Petrology of basalts from DSDP Hole 66-487

Basaltic rocks recovered at the Middle America Trench area off Mexico are typical plagioclase-olivine phyric abyssal tholeiites containing less than 0.2 wt.% K2O. Phenocrysts of plagioclase and olivine usually make up the aggregate. Plagioclase phenocrysts are Ca-rich and up to An90. Olivine phenocrysts, which are always attached to plagioclase phenocrysts, are magnesian, Fo88 to Fo89, and contain 0.2 to 0.3 wt. % of NiO. Plagioclase phenocrysts contain numerous glass inclusions with the Mg/Mg+Fe atomic ratio of 0.70 to 0.73, which is distinctly higher than the same ratio of the bulk rock (0.62-0.63). Olivine of Fo88 to Fo89 is equilibrated with the liquid with an Mg/Mg+Fe atomic ratio of about 0.7, assuming the KDMg-Fe between liquid and olivine of 0.3. Small droplets of glass within glass inclusions in plagioclase are more enriched in K2O and volatiles than the host glass. This enrichment may have been caused by the extraction of Al2O3 as plagioclase from the trapped liquid and implies its immiscibility. Aggregates of plagioclase with small amounts of olivine may have been floated from more primitive magma with an Mg/Mg+Fe atomic ratio of about 0.7, judging from the chemical characteristics mentioned above. Flotation must have occurred at relatively high pressure. Large crystals of plagioclase and smaller crystals of olivine are xenocryst rather than phenocryst. Parental magma of Leg 66 basalt was high-MgO olivine tholeiite.

Grain size percentiles and Mk values of coastal sediments from Schleswig Holstein, western Baltic Sea

