Radiative source-function predictions for finite and semi-infinite non-conservative atmospheres

The probabilistic method of Sobolev and Case's method of normal mode expansion are combined to predict source-function distributions for radiative transfer in non-conservative, planeparallel atmospheres. The solutions obtained for semi-infinite atmospheres are exact and can be expressed in terms of functions and parameters associated with the non-conservative Milne problem. The predictions for finite atmospheres are approximate and are constructed from the semi-infinite solutions. Tabular values of the requisite functions and parameters are provided to facilitate rapid numerical evaluation of the solutions. Although the finite solutions corresponds to the zeroth-order (optically thick) approximation by Case's method, an assessment of the accuracy indicates that the results are useful for optical thicknesses as small as one or even less. The close connection between the results obtained and the method of point-direction gain of Van de Hulst is discussed.     

Stochastic diffusion in inverse square fields: General formulation for interplanetary gas

The Fokker-Planck equation for small stochastic changes to particles in Kepler orbits has to be formulated in terms of the integrals of motion. We generalize the modelling of proton and electron collisional perturbations to gas particles on trajectories through the solar system in order to include both spatial and velocity diffusion. The general solution is obtained in terms of a 4-dimensional normal distribution. Treatment of the singularity in the Fokker-Planck operator reduces the dimensionality by one. In addition to extending earlier results for anisotropic collisional heating in the thermal approximation, the present formulation gives the changes in density due to the mean repulsive force and to perturbations of trajectories (spatial diffusion). The net diffusion is almost everywhere towards the sun and the density increase is significant in the downstream hydrogen wake, particularly where destructive depletion is strong and gravitational focussing weak.     

TEM study of the transformation of augite to sodic pyroxene in eclogitized ferrogabbro

Transmission and analytical electron microscopy has been used to study relicts of augite that occur in various stages of transformation to sodic pyroxene. The augite relicts are characterized by a hatching produced by two sets of former 001 exsolution lamellae that possess high dislocation densities and were altered completely to sodic pyroxene, even where the augite matrix is still fresh. With further alteration, the sodic pyroxene in these 001 lamellae recrystallized and grew into the augite matrix, resulting in irregular lamellae that consist of subgrains having low dislocation densities. Needles and thin (100) lamellae of sodic pyroxene developed on the 001 lamellae. Alteration of the augite matrix proceeded by growth of areas with defects (dislocations, stacking faults). All sodic pyroxenes in these microstructures have the same orientation as the precursor augite, indicating a topotactic reaction mechanism. The reactions occurred at roughly constant Si and mainly involved replacement of Ca and Mg by Na and Al. Dislocations may have played a prominent role in the transformation by acting as diffusion pathways and by migrating into untransformed augite, leaving sodic pyroxene in their wake. At the grain boundaries of the augite, discrete grains of sodic pyroxene formed without any fixed orientation relation with the augite, consistent with a non-topotactic reaction. The predominance of the topotactic reaction inside the augite over the non-topotactic grain-boundary reaction is attributed to the scarcity of fluids during eclogite metamorphism.     

