Foram determinadas as concentrações de terras raras (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb e Lu) e outros elementos-traço (Cs, Rb, Ba, U, Th, Ta, Hf, Co e Sc) em 51 amostras representativas de derrames e soleiras das regiões norte e nordeste da Província Magmática do Paraná, que ocorrem no norte do estado de São Paulo e no sul de Minas Gerais. O método utilizado para estas determinações foi a técnica de ativação com nêutrons térmicos e epitérmicos, seguida de espectrometria gama de alta resolução, que forneceu resultados com elevados níveis de precisão e de exatidão (geralmente com valores inferiores a 10%), conforme atestado pelas concentrações determinadas no material geológico de referência JB-1. Os dados obtidos foram analisados conjuntamente com determinações de elementos maiores, menores e dos traços Sr, Y, Zr, Nb, Cr e Ni, realizadas por fluorescência de raios ? X. As rochas investigadas são quimicamente representadas por basaltos toleíticos, andesi-basaltos toleíticos e lati-basaltos, enquanto as mais evoluídas (MgO < 3%), que ocorrem de modo muito subordinado, são representadas por latitos e lati-andesitos, além de um riodacito. As rochas básicas (SiO2 < 55% e/ou MgO > 3%) são caracterizadas por apresentarem conteúdos de TiO2 maiores que 3%, sendo que grande maioria possui fortes semelhanças com os magmas-tipo Pitanga, embora tenham sido encontrados alguns derrames, localizados no norte do estado de São Paulo, geoquimicamente semelhantes aos magmas-tipo Urubici (típicos do sul da província). Rochas básicas com concentrações de TiO2 entre 2% e 3% foram também raramente encontradas, as quais representam equivalentes intrusivos de derrames Paranapanema. As rochas mais evoluídas só foram encontradas em soleiras e possuem características geoquímicas que indicam diferenciação a partir de magmas do tipo Pitanga. O comportamento de elementos maiores, menores e traços nas rochas intrusivas e extrusivas do tipo Pitanga, incluindo as mais diferenciadas, é compatível com um processo de evolução por cristalização fracionada envolvendo plagioclásios, clinopiroxênios e titano-magnetitas. A comparação entre derrames e soleiras do tipo Pitanga indica a atuação significativa de processos de diferenciação in situ nas rochas intrusivas, que causaram uma maior variabilidade composicional (soleiras: MgO entre 2,3% e 6,4%; derrames: MgO entre 3,2% e 5,5%). As rochas mais diferenciadas são também caracterizadas por anomalias positivas de európio, que sugerem o acúmulo de plagioclásio devido a esse processo de fracionamento. Os dados obtidos também reforçam que não houve participação significativa de componentes astenosféricos do tipo N-MORB, E-MORB e OIB na gênese das rochas básicas investigadas, as quais possuem grande similaridade geoquímica com os basaltos da Cadeia Rio Grande (sítio 516F) e Cadeia Walvis (sítio 525A), especialmente com os desta última, indicando o envolvimento do componente mantélico EMI. / It is presented the determination of rare earth (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb and Lu) and other trace (Cs, Rb, Ba, U, Th, Ta, Hf, Co and Sc) element concentrations in 51 representative samples of flows and sills from northern and northeastern Paraná Magmatic Province, particularly those located at north of São Paulo State and south of Minas Gerais. The employed analytical method to those determinations was thermal and epithermal neutron activation analysis, followed by high resolution gamma ray spectrometry, which provided high precision and accuracy results (in general better than 10%), as verified by determinations in the international geological reference material JB-1. The obtained results were integrated with major, minor and trace (Sr, Y, Zr, Nb, Cr and Ni) elements determined by X-ray fluorescence. The investigated rocks are mainly represented by tholeiitic basalts, tholeiitic andesi-basalts and lati-basalts, with subordinate relatively evolved (MgO < 3wt%) lithotypes, which are represented by latites and lati-andesites, besides one rhyodacite. The basic rocks (SiO2 < 55% and/or MgO > 3%) are characterized by presenting TiO2 contents higher than 3wt%, very similar to Pitanga magma-type, although some flows, located at northern São Paulo State, geochemically similar to Urubici magma-type (typical of southern Paraná) were also found. Basic rocks having TiO2 contents between 2 and 3 wt% were rarely encountered and represent intrusive equivalents of Paranapanema flows. The more evolved rocks were just found in sills and have geochemical characteristics that indicate differentiation from Pitanga magma-types. Major, minor and trace element behaviour of intrusive and extrusive rocks of Pitanga type, including those differentiated ones, is compatible with evolution by fractional crystallization of plagioclases, clinopyroxenes and titanium magnetites. The comparison between flows and sills of Pitanga type indicates the significant role of in situ differentiation in the genesis intrusive rocks, causing its larger compositional variability (sills: MgO between 2.3 and 6.4wt%; flows: MgO between 3.2 and 5.5wt%). The most evolved rocks are also characterized by positive europium anomalies, which suggest plagioclase accumulation caused by such fractionation process. The obtained data also corroborate the lack of significant participation of N-MORB, E-MORB and OIB asthenospheric mantle components in the genesis of basic rocks, which present very close geochemical similarity with Rio Grande Rise (site 516F) and Walvis Ridge (site 525A) basalts, particularly with the last ones, indicating the involvement of EMI mantle component.

