvent coexister dans le mÊme aquif ère: dans les zones les plus perméables apparaÎt le type dominant et dans les zones moins perméables il y a, des eaux plus minéralisées. Il n'existe aucune augmentation de la salinité avec la profondeur.En ce qui concerne les gaz dissous, les principaux, dans tous les forages, sont N₂ et parfois CO₂ et CH₄. Il n'y a pas de tritium et pas, ou peu, de C radioactif.

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6- , 2,5 , , 1982 . , . , , , : , . . . , . , . . , . , - . , : , . .

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Erweiterte Fassung eines Vortrages vom 28. Februar 1986 an der Granit-Tagung in Giessen.     

Contribution to the genesis of the SEDEX-type mineralizations of the Rhenish Massif (Germany) — implications for future Pb-Zn exploration

The Meggen orebody and the number of subeconomic sediment-hosted mineralizations at Plettenberg-Affeln, Oberhundem, and Günterod (eastern Rhenish Massif) are considered to be typical members of the large SEDEX family, i.e., submarine-hydrothermal Zn-Pb orebodies. Examples such as Howards Pass (Canada), McArthur River and Broken Hill (Australia), and Navan (Ireland) formed between the Middle Proterozoic and Carboniferous as a consequence of slow continental extension, long-term elevated heat flow and basin dewatering, enhanced and focused along deeply penetrating synsedimentary fault zones. Volcanic activity bound to these fractures has no direct genetic relationship to SEDEX mineralization. Based on structural and detailed stratigraphic correlation and facies analysis it can be shown that all SEDEX-type mineralizations of the Rhenish Massif are bound to one and the same synsedimentary fault zone, named here the Balve-Oberscheld fault zone, which was reactivated during Variscan compressional and extensional movements. The trend of this tectonic lineament (termed »Menden-Oberscheld lineament«) can be even recognized on maps depicting crustal gravity patterns and the configuration of the Moho. Illite crystallinity measurements in Devonian shales along profiles crosscutting the lineament evidence increased Variscan to early post-Variscan metamorphism in the fault system, which already had promoted the synsedimentary heat flow. Indications were found that the metalliferous brines escaping into the Meggen basin were bound to a synsedimentary fault situated at the western margin of the Meggen basin. The widespread Zn-Pb-Ba mineralizations and anomalies in the middle to upper Givetian shales in the Plettenberg-Affeln area are likewise bound to horst-and-graben tectonism along the Balve-Oberscheld fault zone. Based on data from economic and scientific research in the Rhenish Massif, the application of paleostructural methods for future basemetal exploration is discussed.

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Zusammenfassung Der Meggener Zn-Pb-Ba Erzkörper und die stratiformen Pyrit-Baryt- und Buntmetallvorkommen der Gebiete Plettenberg-Affeln, Oberhundem und Günterod (rechtsrheinisches Schiefergebirge) gehören wie die berühmten Vererzungen von Howards Pass (Kanada), McArthur River und Broken Hill (Australien) und Navan (Irland) zur bedeutsamen Gruppe der SEDEX-Mineralisationen. Diese submarin-hydrothermalen Vererzungen sind an epikontinentale klastische Sedimente des Mittelproterozoikums bis Karbons gebunden. Die Hydrothermentätigkeit erfolgte während langanhaltender, moderater Dehnungstektonik, die durch beckenweite Blocktektonik und erhöhten Wärmefluß gekennzeichnet war. Der Entwässerungsstrom der Becken wurde durch tiefreichende synsedimentäre Störungssysteme örtlich fokussiert. Der an diese Bruchstrukturen gebundene Vulkanismus steht nicht in unmittelbarer genetischer Beziehung zur Vererzung. Es kann für das Rheinische Schiefergebirge gezeigt werden, daß alle SEDEX-Mineralisationen sowie zwei Eisenerzdistrikte vom Lahn-DillTypus auf der NNW-SSE-verlaufenden synsedimentären Balve-Oberscheld-Störungszone liegen. Diese wurde im Zuge variszischer und saxonischer Tektonik zu einem Lineament umgeformt, das seinen Ausdruck auch auf Karten der Erdschwere und der Mohokonfiguration hat. Die Untersuchung der Illitkristallinität devonischer Tonschiefer konnte zeigen, daß der permokarbone Wärmefluß — wie zuvor der synsedimentäre Wärmefluß — auf diesem »Menden-Oberscheld-Lineament« erhöht war. Geochemische und paläogeographische Untersuchungen machen wahrscheinlich, daß der Aufstieg der metallhaltigen Hydrothermen im Ober-Givetmm im Bereich der westlichen Beckenrandstörung des Meggener Beckens erfolgte. In einem ca. 1,5 km breiten NNW-SSE-gerichteten synsedimentären Graben, der im Gebiet Plettenberg-Affeln rekonstruiert werden konnte, kam es während des Mittel- bis Ober-Givetiums ebenfalls zur stratiformen Zn-Pb-Ba-Mineralisation. Anhand der Ergebnisse aus dem Rheinischen Schiefergebirge wird der Einsatz paläostruktureller Arbeitsmethoden für künftige Explorationsprogramme diskutiert.

