Nucleation and growth of metamorphic minerals in contact aureoles

THESIS ABSTRACT Nucleation and growth of metamorphic minerals are the consequence of changing P-T-X-conditions. The thesis presented here focuses on processes governing nucleation and growth of minerals in contact metamorphic environments using a combination of geochemical analytics (chemical-, isotope-, and trace element composition), statistical treatments of spatial data, and numerical models. It is shown, that a combination of textural modeling and stable isotope analysis allows a distinction between several possible reaction paths for olivine growth in a siliceous dolomite contact aureole. It is suggested that olivine forms directly from dolomite and quartz. The formation of olivine from this metastable reaction implies metamorphic crystallization far from equilibrium. As a major consequence, the spatial distribution of metamorphic mineral assemblages in a contact aureole cannot be interpreted as a proxy for the temporal evolution of a single rock specimen, because each rock undergoes a different reaction path, depending on temperature, heating rate, and fluid-infiltration rate. A detailed calcite-dolomite thermometry study was initiated on multiple scales ranging from aureole scale to the size of individual crystals. Quantitative forward models were developed to evaluate the effect of growth zoning, volume diffusion and the formation of submicroscopic exsolution lamellae (<1 µm) on the measured Mg-distribution in individual calcite crystals and compare the modeling results to field data. This study concludes that Mg-distributions in calcite grains of the Ubehebe Peak contact aureole are the consequence of rapid crystal growth in combination with diffusion and exsolution. The crystallization history of a rock is recorded in the chemical composition, the size and the distribution of its minerals. Near the Cima Uzza summit, located in the southern Adamello massif (Italy), contact metamorphic brucite bearing dolomite marbles are exposed as xenoliths surrounded by mafic intrusive rocks. Brucite is formed retrograde pseudomorphing spherical periclase crystals. Crystal size distributions (CSD's) of brucite pseudomorphs are presented for two profiles and combined with geochemistry data and petrological information. Textural analyses are combined with geochemistry data in a qualitative model that describes the formation periclase. As a major outcome, this expands the potential use of CSD's to systems of mineral formation driven by fluid-infiltration. RESUME DE LA THESE La nucléation et la croissance des minéraux métamorphiques sont la conséquence de changements des conditions de pression, température et composition chimique du système (PT-X). Cette thèse s'intéresse aux processus gouvernant la nucléation et la croissance des minéraux au cours d'un épisode de métamorphisme de contact, en utilisant la géochimie analytique (composition chimique, isotopique et en éléments traces), le traitement statistique des données spatiales et la modélisation numérique. Il est montré que la combinaison d'un modèle textural avec des analyses en isotopes stables permet de distinguer plusieurs chemins de réactions possibles conduisant à la croissance de l'olivine dans une auréole de contact riche en Silice et dolomite. Il est suggéré que l'olivine se forme directement à partir de la dolomie et du quartz. Cette réaction métastable de formation de l'olivine implique une cristallisation métamorphique loin de l'équilibre. La principale conséquence est que la distribution spatiale des assemblages de minéraux métamorphiques dans une auréole de contact ne peut pas être considérée comme un témoin de l'évolution temporelle d'un type de roche donné, puisque chaque type de roche suit différents chemins de réactions, en fonction de la température, la vitesse de réchauffement et le taux d'infiltration du fluide. Une étude thermométrique calcite-dolomite détaillée a été réalisée à diverses échelles, depuis l'échelle de l'auréole de contact jusqu'à l'échelle du cristal. Des modèles numériques quantitatifs ont été développés pour évaluer l'effet des zonations de croissance, de la diffusion volumique et de la formation de lamelles d'exsolution submicroscopiques (<1µm) sur la distribution du magnésium mesuré dans des cristaux de calcite individuels. Les résultats de ce modèle ont été comparés ä des échantillons naturels. Cette étude montre que la distribution du Mg dans les grains de calcite de l'auréole de contact de l'Ubehebe Peak (USA) résulte d'une croissance cristalline rapide, associée aux processus de diffusion et d'exsolution. L'histoire de cristallisation d'une roche est enregistrée dans la composition chimique, la taille et la distribution de ses minéraux. Près du sommet Cima Uzza situé au sud du massif d'Adamello (Italie), des marbres dolomitiques à brucite du métamorphisme de contact forment des xénolithes dans une intrusion mafique. La brucite constitue des pseudomorphes rétrogrades du périclase. Les distributions de taille des cristaux (CSD) des pseudomorphes de brucite sont présentées pour deux profiles et sont combinées aux données géochimiques et pétrologiques. Les analyses textorales sont combinées aux données géochimiques dans un modèle qualitatif qui décrit la formation du périclase. Ceci élargit l'utilisation potentielle de la C5D aux systèmes de formation de minéraux controlés par les infiltrations fluides. THESIS ABSTRACT (GENERAL PUBLIC) Rock textures are essentially the result of a complex interaction of nucleation, growth and deformation as a function of changing physical conditions such as pressure and temperature. Igneous and metamorphic textures are especially attractive to study the different mechanisms of texture formation since most of the parameters like pressure-temperature-paths are quite well known for a variety of geological settings. The fact that textures are supposed to record the crystallization history of a rock traditionally allowed them to be used for geothermobarometry or dating. During the last decades the focus of metamorphic petrology changed from a static point of view, i.e. the representation of a texture as one single point in the petrogenetic grid towards a more dynamic view, where multiple metamorphic processes govern the texture formation, including