α-Emitting mineral inclusions in apatite, their effect on (U-Th)/He ages, and how to reduce it     

Pieter Vermeesch  Diane Seward  Martin Wipf  Heinrich Baur 《Geochimica et cosmochimica acta》2007,71(7):1737-1746

U-Th rich mineral inclusions in apatite are often held responsible for erroneously old (U-Th)/He ages, because they produce “parentless” He. Three aspects associated with this problem are discussed here. First, simple dimensional considerations indicate that for small mineral inclusions, the parentless helium problem might not be as serious as generally thought. For example, a mineral inclusion that is 10% the length, width and height of its host apatite needs to be a thousand times more concentrated in U and Th to produce an equal amount of He. Therefore, single isolated inclusions smaller than a few μm are unlikely to contribute significant helium. For larger or more abundant inclusions, the parentless helium problem can be solved by dissolution of the apatite and its inclusions in hot HF. Second, besides creating parentless helium, inclusions also complicate α-ejection corrections. Mathematical exploration of this latter problem for spherical geometries reveals that for randomly distributed inclusions, the probability distribution of single-grain ages is predicted to have a sharp mode at the mean age, with tails towards younger and older ages. Multiple-grain measurements will yield accurate and precise age estimates if 10 or more randomly distributed α-emitting mineral inclusions are present in a sample. Third, thermal modeling indicates that mineral inclusions have a non-trivial but minor (<5 °C) effect on the closure temperature. These predictions were tested on apatites from rapidly cooled migmatites of Naxos (Greece) which contain abundant U-rich zircon inclusions. Thirty-seven samples were subjected to two kinds of treatment. The “pooled” age (i.e., the synthetic multi-grain age computed from a number of single-grain analyses) of four inclusion-free samples (13 apatites), prepared in HNO₃ is 10.9 Ma, close to apatite and zircon fission-track ages from the same rock. (U-Th)/He ages of 14 inclusion-bearing samples dissolved in HNO₃ range between 9 and 45 Ma, with a pooled age of 22.6 Ma. The ages of 19 HF-treated samples range between 5 and 16 Ma, with 10 of 14 single-grain samples between 9 and 13 Ma and a pooled age of 10.9 Ma. These observations agree with the theoretical predictions and support the addition of HF-treated apatite (U-Th)/He dating to the thermochronological toolbox.  相似文献   

Preface     

Hartmut Heinrich  Wlodzimierz Krzyminski 《Ocean Dynamics》1998,50(2-3):107-107

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Ground freezing monitoring techniques     

D. Heinrich  G. Mller  H. Voort 《Engineering Geology》1979,13(1-4):455-471

Ground-freezing is used in mining and civil engineering to make water-bearing strata temporarily impermeable and to increase their compressive and shear strength by transforming joint water and interstitial water into ice. Freezing of rock or soil layers is achieved by means of an array of cased boreholes, through which a cold liquid is circulated in order to remove heat energy, comparable to cooling coils.

Frost expansion from the boreholes into the ground is monitored, for a better and more economic control of the freezing process. For this purpose, instruments for the determination of borehole deviation, for measurement of the temperature field and for an assessment of the degree of freezing with ultrasonic waves, have proved useful. These three techniques are described based on results obtained from field measurements.  相似文献   

Petrography and geochemistry of carbonate void-filling cements in fossil reefs     

Dr. Ibrahim A. Mirsal  Prof. Dr. Heinrich Zankl 《International Journal of Earth Sciences》1979,68(3):920-951

An Investigation of the distribution of Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, Sr²⁺ and K⁺ as well as O¹⁸ and C¹³ in void-filling cements out of three fossil reefs — of Devonian and Triassic ages — shows a rhythmic fluctuation of these parameters in the successive layers. This reflects a similar change in the salinity conditions during cementation. It also leads to the presumption that the void filling process starts in early stages with a semi-closed system and later passes into a relatively closed one. Results obtained from factor analysis support this hypothesis.The original mineralogic constitution of the cements must have followed the rhythmic fluctuation of salinity with the result of forming alternative layers of aragonite and calcite. These lead, through inversion and grain growth, in later diagenetic stages to the formation of fibrous calcite.Blocky calcite represents the last stage of cementation. It crystallises out of exhausted solutions and shows no signs of inversion.Multivariate analysis of all investigated parameters reveals three factors. These were interpreted as representing Salinity, Temperature and original Mineralogy.

