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SHRIMP U-Pb ages have been obtained for zircon in granitic gneisses from the aureole of the Rogaland anorthosite-norite intrusive complex, both from the ultrahigh temperature (UHT; >900 °C pigeonite-in) zone and from outside the hypersthene-in isograd. Magmatic and metamorphic segments of composite zircon were characterised on the basis of electron backscattered electron and cathodoluminescence images plus trace element analysis. A sample from outside the UHT zone has magmatic cores with an age of 1034 ± 7 Ma (2{sigma}, n = 8) and 1052 ± 5 Ma (1{sigma}, n = 1) overgrown by M1 metamorphic rims giving ages between 1020 ± 7 and 1007 ± 5 Ma.In contrast, samples from the UHT zone exhibit four major age groups:(1) magmatic cores yielding ages over 1500 Ma(2) magmatic cores giving ages of 1034 ± 13 Ma (2{sigma}, n = 4) and 1056 ± 10 Ma (1{sigma}, n = 1)(3) metamorphic overgrowths ranging in age between 1017 ± 6 Ma and 992 ± 7 Ma (1{sigma}) corresponding to the regional M1 Sveconorwegian granulite facies metamorphism, and(4) overgrowths corresponding to M2 UHT contact metamorphism giving values of 922 ± 14 Ma (2{sigma}, n = 6). Recrystallized areas in zircon from both areas define a further age group at 974 ± 13 Ma (2{sigma}, n = 4).This study presents the first evidence from Rogaland for new growth of zircon resulting from UHT contact metamorphism. More importantly, it shows the survival of magmatic and regional metamorphic zircon relics in rocks that experienced a thermal overprint of c. 950 °C for at least 1 Myr. Magmatic and different metamorphic zones in the same zircon are sharply bounded and preserve original crystallization age information, a result inconsistent with some experimental data on Pb diffusion in zircon which predict measurable Pb diffusion under such conditions. The implication is that resetting of zircon ages by diffusion during M2 was negligible in these dry granulite facies rocks. Imaging and Th/U-Y systematics indicate that the main processes affecting zircon were dissolution-reprecipitation in a closed system and solid-state recrystallization during and soon after M1.
In order to monitor the seismic activity of Mt. Merapi (Indonesia) over a long period of time, we installed a permanent array of both broadband and short-period seismometers during the summer of 1997. Considering the requirements of an automatic classification and localization system for seismic monitoring and surveillance at active volcanoes, we split this network into three small aperture arrays distributed around the volcano. We introduce here a newly developed method to determine the hypocenters in an automatic, non-linear manner using the coherence of seismic waves observed at the different arrays. To test this method, we analyze a swarm of VT-B events recorded by the network. The first step in this algorithm is based on a modified smoothed coherence transform. In the second step we perform a semblance analysis applied to the 3D problem, evaluating the quality of the estimated relative onset-times. After more than one year of dormancy, Mt. Merapi renewed its activity at the end of June 1998. This gave us the opportunity to analyze all stages of dome growth, collapse and new intrusion of magma using the associated seismicity in a post-processing sense. This also allowed us to calibrate and test our newly developed automatic monitoring system using the more pronounced waveforms of VT-B events. By detecting and classifying different event types automatically, we are able to localize a large number of VT-B events which occurred just before the initial eruption. We are also able to resolve some properties of the wavefield at Mt Merapi which are essential for further interpretations. Finally, the results show that the source region of the VT-B type seismicity just before the 1998 eruption is closely related to the region of subsequent high volcanic activity and therefore may represent a promising tool to forecast future eruptions.
