The offshore to backshore environments of the Abu Ballas Formation of the SE Dakhla Basin (Western Desert,Egypt)

The Abu Ballas Formation in the Western Desert of Egypt represents a marine intercalation within fluvial, Nubia-type sandstones. These deposits document an extensive transgression of Aptian age flooding the Dakhla Basin from north to south. Due to this first advance of the Tethyan sea during the Cretaceous, sediments of open and marginal marine provenance were accumulated in the SE of the basin.The sedimentary succession of the open marine facies is divided into five lithostratigraphic units which reflect that deposition was largely controlled by one single transgressive-regressive event. The transgressive sequence in the lower part of the formation comprises sandstones of a backshore to foreshore environment (unit 1) which are overlain by offshore claystones (unit 2). The middle portion of the sedimentary succession consists of silty and sandy strata (unit 3) which are attributed to large-scale redepositional processes due to intensified bottom currents during the maximum extension of the sea. These sediments are capped by offshore originated claystones (unit 4) grading upwards into siltstones and sandstones of transition-zone to backshore environments (unit 5), which indicate a gradual regression.This stratigraphic sequence documenting a retrograding-prograding shoreline due to the transgression and regression of the Aptian sea, interfingers with silty and sandy deposits of the marginal marine facies of the Abu Ballas Formation. Comparable to the lithostratigraphic units 1 and 5 these strata represent a variety of sedimentary environments ranging from the backshore to the transition zone. They were accumulated on the western slope of the Kharga Uplift bounding the Dakhla Basin towards the east, which was partially flooded while the sea had its maximum extension.

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Zusammenfassung Die Abu Balks-Formation in der Western Desert Ägyptens stellt eine marine Einschaltung innerhalb von fluviatilen Sandsteinen Nubischen Typs dar. Diese Schichtenfolge dokumentiert eine weitflächige, nach Süden hin in das Dakhla-Becken vorgreifende Transgression aptischen Alters. Im Verlauf dieses ersten Vorstoßes der Tethys während der Kreide wurden im SE des Beckens Sedimente offen und randlich mariner Provenienz abgelagert.Die Ablagerungen der offen marinen Fazies werden in fünf lithostratigraphische Einheiten unterteilt, deren vertikale Abfolge eine Sedimentakkumulation im Rahmen einer Transgression und einer nachfolgenden Regression widerspiegelt. Die transgressive Schichtenfolge im unteren Teil der Formation umfaßt Sandsteine mit Merkmalen einer Strandsedimentation (Einheit 1), die von Peliten eines untiefen Schelfs (Einheit 2) überlagert werden. Höher folgen siltige und sandige Schichten (Einheit 3), die auf großräumige Umlagerungsvorgänge im Becken durch bodennahe Strömungen während der maximalen Ausdehnung des Meeres zurückgeführt werden. Die regressive Entwicklung setzt ein mit einer erneuten Ablagerung von pelitischen Sedimenten eines flachen Schelfmeeres (Einheit 4). Diese gehen zum Hangenden hin über in Siltsteine und Sandsteine (Einheit 5), die zwischen dem Schelf und dem Strandbereich vermitteln und das Ende der Verflachungsphase andeuten.Diese Schichtenfolge, die auf ein anfängliches Zurückweichen und späteres Vorrücken der Küstenlinie im Rahmen von Transgression und anschließender Regression hinweist, verzahnt sich mit siltigen und sandigen Ablagerungen der randlich marinen Fazies der Abu Ballas-Formation. Ähnlich wie die lithostratigraphischen Einheiten 1 und 5 entstammen sie einem Strandbis küstennahen Schelf-Milieu und wurden während der maximalen Ausbreitung des Meeres an der westlichen Flanke des Kharga-Uplifts akkumuliert. Diese Schwellenregion, die das Dakhla-Becken nach Osten begrenzt, war im Apt vermutlich nur teilweise überflutet.