Foi desenvolvido um programa computacional escrito na linguagem de programação C++ denominado CALFRAC para quantificar o processo de cristalização fracionada em sistemas ígneos, utilizando para isso as concentrações dos elementos maiores, menores e traços. O algoritmo moderniza, torna mais eficiente e aprimora os programas publicados na literatura e possui a grande vantagem de poder calcular, automaticamente, todas as possíveis combinações de evolução das amostras envolvidas na diferenciação, além de associar aos cálculos os elementos-traço, os quais servem para confirmar os resultados sugeridos pelos ajustes dos elementos maiores e menores. O CALFRAC calcula a fração total subtraída do magma inicial e as frações referentes a cada mineral fracionado através do cálculo do balanço de massa, utilizando as concentrações de elementos maiores e menores, empregando os métodos de estimativa de máxima verossimilhança e dos multiplicadores de Lagrange para a resolução por mínimos quadrados, enquanto para os elementos-traço o programa utiliza a Equação de Rayleigh. Em ambos os casos a média dos erros percentuais relativos é usada como indicação das melhores evoluções. O programa CALFRAC foi aplicado na investigação da possibilidade de diferenciação por cristalização fracionada em amostras de soleiras de diabásio da Bacia do Paraná, que ocorrem nos municípios de Salto do Itararé, Ponta Grossa, Prudentópolis, Rebouças, Irati, Reserva e Jaguariaíva (PR), as quais foram coletadas para essa finalidade. Nas 33 amostras coletadas foram realizadas determinações de elementos maiores, menores e traços, incluindo terras raras, empregando-se os métodos de Fluorescência de Raios X e Ativação Neutrônica. Os resultados fornecidos pelo programa foram insatisfatórios, não sendo possível estabelecer um percurso de diferenciação das rochas mais primitivas para as mais diferenciadas das intrusões, devido ao fato de que provavelmente muitas das amostras analisadas representam a mistura de magmas com porções contendo acumulação de fases minerais causada pelo próprio processo de cristalização fracionada in situ. / CALFRAC is a computer program written in C++ programming language developed to quantify fractional crystallization processes in igneous systems. Major, minor and trace element concentrations are used as input for calculations. The new algorithm enhances and makes the program more efficient than those published in the literature. Besides it is capable to automatically calculating all possible rock sample combinations involving differentiation by fractional crystallization process, using in addition trace element concentrations to corroborate the results obtained by the fitting of major and minor element abundances. CALFRAC calculates the total fraction subtracted from the original magma and the percentage of each fractionated mineral by solving least-squares mass balance equations based on major and minor element concentrations. The methods of maximum likelihood estimate and Lagrange multipliers are used to solve the equations, whereas for the quantification of trace elements the program uses the Rayleigh Equation. In both cases the mean relative percentage errors is used as an indication of the best results. The program CALFRAC was applied to investigate the possibility of differentiation by fractional crystallization of diabase samples from Paraná Basin sills, which outcrop nearby Salto do Itararé, Ponta Grossa, Prudentópolis, Rebouças, Irati, Reserva and Jaguariaíva towns (PR). The 33 collected samples were analyzed for major, minor and trace elements, including rare earths, employing X-Ray Fluorescence and Neutron Activation methods. The program output was not satisfactory, since it was not possible to establish a differentiation sequence from the more primitive to the more differentiated rocks of the intrusions. This is probably due to the fact that many rock samples are the result of mixing of magmatic melts with mineral accumulation zones, which were formed by the in situ fractional crystallization process.

