Geomechanische Auswirkungen von Abtragungsvorgängen

Zusammenfassung Durch Erosion verfrachtete Massen bedeuten nicht nur in den Sedimentationsräumen, sondern auch in den Gebieten der Abtragung einschneidende Belastungsänderungen. Geomechanisch betrachtet bringen sie keineswegs eine Entlastung des Materials im Sinne einer Spannungsminderung, sondern im Gegenteil Spannungsumlagerungen mit sich, welche nicht selten Überlastung des Materials bis zum Bruch bedeuten können. Die dabei ausgelösten Bewegungserscheinungen, Bruch- und Strukturbildungen, sind von weit höherer Größenordnung und reichen viel weiter und tiefer in die Umgebung des Bergleibes hinein als gemeinhin angenommen wird. Die Art ihrer Ausprägung hängt von dem im Krustenmaterial bereits vorhandenen Flächengefüge sowie von den in der Kruste herrschenden Spannungen ab, seien diese nun tektonischer Natur, Restspannungen aus tektonischen Vorgängen oder nur Eigengewichtsspannungen.Die solcherart durch Erosion einfacher Formen entstehenden Spannungsverteilungen, Bewegungen, Neuklüfte und Störungen können mittels der Finite-Element-Methode in einer jüngst vonMalina (1969) erweiterten Form derselben rechnerisch erfaßt werden, was an Beispielen vorgezeigt wird.

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The materials removed by erosion cause important changes of loading not only in the depositional areas but also in the regions of erosion. From the geomechanical point of view the changes in the erosional area will not have a simple unloading effect resulting in a decrease of stresses but will result in a reorientation of stresses which causes new stress concentrations, possibly even overstressing and fracturing of the material.The resulting displacements and fracture processes are far more important and reach farther and deeper into the surrounding rock masses than is commonly expected. Their development depends on the jointpatterns and stressfields already present in these rock masses, which can be of tectonic, residual tectonic or bodyforce origin.The reorientation of stressfields and resulting displacements and fracturing processes can be analysed mathematically by means of the Finite Element Method. For this purpose the Finite Element Method has been improved. Some examples are given.

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Résumé Les masses transportées par érosion impliquent des transformations importantes relatives aux sollicitations non seulement dans les zones sédimentaires mais aussi dans les domaines érodés. Au point de vue géomécanique elles n'entraînent pas du tout une décharge des matériaux au sens d'une chute des contraintes, mais imposent au contraire une réorientation des contraintes qui peut souvent entraîner l'apparition d'une nouvelle sollicitation et aussi d'une surcharge pouvant conduire á la rupture. Les déplacements résultants, les formations de rupture, et les structurations prennent une ampleur considérable et se déploient sur des zones étendues et profondes au voisinage du massif dans des proportions nettement plus importantes que celles habituellement admises. La nature de leur développement dépend de la structure superficielle préexistant dans les matériaux de l'écorce terrestre mais aussi de l'état de contraintes, que ce soient des contraintes de nature tectonique, des contraintes résiduelles dues à des phénomènes tectoniques ou encore des contraintes dues au poids propre. - De telles répartitions des contraintes dues à l'érosion, les déplacements et les fracturations nouvelles peuvent être analysés par la méthode des éléments finis (perfectionnée pour cette application), ce qui est illustré par quelques exemples.

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Beziehung zwischen Biomasse und Stickstoffgehalt des Phytoplanktons und die daraus ableitbare Anwendung der Bestimmungsmethoden für die Praxis

