Der Stabilitätsbereich des Pyrophyllits unter dem Einfluß von Säuren

Zusammenfassung Die in Teil I dargestellten Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen über den Einfluß von Säuren auf den Stabilitätsbereich von Pyrophyllit werden in Teil II auf natürliche Paragenesen angewandt. In offenen Systemen ist im allgemeinen mit Assoziationen von zwei festen Phasen (z.B. Quarz + 1 Al-Silikat) zu rechnen, während in geschlossenen Systemen meistens Assoziationen von drei festen Phasen vorliegen werden (z.B. Quarz + 2 Al-Silikate). Mit wesentlich erhöhten Säurekonzentrationen in der fluiden Phase und starker Erniedrigung der Bildungstemperaturen von Pyrophyllit und Andalusit kann nur bei der Kontaktmetamorphose gerechnet werden, insbesondere dann, wenn gleichzeitig eine hydrothermale Tätigkeit stattfand. Bei der Regionalmetamorphose herrschten im allgemeinen wesentlich geringere Aciditäten; daher werden die Bildungstemperaturen von Pyrophyllit und Andalusit weniger stark herabgesetzt. Besondere Bedeutung haben die experimentellen Ergebnisse für die Genese von Pyrophyllit- und Andalusitlagerstätten; aus der Vielzahl der in der Literatur beschriebenen Vorkommen wurden drei ausgewählt und deren Genese mit Hilfe der Ergebnisse der Experimente diskutiert.

---

The results of the experimental investigations of the influence of acids on the stability field of pyrophyllite, put forth in the first part of this paper, have been applied here on natural mineral assemblages. In general, assemblages with two solid phases (e.g. quartz and an aluminium silicate) are expected to occur in open systems, whereas in closed systems, usually three solid phases (quartz and two aluminium silicates) would be present. High acidity of the fluid phase, leading to a strong depression of the lower stability limits of pyrophyllite and andalusite, is liable to be encountered in contact metamorphism, especially when a notable hydrothermal activity was taking place simultaneously. In contradiction to that, the regional metamorphism is commonly characterized by an essentially lower acidity of the fluid phase, so that the temperatures of origin of pyrophyllite and andalusite were but slightly depressed. The results of the present experimental investigations are highly important in discussing the genesis of pyrophyllite and andalusite deposits. This has been demonstrated by applying them to three such cases chosen from the literature.

---

---

Herrn Professor Dr. H. G. F. Winkler danke ich für sein Interesse and dieser Arbeit, für wertvolle Kritik und nützliche Ratschläge sowie für die Erlaubnis, die Experimente in Apparaturen durchzuführen, die ihm von der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt wurden.

---

I. Mitteilung: Diese Zeitschrift 13, 31–50 (1966).     

Circulation in the Gulf of Aqaba (Red Sea) during winter—spring

This study is devoted to oceanographic features of the semi-enclosed Gulf of Aqaba, Red Sea. The data were recorded in winter—spring 1999 on the R/V Meteor cruise leg 44/2. Temperature and salinity profiles were measured at six positions (I—VI). The shipboard NarrowBand Acoustic Doppler Current Profiler (NB ADCP) 150 kHz continuously recorded current profiles down to 350 m en route. The research revealed that the current near the Strait of Tiran front (position VI) represents a semidiurnal signal of an internal tide wave (∼12 h period; 0.2 ms⁻¹ amplitude) that might be generated by the barotropic tide at the sill of the Strait. A sequence of cyclonic and anticyclonic eddy pairs is found along the axis of the Gulf of Aqaba during winter-spring seasons. These sub-mesoscale signals are dominant above the main thermocline and might be caused by wind forcing and the narrowness of the Gulf; it might remain in other seasons with different dimensions in relation to the depth of thermocline. The total diameter of each pair was twice the baroclinic Rossby radius (R ≈ 10 km). A single anti-cyclonic eddy was observed in the upper 300 m in the northern tip of the Gulf with a diameter of about 5–8 km.     

Biomarkers in sedimentary sulfides of precambrian age

Samples of the Mt Isa formation (Australia, c, 1.5 Ga), and the Shungit formation (U.S.S.R., c. 2.3 Ga) were studied by organic geochemical means. All samples were freed of any low-molecular-weight solvent soluble organic material in order to insure the authenticity of the analysed material. The isolation of biochemical compounds entrapped in sulfides was the major goal of this work.Organic compounds that were entrapped during the early stages of sulfide formation may obviously survive extended periods of time and can be released by a mild hydrogenation of the sulfides. Preliminary investigations of the hydrocarbon fraction indicate n-alkanes, monomethylalkanes, cycloalkanes, and an unknown series of branched alkanes as major constituents. Their distribution patterns show great selectivity with respect to structures and chain lengths of individual compounds. Differences between the hydrogenation reaction product and the sample extract may arise from the release of a different kind of lipid material through dissolution of the sulfides.     