Foi desenvolvido um programa computacional escrito na linguagem de programação C++ denominado CALFRAC para quantificar o processo de cristalização fracionada em sistemas ígneos, utilizando para isso as concentrações dos elementos maiores, menores e traços. O algoritmo moderniza, torna mais eficiente e aprimora os programas publicados na literatura e possui a grande vantagem de poder calcular, automaticamente, todas as possíveis combinações de evolução das amostras envolvidas na diferenciação, além de associar aos cálculos os elementos-traço, os quais servem para confirmar os resultados sugeridos pelos ajustes dos elementos maiores e menores. O CALFRAC calcula a fração total subtraída do magma inicial e as frações referentes a cada mineral fracionado através do cálculo do balanço de massa, utilizando as concentrações de elementos maiores e menores, empregando os métodos de estimativa de máxima verossimilhança e dos multiplicadores de Lagrange para a resolução por mínimos quadrados, enquanto para os elementos-traço o programa utiliza a Equação de Rayleigh. Em ambos os casos a média dos erros percentuais relativos é usada como indicação das melhores evoluções. O programa CALFRAC foi aplicado na investigação da possibilidade de diferenciação por cristalização fracionada em amostras de soleiras de diabásio da Bacia do Paraná, que ocorrem nos municípios de Salto do Itararé, Ponta Grossa, Prudentópolis, Rebouças, Irati, Reserva e Jaguariaíva (PR), as quais foram coletadas para essa finalidade. Nas 33 amostras coletadas foram realizadas determinações de elementos maiores, menores e traços, incluindo terras raras, empregando-se os métodos de Fluorescência de Raios X e Ativação Neutrônica. Os resultados fornecidos pelo programa foram insatisfatórios, não sendo possível estabelecer um percurso de diferenciação das rochas mais primitivas para as mais diferenciadas das intrusões, devido ao fato de que provavelmente muitas das amostras analisadas representam a mistura de magmas com porções contendo acumulação de fases minerais causada pelo próprio processo de cristalização fracionada in situ. / CALFRAC is a computer program written in C++ programming language developed to quantify fractional crystallization processes in igneous systems. Major, minor and trace element concentrations are used as input for calculations. The new algorithm enhances and makes the program more efficient than those published in the literature. Besides it is capable to automatically calculating all possible rock sample combinations involving differentiation by fractional crystallization process, using in addition trace element concentrations to corroborate the results obtained by the fitting of major and minor element abundances. CALFRAC calculates the total fraction subtracted from the original magma and the percentage of each fractionated mineral by solving least-squares mass balance equations based on major and minor element concentrations. The methods of maximum likelihood estimate and Lagrange multipliers are used to solve the equations, whereas for the quantification of trace elements the program uses the Rayleigh Equation. In both cases the mean relative percentage errors is used as an indication of the best results. The program CALFRAC was applied to investigate the possibility of differentiation by fractional crystallization of diabase samples from Paraná Basin sills, which outcrop nearby Salto do Itararé, Ponta Grossa, Prudentópolis, Rebouças, Irati, Reserva and Jaguariaíva towns (PR). The 33 collected samples were analyzed for major, minor and trace elements, including rare earths, employing X-Ray Fluorescence and Neutron Activation methods. The program output was not satisfactory, since it was not possible to establish a differentiation sequence from the more primitive to the more differentiated rocks of the intrusions. This is probably due to the fact that many rock samples are the result of mixing of magmatic melts with mineral accumulation zones, which were formed by the in situ fractional crystallization process.

