Sedimentpetrographische und mineralogische Untersuchungen an glaukonitführenden Kreidegesteinen Bayerns

Zusammenfassung Der Lösungsrückstand glaukonitführender Gesteine des bayerischen Helvetikums und der Regensburger Oberkreide enthÄlt Glaukonit der 1-M-Glimmermodifikation in den Glaukonitkörnern und in der Feintonfraktion < 2 Ø. Die einige zehntel- gro\en Glaukonitglimmer sind in den helvetischen Gesteinen als unregelmÄ\ig oder hexagonal begrenzte BlÄttchen ausgebildet, in den OberpfÄlzer Gesteinen als unregelmÄ\ig begrenzte oder leistenförmige Kristallite. Bei den helvetischen Gesteinen ist der Glaukonitglimmer in den Körnern und in der Feintonfraktion mit Chlorit (± Montmorillonit), in den oberpfÄlzischen Gesteinen dagegen mit Montmorillonit vergesellschaftet. Die Assoziation Glaukonit/Chlorit oder Glaukonit/Montmorillonit dürfte durch unterschiedliche marine Fazies bedingt sein. Es fehlt eine Korrelation zwischen dem diagenetisch gebildeten Dolomit und dem Chloritgehalt der Gesteine. Die Morphologie der Glaukonitkörner in allen helvetischen Gesteinen und im Regensburger Grünsandstein deutet auf eine authigene Bildung der Körner, dagegen sind im turonen Regensburger Glaukonitmergel die Körner abgerollt.

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The residue of glauconite-bearing rocks from the Bavarian Helvetic zone and the Upper Cretaceous of Regensburg contains glauconitic mica of the 1 M mica-type in the glauconite pellets as well as in the clay fraction < 2 Ø. The glauconite mica of the helvetic rocks are developed as irregular or hexagonaly shaped flakes, those from the rocks of the Upper Palatinate are irregular or form ledges. In the helvetic rocks the glauconitic mica of the fraction < 2 is associated with chlorite (± montmorillonite), in the rocks of the Upper Palatinate on the contrary only montmorillonite could be detected besides glauconitic mica. The association glauconite/chlorite or glauconite/ montmorillonite may be caused by differing marine facia. There is no correlation between dolomite formed by diagenesis and content of chlorite in the rocks. The morphology of the glauconite pellets in all Helvetic rocks and in the Grünsand from Regensburg indicates an authigenic formation of the pellets, whereas the pellets of the Turonic glauconitic marl from Regensburg are rounded by transport.

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Résumé Le résidu de dissolution des roches glauconieuses provenant de l'Helvétien bavarois et du Crétacé supérieur de Ratisbonne contient des micas glauconieux de la modification micacée 1 M dans les grains de glaucome et dans la fraction < 2 Ø. Les micas glauconieux de quelques dizaines de des roches de l'Helvétien ont des contours irréguliers ou des silhouettes hexagonales, tandis que les roches glauconieuses du Haut Palatinat ont des micas irréguliers ou montrent des agrégats de mica de forme plus allongée. Dans les roches helvétiques, le mica glauconieux est associé dans les grains de glauconie et dans la fraction < 2 Ø avec de la chlorite (± montmorillonite); dans les roches du Haut Palatinat au contraire, il est associé avec de la montmorillonite. L'association glauconite/chlorite ou glauconita/montmorillonite semble Être due à des différences de faciés marin. Il n'existe pas de corrélation entre la dolomie d'origine diagénétique et la teneur en chlorite des roches. La morphologie des grains de glauconie dans les roches helvétiques et dans les grès verts de Ratisbonne démontre une formation authigène des grains; par contre les grains des marnes à glauconie turoniennes de Ratisbonne sont arrondis.

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Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die Unterstützung der Arbeit durch eine Sachbeihilfe. Herrn Dr. W.Schmitt vom Institut für Technische Chemie der TU München verdanken wir die Erlaubnis zur Benutzung des Elektronenmikroskopes. Die Herren Dr. J.Kröger, Dr. M.Freimoser und Dr. A.Buchner stellten uns dankenswerterweise Probenmaterial zur Verfügung.     