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Résumé L'association minéralogique Zn-Ba-Pb de Meggen ainsi que les gisements de pyrite-barite stratiformes de Plettenberg-Affeln, Oberhundem et Günterod sont interprétés comme appartenant au large groupe des minéralisations de type SEDEX parmi lesquelles figurent les célèbres gisements de Howards Pass (Canada), McArthur River, Broken Hill (Australie) et Navan (Irlande). Les minéralisations hydrothermales sous-marines de type SEDEX sont liées aux sédiments clastiques épicontinentaux datant du Protérozoïque moyen jusqu'au Carbonifère. Leur formation s'est effectuée durant une longue période de tectonique de distension modérée, caractérisée par des systèmes de blocs à l'échelle du bassin rhénan et un flux de chaleur élevé. L'élimination de l'eau interstitielle des sédiments a été favorisée et localement focalisée par des systèmes synsédimentaires de failles profondes. L'activité volcanique accompagnant ces systèmes n'est cependant pas à relier directement à la genèse des minéralisations SEDEX. Dans le cas du Massif Schisteux Rhénan, on peut démontrer que toutes les minéralisations de type SEDEX, ainsi que deux districts à gisement de fer de type Lahn-Dill, s'alignent le long de la zone failleuse synsédimentaire NNW-SSE de Balve-Oberscheld. Celle-ci fut réactivée durant les phases tectoniques varisque et saxonne, donnant naissance à un linéament, visible sur la carte gravimétrique et sur celle de la profondeur du Moho. L'analyse de la cristallinité de l'illite montre que le flux de chaleur permo-carbonifère — ainsi qu'auparavant le flux de chaleur synsédimentaire — était relativement élevé à l'endroit de ce »Menden-Oberscheld lineament«. Les résultats des recherches géochimiques et paléogéographiques suggèrent que l'ascension de l'hydrotherme métallifère s'est effectuée durant le Givetien supérieur dans la zone de la faille située en bordure ouest du bassin de Meggen. D'autre part, dans un fossé d'effondrement long d'environ 1,5 km et d'orientation NNW-SSE, qui a pu être reconstitué dans la région Plettenberg-Affeln, on observe également des minéralisations Zn-Pb-Ba stratiformes datant du Givetien moyen à supérieur. Etant donné que les méthodes conventionnelles de prospection ont échoué dans la recherche de nouveaux gisements de type Meggen-Rammelsberg et comme toutes les minéralisations SEDEX connues au Canada, en Australie et en Europe sont liées à des zones de failles synsédimentaires, on propose, dans le cadre de programmes de recherches ultérieurs, l'application de méthodes de travail basées sur la paléotectonique.

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Geothermal problems in mountain ranges (Alps)

An attempt has been made to model the temperature distribution taking into account simultaneously the effects of regional uplift and erosion, present topography, development of topography with time and paleoclimatic variations.Two time intervals were considered: a long period (30 m.y.) for the uplift history and a relatively short period (200,000 y) for the surface history (topography, climate).The calculations were based on finite differences in space and time. An example is presented for an area in the Swiss Alps, where observed rock temperatures in a tunnel and paleotemperature data are available. A simple uplift history can fit the paleotemperatures but leads to unrealistic high temperatures in greater depths. To improve the model frictional heat sources due to crustal overthrusting were introduced.     

Alkali-free tourmaline in the system MgO-Al2O3-B2O3-SiO2-H2O

An end member of the tourmaline series with a structural formula □(Mg₂Al)Al₆(BO₃)₃[Si₆O₁₈](OH)₄ has been synthesized in the system MgO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂-H₂O where it represents the only phase with a tourmaline structure. Our experiments provide no evidence for the substitutions Al → Mg + H, Mg → 2H, B + H → Si, and AlAl → MgSi and we were not able to synthesize a phase “Mg-aluminobuergerite” characterized by Mg in the (3a)-site and a strong (OH)-deficiency reported by Rosenberg and Foit (1975). The alkali-free tourmaline has a vacant (3a)-site and is related to dravite by the □ + Al for Na + Mg substitution. It is stable from at least 300°C to about 800°C at low fluid pressures and 100% excess B₂O₃, and can be synthesized up to a pressure of 20 kbars. At higher temperatures the tourmaline decomposes into grandidierite or a boron-bearing phase possibly related to mullite (“B-mullite”), quartz, and unidentified solid phases, or the tourmaline melts incongruently into corundum + liquid, depending on pressure. In the absence of excess B₂O₃ tourmaline stability is lowered by about 60°C. Tourmaline may coexist with the other MgO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂-H₂O phases forsterite, enstatite, chlorite, talc, quartz, grandidierite, corundum, spinel, “B-mullite,” cordierite, and sinhalite depending on the prevailing PTX-conditions.The (3a)-vacant tourmaline has the space group R3m with $\text{a =15.90}\text{A}\text{?}$, $\text{c = 7.115}\text{A}\text{?}$, and $\text{V = 1557.0}\text{A}\text{?}{}^3$. However, these values vary at room temperature with the pressure-temperature conditions of synthesis by $\text{±0.015}\text{A}\text{?}\text{in a}$, $\text{±0.010}\text{A}\text{?}\text{in c}$, and $\text{±4.0}\text{A}\text{?}{}^3\text{in V}$, probably as a result of MgAl order/disorder relations in the octahedral positions. Despite these variations intensity calculations support the assumed structural formula. Refractive indices are n_o = 1.631(2), n_E = 1.610(2), Δn = 0.021. The infrared spectrum is intermediate between those of dravite and elbaite. The common alkali and calcium deficiencies of natural tourmalines may at least partly be explained by miscibilities towards (3a)-vacant end members. The apparent absence of (3a)-vacant tourmaline in nature is probably due to the lack of fluids that carry boron but no Na or Ca.