Metamorfismo de Rocas Pelíticas

7/23/2019 Metamorfismo de Rocas Pelíticas

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Cap7 Metamorfismo de rocaspelíticas

Fuente: W.D. Yardley cap 3,

Winter, cap 28

Met10 Metam Rs pelitas 1

Introducción

• Rocas pelíticas son derivados de sedimentos ricosen arcillas y son de particular importancia en losestudios de metamorfismo porque desarrollanuna amplia gama de minerales distintos.

• Lutitas y pizarras: son sedimentos clásticosmaduros de grano muy fino derivados de lacorteza continental.

• Característicamente se acumulan en las partes

distales de una cuña de sedimentos fuera de laplataforma continental /pendiente.


• Los sedimentos gruesos gradan de grauvacas a arenosas

hacia fuera del continente.• A pesar de comenzar como barro sencillo, los metapelitos

representan una familia distinguida de rocas metamórficas,debido a que las arcillas son muy sensibles a las variacionesde temperatura y presión, sometidos a grandes cambios enla mineralogía durante el metamorfismo progresivo.

• Tienden a ser hermosos esquistos de mica brillante conporfiroblastos de granate, estaurolita, cianita, etc.metapelitas son rocas de estudios clásicos en las HighlandsEscocesas en que se desarrolló la secuencia isograda debarrovianas




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• La mineralogía de los sedimentos pelíticos estádominado por finas filosilicatos ricos en Al-K, talescomo arcillas (montmorillonita, caolinita, o esmectita),finas micas blancas (sericita, paragonita, o Fengita) y

clorita, todos ellos pueden producirse como granosdetríticos o granos autigénicos.

• Los filosilicatos pueden componer más del 50% delsedimento original.

• El cuarzo fino constituye del 10-30%.

• Otros componentes comunes son feldespatos (albita yfeldespato –K.), óxidos e hidróxidos de hierro, zeolitas*,carbonatos, sulfuros y materia orgánica.


*Se denomina zeolita o ceolita (del griego, zein, ‘hervir’, y lithos, ‘piedra’), a un gran

conjunto de minerales que comprenden silicatos alumínicos hidratados de metales

alcalinos y alcalinotérreos


• Las características químicas distintivas son: alta Al2O3 y K2O

y CaO bajo.• Refleja alto contenido de arcillas y micas del sedimento

original que conduce al dominio de la moscovita y cuarzo enla mayor rango o parte del metamorfismo.

• Alta proporción de micas --- > es común en el desarrollo delas rocas foliadas, tales como pizarras, filitas y esquistos demica.

• La composición química de pelitas puede ser representadopor el sistema de K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O("KFMASH")Si tratamos H2O como móvil, la petrogénesis de las pelitasestá representada en los diagramas de AKF y A(K)FM.


http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego

http://es.wikipedia.org/wiki/Mineral


http://es.wikipedia.org/wiki/Metal_alcalino







http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego



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Representación de asociaciones

pelíticas en diagrama de fases• Las reacciones en rs pelíticas envuelven principalmente los

componentes SiO2, Al2O3, FeO, MgO, K2O, y H2O,simplificando viene a ser conocido en el sistema KMFASH,

los demas componentes puede estar presentesignificativamente, pero no desempeñan reaccionesimportantes en el metamorfismo.

• Eskola fue primero en representar las asociacionesminerales metamórficas en diagramas de fases.

• Diagrama triangular AKF, Al2O3, K2O, FeO+MgO como loscomponentes de los vertices.

• La proyección AFM de Thompson (1957), Al2O3-FeO-MgO(AFM) del tetraedro Al2O3-K2O-FeO-MgO (AKFM).


Figure 28.1. AKF (using the Spear, 1993, formulation) and (b) AFM

(projected from Ms) compatibility diagrams for pelitic rocks in the

chlorite zone of the lower greenschist facies. Shaded areas represent the

common range of pelite and granitoid rock compositions. Small black

dots are the analyses from Table 28.1.