Foram determinadas as concentrações de terras raras (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb e Lu) e outros elementos-traço (Cs, Rb, Ba, U, Th, Ta, Hf, Co e Sc) em 51 amostras representativas de derrames e soleiras das regiões norte e nordeste da Província Magmática do Paraná, que ocorrem no norte do estado de São Paulo e no sul de Minas Gerais. O método utilizado para estas determinações foi a técnica de ativação com nêutrons térmicos e epitérmicos, seguida de espectrometria gama de alta resolução, que forneceu resultados com elevados níveis de precisão e de exatidão (geralmente com valores inferiores a 10%), conforme atestado pelas concentrações determinadas no material geológico de referência JB-1. Os dados obtidos foram analisados conjuntamente com determinações de elementos maiores, menores e dos traços Sr, Y, Zr, Nb, Cr e Ni, realizadas por fluorescência de raios ? X. As rochas investigadas são quimicamente representadas por basaltos toleíticos, andesi-basaltos toleíticos e lati-basaltos, enquanto as mais evoluídas (MgO < 3%), que ocorrem de modo muito subordinado, são representadas por latitos e lati-andesitos, além de um riodacito. As rochas básicas (SiO2 < 55% e/ou MgO > 3%) são caracterizadas por apresentarem conteúdos de TiO2 maiores que 3%, sendo que grande maioria possui fortes semelhanças com os magmas-tipo Pitanga, embora tenham sido encontrados alguns derrames, localizados no norte do estado de São Paulo, geoquimicamente semelhantes aos magmas-tipo Urubici (típicos do sul da província). Rochas básicas com concentrações de TiO2 entre 2% e 3% foram também raramente encontradas, as quais representam equivalentes intrusivos de derrames Paranapanema. As rochas mais evoluídas só foram encontradas em soleiras e possuem características geoquímicas que indicam diferenciação a partir de magmas do tipo Pitanga. O comportamento de elementos maiores, menores e traços nas rochas intrusivas e extrusivas do tipo Pitanga, incluindo as mais diferenciadas, é compatível com um processo de evolução por cristalização fracionada envolvendo plagioclásios, clinopiroxênios e titano-magnetitas. A comparação entre derrames e soleiras do tipo Pitanga indica a atuação significativa de processos de diferenciação in situ nas rochas intrusivas, que causaram uma maior variabilidade composicional (soleiras: MgO entre 2,3% e 6,4%; derrames: MgO entre 3,2% e 5,5%). As rochas mais diferenciadas são também caracterizadas por anomalias positivas de európio, que sugerem o acúmulo de plagioclásio devido a esse processo de fracionamento. Os dados obtidos também reforçam que não houve participação significativa de componentes astenosféricos do tipo N-MORB, E-MORB e OIB na gênese das rochas básicas investigadas, as quais possuem grande similaridade geoquímica com os basaltos da Cadeia Rio Grande (sítio 516F) e Cadeia Walvis (sítio 525A), especialmente com os desta última, indicando o envolvimento do componente mantélico EMI. / It is presented the determination of rare earth (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb and Lu) and other trace (Cs, Rb, Ba, U, Th, Ta, Hf, Co and Sc) element concentrations in 51 representative samples of flows and sills from northern and northeastern Paraná Magmatic Province, particularly those located at north of São Paulo State and south of Minas Gerais. The employed analytical method to those determinations was thermal and epithermal neutron activation analysis, followed by high resolution gamma ray spectrometry, which provided high precision and accuracy results (in general better than 10%), as verified by determinations in the international geological reference material JB-1. The obtained results were integrated with major, minor and trace (Sr, Y, Zr, Nb, Cr and Ni) elements determined by X-ray fluorescence. The investigated rocks are mainly represented by tholeiitic basalts, tholeiitic andesi-basalts and lati-basalts, with subordinate relatively evolved (MgO < 3wt%) lithotypes, which are represented by latites and lati-andesites, besides one rhyodacite. The basic rocks (SiO2 < 55% and/or MgO > 3%) are characterized by presenting TiO2 contents higher than 3wt%, very similar to Pitanga magma-type, although some flows, located at northern São Paulo State, geochemically similar to Urubici magma-type (typical of southern Paraná) were also found. Basic rocks having TiO2 contents between 2 and 3 wt% were rarely encountered and represent intrusive equivalents of Paranapanema flows. The more evolved rocks were just found in sills and have geochemical characteristics that indicate differentiation from Pitanga magma-types. Major, minor and trace element behaviour of intrusive and extrusive rocks of Pitanga type, including those differentiated ones, is compatible with evolution by fractional crystallization of plagioclases, clinopyroxenes and titanium magnetites. The comparison between flows and sills of Pitanga type indicates the significant role of in situ differentiation in the genesis intrusive rocks, causing its larger compositional variability (sills: MgO between 2.3 and 6.4wt%; flows: MgO between 3.2 and 5.5wt%). The most evolved rocks are also characterized by positive europium anomalies, which suggest plagioclase accumulation caused by such fractionation process. The obtained data also corroborate the lack of significant participation of N-MORB, E-MORB and OIB asthenospheric mantle components in the genesis of basic rocks, which present very close geochemical similarity with Rio Grande Rise (site 516F) and Walvis Ridge (site 525A) basalts, particularly with the last ones, indicating the involvement of EMI mantle component.

