Bathymetry of Molloy Deep: Fram Strait between Svalbard and Greenland

The sea floor of Fram Strait, the over 2500 m deep passage between the Arctic Ocean and the Norwegian-Greenland Sea, is part of a complex transform zone between the Knipovich mid-oceanic ridge of the Norwegian-Greenland Sea and the Nansen-Gakkel Ridge of the Arctic Ocean. Because linear magnetic anomalies formed by sea-floor spreading have not been found, the precise location of the boundary between the Eurasian and the North American plate is unknown in this region. Systematic surveying of Fram Strait with SEABEAM and high resolution seismic profiling began in 1984 and continued in 1985 and 1987, providing detailed morphology of the Fram Strait sea floor and permitting better definition of its morphotectonics. The 1984 survey presented in this paper provided a complete set of bathymetric data from the southernmost section of the Svalbard Transform, including the Molloy Fracture Zone, connecting the Knipovich Ridge to the Molloy Ridge; and the Molloy Deep, a nodal basin formed at the intersection of the Molloy Transform Fault and the Molloy Ridge. This nodal basin has a revised maximum depth of 5607 m water depth at 79°8.5N and 2°47E.     

Geodetic intersection on the ellipsoid

Through each of two known points on the ellipsoid a geodesic is passing in a known azimuth. We solve the problem of intersection of the two geodesics. The solution for the latitude is obtained as a closed formula for the sphere plus a small correction, of the order of the eccentricity of the ellipsoid, which is determined by numerical integration. The solution is iterative. Once the latitude is obtained, the longitude is determined without iteration.     

Trace metals in suspended particulate matter and in sediment trap material from a permanently anoxic fjord — Framvaren, South Norway

Geochemical studies of the trace metal concentrations in suspended particulate matter (SPM) and sediment trap material from a permanently anoxic fjord, Framvaren, South Norway in 1989 and 1993 indicate that extremely high concentrations of zinc (max = 183920 mg/kg), copper (max = 4130 mg/kg), lead (max = 2752 mg/kg), and cadmium (max= 8.1 mg/kg) sometimes (1993) occur in the SPM collected in the anoxic water layer. The highest concentrations of Zn occur just below the redoxcline at 22 m water depth (in 1993), and copper, lead and cadmium have maximum concentrations between 30 and 80 m depth, where the amount of total SPM is at a minimum (about 0.3 mg/L). On a mass per volume (g/L) basis, the maximum concentrations of Cd, Cu and Fe occur at the interface (21m) and those of Zn occur just below the redoxcline (22 m depth). The SPM and sediment trap data suggest that the metals are precipitated as sulfide minerals in the anoxic water. The presence of particulate sulfides was confirmed by SEM studies that show the occurrence of discrete metal (Cu, Fe, Pb, and Zn) sulfide particles in size from 10–20 m as well as framboidal pyrites (1–5 m in size). Higher levels of metal sulfides at intermediate depths rather than in the deep water of Framvaren (> 100 m), may be due to input of trace metals by water exchange over the sill in the upper part of the water column. In the deep water, less metal sulfide precipitation takes place due to depletion of trace metals, and the dilution of particulate metal concentrations by organic matter and by the chemogenic formation of calcite.     

Effects of water on strength and failure mode of coarse-grained granites at 300°C

Summary Deformation experiments have been performed in a triaxial compression cell at a temperature of 300°C and confining pressures up to 65 MPa using samples of homogeneous, fresh two-mica-granite (RM) and monzogranite (CM). The cylindrical specimens (d=70 mm, h=140 mm, V=540 cm³) were tested undrained under dry (105°C), as received, and water saturated conditions at deformation rates between and . The mechanical behaviour of the two types of coarse-grained, crystalloblastic granites is critically influenced by mineralogical composition, porosity, and the amount of intergranular water present in the samples. The failure stress of the CM granite is at about 65% of that of the RM granite; in both rocks strength decreases with increasing porosity and water content.The presence of interstitial water causes a failure mode of non-localized, homogeneously distributed microcracking in the central parts of the samples, whereas, in runs with dry granites, strain localization along a single shear fracture was observed. When aqueous fluids are present, the macroscopic style of deformation of granites appears to be ductile even at lowP andT conditions. Strength and angle of internal friction are reduced to very low values. The style of deformation, as well as the reduction of strength of the water-saturated rock samples, is due to mechanical and chemical effects of intergranular water at elevated temperatures.The maximum differential stresses measured for these coarse-grained granites are much lower than the strength commonly reported for other granites, e. g. Westerly and Charcoal granites. Our data suggest that the strength of the granitic crust under differential stress is lower than currently deduced from laboratory experiments.     