Nullschichteffekt und Frontalzonen

Zusammenfassung In früheren Untersuchungen wurde etwa 1 km unterhalb der Tropopause eine Schicht gefunden, in der im Mittel die Vertikalbewegungen in hochreichenden Druckgebilden Null sind (Nullschicht). Diese Nullschicht erweist sich als der Hauptsitz des vom Tief zum Hoch erfolgenden ageostrophischen Massenflusses, der als primär gegenüber den druckausgleichenden Vorgängen in der Grundschicht angesehen werden muß. Setzt man als Arbeitshypothese die Stärke dieses Massenflusses zum Hoch (Nullschichteffekt) proportional zum horizontalen Druckgradienten an, so läßt sich hieraus die Existenz der Nullschicht folgern, ihre etwas unterhalb der Tropopause gelegene Höhe sowie die Drängung der Isohypsen in den Frontalzonen. Der Nullschichteffekt als aktiver Vorgang liefert weiter eine Erklärung für die Aufrechterhaltung der drei atmosphärischen Systeme Hoch/Tief, Frontalzone und planetarische Westdrift. Er stellt die erforderliche Wärmepumpe für diese drei nach dem Prinzip der Kältemaschine wirkenden atmosphärischen Systeme dar; sein Zustandekommen ist noch ungeklärt.Die Methode der Verwendung der mittleren interdiurnen Temperaturänderungen, mit der die Nullschicht gefunden wurde, liefert ein Schema der vertikalen und ageostrophisch-horizontalen Zirkulation in einer Frontalzone. Nach diesem entspricht die Dynamik einer Frontalzone völlig der eines Paares hochreichender Hoch- und Tiefdruckgebiete.

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Summary In several earlier papers a layer 1000 meters below the tropopause was discussed where vertical motion in high reaching pressure formations averages zero (zero layer). The zero layer proves to be the principal region of ageostrophic mass flow from Low to High that is to be considered primary in relation to pressure levelling processes in the ground layer. Assuming, as a working hypothesis, that the strength of that mass flow towards the High (zero layer effect) is proportional to the horizontal pressure gradient, it is possible to conclude hereof the existence of a zero layer, its height slightly below the tropopause, and the concentration of contour lines in the frontal zones. The zero layer effect as an active process also furnishes an explanation for the maintenance of the three atmospherical systems: High/Low, frontal zone, and planetary west drift. It provides the necessary heat pump for these three atmospherical systems acting in accordance with the principle of a refrigerating machine. Its origin is still unknown.The method of utilizing mean interdiurnal changes of temperature, by which the zero layer was found, provides a vertical and ageostrophic-horizontal circulation pattern in a frontal zone. Accordingly, the dynamics of a frontal zone corresponds perfectly to that of a couple of high-reaching high and low pressure areas.

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Résumé Des recherches antérieures ont démontré l'existence d'une couche atmosphérique située à environ 1 km au-dessous de la tropopause dans laquelle les mouvements verticaux sont en moyenne nuls (couche neutre). Cette couche serait le siège principal du flux de masse non géostrophique dirigé de l'aire de basse pression vers celle de haute pression et que l'on doit considérer comme primaire par rapport aux échanges de pression dans la couche de base. Si l'on admet que l'intensité de ce flux de masse est proportionnelle au gradient horizontal de pression, on en peut déduire l'existence de la couche à mouvement vertical nul (couche neutre), son altitude un peu inférieure à celle de la tropopause ainsi que le resserrement des isohypses dans les zones frontales. L'existence de cette couche neutre explique en outre le maintien des trois systèmes fondamentaux de l'atmosphère: centres de basse et de haute pression, zones frontales et courant planétaire d'Ouest. Il constitue la pompe à chaleur de ces systèmes atmosphériques fonctionnant selon le principe de la machine frigorifique; son origine n'est pas encore expliquée.L'usage des varaitions interdiurnes moyennes de température qui a conduit à la découverte de la couche neutre en question fournit un schéma des circulations verticales et horizontales non géostrophiques dans une zone frontale d'après lequel la dynamique d'une telle zone correspond exactement à celle d'un couple d'aires de basse et de haute pression atteignant la haute atmosphère.

