Metamorphose UNI BASEL
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- Clara Hauer
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Transkript
1 Metamorphose UNI BASEL
2 Das Konzept der Indexminerale Eine Abfolge metamorpher Mineralzonen wurde erstmals von Barrow (1893) im südöstlichen schottischen Hochland auskartiert. Die dabei angewandte Methode ist praktisch und einfach. Die grundlegende Annahme besteht Figure darin, dass Regional die metamorphen metamorphic Mineralien map of the bei einem Scottish bestimmten Highlands, showing Metamorphosegrad the zones of minerals (d.h. that bei bestimmten develop with P-T increasing Bedingungen) metamorphic erstmals grade. From wachsen Gillen (1982) können. Metamorphic Barrow (1893, Geology. 1912) An erkannte, Introduction dass to bei Tectonic der Metamorphose and Metamorphic pelitischer Processes. Sedimente George Allen gewisse & neu Unwin. gebildete London. Mineralien im Gelände in einer bestimmten Abfolge erscheinen. Diese Mineralien wurden Indexminerale genannt. Barrow s Area
3 Mineralzonen der Metamorphose Barrow-Zone Muskovit Biotit Granat Sillimanit Plagioklas Quarz Muskovit Biotit Granat Staurolith Kyanit Plagioklas Quarz Muskovit Biotit Granat Staurolith Plagioklas Quarz (Chlorit) Muskovit Biotit Granat Plagioklas Quarz Chlorit Muskovit Biotit Plagioklas Quarz Chlorit Muskovit Plagioklas Quarz Mineralzonen der Metamorphose in den südöstlichen schottischen Highlands, klassische Lokalität von Barrow, überarbeitet von Tilley (1925), aus Yardley (1989)
4 Polymorphe Phasen als Indexminerale Barrow-Zone Alumosilikate: Al 2 SiO 5 Kyanit (Disthen) Andalusit Sillimanit
5 Kyanit Barrow-Zone
6 Chiastolith Barrow-Zone Andalusit
7 Sillimanit Barrow-Zone
8 Polymorphe Phasen als Indexminerale Barrow-Zone Polymorphe Phasenumwandlungen sind für Metamorphoseuntersuchungen besonders interessant, da sich die Stabilitätsfelder von zwei Modifikationen ein und der selben Substanz im P-T Feld nicht überlappen können. Alumosilikate: Al 2 SiO 5 Kyanit (Disthen) Andalusit Sillimanit Kyanit Sillimanit Andalusit
9 Indexminerale in pelitischen Gesteinen Barrow-Zone
10 Mineralzonen der Metamorphose Barrow-Zone Sillimanit Kyanit Kyanit Sillimanit Andalusit Mineralzonen der Metamorphose in den südöstlichen schottischen Highlands, klassische Lokalität von Barrow, überarbeitet von Tilley (1925), aus Yardley (1989)
11 pelitische Indexminerale Kaolinit Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Barrow-Zone Muskovit KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 Chlorit (Mg,Fe) 4 Al 3 Si 2 O 10 (OH) 4 Biotit K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Granat (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 3 O 12 Staurolith (Mg,Fe) 4 Al 18 Si 7,5 O 44 (OH) 4
12 pelitische Indexminerale Kaolinit Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Barrow-Zone Muskovit KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 Chlorit (Mg,Fe) 4 Al 3 Si 2 O 10 (OH) 4 Biotit K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Granat (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 3 O 12 Staurolith (Mg,Fe) 4 Al 18 Si 7,5 O 44 (OH) 4
13 pelitische Indexminerale Kaolinit Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Barrow-Zone Muskovit KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 Chlorit (Mg,Fe) 4 Al 3 Si 2 O 10 (OH) 4 Biotit K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Granat (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 3 O 12 Staurolith (Mg,Fe) 4 Al 18 Si 7,5 O 44 (OH) 4
14 pelitische Indexminerale Kaolinit Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Barrow-Zone Muskovit KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 Chlorit (Mg,Fe) 4 Al 3 Si 2 O 10 (OH) 4 Biotit K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Granat (Mg,Fe) 4 Al 18 Si 7,5 O 44 (OH) 4 Staurolith (Mg,Fe) 4 Al 18 Si 7,5 O 44 (OH) 4
15 pelitische Indexminerale Kaolinit Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Muskovit KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 Chlorit (Mg,Fe) 4 Al 3 Si 2 O 10 (OH) 4 Biotit K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Granat (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 3 O 12 Staurolith (Mg,Fe) 4 Al 18 Si 7,5 O 44 (OH) 4 Pyrop-Almandin-Granat Barrow-Zone Almandin-Granat