Zusammenfassung Im Zusammenhang mit der Verbesserung der Stickstoffmethode nach Kjeldahl durchSchmid [18] wurde die übereinstimmung des partikul?r gebundenen Stickstoffs (p.N) mit der aus Individuenzahl und Zellvolumen berechneten Biomasse (B) des Phytoplanktons überprüft. Ausser p. N undB wurde zum Teil auch die Trockensubstanz bzw. die aschenfreie Trockensubstanz gleichsam als Kontroll-und Bezugsgr?sse bestimmt. Untersucht wurde das Phytoplankton aus Netzproben und Sch?pfproben des Vierwaldst?ttersees im Ablauf eines Jahres; ferner das Kulturmaterial der PlanktonalgenOscillatoria rubescens undSynedra acus. Sowohl Netzproben als Algen aus Kulturen zeigen eine klare Beziehung 1. zwischen aschenfreier Trockensubstanz und partikul?rem Stickstoff, 2. zwischen aschenfreier Trockensubstanz und Biomasse und 3. zwischen Biomasse und partikul?rem Stickstoff. Die Verh?ltniszahlen der verglichenen Komponenten variieren je nach Algenart und Zusammensetzung des Planktons. Der prozentuale p.N-Gehalt (bezogen auf die aschenfreie Trockensubstanz) derOscillatoria rubescens betr?gt rund 10%, derjenige der Kieselalgen rund 7%. Das Verh?ltnis vonB zu p.N der Sch?pfproben hingegen variierte von Probeserie zu Probeserie. Innerhalb der einzelnen Probeserien jedoch ist das Verh?ltnis vonB zu p.N relativ konstant. Es werden Gründe diskutiert, die diese Unterschiede bedingen. Um das mühsame Ausz?hlen der Planktonorganismen und die Berechnung der Biomasse bei Seeuntersuchungen, speziell bei routinem?ssigen überwachungsprogrammen, teilweise zu umgehen, wird eine Untersuchungsweise vorgeschlagen, die es erm?glicht, die organisch geformte Substanz und zugleich die Zusammensetzung des Planktons mit verh?ltnism?ssig geringem Arbeitsaufwand zu erfassen.

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Summary In connection with the improvement of the nitrogen method bySchmid (18), the agreement of particulate nitrogen with the biomass (determined by the individuals counted and the cell volume calculated) of the phytoplankton was tested. For control and reference the dry weight and the ashfree dry weight or organic dry weight respectively were determined. Three types of material were investigated: Phytoplankton from net samples and samples of unfiltered lakewater which were taken monthly during a year from the Lake of Lucerne and algal material from cultures of the two common plankton algaeOscillatoria rubescens andSynedra acus. Within the net fractions and culture samples a good agreement is observed 1) between ash-free dry weight and particulate nitrogen, 2) between ash-free dry weight and biomass, 3) between biomass and particulate nitrogen. The proportional figures of the compared components vary depending on the alga species and the composition of the plankton. The content of particulate nitrogen (per ash-free dry weight) amounted to about 10% forOscillatoria rubescens and about 7% for diatoms. The ratio of biomass to particulate nitrogen of the samples of unfiltered lakewater may alter from one sample series to another. Within the single sample series however, the relationship of the biomass to the particulate nitrogen is generally constant. Reasons for these differences are discussed. On the basis of the investigations and the results obtained therefrom, a combined method applying the determination of the particulate nitrogenand the biomass is suggested. This method allows to reduce the time consuming calculation of the biomass in lake investigations, more particularly in routine survey programs. On the other hand it enables to determineboth the organic substance formed at the momentand the composition of the plankton in relatively short time.

     

Die geologischen Ergebnisse der Salzbohrungen im Talbecken von Bad Reichenhall

Zusammenfassung Im Talkessel von Bad Reichenhall sind 9 Bohrungen zur Erkundung der Salzlagerstätte niedergebracht worden. Gemeinsam mit den Ergebnissen neuer Kartierungsarbeiten haben diese Bohrungen die Kenntnisse zur Geologie dieses Kalkalpenabschnittes wesentlich erweitert.Die Salzlagerstätte besteht aus einem steil nach Süden einfallenden, in sich isoklinal verfalteten linsenförmigen Körper; er ist über 1200 m unter die heutige Talsohle zu verfolgen, der gesamte Tiefgang ist noch unbekannt.Der Internbau wird durch eine intensive Verfaltung von Haselgebirge und Reichenhaller Kalken bzw. Dolomit geprägt. Unter dem im Süden auflagernden Hochjuvavikum des Lattengebirges läßt sich bis in 800 m Tiefe ein Schuppenbau von Haselgebirge und oberkretazischen bis alttertiären Schichten nachweisen.Eine Fortsetzung des Saalachwestbruches begrenzt das Salinar im Norden. Entlang dieser tektonischen Linie liegen einzelne Hallstätter Kalk-Komplexe, die tektonisch zum Liegenden der Lagerstätte zu rechnen sind.Das Haselgebirge besteht überwiegend aus Buntem Salztongebirge und Anhydritischem Grausalzgebirge; Übergänge zu dolomitischem Anhydrit sind zu beobachten. Ein Ablagerungsraum in der Nähe eines Beckenrandes oder auf einer Schwelle bietet sich an. Dafür spricht auch der sedimentäre Übergang von Haselgebirge in fossilführende Reichenhaller Kalke.Der Nachweis von Oberskyth in Reichenhaller Kalken sowie von Oberperm mittels Sporen im Haselgebirge lassen auf eine langanhaltende Salzbildung schließen.Vergleicht man das Haselgebirge mit anderen nordalpinen Salzkörpern, so bildet das Salinar von Bad Reichenhall einen eigenen Typus, der deutlich von den Vorkommen in Berchtesgaden/Hallein und von Altaussee/Ischl unterschieden ist.