non-equilibrium processes. This thesis tries to advance our understanding on the processes governing nucleation and growth of minerals in contact metamorphic environments and their dynamic interplay by using a combination of geochemical analyses (chemical-, isotope-, and trace element composition), statistical treatments of spatial data and numerical models. In a first part the thesis describes the formation of metamorphic olivine porphyroblast in the Ubehebe Peak contact aureole (USA). It is shown that not the commonly assumed succession of equilibrium reactions along a T-t-path formed the textures present in the rocks today, but rather the presence of a meta-stable reaction is responsible for forming the olivine porphyroblast. Consequently, the spatial distribution of metamorphic minerals within a contact aureole can no longer be regarded as a proxy for the temporal evolution of a single rock sample. Metamorphic peak temperatures for samples of the Ubehebe Peak contact aureole were determined using calcite-dolomite. This geothermometer is based on the temperature-dependent exchange of Mg between calcite and dolomite. The purpose of the second part of this thesis was to explain the interfering systematic scatter of measured Mg-content on different scales and thus to clarify the interpretation of metamorphic temperatures recorded in carbonates. Numerical quantitative forward models are used to evaluate the effect of several processes on the distribution of magnesium in individual calcite crystals and the modeling results were then compared to measured field. Information about the crystallization history is not only recorded in the chemical composition of grains, like isotope composition or mineral zoning. Crystal size distributions (CSD's) provide essential information about the complex interaction of nucleation and growth of minerals. CSD's of brucite pseudomorphs formed retrograde after periclase of the southern Adamello massif (Italy) are presented. A combination of the textural 3D-information with geochemistry data is then used to evaluate reaction kinetics and to constrain the actual reaction mechanism for the formation of periclase. The reaction is shown to be the consequence of the infiltration of a limited amount of a fluid phase at high temperatures. The composition of this fluid phase is in large disequilibrium with the rest of the rock resulting in very fast reaction rates. RESUME DE LA THESE POUR LE GRAND PUBLIC: La texture d'une roche résulte de l'interaction complexe entre les processus de nucléation, croissance et déformation, en fonction des variations de conditions physiques telles que la pression et la température. Les textures ignées et métamorphiques présentent un intérêt particulier pour l'étude des différents mécanismes à l'origine de ces textures, puisque la plupart des paramètres comme les chemin pression-température sont relativement bien contraints dans la plupart des environnements géologiques. Le fait que les textures soient supposées enregistrer l'histoire de cristallisation des roches permet leur utilisation pour la datation et la géothermobarométrie. Durant les dernières décennies, la recherche en pétrologie métamorphique a évolué depuis une visualisation statique, c'est-à-dire qu'une texture donnée correspondait à un point unique de la grille pétrogénétique, jusqu'à une visualisation plus dynamique, où les multiples processus métamorphiques qui gouvernent 1a formation d'une texture incluent des processus hors équilibre. Cette thèse a pour but d'améliorer les connaissances actuelles sur les processus gouvernant la nucléation et la croissance des minéraux lors d'épisodes de métamorphisme de contact et l'interaction dynamique existant entre nucléation et croissance. Pour cela, les analyses géochimiques (compositions chimiques en éléments majeurs et traces et composition isotopique), le traitement statistique des données spatiales et la modélisation numérique ont été combinés. Dans la première partie, cette thèse décrit la formation de porphyroblastes d'olivine métamorphique dans l'auréole de contact de l'Ubehebe Peak (USA). Il est montré que la succession généralement admise des réactions d'équilibre le long d'un chemin T-t ne peut pas expliquer les textures présentes dans les roches aujourd'hui. Cette thèse montre qu'il s'agirait plutôt d'une réaction métastable qui soit responsable de la formation des porphyroblastes d'olivine. En conséquence, la distribution spatiale des minéraux métamorphiques dans l'auréole de contact ne peut plus être interprétée comme le témoin de l'évolution temporelle d'un échantillon unique de roche. Les pics de température des échantillons de l'auréole de contact de l'Ubehebe Peak ont été déterminés grâce au géothermomètre calcite-dolomite. Celui-ci est basé sur l'échange du magnésium entre la calcite et la dolomite, qui est fonction de la température. Le but de la deuxième partie de cette thèse est d'expliquer la dispersion systématique de la composition en magnésium à différentes échelles, et ainsi d'améliorer l'interprétation des températures du métamorphisme enregistrées dans les carbonates. Des modèles numériques quantitatifs ont permis d'évaluer le rôle de différents processus sur la distribution du magnésium dans des cristaux de calcite individuels. Les résultats des modèles ont été comparés aux échantillons naturels. La composition chimique des grains, comme la composition isotopique ou la zonation minérale, n'est pas le seul témoin de l'histoire de la cristallisation. La distribution de la taille des cristaux (CSD) fournit des informations essentielles sur les interactions entre nucléation et croissance des minéraux. La CSD des pseudomorphes de brucite retrograde formés après le périclase dans le sud du massif Adamello (Italie) est présentée dans la troisième partie. La combinaison entre les données textorales en trois dimensions et les données géochimiques a permis d'évaluer les cinétiques de réaction et de contraindre les mécanismes conduisant à la formation du périclase. Cette réaction est présentée comme étant la conséquence de l'infiltration d'une quantité limitée d'une phase fluide à haute température. La composition de cette phase fluide est en grand déséquilibre avec le reste de la roche, ce qui permet des cinétiques de réactions très rapides.

