Petrologic constraints on rift-zone processes

The Puu Oo eruption in the middle of Kilauea volcano's east rift zone provides an excellent opportunity to utilize petrologic constraints to interpret rift-zone processes. Emplacement of a dike began 24 hours before the start of the eruption on 3 January 1983. Seismic and geodetic evidence indicates that the dike collided with a magma body in the rift zone. Most of the lava produced during the initial episode of the Puu Oo eruption is of hybrid composition, with petrographic and geochemical evidence of mixing magmas of highly evllved and more mafic compositions. Some olivine and plagioclase grains in the hybrid lavas show reverse zoning. Whole-rock compositional variations are linear even for normally compatible elements like Ni and Cr. Leastsquares mixing calculations yield good residuals for major and trace element analyses for magma mixing. Crystal fractionation calculations yield unsatisfactory residuals. The highly evolved magma is similar in composition to the lava from the 1977 eruption and, at one point, vents for these two eruptions are only 200 m apart. Possibly both the 1977 lava and the highly evolved component of the episode 1 Puu Oo lava were derived from a common body of rift-zone-stored magma. The more mafic mixing component may be represented by the most mafic lava from the January 1983 eruption; it shows no evidence of magma mixing. The dike that was intruded just prior to the start of the Puu Oo eruption may have acted as a hydraulic plunger causing mixing of the two rift-zone-stored magmas.     

Petrology of lavas from episodes 2–47 of the Puu Oo eruption of Kilauea Volcano,Hawaii: Evaluation of magmatic processes

The Puu Oo eruption of Kilauea Volcano in Hawaii is one of its largest and most compositionally varied historical eruptions. The mineral and whole-rock compositions of the Puu Oo lavas indicate that there were three compositionally distinct magmas involved in the eruption. Two of these magmas were differentiated (<6.8 wt% MgO) and were apparently stored in the rift zone prior to the eruption. A third, more mafic magma (9–10 wt% MgO) was probably intruded as a dike from Kilauea's summit reservoir just before the start of the eruption. Its intrusion forced the other two magmas to mix, forming a hybrid that erupted during the first three eruptive episodes from a fissure system of vents. A new hybrid was erupted during episode 3 from the vent where Puu Oo later formed. The composition of the lava erupted from this vent became progressively more mafic over the next 21 months, although significant compositional variation occurred within some eruptive episodes. The intra-episode compositional variation was probably due to crystal fractionation in the shallow (0.0–2.9 km), dike-shaped (i.e. high surface area/volume ratio) and open-topped Puu Oo magma reservoir. The long-term compositional variation was controlled largely by mixing the early hybrid with the later, more mafic magma. The percentage of mafic magma in the erupted lava increased progressively to 100% by episode 30 (about two years after the eruption started). Three separate magma reservoirs were involved in the Puu Oo eruption. The two deeper reservoirs (3–4 km) recharged the shallow (0.4–2.9 km) Puu Oo reservoir. Recharge of the shallow reservoir occurred rapidly during an eruption indicating that these reservoirs were well connected. The connection with the early hybrid magma body was cut off before episode 30. Subsequently, only mafic magma from the summit reservoir has recharged the Puu Oo reservoir.     

Basis for submarine nomenclature in the South-West Pacific Ocean

Summary Focus of attention on the geophysical interpretation of the topographic features of the sea floor calls for an appraisal of the nomenclature problem. Valuable contributions have already been made by various committees, national and international, but certain important problems remain. Since historical priority and customary usage rank high in the normal nomenclatorial systems of science, a careful review of existing methods and names is submitted, together with recommendations. Analysis and proposals for the extremely complex area of the South-West Pacific (Melanesia to Eastern Australia) will be reserved for a subsequent article.