L'objectif de cette thèse est de caractériser l'influence de la présence d'obstacles dans les passes à poissons à fentes verticales. Deux types d'éléments sont couramment insérés, à l'heure actuelle, dans les passes : les seuils et les macro-rugosités. Dans un premier temps, l'effet de ces deux dispositifs à la fois sur l'écoulement et sur le comportement des poissons est étudié. Dans le but de favoriser le passage des petites espèces à travers le dispositif de franchissement, une solution technique est ensuite proposée, sous la forme de plusieurs rangées de cylindres flexibles placées en sortie de fente. La caractérisation du comportement hydraulique d'une passe à poissons équipée de ces obstacles est effectuée par des mesures expérimentales de niveau d'eau à l'aide de sondes acoustiques et des mesures de vitesses tridimensionnelles avec un vélocimètre acoustique à effet Doppler (ADV). La base de données générée par ces mesures est ensuite utilisée pour définir une loi de dimensionnement, qui prend en compte les paramètres influençant le fonctionnement hydraulique de l'ouvrage en vue d'améliorer sa conception. Les simulations numériques 3D instationnaires URANS et LES de l'écoulement permettent une analyse volumique fine des grandeurs caractéristiques de la turbulence qui règne dans les bassins en fonction du type d'obstacle inséré. En obstruant une partie de la fente, la présence d'un seuil accentue la tridimensionnalité de l'écoulement tandis que les macro-rugosités créent une zone de plus faible vitesses et des abris utilisables par les espèces de fonds. L'insertion des structures souples permet une meilleure dissipation de l'énergie du jet et réduit l'énergie cinétique turbulente dans une partie du volume des bassins. Les manipulations réalisées avec différentes espèces de poissons, permettent de mieux comprendre l'effet de la modification des grandeurs cinématiques de l'écoulement, par l'insertion d'obstacles, sur le comportement des poissons pour pouvoir adapter les passes à poissons existantes aux espèces dotées de faibles capacités de nage. / The aim of this work is to characterize the influence of two kinds of obstacles, sills and macro-roughnesses, on the flow inside a vertical slot fishway (VSF) and the behavior of several species of fish. Another objective is to study a technical solution to allow the passage of small fish species, which take the form of flexible cylinders placed in the jet at the entrance of each pool of the VSF. A hydraulic characterization is made by experimental measurements of the water level in each pool with acoustic sensors and by measurements of three-dimensional velocity components with an acoustic Doppler velocimeter (ADV). The data acquired by these measurements are then used to define a predictive law that takes into account the presence of sills or macro-roughnesses, to help the design of devices that are as efficient as possible. Unsteady RANS and LES three-dimensional numerical simulations of the flow allow performing a careful volume analysis of the turbulence characteristics inside the pools when obstacles are presents in the flow. By obstructing a part of the slot, sills enhance the three-dimensionality of the flow while macro-roughnesses generate a low velocity layer and shelters for benthic species. Flexible elements produce a better dissipation of the energy of the jet and reduce the turbulent kinetic energy in a part of the volume of the pools. The effect of the modification of the flow kinematic properties, by the presence of obstacles, on the behavior of various fish species is evaluated. It provides important insights on how to adapt the flow in existing fishways to fish species with low swimming capacity.