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Résumé La formation Abu Ballas du désert occidental d'Egypte représente une intercalation marine dans les grès fluviatiles de type nubien. Cette séquence illustre une large transgression d'âge aptien pénétrant vers le Sud dans le bassin de Dakhla. Au cours de cette première progression de la Téthys pendant le Crétacé, des sédiments d'origine marine et marginolittorale se sont déposés dans la partie SE du bassin.Les couches de facies marin sont diversées en cinq unités lithostratigraphiques, dont la succession verticale refléte une accumulation de sédiments au cours d'une transgression et d'une régression successives. La série transgressive, dans la partie inférieur de la formation, comprend des grès typiques d'une sédimentaion de haute et de basse plage (unité 1), surmontés par des pélites de plate-forme continentale peu profonde (unité 2). Plus haut viennent des chouches silteuses et sableuses (unité 3) qui sont attribuées à des processus de remaniements dans le bassin par les courants de fond pendant l'extension maximale de la mer. La phase régressive commence par un nouveau dépôt de sédiments pelitiques de mer peu profonde (unité 4). Ceux-ci sont suivis vers le haut par des siltites et des grès (unité 5) déposés dans une zône de transition arrière plage/plateforme continentale et indiquant la fin de la régression.Cette série qui indique un recul puis une avancée de la ligne de rivage, par transgression et régression, est interstratifiée de dépôts silteux et sableux de facies marin marginal de la formation Abu Ballas. Semblables aux unités lithostratigraphiques 1 et 5, ces couches témoignent d'un milieu variant de la basse plage à la partie haute du shelf. Elles se sont accumulés au bord ouest du seuil de Kharga au cours de l'extension maximale de la mer aptienne. A cette époque, cette region élevée limitant le bassin de Dakhla vers l'est, n'était probablement inondée qu'en partie.

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- . , Dakhla. , - . , — — . , , (1- ), (2- ). , (3- ), . , (4- ). (5- ), . , , -. 1 5, , Kharga. , Dakhla , , , .

     

Paleozoic basin development in northern Chile (21°–27°S)

The oldest non-metamorphic sediments of northern Chile (21?–27?S) are of Early Ordovician age. The partly strong volcanic influence in the clastic series of the Pre-Cordillera and the Puna might be connected with the extensive Ordovician magmatism on the eastern side of the Argentinian Puna. The geochemical character of the tholeiitic intercalations in the pelites and turbidites of the »Complejo Igneo-Sedimentario del Cordon de Lila« (C.I.S.L.) in the Pre-Andean Depression indicates a ?Lower Ordovician extensional regime in this area. A positive area (»Arco Puneño«) encompassing the whole width of the present-day western Central Andes developed during the subsequent orogenic phase (»Fase Oclóyica«), resulting in the absence of Silurian strata in Northern Chile. During the Devonian/Carboniferous, two areas of marine facies can be distinguished. In the Coastal Cordillera thick flysch sediments were deposited longitudinally in a N-S striking trough. In the east, in what is now the Pre-Andean Depression and High Cordillera, thick sandstone series accumulated on the western shelf of the Arco Puneno. Carboniferous tectonic movements led to the formation of a shallow marine platform in the west on which clastic sediments, limestones and volcanics were deposited during the Upper Carboniferous-Permian. Simultaneously, extensive volcanism developed in the Pre- and High Cordillera accompanied by predominantly terrestrial sedimentation. A general westward migration of the orogenic zones took place along with repeated phases of rifting and accretion in the Central Andes during the Paleozoic. Eastward directed erosive subduction prevailed since the breakup of Pangea.     

Zur Rekonstruktion des Paläoklimas aus dem mikrofaziellen bild Mesozoischer Flachwasserkalke

Zusammenfassung Ein Vergleich der Faziestypen oberjurassischer Flachwasserkalke aus dem Ostpontischen Gebirge (NE-Türkei) mit den rezenten Karbonatsedimenten auf der Gro\en Bahama-Bank zeigt im wesentlichen Punkten übereinstimmung: Es treten die gleichen biomorphen und heteromorphen Sedimentkomponenten auf. Unter den Biogenen überwiegen die Kalkalgen und Foraminiferen (Milioliden). Es fehlen pelagische Faunenelemente. Die Faziestypen sind wie auf der Gro\en Bahama-Bank angeordnet: an den Rändern der Plattform gut sortierte Calcarenite und im Inneren der Plattform schlecht sortierte Schlickfazies.Die daraus zu folgernden gemeinsamen, klimaabhängigen Sedimentationsbedingungen beziehen sich auf Wasserströmung, Wassertemperatur und physikalisch-chemische Bedingungen. Somit gibt das mikrofazielle Bild einer Faziesgemeinschaft, wie sie für die Gro\e Bahama-Bank kennzeichnend ist, einen Hinweis auf tropisches Klima, Gezeitenströmung und Windbewegung.