In einer Fülle sedimentpetrographischer Arbeiten wird versucht, aus der Korngrößenverteilung und der Mineralzusammensetzung von Sanden Schlüsse auf ihre Herkunft, ihre Transportrichtung oder ihr Ablagerungsmilieu abzuleiten, die für die Lösung geologischer und ebenso auch wasserbaulicher Probleme nötig sind. Diese Literatur steckt noch voller Widersprüche und Fehlschlüsse. In der vorliegenden Arbeit wird daher versucht, den Mechanismus des Sandtransports vom Grundsätzlichen her besser verständlich zu machen. Das geschieht anhand zweier ausgewählter und eingehend untersuchter Beispiele aus dem Küstenbereich der westlichen Ostsee unter Einbeziehung der Erfahrungen an vielen Vergleichsproben aus verschiedensten Sedimentationsräumen. Unentbehrlich für das Verständnis der transportbedingten Veränderungen an den Sanden ist das sog. 'Äquivalenzprinzip' (Abschnitt 2). Es stellt fest, daß es in einem von einer Strömung transportierten Sediment immer Körner zwar verschiedener Korngröße, aber auch entsprechend verschiedener Dichte und/oder Kornform gibt, die miteinander transportiert und abgelagert werden, weil unter den herrschenden hydraulischen Bedingungen diese Eigenschaften einander voll kompensieren. In Abschnitt 3 wird kurz die von Rittenhouse angegebene Methode geschildert, mit der man an natürlichen Sedimenten unter der sehr allgemein gehaltenen 'Äquivalenzbedingung' gleicher Transportierbarkeit bestimmen kann, welches Korngrößenverhältnis ein bestimmtes Verhältnis der Dichten kompensieren kann. Die von Rittenhouse am Beispiel von Flußsanden gefundene Funktion zwischen der Dichte der Körner und ihrem Äquivalenzverhältnis gegen Quarzkörner wird hier als erste Näherung auch für die Transportverhältnisse von Strandsanden zugrunde gelegt. In Abschnitt 6 wird gezeigt, daß das auch gerechtfertigt ist. In Abschnitt 4 wird eine allgemein brauchbare Methode abgeleitet, mit der man nicht nur unter stark vereinfachenden Annahmen, sondern auch an Sanden mit realen, stets komplexen Korn-größenverteilungen die Folgen des Äquivalenzprinzips für die Verteilung von Mineralen verschiedener Dichte berechnen kann. Für jede Serie von Sanden, deren Korngrößenverteilungen entlang des Transportweges eine bestimmte, von den Transportbedingungen abhängige Entwicklung durchmachen, ergibt sich damit eine Kurvenschar, die beschreibt, wie sich die Mengen von Mineralien mit verschiedenen Dichten in den einzelnen Korngrößenklassen dabei ändern müßten, vorausgesetzt, daß sie im gesamten Korngrößenbereich gleich verfügbar wären. Diese Kurvenschar ist die 'Charakteristik' des betreffenden Transportfalles. Durch den Vergleich zwischen den nach der Charakteristik in den einzelnen Klassen zu erwartenden Mineralmengen mit den in dem betrachteten Transportfall tatsächlich gefundenen läßt sich deren relative, d. h. auf die Menge des Quarzes bezogene 'Verfügbarkeit' berechnen. Sie wird durch die sog. 'hydraulischen Verhältnisse' (Rittenhouse) ausgedrückt, die im Gegensatz zu den 'Klassenverhältnissen' von der Korngrößensonderung beim Transport unabhängig und nur von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials bestimmt sind, solange beim Transport allein das Äquivalenzprinzip wirksam ist. In den untersuchten Fällen von Sandtransport an zwei Strandabschnitten der westlichen Ostsee (Abschnitt 5) zeigte dieser Vergleich (Abschnitt 6), daß die beobachtete Verteilung von Schwermineralen nicht allein durch Transportsonderung unter Gültigkeit des Äquivalenzprinzips erklärt werden kann, sondern daß dabei offenbar auch mechanische Zerkleinerung der Körner während des Transports mitgewirkt haben muß. Nur ein solcher, von der Transportsonderung unabhängiger Effekt kann als Transportrichtungs-Kriterium benutzt werden, wenn die Entwicklung der Korngrößenverteilungen allein keine Entscheidung erlaubt. Wie die Beispiele zeigen, läßt sich Klarheit über die bisher noch sehr umstrittene Frage nach dem Ausmaß der transportbedingten mechanischen Zerkleinerung von Sandkörnern nur gewannen, wenn in Zukunft versucht wird, bei der Bearbeitung natürlicher Beispiele den Einfluß der stets vorhandenen Transportsonderung auf Veränderungen des Mineralbestandes unter Anwendung des Äquivalenzprinzips rechnerisch auszuschalten. Über dieses wesentlichste Ergebnis hinaus erlauben die dargestellten Zusammenhänge auch eine kritische Stellungnahme zu den oben erwähnten allgemeinen Problemen und führen zu methodischen und sachlichen Verbesserungsvorschlägen für weitere Untersuchungen an klastischen Sedimenten.

Petrology at DSDP Leg 66 Holes

The sandstone petrology of Leg 66 samples provides insights into changes through time in the geology of the source regions along the Guerrero portion of the Middle America continental margin. This in turn constrains possible models of the evolution of the Middle America Trench (e.g., de Czerna, 1971; Malfait and Dinkleman, 1972; Karig, 1974). Primarily medium-grained sands and sandstones, representing the widest variety available of trench/trench slope settings and ages, were analyzed in both light and heavy mineral studies. Standard techniques were used as much as possible in order to compare results from other margins and from ancient rocks.

Petrology and origin of basalts at DSDP Hole 66-487

The volcanism of Central America, according to current theory (Pichler and Weyl, 1973; Stoiber and Carr, 1974; Hey, 1977), is related to the subduction of the Cocos Plate under the North American lithospheric plate and the melting of ocean crust material in the subduction zone (Green and Ringwood, 1968; Dickinson, 1970, Fitton, 1971). Since Cocos Plate subduction occurs at the rate of more than 7 cm/y. (Hey et al., 1977), basalts underlying upper Miocene sediments of the Middle America Trench outer slope, penetrated in Hole 487 (Fig. 1) during Leg 66 (Moore et al., 1979), should have formed far from their present position if current theory is accurate. Present manifestations of basaltic magmatism in adjacent areas of the Pacific derive from the axial part of the East Pacific Rise, the Galapagos spreading center, and transform fracture zones. The question arises: Are there analogs of the Middle America Trench basalts among magmatic cock associated with these modern features, or do the trench basalts have some other origin?