Löslichkeit von KCl in der Gasphase von überkritisch erhitztem Wasser

Zusammenfassung Die Löslichkeit von KCl in überkritisch erhitztem Wasser wird in einem Temperaturbereich von 400–500° und einem Druckgebiet bis 300 Atm. bestimmt. Als Druckgefäß wird ein 1 Liter fassender Autoklav verwendet, aus dem bei konstant gehaltener Temperatur nacheinander kleine Probemengen der gasförmigen Lösung über ein Gasauslaßventil in einem gekühlten V2A-Rohr aufgefangen und zur Gehaltsbestimmung abgetrennt werden. Die KCl-Bestimmung erfolgte im allgemeinen chemisch, bei kleinen Drucken und dementsprechend kleinen Mengen durch beigemengtes, künstlich radioaktives K⁴² mit einem Flüssigkeitszählrohr. Die LöslichkeitL steigt bei vorgegebener Temperaturt mit dem Druckp an, und zwar bei der 400°-Löslichkeitsisotherme stärker als bei den L-Isothermen höherer Versuchstemperatur (450°, 475° und 500°).Weil nur Löshchkeiten bis maximal 1 g je Liter ausgewertet werden, wurde das logL,p-Diagramm in ein log L, log -Diagramm (-Dichte) umgezeichnet und vorausgesetzt, daß die hierfür benutztenpt-Tabellen für reines Wasser noch für stark verdünnte Salzlösungen anwendbar sind. Der geradlinige Kurvenverlauf im doppeltlogarithmischen Diagramm zeigt an, daß für die Zunahme von L mit eine Beziehung der ArtL = const ⁿ (n für KCl 3,2) aufgestellt werden kann. Eine geringe Zunahme vonL mit der Temperatur im Bereich von 400–500° bei konstant gehaltenen -Werten ist aus einem logL,t-Diagramm ersichtlich. Die ⁿ -Beziehung scheint weitgehend auch für die Löslichkeit von SiO₂ bei den Temperaturen 400 und 500° gültig zu sein (n _400° 2,3,n ₅₀₀ 1,73). Die Ergebnisse der Löslichkeitsmessungen anderer Autoren an ähnlichen Systemen werden diskutiert und Beziehungen zu den eigenen Ergebnissen hergestellt.Unter bestimmten Voraussetzungen fürp undt lassen sich Schlüsse auf solche Vorgänge in der Erdrinde ziehen, die mit den beschriebenen Versuchsbedingungen vergleichbar sind bzw. den Ablauf von chemischen Reaktionen bei der Gesteinsumwundlung in bestimmter Richtung (Auflösung oder Abscheidung über die Gasphase) beeinflussen können.Herrn P of. Dr. C. W.Correns zum 60. Geburtstag gewidmet.In gekürzter Form vorgetragen auf der Tagung der Deutschen Mineralogischen Gessellschaft in Regensburg im August 1952.     

Das Problem „Erz-Nebengestein“ erläutert an ausgewählten Beispielen im Experiment

Zusammenfassung Ausgeprägte Wechselbeziehungen existieren zwischen zahlreichen Erzen und den sie umhüllenden Gesteinen. Zum Beispiel sind sulfidische Eisen-Nickel-Kupfeterze fast ausschließlich an basische Gesteine gebunden, wie Norite, während Molybdänsulfidlagerstätten, oder auch Blei-Zink-Vererzungen, in sauren Gesteinen, etwa Graniten und Monzoniten, anzutreffen sind. Experimentelle Untersuchungen an entsprechenden silikatisch-sulfidischen Stoff-systemen zeigen in augenfälliger Weise eine weitgehende Unmischbarkeit im Schmelzfluß. Die Löslichkeit von Sulfiden in Silikatschmelzen ist gering selbst bei niedriger Sauerstoffugazität und nimmt mit steigender f₀₂ noch weiter ab. Zufuhr von Schwefel zu einer homogenen Schmelze noritischer Zusammensetzung, mit kleinen Nickel- und Kupfergehalten, führt zur Bildung einer sulfidisch-oxidischen Schmelze, die mit der Silikatschmelze koexistiert. Die Silikatschmelze puffert die Zusammensetzung der sulfidisch-oxidischen Schmelze, welche bei der Abkühlung zu einem Gemisch aus Magnetit und monosulfidischen Mischkristallen, (Fe, Ni, Cu) _1–x S, kristallisiert. Bei weiterer Temperaturerniedrigung zerfällt die Mischkristallphase zu Pyrrhotin, Kupferkies und Pentlandit, gemäß der charakteristischen Erzparagenese vom Typus Sudbury. Bereiche von miteinander unmischbaren Schmelzen existieren auch in Systemen, welche granitische oder monzonitische und auch sulfidische Komponenten beinhalten. Reaktionen zwischen Schwefeldampf und silikatischen Mineralien führen zur Bildung von Sulfiden und Oxiden, welche gewöhnlich in metamorphen Gesteinen zu beobachten sind.

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Pronounced correlations exist between many ores and the rock types in which they occur. For instance, iron-nickel-copper sulfide ores are almost exclusively located in mafic rocks, such as norites and molybdenum sulfide deposits and vein-type lead-zinc sulfide deposits occur in silicic rocks, such as granites and monzonites. Experimental investigations of pertinent systems containing sulfide as well as silicate components have demonstrated the presence of wide fields of liquid immiscibility. The solubilities of sulfides in liquid silicates are low (<1000 ppm) even at low oxygen fugacities and diminish further with increase in f₀₂. Addition of sulfur to homogeneous noritic-type liquid which contains small amounts of nickel and copper produces a sulfide-oxide liquid which coexists with the silicate liquid. The silicate liquid buffers the composition of the sulfide-oxide liquid. The latter crystallizes on cooling to a mixture of magnetite and a (Fe, Ni, Cu)_1–x S solid solution wich in turn decomposes to the pyrrhotite, chalcopyrite, pentlandite assemblages characteristic of Sudbury-type deposits. Liquid immiscibility fields containing coexisting silicate and sulfide-oxide liquids exist also in systems containing granitic or monzonitic as well as the sulfide components. Reactions between sulfur vapor and silicate minerals produce sulfides and oxides commonly observed in metamorphosed rocks.

     

Synthesis of Pt- and Pd-sulphides in low temperature (85°C) solutions buffered by clay minerals and graphite: Preliminary results

Summary Some recent investigations of black shales reveal platinum-group element (PGE) concentrations in the ppm range. The low temperature nature of these mineralized sediments and their composition stimulated this first attempt to synthesize Pt- and Pd-phases in solutions at temperatures below 100°C under reducing conditions with H₂S flow through the solution. Experiments under controlled Eh-pH with montmorillonite presaturated in Pd and Pt in different chloride solutions resulted in the formation of Pt- and Pd-sulphides. PtS- and PdS-stability fields are very close to each other in Eh-pH values (400mV, 9). These data are in good agreement with those determined for some base metal sulphides synthesized at similar temperature by other researchers.The results may support the role of clay minerals as possible concentrators for PGE in the sedimentary environment.

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Synthese von Pt- und Pd-Sulfiden in gepufferten und mit Tonmineralen gesättigten Tieftemperaturlösungen (85°C)

Zusammenfassung Neuere Untersuchungen der Schwarzschiefer ergeben Konzentrationen an Platingruppenelementen (PGE) in ppm-Bereich. Niedrigtemperatur-Bedingungen und die Zusammensetzung der mineralisierten Sedimente gaben den Anlaß zur erstmaligen Synthese von Pt- und Pd-Phasen in H₂S-haltigen reduzierenden Lösungen bei Temperaturen unterhalb von 100°C. Bei Experimenten, die unter kontrollierten Eh-pH-Werten in unterschiedlichen Lösungen mit an Pd und Pt vorgesättigtem Montmorillonit durch-geführt wurden, konnte die Ausfällung von Pt- und Pd-Sulfiden nachgewiesen werden. Die Stabilitätsfelder der gebildeten PtS und PdS liegen nahe beieinander, bei Eh = 400 mV und pH = 9. Diese Bedingungen sind in Übereinstimmung mit den von anderen Autoren für einige Buntmetallsulfide bestimmten Daten unter ähnlichen Temperaturen.Die gewonnenen Ergebnisse bekräftigen die Rolle von Tonmineralen beim Absatz von PGE in sedimentärem Milieu.