Das Meer in der Geschichte der Geologie

Zusammenfassung Die Vorstellung, die geologische Erforschung der Erde sei zuerst von den Kontinenten ausgegangen und sei zeitlich sehr viel später auf den Meeresboden ausgedehnt worden, ist in ihrer Allgemeinheit nicht zutreffend. Denn nur einige wenige Jahre trennen den Beginn der festländischen Geologie durch den DänenNikolaus Steno (1669) von der ersten Publikation (1681) über die Hydrographie eines Meereskanales, nämlich des Bosporus, durch den italienischen NaturforscherLuigi Ferdinando Marsili aus Bologna. Schon 1711 erschien seine erste Notiz über submarine Geologie, und das Jahr 1725 bringt in seinem Werke Histoire Physique de la Mer die Grundlagen der physischen Ozeanographie und besonders der submarinen Geologie. Vor mehr als 250 Jahren wurden durch ihn der Schelf, die Schelfkante, der Kontinentalabfall, die submarinen Canyons entdeckt; ja, selbst die verschiedenen Sedimente in ihrer Lage nebeneinander, also das, was wir die Fazies nennen, wurde schon vonMarsili erkannt. A.Gressly hat (1836) die gut begründeten Faziesgesetze niedergelegt, und es sei auch A.Lavoisier (1789) nicht vergessen, dem wir die Begriffe wie littorale und pelagische Sedimente verdanken.Das Meer als Forschungsobjekt wurde durch die Entdeckung der rezenten Korallenriffe in der Südsee für Geologen und Zoologen interessant, wie ganz allgemein die großen Weltumsegelungen geologische Materialien in die Studierstuben brachten.Die Fortschritte der Technik sind die Schrittmacher der Ozeanographie in allen ihren Zweigen, auch der submarinen Geologie, gewesen. Darum gehört in eine historische Studie auch ein Abschnitt über die frühesten Lotapparate und die ersten Dredgegeräte, die Kernapparate und Bodengreifer.Mit den Lotleinen und Lotgewichten kamen auch die ersten Sedimente mit Tieren vom tiefen Meeresboden an Bord der Schiffe; sie muteten den damaligen Paläozoologen wie noch lebende Relikte der Kreide- und Tertiärzeit an.Jede einigermaßen gesicherte Lotung half mit, das Relief der Ozeanböden aufzuhellen. Marine Biologie und Geologie erkannten sich bald als Schwestern der Wissenschaft am Meere. Der Berliner GelehrteChr. Gottfried Ehrenberg und der EngländerEd. Forbes, der Amerikaner J. W.Bailey (alle um 1850) haben der submarinen Biologie und Sedimentologie unvergängliche Dienste geleistet, obwohl deren Namen heute kaum noch genannt werden.Es war ein weiter Weg, von den Meeresströmungen ausgehend (besonders nach der Entdeckung von Ober- und Unterstrom), bis hin zur Erkenntnis der Bildung einer fossilen Salzlagerstätte. Ja, selbst uns so geläufige Vorgänge wie die zerstörende Wirkung der Meereswellen an Steilküsten und Uferbauten wurden erst allmählich erkannt.Dienten die ersten Weltumsegelungen in erster Linie geographischen, nautischen, militärpolitischen und ethnographischen Zwecken, so drängten sich schließlich alle Zweige der Naturwissenschaften am Meere in den Vordergrund. Große Expeditionen, wie die Challenger-Fahrt (um nur eine von vielen zu nennen), mußten von Naturforschern gründlich vorbereitet und organisiert werden. Solche Pionierarbeit, besonders für die Geologie, leistete die Wiener Akademie in den Jahren 1850–1856 in der Vorbereitung der Erdumsegelung der Korvette Novara in den Jahren 1850–1856.Die vorliegende Studie beginnt mit Erinnerungen an die Kenntnisse der Alten, d. h. der Männer des klassischen Altertums, die fragten, was denn im Meere lebt, wie tief es sei und warum und wieso es salzig ist. Die Fragen und deren klare Antworten verdichteten sich in den Jahren zwischen 1650 und 1725. Etwa ab 1800 setzen systematische Forschungen ein. Diese Studie behandelt das historische Werden der submarinen Geologie bis um die Jahrhundertwende. Dann beginnt die moderne Zeit. Was von 1900 bis heute geschah, schildert J. R.Dean in seinem trefflichen Buche: Down to the Sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

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The idea that the geological exploration of the earth was started on the continents and was only much later extended to the bottom of the oceans, is too simplifying to be true. Only a few years lie between the beginning of continental geology by the Danish scientistNikolaus Steno (1669) and the first publication on the hydrography of the Bosporus Strait by the Italian naturalistLuigi Ferdinando Marsili of Bologna (1681). Already in 1711, he published his first small paper on submarine geology and in 1725 his book: Histoire Physique de la Mer appeared, in which he laid down the foundations of oceanography and submarine geology. Thus, more than 250 years ago he discovered the existence of the shelf and the shelf-margin, the continental slope and the submarine canyons.Marsili even found the different kinds of sediments in their juxtaposition on the bottom of the sea, the phenomenon we now call facies. In 1836, A.Gressly set up the well established laws of the facies. Furthermore the name of A.Lavoisier (1789) should be mentioned to whom we owe the concepts of littoral and pelagic sedimentation.Through the discovery of recent coral reefs in the tropical seas, the ocean became a wide research topic for geologists and zoologists, just as the great voyages of discovery supplied a large amount of geological material to scientists.The technological advances promoted all sections of oceanography, including submarine geology. Therefore, a historical study of this kind should include a section on the earliest sounding apparatus, the first dredges, corers and bottom catchers.Attached to the sounding ropes and sinkers, the first sediments were pulled onto the deck of the ships; they appeared to the old paleozoologists as living relics of the Cretaceous and Tertiary.Every reliable sounding increased our knowledge of the relief of the ocean bottom. Soon, marine biology and submarine geology realized that they were adjoining sciences of the seas. Scientists likeChr. Gottfried Ehrenberg of Berlin,Ed. Forbes of Edinburgh and the American J. W.Bailey (all at about 1850) have rendered everlasting services to marine biology and sedimentology, although their names are seldom mentioned in our days.It was a long way from the observation of currents in the oceans (especially after the discovery of superficial and undercurrents) to the perception of the formation of fossil salt deposits. Even such simple phenomena as the destructive action of the sea waves on cliffs and artificial embankments were understood only gradually.The earliest voyages round the world served mainly geographic, nautical, ethnographical and military-naval purposes. But finally all fields of the sciences of the ocean gained importance. Large projects like the Challenger Expedition (to mention only the most famous one among many others) had to be thoroughly prepared and organized by natural scientists. Such pioneer work, especially for geology, was done by the Austrian Academy in Vienna in the course of preparing the sailing round the globe by the Corvette Novara during the years 1850–1856.The present study starts with a glance at the ideas of those men in classical Greek and Roman times, who first asked about life in the ocean, its depth and the origin of its salinity. These questions and their answers began to be more seriously discussed in the years between 1650 and 1725, but only around 1800 systematic research was started.This study deals with the historical development of submarine geology until the turn of this century. The new era of modern time oceanography in this century is very well described in the excellent book by J. R.Dean: Down to the Sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