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A new understanding of the geology of the Reichenhall valley has recently evolved as a result of the examination of samples from 9 drill holes combined with new mapping in the area.Salt is found dipping steeply to the south in a lense shaped body displaying isoclinal folding. Drill holes (maximum of 1200 m depth) found no trace of the base of the salt.Intensive folding of the Reichenhall limestone and dolomite with the Haselgebirge characterizes the internal structure of the main salt body. Underneath the overlying tectonic unit in the south infolding of Upper Cretaceous and Lower Tertiary was traced to 800 m depth within the Haselgebirge.The northern boundary of the salt body is marked by an eastern continuation of the Saalach fault. Along this tectonic boundary one finds isolated blocks of Hallstatt limestone which are located tectonically below the Haselgebirge.The Haselgebirge is made up mainly of Buntes Salztongebirge and Anhydritisches Grausalzgebirge. Transition of the salt rocks into dolomitic anhydrite can be observed. The Haselgebirge can also be found interfingering with fossiliferous Reichenhall limestone. These transitions indicate that the despositional environment was probably proximal to a basin rim or on top of a topographic high.Evidence for a very long period of salt formation is indicated by Upper Permian spores in the Haselgebirge and Upper Scythean fossils in the Reichenhall limestone.Evidence presented above emphasizes the unique character of the Haselgebirge of Reichenhall compared to the other well known deposits of Berchtesgaden/Hallein and those of Altaussee/Ischl.

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Résumé Dans le cirque de Bad Reichenhall on été installées 9 sondes servant à l'exploration du marais salan. En accord avec les résultats de la nouvelle cartographie, ces sondes ont permis d'élargir la connaissance géologique de la région des Alpes calcaires.Le marais salan consiste en un massif isoclinal, tombant à pic vers le sud, constitué lui-même de plis ayant la forme de lentilles. On peut le suivre aujourd'hui jusqu'à 1200 m au dessous du fond de la vallée; la profondeur exacte n'étant pas encore connue.La constitution interne est caractérisée par un pli intensif de Haselgebirge et des calcaires de Reichenhall, voire de dolomites.Sous la couche supérieure du Hochjuvavikum des Lattengebirge dans le sud, jusqu'à une profondeur de 800 m, une formation d'écailles laisse témoigner avec le Haselgebirge, de couches crétacées supérieures et tertiaires inférieures.Une continuité de la faille de la Saalach limite, au nord, le marais salan. Le long de cette ligne tectonique, se trouve les complexes du Hallstatt isolé, que l'on peut compter tectoniquement sur la muraille du marais.Le Haselgebirge se compose surtout des «Buntem Salztongebirge» et des «Anhydritischem Grausalzgebirge»; on peut observer les transitions aux anhydrites dolomitiques. A proximité du bord du bassin, ou sur le seuil, s'offre un emplacement de sédimentation. La transition sédimentaire du Haselgebirge dans les calcaires du Reichenhall, contenant des fossiles, le prouve.Le témoignage du Skythien supérieur dans les calcaires du Reichenhall, ainsi que du Permien supérieur à l'aide des spores de Haselgebirge, permettent de conclure à une génèse du sel très longue.Si l'on compare aujourd'hui le Haselgebirge avec d'autres massifs salés du nord des Alpes, on se représente ces marais salans de Bad Reichenhall d'un type spécifique, clairement différencié des gisements des Berchtesgaden/Hallein et Altaussee/Ischl.

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- 9 . . ; , 1200 ; . , . - 800 . . , — . , , « » « », . - , . . . , , Berchtesgaden/ Hallein Altaussee/Ischl.