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Rocas pelíticas en condiciones de bajo grado

• Sedimentos ricos en arcillas pueden sufrir extensos cambios

durante la diagénesis, no existe una distinción nítida entre los

procesos diagenéticos y metamórficos.

• Durante las etapas avanzadas de diagénesis, muchas arcillas se

vuelven inestables y los sedimentos pelíticos son convertidos en

mezclas de clorita e illita, algo de caolinita.

• Las micas blancas muy finas de las rocas pizarrosas epizonales*

son conocidos como sericitas. Siendo el constituyente mas

dominante la fingita, una variedad de muscovita.

• Trabajos de Frey et. al. en los alpes europeos, además de fingita

la serecita puede contener mica sódica paragonita) y pirofilita

un silicato hidratado de aluminio.

• * Epizona, se usa para grados de metamorfismo mas bajos, donde la illita es sustituida

por la mica blanca.Met10 Metam Rs pelitas 10

Metamorfismo de pelitos en el esquema

zonal barroviano• El clásico esquema zonal

de Highlands de Escocia

y de muchos otras

regiones del mundo,

proveen un ej excelente

de como la mineralogía

de pelitos puede variar

con T° y P° crecientes.

Figure 21.8. Regional

metamorphic map of the

Scottish Highlands, showing

the zones of minerals that

develop with increasing

metamorphic grade. From

Gillen (1982) Metamorphic

Geology. An Introduction to

Tectonic and Metamorphic

Processes. George Allen &

Unwin. London.





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Asoc caract de rocas pelíticas zonas barrovianas

de Highland de Escocia

Zona Asociaciones típicas

Clorita Clo + musc fingita + Cz + Ab +/- Cc +/- estilpnomelano +/-

paragonita

Biotita Bio + Clo + Mus + fengita + Cz + Ab +/- Cc

Granate Gran + bio + clo + mus + Cz + Ab + Ep.

Estaurolita Est + gra + bio + mus + cz + plg (posiblemente clo en grado mas

bajo)

Cianita Cian +/- estaurolita + gra + bio + musc + cz + pgl.

Sillimanita Sillimanita +/- estaurolita + gra + bio + musc cz + pgl +/- cianita

reliquiar

Accesorios

comunes

Illmenita , mag, hem, rutilo (princ en la zona de cianita), pirita,

turmalina, apatito, zircon , grafito


• Zona de clorita: En la zona de clorita de Escocia las rocaspelíticas, son pizarras de grano fino con materia carbonosa,esto dificulta su estudio al microscopio, contienetípicamente minerales de Clo y musc fingita conproporciones variables de Cz, Alb y Py como accesorio.Algunas pelitas o semipelitas asociados pueden contenerFeld-k estilpnomelano u otra cálcico, puede estar asociadotambién a esquistos de grano mas grueso.

• Zona biotita: Si la biotita se desarrolla no es estrictamentede una pelita, sino con detritus de grauvacas con feld-k,donde se forma por la reacción: – Feld-k + clo --- > biot + musc + cz + H2O

Las verd pelitas no contienen Feldk, en ella la biot es formada a t°mas elevadas mediante la reacción

– Fingita + clorita --- > biot + musc pobre en fengita + Cz + H2O

• La asoc. Clo + musc + biot es estable en un amplio intervalode Temperatura


Metamorfismo de pelitas en el esquema

barroviano• Zona de granate: con el aparecimiento de granate, las rocas

pelíticas son tipicamente esquistos, sus minerales sonsuficientemente desarrollados para ser identificados bajo el

microscopio. Forma conspicuos porfidoblastos lo que ayudaa distinguir granates ricos en almandino.