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Grundlagen der Nomenklatur untermeerischer Bodenformen im südwestlichen Pazifischen Ozean

Zusammenfassung Die geophysikalische Forschung und die Deutung topographischer Erscheinungen des Meeresbodens erfordern eine sorgfältige Behandlung der Fragen der Terminologie und Namengebung. Hierzu sind schon seit langem zahlreiche wertvolle Beiträge, sei es von Einzelpersonen, sei es von nationalen oder internationalen Gremien, geliefert worden, trotzdem blieben einige wichtige Fragen noch bis jetzt offen. Historische Priorität und Gewohnheitsrecht pflegen in Fragen der wissenschaftlichen Terminologie und Namengebung einen breiten Raum einzunehmen, und dies ist auch in vorliegendem Gebiet der Fall; gerade darum reizt es, die angewandten Methoden und die vorhandenen Namen sorgfältig zu überprüfen und mit Empfehlungen zu versehen. Eine Analyse des Äu\erst komplizierten Gebietes des südwestlichen Pazifischen Ozeans zwischen Melanesien und Ost-Australien und Vorschläge dazu sind einer späteren Studie vorbehalten.In der vorliegenden Arbeit wird zunächst eine vorwiegend historisch orientierte Darstellung der Grundlagen der Namengebungsfragen gegeben; diese gipfelt in den zwei Systemen: a dem britischen (originellerweise von einem Deutschen, August Petermann [1877], aufgestellt), das für alle Meeresbodendepressionen Namen vorschlägt, die von den Entdeckern, von Schiffen und anderen Eigennamen abgeleitet sind, während er für untermeerische Rücken und Plateaus generell geographische Namen bevorzugt haben möchte; b. dem deutschen, das allgemein für alle Bodenformen geographische Namen verwendet, ausgenommen die tiefsten Stellen in Becken, Depressionen usw. und die flachsten Positionen auf Rücken und anderen Erhebungen. Das letztere System beginnt sich durchzusetzen, so da\, soweit es möglich ist, die Gro\formen des Meeresbodens nach geographischen Gesichtspunkten, Kleinformen dagegen (z. B. Guyots, Bänke, Tiefen u. a.), soweit geographisch abgeleitete Namen nicht zur Verfügung stehen, nach Persönlichkeiten, Schiffen, Organisationen usw. benannt werden sollten.Der Verfasser bringt sodann ein Inventar aller von ihm erfa\ten Namen im Bereich des südwestlichen Pazifischen Ozeans mit Angabe der Lage, der Tiefe (in Faden) und der Erklärung des Namens (z. B. des Entdeckers oder der zu ehrenden Persönlichkeit). Dieses Register reicht bis in die jüngste Zeit.Im letzten Teil (Recommendations) unterscheidet der Verfasser zwischen Namen für untermeerische Bodenformen und Begriffsbestimmungen zur Beschreibung untermeerischer Bodenformen.Für die Namen selbst wird empfohlen: Anwendung des geographischen Prinzips für Gro\formen; bei durch Bindestrich verbundenen Namensteilen (Notabene: im Englischen hat der Bindestrich (=hyphen) oft eine andere Funktion als im Deutschen) haben die in den Nord- und West-quadranten gelegenen Formen den Vorrang; wo geographische Namen nicht anwendbar sind, und auf alle Fälle bei Kleinformen wird individuelle Namengebung (nach Persönlichkeiten, Schiffen usw.) empfohlen, besonders bei den grö\ten Tiefen; Beschränkung des geographischen Namensteils, wenn er mit mehreren gegensätzlichen Formen in Verbindung gebracht wird, auf nur eine Erscheinung; Unterdrückung von Gattungsbegriffen (z. B. Insel, Meer) in Namenzusammensetzungen, au\er wenn der mit einem solchen Gattungsbegriff zusammengesetzte erste Namensteil sonst mi\verständlich wäre; Vermeidung von aus zwei Eigennamen zusammengesetzten Namen (z. B. Lord Howe-Neuseeland-Rücken); nach Möglichkeit Einschränkung von Richtungsangaben (Nord-, Ost- usw.) in Namen, au\er wenn schon zum geographischen Namensbestandteil eine Richtungsangabe gehört; Anwendung des meistverbreiteten Namens, wenn neben ihm noch weitere bestehen, selbst wenn diese die Priorität besser wiedergeben (z. B. Carlsberg-Rücken statt Sokotra-Tschagos-Rücken). Der Verfasser fa\t diese Grundsätze in zehn Regeln zusammen und gibt fär besondere Fälle Vorschläge betreffs des Vorrangs einer Regel vor der anderen und für Varianten. Im übrigen: Namen so kurz und so klar wie möglich.Für die Begriffsbestimmungen schlägt der Verfasser, z. T. abweichend von anderweitig geäu\erten Meinungen, einige Gattungsbegriffe vor, die ja, einmal festgelegt, mit den entsprechenden Synonyma in das Namensgut der an der Bathymetrie interessierten Nationen eingehen; so möchte er mit trough (engl.) nur solche Hohlformen bezeichnen, die zwar langgezogen und relativ schmal sind, aber im Gegensatz zumtrench (engl.) keine steilen Seiten aufweisen. Weiter empfiehlt er eigene Begriffe zur Unterscheidung des Charakters von Tiefseebecken: je nachdem ob mit allseits geschlossener runder Form oder mit schiefen Strukturen oder, ob es sich umtrenches odertroughs handelt, die an einem Ende oder an den Flanken in breitere Becken übergehen; für diese Möglichkeiten, die dem Morphologen oder Geologen oder Geotektoniker von Wichtigkeit sein können, liegen noch keine kritischen Untersuchungen vor. — Zwischen Rücken (english:ridges) und Schwellen (englisch:rises) macht der Verfasser vom Standpunkt des Geologen Unterschiede; beide sind lange Erhebungen, erstere mit manchmal steilen Flanken und mit oft unregelmä\iger Topographie, indessen können gelegentlich ein oder mehrere Rücken auf dem Sockel einer Schwelle aufsitzen. Den Begriff Rinne (englisch:furrow) möchte Verfasser auf die langgezogenen, sanft geböschten, an beiden Enden offenen Vertiefungen in Tiefseebecken beschränkt sehen zum Unterschied von den Schelffurchen. Sattelartige Verbindungen zwischen zwei Tiefseebecken (englisch:sill) sollten nicht mit den oben charakterisierten Tiefseefurchen identifiziert werden. Unter Tief (deutsch: das Tief, englisch:deep) versteht man allgemein hinreichend gut begrenzbare Einsenkungen in Ozeanbecken; eine Einschränkung dahingehend, da\ diese Einsenkungen bestimmt >3000 fms tief sein sollen, wird abgelehnt. In diesem Sinne definierte Tiefseegebiete können gut und gern mit den von A. Petermann und Sir John Murray vorgeschlagenen Eigennamen berühmter Ozeanographen, die dadurch geehrt werden, belegt werden.