Synthetic zeolites formed from expanded perlite: Type,formation conditions and properties

Summary The starting material used was expanded perlite with a grain size < 40 m (74.5 wt.% SiO₂; 12.5 wt.% Al₂O₃). This material is a waste product obtained during the production of expanded perlite. The experiments were carried out with KOH solutions, mixtures of KOH and NaOH solutions (1:1) as well as NaOH solutions in the concentration range 0.5 N to 6.0 N at temperatures of between 100° and 140°C and with reaction periods of 2 hours to 13 days in closed system. In the experiments with KOH containing solutions zeolite ZK-19 (phillipsite), W (merlinoite), G (chabazite) and F (edingtonite) formed. Without addition of aluminium high percentages of zeolite ZK-19 (80–100 wt.%) and zeolite W (90–100 wt.%) were obtained. The addition of aluminium rendered possibly the formation of 90 to 100 wt.% of zeolite G and 85 to 100 wt.% of zeolite F, respectively. In the experiments with NaOH solutions analcime, zeolite Na-Pc (gismondine), zeolite HS (sodalite hydrate) and zeolite A formed. High percentages of zeolite Na-Pc (90–100 wt.%), zeolite HS (up to 100 wt.%) and analcime (up to 100 wt.%) were synthesized without addition of aluminium. The formation of high percentages of zeolite A (95–100 wt.%), however, needs the addition of aluminium, NaCI and seed crystals. The temperature stability of the zeolites decreases in the following sequence: K-F > K-W K-ZK-19 (Na), K-W Na, K-F G_si-rich (Na), K-ZK-19 >> Na-Pc G_si-poor. Zeolite A has a very good temperature stability up to temperatures of } 550 °C similar to that of zeolite K-W. At higher temperatures, however, its stability is very poor. The NH₄ ⁺-exchange capacities (meq/g) of the different zeolites amount to the following values: ZK-19:2.8 - 3.2; W:3.0 - 3.2; G:2.3 - 3.6; A:3.1 - 3.2; Na-Pc:3.5 - 3.6; F : 3.9 - 4.8.

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Zeolithsynthese aus Blähperlit—Art, Bildungsbedingungen und Eigenschaften

Zusammenfassung Ausgangsmaterial der experimentellen Untersuchungen war Blähperlit mit einer Korngröße < 40 ,m (74,5 Gew.-% SiO₂; 12,5 Gew.-% Al₂O₃). Dieses Material ist ein Abfallprodukt, das bei der Produktion von Blähperlit anfällt. Die Experimente wurden mit KOH-Lösungen, Lösungsgemischen aus KOH und NaOH (1:1) sowie mit NaOH-Losungen im Konzentrationsbereich 0,5 n-6,0 n bei Temperaturen von 100° – 140°C und über Reaktionszeiten von 2 Stunden bis zu 13 Tagen im geschlossenen System durchgeführt. In den Experimenten mit KOH-hältigen Lösungen bildeten sich die Zeolithe ZK-19 (Phillipsit), W (Merlinoit), G (Chabasit) und F (Edingtonit). Hohe Prozentgehalte an Zeolith ZK-19 (80 – 100 Gew.-%) und Zeolith W (90–100 Gew.-%) entstehen nur ohne Zugabe von Aluminium. Die Bildung von 90–100 Gew.-% Zeolith G bzw. 85–100 Gew. % Zeolith F ist dagegen durch die Zugabe von Aluminium möglich. In den Experimenten mit NaOH-Lösungen bildeten sich die Zeolithe Analcim, Na-Pc (Gismondin), HS (Sodalithhydrat) und Zeolith A. Hohe Prozentanteile an Zeolith Na-Pc (90–100 Gew.-%), HS (bis zu 100 Gew. %) und Analcim (bis zu 100 Gew.-%) wurden ohne Aluminium-Zugabe synthetisiert. Die Bildung von hohen Gehalten an Zeolith A (95–100 Gew. %) ist jedoch nur unter Zugabe von Aluminium, NaCl und Kristallkeimen möglich.Die Temperaturbeständigkeit der Zeolithe nimmt in der folgenden Reihenfolge ab: K-F > K-W - K-ZK-19 (Na), K-W Na, K-F G_si-reich (Na), K-ZK-19 >> Na-Pc G_si-am. Zeolith A weist bis zu Temperaturen von etwa 550°C eine gute Temperaturbeständigkeit auf, die in etwa der von Zeolith K-W entspricht. Bei höheren Temperaturen ist die Beständigkeit jedoch sehr gering.Die NH⁴⁺-Austauschkapazitäten (mÄqu/g) der verschiedenen Zeolithe erreichen folgende Werte: ZK-19:2,8 - 3,2; W:3,0 - 3,2; G:2,3 - 3,6; A:3,1 - 3,2; Na-Pc:3,5 -3,6; F:3,9 - 4,8.