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Zusammenfassung Die Untersuchung der Verteilung von Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, Sr²⁺ und K⁺, sowie O¹⁸ und C¹³ in Hohlraumzementen aus drei fossilen Riffen von devonischem und triadischem Alter zeigt eine rhythmische Schwankung in den sukzessiven Zementschalen. Die Schwankung der geochemischen Parameter reflektiert eine änderung der Salinitätsbedingungen. Dies wird unter der Annahme erklärt, daß die Ausfüllung der Hohlräume zuerst in einem halbgeschlossenen, später dann in einem relativ geschlossenen System stattfindet. Die Faktorenanalyse bestätigt diese Hypothese.Die Mineralogie der gebildeten Zemente folgt der rhythmischen Salinitätsschwankung und daraus entstand zunächst eine Wechsellagerung von calcitischen und aragonitischen Zementen.über Inversion und Sammelkristallisation bildet sich während der späteren Diagenese der fibröse Calcit, dessen rhythmische Gefügeabfolge von der ursprünglichen Mineralogie der Zemente diktiert wird. Als letzte Zementgeneration folgt blockiger Calcit aus ionenarmen Lösungen, wobei keine Umwandlung dieser Zementphase mehr erfolgt.Aus der Faktorenanalyse aller geochemischen Parameter ergeben sich drei Faktorengruppen, die die Salinität, Temperatur und ursprüngliche Bildungsmineralogie charakterisieren.

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Résumé L'examen de la répartition du Ca₂₊, Mg₂₊, Na₊, Sr₂₊ et K₊, ainsi que O¹⁸ et C¹³ dans le ciment de remplissage des vides de 3 récifs fossiles d'âge dévonien à triasique, montre une variation rythmique dans les couches successives du ciment. La variation des paramètres chimiques reflète un changement dans les conditions de la salinité. Ceci s'explique si l'on accepte que le remplissage des vides a eu lieu dans un milieu d'abord à moitié fermé, et plus tard relativement fermé. L'analyse des facteurs confirme cette hypothèse. La minéralogie du ciment formé est conforme à la variation rythmique de la salinité, d'où résulta une alternance de ciment calcitique et aragonitique.Après l'inversion et la recristallisation coalescente, il s'est formé, durant la diagenèse ultérieure de la calcite fibreuse, dont la succession structurale rythmique est dictée par la minéralogie originelle du ciment. Comme dernière génération de ciment, vient de la calcite en bloc provenant d'une solution pauvre en ions, sans qu'il s'en suive une transformation decette phase de cimentation.L'analyse des facteurs de tous les paramètres chimiques fait apparaÎtre trois groupes de facteurs qui caractérisent la salinité, la température et la minéralogie originelle de formation.

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, : Sa²⁺, Mg²⁺, Na²⁺, Sr²⁺ K⁺, ¹⁸O ¹³S . . , , , . . , . , . , , - . 3 , , .

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Die Beziehung zwischen Wind und Oberflächenströmung auf Grund von Triftkartenuntersuchungen     

Heinrich Neumann 《Ocean Dynamics》1966,19(6):253-266

Zusammenfassung Es wurden mehrere Tausend Trifkarten ausgeworfen. Ihr Weg vom Auswurfort zum Fundort wurde mit Hilfe einer elektronischen Rechenanlage durch Modellrechnungen verfolgt, bei denen das Windfeld über der Nordsee vorgegeben war. Die Rechnung wurde so variiert, daß tatsächliche und rechnerische Fundorte der Karten möglichst gut übereinstimmten. (Abb. 3.). Hiernach treiben die Triftkarten in Windrichtung mit 4,2 v. H. der Windgeschwindigkeit. Das nur aus dem Wind gewonnene Bild des Triftweges läßt sich verbessern, wenn zusätzlich Oberflächenströmungen angenommen werden. Durch rechnerische Experimente wurde ein zu diesem Windfaktor passendes Stromfeld für die Nordsee ermittelt (Abb. 15).