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Les éléments de la nomenclature sous-marine dans la zone sud-ouest de l'océan Pacifique

Résumé La recherche géophysique de l'interprétation des phénomènes topographiques du fond de la mer exige un examen approfondi des problèmes de la terminologie et de la nomenclature. De nombreuses contributions utiles ont été fournies soit de la part de personnes isolées, soit de la part de comités nationaux ou internationaux, pourtant il reste à résoudre certains problèmes. La priorité historique et la coutume étant de grande importance aux problèmes de la terminologie scientifique et de la nomenclature, on a, dans l'article suivant, examiné d'une manière approfondie les méthodes et les noms en usage en faisant en mÊme temps des propositions. Une analyse et des propositions relatives à la zone sud-ouest de l'Océan Pacifique (à partir de la Mélanésie jusqu'à l'Australie d'Est) seront exposées dans un article suivant.

     

Pump‐and‐Treat Groundwater Remediation Using Chlorine/Ultraviolet Advanced Oxidation Processes

Comparative studies of the use of chlorine/ultraviolet (Cl₂/UV) and hydrogen peroxide/ultraviolet (H₂O₂/UV) Advanced oxidation processes (AOPs) to remove trichloroethylene (TCE) from groundwater in a pump‐and‐treat application were conducted for the first time at the full‐scale operational level at two water treatment facilities in Northern California. In these studies, aqueous chlorine replaced hydrogen peroxide in the AOP treatment step, where the oxidant is exposed to UV light to produce highly reactive radical species that degrade groundwater contaminants. TCE removal rates as a function of initial chlorine dose and pH were then determined. At the site where the natural pH of the water was 7.1, TCE was removed (to a concentration of less than 0.5 µg/L) for nearly every chlorine dose point tested, and pH adjustment slightly enhanced the treatment process at this facility. The second site had a high natural pH of 7.7, and here, TCE was not completely removed for any chlorine dose up to 5.7 mg/L, although TCE removal did increase when the chlorine dose increased between 0.9 and 3.6 mg/L. Residual TCE remaining in the water post‐Cl₂/UV was readily removed using active carbon filtration, which is part of the overall treatment train at this facility. These studies also verified that Cl₂/UV AOP did not interfere with the photolysis of N‐nitrosodimethylamine or result in an effluent acutely toxic toward Ceriodaphnia dubia. Comparative economic analysis revealed that the chemical costs associated with Cl₂/UV AOP were 25 to 50% of the costs associated with in place H₂O₂/UV AOP treatment.     