16 pelitische Indexminerale Kaolinit Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 Barrow-Zone Muskovit KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 Chlorit (Mg,Fe) 4 Al 3 Si 2 O 10 (OH) 4 Biotit K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Granat (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 3 O 12 Staurolith (Mg,Fe) 4 Al 18 Si 7,5 O 44 (OH) 4
17 Changes in metamorphic mineral assemblages and mineral compositions in meta-shales as a function of grade. Barrow-Zone
18 Metamorphose in unterschiedlichen Lithologien: Pelite Höhermetamorphe Zonen Muskowit + Quarz <==> Sillimanit + Kalifeldspat + H 2 O Muskowit + Quarz + H 2 O <==> Sillimanit + Schmelze Sillimanit + Biotit + Quarz <==> Kalifeldspat + Cordierit/Granat + Schmelze
19 Metamorphose in unterschiedlichen Lithologien: Pelite Höhermetamorphe Zonen Muskowit + Quarz + H 2 O <==> Sillimanit + Schmelze Sillimanit + Biotit + Quarz <==> Kalifeldspat + Cordierit/Granat + Schmelze 2 cm Entstehung von Migmatiten durch partielle Schmelzbildung
20 Metamorphose in unterschiedlichen Lithologien: Pelite Ultrahochtemperatur Zonen Cordierit + Granat <==> Orthopyroxen + Sillimanit Orthopyroxen + Cordierit + Sillimanit <==> Sapphirin + Quarz
21 pelitische Indexminerale Orthopyroxen (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 Ultrahochtemperatur Zone Sapphirin Mg 7 Al 9 Si 3 O 20 Spinel (Mg,Fe)Al 2 O 4 Enstatit
22 pelitische Indexminerale Orthopyroxen (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 Ultrahochtemperatur Zone Sapphirin Mg 7 Al 9 Si 3 O 20 Spinel (Mg,Fe)Al 2 O 4
23 pelitische Indexminerale Orthopyroxen (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 Ultrahochtemperatur Zone Sapphirin Mg 7 Al 9 Si 3 O 20 Spinell (Mg,Fe)Al 2 O 4
24 Metamorphose in pelitischen Gesteinen Migmatit Metapelitgneis Glimmerschiefer 2 cm Phyllit Tonstein/schiefer
25 Metamorphose in pelitischen Gesteinen Migmatit Metapelitgneis Glimmerschiefer 2 cm Phyllit Tonstein/schiefer pelitischer Hornfels
26 Metamorphose in pelitischen Gesteinen Kyanit-Phengit-Schiefer Migmatit Metapelitgneis Glimmerschiefer 2 cm Phyllit Tonstein/schiefer pelitischer Hornfels
27 Metamorphose in unterschiedlichen Lithologien Metamorphose in mafischen Gesteinen Protolithe der mafischen Metamorphiten Basalt Mergel mafischer Tuff
28 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Barrow-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Epidot FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Hornblende (Amphibol) Ca 2 Mg 3 Al 4 Si 6 O 22 (OH) 2 Anorthit CaAl 2 Si 2 O 8 Diopsid (Klinopyroxen) CaMgSi 2 O 6 Pyrop (Mg-Al Granat) Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 Laumontit Heulandite Stilbit
29 Zeolith-fazieller mafischer Vulkanit Phillipsit-Basanit, Kaiserstuhl
30 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Barrow-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Pumpellyite Epidot FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Hornblende (Amphibol) Ca 2 Mg 3 Al 4 Si 6 O 22 (OH) 2 Anorthit CaAl 2 Si 2 O 8 Diopsid (Klinopyroxen) CaMgSi 2 O 6 Pyrop (Mg-Al Granat) Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 Prehnit
31 Prehnit-Pumpellyit-fazieller Metabasalt Pumpellyit-Dolerit, Oberharzer Diabaszug
32 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Barrow-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Epidot FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Hornblende (Amphibol) Ca 2 Mg 3 Al 4 Si 6 O 22 (OH) 2 Anorthit CaAl 2 Si 2 O 8 Diopsid (Klinopyroxen) CaMgSi 2 O 6 Pyrop (Mg-Al Granat) Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 Epidot
33 Grünschiefer-fazieller Metabasalt Grünstein, Drake Passage, s` Feuerland
34 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Barrow-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Epidot FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Hornblende (Amphibol) Ca 2 Mg 3 Al 4 Si 6 O 22 (OH) 2 Anorthit CaAl 2 Si 2 O 8 Diopsid (Klinopyroxen) CaMgSi 2 O 6 Pyrop (Mg-Al Granat) Mg 3 Al 2 Si 3 O 12