Die Sedimente des Halleschen Permokarbonkomplexes gaben schon immer Raum für Spekulationen. Aufgrund ihrer Dominanz an rhyolithischen Geröllen wurden sie über einen langen Zeitraum einheitlich als Postporphyrschutt ausgehalten. Vielfältig wechselnde Faziesbedingungen machten es jedoch notwendig, die Sedimente aufzugliedern. Neuere Erkenntnisse in der Erforschung des Halleschen Permokarbonkomplexes erfordern eine Überprüfung v. a. der nach KUNERT (1995) aufgestellten allgemeinen stratigraphischen Gliederung der Unterrotliegendsedimente in Halle,- Hornburg,- Sennewitz- und Brachwitz-Formation anhand einiger ausgewählter Beispiele. Der ursprüngliche Gedanke der Diplomarbeit bestand darin, eine Fazies- und eine Geröllanalyse der unterpermischen Abtragungsprodukte des Halle-Vulkanitkomplexes anzufertigen. Zur Verfügung standen zwei Kernbohrungen und zwei Aufschlüsse, sowie diverse Unterlagen zu angrenzenden Bohrungen in der Saale-Senke. Die beiden Oberflächenaufschlüsse Riveufer und Teichgrund sollten stratigraphisch aufgenommen werden, so dass eine Fazieszuordnung möglich ist. Die Bohrung Brachwitz 2/62 wurde mit dem Ziel aufgenommen, neuere Theorien über den Ablagerungszeitraum der Rotliegend-Sedimente in Bezug auf den permokarbonen Vulkanismus zu widerlegen oder zu bekräftigen. Die zweite Bohrung (Kb Lochau 7/65) wurde am Rande mit in die Diplomarbeit einbezogen, da sie das immense Spektrum der spätvulkanischen Aktivitäten im Halle Permokarbonkomplex erweitert. Ergebnis ist eine Neugliederung des Rotliegend im Halleschen Permokarbonkomplex, in der nur noch die Halle-Formation mit ihrem ausgeprägten Vulkanismus und die Hornburg-Formation, stellvertretend für alle jüngeren Abtragungsprodukte des Halle Vulkanitkomplexes, unterschieden werden. Mit einem großen Hiatus folgt anschließend die Eisleben-Formation.

Die Sedimente des Halleschen Permokarbonkomplexes gaben schon immer Raum für Spekulationen. Aufgrund ihrer Dominanz an rhyolithischen Geröllen wurden sie über einen langen Zeitraum einheitlich als Postporphyrschutt ausgehalten. Vielfältig wechselnde Faziesbedingungen machten es jedoch notwendig, die Sedimente aufzugliedern. Neuere Erkenntnisse in der Erforschung des Halleschen Permokarbonkomplexes erfordern eine Überprüfung v. a. der nach KUNERT (1995) aufgestellten allgemeinen stratigraphischen Gliederung der Unterrotliegendsedimente in Halle,- Hornburg,- Sennewitz- und Brachwitz-Formation anhand einiger ausgewählter Beispiele. Der ursprüngliche Gedanke der Diplomarbeit bestand darin, eine Fazies- und eine Geröllanalyse der unterpermischen Abtragungsprodukte des Halle-Vulkanitkomplexes anzufertigen. Zur Verfügung standen zwei Kernbohrungen und zwei Aufschlüsse, sowie diverse Unterlagen zu angrenzenden Bohrungen in der Saale-Senke. Die beiden Oberflächenaufschlüsse Riveufer und Teichgrund sollten stratigraphisch aufgenommen werden, so dass eine Fazieszuordnung möglich ist. Die Bohrung Brachwitz 2/62 wurde mit dem Ziel aufgenommen, neuere Theorien über den Ablagerungszeitraum der Rotliegend-Sedimente in Bezug auf den permokarbonen Vulkanismus zu widerlegen oder zu bekräftigen. Die zweite Bohrung (Kb Lochau 7/65) wurde am Rande mit in die Diplomarbeit einbezogen, da sie das immense Spektrum der spätvulkanischen Aktivitäten im Halle Permokarbonkomplex erweitert. Ergebnis ist eine Neugliederung des Rotliegend im Halleschen Permokarbonkomplex, in der nur noch die Halle-Formation mit ihrem ausgeprägten Vulkanismus und