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Comparing the facies of the upper Jurassic limestones in the Eastern Pontian Mountain Range (NE-Turkey) and the recent carbonate sediments on the Bahama Banks we can see a conformity in the main features of the sediments: there are the same biomorphous and heteromorphous components; calcareous algae and foraminifera prevail among the skeletal components. Within the fauna there are no pelagic elements. The distribution of the facies corresponds with the recent example on the Great Bahama Bank: on the border of the platform we find well sorted calcarenites and to the central part of the platform the unsorted mud facies follows. These common features both in the recent sediments and in the ancient sediments show us the common conditions of sedimentation depending on the climate: the movement and temperature of the sea water and the physical and chemical conditions of sedimentation. Therefore studying the microfacies of shallow water limestones we can get a detailed knowledge about the climate of the past.

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Résumé Une comparaison des faciès des calcaires d'eau peu profonde du Jurassique supérieur, qui viennent de la région de la mer Noire (NE-Turquie), avec des sédiments carbonates actuels dans le Banc Grand des Bahamas corresponde en substance: on y trouve les mÊmes elements sédimentaires biomorphes et héteromorphes; les Algues calcaires et les Foraminifères (Miliolidae) prédominent parmi les organismes; ils manquent des éléments faunistiques pélagiques. La disposition des faciès corresponde à l'exemple actuel du Banc Grand des Bahamas: des calcarenites bien classifiés se trouvent aux bords du banc suivit dans le centre du banc d'un faciès boue plus mal classifié. Les conditions sédimentaires communes et climatiques conclurent du précédent, se rapportent à la température de mer, le courant de mer et les conditions sédimentaires physiques-chimiques. Par conséquent le microfaciès d'un communauté de faciès, comparable avec les sédiments actuels du Banc Grand des Bahamas, indique un climat tropique, le courant de marée et le courant de mer influencé par le vent, qui existent pendant la sédimentation de ces calcaires d'eau peu profonde.

     

Aufbau und Theorie eines Gerätes zur Messung der magnetischen Horizontalfeldstärke auf See mit der Förster-Sonde

Zusammenfassung Bei der Messung der HorizontalkomponenteH des erdmagnetischen Feldes mittels der Förster-Sonde ist es notwendig, daß die Sonde horizontiert ist und sich in der Richtung des magnetischen Meridians befindet. Bei Messungen auf See wird die geforderte Orientierung durch den Seegang immer gestört.Es wird gezeigt, wie es möglich ist, die momentanen Abweichungen der Sondenrichtung aus dem magnetischen Meridian und aus der Horizontalen durch Drehungsmesser auf Trägheitsbasis zu bestimmen; die theoretische und experimentelle Prüfung dieser Drehungsmesser wird eingehend dargestellt. Bei Kenntnis der Richtungsabweichungen kann eine Korrektur für die Sondenanzeige bestimmt werden; besonders bequem ist eine automatische Korrektur, wozu eine Schaltung angegeben ist.Kennzeichnend für das Meßgerät ist, daß die Förster-Sonde parallel zu einem Magnetsystem an einer durch Auftriebsentlastung leicht drehbaren Vertikalachse befestigt ist, wobei das Magnetsystem sowohl die Drehung in den magnetischen Meridian bewirkt als auch an der Sonde ein das Erdfeld kompensierendes Feld erzeugt, wodurch eine Feldmessung mit hoher Empfindlichkeit möglich wird.An der Vertikalachse befinden sich weiterhin zwei Drehungsmesser, die den Auslenkwinkel aus dem magnetischen Meridian und den Kippwinkel um die EW-Achse messen. Außerdem sind an der Achse Transformatoren mit geteilten Wicklungen angebracht, über die die Sonde und die Drehungsmesser an die äußere Schaltung angeschlossen sind. Daß diese Transformatoren weder mechanisch noch magnetisch noch elektrisch stören, ist experimentell sichergestellt. Die Vertikalachse mit allen Zusatzgeräten befindet sich in einem flüssigkeitsgefüllten Behälter, der kardanisch aufgehängt ist. Der ganze Apparat wird in einem Druckbehälter in ausreichendem Abstand vom Forschungsschiff geschleppt.In einer ausführlichen Fehlerbetrachtung wird gezeigt, wie sehr die Meßfehler durch die automatische Korrektur herabgedrückt werden können.