The magmatic to hydrothermal evolution of the intrusive Mont Saint-Hilaire Complex: Insights into the late-stage evolution of peralkaline rocks

The Cretaceous Mont Saint-Hilaire complex (Quebec, Canada) comprises three major rock units that were emplaced in the following sequence: (I) gabbros; (II) diorites; (III) diverse partly agpaitic foid syenites. The major element compositions of the rock-forming minerals, age-corrected Nd and oxygen isotope data for mineral separates and trace element data of Fe-Mg silicates from the various lithologies imply a common source for all units. The distribution of the rare earth elements in clinopyroxene from the gabbros indicates an ocean island basalt type composition for the parental magma. Gabbros record temperatures of 1200 to 800 degrees C, variable silica activities between 0 center dot 7 and 0 center dot 3, and f(O2) values between -0 center dot 5 and +0 center dot 7 (log delta FMQ, where FMQ is fayalite-magnetite-quartz). The diorites crystallized under uniform a(SiO2) (a(SiO2) = 0 center dot 4-0 center dot 5) and more reduced f(O2) conditions (log delta FMQ similar to-1) between similar to 1100 and similar to 800 degrees C. Phase equilibria in various foid syenites indicate that silica activities decrease from 0 center dot 6-0 center dot 3 at similar to 1000 degrees C to < 0 center dot 3 at similar to 550 degrees C. Release of an aqueous fluid during the transition to the hydrothermal stage caused a(SiO2) to drop to very low values, which results from reduced SiO(2) solubilities in aqueous fluids compared with silicate melts. During the hydrothermal stage, high water activities stabilized zeolite-group minerals. Fluid inclusions record a complex post-magmatic history, which includes trapping of an aqueous fluid that unmixed from the restitic foid syenitic magma. Cogenetic aqueous and carbonic fluid inclusions reflect heterogeneous trapping of coexisting immiscible external fluids in the latest evolutionary stage. The O and C isotope characteristics of fluid-inclusion hosted CO(2) and late-stage carbonates imply that the surrounding limestones were the source of the external fluids. The mineral-rich syenitic rocks at Mont Saint-Hilaire evolved as follows: first, alkalis, high field strength and large ion lithophile elements were pre-enriched in the (late) magmatic and subsequent hydrothermal stages; second, percolation of external fluids in equilibrium with the carbonate host-rocks and mixing processes with internal fluids as well as fluid-rock interaction governed dissolution of pre-existing minerals, element transport and precipitation of mineral assemblages determined by locally variable parameters. It is this hydrothermal interplay between internal and external fluids that is responsible for the mineral wealth found at Mont Saint-Hilaire.

Value and depreciation of mineral resources over the very long run: An empirical contrast of different methods

The paper contrasts empirically the results of alternative methods for estimating thevalue and the depreciation of mineral resources. The historical data of Mexico andVenezuela, covering the period 1920s-1980s, is used to contrast the results of severalmethods. These are the present value, the net price method, the user cost method andthe imputed income method. The paper establishes that the net price and the user costare not competing methods as such, but alternative adjustments to different scenariosof closed and open economies. The results prove that the biases of the methods, ascommonly described in the theoretical literature, only hold under the most restrictedscenario of constant rents over time. It is argued that the difference between what isexpected to happen and what actually did happen is for the most part due to a missingvariable, namely technological change. This is an important caveat to therecommendations made based on these models.