• Una roca pelítica típica de la zona de granate presenta laasociación: granate + biot + clo + musc + cz + pgl- Ab,ilmenita + magnetita, algunas veces epidota, comoaccesorios posibles apatito, turmalina y zircón, comosulfuros la pirrotita (Po), Py, Cpy, grafito. El granatecaracterístico es el almandino y se forma x la rx – Clo + musc --- > granate + biot + Cz + H2O

Donde clo, granate, y biotita coexisten Fe y Mg son distribuidosentre esos minerales de forma que XcloMg > XbioMg.

La asoc musc + cz + clo + bio + gran, típica de la zona de granate.

En la zona de granate es frecuentemente marcada x el cambio PGls




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• Fig 3.2 Pag 94, Yardley

• Proyección AFM parazonas de biotita ygranate (Highl Sco) X Y Zposibles comp de rocas,todas las asoc tieneMus, Cz, H2O

• A) zona biotita

mostrando el campotrivariante Clo-biot conlineas representativasde comp coexistentes

• B) Aparece el granatepara comp ricos en Fe

Figure 28.6. AFM compatibility diagram (projected from Ms) for the upper biotite zone, greenschist facies. Although garnet is stable, it is

limited to unusually Fe-rich compositions, and does not occur in natural pelites (shaded). Winter (2010) An Introduction to Igneous and

Metamorphic Petrology. Prentice Hall.


• C) Con calentamientoadicional, el granateaparece en un espectromas amplio de las rs. Amedida q´ la reacciónprogresa, pero estaausente en roca Z.

• D) El granate estápresente en la mayoriade las composicionespelíticas; clo estaausente en las rocas Xmas ricas en Fe

Figure 28.7. AFM compatibility diagram (projected from Ms) for the garnet zone, transitional to the amphibolite facies, showing the tie-line

flip associated with reaction (28.8) (compare to Figure 28.6) which introduces garnet into the more Fe-rich types of common (shaded)

pelites. After Spear (1993) Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time Paths . Mineral. Soc. Amer. Monograph 1. Winter

(2010) An Introduction to Ign eous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.


• Zona de estaurolita: En esta zona se vuelve evidente la distinción entrepelitos verdaderos y otros micaesquistos, una vez que la estaurolita creceen rocas pelíticas ricas en Al y pobres en Ca y remanente raros en otrostipos litológicos.

• Muchos granates micaesquistos muestran ser de composición inadecuadopara la fm de estaurolita y deberían ser referidos como semipelitas. Factorcrítico es la estabilizac de PGl

• Pelitas de la zona estaurolita contienen típicamente la asociaciónestaurolita + granate + biotita + muscovita + cuarzo + Pgl; algunas cloritasestán presentes.

• En áreas en que ocurren pelitas adecuadamente aluminosos, estaurolitaes producida a partir dela descomposición del cloritoide en reaccióncomo:

– Cloritoide + cz --- > estaurolita + granate + agua

Otra manera de prod estaurolita a partir de rs peliticas de compimpropias para el desarrollo del cloritoide es:

– Granate + musc + clo --- > estaurolita + biot + cz + H2O

– La clo es relativamente rara en rocas de la zona de estaurolita ,excepto como producto de alteración retrogresivo.




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• Zona de cianita: La zona barroviana de la cianita es típificada porasociaciones variadas, incluyendo la asociación granate +estaurolita + biotita (+ muscovita + cz) de la zona de la estaurolita,así como los que contienen cianita: cianita + estaurolita + biotita ocianita + biotita (+ muscovita + cz). Ilustrado en fig 3.3c q´difiere dela fig. 3.3b. La reacción discontinua es:

• Mus + est.

• estaur + clo --- > biot + cian + cz + H2O• Este tipo de reacción solo ocurrira en pelitas ricos en Mg. Una vez

que la asoc cianita – biot haya sido estabilizado por la ec anterior, elcrecimiento adicional de la cianita puede ocurrir por la reax

– Estaurolita + m,usc + cz --- > Al2SO5 + biot + H2O

• Resulta de ahí el efecto de alargar el campo cianita-biot en eldiagrama AFM (fig 3.3d)


• Diagrama AFM hepara la zonacianita, facieanfibolita, asociadocon reacción(28.15) elintroduce kianitadentro de muchaspelitas de bajo –aluminio (shaded

Figure 28.15. AFM compatibility diagram (projected from Ms) for the kyanite zone, amphibolite facies, showing the tie-line flip associated

with reaction (28.15) which introduces kyanite into many low-Al common pelites (shaded). After Carmichael (1970) J. Petrol., 11, 147-181.