die Hornburg-Formation, stellvertretend für alle jüngeren Abtragungsprodukte des Halle Vulkanitkomplexes, unterschieden werden. Mit einem großen Hiatus folgt anschließend die Eisleben-Formation.:Inhalt Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1. Einleitender Teil 1 1.1 Einleitung 1 1.2 Aufgabenstellung und Problematik 1 1.3 Geographischer Überblick über die Bohrungen und Aufschlüsse 2 2. Regionalgeologischer Teil 4 2.1 Aufbau des Halle Vulkanitkomplexes 4 2.2 Beckenentwicklung des Permokarbons im Bereich des Halle- Vulkanitkomplexes 5 2.3 Historischer Rückblick über die Einstufung der Rotliegend-Formationen im Halle Vulkanitkomplex 10 2.4 Neueste Entwicklungen in der Erforschung des Saale-Beckens 15 2.4.1 Die Ablagerungen der Halle-Formation 15 2.4.2 Die Ablagerungen der Sennewitz-Formation 16 2.4.3 Die Ablagerungen der Hornburg-Formation 17 2.4.4 Die Ablagerungen der Brachwitz-Formation 19 2.4.5 Die Ablagerungen der Eisleben-Formation 20 2.4.6 Aktuelle Stratigraphische Gliederung 22 2.5 Die späte Phase des Halle Vulkanitkomplexes und ihr Bezug zur Diplomarbeit 23 3 Arbeitsmethodik 24 3.1 Aufnahme der Bohrungen Brachwitz 2/62 und Lochau 7/65 24 3.2 Aufnahme des Aufschlusses am Teichgrund bei Döblitz 26 3.3 Aufnahme des Aufschlusses am Riveufer im Stadtgebiet von Halle 26 4. Vulkanische und sedimentäre grobklastische Transport- und Ablagerungssysteme 27 4.1 Vulkanische Massentransporte 27 4.1.1 Pyroklastische Ablagerungen 27 4.1.1.1 Pyroklastische Fallablagerungen 28 (1) Aschefallablagerungen 28 (2) Bimsführende Fallablagerungen 29 (3) Scoriaführende Fallablagerungen 29 4.1.1.2 Pyroklastische Stromablagerungen 29 (1) Bimsführende pyroklastische Stromablagerungen oder Ignimbrite 29 (2) Block- und Aschestromablagerungen 31 (3) Scoriaführende pyroklastische Stromablagerungen 32 4.1.1.3 Pyroklastische Surge-Ablagerungen 32 (1) Surgeablagerungen durch Aschewolken 32 (2) Ablagerungen am Boden der pyroklastischen Surge 33 (3) Ablagerungen an der Basis der pyroklastischen Surge 33 4.1.2 Explosive vulkanische Eruptionen 33 (1) Hawaiianische Eruptionen 34 (2) Plinianische Eruptionen 34 (3) Strombolianische Eruptionen 35 (4) Vulkanianische und Surtseyanische Eruptionen 35 4.1.3 Produkte phreatomagmatischer Eruptionen 36 (1) Maare 37 (2) Tuffkegel und Tuffringe 37 4.1.4 Tephraablagerungen 38 4.2 Sedimentäre Massentransporte 39 4.2.1 Alluviale Fächer 40 4.2.2 Schichtfluten 42 4.2.3 Flußsyteme 42 4.2.4 Überflutungsebenen 43 4.2.5 Deltas und Ästuare 44 5. Lithologien und Faziestypen 45 6. Aufschlüsse und Bohrungen 45 6.1 Aufschlußkomplex am Riveufer im Stadtteil Giebichenstein in Halle 48 6.1.1 Allgemeine Aussagen 48 6.1.2 Das Faziesmodell eines verflochtenen Flußsystems 48 (1) Ausbildung von Rinnen 48 (2) Einfallen der Rinnen 50 (3) Prallhänge 50 (4) Seitenanschnitte an beiden Enden des Aufschlusses 51 6.1.3 Ein tuffgefülltes Spaltensystem als syn- bis postsedimentäres Ereignis 52 6.1.4 Interpretation 53 6.2 Aufschluß am Teichgrund bei Döblitz 55 6.2.1 Allgemeine Aussagen 55 6.2.2 Sedimentäre Lithofaziestypen und -assoziationen 56 6.2.3 Dokumentation der einzelnen Aufschlüsse 56 6.2.3.1 Aufschluß T1 56 (1) Detaildarstellung Aufschluß am Teichgrund T1-1 56 6.2.3.2 Aufschluß T2 59 6.2.3.3 Aufschluß T3 59 6.2.4 Fazielle Diskussion 59 6.3 Kernbohrung Brachwitz BrwSk 2/62 südöstlich der Ortschaft Friedrichsschwerz 61 6.3.1 Allgemeine Informationen 61 6.3.2 Erläuterungen zu den Lithofaziestypen 61 (1) SFT-B1 Konglomerat