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Structure and theory of a field intensity meter after Förster for the measurement of the horizontal magnetic field intensity at sea

Summary The measurement of the horizontal componentH of the geomagnetic field by means of the field intensity meter after Förster (hereafter called for short: Förster meter) requires that this meter should he set horizontally and that its direction should correspond with that of the magnetic meridian. When measuring at sea, the required orientation is always disturbed by the motion of the sea.The paper shows how the instantaneous deviations of the Förster meter from the magnetic meridian and from the horizontal plane can be determined with the aid of a revolution indicator, the construction of which is based on the principle of inertia. The theoretic and experimental examination the revolution indicators are subject to, are discussed in detail. If the deviations from the direction are known, it would be possible to determine the correction to be applied to the indication of the Förster meter; a particular convenience is offered by automatic correction; the appropriate circuit-diagram is given.As a characteristic feature of the apparatus it may be mentioned that the Förster meter is mounted in parallel to a system of magnets and is fixed to a vertical axis that is smoothly turning owing to its vertical lift being relieved. The system of magnets has to make the instrument turn into the meridian as well as to produce a magnetic field at theFörster meter which compensates the geomagnetic field. This procedure permits to measure magnetic fields of high sensitivity. Furthermore, there are two revolution indicators mounted to the vertical axis of the Förster meter; both indicators measure the angle of deviation of the magnetic meridian and the tipping angle about the east-west axis. Besides, there are fixed transformers with separated windings to the axis across which the Förster meter and the revolution indicators are connected to the outward circuit. Care is taken, that these transformers cause no mechanical, magnetical, or electrical disturbances. The vertical axis together with all accessory instruments is included in a container filled with a liquid and suspended by Cardan rings. The whole apparatus is cased in a pressure tank; it is tugged at a sufficiently great distance from the research ship.A detailed discussion of the errors shows how much the measuring errors will be reduced by automatic correction.

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Structure et théorie de l'indicateur d'intensité de champ d'après Förster pour la mesure du champ magnétique horizontal à la mer

Résumé La mesure de la composanteH du champ magnétique terrestre à l'aide de l'indicateur d'intensité d'après Förster (abrégé: indicateur Förster) exige que cet indicateur soit posé horizontalement et que sa direction doive correspondre à celle du méridien magnétique. Lorsqu'on mesure le champ magnétique à la mer, l'orientation est toujours perturbée par le mouvement de la mer.Le travail actuel montre comment les déviations instantanées de l'indicateur Förster du méridien magnétique et de la plaine horizontale peuvent être déterminées par des indicateurs de tours, qui sont basés sur le principe d'inertie. L'examen théorique et expérimental de ces indicateurs de tours est précisé. Lorsque les déviations de la direction sont connues on peut trouver une méthode pour corriger l'indication de l'indicateur Förster. Une correction automatique offre le plus de facilité; un schéma de circuit est décrit.Un trait caractéristique de l'appareil réside dans le fait que l'indicateur Förster est monté parallèlement à un système d'aimants et qu'il est fixé contre l'axe vertical qui tourne facilement parce que sa poussée verticale est soulagée. Le système magnétique fait tourner l'indicateur Förster vers le méridien magnétique en produisant en même temps auprès de l'indicateur Förster un champ magnétique qui compense le champ magnétique terrestre. Cette méthode de travail permet de mesurer des champs magnétiques ultra-sensibles.En outre, deux indicateurs de tours sont montés vers l'axe vertical. Ces indicateurs mesurent l'angle de bascule autour de l'axe ouest-est, ainsi que l'angle de déviation, sortant du méridien magnétique. De plus, l'axe vertical est muni de deux transformateurs aux roulements partagés, par-dessus desquels sont raccordés au circuit extérieur l'indicateur Förster ainsi que les indicateurs de tours. On s'est assuré à l'aide des essais que ces transformateurs n'exercent pas de perturbations mécaniques, magnétiques ou électriques. L'axe vertical avec tous ses dispositifs supplémentaires se trouve dans un vaisseau rempli de liquide. Ce vaisseau est suspendu au moyen d'une articulation de Cardan. Tout l'appareil est logé dans un récipient de pression et est remorqué à distance suffisamment grande du navire de recherche.Une discussion détaillée des erreurs montre jusqu'à quel degré la correction automatique peut réduire les erreurs de mesure.