Partial melting of basic dykes in the contact aureoles of two shallow-level, gabbro-pyroxenite intrusions, Fuerteventura

THESIS ABSTRACT Low-pressure anatexis of basic dykes gave rise to unusual, zebra-like migmatites, in the contact metamorphic aureoles of two layered gabbro-pyroxenite intrusions, PXl and PX2, in the root zone of an ocean island, Fuerteventura Basal Complex (Canary Islands). This thesis focuses on the understanding of processes attributing to the partial melting and formation of these migmatites, characterised by a dense network of closely spaced, millimetre-wide leucocratic segregations with perfectly preserved igneous textures. The presence of fluids are required to decrease the solidus of basic igneous lithologies, to allow partial melting in such aloes-pressure (1-2 kb) environment. An oxygen isotope study was thus carried out on dykes inside and beyond the PX2 aureole, in order to decipher the nature and origin of such fluids. Low or negative δ18O values were obtained for whole rocks and mineral-separates, decreasing towards the contact, with the intrusion itself retaining fairly high values. This trend has been attributed to the advection of meteoric water during magma emplacement, with increasing fluid/rock ratios (higher dyke intensities towards the intrusion acting as fluid-pathways) and higher temperatures promoting increasing exchange during recrystallisation. A comparison of whole rock and mineral major- and trace- element data allowed the redistribution of elements .between different mineral phases and generations, during contact metamorphism and partial melting to be assessed. Certain trace-elements, e.g. Zr, Hf, Y, and REEs, were internally redistributed during contact metamorphic recrystallisation, causing- the enrichment of neocrystallised diopsides compared to relict phenocrysts. This has been assigned to the liberation of trace elements on the breakdown of primary minerals, kaersutite and sphene, on entering the thermal aureole. Major and trace element compositions of minerals in migmatite melanosomes and leucosomes are almost identical, pointing to a syn- or post- solidus reequilibration on cooling of the migmatite terrain. The mineralogical, textural and geochemical evolution of dykes in a contact metamorphic aureole, is recorded around an apophysis of the PX1 intrusion, where there is evidence of incipient partial melting. Hydrothermal mineral pseudomorphs in the outer parts of the aureole are progressively replaced by dry mineral assemblages, with increasingly recrystallised diopside and evidence of partial melting -the extent of which varies from one lithology to another. The appearance of more mafic lithologies towards the intrusion, with lower whole rock SiO2 and mobile element abundances, e.g. Rb, Cs, K, has been explained by the migration and accumulation of feldspathic material into leucosomes outside the samples. A micro-structural study of leucosomes and leucocratic pods, with the aid of high-resolution X-ray computed micro-tomography (HRXµCT), allowing the visualization and quantification of shapes and orientations, was carried out in order to better understand the processes of melt segregation in the PX1 aureole. Leucocratic pods, representing former amygdales, are considered as natural strain ellipsoids. Their short axes are oriented perpendicular to leucosome planes, which sub-parallel the intrusive contact. Leucosomes thus effectively represent foliation planes. This implies that the direction of maximum shortening, during migmatisation, was perpendicular to the orientation of leucosomes, contradicting earlier models that suggest leucosomes represent tension veins. RESUME DE LA THESE Un phénomène rare de fusion partielle de filons basiques à basse pression a été étudié dans les auréoles de contact de deux intrusions litées de gabbro-pyroxénite, PX1 et PX2, localisées dans le soubassement de l'île volcanique de Fuerteventura aux Canaries. Cette anatexie a engendré des migmatites finement zébrées d'aspect très inhabituel, dont les processus de formation ont été étudiés dans le présent travail. Ces roches sont caractérisées par un réseau dense de veinules leucocrates d'épaisseur millimétrique, dont les textures ignées sont parfaitement préservées. La fusion partielle de roches basiques à basse pression (1-2 kbar) requiert la présence d'eau afin d'abaisser le solidus du système à des températures géologiquement réalistes. Une étude comparative des isotopes de l'oxygène a ainsi été menée sur des filons respectivement affectés et non affectés par le métamorphisme de contact, afin de confirmer la présence de ces fluides, de déterminer l'importance de leur interaction avec les roches et leur origine. Des valeurs de δ180 basses ou négatives ont été mesurées sur roche totale et minéraux séparés, décroissantes en direction du contact, alors que l'intrusion elle-même a conservé des valeurs élevées. Ce gradient a été attribué à l'advection d'eau météorique durant la mise en place du magma, les températures les plus élevées favorisant d'autant plus la circulation des fluides et les échanges isotopiques durant la recristallisation des roches. Cette recristallisation engendré une redistribution chimique complète des éléments entre les différentes générations de minéraux résultant du métamorphisme de contact et de l'anatexie, mise en évidence par microanalyse. Certains éléments traces comme Zr, Hf, Y et les REE ont été concentrés dans le diopside néoformé consécutivement à la déstabilisation de minéraux primaires riches en ces éléments comme la kaersutite ou le sphène. Les compositions en éléments majeurs et traces des minéraux des mélanosomes et leucosomes des migmatites sont pratiquement identiques, indiquant une rééquilibration syn- à postsolidus lors du refroidissement de l'auréole de contact. La transformation progressive des filons basiques au niveau de leur minéralogie, textures et composition chimique a pu être observée en détail à l'approche du contact d'une apophyse de l'intrusion PX1. La paragenèse magmatique initiale n'est jamais préservée, les faciès les plus distants du contact