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With 3 Figures     

Ferric-ferrous ratio and oxygen fugacity calculations for primitive mantle-derived melts: calibration of an empirical technique

Summary Several experimentally-based, empirical calibrations of the fO₂ of natural silicate melts at atmospheric pressure as a function of melt composition, melt Fe²⁺/Fe³⁺, and crystallization temperature have been developed (e.g.Sack et al., 1980;Kilinc et al., 1983;Kress andCarmichael, 1988;Borisov andShapkin, 1990). Cr-Al spinel is a liquidus phase of primitive mantle-derived melts, and is commonly found as inclusions in near-liquidus phenocrysts (mainly olivine). The established atmospheric pressure correlation between Fe²⁺/Fe³⁺ values in spinel and coexisting melts over a broad range of basaltic compositions (Maurel andMaurel, 1982) can be used to calculate the Fe²⁺/Fe³⁺ value of a melt if the composition of the equilibrium spinel is known. Compositions and crystallization temperatures of primitive melts can be determined by experimental studies of melt inclusions trapped by early-formed refractory phenocrysts. Thus, the association of spinel and melt inclusions in early liquidus phenocrysts can be used to estimate fO₂ conditions at the time of their crystallization.In this paper, we present a calibration of this method and discuss its applications. We conclude that combination of the equations ofMaurel andMaurel (1982) andBorisov andShapkin (1990) can be used to calculate fO₂ with an accuracy of ±0.71og units, when liquidus spinels have TiO₂ <2.5 wt% and Cr₂O₃ > 13 wt.%, and melt compositions are in the range from basaltic to picritic with H₂O contents <6 wt.%.Using this technique we find NNO fO₂ values of –0.8 to –1.4 for MORB dredged at the VEMA Fracture Zone in the Atlantic, and 0 to + 1 for Tongan high-Ca boninites.

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Die Berechnung von Fe²⁺/Fe³⁺ und der Sauerstoff-Fugazitäten für primitive Mantelschmelzen: Kalibration einer empirischen Methode

Zusammenfassung Empirische, auf Experimenten basierende, Kalibrationen zur Berechnung von fO₂ natürlicher Silikatschmelzen bei atmosphärischem Druck in Abhängigkeit von der Schmelzzusammensetzung, des Fe²⁺/Fe³⁺ Verhältnisses und der Kristallisationstemperatur wurden z.B. vonSack et al. (1980),Kilinc et al. (1983),Kress undCarmichael (1988) undBorisov undShapkin (1980) entwickelt. Cr-Al-Spinell ist eine Liquidusphase primitiver Mantelschmelzen und kommt üblicherweise als Einschluß in near-liquidus Phänokristallen (hauptsächlich in Olivin) vor. Die Korrelation des Atmosphärendruckes zwischen Fe²⁺/Fe³⁺ in Spinell und koexistierender Schmelze kann dazu verwendet werden, das Verhältnis von Fe²⁺/Fe³⁺ der Schmelze für einen weiten Bereich basaltischer Zusammensetzungen zu berechnen, wenn die Zusammensetzung des im Gleichgewicht gebildeten Spinells bekannt ist (Maurel undMaurel, 1982). Die Zusammensetzungen und Kristallisationstemperaturen primitiver Schmelzen können durch experimentelle Studien von Schmelzeinschlüssen, die in früh gebildeten refraktären Phänokristallen eingeschlossen wurden, ermittelt werden. Daher lassen sich Spinelle und assoziierte Schmelzeinschlüsse in frühen Liquidus-Phänokristallen dazu benützen, die fO₂-Bedingungen während der Kristallisation abzuschätzen.In dieser Arbeit präsentieren wir eine neue Kalibration dieser Methode und diskutieren ihre Anwendungen. Wir schlußfolgern, daß unter Kombination der verwendeten Gleichungen vonMaurel undMaurel (1982) sowie vonBorisov undShapkin (1990) fO₂ mit einer Genauigkeit von ±0.7 log Einheiten berechnet werden kann, soferne die Liquidus-Spinelle < 2.5 Gew.% TiO₂ und > 13 Gew.% Cr₂O₃ haben und die Schmelzzusammensetzungen von basaltisch bis pikritisch, mit maximal 6 Gew.% H₂O, reichen.Unter Verwendung dieser Technik wurden die NNO fO₂ Werte für die von der VEMA Fracture Zone im Atlantik stammenden MORB Proben mit 0.8 bis - 1.4, die der der High-Ca Boninite von Tonga mit 0 bis + 1 bestimmt.

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With 7 Figures     

Beiträge zur Kenntnis seltener Arsenatmineralien unter besonderer Berücksichtigung von Vorkommen des Schwarzwaldes

Zusammenfassung In der vorliegenden 2. Folge dieser Arbeit werden weitere Mineralien der Uranglimmergruppe behandelt: Uranospinit, Meta-Uranospinit, Heinrichit und Meta-Heinrichit. Außerdem wird eine Gesamtübersicht über die untersuchten Glieder dieser Mineralgruppe gegeben.Die vollhydratisierte Phase des Calcium-Uranylarsenats, der Uranospinit, weist einen Wassergehalt von 10 Molekülen auf. Daneben existiert noch eine wesserärmere Phase, der Meta-Uranospinit, dem in reiner Form ein Gehalt von 6 Molekülen zukommt. Der Uranospinit verliert bei niedriger Luftfeuchtigkeit bzw. etwas erhöhter Raumtemperatur einen Teil seines Wassers, eine vollständige Umwandlung in Meta-Uranospinit findet unter solchen Bedingungen jedoch nicht statt. Es entstehen Entwässerungsprodukte, die in den Eigenschaften zwischen Uranospinit und Meta-Uranospinit stehen. Erst beim Erhitzen auf 60° kommt es zu einer vollständigen Umwandlung in Meta-Uranospinit. Die. Phasenumwandlung von Uranospinit in Meta-Uranospinit ist reversibel.Die beiden Hydrationsstufen des Barium-Uranylarsenats Heinrichit und Meta-Heinrichit haben einen Wassergehalt von 10 bzw. 8 Molekülen. Der Heinrichit ist bei Raumtemperatur unbeständig und wandelt sich in Meta-Heinrichit um. Der Phasenwechsel ist nach den Untersuchungen irreversibel. Beim Erhitzen des Meta-Heinrichits entweicht das restliche Wasser stufenweise. Es entstehen Entwässerungsphasen, die sich bei normaler Raumtemperatur und-feuchtigkeit unter Wasseraufnahme rasch wieder in den Meta-Heinrichit zurückverwandeln.Die höheren Hydrationsstufen des Calcium-und Barium-Uranylarsenats sind als strukturgleich zu betrachten, nicht dagegen die wasserärmeren Phasen Meta-Uranospinit und Meta-Heinrichit, die sich auch im Wassergehalt unterscheiden.Im Schlußabschnitt des 1. Teiles wird über die untersuchten Hydrationsstufen und Entwässerungsphasen der Uranglimmer eine tabellarische Übersicht gegeben sowie auf die strukturellen Beziehungen und auf das Entwässerungsverhalten eingegangen. Die strukturellen Beziehungen sind weitgehend abhängig vom Ionenradius des Kations. Dies kommt auch im Wassergehalt der vollhydratisierten Phasen zum Ausdruck. Während bei Uranglimmern mit den kleinen Kationen Cu⁺⁺, Mg⁺⁺, Co⁺⁺ und Fe⁺⁺12 H₂O in der höchsten Hydrationsstufe gebunden sind, enthalten die Glieder mit den größeren Kationen Ca⁺⁺ und Ba⁺⁺ in vollhydratisiertem Zustand nur 10 H₂O.2. FolgeMit 2 Textabbildungen und 1 Tafel     

Noble metals segregation and fractionation in magmatic ores from Ronda and Beni Bousera Lherzolite Massifs (Spain,Morocco)

Summary Three types of mineralization are found in high-temperature lherzolite massifs of Southern Spain and Northern Morocco: (Cr) chromite, (Cr-Ni) chromite-nickel arsenide, (S-G) sulphide-graphite. The ore veins are distributed in this order from the plagioclase-lherzolite core to the garnet-lherzolite border of the massifs. These hightemperature ore assemblages (1200-600°C) have cumulate textures including orthopyroxene and/or cordierite as main silicate minerals.High average PGE concentrations are present in the Cr-Ni ores (2000 ppb) in relation to the Ni-arsenide abundance. The Cr ores have only 900 ppb PGE, and the S-G ores are PGE-poor (350 ppb). Gold roughly follows the PGE distribution: 13,000 ppb in Cr-Ni ores, 570 ppb in Cr ores, and only 88 ppb in S-G ores. The chondrite normalized PGE patterns of the Cr-Ni ores are chondritic, whereas those of the Cr and S-G ores have respectively negative and positive slopes. The Pd/Ir ratio strongly increases from the Cr ores (0.39) to the Cr-Ni and the S-G ores (2.7 and 3.4)). There are some (Os, Ru)S₂ inclusions in the chromite of the Cr ores. In the Cr-Ni ores, some minute Au, Au-Cu, and Au-Bi-Te grains are observed. No PGM have been found, except in a weathered Cr-Ni ore sample where abundant PGM (PtAs₂, IrAsS) are present., suggesting that PGE may be hidden as solid solution in the Ni-arsenide.The ore-forming magma probably has a mantle source-rock. The earliest chromites (Cr ores) contain Os-Ir-Ru mineral inclusions, whereas most of the gold and the remaining PGE with higher Pd/Ir ratio were partitioned into an immiscible As-S-liquid, which fractionated later into an earliest PGE-Au-rich NiAs-phase (Cr-Ni ores) and then a PGE-Au-poor MSS-phase (S-G ores).

