Geothermal mineral equilibria

The dominant reaction determining the chemistry of fluids in a geothermal system of the New Zealand type consists of the conversion of primary plagioclase by CO₂ to calcite and clays with log pco₂ = 15.26 ? 7850/(t + 273.2), temperature t in °C. Subsequent reactions involving secondary minerals control relative CO₂-H₂S-contents. The distribution of mineral phases throughout a geothermal system reflects the stepwise conversion of thermodynamically unstable primary phases through a series of intermediate, metastable phases to a thermodynamically stable, secondary assemblage. The relative stabilities of these phases was evaluated on the basis of their solubilities, the least soluble aluminiumsilicate representing the thermodynamically most stable phase under a given set of conditions. Observed assemblages of secondary minerals in geothermal systems represent indicators allowing mineral/fluidinteraction conditions to be evaluated on the basis of multi-component mineral stability diagrams.     

A geothermic method for the reconstruction of the uplift history of a mountain range,applied to the Central Alps

Vertical movements of a crustal block in connection with denudation, sedimentation or overthrusting, respectively, lead to a change in the temperature field. This process can be used to correlate the uplift and temperature history of a rock sample in a quantitative way. The uplift rate may change over a period of time. The effect of the radiogenic heat sources has been taken into account in the calculations.For the reconstruction of the uplift history of a high mountain range, paleotemperature data for the rock (blocking temperatures) in conjunction with radiometric ages must be available.Two uplift models are presented for the Leventina/Verzasca region (Central Swiss Alps).

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Zusammenfassung Vertikalbewegungen eines Krustenblocks in Verbindung mit Erosion bzw. Sedimentation oder Deckenüberschiebung führen zu einer Veränderung des Temperaturfeldes. Dies kann benutzt werden, um die Hebungs- und Temperaturgeschichte einer Gesteinsprobe quantitativ miteinander zu verknüpfen. Dabei darf sich die Hebungsrate zeitlich ändern. Bei den Berechnungen wird der Effekt der radiogenen Wärmequellen berücksichtigt.Zur Rekonstruktion der Hebungsgeschichte eines Hochgebirges müssen Paläotemperaturen des Gesteins (Blockungstemperaturen) in Verbindung mit radiometrischen Altern vorliegen.Für das Gebiet Leventina/Verzasca (Schweizer Zentralalpen) werden zwei Hebungsmodelle vorgestellt.

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Résumé Les mouvements verticaux d'un bloc de la croûte terrestre, sous l'effet de l'érosion, la sédimentation, ou le recouvrement par des nappes conduit a des changements dans la répartition des températures. Ce processus peut être employé pour corréler quantitativement l'histoire des températures et des mouvements verticaux durant une certaine période. L'effet de la source radiogénique de chaleur est prise en considération pour le calcul.Pour la reconstruction de l'histoire des mouvements verticaux d'une zone montagneuse, les paléotempératures d'un échantillon de roche (températures de blocage) en conjonction avec les âges radiométriques doivent être données.Deux modèles présentés concernent la région de la Leventina/Verzasca (Alpes centrales de Suisse).

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Contribution no. 306 of the Institut für Geophysik, ETH Zürich.     

The solar abundance of tungsten

Recent measurements of Wi oscillator strengths (Obbarius and Kock, 1982) lead to a solar photospheric abundance of tungsten, log _W = 1.06 ± 0.15 on the scale log _H = 12. The solar W/Si abundance ratio, 0.32 W atoms/10⁶ Si, coincides with that found in carbonaceous chrondrites. Implications for solar-system r-processes abundances are pointed out.     

Differential-Thermo-Analyse einiger bei sehr hohen Temperaturen zerfallender Karbonatminerale

Zusammenfassung Für die drei über 1000° C zerfallenden Karbonat-Minerale Strontianit, Witherit und Norsethit werden zum ersten Male vollständige DTA-Kurven angegeben. Mit Hilfe der Abhängigkeitskurven der Zerfallstemperaturen von der Probenmenge wird eine halbquantitative Bestimmung der Minerale mit der DTA beschrieben und für drei Strontianitproben angewandt. Weiterhin werden die bei diesen Mineralen auftretenden Gitterumwandlungen diskutiert, dabei wird auf die Besonderheit der Abhängigkeit der Ausschlags-Intensität von der Teilchengröße und auf die Eignung dieser Abhängigkeit als Kriterium zum Erkennen einer Gitterumwandlung in der DTA hingewiesen.

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For three carbonate minerals, which decompose at temperatures above 1000° C, i.e. Strontianite, Witherite, and Norsethite, complete DTA-curves are given for the first time. With the help of dependence curves of decomposition temperatures, on the amount of material used, a method of half-quantitative determination of minerals with the DTA is proposed and applied to three Strontianite samples. Further the lattice changes that take place in these minerals are discussed. At the same time the fact that the intensity of deflexion is dependent on the particle size (in grounded material) is pointed out. It is also referred to that this dependence provides a suitable criteria for the recognition of a lattice change in DTA.