étant constitués d'un assemblage pseudomorphique hydrothermal. Ce dernier est progressivement remplacé par des assemblages anhydres incluant du diopside néoformé, puis apparaissent les premiers signes de fusion partielle, dont l'importance varie fortement d'une lithologie à l'autre. L'apparition de faciès plus basiques en direction du contact, avec des teneurs réduites en SiO2 et en éléments incompatibles tels Rb, Cs, K, a été attribuée à l'échappement de leucosomes feldspathiques hors du système. Une étude microstructurale de la distribution spatiale du matériel leucocrate au sein des migmatites par microtomographie X de haute résolution (HRXµCT) a été menée pour mieux comprendre les processus de ségrégation des liquides dans l'auréole de PX1. De petites entités ovoïdes, représentant d'anciennes structures amygdalaires au sein des filons, ont été considérées comme des ellipsoïdes marqueurs de la déformation finie. Leur petit axe est orienté perpendiculairement aux plans définis par les leucosomes, eux-mêmes subparallèles au contact intrusif. Les leucosomes matérialisent donc des plans de clivage. Ainsi, la direction de raccourcissement maximum durant la fusion partielle était perpendiculaire à l'orientation des leucosomes, contrairement à ce qui a été dit dans de précédentes publications, qui suggéraient que les leucosomes représentaient des veines de tension. RESUME DE LA THESE (POUR LE GRAND PUBLIC) L'observation directe du soubassement d'une île volcanique est une occasion rare, accessible dans le «complexe de base » de l'île canarienne de Fuerteventura. Ce dernier a enregistré divers phénomènes magmatiques, métamorphiques et de fusion partielle induits par l'intrusion répétée de magmas alimentant des appareils volcaniques sus jacents, sous forme de petits plutons, essaims de filons et complexes annulaires de gabbros alcalins, pyroxénites, syénites et carbonatites. Dans ce contexte de flux de chaleur élevé, des filons basiques ont subi une fusion partielle au contact de deux intrusions de gabbro-pyroxénite, un phénomène extrêmement rare à une profondeur aussi réduite, estimée à quelque 3-6 km. Les produits de cette fusion partielle sont des liquides très riches en feldspath, concentrés en un réseau dense de veinules blanches (leucosomes) au sein du matériau résiduel sombre non fondu (mélanosome) pour former ce qu'on appelle des migmatites. Outre les aspects pétrologiques liés à la formation de ces migmatites, l'intérêt majeur du phénomène réside dans le fait qu'il puisse représenter la source des magmas évolués parfois observés sur les îles océaniques. A des pressions aussi faibles que dans le soubassement de Fuerteventura (1-2 Kbar), la présence de fluides abondants est nécessaire pour abaisser la température de début de fusion des roches (solidus) à des valeurs géologiquement réalistes. Des expériences ont montré que même en présence de plusieurs %-poids d'eau, une température de 1000°C était encore nécessaire pour obtenir une proportion de liquide équivalente à celle observée sur le terrain, soit 25%. Or les magmas alcalins des îles océaniques, bien qu'hydratés, n'en contiennent de loin pas autant, ce qui implique une source d'eau externe. Une étude isotopique de l'oxygène a été entreprise afin de tester cette hypothèse. Les valeurs obtenues en 5180 sont basses ou négatives et indiquent l'influence d'eau d'origine météorique. Cette eau de pluie se serait infiltrée le long des filons depuis la surface du volcan et les aurait complètement hydrothermalisés en profondeur (situation encore visible à l'extérieur de l'auréole de contact), leur permettant ainsi de stocker l'eau nécessaire à leur fusion partielle ultérieure. L'interaction entre eau de pluie et filons a été d'autant plus importante que ces derniers étaient proches du contact avec l'intrusion, ce qui suggère que la circulation de ces eaux et leur interaction avec les roches a été favorisée par la chaleur fournie par l'intrusion elle-même. Un autre aspect de ce travail s'est focalisé sur la redistribution des éléments traces au sein des minéraux des filons basiques durant le métamorphisme de contact et la fusion partielle. Ainsi, le pyroxène de seconde génération est-il sensiblement enrichi en traces telles Zr, Hf, Y et les terres rares, par rapport au pyroxène magmatique originel, en relation avec la déstabilisation de minéraux primaires riches en ces éléments tels le sphène et la kaersutite. Cependant, les compositions en éléments majeurs et traces des minéraux recristallisés des migmatites sont pratiquement les mêmes dans les leucosomes et les mélanosomes, suggérant une rééquilibration chimique complète durant le refroidissement de ces lithologies. Si certaines migmatites se sont comportées en système chimiquement fermé (hormis l'eau météorique), d'autres filons ont manifestement perdu une partie de leurs leucosomes, ainsi qu'en témoigne leur composition progressivement appauvrie en silice et autres éléments incompatibles mobiles, tels K et Rb à l'approche du contact de l'intrusion. Parallèlement à cette évolution chimique, les paragenèses hydrothermales distantes du contact sont progressivement remplacées par des paragenèses anhydres, puis par l'apparition des premiers leucosomes, tandis que les textures magmatiques initiales sont complètement effacées au profit d'une combinaison de textures magmatique dans les leucosomes et en mosaïque dans les mélanosomes. Enfin, la distribution spatiale des liquides de fusion partielle a été étudiée par microtomographie X de haute résolution, dans des filons contenant des entités ovoïdes leucocrates, sans doute d'anciennes amygdales à zéolites. Ces dernières ont été considérées comme des ellipsoïdes de la déformation finie. L'orientation de leur petit axe, perpendiculaire au plan défini par les veinules de leucosomes, indique que ces derniers représentent des plans de clivage perpendiculaires à la direction de raccourcissement maximum. Ainsi, la ségrégation des liquides de fusion partielle se serait faite dans les plans de compression et non dans des plans de dilatation, contrairement à ce que laisserait penser le sens commun.