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Abtrennung und Fraktionierung von Edelmetallen in magmatischen Erzen der LherzolitMassive von Ronda und Beni Bousera (Spanien, Marokko)

Zusammenfassung In den Hochtemperatur-Lherzolit Massiven von Süd-Spanien und Nord-Marokko kommen drei Typen von Vererzung vor: (Cr) Chromit, (Cr-Ni) Chromit-Nickelarsenid, (S-G) Sulfid-Graphit. Die Erzgänge sind in dieser Abfolge vom Plagioklas-Lherzolit Kern zum Granat-Lherzolit Rand der Massive angeordnet. Diese Hochtemperaturparagenesen (1200°-600° C) haben Kumulattexturen mit Orthopyroxen und/oder Cordierit als Hauptsilikatminerale.Hohe Durchschnittsgehalte an PGE kommen in den Cr-Ni Erzen (2000 ppb) vor, und diese stehen in Beziehung zur Häufigkeit der Nickel-Arsenide. Die Cr-Erze führen nur 900 ppb PGE und die S-G Erze sind PGE-arm (350 ppb). Gold folgt in ungefähr der PGE-Verteilung: 13000 ppb in Cr-Ni Erzen, 570 ppb in Cr Erzen, und nur 88 ppb in S-G Erzen. Die Chondrit-normalisierten PGE Verteilungen der Chrom-Nickel Erze sind chondritisch, während jene der Cr- und S-G Erze negative, bzw. positive Neigungen zeigen. Das Pd/Ir Verhältnis nimmt von den Cr-Erzen (0, 39) zu den Cr-Ni und den S-G Erzen (2,7 und 3,4) deutlich zu. Es gibt einige (Os, Ru)S₂ Einschlüsse in den Chromiten der Cr Erze. In den Cr-Ni Erzen, kommen winzige Einschlüsse von Au, Au-Cu und AuBi-Te Körnern vor. Keine PGM konnten nachgewiesen werden, mit Ausnahme eines verwitterten Cr-Ni Erzes wo reichlich PGM (PtAs₂,1rAsS) vorliegen. Dies weist darauf hin, daß PGE in fester Lösung in den Nickel-Arseniden gebunden sein könnten.Das erzbildende Magma dürfte dem Mantel entstammen. Die am frühesten gebildeten Chromite (Cr-Erze) enthalten Einschlüsse von Os-Ir-Ru Mineralen, während ein Großteil des Goldes und der verbleibenden PGE mit höheren Pd/Ir Verhältnissen in eine nicht mischbare As-S fluide Phase gingen; die letztere fraktionierte später in eine frühe PGE-Au-reiche NiAs-Phase (Cr-Ni Erze) und dann in eine PGE-Au-arme MSS-Phase (S-G Erze).

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With 6 Figures     

Transformation of schoepite into the uranyl oxide hydrates: Becquerelite,billietite and wölsendorfite

Summary The transformation of schoepite into becquerelite, billietite and lead diuranate hydrate by direct reaction of Ca²⁺, Ba²⁺ and Pb²⁺ ions on solid schoepite at 60°C is demonstrated. The phases obtained in the experiments were identified by chemical and powder X-ray diffraction analyses.The solubilities of becquerelite and billietite were determined at 25° C as a function of pH. The distribution of the different uranyl hydroxyl complexes is computed and discussed. From the solubilities and uranyl hydroxyl distributions the K_sp's of becquerelite and billietite are calculated.

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Umwandlung von Schoepit in die Uranyl-Oxid-Hydrate Becquerelite, Billietit und Wölsendorfit

Zusammenfassung Die Umwandlung von Schoepit in Becquerelit, Billietit und Bleidiuranat-Hydrat durch die direkte Einwirkung von Ca²⁺, Ba²⁺ und Pb²⁺-Ionen auf festen Schoepit wird bei 60°C demonstriert. Die in den Experimenten erhaltenen Phasen wurden durch chemische Analyse und Röntgen-Pulvermethoden identifiziert.Die Löslichkeiten von Becquerelit und Billietit wurden bei 25° C als Funktion des pH bestimmt. Die Verteilung der verschiedenen Uranylhydroxyl-Komplexe wurde berechnet und wird diskutiert. Aus den Löslichkeiten `und den Uranylhydroxyl-Verteilungen werden die K_sp's von Becquerelit und Billietit berechnet.

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With 1 Figure     

Volcanic exhalations and ore deposition in the vicinity of the sea floor

Recent work by Haas (1971) has made available information on densities and vapor pressures of solutions of differing salinities at temperatures up to 330 °C. From these data it is possible to predict the behavior of volcanic exhalations of various degrees of salinity as they approach the sea floor. Particular attention is devoted to solutions of 5.0 weight per cent NaCl and 20 weight per cent NaCl, two fluids that approximate quite closely the salinities of what Roedder (1967) termed: (1) normal hydrothermal fluids and (2) fluids typical of stratiform deposits of low-temperature conditions of origin. It is apparent that solutions above 220–230 °C. cannot reach a sea floor on which the depth of water is 180 m or less in the liquid state but will boil at some appreciable depth beneath the sea floor. Such boiling would result in the precipitation of all constituents of the ore fluids of significantly lower vapor pressure than water. The principal such constituent would be salt, and no sulfide deposits, the major constituent of which is salt, are known. It follows, therefore, that ore fluids probably never get close to sea floor of shallow seas at temperatures high enough to permit boiling. Ore fluids significantly above 230 °C. can reach the sea floor in the fluid state only if the depth of the sea in the area in question is well above 180 m, for example, solutions at temperatures of ±300 °C. reach the sea floor in the liquid state only if the depth of sea water is slightly over 915 m. Ore fluids reaching the sea floor at such depths may be the parents of such fluids as the Red and Salton Sea brines. On the basis of these data, the Cyprus and Kuroko deposits are discussed.

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Zusammenfassung Eine kürzlich erschienene Veröffentlichung von Haas (1971) hat Daten über die Dichte und den Dampfdruck von Lösungen verschiedener Salzgehalte und Temperaturen bis zu 330 °C gebracht. Mit diesen Daten ist es möglich, das Verhalten von vulkanischen Exhalationen verschiedener Salzgehalte zu bestimmen, wenn sie sich dem Meeresboden nähern. Besonders eingehend werden Lösungen von 5.0 Gewichtsprozent NaCl und 20 Gewichtsprozent NaCl betrachtet, die von Roedder (1967) 1. als normale hydrothermale Lösungen und 2. als Lösungen, die typisch für schichtgebundene telethermale Lagerstätten sind, bezeichnet werden. Es ist offensichtlich, daß, wenn die Wassertiefe weniger als etwa 180 m ist, Lösungen von einer Temperatur von 220–230 °C den Meeresboden nicht im flüssigen Zustand erreichen können, sondern bei einiger Tiefe unter dem Meeresboden zum Sieden kommen. Dieses würde zu einer Ausfällung aller jener Bestandteile der Lösung führen, deren Dampfdruck geringer als der des Wassers ist. Der Hauptbestandteil würde Salz sein, und keine Sulfiderzlagerstätten, in denen Salz der Hauptbestandteil ist, sind bekannt. Es wird hieraus geschlossen, daß Lagerstätten-bildende Lösungen wahrscheinlich niemals nah an den Boden seichter Meere kommen, während ihre Temperaturen hoch genug sind, um Sieden zu erlauben. Lagerstätten-bildende Lösungen, wesentlich heißer als 230 °C, können im flüssigen Zustand den Meeresboden nur erreichen, wenn die Meerestiefe an diesem Punkt größer als 180 m ist; zum Beispiel können Lösungen, deren Temperatur etwa 300 °C ist, den Meeresboden im flüssigen Zustand nur erreichen, wenn die Meerestiefe größer als 915 m ist. Erzbildende Lösungen, die den Meeresboden in solcher Tiefe erreichen, mögen die Stammlösungen der hoch konzentrierten Salzlösungen des Roten Meeres und des Salton Sea sein. Die Lagerstätten Zyperns und Kurokos werden anhand dieser Daten diskutiert.