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Diese Arbeit wurde als Dissertation bei der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Hamburg am 22. Juni 1962 eingereicht. In der vorliegenden Fassung wurden einige geringfügige Änderungen im Text vorgenommen; ferner gelangt nur ein Teil der der Dissertation beigegebenen Abbildungen in diesem Heft zum Abdruck.     

Kyanite-eclogite to amphibolite fades evolution of hydrous mafic and pelitic rocks,Adula nappe,Central Alps

In the southern Adula nappe (Central Alps), two stages of regional metamorphism have affected mafic and pelitic rocks. Earlier eclogite facies with a regional zonation from glaucophane eclogites to kyanite-hornblende eclogites was followed by a Tertiary overprint which varied from greenschist to high-grade amphibolite facies. Despite a common metamorphic history, contrasting equilibration conditions are often recorded by high-pressure mafic eclogite and adjacent predominantly lower-pressure pelite assemblages. This pressure contrast may be explained by different overprinting rates of the two bulk compositions during unloading. The rates are controlled by a mechanism in which dehydrating metapelites provide the H₂O required for simultaneous overprinting of enclosed mafic eclogites by hydration.Quantitative mass balance modelling based on corona textures is used to show that overprinting of metapelites during unloading involved dehydration reactions. The relatively rapid rate of dehydration reactions led to nearly complete reequilibration of metapelites to amphibolite facies assemblages.After the formation during high-pressure metamorphism of mafic eclogites, later lower-pressure reequilibration by hydration to amphibolites was slow, and therefore incomplete, because it depended on large scale transport of H₂O from adjacent, dehydrating metapelites.The facies contrast observed between rocks of different bulk composition is thus a consequence of the general tendency of metamorphic rocks to retain the most dehydrated assemblage as the final recorded state.     

Evidence for low or no oxygen in the late Archean atmosphere from the ∼2.76 Ga Mt. Roe #2 paleosol, Western Australia: Part 3

This paper is a contribution to the ongoing controversy regarding the evolution of atmospheric oxygen. The history of the oxidation state of paleosols can help to resolve the controversy, because the distribution of redox-sensitive elements in soils has been strongly influenced by the oxygen content of the ambient atmosphere, particularly before the advent of the higher land plants.The distribution of the major and minor elements in a section through the 2.76 Ga Mt. Roe #2 paleosol seems to have been unaffected by the presence of oxygen, and indicates that this soil developed under an atmosphere that contained very little or no oxygen.     

Contrasting fluid flow patterns at the Bufa del Diente contact metamorphic aureole,north-east Mexico: evidence from stable isotopes

Impure limestones with interstratified metachert layers were contact metamorphosed and metasomatized by the Bufa del Diente alkali syenite. Massive marbles exhibit mineralogical and stable isotope evidence for limited fluid infiltration, confined to a 17 m wide zone at the contact. Influx of magmatic brines along most metacherts produced up to 4 cm thick wollastonite rims, according to calcite (Cc)+quartz (Qz)= wollastonite (Wo)+CO₂, and were observed at distances of up to 400 m from the contact. The produced CO₂ exsolved as an immiscible low density CO₂-rich fluid. Chert protolith isotope compositions were ¹⁸O (Qz)=27–30%. and ¹⁸O (Cc)=24–27%.. Many wollastonites in infiltrated metacherts have low ¹⁸O ranging from 11–17 and confirm that decarbonation occurred in presence of a magmatic-signatured fluid. Large gradients in ¹⁸O (Wo) across the rims may reach 6 The ¹⁸O of remaining quartz is often lowered to 15–20 whereas caleites largely retained their original compositions. The isotopic reversals of up to 10 between quartz and calcite along with reaction textures demonstrate non-equilibrium between infiltrating fluid in the aquifer and the assemblage calcite+quartz+wollastonite. This is compatible with the assumption of a down-temperature flow of magmatic fluids that occurred exclusively in the remaining quarzite layer. The ¹³C (Cc) and ¹⁸O (Cc) of marble calcites measured perpendicular to two metachert bands reveal significant isotopic alterations along distances of 4.5 cm and 7.5 cm from the wollastonite-marble boundary only into the hanging wall marble, suggesting an advection process caused by a fluid phase which movel upwards. Covariation trends of ¹³C (Cc) and ¹⁸O (Cc) across the alteration front indicate that this fluid was CO₂-rich. Mass balance calculations show that all CO₂-rich fluid produced by the decarbonation reaction was lost into overlying marble. The metachert aquifers did not leak with respect to water-rich fluids.     