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With 2 Figures     

Planar deformation features in quartz grains from the resurge deposit of the Lockne structure,Sweden

Abstract— Microscopic planar deformation features (PDFs) in quartz grains are diagnostic of shock meta-morphism during hypervelocity impact cratering. Measurements of the poles of sets of PDFs and the optic axis of 25 quartz grains were carried out for a sample of the Loftarsten deposit from the Lockne area, Sweden. The most abundant PDFs observed in the sample from the Lockne area correspond to those found at known impact craters (i.e., ω (1013} and π (1012). This study confirms the previous suggestion that the Lockne structure is an impact crater. The Loftarsten is, therefore, interpreted as the final stage of resurge deposition after a marine impact at Lockne in the Middle Ordovician.     

Nonlinear generation of ion loss-cone waves by electrostatic turbulence in the magnetosphere

Effects of plasma turbulence on the stability of electrostatic ion loss-cone waves are examined. The turbulence is assumed to be electrostatic with frequencies near 1.5 times the electron gyrofrequency and the frequencies of the generated waves are below the ion plasma frequency ω_pi>. A nonlinear growth rate of the order of 10^?2ω_pi may be obtained, when the amplitude of the turbulence is 20 mV/m. This is comparable to previously found growth rates of the linear ion loss-cone instability, in a plasma with large pitch angle anisotropy. Bounce averaged pitch angle diffusion coefficients are also presented for different models of the ion loss-cone wave spectrum.     

Crustal structure of the Rhenish Massif: results of deep seismic reflection lines Dekorp 2-North and 2-North-Q

The reflection seismic line DEKORP 2-N reveals an almost complete cross section through the Rhenohercynian Zone, the most external part of the Variscan orogen in Europe.The northern part of DEKORP 2-N and a NE-directed branch (2-N-Q) reveal the Cretaceous of the Münsterland basin and the underlying folded Palaeozoic rocks. The northward decreasing intensity of folding is depicted in great detail by the highly reflective Late Carboniferous coal-measures and deeper reflections down to the level of the Givetian/Frasnian shallow-water carbonates.In the Devonian and older rocks of the Rhenish Massif, bedding is only represented by relatively weak, short and irregular reflections. These are truncated by stronger, southward dipping reflections, which exhibit the listric curvature and flat/ramp geometry characteristic of faults. In the northern part of the section, the thrusts appear to be blind. From the Ebbe Anticline southwards, prominent reflections can be correlated with important thrust faults known from the surface, such as the Ebbe-, Siegen-, Müsen- and Sackpfeife- Thrusts, as well as further important thrust faults in the Lahn- and Dill Synclines. The basal thrust of the extremely thin-skinned Giessen Nappe is only recognizable for a very short distance.At depth, the thrusts flatten out in a relatively transparent zone between 3–5 s TWT, with strongly reflective bands at its bottom and top. The transparent zone might correlate with a high-conductivity layer detected in a magnetotelluric survey; it represents either graphitic metapelites or a zone with an interconnected, brine-filled pore space. The seismic record relates either to lithological differences, or to rheological boundaries.The lower crust in the north is characterized by a relatively transparent zone, which wedges out towards south under the northern margin of the Siegen Anticline. Comparisons with a similar feature in the ECORS profile »Nord de la France« suggest that the transparent zones in both sections correspond to a pre-Palaeozoic basement, such as it underlies the Brabant Massif. Further south, the lower crust is increasingly reflective.The curvilinear, thrust-related reflections are cut by a conjugate set of much weaker, N- and S-dipping reflectors indicating a later deformation with pure shear. Displacement of some marker reflections suggests late- or post-Variscan compression.In an alternative interpretation, these straight and weak reflections represent the only thrust faults, while the curvilinear elements might relate to bedding.A southward rise of the Moho from approx. 11 to 8.5 s TWT is probably due to Tertiary rifting.

