Decollements in slate belts,examples from the European variscides and the Qin Ling Belt of Central China

Decollements are conspicuous features of collision belts as a result of shortening and shearing of rocks of different competencies in response to intracontinental subduction and crustal stacking. When these decollements occur at upper levels, the classical thin skin tectonics of the foredeeps without important internal strain results; at mid crustal levels slaty cleavage and foliation development occurs. In the more internal parts of the chains, in the lower crust, near the crust mantle boundary, the more severe conditions (granulitic metamorphism) result in ductile deformation in the deepest parts of the mountain belts. Examples of middle and lower crust are well documented in Central China and the Variscan Belt of Europe from field evidence and deep seismic profiling.From these examples it appears more and more likely that most of the mid-crustal slate belts showing vertical slaty cleavage at the erosion surface overly flat decollements.At greater depth large decollements must occur as well in the lower continental crust and at crust-mantle boundary. Typical features of the deep seismic vertical profiles such as the strongly layered lower crust may represent the image of such deep decollements.

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Zusammenfassung Abscherungen sind charakteristische Strukturen von Kollisions-Orogenen. Sie sind das Ergebnis von Verkürzung und Scherung verschieden kompetenter Gesteine infolge intrakontinentaler Subduktion und Krustenüberlagerung. Zu unterscheiden sind Überschiebungen oberer Zonen, wie in den Randgebirgsbereichen ohne bedeutende innere Deformation, von internen metamorphen Zonen mit Schieferung und Plättung. In den tiefen Krustenzonen und im Krusten-Mantelbereich gehen sie einher mit hochgradiger Metamorphose, allgemein in der Granulitfazies.Beispiele der mittleren und tiefen Zonen sind gut erschlossen im paleozoischen Orogen Zentralchinas und im Variszikum Europas und belegt sowohl durch die Geologie wie tiefenseismische Profile. Diese Beispiele zeigen mehr und mehr, daß geschieferte Gebirgsstockwerke mit an der Oberfläche steilstehender Schieferung von flachen Abscherungen unterlagert werden.Die typische Erscheinung einer seismisch gut geschichteten Strukturierung der Unterkruste könnte in dieser Hinsicht als Deckenbahnen interpretiert werden.

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Résumé Les décollements sont des structures typiques des chaînes de collision. Ils résultent du raccourcissement et du cisaillement de roches de différentes compétences en réponse à la subduction continentale et à l'empilement crustal. On peut distinguer des décollements superficiels surtout dans les bassins d'avant chaîne où les roches charriées ont subi une déformation interne faible à nulle (plis et chevauchements sans schistosité). Des décollements plus profonds dans le tiers supérieur de la croûte accompagnés de schistosité et de foliation, dans les parties plus internes métamorphiques des chaînes. Enfin des décollements très profonds à la base de la croûte ou entre croûte et manteau, accompagnés ou suivis d'un métamorphisme de haut degré, généralement granulitique.Ces deux derniers types de décollement sont clairement exprimés dans la chaîne Varisque d'Europe et dans la chaîne Paléozoïque Qin Ling de Chine Centrale. Il apparaît ainsi de plus en plus évident que la plupart des zones plissées à schistosité verticale, non liées à des décrochements, passent en profondeur à de grands décollements plats. On les met en évidence sur le terrain ou/et grâce à des profils de sismique réflexion écoute longue. Des aspects caractéristiques de ces profils comme par exemple la croûte inférieure litée pourraient représenter l'image sismique de tels décollements profonds.

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Experimental study of the stability of cordierite and garnet in pelitic compositions at high pressures and temperatures

In pelitic rocks, under conditions of low f _{O 2} and low f _{H 2 O}, the stability of the mineral pair cordierite-garnet is limited by five univariant reactions. In sequence from high pressure and low temperature to high temperature and low pressure these are: cordierite+garnet hypersthene+sillimanite+quartz, cordierite+garnet hypersthene+sapphirine+quartz, cordierite+garnet hypersthene+spinel+quartz and cordierite+garnet olivine+spinel +quartz. In this sequence of reactions the Mg/Mg+Fe²⁺ ratio of all ferro-magnesian minerals involved decreases continuously from the first reaction to the fifth. The five univariant boundaries delimit a wide P-T range over which cordierite and garnet may coexist.Two divariant equilibria in which the Mg/Mg+ Fe²⁺ ratio of the coexisting phases are uniquely determined by pressure and temperature have been studied in detail. P-T-X grids for the reactions cordierite garnet+sillimanite+quartz and cordierite+hypersthene garnet+quartz are used to obtain pressure-temperature estimates for several high grade metamorphic areas. The results suggest temperatures of formation of 700–850° C and load pressures of 5–10 kb. In rare occasions temperatures of 950–1000° C appear to have been reached during granulite metamorphism.On the basis of melting experiments in pelitic compositions it is suggested that Ca-poor garnet xenocrysts found in calc-alkaline magmas derive from admixed pelitic rocks and did not equilibrate with the calc-alkaline magma.     