Winter (2010) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.Met10 Metam Rs pelitas 20

• Zona sillimanita: esta zona difiere de la zona de cianitaapenas por la ocurrencia de sillimanita, la cianita aun

existe. La sillimanita normalmente ocurre en la forma deagujas muy finas que pueden estar enmarcadas o penetrargranos de biotita o cuarzo y son conocidos como fibrolita.La sillimanita prismática bien desarrollada corresponde a lafacie de granulito.

• La reacción representativa de paso a partir de la zona decianita es: cianita --- > sillimanita.

• Bajo T° + elevadas la sillimanita sustituye a la cianita comoproducto y es generada directamente. En la zona desillimanita la estaur desaparece de los pelitos con la musc ycz en consec da la reacc contínua. – Estaur + musc + qz --- > gran + biot + sillim. + H2O




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Fig 3.3 proy AFM pag 98 Yardley


GEOQUIMICA DEL

METAMORFISMOGeoquimica12 MEÇ-UNA 23

Fte: igc,usp.br

Figure 28.16. AFM compatibility diagram (projected from Ms) above the sillimanite and “staurolite-out” isograds, sillimanite zone,

upper amphibolite facies. Winter (2010) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.




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Metamorfismo de alta T° en pelitas• Migmatitas: En algunos cinturones metamórficos, la zona de

sillimanita es sucedida por zonas de mas alto grado, en los cualeslas rocas son frec. migmatitos o rocas mixtas en los cuales losesquistos son predominantes, sin embargo las vetas y capas son dematerial leucocrático de composición. Granítica. Las migmatitastambién se desarrollan en rocas pelíticas, también se forman enmetasidimentos silicosos, rocas metabásicas.

• Una variedad de migmatitos puede desarrollarse enmetasidimentos peliticos con ocurrencia de material graníticoconocido como leucosoma en virtud de su coloración clara, lasleucosomas forman capas +/- paralelos a la esquistosidad del restode rocas. Mide algunos cm, las capas individuales sonfrecuentemente discontinuas, como lentesalargados. Este tipo sellama migmatito estromático, algunas veces las leucosomas no sonbien orientados y forman una red de venas llamado migmatita detipo venas.


• Algunos migmatitos pueden resultar de la injección dematerial externo, caso en el leucosoma producido esde origen no relacionado con los esquistos invadidos.Sin embargo en muchas rocas pelíticas de alto grado,los leucosomas parecen haber sido segregados a partirde rocas hospederas, sobre distancias de cm a m.

• P.ej. Las leucosomas pueden ser restrictos a un tipolitológico particular o esquisto en la margen delleucosoma puede ser de color oscura, empobreciendo

en minerales claros. La porción esquistosa de la roca esconocida como melanosoma o simplemente restito.


Metamorfismo de pelitas a bajas

presiones

• Las rocas pelíticas sometidos a intervalo de T°

comparable a las zonas barrovianas, pueden bajopresiones más bajas (cerca a la sup) tanto enmetamorfismo de contacto y algunos de tipo regional aun flujo de calor elevado. Las principales diferencias enrelación al esquema zonal barroviano se resumen en: – 1.- Cianita ausente, andalucita puede estar presente

– 2.- Cordierita es mas común y se forma a T° más bajas.

– 3.- Granate es menos abundante o ausente, y la estaurolitapuede también faltar.

– 4.- Migmatitas solamente se desarrollan encima de lasegunda isógrada de la sillimanita.