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Mit 12 Textabbildungen.     

Über Verformung von Klüften bei der Schichtenfaltung am Beispiel des Salzgitterer Sattels

Zusammenfassung Bei kleintektonischen Messungen am Salzgitterer Sattel wurden an der Zerstückelung von Klüften die in gefalteten Schichten üblichen Vorschiebungen festgestellt, bei denen die muldenwärtigen Gesteinsbänke an den sattelwärtigen emporbewegt sind. Daneben wurden in überkippten Schichten entgegengesetzte Bewegungen, gleichsam Überschiebungen an Schichtfugen, beobachtet.Weiter wurde in normal einfallenden Schichten eine gesetzmäßige Schrägstellung von Klüften zur Schichtung erkannt, die in ihrer Wirkung und in ihrer Abhängigkeit vom Grade der Schichtaufrichtung den makroskopischen Vorschiebungen entspricht und deshalb durch gleiche Vorgänge kleinster Größenordnung gedeutet wurde. Ebenso treten in überkippten Schichten Verdrehungen der Klüfte auf, die in ihrer Wirkung den Überschiebungen an Schichtfugen entsprechen.Sichtbare Verschiebungen und Verdrehungen gehen nebeneinander her. Die Verdrehungen erfordern eine gewisse Plastizität des Gesteins bei der Faltung. Welcher Vorgang überwiegt, dürfte daher im wesentlichen von der Art des beanspruchten Materials abhängen; Untersuchungen hierüber müßten sich über ein größeres Gebiet erstrecken.Erweiterter Ausschnitt aus der Anfang 1938 in Berlin eingereichten, unveröffentlichten Dissertation Kimmerische und subherzynische Gebirgsbildung im Salzgitterer Erzgebiet.     

α-Emitting mineral inclusions in apatite, their effect on (U-Th)/He ages, and how to reduce it

U-Th rich mineral inclusions in apatite are often held responsible for erroneously old (U-Th)/He ages, because they produce “parentless” He. Three aspects associated with this problem are discussed here. First, simple dimensional considerations indicate that for small mineral inclusions, the parentless helium problem might not be as serious as generally thought. For example, a mineral inclusion that is 10% the length, width and height of its host apatite needs to be a thousand times more concentrated in U and Th to produce an equal amount of He. Therefore, single isolated inclusions smaller than a few μm are unlikely to contribute significant helium. For larger or more abundant inclusions, the parentless helium problem can be solved by dissolution of the apatite and its inclusions in hot HF. Second, besides creating parentless helium, inclusions also complicate α-ejection corrections. Mathematical exploration of this latter problem for spherical geometries reveals that for randomly distributed inclusions, the probability distribution of single-grain ages is predicted to have a sharp mode at the mean age, with tails towards younger and older ages. Multiple-grain measurements will yield accurate and precise age estimates if 10 or more randomly distributed α-emitting mineral inclusions are present in a sample. Third, thermal modeling indicates that mineral inclusions have a non-trivial but minor (<5 °C) effect on the closure temperature. These predictions were tested on apatites from rapidly cooled migmatites of Naxos (Greece) which contain abundant U-rich zircon inclusions. Thirty-seven samples were subjected to two kinds of treatment. The “pooled” age (i.e., the synthetic multi-grain age computed from a number of single-grain analyses) of four inclusion-free samples (13 apatites), prepared in HNO₃ is 10.9 Ma, close to apatite and zircon fission-track ages from the same rock. (U-Th)/He ages of 14 inclusion-bearing samples dissolved in HNO₃ range between 9 and 45 Ma, with a pooled age of 22.6 Ma. The ages of 19 HF-treated samples range between 5 and 16 Ma, with 10 of 14 single-grain samples between 9 and 13 Ma and a pooled age of 10.9 Ma. These observations agree with the theoretical predictions and support the addition of HF-treated apatite (U-Th)/He dating to the thermochronological toolbox.     