35 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Barrow-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Epidot FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Hornblende (Amphibol) Ca 2 Mg 3 Al 4 Si 6 O 22 (OH) 2 Anorthit CaAl 2 Si 2 O 8 Diopsid (Klinopyroxen) CaMgSi 2 O 6 Pyrop (Mg-Al Granat) Mg 3 Al 2 Si 3 O 12
36 Amphibolit-fazieller mafischer Metamorphit Granat-Amphibolit, Schwarzenberg, Erzgebirge
37 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Barrow-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Epidot FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Hornblende (Amphibol) Ca 2 Mg 3 Al 4 Si 6 O 22 (OH) 2 Anorthit CaAl 2 Si 2 O 8 Diopsid (Klinopyroxen) CaMgSi 2 O 6 Pyrop-Grossular-Granat (Ca,Mg 3 )Al 2 Si 3 O 12 Pyrop-Grossular-Granat Diopsid
38 Granulit-fazieller mafischer Metamorphit Pyroxen-Granulit, Granulitgebirge, Sachsen
39 Changes in metamorphic mineral assemblages and mineral compositions in meta-mafic rocks as a function of grade. Barrow-Zone
40 Granulit Amphibolit Prehnit-Pump. Grünstein mafischer Hornfels Zeolith Abukuma-Zone
41 Mafische Indexminerale Anorthit CaAl 2 Si 2 O 8 Abukuma-Zone Anthophyllit Mg 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Anorthit
42 Mafische Indexminerale Anorthit CaAl 2 Si 2 O 8 Abukuma-Zone Anthophyllit Mg 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Anthophyllit
43 Franciscan-Zone Eklogit Blauschiefer Granulit Amphibolit Prehnit-Pump. Grünstein Zeolith
44 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Franciscan-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Lawsonit Epidot CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 *H 2 O FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Glaukophan Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Omphacit (Na,Ca)(Al,Mg)Si 2 O 6 Pyrop-Grossular-Granat (Ca,Mg 3 )Al 2 Si 3 O 12 Laumontit
45 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Franciscan-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Pumpellyite Lawsonit Epidot CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 *H 2 O FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Glaukophan Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Omphacit (Na,Ca)(Al,Mg)Si 2 O 6 Pyrop-Grossular-Granat (Ca,Mg 3 )Al 2 Si 3 O 12 Prehnit
46 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Franciscan-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Lawsonit Epidot CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 *H 2 O FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Glaukophan Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Omphacit (Na,Ca)(Al,Mg)Si 2 O 6 Pyrop-Grossular-Granat (Ca,Mg 3 )Al 2 Si 3 O 12 Lawsonit
47 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Franciscan-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Lawsonit Epidot CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 *H 2 O FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Glaukophan Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Omphacit (Na,Ca)(Al,Mg)Si 2 O 6 Pyrop-Grossular-Granat (Ca,Mg 3 )Al 2 Si 3 O 12 Epidot
48 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Franciscan-Zone Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Lawsonit Epidot CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 *H 2 O FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Glaukophan Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Omphacit (Na,Ca)(Al,Mg)Si 2 O 6 Pyrop-Grossular-Granat (Ca,Mg 3 )Al 2 Si 3 O 12 Glaukophan
49 Blauschiefer-fazieller Metabasalt Blauschiefer (Tinos, Griechenland)
50 Mafische Indexminerale Zeolite CaAl 2 Si 2 O 8 +nsio 2 +mh 2 O Prehnit Ca 2 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Omphacit Franciscan-Zone Pumpellyit Ca 4 Al 5 MgSi 6 O 21 (OH) 7 Lawsonit Epidot CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 *H 2 O FeCa 2 Al 2 Si 3 O 12 (OH) Glaukophan Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Omphacit (Na,Ca)(Al,Mg)Si 2 O 6 Pyrop-Grossular-Granat (Ca,Mg) 3 Al 2 Si 3 O 12 Pyrop-Grossular-Granat
51 Eklogit Eklogit (Pohorje, Slovenien)
52 Eklogit Blauschiefer Granulit Amphibolit Prehnit-Pump. Grünstein mafischer Hornfels Zeolith