     

Ergebnisse und Aussichten der Gefügeforschung im pommerschen Diluvium

Zusammenfassung Die Bewegungsrichtungen der diluvialen, nordischen Inlandeismassen können mit ihren Veränderungen des Nachschubes auf Grund ihres Geschiebeinventars in. Norddeutschland festgestellt werden. Derartige Eisstromstriche im großen stehen mit den lokalen Lagerungsverhältnissen diluvialer Schichtpakete des Jungmoränengebietes sehr oft im Widerspruch. Besonders ist das im küstennahen Gebiet Norddeutschlands der Fall. Selten sind genügend große Aufschlüsse vorhanden, die aus der Art der Schichtenlagerung die bis 90^° betragenden Abweichungen von der normalen Bewegungsrichtung des Inlandeises erkennen lassen. Es wird daher das Kleingefüge der Geschiebemergel zum Erkennen dieser Abweichungen benutzt. Im allgemeinen wurden die Geschiebe im Eis als Stromlinienkörper bewegt, so daß für Pommern eine Karte beigegeben ist, die eine Glazialschrammenkarte ersetzt. Sie läßt die stärkeren lokalen Schwankungen im küstennahen Gebiet deutlich erkennen. Weitere Einregelungsstudien in fluvioglazialen Sedimenten führten besonders bei Osern zur Möglichkeit, ehemalige Stromrichtungen und -stärken festzustellen. Als Darstellungsmethode werden Gefügediagramme empfohlen, wie sieSander, Rüger u. a. vorwiegend bei Schmelztektoniten benutzten. Die Urstromtäler und großen radialen Rinnen in Norddeutschland bergen noch Probleme, die voraussichtlich mit Einregelungsstudien zu lösen sind.     

Dehydration-melting of solid amphibolite at 10 kbar: Textural development,liquid interconnectivity and applications to the segregation of magmas

Summary Anisotropic crystal structures and rock texture control liquid morphology and distribution during dehydration-melting at 10 kbar in solid cylinders of lineated amphibolite (mode: hornblende 70%, plagioclase 30%), sealed in gold capsules, in piston-cylinder runs ranging from 21 days at 850 °C to 4 days at 1000 °C. The shapes of most liquid pockets are crystallographically-controlled, with many corners having angles greater than 60°. Few crystal/liquid triple junctions develop the interfacial energy-controlled dihedral angles (), which form in experiments using finely-ground powders of minerals with poor cleavage. Liquid interconnectivity probably is attained at 875 °C with only 2% liquid, indicating that dihedral angles less than 60° may not be necessary to achieve interconnectivity in partially melted metamorphic rocks. The surfaces between elongated grains in lineated rocks can become pathways for the migration of liquid or the diffusion of components. By 850 °C, hornblende begins to dehydrate at internal nucleation sites, producing a texture of hornblende rims and clinopyroxene cores (generally attributed to hydration of clinopyroxene). Within the temperature interval of 850–900 °C, transient vapor generates layers of low viscosity, H₂O-saturated, granitoid liquid between hornblende and plagiocase crystal faces, potentially capable of segregation if time-temperature relationships are suitable. At higher temperatures the increased liquid fraction is H₂O-undersaturated, with viscosity too high to permit segregation. There is a prospect that segregation of initially hydrous liquids could contribute to the dehydration of low-potassium amphibolites and effectively remove incompatible trace elements during the transition from amphibolite-facies to granulite-facies. Further experiments are needed to study the effects of time and temperature on textures in anisotropic rocks, particularly lineated amphibolites.

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Dehydrations-Schmelzen von Amphiboliten bei 10 kbar: Texturelle Entwicklung, Interkonnektivität der Schmelze und Anwendungen auf die Segregation von Magmen

Zusammenfassung Die texturelle Entwicklung von festen Zylindern von Amphibolit (Hornblende 70%, Plagioklas 30%) in Goldkapseln versiegelt, wurde w:rend Dehydrations-Schmelzen bei 10 kbar in einem Piston-Zylinder-Apparat bei Temperaturen von 850°C bis 1000°C für 21 bis 4 Tage untersucht. Die anisotropen Mineralstrukturen und die Gesteinstextur kontrollieren die Morphologie und Verteilung der Schmelze. Diese Parameter sowie der Anteil an Schmelze, bestimmen die Interkonnektivität der Schmelze. Im Gegensatz zu Experimenten, die fein gemahlene Pulver von fast isotropen Mineralen (z.B. Olivin oder Quarz) benützen, scheinen hier die Energieverhältnisse der Kristallstruktur die Energiebeziehungen zwischen den Kristall-Schmelzoberflächen während der texturellen Entwicklung der amphibolitischen Gesteine zu dominieren. Wenige Kristall-Schmelze Triple-Junetions entwickeln zwischen Flächen energie-kontrollierte dihedrale Winkel (). Die Formen der meisten Schmelzeinschlüsse sind kristallographisch kontrolliert und viele Ecken zeigen Winkel, die größer als 60° sind. Die Interkonnektivität der Schmelze wird jedoch eindeutig bei 875° C mit nur 2% Schmelze erreicht und könnte möglicherweise auch bei niedrigeren Temperaturen zustande kommen. Das Vorkommen von dihedralen Winkeln, die kleiner als 60° sind, muß nicht notwendig sein, um Interkonnektivität in teilweis aufgeschmolzenen metamorphen Gesteinen zu erzeugen. Die Oberflächen zwischen gelängten Körnern in Amphiboliten mit Lineation können Wege für die Migration von Schmelzen oder für die Diffussion von Komponenten während teilweisen Aufschmelzens werden. Bei 850° C begann die Dehydration der Hornblende an internen Nukleations-Stellen, unabhängig vom Rest des Gesteins. Zwischen 850° C und 900 °C entsteht so eine Textur von Klinopyroxenen mit Hornblenderändern. Die nicht im Gleichgewicht befindliche Dampfphase, die dabei entsteht, führt zur Bildung von Lagen von wassergesättigter granitoider Schmelze zwischen Hornblende und Plagioklasflächen, mit einer berechneten Viskosität, die gerade niedrig genug ist, um Segregation durch Kompaktion zu ermöglichen. Bei höheren Temperaturen und während längerer Zeiten, wobei mehr Schmelze entsteht, löst sich die Dampfphase in wasseruntersättigter Schmelze, mit einer Viskosität, die zu hoch ist um Segregation in geologisch realistischen Zeiten zu ermöglichen. Die Entwässerung von kalium-armen Gesteinen durch Segregation von ursprünglich wässrigen Schmelzen, die sich in dieser Weise gebildet haben, dürfte beim Amphiboht-Granulit-Übergang eine Rolle spielen.[/ p]

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With 10 Figures     

Sulphur isotopes from the gruvåsen sulphide skarn deposit,Bergslagen, Sweden

Summary The Gruvåsen sulphide skarns in Western Bergslagen are hosted by a sequence of marbles and metacherts, intruded by a number of thin mafic sills and dykes of midProterozoic age. The sulphide skarns show a zonal distribution with Cu-Zn-Fesulphide-rich pyroxene skarns (± scheelite, molybdenite, cassiterite, bismuth) in the central, and Zn-Fe-Pb-As-sulphide-rich amphibole skarns in the peripheral zones of mineralization. The sulphide skarns in the central zone are closely related to a phase of local potassic alteration that affected the marbles, cherts and mafic intrusions. ³⁴S values of sulphides range between + 0.5 and + 1.3% for the central zone, and between-1.4 and + 1.5% for the peripheral zone. Sulphide-pair sulphur isotope geothermometry (Ohmoto and Rye, 1979) yields temperatures around 555°C corresponding with the temperature of 550–600°C estimated from silicate and sulphide parageneses. Although the Gruvâsen deposit is situated close to the Filipstad-type granitic intrusion, this granite is unlikely to have a genetic relationship with the sulphide mineralization, because the sulphide skarns were deformed at about 1,860 Ma, whereas the postkinematic Filipstad-type granite is dated at +- 1,640Ma (Oen, 1982). Hydrothermal fluids at estimated temperatures around 550°C, presumably heated by the coeval solidifying mafic sills and dykes, are considered responsible for the dissolution and transport of sulphur from the mafic rocks, and of metals from both mafic and felsic rocks underlying the Gruvåsen marbles, and for the redeposition of metals and sulphur in the Gruvåsen sulphide skarn deposit.