Nd whole-rock data from the Windmill Islands area yield early Proterozoic to middle Archaean Nd model ages. These crustal residence times are consistent with regional correlations with other parts of Antarctica (Bunger Hills, Denman Glacier area) and the Albany-Fraser Orogen of south-western Australia during the Mid-Proterozoic and thus support reconstructions with a continuous Mid-Proterozoic orogen in these areas. The new Nd isotope data provide strong evidence that no age boundary exists between the higher- and lower-grade parts of the Windmill Islands area, and that the metamorphic complex represents a single terrane with a common crustal history. The data support the notion of a time- link between the occurrence of intrusive charnockites (C-type magmas) and high-grade metamorphism. The magmatic rocks and orthogneisses in the area are interpreted to have a mixed source consisting of older crustal components, i.e. older sediments (ca. 3.2-2.6 Ga) and a younger mafic component (ca. 1.9 Ga). Two garnet Sm-Nd isochrons yield ages of 1156±17 Ma and 1137±2.5 Ma and are identical to SHRIMP U-Pb results on monazite from these samples. A garnet Sm-Nd age of 1123±13 Ma for the Ford granite is significantly younger than the SHRIMP U-Pb zircon age for this sample. The difference relates to the different closure temperature of each isotopic system and is thus interpreted as initial cooling after granulite facies metamorphism. Keywords. East Antarctica - Granulites - Garnet-whole rock isochrons - Intrusive charnockite - Nd model ages
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Strukturen im äußeren Erdkern zu untersuchen und Rückschlüsse auf die sich daraus ergebenden Konsequenzen für geodynamische Modellvorstellungen zu ziehen. Die Untersuchung der Kernphasenkaustik B mit Hilfe einer kumulierten Amplituden-Entfernungskurve ist Gegenstand des ersten Teils. Dazu werden die absoluten Amplituden der PKP-Phasen im Entfernungsbereich von 142 ° bis 147 ° bestimmt und mit den Amplituden synthetischer Seismogramme verglichen. Als Datenmaterial dienen die Breitbandregistrierungen des Deutschen Seismologischen Re-gionalnetzes (GRSN 1 ) und des Arrays Gräfenberg (GRF). Die verwendeten Wellen-formen werden im WWSSN-SP-Frequenzbereich gefiltert. Als Datenbasis dienen vier Tiefherdbeben der Subduktionszone der Neuen Hebriden (Vanuatu Island) und vier Nuklearexplosionen, die auf dem Mururoa und Fangataufa Atoll im Südpazifik stattgefunden haben. Beide Regionen befinden sich vom Regionalnetz aus gesehen in einer Epizentraldistanz von ungefähr 145 °. Die Verwendung eines homogen instrumentierten Netzes von Detektoren und die Anwendung von Stations- und Magnitudenkorrekturen verringern den Hauptteil der Streuung bei den Amplitudenwerten. Dies gilt auch im Vergleich zu Untersuchungen von langperiodischen Amplituden im Bereich der Kernphasenkaustik (Häge, 1981). Ein weiterer Grund für die geringe Streuung ist die ausschließliche Verwendung von Ereignissen mit kurzer impulsiver Herdzeitfunktion. Erst die geringe Streuung der Amplitudenwerte ermöglicht eine Interpretation der Daten. Die theoretischen Amplitudenkurven der untersuchten Erdmodelle zeigen im Bereich der Kaustik B einen gleichartigen Kurvenverlauf. Bei allen Berechnungen wird ein einheitliches Modell für die Güte der P- und S-Wellen verwendet, das sich aus den Q-Werten der Modelle CIT112 und PREM 2 zusammensetzt. Die mit diesem Q-Modell berechneten Amplituden liegen in geringem Maße oberhalb der