Die Entwickelung und das Auftreten des Paläozoikums in Griechenland

Ohne Zusammenfassung     

Nickel-copper mineralization at Talnotry,Newton Stewart,Scotland

Summary Nickel-copper mineralization occurs near the base of a diorite intrusion close to its contact with hornfelsed Ordovician and Silurian shales and greywackes. The principal ore minerals are nickeline, gersdorffite, pyrrhotine, pentlandite and chalcopyrite with minor amounts of molybdenite, tellurobismutite, gold, sphalerite and argentopentlandite. Pyrite, marcasite, violarite and goethite also occur but are interpreted as later alteration products. Much of the pyrrhotine-rich mineralization at the base of the intrusion is in the form of blebs and interstitial aggregates with amphiboles, plagioclase feldspar, biotite, chlorite and quartz. Chalcopyrite-rich and nickeline-gersdorffite-rich mineralization occurs above this and immediately below unmineralized diorite in the form of patches, lenticular masses and stringers along joints and fractures.Whole rock and ore analyses and electron microprobe data on the silicates, sulphides and sulpharsenides are presented.The unmineralized diorite has low SiO₂ and high MgO contents compared to typical diorites and relatively high Cr, Ni and Ti trace element values. In the mineralized diorite, platinum-group elements occur in very low concentrations in the pyrrhotineand chalcopyrite-rich assemblages but Pt, Pd and Au show significant enrichment in the nickeline-gersdorffite-rich mineralization.A magmatic origin for the mineralization is proposed rather than formation by hydrothermal solutions or metasomatism.

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Die nickel-kupfer vererzung von Talnotry, Newton Stewart, Schottland

Zusammenfassung Die Nickel-Kupfer Vererzung befindet sich im Kontaktbereich einer Dioritintrusion mit hornfelsdurchdrungenen silurischen und ordovizischen Grauwacken. Die am häufigsten auftretenden Erzmineralien sind Nickelin, Gersdorffit, Pyrrhotin, Pentlandit, und Chalcopyrit mit kleineren Mengen von Molybdenit, Tellurwismuth, Gold, Sphalerit und Argentopentlandit. Weiters treten als spätere Umwandlungsprodukte Pyrit, Markasit, Violarit und Goethit auf. Ein großer Teil der Pyrrhotin-reichen Vererzung am Fuße des eingedrungenen Diorits bildet fleckige, lückenfüllende Aggregate zwischen den Silikatphasen (Amphibol, Plagioklas, Biotit, Chlorit, Quarz). Die Chalcopyrit- und Nickelin-Gersdorffit-reiche Vererzung tritt zwischen dem unvererzten Diorit im Hangenden und der Pyrrhotin-reichen Vererzung im Liegenden als linsige, lappenartige Konzentration und entlang von Fugen und Brücken auf.Vollgesteins-Analysen sowie ausgewählte Erzanalysen und Mikrosondenergebnisse der Silikate, Sulfide und Sulfarsenide liegen vor.Im Unterschied zu den typischen Dioriten zeigt der unvererzte Diorit einen niedrigen SiO₂ und hohen MgO Gehalt und relativ hohe Cr, Ni und Ti Spurenelementwerte. Die Platingruppenelemente sind in den Pyrrhotin- und Chalcopyrit-reichen Vererzungen nur schwach vertreten, jedoch sind Pt, Pd und An in der Gersdorffit-reichen Vererzung stark angereichert.Ein magmatischer Ursprung dieser Vererzung, im Gegensatz zu einer metasomatischen Entstehung oder Bildung aus hydrothermalen Lösungen wird vermutet.

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With 3 Figures     

A Modified Form of Mild-Slope Equation with Weakly Nonlinear Effect

Nonlinear effect is of importance to waves propagating from deep water to shallow water.Thenon-linearity of waves is widely discussed due to its high precision in application.But there are still someproblems in dealing with the nonlinear waves in practice.In this paper,a modified form of mild-slope equa-tion with weakly nonlinear effect is derived by use of the nonlinear dispersion relation and the steady mild-slope equation containing energy dissipation.The modified form of mild-slope equation is convenient to solvenonlinear effect of waves.The model is tested against the laboratory measurement for the case of a submergedelliptical shoal on a slope beach given by Berkhoff et al,The present numerical results are also comparedwith those obtained through linear wave theory.Better agreement is obtained as the modified mild-slope e-quation is employed.And the modified mild-slope equation can reasonably simulate the weakly nonlinear ef-fect of wave propagation from deep water to coast.     

Unified numerical study of shallow foundation on structured soft clay under unconsolidated and consolidated-undrained loadings

Abstract

Based on a new elasto-plastic constitutive model, this paper presents a soil–water coupled numerical prediction of the bearing capacity for shallow foundation constructed on Ballina soft clay for unconsolidated undrained (UU) and consolidated undrained (CU) conditions. This elasto-plastic constitutive Shanghai model has an advantage of describing the mechanical behaviour of over-consolidated and structured soil under different loading and drainage conditions, by using one set of material parameter. In this paper, the Shanghai model used for both UU and CU conditions has the same initial parameters obtained from laboratory test results. The loading conditions and consolidation stages vary based on construction details. The predicted bearing pressure-settlement responses for UU and CU, approves the field observation. The phenomenon of gaining the bearing capacity due to consolidation is captured and explained by the use of soil–water coupled numerical analysis with a new elasto-plastic model. The stress strain behaviour, stress paths and the decay of the structure of elements at different depths presented in this study, reveal the mechanism for the difference between UU and CU conditions to understand the foundation behaviour. Effect of the initial degree of soil structure on the bearing capacity is also addressed. Overall, this approach provides the integrated solution for the shallow foundation design problems under short and long-term loadings.     