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Schwefelisotopen der Gruvåsen Sulfid-Skarnlagerstätte, Bergslagen, Schweden

Zusammenfassung Die sulfidischen Skarne von Gruvåsen, West-Bergslagen, sitzen in Mergeln and Metaquarziten auf, die von zahlreichen mitelproterozoischen, geringmächtigen mafischen Sills und Gängen durchdrungen werden. Die Sulfid-Skarne sind zoniert. Im zentralen Bereich der Mineralisation treten Cu-Zn-Fe-sulfidreiche Pyroxen-Skarne auf (+- Scheelit, Molybdenit, Cassiterit, Wismuth), während die Randzonen vorwiegend aus Zn-Fe-Pb-As-sulfidreichen Amphibol-Skarnen bestehen. Die zentralen Skarnanteile zeigen engen Zusammenhang mit einer lokalen K-Alteration der Mergel, Metaquarzite und mafischen Intrusionen. In der zentralen Zone liegen die ³⁴ S-Werte der Sulfide zwischen + 0.5 und + 1.3%, in der Randzone zwischen - 1.43 und + 1.5%. SchwefelisotopenGeothermometrie von Sulfidpaaren (Ohmoto & Rye, 1979) ergaben Temperaturen um 550°C. Diese stimmen mit den Temperaturen aus den Silikat- und Sulfidparagenesen von 550–600°C gut überein. Obwohl die Gruvåsen Lagerstätte nahe der FilipstadTyp Granitintrusion liegt, erscheint eine genetische Verbindung mit der Sulfidmineralisation unwahrscheinlich, da die Sulfid-Skarne ein Deformationsalter von 1860 Mio zeigen, während der postkinematische Filipstad-Typ Granit auf +- 1640 mio datiert ist (Oen, 19982). Es wird vermutet, daß hydrothermale Lösungen, die durch die erstarrenden mafischen Sills und Gänge auf etwa 550°C aufgeheizt worden sind, für die Vererzung verantwortlich sind. Der Schwefel kann aus den mafischen Gesteinen bezogen werden, die Metalle aus mafischen und felsischen Gesteinen, die die Gruvåsen Mergel unterlagern. Hydrothermale Aktivität verursachte Lösung, Transport und Umlagerung des Schwefels und der Metalle in die Gruväsen Sulfid-Skarn Lagerstätte.

     

Recent iron ore formation in Lake Malawi,Africa

Nontronite, limonite (with opal) and vivianite are forming at present in the aereated, shallower parts (water depths <250 m) of Lake Malawi. They overlie diatomite or coarse grained clastic sediments. Our investigations indicate a precipitation of nontronite and limonite (and opal) at the sediment/oxic water interface from geothermal solutions rich in SiO₂ percolating through the sedimentary fill of the basin. Under reducing conditions and a pH less than 7 (as occurring in the deeper parts of our sediment cores) iron and manganese are leached and discharged into the lake. In the anoxic parts of the lake (water depth greater than 250 m) Fe³⁺- and Mn³⁺-hydroxide are precipitated within the lake's water in the mixing zone of the aerobic with the anaerobic water bodies. High dispersion and a strong supply of detrital material, however, prevent a stronger enrichment of the hydroxides in the sediment. The formation of vivianite can be explained by a dissolution of Ca-phosphate (fish debris) within the sediment and a re-deposition as Fe-phosphate in the uppermost sediment layers under reducing but slightly alkaline conditions. The results of our investigations on Recent iron formation in Lake Malawi offer an explanation for the genesis of certain sedimentary iron ores in the geological past. They indicate that a formation of iron-rich sediments — including the silicate facies — is not restricted to the marine environment.

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Zusammenfassung Nontronit, Limonit (und Opal) sowie Vivianit werden an zahlreichen Stellen des südlichen Malawi-Sees in Wassertiefen bis 250 m (aerober Bereich) abgeschieden und bilden dort die jüngste sedimentäre Einheit über Diatomit oder grobklastischem Sediment. Es muß angenommen werden, daß die Bildung der Eisenmineralien aus geothermalen Lösungen erfolgt, die reich an gelöster Kieselsäure und Fe²⁺ (untergeordnet Mn²⁺) sind, wobei Eisen und Mangan aus dem Sediment selber stammen, da heiße Quellen außerhalb des Malawi-Sees diese Elemente nicht enthalten. Die Auslösung von Eisen und Mangan erfolgt durch saure Lösungen im reduzierenden Milieu unter Bedingungen, wie sie im tieferen Teil der Sediment-Kerne angetroffen wurden (pH bis 3,6!). Beim Zusammentreffen dieser Lösungen mit dem sauerstoffhaltigen, schwach alkalischen Wasser des Malawi-Sees kommt es zur Ausfällung von Nontronit oder — bei wahrscheinlich höherem Redox-Potential — von Limonit und Opal. Beim Austritt der Fe²⁺, Mn²⁺- und SiO₂-reichen Lösungen in den anaeroben Teil des Malawi-Sees (Wassertiefen größer als 250 m) unterbleibt zunächst eine Ausfällung. Erst in der Mischzone des anoxischen mit dem oxischen Wasserkörper können Fe³⁺- und Mn³⁺-Hydroxide ausgeschieden werden, die jedoch infolge hoher Dispergierung und starker Zufuhr von klastischem Material eine starke Verdünnung erfahren. Für die Vivianit-Bildung kann angenommen werden, daß ein in den Sedimenten häufig vorhandener Apatit-Anteil (Fischreste) durch die sauren Lösungen aufgelöst und in den obersten Sedimentschichten (reduzierendes Milieu, pH jedoch >7) zusammen mit Fe²⁺ der Lösung als Vivianit abgeschieden wird. Die vorliegenden Untersuchungen geben Hinweise auf die Bildung bestimmter fossiler sedimentärer Eisenerze und zeigen gleichzeitig, daß die Genese eisenreicher Sedimente — auch von silikatischem Fazies-Typ — nicht an den marinen Ablagerungsraum gebunden ist.

     

Das Problem Akmit-Ägirin

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde erneut die Frage nach dem Zusammenhang zwischen der Farbe der Natriumeisenpyroxene und ihrer chemischen Konstitution aufgeworfen. Da die früheren Versuche, diese Frage auf analytischem Wege zu lösen, nicht zum Ziele geführt hatten, wurde hier das reine Endglied NaFe^IIIISi₂O₆ synthetisch hergestellt; in weiteren Versuchen wurden Na und Fe³⁺ durch andere Ionen zu einem kleinen Teil ersetzt und der Einfluß auf die Farbe ermitteltEs wurden Versuche durchgeführt, bei denen Na durch Ca oder Cd, Fe³⁺ durch Mg, Mn²⁺, Fe²⁺, Co, Ni oder Zn ersetzt wurde; bei weiteren Versuchen wurde anstelle von Fe³⁺ zu einem kleinen Teil sowohl eines der obengenannten 2wertigen Ionen als auch Ti⁴⁺ oder Zr⁴⁺ eingebaut. Die erhaltenen Mischkristalle wurden optisch und röntgenographisch untersucht.Zur näheren Charakterisierung dieser Mischglieder wurde in einer Reihe von Schliffen das Absorptionsspektrum in verschiedenen kristallographischen Richtungen bestimmt und mit den ebenfalls aufgenommenen Absorptionskurven von natürlichen Ägirinen verglichen.Auf Grund der synthetischen Versuche werden folgende Definitionen vorgeschlagen: Die Namen Akmit und Ägirin sollen weiterhin für Natriumeisenpyroxen nebeneinander beibehalten werden, wobei die Abgrenzung gegenüber Ägirinaugit gemäß dem Vorschlag vonTröger (2) vorgenommen werden kann. Für die Unterscheidung der beiden Varietäten soll gemäß den bisherigen Gepflogenheiten die Farbe maßgebend sein.Das reine Endglied NaFe^IIISi₂O₆ ist braun und muß deshalb als Akmit bezeichnet werden.Ferner sind mit Akmit die Mischkristalle zu bezeichnen, bei denen das Fe³⁺ durch Mn ersetzt ist, da auch diese Glieder braune Farbe aufweisen; die Ansicht vonGrout konnte also durch synthetische Versuche bestätigt werden.Die grüne Farbe der Ägirine in RichtungX undY wird durch die gleichzeitige Anwesenheit von 2- und 3wertigem Eisen hervorgerufen, so daß als Ägirin diejenigen Mischkristalle zu bezeichnen sind, bei denen 3wertiges Eisen durch zwertiges ersetzt ist. Der Einfluß des 2wertigen Eisens überwiegt dabei gegenüber dem Einfluß anderer Ionen.Das häufigere Auftreten des Ägirin gegenüber Akmit hat also seine Ursache darin, daß in der Natur 2wertiges Eisen praktisch stets vorhanden ist.Die Gitterkonstanten von Akmit und Ägirin sind im Bereich der hier erzielten Meßgenauigkeit gleich und wurden wie folgt bestimmt:a = 9,66 Åb = 879 Åc = 5,26 Å = 72,7 °Die Arbeit wurde gefördert durch eine Spende keramischen Materials zum Bau der Versuchsöfen, wofür ich auch an dieser Stelle der Fa. Stemag in Lauf meinen Dank aussprechen möchte.Der Fa. Elchem in Nürnberg danke ich für die Durchführung der Spektralanalysen sowie für die Anfertigung einer Aufnahme mit der Guinier-Kammer.Ferner danke ich dem Institut für Anorganische Chemie der Universität Erlangen für Überlassung, bzw. Anfertigung einiger Substanzen.     