der Eislebenformation 61 (2) SFT-T1 Sedimentäre Brekzie 61 (3) SFT-T4 Mittel- bis Grobsandstein 62 (4) SFT-B2 Schluffstein 62 (5) VFT-T0 Rhyolith, brekziös/ VFT-T1 Porphyrbrekzie, monomikt 63 (6) VFT-B12 Porphyrbrekzie mit Obsidianmatrix 64 (7) VFT-B2 Porphyrbrekzien, oligomikt und polymikt 64 (8) VFT-B3 Mittelsand, vulkanogen 65 (9) VFT-B5 Schluffstein, brekziiert 66 6.3.3 Auswertung 66 6.4 Kernbohrung Lochau 7/65 südöstlich Halle 68 6.4.1 Allgemeines 68 6.4.2 Erläuterungen zu den Vulkanischen Faziestypen 68 (1) VFT-L1 Aschentuff 68 (2) VFT-L2 Surges 69 (3) VFT-L3 Surge oder Explosionsbrekzie 70 (4) VFT-L4 Explosionsbrekzie mit Tuffzwickelfüllung 71 (5) Tuff mit einzelnen Ballistischen Bomben 72 6.4.4 Beispiel Ha-Lo7/17 73 6.4.5 Diskussion 74 7. Zusammenfassung und Ausblick 76 8. Literatur- und Quellenverzeichnis 78 9. Anhang Anlage 1: Allgemeines Anlage 2: Teichgrund bei Döblitz Anlage 3: Riveufer im Stadtzentrum von Halle (Saale) Anlage 4: Kb Brachwitz 2/62 Anlage 5: Kb Lochau 7/65

Les volcans boucliers basaltiques se déforment sous leur propre poids, tout particulièrement en période d'éruption. A Hawaii, cette déformation co-éruptive est en majeure partie expliquée par un plan de décollement à la base des édifices, dont le glissement serait associé à la force de poussée des intrusions dans les " rift zones " (i.e. concentration de dykes subverticaux dans les zones de faiblesse de l'édifice). Cependant, cette explication n'est pas valable pour beaucoup d'autres volcans basaltiques, où l'existence d'un décollement est peu probable. Nous avons profité de l'incision intense du Piton des Neiges (La Réunion) par l'érosion pour observer la structure interne d'un volcan basaltique, et comprendre, par le terrain et la modélisation numérique, comment la déformation d'un tel édifice s'articule avec son activité magmatique. Notre étude structurale révèle que trois populations d'intrusions perpendiculaires (deux subverticales et une subhorizontale) coexistent, et que les principales zones de faiblesses sont des " sill zones " (i.e. concentrations d'intrusions subhorizontales), Parallèlement, notre étude des déformations, essentiellement cassantes, révèle que deux extensions perpendiculaires dominent dans l'édifice, avec l'apparition de régimes localement décrochants et même compressifs à proximité des sill zones. Les directions de déformations et les directions d'intrusions sont compatibles et coïncident aussi avec la direction d'écoulement des grandes avalanches de débris qui ont affectée le Piton des Neiges au cours de son histoire. A partir de ces données de terrain, nous proposons un modèle de déformation du Piton des Neiges où les intrusions dans l'édifice génèrent des cycles de permutations de contraintes. Le stade ultime de chaque cycle serait la mise en place de sills en régime compressif. En testant numériquement l'effet de telles injections sur la déformation d'un édifice, nous montrons que les sills peuvent être un facteur majeur d'instabilité, capable de conduire à des déstabilisations de flanc telles que les avalanches observées. Notre modèle conceptuel, déduit du terrain et quantifié par la modélisation, constitue ainsi une alternative au modèle de déformation hawaiien, applicable sur des édifices tels que le Piton de la Fournaise (La Réunion), Tenerife (Canaries) et Fernandina (Galapagos). Notre étude démontre enfin l'intérêt essentiel d'étudier les systèmes anciens pour mieux comprendre les volcans actifs.