Euv Spectroscopy of the Sunspot Region Noaa 7981 Using Soho – II. Velocities and Line Profiles

We have studied the dynamics in the sunspot transition region between the chromosphere and the corona and investigated the extension of the flow field into the corona. Based on EUV spectra of a medium size sunspot and its surroundings, NOAA 7981, observed with CDS and SUMER on SOHO, we derive line-of-sight velocities and study the line profiles for a series of emission lines.The flow field in the low corona is found to differ markedly from that in the transition region. In the transition region the relative line-of-sight velocity shows an upflow in the umbra and relatively large areas with downflow that cover part of the penumbra. The spatial extent of these areas with upflow and downflow increases with increasing temperature in the transition region, but the whole flow field changes character as the temperature increases from the upper transition region to the low corona. Based on a calibration of the SUMER wavelength scale we find that the entire sunspot transition zone appears to be moving downwards towards the chromosphere. The relation between this finding and the general tendency for transition-region lines to show a net red shift is discussed.Several of the transition-region spectral line profiles are observed to show two line components with Gaussian shape and line-of-sight velocities that differ markedly. Several of the line profiles that are composed of two spectral line components occur close to the dividing line between up- and downflow. A discussion of this observation is presented. In small regions with spatial extent of a few arc sec we detect enhanced continuum emission underlying explosive events. The similarities between explosive events with continuum emission and the moustaches observed in H close to sunspots are so striking that we are tempted to introduce the notation transition-region moustaches.     

Eo-alpine metamorphism in the uppermost unit of the Cretan nappe system — Petrology and geochronology

The uppermost unit of the Cretan nappe system consists of ophiolites on the top, and an ophiolitic mélange at the base.Among the various constituents of the mélange, there are slices of low-P/high-T metamorphics. They form a variegated series consisting of tholeiitic ortho-amphibolites, para-amphibolites, andalusite and sillimanite-cordierite-garnet bearing mica schists, calcsilicate rocks, and marbles. The metamorphic sequence is locally intruded by early tectonic magmatites of gabbroic, dioritic and granitic composition. Critical mineral assemblages lead to a maximum temperature of about 700° C reached during metamorphism, at a total pressure of 4–5 kilobars. K — Ar dating on 6 hornblendes, 7 biotites and 1 muscovite yielded cooling ages of 75–66 m.y. and confirmed earlier results according to which the metamorphism and related magmatism took place in Late Cretaceous times.In order to evaluate the age relationships between the hightemperature metamorphics within the ophiolitic mélange and the ophiolites, hornblendes from ultramafic and mafic rocks of the ophiolite complex were dated by the K — Ar method. Hornblende from one schistose hornblendite forming a constituent of the ophiolites proper yielded 156 m.y. and thus provides a middle Jurassic minimum age for the formation of this piece of oceanic lithosphere. Four hornblendes of calc-alkaline gabbrodiorite dikes within the ophiolite complex gave distinctly lower K — Ar dates of about 140 m.y.. The dikes probably intruded after the detachment of the ophiolites in an island-arc or continental-margin environment.As a consequence, the high-temperature metamorphics and related intrusives in the ophiolitic mélange of Crete are genetically unrelated to the overlying ophiolites. The paleogeographic position of the crystalline terrane, slices of which are now incorporated into the ophiolitic mélange is still open to discussion.     

Ground freezing monitoring techniques

Ground-freezing is used in mining and civil engineering to make water-bearing strata temporarily impermeable and to increase their compressive and shear strength by transforming joint water and interstitial water into ice. Freezing of rock or soil layers is achieved by means of an array of cased boreholes, through which a cold liquid is circulated in order to remove heat energy, comparable to cooling coils.

Frost expansion from the boreholes into the ground is monitored, for a better and more economic control of the freezing process. For this purpose, instruments for the determination of borehole deviation, for measurement of the temperature field and for an assessment of the degree of freezing with ultrasonic waves, have proved useful. These three techniques are described based on results obtained from field measurements.