     

Late cretaceous volcanogenic flysch and diabase-chert formations in the Yugoslav Inner Dinarides

In the Turonian and Maastrichtian, the “Diabase-chert Formation” and the “Volcanogenic flysch” were formed as two specific rock series, due to the synchronous basic volcanism of the Drenica area in Kosovo (Yugoslavia). Comparison with other localities of the Inner Dinarides has proved that, regardless of their different stratigraphic position, each of these two formations exhibits in individual localities great lithological and structural similarities. Both formations are associated with large tectonic zones with ophiolitic occurrences which extend from the Alps through the Yugoslav Inner Dinarides, northern and northeastern Greece, part of Turkey (Asia Minor) and further southeast.The Diabase-chert Formation is a lateral facies of Turnonian limestone. It is represented by a characteristic regime of a specific geochemical character, brought about by synchronous basic volcanism, and by the introduction of volcanogenic components — these factors are responsible for great lithological diversity and very rapid lateral and vertical changes. A certain consistency in the lithological composition is only noticable in the closing horizons of this formation at its transition into limestone sediments.The volcanogenic flysch was formed as a result of subvolcanic activity synchronous with flysch sedimentation whereby semi-consolidated flysch sediments acquired certain volcanogenic-sedimentary characteristics. The most intensively disturbed parts around submarine flows of diabase have been recognized as the “zone of highly disturbed flysch”. The zone is conformably overlain by the stratified cherty-clayey zone. This continues into the “zone of ball sandstone”, and ends with the “zone of normal flysch”. Their newly acquired characteristics resulting from synchronous basic volcanism distinguish them clearly from normal flysch and make them a special type of flysch — the volcanogenic flysch.     

Die Bedeutung des Nannoplanktons im Vergleich zum Netzplankton

Ohne Zusammenfassung     

Changes in the importance of lotic and littoral diatoms in a high arctic lake over the last 191 years

Both habitat preferences and community associations for some of the most prominent pennate taxa in our profile were established using samples from the modern lake and its watershed. Habitat preferences were used to establish a simple indicator for the relative contribution of lotic communities in this lake (Lotic Index) and indicator taxa for both littoral (Achnanthes spp. and Cymbella spp.) and lotic (Hannaea arcus and Meridion circulare) communities. When profiled, the Lotic Index showed a clear positive relationship to sedimentation rate as recorded in the varves, while profiles of littoral indicator taxa show the opposite trends. It seems likely that the patterns we observed in the Lotic Index are related to changes in runoff. Apparently, there was a period of declining runoff beginning ca. two centuries ago and ending in the late 1800's. This was followed by increasing runoff lasting until the middle of the 20th century. A brief minimum occurred in ca. 1970 followed by a recovery by ca. 1980.A strong positive relationship was also found between the dates of major turbidites, exceptionally thick varves and the concentration of valves in the sediment. It is possible that many of the thicker varves in the profiles contain littoral material transported to the site of deposition by turbid interflows and underflows. For this reason, the concentration of valves in the sediment in our cores appears to be a proxy for sediment deposition from turbidity currents.This is the sixth in a series of papers published in this issue on the Taconite Inlet Lakes project. These papers were collected by Dr R. S. Bradley.     

Radioactivity in sediments and gross alpha–beta activities in surface water of Fırtına River, Turkey

The concentrations and distribution of natural and artificial radionuclides in sediment and water samples collected from Fırtına River in the Eastern Black Sea region of Turkey were investigated with an aim of evaluating the environmental radioactivity and radiation hazard. Natural gross α and gross β activities were determined for 21 different water samples, and the activity concentrations were obtained for ²²⁶Ra, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi, ²²⁸Ac, ²⁰⁸Tl, ⁴⁰K and ¹³⁷Cs in 20 different sediment samples. The obtained results showed that natural gross α and gross β activity concentrations in water samples range from 12.4 ± 3.4 to 66.2 ± 9.2 mBq l⁻¹ and from 27.9 ± 3.3 to 133.3 ± 4.1 mBq l⁻¹, respectively. The mean activity concentrations were 32.6 ± 3.8 mBq l⁻¹ for gross α and 69.9 ± 4.4 mBq l⁻¹ for gross β. Generally, the gross β activities were higher than the corresponding gross α activities. The average concentrations of ²³⁸U and ²³²Th daughter products vary from 11 to 167 Bq kg⁻¹ and from 16 to 107 Bq kg⁻¹, respectively. The concentrations of ⁴⁰K and ¹³⁷Cs vary from 51 to 1,605 Bq kg⁻¹ and from 0.8 to 42 Bq kg⁻¹, respectively. Sediment characterization was also investigated using grain size, thin section and XRD analysis.