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Metamorfismo de pelitas a presiones

elevadas

• Mineralogia; la característica bien conocida de los

pelitos en terrenos de alta P es la ausencia de

biotita y la ocurrencia de muscovita rica en fingitaen su lugar. Granate, cloritoide, cianita y clorita

también son comunes.

• Zoneamiento; Chopin y Schreyer (1983)

identificaron una secuencia de 4 zonas

metamórficas en rocas de alta P° sus asociaciones

son ilustrados en la Fig. 3.9 pag. 118 W.D. Yardley


• La zona de mas bajo grado presenta pirofilitacoexistente con clo y en algunos casos, carfolitaFe, con el calentamiento adicional, la pirofilita essubstituido por cianita y clo es progresivamentedestruída llevando a la fm de cloritoide y granatericos en Mg y permitiendo una fm de talco en unespectro de rocas pelíticas a través de lasreacciones como: – Clo Fe + cz --- > gran + talco + H2O

– Clo Fe-Mg + cz --- > cloritoide Fe-Mg + talco + H2O

– Clorita Mg + cz --- > cianita + talco + H2O .


Cataclasitas y Milonitas




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Cataclasitas y milonitas: son rocas generadas enambientes de alta tensión, bajo intensa deformación,en fallas y zonas de cisallamiento (= rocas cataclásticas

s.l.)

- Cataclasitas: predomina la deformación rúptil, sinorientación – dominado predominantemente pormolienda/trituración (= cataclasis).

- Milonitas: predomina deformación dúctil, condesarrollo de foliación; dominado por recristalizacióndinámica.


Fte: igc.usp

Milonitas Vs cataclasitas: características generales

Milonitos Cataclasitos

- Deformación dúctil - Deformación rúptil

- Foliados - Macizos

- Interior de la corteza - Parte superior de la corteza

- Granos recristalizados - Granos, clastos angulosos

- Granulometria homogénea - Granullometria heterogénea

Fte: igc.usp

Zonas de cisallamiento em la corteza (Trouw et al 2010):

Fte: igc.usp



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Em cataclasitas: predomina fragmentos mecánicos atemperaturas bajas (condiciones sub-esquisto verde) ydeformación predominantemente rúptil, em regionessuperficiales de la corteza

- fragmentos angulosos, bordes aserradas;

- Tamaño de los clastos variados;

- fragmentos líticos, granos minerales seccionados;

- estructura predominantemente maciza;

- flujo cataclástico: deslocamiento y rotación mecánica de losclastos,

- Cohesión debido al cemento: silicificación, carbonatación,epidotización, cloritización, etc.

Fte: igc.usp

Em milonitos: predomina la deformación dúctil, las

temperaturas y presiones confinantes mayores.

Procesos deformacionales:

- “Pressure solution” – disolución de las partes de los granos

expuestas a presión mayor y reprecipitación del material

disuelto en zonas de presiónadecuada;

- Deformación intracristalina – controlada por los defectos

cristalinos (vacancias, defectos lineares y planares:

dislocamiento en cuña, helicoidales, etc);

- Crecimiento (carbonatos, plagioclása, microclinio, etc) –

importáncia menor.

Fte: igc.usp

“Pressure solution” – dissolución por presión: esquemas y

imagen de catodoluminescencia

Dissolución

Re-precipitación

Fte: igc.usp



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Domínios en sub-granos:

Fte: igc.usp

Procesos de recristalización dinámica (Trouw et al 2010):

Fte: igc.usp

Estructuras características en milonitos:

- Exfoliacion/Foliación milonítica (lenticular, S-C)

- Lineamioento/lineación de estiramiento

- Porfiroblastos (indicadores cinemáticos)

- “Mica fish”

- Cuarzo en cintas (“ribbon”)

- Bandamiento o laminación de color

- Cuarzo con extinción ondulante fuerte y domínios

en sub-granos




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Clasificación

de Sibson (1977)

Fte: igc.usp

Protomilonita y protocataclasita (Sibson 1977)

Fte: igc.usp

Ultramilonita e ultracataclasita (Sibson 1977)

Fte: igc.usp



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Clasificación

de Sibson (1977)

modificada por

Killick (2003)

Fte: igc.usp

Tipos de brecha,

según Woodcock &

Mort (2008)

Fte: igc.usp

Pseudotaquilita: roca vítrea a afanítica o de granulometria muy

fina, indistinta, con aspecto de vidro vulcanico (taquilito).