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Relation between wind and surface current derived from drift card investigations

Summary Several thousands of drift cards were released. Their route from the place of release to the place of retrieval was traced on an electronic computer by means of model computations where the wind field over the North Sea was preset. The computation was varied so to achieve the best possible agreement of actual and computational places of retrieval (Fig. 3). According to this, the cards are drifting in wind direction at 4.2 per cent of the wind velocity. The drift route exclusively derived from the wind can be improved by assuming, in addition, surface currents. Computational experiments delivered a current distribution in the North Sea corresponding to this wind factor (Fig. 15).

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Les relations entre vent et courant superficiel déduites des études par cartes-flotteurs

Résumé Plusieurs milliers de cartes-flotteurs ayant été lancées, leur trajet du point de lancement au point de recupération a été établi à l'aide d'une calculatrice électronique avec un programme de calcul dans lequel était introduit le champ des vents en mer du Nord. Le calcul était si détaillé que le meilleur accord possible a été trouvé entre les lieux réels et calculés de découverte des cartes (fig. 3). On constate que les cartes sont poussées dans la direction du vent avec une vitesse égale à 4,2% de celle du vent. La représentation obtenue pour les trajets de dérive à partir du vent seul peut être amélioré si on considère en plus les courants superficiels. La représentation calculée montre pour la mer du Nord un champ de courant en accord avec ce facteur de vent (fig. 15).

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Monsune und Tropenorkane im Witterungsklima und in der Groß-Zirkulation     

Heinrich Seilkopf 《Ocean Dynamics》1956,9(2):90-102

Zusammenfassung In dem Ablauf des Jahresganges im Witterungsklima und der allgemeinen Zirkulation wirken sich monsunale Einflüsse aus. Das im Winter zeitweise auftretende ozeanwärts gerichtete Abströmen kontinental-arktischer Luft erfolgt in Zusammenhang mit Kaltlufthöhentrögen. Im Sommer bedingen die Nordwärtsverlagerung der nordatlantischen und nordpazifischen Hochdruckgebiete und der Aufbau von warmen Höhenhochdruckgebieten über Hochasien und Arizona dazwischenliegende Höhentröge, mit denen die monsunale Advektion maritimer Luftmassen in das Festland hinein verbunden ist. Auch das indische Monsuntief befindet sich in einem Höhentrog zwischen dem hochasiatischen Höhenhoch und dem nordwärts vorgerückten Hoch aus dem Südindischen Ozean. Die festländischen sommerlichen Höhenhochs üben eine blockierende Wirkung auf die Zirkulation aus. Der ebenfalls in die Großzirkulation eingreifende interhemisphärische Austausch von Masse und Moment tritt witterungsklimatisch am meisten dadurch in Erscheinung, daß die Entstehungsgebiete der tropischen Wirbelstürme den Trögen der jeweils anderen, winterlichen Halbkugel zugeordnet sind.

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Witterungsklima (weather-climate) and general circulation considered in the light of monsoons and tropical storms

Summary The course of the annual variations of theWitterungs-klima and of the general circulation is subjected to monsoonal influences. The outflow of arctic air masses from the continent to the ocean occurring temporarily during the winter is related to upper air troughs of cold air. In summer, the northward displacement of the North Atlantic and the North Pacific anticyclones and the formation of warm upper air highs above Central Asia and Arizona cause intermediate air troughs to develop which, on their part, are related to the monsoonal advection of maritime air masses to the continent. The Indian monsoonal low is likewise located in an upper air trough between the upper air high above Central Asia and the high pressure area that advanced from the South Indian Ocean. In summer, the continental upper air highs exert a blocking action on the circulation. The interhemispheric exchange of mass and momentum which, too, reflects on the large scale circulation is mainly called into existence in its weather-climatic respect owing to the fact that the areas of origin of tropical storms (hurricanes, typhoons) are co-ordinated to the througs of the opposite winterly hemisphere.