gemessenen Amplituden. Dies braucht nicht berücksichtigt zu werden, da die kumulierte Amplituden-Entfernungskurve anhand der Lage des Maximums auf der Entfernungsachse ausgewertet wird. Folglich wird darauf verzichtet, ein alternatives Q-Modell zu entwickeln. Hinsichtlich der Lage des Kaustikmaximums lassen sich die untersuchten Erdmodelle in zwei Kategorien einteilen. Eine Gruppe besteht aus den Modellen IASP91 und 1066B, deren Maxima bei 144.6 ° und 144.7 ° liegen. Zur zweiten Gruppe von Modellen zählen AK135, PREM und SP6 mit den Maxima bei 145.1 ° und 145.2 ° (SP6). Die gemessene Amplitudenkurve hat ihr Maximum bei 145 °. Alle Entfernungsangaben beziehen sich auf eine Herdtiefe von 200 km. Die Kaustikentfernung für einen Oberflächenherd ist jeweils um 0.454 ° größer als die angegeben Werte. Damit liegen die Maxima der Modelle AK135 und PREM nur 0.1 ° neben dem der gemessenen kumulierten Amplitudenkurve. Daher wird auf die Erstellung eines eigenen Modells verzichtet, da dieses eine unwesentlich verbesserte Amplitudenkurve aufweisen würde. Das Ergebnis der Untersuchung ist die Erstellung einer gemessenen kumulierten Amplituden-Entfernungskurve für die Kaustik B. Die Kurve legt die Position der Kaustik B für kurzperiodische Daten auf ± 0.15 ° fest und bestimmt damit, welche Erdmodelle für die Beschreibung der Amplituden im Entfernungsbereich der Kaustik B besonders geeignet sind. Die Erdmodelle AK135 und PREM, ergänzt durch ein einheitliches Q-Modell, geben den Verlauf der Amplituden am besten wieder. Da die Amplitudenkurven beider Modelle nahe beieinander liegen, sind sie als gleichwertig zu bezeichnen. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Struktur der Übergangszone in den inneren Erdkern anhand des spektralen Abklingens der Phase PKP(BC)diff am Punkt C der Laufzeitkurve untersucht. Der physikalische Prozeß der Beugung ist für die starke Abnahme der Amplituden dieser Phase verantwortlich. Die Diffraktion beeinflußt das Abklingverhalten verschiedener Frequenzanteile des seismischen Signals auf unterschiedliche Weise. Eine Deutung des Verhaltens erfordert die Berechnung von Abklingspektren. Dabei wird die Abschwächung des PKP(BC)diff Signals für acht Frequenzen zwischen 6.4 s und 1.25 Hz ermittelt und als Spektrum dargestellt. Die Form des Abklingspektrums ist charakteristisch für die Beschaffenheit der Geschwindigkeitsstruktur direkt oberhalb der Grenze zum inneren Erdkern (GIK). Die Beben, deren Kernphasen im Regionalnetz als diffraktierte Kernphasen BCdiff registriert werden, liegen in einem Entfernungsbereich jenseits von 150 °. In dieser Distanz befinden sich die Erdbebenherde der Tonga-Fidschi-Subduktionszone, deren Breitbandaufzeichnungen verwendet werden. Die Auswertung unkorrigierter Wellenformen ergibt Abklingspektren, die mit plausiblen Erdmodellen nicht in Einklang zu bringen sind. Aus diesem Grund werden die Daten einer spektralen Stationskorrektur unterzogen, die eigens zu diesem Zweck ermittelt wird. Am Beginn der Auswertung steht eine Prüfung bekannter Erdmodelle mit unterschiedlichen Geschwindigkeitsstrukturen oberhalb der GIK. Zu den untersuchten Modellen zählen PREM, IASP91, AK135Q, PREM2, SP6, OICM2 und eine Variante des PREM. Die Untersuchung ergibt, daß Modelle, die einen verringerten Gradienten oberhalb der GIK aufweisen, eine bessere Übereinstimmung mit den gemessenen Daten zeigen als Modelle ohne diese Übergangszone. Zur Verifikation dieser These wird ein Erdmodell, das keinen verringerten Gradienten