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Zusammenfassung Das reflexionsseismische Profil DEKORP 2-N stellt einen fast vollständigen Querschnitt durch das Rhenohercynikum dar.Der nördliche Teil des Profiles 2-N sowie ein SW/NE-verlaufender Abzweig (2-N-Q) zeigen die Transgression der Münsterländer Kreide und das unterlagernde gefaltete Paläozoikum. Schichtgebundene Reflektoren (flözführendes Karbon, devonischer Massenkalk) bilden das Ausklingen der variscischen Faltung nach NW detailliert ab.In den devonischen und vordevonischen Sedimenten des rechtsrheinischen Schiefergebirges erzeugt die Schichtung nur relativ schwache, kurze und unregelmäßige Reflexionen. Diese werden von stärkeren, südfallenden Reflektoren abgeschnitten, die aufgrund ihrer listrischen Krümmung und flat/ramp-Geometrie wahrscheinlich als Überschiebungen zu interpretieren sind. Im Nordteil des Schiefergebirges sind diese Überschiebungen offenbar blind, werden also nahe der Oberfläche durch Faltung kompensiert. Im Ebbe-Sattel und weiter südlich lassen sich die meisten der starken, südfallenden Reflektoren zweifelsfrei mit bekannten Großüberschiebungen korrelieren (Ebbe-, Siegen-, Müsen-, Sackpfeife-Ü, sowie weitere Überschiebungen in der Lahn- u. Dill-Mulde). Die Basisüberschiebung der Giessen-Decke wird nur teilweise abgebildet.Zur Tiefe hin zeigen die Überschiebungen ein zunehmend flacheres Einfallen, und verschwinden in einer relativ transparenten Zone zwischen 3 und 5 s TWT, die im Hangenden und Liegenden durch dünne, stark reflektive Zonen begrenzt ist. Diese transparente Zone entspricht möglicherweise einer Zone hoher integrierter Leitfähigkeit, die in einem begleitenden magnetotellurischen Experiment nachgewiesen worden ist; es handelt sich entweder um einen Graphit-führenden Phyllit-Horizont oder eine mächtigere permeable Zone mit Elektrolyt-gefülltem Porenraum. Die hochreflektiven Bänder über und unter der transparenten Zone entsprechen entweder lithologischen Kontrasten oder rheologischen Grenzen, die vermutlich von einer scherenden Verformung überprägt worden sind.Die Unterkruste im N-Teil des Profiles enthält einen relativ transparenten Bereich, der nach Süden hin unter dem Nordteil des Siegener Sattels keilförmig ausläuft. Ein ähnliches Bild zeigt der Nordteil des ECORS-Profiles »Nord de la France«. Die transparenten Bereiche beider Profile entsprechen wahrscheinlich einem prä-paläozoischen kristallinen Basement, das das Brabanter Massif unterlagert und sich rechtsrheinisch fortsetzt. Südlich des transparenten Keiles wird die Unterkruste zunehmend reflexionsreicher. Die listrisch gekrümmten, an Überschiebungen gebundenen Reflektoren werden von einem konjugierten System schwächerer, N- u. S-fallender Reflektoren abgeschnitten, die auf eine jüngere, bruchhafte Verformung durch reine Scherung hindeuten. Der Versatz einiger älterer Reflektoren deutet auf spät- oder postvariscische Kompression hin.In einer alternativen Interpretation werden nur diese jüngeren Reflektoren als Überschiebungen gedeutet; die älteren, gekrümmten Elemente müßten dann primären lithologischen Grenzen entsprechen.Die Moho steigt von ca. 11 s TWT im N auf 8.5 s TWT unter dem Taunus an. Die Krustenverdünnung im Süden geht wahrscheinlich auf Dehnung im Tertiär zurück.