Size - compositions of net plankton samples taken off northern Peru

Analiza las estadisticas recolectadas del plancton a 1/2 metro vertical y a un metro oblicuo en una cuadricula de 10 x 15 millas nauticas

Stable isotope compositions of mammoth teeth from Niederweningen, Switzerland: Implications for the Late Pleistocene climate, environment, and diet

Oxygen and carbon isotope compositions of well-preserved mammoth teeth from the Middle Wurmian (40-70 ka) peat layer of Niederweningen, the most important mammoth site in Switzerland, were analysed to reconstruct Late Pleistocene palaeoclimatic and palaeoenvironmental conditions. Drinking water (delta(18)O values of approximately -12.3 +/- 0.9 parts per thousand were calculated front oxygen isotope compositions of mammoth tooth enamel apatite using a species-specific calibration for modern elephants. These delta(18)O(H2O) values reflect the mean oxygen isotope composition of the palaeo-precipitation and are similar to those directly measured for fate Pleistocene groundwater from aquifers in northern Switzerland and southern Germany. Using a present-day delta(18)O(H2)o-precipitation-air temperature relation for Switzerland, a mean annual air temperature (MAT) of around 4.3 +/- 2.1 degrees C can be calculated for the Middle Wurmian at this site. This MAT is in good agreement with palaeotemperature estimates on the basis of Middle Wurmian groundwater recharge temperatures and beetle assemblages. Hence, the climatic conditions in this region were around 4 degrees C cooler during the Middle Wurmian interstadial phase, around 45-50ka BP, than they are today. During this period the mammoths from Niederweningen lived in an open tundra-like, C(3) plant-dominated environment as indicated by enamel (delta(13)C values of -11.5 +/- 0.3 parts per thousand and pollen and macroplant fossils found in the embedding peat. The low variability of enamel delta(13)C and delta(18)O values from different mammoth teeth reflects similar environmental conditions and supports a relatively small time frame for the fossil assemblage. (C) 2006 Elsevier Ltd and INQUA. All rights reserved.

Comparative effects of teriparatide and ibandronate on spine bone mineral density (BMD) and microarchitecture (TBS) in postmenopausal women with osteoporosis: a 2-year open-label study.

Treatment effects over 2 years of teriparatide vs. ibandronate in postmenopausal women with osteoporosis were compared using lumbar spine bone mineral density (BMD) and trabecular bone score (TBS). Teriparatide induced larger increases in BMD and TBS compared to ibandronate, suggesting a more pronounced effect on bone microarchitecture of the bone anabolic drug. INTRODUCTION: The trabecular bone score (TBS) is an index of bone microarchitecture, independent of bone mineral density (BMD), calculated from anteroposterior spine dual X-ray absorptiometry (DXA) scans. The potential role of TBS for monitoring treatment response with bone-active substances is not established. The aim of this study was to compare the effects of recombinant human 1-34 parathyroid hormone (teriparatide) and the bisphosphonate ibandronate (IBN), on lumbar spine (LS) BMD and TBS in postmenopausal women with osteoporosis. METHODS: Two patient groups with matched age, body mass index (BMI), and baseline LS BMD, treated with either daily subcutaneous teriparatide (N = 65) or quarterly intravenous IBN (N = 122) during 2 years and with available LS BMD measurements at baseline and 2 years after treatment initiation were compared. RESULTS: Baseline characteristics (overall mean ± SD) were similar between groups in terms of age 67.9 ± 7.4 years, body mass index 23.8 ± 3.8 kg/m(2), BMD L1-L4 0.741 ± 0.100 g/cm(2), and TBS 1.208 ± 0.100. Over 24 months, teriparatide induced a significantly larger increase in LS BMD and TBS than IBN (+7.6 % ± 6.3 vs. +2.9 % ± 3.3 and +4.3 % ± 6.6 vs. +0.3 % ± 4.1, respectively; P < 0.0001 for both). LS BMD and TBS were only weakly correlated at baseline (r (2) = 0.04) with no correlation between the changes in BMD and TBS over 24 months. CONCLUSIONS: In postmenopausal women with osteoporosis, a 2-year treatment with teriparatide led to a significantly larger increase in LS BMD and TBS than IBN, suggesting that teriparatide had more pronounced effects on bone microarchitecture than IBN.