Trends and Variability in Total Ozone from a Mid-Latitude Southern Hemisphere Site: The Melbourne Dobson Record 1978–2012

Abstract

The Australian Bureau of Meteorology maintains a number of long-running Dobson measurement programs, among the few in southern hemisphere mid-latitudes. Data from the Melbourne site (the Melbourne/Airport World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre (WOUDC) station was originally located at Aspendale, then moved to the city centre, and finally to Melbourne Airport) from 1978 to 2012 have recently been reviewed and re-evaluated. These data are analyzed using multi-linear regression and also by application of an 11-year running mean. Satellite data from the Merged Ozone Dataset are also used for comparison with the Dobson results. We show that the Quasi-Biennial Oscillation (QBO) plays a major role in winter and spring once phase is taken into account by month. We also show that the three so-called “classical” proxies (QBO, solar cycle, and Equivalent Effective Stratospheric Chlorine (EESC)) alone are able to give a good fit to ozone for Melbourne and, more generally, the southern mid-latitudes for most months of the year, in contrast with the case in the northern hemisphere where dynamical variation plays a much more important role. Correspondingly, the smoothed Melbourne Dobson time series shows a high correlation to EESC.     

The Impact of the Degree of Aquifer Confinement and Anisotropy on Tidal Pulse Propagation

Oceanic tidal fluctuations which propagate long distances up coastal rivers can be exploited to constrain hydraulic properties of riverbank aquifers. These estimates, however, may be sensitive to degree of aquifer confinement and aquifer anisotropy. We analyzed the hydraulic properties of a tidally influenced aquifer along the Meghna River in Bangladesh using: (1) slug tests combined with drilling logs and surface resistivity to estimate Transmissivity (T); (2) a pumping test to estimate T and Storativity (S) and thus Aquifer Diffusivity (D_PT); and (3) the observed reduction in the amplitude and velocity of a tidal pulse to calculate D using the Jacob‐Ferris analytical solution. Average Hydraulic Conductivity (K) and T estimated with slug tests and borehole lithology were 27.3 m/d and 564 m²/d, respectively. Values of T and S determined from the pumping test ranged from 400 to 500 m²/d and 1 to 5 × 10^?4, respectively with D_PT ranging from 9 to 40 × 10⁵ m²/d. In contrast, D estimated from the Jacob‐Ferris model ranged from 0.5 to 9 × 10⁴ m²/d. We hypothesized this error resulted from deviations of the real aquifer conditions from those assumed by the Jacob‐Ferris model. Using a 2D numerical model tidal pulses were simulated across a range of conditions and D was calculated with the Jacob‐Ferris model. Moderately confined (K_top/K_aquifer < 0.01) or anisotropic aquifers (K_x/K_z > 10) yield D within a factor of 2 of the actual value. The order of magnitude difference in D between pumping test and Jacob‐Ferris model at our site argues for little confinement or anisotropy.     

Shrinking ‘Smart’?: Urban Redevelopment and Shrinkage in Youngstown,Ohio

Abstract

This article analyzes the impact of the much-heralded Youngstown 2010 Plan and the enacting of a program of “controlled” or “managed” shrinkage. It is argued that while the program of redevelopment has had an impact on Youngstown and its national image, it represents an exclusionary project that has centered on redeveloping downtown areas and neglected many city neighborhoods which continue to experience high levels of unemployment, vacancy, and crime. The analysis is situated in relation to the contemporary literature on “shrinking cities.” Youngstown's experience raises critical questions regarding the nature of the challenges facing shrinking cities, the constraints on actions available to them due to state and federal funding, and the coherence of the concept of “smart shrinkage.”