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Résumé Le profil sismique par réflexion DEKORP-2-N représente une transversale quasiment complète à travers la zone rhénohercynienne. La partie septentrionale du DEKORP-2-N ainsi qu'une branche de direction SW-NE (2-N-Q) mettent en évidence la transgression du Crétacé du Münsterland sur le Paléozoïque sous-jacent plissé. Des réflecteurs liés à la stratification (à savoir: le Houiller et les calcaires de plate-forme dévoniens) illustrent de façon détaillée la diminution vers le nord de l'intensité du plissement varisque.Dans les sédiments dévoniens et pré-dévoniens du Massif Rhénan à l'est du Rhin, la stratification ne fournit que que des réflexions relativement faibles, courtes et irrégulières. Elles sont tronquées par des réflecteurs plus intenses, à pendage sud qui, en raison de leur courbure listrique et de leur géométrie en «flat/ramp», doivent être interprétés comme des chevauchements. Dans la partie septentrionale du Massif, ces chevauchements sont apparemment aveugles, c'est-à-dire qu'ils sont compensés, près de la surface, par le plissement. Dans l'anticlinal d'Ebbe, ainsi que plus au sud, la plupart des réflecteurs intenses à plongement sud peuvent être corrélés avec des chevauchements majeurs connus, tels ceux de Ebbe, Siegen, Müsen, Sackpfeife et d'autres encore dans les synclinaux de la Lahn et de la Dill. Le chevauchement basai de la nappe de Giessen n'est que partiellement représenté.Les chevauchements deviennent de plus en plus plats en profondeur pour disparaître dans une zone relativement transparente qui se situe entre 3–5 sec TWT. Celle-ci est prise en sandwich par des zones minces à forte réflectivité. La zone transparente correspond probablement à une zone de conductivité intégrée élevée dont l'existence a par ailleurs été démontrée dans un essai magnétotellurique mené parallèlement. Il s'agit soit d'un horizon phyllitique graphiteux, soit d'une zone perméable plus épaisse dont les pores sont remplis d'électrolyte. Les bandes à haute réflectivité au-dessus et en-dessous de la zone transparente correspondent soit à des contrastes lithologiques, soit à des limites rhéologiques probablement accentuées par la déformation cisaillante.La croûte inférieure dans la partie septentrionale du profil comporte un domaine relativement transparent qui s'amincit vers le S et se termine, en dessous de la partie nord de l'anticlinal de Siegen, en forme de coin. La partie nord du profil ECORS «Nord de la France» montre une image semblable.Les domaines transparents des deux profils correspondent vraisemblablement à un soubassement cristallin pré-paléozoïque qui est sousjacent au Paléozoïque du Massif du Brabant et se prolonge vers l'est au-delà du Rhin. Au sud du coin transparent, la réflectivité de la croûte inférieure va en augmentant. Les réflecteurs listriques liés à des chevauchements sont recoupés par un système conjugué de réflecteurs plus faibles à plongement nord et sud qui indiquent des failles plus récentes. Le déplacement de quelques réflecteurs plus anciens suggère l'effet d'une compression tardiou post-varisque.Dans une interprétation alternative, seuls ces réflecteurs plus récents sont considérés comme correspondant à des chevauchements. Dans ce cas, les éléments courbes plus anciens devraient représenter des limites lithologiques primaires.Le Moho s'élève à partir de 11 sec TWT environ au nord jusqu'à 8.5 sec TWT en-dessous du Taunus. L'amincissement crustal au sud résulterait du régime de distension survenu au Tertiaire.

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DEKORP 2 Nord. x-t- ray-tracing'a. 6,0 6,6 /, — 7,0 8,2 /. 6,25 /. 28 30 . , .

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Abbreviations MORB Mid-Ocean Ridge Basalt - TWT two-way travel time, seconds (s) - CMP common mid-point - VP vibration point - SNR signal to noise ratio