Effects of CO2-H2O and oblique collision on orogenesis—the european hercynides as an example

The European Hercynides are considered the collisional result of Baltica and the microcontinents of Southern Europe, after subduction destroyed the intervening Rheic Ocean during the early Paleozoic. Their geotectonic development is assumed to consist of four overlapping stages:

1. (1) lithospheric thinning, upwelling of hot asthenospheric material, subsidence along listric faults, and basinal and geosynclinal development on the opposing shelves of the Rheic Ocean starting in pre-Devonian time;

2. (2) intermittent subduction of the Rheic Ocean interspersed with episodes of fracturing, volcanism, local uplift and subsidence, and basement reactivation as a result of compression with dextral megashear, particularly since the earliest Devonian;

3. (3) several phases of folding with a northward vergence, and thrusting and overthrusting along listric surfaces, the true orogenic stage;

4. (4) post-orogenic stage of massive granite intrusions and subsequent volcanism in the Permo-Triassic

.The high clastic content (as opposed to carbonates) of the sedimentary sequences involved in the subduction and folding processes and the consequent release of large amounts of meteoric water are held responsible for the synorogenic and post-orogenic magma rise, and for the wide zone of anatectic granites and migmatites. The dominant dextral megashear, the constant re-adjustment of the microcontinents of Southern Europe (oblique collision) and the scarcity of back-arc basins, oceanic plateaus and microcontinents led to the poor preservation of ophiolites and ultrabasic rocks, and to a wide (over 1500 km) Hercynian Foldbelt.During the Paleozoic, the depositional center of the Rhenish Massif shifted from south polar latitudes in the early Ordovician to tropical positions within a period of about 100 m.y. The sediment facies reflects this paleogeographic development.     

Methodische Schwierigkeiten bei der Untersuchung Litoraler Sedimente

Zusammenfassung Die Untersuchung rezenter Sedimentationsverhältnisse im Litoral erfordert synchrone Probenentnahme und Messungen aller hydrographischen und meteorologischen Daten über größere Zeiträume hinweg. Die Auswertung der Meß- und Analysenergebnisse soll statistisch erfolgen. Für die kartenmäßige Darstellung der Korngemische ist die Methode von G.Ludwig (1955) zweckmäßig.     

Lake Kivu: structure,chemistry and biology of an East African rift lake

Geophysical, geochemical and biological data are integrated to unravel the origin and evolution of an unusual rift lake. The northern basin of Lake Kivu contains about 0.5 km of sediments which overlie a basement believed to be crystalline rocks of Precambrian age. Volcanic rocks at the northern end of the lake have created large magnetic anomalies of up to 300. Heat flow varies from 0.4 to 4 hfu. The extreme variability may be due in part to sedimentation or recent changes in the temperature of the bottom water. Sharp boundaries in the vertical temperature and salinity structure of the water across the lake can best be explained as separate convecting layers. Such convecting cells are the result of the increase in both temperature and salinity with depth.Concentrations of the major dissolved gases in the deep water, CO₂ and CH₄, approach saturation but do not exceed it at any depth. The salts are supplied mainly by hydrothermal discharges at the bottom of the lake which we calculate to have a salinity of 4 which is about 60% higher than the salinity of the bottom water. The annual discharge at the present time is about 0.5 km³. Zinc anomalies in the water are explained by the accumulation of sphalerite-containing globules at certain depths.Stratigraphic correlation of sediments is possible across the entire lake, based on physical, geochemical and paleontological criteria. Sedimentation rates are of the order of 30 cm/1000 years implying a Pliocene age for the deepest part of the lake. Periods of hydrothermal activities and heightened volcanism, as recorded in the sediments, appear to have coincided with pluvial times.Enrichment of the surface waters of Lake Kivu by nutrients has led to explosive speciation in the diatom genusNitzschia. Several new types of methane oxidizing and-producing bacteria were isolated. Bacterial degradation of recent plankton appears insufficient to explain the amount of methane in the lake, and some of it is derived diagenetically.