Petrogenesis of Eclogite inclusions in the Moses Rock dyke,Utah, U.S.A.

Summary A detailed electron microprobe study of the mineralogy of fifteen eclogites from the Moses Rock kimberlitic dyke, Utah, has demonstrated complexity in compositional zoning of minerals. Most of the eclogites examined are of the almandine-jadeite type and zonal and irregular variation in grossular content of garnet and acmite, jadeite and diopside-hedenbergite content of pyroxene produce large uncertainties in temperature estimates based on Fe/Mg partitioning between garnet and clinopyroxene. Zoning pattems of increasingX _Mg in both clinopyroxene and garnet, and increasingX _Jd in clinopyroxene, suggest the introduction of Mg and Na throughout the evolution of these essentially bimineralic assemblages. Averaged data yield temperatures from 340°C to 500°C at 10 kbar for compositions of rims of coexisting garnet and clinopyroxene. Two samples contain pyrope-rich gamets but coexisting pyroxenes are extremely magnesian and temperatures of equilibration of both primary omphacite-pyrope and secondary omphacite-almandine/pyrope-chlorite are only slightly higher (500–650° at 10 kbar) than those for almandine jadeite eclogites and estimates overlap with those of some examples of the latter type. Unlike the majority of almandine-jadeite eclogites, two examples contain garnets with almandine-cores and pyrope-rich rims without accompanying variation in grossular content. The simple interpretation of these samples as evidence of garnet growth during prograde metamorphism is precluded by complex zoning in coexisting clinopyroxene. The eclogites provide evidence for the presence of a metamorphic terrane including rocktypes resembling those of blueschist terranes beneath the Colorado Plateau but do not permit deduction of theP,T path by which such rocktypes reached theirP,TT-conditions (10 kbar, 400–600°C) of metamorphism.

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Petrogenese von Eklogit-Einschlüssen im Moses Rock Dyke, Utah, U.S.A.

Zusammenfassung Eine detaillierte Studie der Mineralogie von fünfzehn Eklogiten vom Moses Rock Kimberlit-Dyke (Utah) mittels mikrosonde zeigte komplexe Zonierung der Zusammensetzung der Minerale. Die meisten der untersuchten Eklogite gehören zum Almandin-Jadeit-Typ; zonare und irreguläre Variationen der Grossularkomponente der Granate und der Akmit-, Jadeit- und der Diopsid-Hedenbergitkomponenten der Pyroxene resultieren in großen Unsicherheiten bei Temperaturabschätzungen auf der Basis von Fe/Mg-Verteilungen zwischen Granat und Clinopyroxenen. Durchschnittswerte von Randzonen koexistierender Granate und Clinopyroxene ergeben Temperaturen von 340°C bis 500°C für 10 kb.Zwei Proben enthielten pyropreichen Granat, die koexistierenden Clinopyroxene sind extrem Mg-reich und die Gleichgewichtstemperaturen sowohl von primärem Omphacit-Pyrop als auch von sekundärem Omphacit-Almandin/Pyrop-Chlorit sind nur geringfügig höher (500°–600°C bei 10 kb) als die für Almandin-Jadeit-Eklogite; die Schätzungen überlappen mit denen von einigen Proben des letzteren Typs.Im Gegensatz zur Mehrheit der Almandin-Jadeit-Eklogite enthalten zwei Proben Granate mit almandinreichen Kernen und pyropreichen Rändern ohne gleichzeitige Schwankungen im Grossulargehalt. Eine einfache Interpretation dieser als Beweis für Granatwachstum während prograder Metamorphose muß jedoch ausgeschlossen werden, da die koexistierenden Clinopyroxene komplex zoniert sind.Die Eklogite können als Beweis angesehen werden für das Vorhandensein eines metamorphen Bereichs unter dem Colorado-Plateau, der Gesteinstypen enthält, die denen der Glaukophanschieferfacies ähneln. Es können jedoch keine Aussagen über denP-T-Weg gemacht werden, über den diese Gesteinstypen ihre heute feststellbarenP-T-Bedingungen (400°–600°C, 10 kb) erreicht haben.

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With 7 Figures     

Über den schwermineralgehalt der von P. Sabban untersuchten heidesandproben

Zusammenfassung P. Sabban hat in einer 1897 erschienen Arbeit von 76 Sanden aus der südwestlichen Mecklenburgischen Heide genaue Zahlenwerte über Korngrße und Schwermineralgehalt nebst geologischen Vorkommensangaben veröffentlicht, ohne jedoch diese Datensammlung irgendwie weiter auszuwerten. Eine solche Auswertung auf statistischer Grundlage ist hier durchgeführt. Die Sande bestehen im wesentlichen aus 2 Korngrößen: 0,5–0,15 mm (d) und < 0,15 mm (e). Am häufigsten sind Sande mit d:e = 1:l. Der Schwermineralgehalt (s) ist im Mittel 0,95%.s sinkt mit steigendemd. Alle Sande mitd/e > 2 1/2 habens < 1. Bei den 47 als jüngstes Übergewehtes bezeichneten Sanden sind die Typen mitd > e häufiger. Diese zeigen ein geringeress (0,S). Die selteneren mitd <e haben ein mittlerss von 1,3. Im Mittel hat die ganze Gruppe gleichens-Gehalt wie die Dünen- und Heidesande. Es dürfte sich um eine Windsortierung handeln, bei welcher ein feinkörnigerer Anteil mit relativ höherem Schwermineralgehalt ausgeblasen wurde. Die sicher wassersortierten Talsande der Niederung um Dömitz und Boizenburg haben niedriges-Werte (0,3–0,8), die übergewehten Sande auf dem alten Diluvialplateau bei Lübthen höheres-Werte und feineres Korn. Nebenbei wird vergleichsweise aus Messungen des Verfassers die Schwermineralmenge des Strandsandes von Warnemünde als in Übereinstimmung stehend mit derjenigen des Geschiebemergels, von dem jener genetisch abzuleiten ist, nachgewiesen.     

On distinguishing quartz of hydrothermal or metamorphogenic origin in different monomineralic veins in the eastern part of Germany

Summary Investigations were made on quartz veins in rocks of the crystalline basement of the German regions Sachsen, Thüringen and Harz Mountains in the former GDR characterizing them genetically for industrial purposes. Fluid inclusions show differences in frequency, size, shape and filling degree between hydrothermal and metamorphic quartz. Homogenization temperatures range from 200 to more than 300°C for metamorphic quartz and from about 100 to more than 250°C for hydrothermal quartz. Pressure corrected homogenization temperatures of metamorphic quartz fluid inclusions exceed 500°C but are available only for this type. Pressures determined for metamorphic quartzes range from 120 to more than 300 MPa. Cryometrically analysed salinity varies from relatively low values (about 10 equiv.-% NaCl) for metamorphic quartz to widely scattered values (8 to 26 equiv.-% NaCl) for the hydrothermal type. The results agree well with the composition of the occluded solutions determined by chemical analysis which range from 20 to 160 g/l for metamorphic quartz, and from 50 and more than 300 g/l for hydrothermal quartz. Chemistry of the metamorphic quartz inclusions is dominated by Na, Cl and HCO₃ ions, whereas Ca ions prevail in hydrothermal quartz. Some of the properties found are important for the melting behaviour of quartz in glass production.