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Witterungsklima (climat du temps) et circulation générale considérés sous l'aspect des moussons et des cyclones tropicaux

Résumé Le cours des variations annuelles duWitterungsklima et de la circulation générale est sujet à des influences des moussons. Les écoulements à partir du continent vers l'océan des masses d'air arctiques, se produisant de temps en temps pendant l'hiver, sont reliés à des talwegs d'air froid en altitude. En été, le déplacement vers le nord des anticyclones de l'Atlantique Nord et du Pacifique Nord ainsi que la formation d'anticyclones en grande altitude au-dessus de l'Asie Centrale et d'Arizone causent la formation des hauts talwegs intercalés entre les anticyclones mentionnés ci-dessus. Ces talwegs ont rapport à l'advection de mousson des masses d'air maritime vers le continent. La dépression de mousson indien se trouve dans un talweg en altitude entre le haut anticyclone de l'Asie Centrale et l'anticyclone de l'océan Indien du Sud qui s'est déplacé vers le Nord. En été, les anticyclones continentaux en altitude ont un effet bloquant sur la circulation. L'échange interhémisphérique de masses et de moment qui réflète également sur la circulation générale se montre d'une manière la plus prononcée dans le «climat du temps» par suite du fait que les régions d'origine des cyclones tropicaux sont coordonnées à des trains de talwegs de l'hémisphère hivernal opposé.

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Herrn Professor Dr. Gerhard Schott zum 90. Geburtstag gewidmet.  相似文献   

Beitrag zur Kenntnis indischer Laterite     

Dr. Heinrich Martin Köster 《Contributions to Mineralogy and Petrology》1956,5(1):23-64

Zusammenfassung Es wurden zwei indische Lateritprofile untersucht. Die Lateritproben wurden soweit unverfestigt, in Korngrößenklassen zerlegt. Mit röntgenographischen. differentialthermoanalytischen und optischen Methoden wurde der Mineralbestand quantitativ bestimmt. Die Änderungen des Mineralbestandes und die Änderungen der Mineralverteilung wurde in den Lateritprofilen verfolgt.Die Lateritprofile sind auf quarzhaltigen Gesteinen, einem grobkörnigen Granit und einem feinkörnigen Quarz-Glimmer-Sandstein, entstanden. Als Ursache der Lateritbildung ist bei beiden Profilen die Verwitterung und Kaolinisierung des Ausgangsgesteins anzusehen. Bei dem Granit wurden die Feldspäte sowie die Hornblende und der Biotit, bei dem Sandstein wurde der Muskowit kaolinisiert. Der Quarz wurde mehr oder weniger stark korrodiert.Durch die Anreicherung von oxydischen und hydroxydischen Eisenmineralen in bestimmten Zonen der Verwitterungsprofile kam es zur Ausbildung typischer Lateritprofile mit konkretionsführenden bzw. pisolithischen Horizonten. Die Anreicherung von Eisenmineralen in diesen Horizonten ist durch Zufuhr von Eisen aus Verwittrungslösungen erfolgt. Das Eisen entstammt bei dem ersten Profil den verwitternden eisenhaltigen Mineralen des Granites, der Hornblende und dem Biotit. Bei dem zweiten Profil ist die Herkunft des Eisens aus verwitternden hämatitreichen Rindern des Sandsteines abzuleiten. An hydroxydischen Aluminiummineralen sind in beiden Lateritprofilen nur geringe Mengen Diaspur vorhanden.Auflösung von Kaolinit, Wanderung der Kaolinsubstanz und Neubildung von Fireclaymineral wurde in beiden Profilen nachgewiesen.  相似文献   

Festigkeit, verformbarkeit und gefügeregelung von anhydrit — experimentelle stauchverformung unter manteldrucken bis 5 kbar bei temperaturen bis 300°C     