53 Metamorphose in unterschiedlichen Lithologien Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Protolithe der metamorphen Ultramafite Pikrit (ultramaf. Vulkanit) Racice, Cech. Republik Peridotit als Einschluss in Basalt, Laacher See, Eifel Harzburgit-Kumulat, Mittelatlantischer Rücken
54 Indexminerale Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Für die Beschreibung der chemischen Variabilität der ultramafischen Gesteine genügen in erster Näherung die chemischen Komponenten MgO-SiO 2 -H 2 O (MSH) Die Abfolge der Indexminerale mit zunehmender Metamorphose ist: Brucit Chrysotil Antigorit Talk Forsterit Enstatit Diese Abfolge lässt sich qualitativ damit erklären, dass der Wassergehalt der einzelnen Minerale (normiert auf die Anzahl Sauerstoffatome) mit zunehmendem Metamorphosegrad abnimmt. Wasserhaltige Minerale reagieren mit zunehmendem Metamorphosegrad unter Abgabe von H 2 O zu weniger stark wasserhaltigen oder wasserfreien Mineralen. Mineral Summenformel Brucit Mg(OH) 2 Chrysotil & Antigorit (Serpentinminerale) Mg 48 Si 34 O 85 (OH) 62 Talk Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Forsterit Mg 2 SiO 4 Enstatit MgSiO 3
55 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im MSH-System nach Frey & Bucher (1994)
56 ultramafische Indexminerale Brucit Mg(OH) 2 Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Mg 48 Si 34 O 85 (OH) 62 Talk Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Forsterit Mg 2 SiO 4 Enstatit MgSiO 3
57 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im MSH-System nach Frey & Bucher (1994)
58 ultramafische Indexminerale Brucit Mg(OH) 2 Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Mg 48 Si 34 O 85 (OH) 62 Talk Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Forsterit Mg 2 SiO 4 Enstatit MgSiO 3 Chrysotile
59 Zeolith-fazieller Ultramafit Brucit-Chrysotil-Serpentinit, Logatchev-field, MAR
60 Grünschiefer-fazieller Ultramafit Antigorit-Serpentinit, Logatchev-field, MAR
61 ultramafische Indexminerale Brucit Mg(OH) 2 Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Mg 48 Si 34 O 85 (OH) 62 Talk Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Forsterit Mg 2 SiO 4 Enstatit MgSiO 3
62 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im MSH-System nach Frey & Bucher (1994)
63 ultramafische Indexminerale Brucit Mg(OH) 2 Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Mg 48 Si 34 O 85 (OH) 62 Talk Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Forsterit Mg 2 SiO 4 Enstatit MgSiO 3
64 Amphibolit-fazieller Ultramafit Talk-Forsterit-Schiefer, Kraubath, Österreich
65 ultramafische Indexminerale Brucit Mg(OH) 2 Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Mg 48 Si 34 O 85 (OH) 62 Talk Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Forsterit Mg 2 SiO 4 Enstatit MgSiO 3
66 ultramafische Indexminerale Brucit Mg(OH) 2 Antigorit & Chrysotil (Serpentinminerale) Mg 48 Si 34 O 85 (OH) 62 Talk Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Forsterit Mg 2 SiO 4 Enstatit MgSiO 3
67 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im MSH-System nach Frey & Bucher (1994)
68 Granulit-fazieller Ultramafit Peridotit in Basalt, TUBAF seamount, Papua Neuguinea
69 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)
70 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Transitionsreaktion von Plagioklas- zu Spinell-Lherzolith 2 Anorthit + Forsterit <==> 2 Enstatit + Diopsid + Spinell Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)
71 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)
72 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Transitionsreaktion von Spinell- zu Granat-Lherzolith Enstatit + Diopsid + Spinell <==> Forsterit + Granat (Grossular-Pyrop) Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)
73 Metamorphose in ultramafischen Gesteinen Mineralreaktionen im CMASH-System nach Frey & Bucher (1994)
74 Peridotit Tlc-Fo-Gestein Atg-Serpentinit Brc-Chr-Serpentinit
75 Brey & Stachel 1997 Schematischer Aufbau der Erde
76 Vorkommen ultramafischer Gesteine Ultramafite erscheinen an der Erdoberfläche meist in obduzierten Ophiolithen im Gebirge und als Einschlüsse von Mantelxenolithen in Basalten. Weiterhin kommen Ultramafite im Bereich des Mittelozeanischen Rückens vor.
77 Ophiolithe Türkei Zypern Oman
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