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Zusammenfassung An Quarzgängen in Gesteinen des kristallinen Fundamentes Sachsens, Thüringens und des Harzes in der ehemaligen DDR wurden Untersuchungen zur genetischen Charakterisierung im Zusammenhang mit einer industriellen Nutzung durchgeführt. Mit Hilfe der Methoden der EinschluBforschung und ergänzender Spurenelement- und isotopengeochemischer Analysen war es möglich, Unterscheidungsmerkmale abzuleiten. Bereits mikroskopische Beobachtungen an Einschlüssen in den beiden Quarztypen zeigen Unterschiede in Häufigkeit, Größe, Form und Füllungsgrad. Die Homogenisierungs-temperaturen schwanken zwischen 200 und über 300°C für die metamorphogenen und von 100 bis über 250°C für die hydrothermalen. Druckkorrigierte Homogenisierungs-temperaturen übersteigen 500 °C bei den metamorphogen gebildeten Einschlüssen, sind aber nur für diese erhältlich. Die an den metamorphogenen Quarzen bestimmten Drücke nehmen Werte zwischen 120 bis über 300 MPa an. Die kryometrisch bestimmten Salinitäten bewegen sich zwischen niedrigen Konzentrationen (etwa 10 NaCl-Äquiv.-%) für metamorphogene und stark schwankenden (8 bis 26 NaCI Äquiv.-%) für die hydrothermalen. Diese Ergebnisse stimmen gut mit den chemischen Zusammensetzungen der eingeschlossenen Lösungen überein, die Werte zwischen 20 und 160 g/l für die metamorphogenen Quarze sowie 50 bis über 300 g/l für hydrothermale ergeben. Der Chemismus der Lösungen in metamorphogenen Quarzen zeigt dominante Na-, Cl- und HCO₃-Ionen, während in den hydrothermalen Ca-Ionen überwiegen. Einige der festgestellten Eigenschaften sind für das Einschmelzverhalten der Quarze bei der Herstellung von Silicaglas von Bedeutung.

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With 8 Figures     

Metamorphogenic barite-pyrite (Pb-Zn-Ag) veins at pollone, apuane alps, tuscany: vein geometry, geothermobarometry, fluid inclusions and geochemistry

Summary The barite-pyrite-(Pb-Zn-Ag) deposit of Pollone is located in the southernmost tip of the Apuane Alps metamorphic core complex, and is hosted by a siliciclastic formation of pre-Norian age. The southern sector of the deposit mainly consists of stratiform, supposedly syngenetic, barite-pyrite orebodies, whereas the northern area is characterized by a barite-pyrite-(Pb-Zn-Ag) vein system. Vein geometry in the northern area is controlled by a shear zone, developed during the greenschist facies metamorphism which affected the Apuane Alps core complex between 27 and 8 Ma, that was responsible for fluid focusing and vein emplacement. At Pollone, arsenopyrite and chlorite geothermometers show broadly comparable results, and suggest local metamorphic peak temperatures between 320 and 350°C. Phengite geobarometry indicates minimum pressures of about 3.5 kbar. Fluid inclusion data and mineral equilibria suggest that the mineralizing fluids were initially hotter than the country rocks (about 450°C at 3.5–4.0 kbar). Rocks in direct contact with the orebodies are depleted in Rb and enriched in Sr in comparison to similar rocks elsewhere in the area. This is attributed to the presence of Rb-poor muscovite and Sr-rich barite. Rb-depleted muscovites suggest mineral-fluid interaction in a rock reservoir characterized by a different (modal) mineralogical composition than the Pollone host rocks. The progressive decrease of Sr in barite with increasing distance from the orebodies may be explained with a temperature decrease along the infiltration paths of mineralizing fluids (i.e., from the vein into the wall rocks). The similar O-isotope composition of quartz from veins and host rocks is explained with the overall homogeneous O-isotope composition of the Alpi Apuane basement rocks. This indicates a limited interaction between mineralizing fluids and the rocks exposed at Pollone. Remobilization of syngenetic orebodies was conceivably of minor importance in the production of metamorphogenec veins. Fluid cooling along a major tectonic lineament is thought to be responsible for barite deposition.

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Die metamorphogenen Baryt-Pyrit (Pb-Zn-Ag) Gänge von Pollone, Apuanische Alpen, Toskana: Geometrie der Gänge, Geothermobarometrie, Flüssigkeitseinschlüsse und Geochemie

Zusammenfassung Die Baryt-Pyrit (Pb-Zn-Ag) Lagerstätte von Pollone liegt im südlichsten Ende des metamorphen Kern-Komplexes der Apuanischen Alpen, und sitzt in einer siliziklastischen Formation prä-Norischen Alters auf. Der südliche Sektor der Lagerstätte besteht hauptsächlich aus stratiformen, wahrscheinlich syngenetischen Baryt-Pyrit-Erzkörpern, während der nördliche Teil des Gebietes durch ein Baryt-Pyrit (Pb-Zn-Ag) Gangsystem charakterisiert wird. Die Geometrie der Gänge im Nordteil wird durch eine Scherzone kontrolliert, die während einer grünschieferfaziellen Metamorphose entstanden ist, die den Kernkomplex der Apuanischen Alpen zwischen 27 und 8 Ma betroffen hat. Diese Scherzone war auch für die Zufuhr der Fluide und die Platznahme der Gänge verantwortlich. In Pollone zeigen Arsenopyrit- und Chlorit-Geothermometrie weithin vergleichbare Ergebnisse und weisen auf lokale Maximaltemperaturen der Metamorphose zwischen 320 und 350°C hin. Phengit-Geobarometrie läßt Minimal-Drucke von ungefähr 3,5 kbar erkennen. Fluidflüssigkeitseinschluß-Daten und Mineral-Gleichgewichte zeigen, daß die erzbringenden Fluide ursprünglich heißer als die Wirtsgesteine waren (ca. 450 °C für P von 3,5 bis 4 kbar). Gesteine, die im direkten Kontakt mit den Erzkörpern sind, zeigen eine Anreicherung an Rb und eine Anreicherung an Sr, im Vergleich mit ähnlichen Gesteinen, die im Gebiet anzutreffen sind. Dies wird auf das Vorkommen von Rb-armen Muscovit und Sr-reichen Baryt zurückgeführt. An Rbabgereicherte Muscovite legen Mineral-Fluid-Reaktionen nahe, die in einem Gesteinsreservoir abliefen, das durch eine andere mineralogische Zusammensetzung als die Wirtsgesteine von Pollone charakterisiert war. Der zunehmende Verlust von Sr im Baryt mit zunehmender Entfernung von den Erzkörpern, kann durch einen Temperaturabfall entlang der Infitrations-Pfade der erzführenden Lösungen erklärt werden (d.h. von Gang in die Nebengeseine). Die ähnliche Sauerstoff-Isotopen-Zusammensetzung für Quarz aus den Gängen und den Nebengesteinen läßt sich auf die allgemein homogene Sauerstoffisotopen-Signatur des Basements der Apuanischen Alpen zurückführen. Dies weist auf beschränkte Wechselwirkung zwischen erzführenden Lösungen und den in Pollone anstehenden Gesteinen hin. Die Remobilisation von syngenetischen Erzkörpern in Pollone war nur von geringer Bedeutung für die Entstehung der metamorphogenen Gänge. Abkühlung der Fluide an einem wichtigen tektonischen Lineament gilt als Ursache für den Absatz von Baryt.