Peter Müller  Heinrich Siemes   《Tectonophysics》1974,23(1-2)

The dependence of strength, ductility, and preferred orientation of polycrystalline anhydrite upon confining pressure (up to 5 kbar), temperature (up to 300° C), and strain (up to 30%) has been evaluated by compression tests.Strength and ductility increase at room temperature with increasing mantle pressure. Up to 1 kbar mantle pressure anhydrite is brittle and failure occurs by tension and shear fractures. Homogeneous flow between 1 and 3 kbar mantle pressure is mostly due to intercrystalline slip which is sensitive to pressure. Beyond the elastic limit the stress—strain curves are nearly horizontal. No preferred orientation develops. Between 3 and 4 kbar mantle pressure the intracrystalline mechanisms become noticeable. The stress—strain curves show weak strain hardening. The (210)-planes reveal a weak preferred orientation perpendicular to the axis of compression.With increasing temperature the strength decreases at low strains (< 5%). Intracrystalline mechanisms become more dominant, because the critical resolved shear stresses are lower with increasing temperature. At high strains (> 15%) both strength and ductility increase at higher temperatures. At even higher strains, strain hardening ceases once again and the stress—strain curves become nearly horizontal. From that point on preferred orientation is no longer increased. The stress—strain curves differ with the orientation of the specimen axis to the original fabric.

Zusammenfassung

In Stauchversuchen an polykristallinem Anhydrit wurde die Abhängigkeit der Festigkeit, der Verformbarkeit und der Gefügeregelung vom Manteldruck (bis 5 kbar), von der Temperatur (bis 300°C) und vom Verformungsgrad (bis 30%) untersucht.Festigkeit und Verformbarkeit nehmen bei Raumtemperatur mit steigenden Mantel-drucken zu. Bis etwa l kbar Manteldruck verhält sich der Anhydrit spröde und es treten Trenn und Verschiebungsbrüche auf. Die gleichmässige Fliessverformung bei Manteldrucken über 1 kbar erfolgt durch überwiegend interkristalline, manteldruckempfindliche Verformungsmechanismen. Die Spannungs—Verformungskurven verlaufen nach Überschreiten der elastischen Verformung nahezu horizontal. Eine Regelung tritt nicht ein. Ab 3 kbar bis 4 kbar Manteldruck beginnen sich intrakristalline Mechanismen bemerkbar zu machen. Die Spannungs—Verformungskurven weisen eine schwache Verfestigung auf. Durch die eintretende schwache Regelung stellt sich eine (210)-Ebene bevorzugt senkrecht zur Stauchachse ein.Mit steigender Temperatur bei sonst gleichen Bedingungen nimmt die Festigkeit bei geringen Verformungsgraden (< 5%) ab. Die Verformung erfolgt überwiegend durch intrakristalline Mechanismen, deren kritische Schubspannungen mit zunehmender Temperatur geringer werden. Die Spannungs—Verformungskurven steigen nach Überschreiten des elastischen Bereichs stärker an als zuvor. Es tritt mit zunehmender Temperatur eine stärkere Verfestigung und eine intensivere Einregelung von (210) senkrecht zur Stauchachse ein. Im Bereich hoher Verformungsgrade (> 15%) liegen die Festigkeiten bei höheren Temperaturen höher als bei niedrigen Temperaturen. Bei sehr hohen Verformungsgraden wird die Verfestigung so gross, dass interkristalline Mechanismen die intrakristallinen wieder ablösen. Die Spannungs—Verformungskurven werden wieder flacher und die Zunahme in der Regelung hört auf.Je nach der Orientierung der Stauchachse zum Ausgangsgefüge verlaufen die Spannungs—Verformungskurven unterschiedlich.Die Abhängigkeit der Verformungsmechanismen vom Manteldruck, Verformungsgrad und der Temperatur wird in einem dreidimensionalen Modell vorgestellt.  相似文献   