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Résumé La conception que l'exploration géologique de la terre serait d'abord partie des continents et n'aurait été étendue que beaucoup plus tard au fond des océans n'est pas valable dans sa généralisation. Car très peu d'années seulement se sont écoulées entre le début de la géologie continentale par le danoisNikolaus Steno (1669) et la première publication (1681) sur l'hydrographie d'un détroit marin, à savoir le Bosphore, par le naturaliste italienLuigi Ferdinando Marsili de Bologne. Déjà en 1711 paraît sa première note concernant la géologie sous-marine et l'année 1725 apporte dans son oeuvre « Histoire physique de la mer» les fondements de l'océanographie physique et surtout de la géologie sousmarine. Il y a plus de 250 ans qu'il decouvrit la plate-forme continentale, son rebord, le talus continental et les canyons sous-marins; même la juxtaposition des divers sédiments, ce que nous appelons les faciès, fut déjà reconnue parMarsili. A.Gressly (1836) a établi et motivé les lois des faciès; il ne faut pas non plus oublierLavoisier (1789) à qui nous devons des notions telles que sédiments littoraux et pélagiques.A la suite de la découverte de récifs coralliens récents dans les régions australes, la mer devint un object de recherches intéressant les géologues et les zoologistes, tout comme d'une façon générale, les grands voyages autour du globe apportèrent des matériaux géologiques dans les cabinets d'étude.Les progrès de la technique ont fait avancer aussi bien la géologie sous-marine que toutes les branches de l'océanographie. C'est pourquoi une étude historique doit comprendre un chapitre concernant les appareils de sondage les plus primitifs et les premiers instruments de forage, les appareils à carotte et les bennes-autos.Avec les cordes et les lests des sondes remontèrent à bord des bateaux non seulement les sédiments, mais aussi les premiers animaux des fonds marins profonds; ils apparurent aux paléontologues d'alors comme des reliques vivantes des temps crétacés et tertiaires.Tout sondage tant soit peu soigneusement exécuté aida à préciser le relief des fonds océaniques. La géologie et la biologie marine se considérèrent bientôt comme étant les sciences soeurs de la mer. Bien que leurs noms soient encore à peine évoqués de nos jours,Chr. Gottfried Ehrenberg, savant berlinois,Ed. Forbes, anglais et J. W.Bailey, américain, ayant tous vécu vers 1850 ont rendu des services impérissables à la biologie sous-marine et a la sédimentologie.Partant des courants marins, surtout après la découverte des courants superficiels et profonds, le chemin à parcourir fut long pour arriver à la reconnaissance de la formation d'un gisement salifère. Même des notions actuellement très courantes, comme l'action destructrice des vagues le long de falaises et des constructions côtières, n'ont été reconnues que très progressivement.Bien que le premiers tours du monde aient eu en première ligne des buts géographiques, nautiques, politico-militaires et ethnographiques, toutes les branches des sciences de la nature se poussèrent finalement au premier plan. De grandes expéditions, telle celle de «Challenger», pour en citer une parmi de nombreuses autres, durent être préparées et organisées soigneusement par des naturalistes. Une telle oeuvre de pionnier, surtout en ce qui concerne la géologie, fut exécutée par l'Académie de Vienne durant les années 1850–1856 pour préparer le tour du monde de la corvette « Novara ».La présente étude débute avec des rappels des connaissances des anciens, c'est-à-dire des hommes de l'antiquité classique, qui se demandaient ce qui vit dans la mer, quelle est sa profondeur et pourquoi elle est aussi salée. Les questions et leurs réponses se concentrent entre les années 1650 et 1725, c'est après 1800 qu'apparaissent les recherches systématiques. Cette étude traite l'évolution historique de la géologie sous-marine jusque vers le début de ce siècle. C'est alors que débutent les temps modernes. Ce qui a été fait depuis 1900 est traité magistralement par J. R.Dean dans son livre: «Down to the Sea. A century of oceanography» (Glasgow, 1966).