---

Zusammenfassung Geophysikalische, geochemische und biologische Daten werden vorgelegt und miteinander in Beziehung gebracht, um einen besseren Einblick in Entstehung und Evolution eines ungewöhnlichen Sees zu gewinnen. Das nördliche Becken des Kivu-Sees enthält Sedimente von etwa 0,5 km Mächtigkeit, die dem präkambrischen kristallinen Grundgebirge überlagert sind. Die im Norden des Sees vorliegenden vulkanischen Gesteine erklären die hohen magnetischen Anomalien, die bis zu 300 betragen. Der Wärmefluß schwankt zwischen 0,4 und 4 cal/cm²/sec. Diese Schwankungsbreite erklärt sich zum Teil aus den Sedimentationsverhältnissen oder den lokalen Temperaturveränderungen im Tiefenwasser. Scharfe Grenzflächen in der vertikalen Temperatur- und Salinitätsstruktur des Wassers über den Gesamtsee sind das Ergebnis von Konvektion, die zu übereinanderliegenden Konvektionszellen führt, in denen jeweils Temperatur und Salinität konstant sind. Die Bildung, Anzahl und Stabilität solcher Zellen hängt von dem Verhältnis der durch Temperatur und Salzgehalt hervorgerufenen Dichteveränderungen ab.Die Konzentrationen der im Tiefenwasser gelösten Gase, d. h. von Kohlendioxyd und Methan, liegen für alle Tiefen unterhalb der Löslichkeit. Die vorliegenden Salze entstammen weitgehend hydrothermalen Lösungen, die dem Seeboden entweichen und deren Salinität etwa 4 beträgt; der Vergleichswert für das Tiefenwasser beträgt 2,5 Diese hydrothermalen Ausschüttungen haben eine Größe von etwa 0,5 km³ pro Jahr, was etwa ein Tausendstel des Gesamtseevolumens ausmacht. Zinkanomalien im Wasser sind ebenfalls hydrothermal bedingt.Physikalische, geochemische und paläontologische Indikatoren erlauben eine stratigraphische Korrelation aller Sedimentkerne. Die Sedimentationsraten liegen bei 30 cm/ 1000 Jahren, und ein pliozänes Alter errechnet sich daraus für das tiefe nördliche Becken. Perioden hydrothermaler Aktivitäten und verstärkter vulkanischer Tätigkeit, die sich in den Sedimenten nachweisen lassen, scheinen mit Pluvialzeiten zu koinzidieren.Die Anreicherung der Oberflächenwässer vom Kivusee durch Mineralstoffe führte zu einer explosionsartigen Spezisierung in der GattungNitzschia. Verschiedene neue Arten von Methan-oxidierenden und -produzierenden Bakterien wurden isoliert. Das Auftreten von Methan ist zum Teil bakteriell und zum Teil diagenetisch bedingt.

---

Résumé Des données géophysiques, géochimiques et biologiques sont présentées et collationnées pour donner une vue meilleure sur l'origine et l'évolution d'un lac particulier de la «Rift valley». La baie septentrionale du lac Kivu contient environ 500 mètres de sédiments qui recouvrent le socle cristallin d'âge précambrien. Des épanchements volcaniques au Nord du lac expliquent les fortes anomalies magnétiques qui atteignent 300. Les valeurs du flux thermique varient entre 0.4 et 4 cal/cm²/sec. Cette importante variation s'explique en partie par la sédimentation ou par des changements locaux de la température de l'eau de fond. Des surfaces-limites brusques dans la structure verticale de la répartition de la température et de la salinité de l'eau dans l'étendue du lac sont dûs à la convection; celle-ci conduit à la superposition de cellules de convection dans lesquelles la température et la salinité sont constantes. La formation, le nombre et la stabilité de telles cellules dépendent du rapport des variations de densité dues à la température et à la teneur en sels.Les concentrations des gaz dissouts dans l'eau profonde, en l'occurrence CO₂ et CH₄, sont, à toute profondeur, inférieures à la saturation. Les sels minéraux proviennent surtout de solutions hydrothermales qui émanent du fond du lac, et dont la salinité est voisine de 4; la valeur comparative pour l'eau profonde est de 2,5. L'apport annuel de ces sources est de l'ordre de 0,5 km³, soit 1/1000 du volume total du lac. Les teneurs anormales en Zn sont dues également à ce caractère hydrothermal.Des données physiques, géochemiques et paléontologiques permettent la corrélation stratigraphique des sédiments. Les vitesses de sédimentation sont de l'ordre de 30 cm/1000 ans, donnant ainsi un âge pliocène pour la partie profonde de la baie septentrionale. Les périodes d'activité hydrothermale et de renforcement de la vulcanicité qui se manifestent dans les sédiments, semblent coïncider avec les périodes pluviales.L'enrichissement des eaux de surface du lac Kivu en substances minérales a entraîné un développement explosif des diatomées, en particulier du genreNitzchia. Différentes espèces nouvelles de bactéries oxydant et produisant CH₄ ont été isolées. La présence de méthane est due en partie à la destruction du plancton par les bactéries et en partie à une transformation diagénétique.

---

, , . Kivu 0,5 , . , 300 . 0,4 4 (²) . , . . , , , . , . . _{2 4} . , 4%. 2,5%. 0,5 ³, , 1/1000 . ., . 30 /1000 , . . . , , , . Kivu Nitzschia. , . , — .

     

A note on relative motion in the general three-body problem

It is shown that the equations of the general three-body problem take on a very symmetric form when one considers only their relative positions, rather than position vectors relative to some given coordinate system. From these equations one quickly surmises some well known classical properties of the three-body problem such as the first integrals and the equilateral triangle solutions. Some new Lagrangians with relative coordinates are also obtained. Numerical integration of the new equations of motion is about 10 percent faster than with barycentric or heliocentric coordinates.