Efeitos do fracionamento da adubação mineral, da adubação orgânica e da calagem na produtividade e incidência de vassoura-de-bruxa em cacaueiros da Amazônia

A resposta do cacaueiro à aplicação de micronutrientes, matéria orgânica, calcário e fracionamento da adubação foi determinada em dois experimentos, instalados em solos das unidades Terra Roxa estruturada eutrófica (TR) e Latossolo Amarelo (LA), no Estado do Pará, no período de 1988 a 1993. As lavouras de cacau do híbrido Sca 6 x Be 10 foram implantadas pelo sistema de derrubada total e queima da floresta primária, utilizando-se sombreamento provisório de bananeira (Musa spp.) e permanente de Erythrina poeppigiana ou Gmelina arborea. Os tratamentos foram distribuídos em blocos casualizados, com três repetições, sendo a parcela constituída de 20 plantas úteis. Os resultados de produção de cacau demonstraram que não houve interação significativa entre tratamentos e solos ou ano de condução do experimento. O fracionamento da adubação NPK em três aplicações/ano e a adubação NPK + Zn foram os melhores tratamentos, provocando incrementos (P < 0,05) na produtividade do cacaueiro da ordem de 27,5% e 10,9%, respectivamente. A menor incidência (P < 0,05) de frutos atacados pela enfermidade vassoura-de-bruxa, causada pelo fungo Crinipellis perniciosa, foi observada nos tratamentos em que se aplicaram uma mistura de micronutrientes (B, Cu, Zn, Fe e Mo) ou esterco de gado na dosagem de 5 t ha-1; as porcentagens de frutos doentes dos demais tratamentos não diferiram da adubação NPK (testemunha). Para o aumento da produtividade, a estratégia de adubação mais eficiente foi o fracionamento da adubação NPK (60 kg ha-1 de N, P(2)0(5) e K(2)0) em três aplicações ao ano. O efeito de micronutrientes e do esterco de gado na infecção da vassoura-de-bruxa merece ser investigado com mais atenção.

Paleobiology and skeletochronology of Jurassic dinosaurs: implications from the histology and oxygen isotope compositions of bones

Fossil biogenic phosphate of fast-growing primary bone tissue of dinosaurs can preserve a histologic and isotopic time-series of annual seasonality in temperature variations, similar to tooth enamel and other accretionary skeletal phases such as corals or wood. On two bone fragments from sympatric dinosaurs with different histologic patterns of bone growth, high-resolution oxygen isotope profiles were analyzed along the radial direction of bone growth. The investigated specimens are from the Jurassic Shishugou Formation in the Junggar Basin, NW China and have distinct patterns of compositional variation. A fibrolamellar dinosaur bone with multiple lines of arrested growth (LAGs) and periodic growth cycles of decreasing bone laminae thickness displays a cyclic intra-bone variation in delta(18)O values of about 2parts per thousand corresponding with the LAGs. These growth cycles in fast-growing fibrolamellar bone provide evidence for seasonal growth of dinosaurs in lower latitudes ( similar to 45degreesN), possibly influenced by a monsoon-type paleoclimate. Seasonal changes in temperature and water supply are consistent with the oxygen isotope composition measured in dinosaur bone phosphate as well as with growth rings in contemporaneous fossil conifer wood from the same locality. In contrast, a plexiform sympatric sauropod bone displays continuous growth, free of LAGs and has a lower intra-bone variation of less than or equal to 0.8parts per thousand. Differences in bone histology are also reflected in the oxygen isotopic composition and its intra-bone variability, indicating different physiological responses to external climatic stress between sympatric dinosaur species. Seasonal intra-bone oxygen isotope variations combined with bone histology may thus yield new insights into species-specific response to climatic stress and its influence on dinosaur growth, formation of growth marks, growth rates, as welt as dinosaur thermophysiology. (C) 2004 Elsevier B.V All rights reserved.

Interferência da fração mineral na estimativa do grau de humificação da matéria orgânica em agregados organominerais por ressonância paramagnética eletrônica

A concentração de radicais livres semiquinona (CRLS), determinada por ressonância paramagnética eletrônica (EPR), é considerada um índice do grau de humificação, sendo uma importante determinação em estudos qualitativos da matéria orgânica do solo. Neste trabalho, avaliou-se a interferência da fração mineral na quantificação da CRLS em agregados organominerais 20-53, 2-20 e < 2 ∝m de Podzólico Vermelho-Amarelo, Podzólico Vermelho-Escuro e Latossolo Roxo. A CRLS foi determinada pela área do sinal, estimada pela aproximação intensidade do sinal (I, em cm), multiplicada pela sua largura de linha ao quadrado (∆H², em Gauss). Os parâmetros espectrais I e ∆H foram obtidos em espectros de EPR com e sem interferência da fração mineral. No Podzólico Vermelho-Amarelo e no Podzólico Vermelho-Escuro, foram detectados dois sinais de radicais livres, um com um valor g 2,004 e largura de linha de 5-6 G, típico de radicais livres semiquinona, outro com um valor g 2,000 e largura de linha de 2-3 G, associado à fração mineral, especificamente ao quartzo (SiO2), como confirmado posteriormente por análise de amostra purificada. Nestes solos, a interferência da fração mineral na obtenção dos parâmetros I e ∆H resultou num erro na estimativa da CRLS de -7 a +488%, comparativamente às quantificações realizadas a partir dos espectros sem interferência da fração mineral. No Latossolo Roxo, os altos teores de Fe3+ não permitiram detectar os sinais dos radicais livres semiquinona por causa da sobreposição dos sinais do metal. A eliminação da interferência da fração mineral demonstrou ser um pré-requisito fundamental no estudo da matéria orgânica por EPR em agregados organominerais, para a qual são sugeridos alguns procedimentos alternativos.