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Die verwandte Apparatur ist bereits früher eingehend beschrieben worden (Smykatz-Kloss, 1964). Als Probenhalter wurde ein Nickelblock verwendet, die Thermoelemente bestanden aus Pt/Pt₍₉₀₎ Rh₍₁₀₎; die Aufheizgeschwindigkeit betrug 12°/min, die Genauigkeit der Temperaturbestimmung war ±1° C.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. C. W. Correns danke ich für sein Interesse an dieser Arbeit, Herrn Prof. Dr. H. Harder, dem Direktor des Sedimentpetrographischen Instituts, für die sehr guten Arbeitsmöglichkeiten in diesem Institut. Herr Dr. F. lippmann aus dem Mineralogischen Institut der Universität Tübingen stellte freundlicherweise den Norsethit zur Verfügung; dafür und für die Erlaubnis zur Veröffentlichung der DTA-Daten des Norsethits danke ich ihm.     

Biomarker responses in Macoma nasuta (Bivalvia) exposed to sediments from northern San Francisco Bay

Our study investigates biomarker responses and survival of Macoma nasuta exposed to sediments collected from six locations in northern San Francisco Bay. Biomarkers analyzed were stress proteins (hsp70) in gill, mantle and digestive gland, lysosomal membrane damage and histopathologic lesions. Sediments and clam tissues were analyzed for a comprehensive suite of heavy metals and trace organic pollutants. Sediment grain size and organic carbon content were determined. Clams accumulated metals, polyaromatic hydrocarbons (PAHs) and organochlorine pesticides (aldrin and p,p(')-DDT and its metabolites p,p(')-DDD and p,p(')-DDE). Pearson and Spearman correlation analysis revealed that mortality, hsp70 in gill and histopathologic lesion scores in gonads, and lysosomal membrane damage were significantly correlated with tissue concentrations of DDT and/or its metabolites. Tissue concentrations of metals, in particular nickel, chromium, and copper, were associated with macrophage aggregates in digestive gland and germ cell necrosis. Cadmium was linked to mortality and lysosomal membrane damage.     

Vibration of finite water bodies with free surface

Summary The study deals with expansion waves in fluids, with particular reference to hydrodynamic earthquake effects. The current assumption of steady harmonic motion is compared with the assumption that the motion is discontinuous in the sense that it starts from the initial condition of rest. A numerical example shows that the impulsive start may have a considerable influence on the dynamic water pressure.     

On non-artesian groundwater flow

Summary The present paper deals with certain problems of non-artesian aquifers, with special reference to non-steady flow due to replenishment from the ground surface. Solutions are obtained by direct integration ofBoussinesq's differential equation (transformed), taking also the inclination of the groundwater surface and the slope of the bottom of the aquifer into account. — The study has some bearing on hydrological investigations. For example, it may be desired to find the location of a moving groundwater divide between two water courses, or to determine the quantity of groundwater passing between them. Problems of this nature are also often met with in water supply (artificial infiltration, etc.) and other fields of engineering practice.     

Über den Temperaturkoeffizienten der Empfindlichkeit galvanisch erzeugter Thermosäulen

Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß es möglich ist, auf galvanischem Wege Thermosäulen zu erzeugen, deren Empfindlichkeit von der Bezugstemperatur unabhängig ist. Der galvanische Niederschlag muß hierbei eine bestimmte Stärke besitzen, die vom Querschnitt des Materials der Unterlage abhängt. Eine entsprechend dimensionierte Kupfer-Konstantan-Thermosäule besitzt eine um 23% geringere Empfindlichkeit als eine normale Thermosäule der gleichen Materialien und gleicher Gliederzahl; ihre Linearität wird durch dieses Verfahren verbessert.

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Summary The possibility is shown to produce a thermopile by electroplating, the sensitivity of which is independent from the reference temperature. In this case the deposition must have a fixed thickness depending upon the cross section of the base wire. A copper-constantan-thermopile made in this way has a sensitivity being 23 per cent smaller than that of a normal thermopile of the same materials and with the same number of junctions; its linearity is improved by this process.

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Résumé On montre qu'il est possible de construire une pile thermoélectrique par galvanoplastie dont la sensibilité est indépendante de la température de référence. Le dépôt galvanique doit avoir une certaine épaisseur en rapport avec la section du noyau. Une pile cuivre-constantan de cette nature a une sensibilité de 23% plus faible qu'une pile normale de même composition et du même nombre de soudures; le processus de fabrication indiqué rend plus linéaires ses indications.

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Mit 2 Textabbildungen