oberhalb der GIK besitzt (PREM), durch eine Reihe unterschiedlicher Geschwindigkeitsverläufe in diesem Bereich ergänzt und deren synthetische Seismogramme berechnet. Das Resultat der Untersuchung sind zwei Varianten des PREM, deren Frequenzanalyse eine gute Übereinstimmung mit den Daten zeigt. Das Abklingspektrum des Erdmodells PD47, das in einer 380 km mächtigen Schicht einen negativen Gradienten besitzt, zeigt eine große Ähnlichkeit mit den gemessenen Spektren. Dennoch kann es nicht als realistisches Modell angesehen werden, da der Punkt C in einer zu großen Entfernung liegt. Darüber hinaus müßte die zu kurze Differenzlaufzeit zwischen PKP(AB) und PKP(DF) beziehungsweise PKIKP durch eine größere Änderung der Geschwindigkeitsstruktur im inneren Kern kompensiert werden. Es wird deshalb das Modell PD27a favorisiert, das diese Nachteile nicht aufweist. PD27a besitzt eine Schicht konstanter Geschwindigkeit oberhalb der GIK mit einer Mächtigkeit von 150 km. Die Art des Geschwindigkeitsverlaufs steht im Einklang mit der geodynamischen Modellvorstellung, nach der eine Anreicherung leichter Elemente oberhalb der GIK vorliegt, die als Ursache für die Konvektion im äußeren Erdkern anzusehen ist.
Die Eifel ist eines der jüngsten vulkanischen Gebiete Mitteleuropas. Die letzte Eruption ereignete sich vor ungefähr 11000 Jahren. Bisher ist relativ wenig bekannt über die tieferen Mechanismen, die für den Vulkanismus in der Eifel verantwortlich sind. Erdbebenaktivität deutet ebenso darauf hin, dass die Eifel eines der geodynamisch aktivsten Gebiete Mitteleuropas ist. In dieser Arbeit wird die Receiver Function Methode verwendet, um die Strukturen des oberen Mantels zu untersuchen. 96 teleseismische Beben (mb > 5.2) wurden ausgewertet, welche von permanenten und mobilen breitbandigen und kurzperiodischen Stationen aufgezeichnet wurden. Das temporäre Netzwerk registrierte von November 1997 bis Juni 1998 und überdeckte eine Fläche von ungefähr 400x250 km². Das Zentrum des Netzwerkes befand sich in der Vulkaneifel. Die Auswertung der Receiver Function Analyse ergab klare Konversionen von der Moho und den beiden Manteldiskontinuitäten in 410 km und 660 km Tiefe, sowie Hinweise auf einen Mantel-Plume in der Region der Eifel. Die Moho wurde bei ungefähr 30 km Tiefe beobachtet und zeigt nur geringe Variationen im Bereich des Netzwerkes. Die beobachteten Variationen der konvertierten Phasen der Moho können mit lateralen Schwankungen in der Kruste zu tun haben, die mit den Receiver Functions nicht aufgelöst werden können. Die Ergebnisse der Receiver Function Methode deuten auf eine Niedriggeschwindigkeitszone zwischen 60 km bis 90 km in der westlichen Eifel hin. In etwa 200 km Tiefe werden im Bereich der Eifel amplitudenstarke positive Phasen von Konversionen beobachtet. Als Ursache hierfür wird eine Hochgeschwindigkeitszone vorgeschlagen, welche durch mögliches aufsteigendes, dehydrierendes Mantel-Material verursacht wird. Die P zu S Konversionen an der 410 km Diskontinuität zeigen einen späteren Einsatz als nach dem IASP91-Modell erwartet wird. Die migrierten Daten weisen eine Absenkung der 410 km Diskontinuität um bis zu 20 km Tiefe auf, was einer Erhöhung der Temperatur von bis zu etwa 140° Celsius entspricht. Die 660 km Diskontinuität weist keine Aufwölbung auf. Dies deutet darauf hin, dass kein Mantelmaterial direkt von unterhalb der 660 km Diskontinuität in der Eifel-Region aufsteigt oder, dass der Ursprung des Eifel-Plumes innerhalb der Übergangszone liegt.