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(Luigi Ferdinando Marsili, 1681 ) (Nicolaus Steno, 1669 ). : Marsili — , , , ; A. Gressly (1836 ) — ; A. Lavoisier (1789) — . , , . — , , , . . — Chr. Gottfried Ehrenberg 'a, Ed. Forbes 'a J. W. Bailey ' (1850) — , , . — Challenger (1873–1876 ) Novara 1850–1856 , . — 1800 ; . J.R. Dean Down to the sea. A century of oceanography (Glasgow 1966).

     

Fission-Track-Alter von Durango-Apatit,Mexiko

Spontaneous and induced fission tracks in apatite were revealed by etching with HNO₃ and used for fission track dating. The fission track age of specimens known as Durango-Apatite was found to be (36.3±3.5) · 10⁶ a.

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Die Untersuchungen wurden mit Mitteln des Österreichischen Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung durchgeführt.

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Den Herrn Prof. Dr. M. Higatsberger und Dipl.-Ing. A. Burtscher von der Studiengesellschaft für Atomenergie in Seibersdorf verdanken wir die sorgfältige Durchführung der Bestrahlung der Proben.     

Die Interpretation von seismischen Reflexionsmessungen mit abgebrochenen Potenzreihen

Zusammenfassung Es wird unter der Voraussetzung, dass die Laufzeitfunktion (r) oder ² (r) durch eine abgebrochene Potenzreihe dargertellt werden kann, das Problem der Reflexionsseismik in einem einachsig inhomogenen Körper allgemein und exakt gelöst. Weiter wird für geneigte Sprungflächen eine Näherungslösung angegeben und ein Beispiel behandelt.

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Summary Under the assumption, that the travel-time function (r) or ² (r) can be represented by a restricted power serie, the problem of the reflection seismic in a uniaxial inhomogeneous medium is generally and exactly treated. Furthermore an approximate solution for inclined surfaces of discontinuity and an example are given.

     

Über Titanit von Graubünden Untersuehungen an Kristallen von der Muotta Naira und vom Tobel Drun

Ohne Zusammenfassung     

Zur Interpretation von seismischen Refraktionsmessungen

Zusammenfassung Unter der Voraussetzung, dass die Frontgeschwindigkeitc eine stetige und monoton wachsende Funktion von der Tiefez ist, wird dargelegt, wie man aus einer gemessenen Laufzeitkurve () die zuc inverse Funktionz=z (c) auf einfache Weise berechnen kann. Weiter wird die Eindringtiefez _m in Funktion von ermittelt und abschliessend ein Beispiel gegeben.

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Summary Based on a recorded travel-time curve (), a simple direct method is developed for calculating the functionz=z (c), under the asumption that the wave velocityc is a regularly monotone increasing function of the depthz. Finally a rumerical example is given.

     

The detection and interpretation of hydrogen in fault gases

Hydrogen gas can be released by chemical and mechanical changes in crustal rocks. Once released, it is highly mobile, buoyant, and almost insoluble in groundwater. A fault system may act as a conduit, allowing hydrogen to accumulate in soil gases near a surface expression. Since hydrogen is scarce in ambient air, its presence at elevated levels in soil gases may be a tool for fault mapping. In order to evaluate this tool, we surveyed eleven different faults by measuring the concentration of hydrogen and methane in 2 to 21 soil-gas samples that were collected near each of them. The sense of motion at four of those faults is normal (western United States, Greece), at five it is strike-slip or dip-slip (California, Colorado, Japan), and at two it is thrusting (California). At four of these faults (Hebgen Lake, Yellowstone, Yamasaki, Burro Mountain) maximum concentrations of hydrogen ranged from 80 ppm to 70% and methane from 300 ppm to 5%. All other sites showed ambient levels of both gases, except for one sample taken at Mt. Borah, Idaho, that was 2% methane. From this preliminary study it is not clear whether the presence of hydrogen is correlated uniquely to the location of faults or whether it occurs randomly. The conditions required to produced and accumulate hydrogen are also not clear. Excess hydrogen may well be produced by different mechanisms in different geological regimes. For example, if ferrous hydroxide is present in local rocks, it may react to produce hydrogen. Detailed and extensive studies are needed to clarify the connection between hydrogen and tectonic faulting.