Interaction between the different layers of the homosphere

Summary Some years ago,W. Attmannspacher and the author found at a height of about 20 km a layer that separates two regions of the homosphere. Each of these regions forms an entity, each possesses a energy-supplying heating level (the earth's surface resp, the upper boundary of the ozone layer) and a maximum wind layer (10 km resp. 60 km). Empirical findings show however, that vertical influences penetrate the separating layer. The temperature and pressure fields in the regions above the separating layer and the troposphere are not independant of one another. Generally, the vertical motions resulting from the null layer concept, bring about an interaction between all the layers of the homosphere. In winter the vertical interaction seems to be strongest in cases, where the winter separating layer is completely dissolved. Probably such cases are caused by intense sudden stratospheric warmings and strong Aleutian high pressure areas.

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Zusammenfassung Vor einigen Jahren fandenW. Attmannspacher und der Verfasser in einer Höhe von rund 20 km eine Schicht, die zwei weitgehend selbständige Regionen der Homosphäre voneinander trennt. Jede dieser Regionen besitzt eine energieliefernde Heizfläche (Erdboden bzw. Obergrenze der Ozonschicht) und eine Windmaximumschicht (10 bzw. 60 km). Durch die Trennschicht gehen jedoch vertikale Einflüsse hindurch. Temperatur und Luftdruck oberhalb der Trennschicht stehen in einem lockeren Zusammenhang mit Temperatur und Druck in der Troposphäre. Die Windgeschwindigkeiten in beiden Maximalwindschichten sind positiv korreliert. Die Mitführungsreibung bringt eine physikalisch plausible vertikale Beeinflussung. Allgemein wird durch die aus der Nullschichtkonzeption folgenden Vertikalbewegungen eine vertikale Interaktion bewerkstelligt. Im Winter scheint eine solche am deutlichsten in den Fällen gegeben zu sein, wo die Trennschicht völlig aufgelöst ist: bei starken Stratosphärenerwärmungen und bei Existenz eines Aleutenhochs.

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Résumé Il y a quelques années,W. Attmannspacher et l'auteur ont trouvé à environ 20 km d'altitude une couche qui sépare deux régions en grande partie indépendantes de l'homosphère. Chacune de ces régions possède en propre une surface de réchauffement qui lui fournit de l'énergie (surface du sol dans un cas, surface supérieure de la couche d'ozone dans l'autre) et une zone de vents maximums (à 10, respectivement 60 km). Des influences verticales traversent cependant cette couche de transition. La température et la pression atmosphérique au-dessus de la dite couche sont en rapport plus ou moins étroit avec les mêmes éléments de la troposphère. La vitesse du vent des deux zones de vents maximums présente un coefficient de corrélation positif. Le frottement d'entraînement implique de façon plausible, physiquement parlant, une influence verticale. En général, on constate une inter-action verticale en raison des mouvements verticaux résultants de la conception des couches nulles. En hiver, cette inter-action est la plus marquée, surtout dans le cas où la surface de séparation est complètement dissoute, c'est à dire lors d'un fort réchauffement stratosphérique et de l'existence d'un anticyclone sur les Aléoutiennes.

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With 10 Figures

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Expanded version of a paper read at the IAMAP-WMO-COSPAR Symposium on Interactions between Upper and Lower Layers of the Atmosphere in Vienna, May 3–7, 1966.

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This study has been supported by the European Research Office, Frankfurt, under Contract DA-91-591-EUC-3765.