Material fundido por la liberación súbita de energía (asociada a

eventos sísmicos), que se forma en una superfície generadora

(planos / bandas planares) y envuelve a la roca através de

venas de inyección. Temperaturas estimadas: > 1.000 oC.

Presenta contactos bruscos, bien definidos con las demás rocas

cataclásticas al rededor.

Fte: igc.usp



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Pseudotaquilita - ejemplos:

Fte: igc.usp

Brecha con matriz de pseudotaquilita

Fte: igc.usp

Milonito (Castro Alves, BA)

Fte: igc.usp



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Ultramilonita de gneise, alterado (Bom Jesus da Penha, MG)

Fte: igc.usp

Milonito: textura porfiroblástica – obs cuarzo em cintas

Fte: igc.usp

GMG-332 – Cataclasitos e Milonitos

Milonita máfica: foliación lenticularizada (S-C)



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Milonitos: porfidoblastos

Fte: igc.usp

Porfidoblastos - indicadores cinemáticos (Trouw et al 2010):

Fte: igc.usp

Milonitos: tectonita “S-L”

Fte: igc.usp



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Milonitos: foliación S-C

Fte: igc.usp

Fte: igc.usp

Milonito con foliación S-C (fotomicrografia)

Trazo verde: superfície S; trazo azul: superfície C

Milonitos:

“mica fish”

Fte: igc.usp



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“Mica fish” como indicador cinemático (Trouw et al 2010):

Fte: igc.usp

GMG-332 – Cataclasitos e Milonitos

Referências bibliográficas:

- Alsop, G.I & Holdsworth, R.E. – 2004 – Shear zones – an introduction and overview. In: Alsop, G. I.,Holdsworth, R. E., McCaffrey, K. J. W. & Hand, M. (eds) 2004. Flow Processes in Faults and Shear Zones.Geological Society, London, Special Publications, 224, 1-9.

- North American Geologic-Map Data Model Science Language Technical Team, 2004, Report on progress todevelop a North American science-language standard for digital geologic-map databases; Appendix B – Classification of metamorphic and other composite-genesis rocks, including hydrothermally altered,impact-metamorphic, mylonitic, and cataclastic rocks, Version 1.0 (12/18/2004), in Soller, D.R., ed., DigitalMapping Techniques ’04—Workshop Proceedings: U.S. Geological Survey Open-File Report 2004-1451, 56p. Appendix B accessed at http://pubs.usgs.gov/of/2004/1451/sltt/appendixB/

- Passchier, C.W. & Trouw, R.A.J. – 1998 – Microtectonics (2nd Edition). Springer-Verlag, Berlin. 289p.

- Sibson, R.H. - 1977 – Fault rocks and fault mechanisms. Journal of the Geological Society 133: 191-213

- Trouw, R.A.J.; Passchier, C.W.; Wiersma, D.J. – 2010 – Atlas of Mylonites – and related microstructures.Springer-Verlag, Berlin. 322p.

- Urai, J. L.; Means, W. D. & Lister, G. S. - Dynamic recrystalli zation of minerals

www.ged.rwth-aachen.de/Ww/projects/rexx/Urai+86Recrystallization/Urai+86Recrystallization5.htm

- Woodcock, N.H.; Mort, K. – 2008 – Classification of fault breccias and related fault rocks. Geol.Mag. 145:435-440

http://pubs.usgs.gov/of/2004/1451/sltt/appendixB/



http://www.ged.rwth-aachen.de/Ww/projects/rexx/Urai+86Recrystallization/Urai+86Recrystallization5.htm





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