Biomassa microbiana e produção de C-CO2 e N mineral de um podzólico vermelho-escuro submetido a diferentes sistemas de manejo: Microbial biomass and C-CO2 and mineral nitrogen production in paleudult soil cultivated under different management systems

Os sistemas de manejo, com diferenças no revolvimento do solo e na composição dos resíduos vegetais, alteram as propriedades biológicas do solo, com reflexos na qualidade do solo e na produtividade das culturas. Com vistas em medir estas alterações nas propriedades biológicas do solo, a biomassa e a atividade microbiana foram avaliadas em um Podzólico Vermelho-Escuro, em Eldorado do Sul (RS), utilizando diferentes preparos (convencional, reduzido e plantio direto) e dois sistemas de sucessões de culturas (aveia preta + vica/milho + caupi e aveia/milho). As avaliações foram realizadas em quatro épocas, durante 12 meses, e em duas profundidades (0-5 e 5-15 cm). O carbono da biomassa microbiana foi analisado pelo método de fumigação-incubação, e a atividade microbiana, pela produção de C-CO2 e N mineral, após 60 dias de incubação. As diferenças na biomassa e na atividade microbiana, entre os sistemas de manejo, foram mais pronunciadas na camada de 0-5 cm. Nesta camada de solo, observaram-se os maiores valores de biomassa e de atividade nos preparos conservacionistas e no sistema aveia + vica/milho + caupi. Dentre as variáveis estudadas, a mineralização de N mostrou-se a mais sensível aos manejos, à profundidade e à época de amostragem.

Leguminosas e adubação mineral como fontes de nitrogênio para o milho em sistemas de preparo do solo

O nitrogênio é um nutriente requerido em grande quantidade pelo milho. O solo tem limitada capacidade de atender a esta demanda, sendo por isto utilizadas outras fontes de N como leguminosas e adubação mineral. A combinação destas duas fontes de N pode contribuir para a sustentabilidade do agroecossistema. Com o objetivo de avaliar a disponibilidade de N em sistemas de preparo do solo e cultura, foi realizada esta pesquisa, utilizando um experimento de longa duração na UFRGS (RS) em um Argissolo Vermelho-Escuro distrófico. Os tratamentos utilizados foram três sistemas de preparo: convencional, reduzido e direto; três sistemas de cultura: aveia/milho, aveia + ervilhaca/milho + caupi e ervilhaca/milho, e três doses de N: 0, 90 e 180 kg ha-1 aplicadas em cobertura no milho. A associação do sistema plantio direto com o uso de leguminosas foi eficiente em promover o aumento do estoque de N total no solo. Embora tenha sido constatada maior velocidade de decomposição de resíduos no preparo convencional do que no plantio direto, ambos os sistemas apresentaram potencial de sincronismo da liberação de N dos resíduos com a demanda do milho. Esta cultura no sistema plantio direto apresentou menor produção de matéria seca e absorção de N do que no preparo convencional, porém não houve diferença no rendimento entre estes sistemas de preparo. A equivalência em fertilizante nitrogenado foi estimada em 55 e 38 kg ha-1, respectivamente, para a ervilhaca e aveia + ervilhaca.

Propriedades químicas de uma Terra Roxa Estruturada influenciadas pela cobertura vegetal de inverno e pela adubação orgânica e mineral

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência da cobertura vegetal de inverno, constituída de uma associação de aveia preta (Avena strigosa Schreb) com nabo forrageiro (Raphanus sativus L.), da adubação orgânica com esterco de aves e da adubação mineral sobre propriedades químicas de uma Terra Roxa Estruturada do estado de Santa Catarina. As análises foram realizadas em amostras de solo coletadas em agosto de 1994 e janeiro de 1995, nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-30 cm, em um experimento iniciado em 1990. Observou-se que a cobertura vegetal de inverno mostrou-se eficiente na manutenção de nutrientes, especialmente o potássio, e dos níveis de carbono orgânico, dentro dos limites da camada arável. O uso de adubo orgânico proporcionou acúmulo de nutrientes no solo, enquanto os adubos organomineral e mineral mostraram tendência de redução, principalmente dos níveis de potássio do solo.