Bounce Rock—A shergottite‐like basalt encountered at Meridiani Planum,Mars     

Jutta ZIPFEL  Bradley L. JOLLIFF  Ralf GELLERT  Kenneth E. HERKENHOFF  Rudolf RIEDER  Robert ANDERSON  James F. BELL III  Johannes BRÜCKNER  Joy A. CRISP  Philip R. CHRISTENSEN  Benton C. CLARK  Paulo A. De SOUZA Jr.  Gerlind DREIBUS  Claude D’USTON  Thanasis ECONOMOU  Steven P. GOREVAN  Brian C. HAHN  Göstar KLINGELHÖFER  Timothy J. McCOY  Harry Y. McSWEEN Jr.  Douglas W. MING  Richard V. MORRIS  Daniel S. RODIONOV  Steven W. SQUYRES  Heinrich WÄNKE  Shawn P. WRIGHT  Michael B. WYATT  Albert S. YEN 《Meteoritics & planetary science》2011,46(1):1-20

Abstract– The Opportunity rover of the Mars Exploration Rover mission encountered an isolated rock fragment with textural, mineralogical, and chemical properties similar to basaltic shergottites. This finding was confirmed by all rover instruments, and a comprehensive study of these results is reported here. Spectra from the miniature thermal emission spectrometer and the Panoramic Camera reveal a pyroxene‐rich mineralogy, which is also evident in Mössbauer spectra and in normative mineralogy derived from bulk chemistry measured by the alpha particle X‐ray spectrometer. The correspondence of Bounce Rock’s chemical composition with the composition of certain basaltic shergottites, especially Elephant Moraine (EET) 79001 lithology B and Queen Alexandra Range (QUE) 94201, is very close, with only Cl, Fe, and Ti exhibiting deviations. Chemical analyses further demonstrate characteristics typical of Mars such as the Fe/Mn ratio and P concentrations. Possible shock features support the idea that Bounce Rock was ejected from an impact crater, most likely in the Meridiani Planum region. Bopolu crater, 19.3 km in diameter, located 75 km to the southwest could be the source crater. To date, no other rocks of this composition have been encountered by any of the rovers on Mars. The finding of Bounce Rock by the Opportunity rover provides further direct evidence for an origin of basaltic shergottite meteorites from Mars.  相似文献   

Isotopic and elemental fractionation of solar wind implanted in the Genesis concentrator target characterized and quantified by noble gases     

Veronika S. HEBER  Roger C. WIENS  Amy J. G. JUREWICZ  Nadia VOGEL  Daniel B. REISENFELD  Heinrich BAUR  Kevin D. McKEEGAN  Rainer WIELER  Donald S. BURNETT 《Meteoritics & planetary science》2011,46(4):493-512

Abstract– We report concentrations and isotopic compositions of He, Ne, and Ar measured with high spatial resolution along a radial traverse of a silicon carbide (SiC) quadrant of the Genesis mission concentrator target. The Ne isotopic composition maps instrumental fractionation as a function of radial position in the target: the maximum observed isotopic fractionation is approximately 33‰ per mass unit between the center and periphery. The Ne fluence is enhanced by a factor of 43 at the target center and decreases to 5.5 times at the periphery relative to the bulk solar wind fluence. Neon isotopic profiles measured along all four arms of the “gold cross” mount which held the quadrants in the concentrator target demonstrate that the concentrator target was symmetrically irradiated during operation as designed. We used implantation experiments of Ne into SiC and gold to quantify backscatter loss and isotopic fractionation and compared measurements with numerical simulations from the code “stopping and range of ions in matter.” The ²⁰Ne fluence curve as a function of radial distance on the target may be used to construct concentration factors relative to bulk solar wind for accurate corrections for solar wind fluences of other light elements to be measured in the concentrator target. The Ne isotopic composition as a function of the radial distance in the SiC quadrant provides a correction for the instrumental mass‐dependent isotopic fractionation by the concentrator and can be used to correct measured solar wind oxygen and nitrogen isotopic compositions to obtain bulk solar wind isotopic compositions.  相似文献