Altersbeziehungen zwischen Metamorphosen,mechanischen Deformationen und Intrusionen am Südrand des Rhodope-Massivs (Makedonien,Griechenland)

Zusammenfassung Ausgedehnte Granodiorit- und Granitmagmen intrudierten am Südrand des Rhodope-Massivs (Symvolongebirge und Kavala-Gebiet, Nordgriechenland) syntektonisch in bezug auf eine Formung, die durch überwiegend flach nach NE bis ENE tauchende Faltungs- und Scherungsachsen gekennzeichnet ist (B₂-Tektonik). Die metamorphen Hüllgesteine wurden von der B₂-Tektonik ebenfalls kräftig erfaßt. Ihr älteres Gefüge, das durch mittelsteil nach NNW tauchende B₁-Achsen bestimmt war, kommt daher nur noch reliktisch vor. Der Mineralbestand sowohl der Magmatite als auch ihres metamorphen Rahmens wurde im Zuge der B₂-Tektonik retrograd metamorph umgewandelt.Radiometrische Altersbestimmungen lassen erkennen, daß die magmatischen Gesteine spätestens im Oberkarbon kristallisierten, anschließend jedoch wiederholt aufgewärmt wurden. Das Alter der prämagmatischen Metamorphose der Hüllgesteine und der mit dieser in Zusammenhang stehenden B₁-Tektonik kann demnach nicht jünger als kaledonisch sein.

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Extensive granodioritic and granitic magmas were intruded in the southern margin of the Rhodope-Massif (Symvolon mountains and Kavala region, northern Greece). The intrusions took place syntectonically to a deformation which is characterized by predominantly gently NE to ENE plunging fold- and shear-axes (B₂-folding). The mantling rocks, which have been metamorphosed long before this B₂-folding have an older structure which is characterized by mediumly NNW plunging B₁-axes, visible only in relicts. During the B₂-folding the mineral contents of the igneous rocks and their metamorphic mantling rocks have been metamorphosed retrogressively.Radiometric dating indicates that the crystallization of the magmatic rocks have a minimum age of Upper-Carboniferous, but subsequently these rocks were reheated repeatedly. The age of the premagmatic metamorphism of the mantling rocks and that of the related B₁-foldnig, therefore, cannot be younger than Caledonic.

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Résumé Dans la partie sud du massif du Rhodope (montagnes du Symvolon et région de Kavala, Grèce du Nord) existent de grandes intrusions de magmas granodioritiques et granitiques. Les intrusions eurent lieu syntectoniquement au cours d'une phase de déformation caractérisée par des axes de plis et de cisaillement, généralement à plongement faible vers le NE à ENE (tectonique B₂). Les roches encaissantes, qui furent métamorphisées longtemps avant cette phase de tectonique B₂, ont une structure plus ancienne, caractérisée par des axes B₁ plongeant moyennement vers le NNW. Cette structure est reconnaissable seulement dans des parties réiduelles. Durant la tectonique B₂ les roches éruptives et les roches encaissantes métamorphisées subirent un métamorphisme rétrograde.Des datations radiométriques indiquent, pour la cristallisation des roches magmatiques, au minimum un âge Carbonifère supérieur. Dans la suite ces roches furent réchauffées â plusieures reprises. Le métamorphisme plus ancien des roches encaissantes et la tectonique B₁ associée à ce métamorphisme ne peuvent donc pas Être plus récents que l'époque calédonienne.

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Rhodope ( Symrolon Kavala, ) - . , , , , NE ENE (B₂- ). ₂. , B₁ NNW, . , , . , , , , . , - B₁ .

     

Röntgenographische Gefügeanalyse mit dem Texturgoniometer am Beispiel von Quarziten aus kaledonischen Überschiebungszonen

Zusammenfassung Quantitative Gefügediagramme können röntgenographisch mit einem Zählrohr-Textur-Goniometer gemessen werden. Diese Methode kommt besonders in Frage bei sehr feinkörnigen Gesteinen oder aber dann, wenn etwa bei einachsigen Mineralen auch die Regelung anderer Gitterrichtungen außer der c-Achsen-Richtung interessiert. Das beim Quarz anzuwendende Verfahren wird behandelt und gezeigt, wie man hier im Einzelfall Prismenregelungen nachweisen kann. Als praktische Beispiele werden Quarzitgefüge mit Prismenregelung aus kaledonischen Überschiebungszonen Schottlands und Norwegens abgebildet und ihre Entstehung diskutiert. Die Messungen scheinen darauf hinzuweisen, daß beim Quarz bevorzugt Translation mit (11¯20) als Gleitfläche und c als Gleitgerade maßgebend war.