     

Platinum-, palladium- and gold-rich arsenide ores from the Kylmäkoski Ni-Cu deposit

Summary The Kylmäkoski deposit consists of a disseminated primary Ni-Cu mineralization hosted by a differentiated ultramafic body. It also shows sulfide veins (tens of meters long and up to 20 cm thick) that evolve laterally to massive Ni-arsenide ores. In these sulfide/arsenide veins, three different ore assemblages can be distinguished: 1) sulfide ores (S ores) composed of pyrrhotite, pentlandite and chalcopyrite with minor amounts of cubanite, sphalerite and argentopentlandite which locally occurs intergrown with Ag-free pentlandite; 2) sulfide/arsenide ores (S/As ores) made up of the former S ores corroded and replaced by nickeline (locally with graphite), with gersdorffite filling discordant veins, abundant minute grains of sudburyite and accessory molybdenite, ullmanite, stibnite, galena and breithauptite; 3) arsenide ores (As ores) composed of nickeline, maucherite and disseminated, zoned cobaltite, with minor chalcopyrite, cubanite, sperrylite, sudburyite, electrum, galena, altaite and pilsenite. These veined ore assemblages were generated by the remobilization of primary, late magmatic arsenide-rich ores (well represented in the Vammala mine) by the intrusion of pegmatitic fluids derived from the partial melting of the metasedimentary country rocks.The early fractional crystallization of the monosulfide solid solution produced a residual As-rich melt that collected most noble metals (specially Pt, Pd and Au) leaving the primary Ni-Cu sulfide ores impoverished in these elements. In fact, late magmatic arsenide ores from Vammala contain up to 42.5 ppm Pd (in the form of extremely fine inclusions of sudburyite in nickeline and maucherite, and dissolved in trace amounts in the lattice of the latter Ni arsenides) and 9.6 ppm Au (concentrated in abundant minute inclusions of electrum in Ni arsenides). Later, during the remobilization of the primary arsenide ores of Kylmäkoski, Pd concentrated both in S/As and As ores in the form of sudburyite and in a rare PdBi compound. It also occurs in trace amounts in nickeline from S/As ores and in maucherite from As ores. Pt mainly concentrated in As ores as sperrylite and, in minor amounts in pilsenite and in cobaltite coronas around sperrylite. It occurs in trace amounts in the cores of zoned cobaltite. Gold is always present in the form of irregular grains of electrum in As ores.

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Pt- Pd- und Au-reiche Arseniderze von der Ni-Cu Lagerstätte Kilmäkoski (Vammala Nickel-Gürtel, SW Finnland)

Zusammenfassung Die Lagerstätte Kilmäkoski ist eine disseminierte primäre Ni-Cu-Vererzung, die in einem differenzierten ultramafischen Körper aufsitzt. Hier treten auch Sulfid-Gänge, die bis zu Zehnern von Metern lang und bis zu 20 cm mächtig sein können, auf; aus diesen entwickeln sich lateral massive Nickel-Arsenid Erze. Drei Erzparagenesen können in diesen Sulfid-Arsenid-Gängen unterschieden werden: 1. Sulfidische Erze mit Pyrrhotin, Pentlandit, Kupferkies und geringen Mengen von Cubanit, Zinkblende und Argentopentlandit der örtlich mit Ag-freiem Pentlandit verwachsen ist 2. Sulfid-Arsenid Erze, die aus korrodierten und durch Rotnickelkies verdrängten Sulfid-Erzen bestehen. Diese führen örtlich Graphit, Gersdorffit kommt als Füllung diskordanter Gänge vor. Außerdem gibt es verbreitet kleine Körner von Sudburyit und akzessorischem Molybdänit, Ullmanit, Antimonglanz, Bleiglanz und Breithaup tit. 3. Arsenid-Erze, die aus Rotnickelkies, Maucherit und disseminiertem, zonarem Kobaltit, mit Kupferkies, Cubanit, Sperrylit, Sudburyit, Elektrum, Bleiglanz, Altait und Pilsenit als Nebengemengteile bestehen. Diese gangförmigen Erzparagenesen entstanden durch die Remobilisation von primären, spätmagmatischen Arsenidreichen Erzen, die in der Vammala-Mine sehr gut aufgeschlossen sind, und auf die Intrusion pegmatitischer Fluide zurückgehen, die durch teilweises Aufschmelzen der metasedimentären Nebengesteine entstanden sind.Die frühe fraktionierte Kristallisation der Monosulfid Solid Solution führte zu einer residualen As-reichen Schmelze, die den Großteil der Edelmetalle (besonders Pt, Pd und Au) aufgenommen und die primären Ni-Cu Sulfiderze an diesen Elementen verarmt zurückgelassen hat. Spätmagmatische Arseniderze aus Vammala enthalten bis zu 42,5 ppm Pd (in Form von extrem feinkörnigen Einschlüssen von Sudburyit in Rotnickelkies und Maucherit, und als Spurengehalte im Gitter der späten Nickel-Arsenide), sowie 9,6 ppm Au, das hauptsächlich in den verbreiteten winzigen Einschlüssen von Electrum in Nickelarseniden vorkommt. Während der späteren Remobilisierung der primären Arseniderze von Kylmäkoski wurde Pd sowohl in S/As und As-Erzen in der Form von Sudburyit und in einer seltenen Pd-Bi Verbindung konzentriert. Es kommt auch als Spurenelement im Rotnickelkies aus S/As-Erzen und im Maucherit aus As-Erzen vor. Pt is vorwiegend in As-Erzen konzentriert, und zwar als Sperrylit, sowie in geringen Mengen in Pilsenit und in Colbaltit-Rändern um Sperrylit. Es kommt in Spurenelementen in den Kernen von zonaren Kobaltiten vor. Gold liegt stets in Form unregelmäßiger Elektrum-Körner in As-Erzen vor.

     

Über die natürlichen Faser- und Aggregationstypen beim SiO2, ihre Verwachsungsformen,Richtungsstatistik und Doppelbrechung

Zusammenfassung Die bis jetzt sicher bekannten Fasertypen [11$0], [0001], [1010] bei Quarz sind auf Grund ihrer abnehmenden Häufigkeit wahrscheinlich strukturbedingt durch Ketten abnehmender Bindungsstärke in diesen Richtungen. Beim Lussatit, der in Richtung der Faserachse die gleiche Gitterkonstante wie der Chalzedon Typ [1120] besitzt, entspricht die Faserrichtung ebenfalls einer Kette stärkster Bindung. Lussatin wurde von mir nicht beobachtet, jedoch eine entsprechende Lamellentextur von Tief-Cristobalit nach (111), der sog. Pseudolussatin. In gleicher Weise wurde Pseudoquarzin (mit derc-Achse parallelgestellte Quarzkristallite, ohne sichtbare Korn- oder Fasergrenzen; zum Teil in länglichen.Aggregaten mit negativer Längsrichtung, zum Teil mit schiefer Auslöschung) neu festgestellt. Diese beiden Aggreagationsformen wirken auf das polarisierte Licht wie Einkristalle.Manche Quarzin-Sphärolithe, aber auch manche Chalzedone, entstehen durch Umkristallisation aus Cristobalit-Opal. Die Mehrzahl der Chalzedone enthält sphärolithische Teilaggregate, deren Umrißformen als Begegnungsflächen beim Wachstum aus einem Kieselgel; unter speziellen Annahmen vielleicht auch beim Wachstum aus der Lösung verständlich sind. Rhythmische Lösungsnachschübe sind bezeichnend für viele Chalzedone. Der Quarzin bildet in mancher Hinsicht eine Übergangsform vom Chalzedon [1120] zum freigewacksenen Drusenquarz.Der Chalzedon enthält wahrscheinlich keinen Opal im mineralogischen Sinn, jedenfalls keinen Cristabolit-Opal. Der Opal-Gehalt ist wohl als stärkere Abweichung vom Idealgitterbau des Quarzes aufzufassen.Die Eigenschaften der Faseraggregate hängen eng mit der Textur zusammen. Es wird gezeigt, daß außer der Schärfe auch die Lage wichtiger Reflexe im Faserdiagramm mit dem Orientierungsgrad, einer neu eingeführten statistischen Maßzahl für die Häufigkeitsverteilung der Kristallite, variiert. Kristalloptisch interessant ist der Nachweis; daß die Anomalien der Doppelbrechung beim Chalzedon in erster Linie vom Orientierungsgrad abhängen, während der Wassergehalt und in manchen Fällen die Formdoppelbrechung als zusätzliche Faktoren auftreten.Der methodische Teil A enthält technische Verbesserungen der röntgenographischen Texturbestimmung und ausführliche Angaben über die statistische Auswertung von Faserdiagrammen, sowie über systematische Fehler in den Faserdiagrammen, die durch schlechte Textur bedingt sind. Ferner wird eine einfache Verteilungsfunktion für die Häufigkeitsverteilung der Kristallite erläutert und ihr Gebrauch auch für die quantitative Auswertung einfacher Gefügediagramme beschrieben.