Paläomagnetismus und Archäomagnetismus:
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Definition von Paläo- und Archäomagnetismus . 1
1.2 Einordnung der Methoden innerhalb der Geophysik. 2
1.3 Aussagemöglichkeiten über den früheren Zustand der Erde . 2
1.4 Wechselbeziehungen mit Nachbardisziplinen. 3
1.5 Maßsysteme, Einheiten. 3
2 Methodische Grundlagen
2.1 Eigenschaften und Ursprung des Erdmagnetfeldes. 7
2.1.1 Definition der Kenngrößen des Erdmagnetfeldes
X,Y,H,Z,F,D,I und ihre Verknüpfungen. 7
2.1.2 Ideales und reales Erdmagnetfeld. 8
2.1.3 Nichtdipolanteile in Raum und Zeit (Säkularvariation) . 10
2.1.4 Kugelfunktionsentwicklung und zeitliche Änderungen
der Feldgrößen . 16
2.1.5 Theorien zum Ursprung des erdmagnetischen Feldes . . . 17
2.2 Gesteinsmagnetische Grundlagen. 19
2.2.1 Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus,
Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus. 19
2.2.1.1 Definition der Magnetisierung
und des Diamagnetismus. 19
2.2.1.2 Paramagnetismus. 20
2.2.1.3 Ferromagnetismus. 23
2.2.1.4 Antiferromagnetismus. 23
2.2 A.5 Ferrimagnetismus . 24
2.2.2 Definition magnetischer Kenngrößen (k,Hc,Js,.)
der Ferro(i)magnetika. 26
2.2.3 Anisotropie der Suszeptibilität . 29
2.2.4 Selbstentmagnetisierung und magnetische Brechung . 30
2.2.5 Kristallanisotropie und Magnetostriktion. 34
2.2.6 SD-PSD-MD-Teilchen und ihre typischen
Eigenschaften und Unterscheidungsmerkmale . 36
VIII Inhaltsverzeichnis
2.3 Magnetische und strukturelle Eigenschaften natürlicher
Ferrite. 50
2.3.1 Magnetit. 50
2.3.2 Ternäres System (FeO-TiO2-Fe2O3)
und die Mischreihe der Titanomagnetite. 51
2.3.3 Hämatit und Maghemit. 55
2.3.4 Mischreihe der Hämo-Ilmenite. 56
2.3.5 Nichtstöchiometrische Minerale im ternären System
der Ti-Oxide, Titanomaghemite. 58
2.3.6 Pyrrhotit und Greigit . 61
2.3.7 Goethit . 62
2.3.8 Methoden zur Identifikation von ferro(i)magnetischen
Mineralphasen. 62
2.4 Die Typen der remanenten Magnetisierung und ihre spezifischen
Eigenschaften. 66
2.4.1 Natürliche remanente Magnetisierung NRM. 66
2.4.2 Thermoremanente Magnetisierung TRM. 67
2.4.3 Partielle thermoremanente Magnetisierung PTRM . 71
2.4.4 Chemische Remanenz CRM . 72
2.4.5 Sedimentationsremanenz DRM. 74
2.4.6 Postsedimentationsremanenz PDDRM. 75
2.4.7 Piezoremanenz PRM . 75
2.4.8 Viskose Remanenz VRM. 76
2.4.9 Isothermale Remanenz IRM . 78
2.4.10 Charakteristische Remanenz ChRM . 79
2.4.11 Anhysteretische Remanenz ARM. 79
2.4.12 Selbstumkehr einer remanenten Magnetisierung. 80
2.4.13 Andere Remanenztypen. 81
2.5 Typische magnetische Eigenschaften verschiedener Gesteine
und archäologischer Materialien . 82
2.5.1 Basalte und andere Ergußgesteine . 82
2.5.2 Intrusivgesteine . 84
2.5.3 Ganggesteine . 85
2.5.4 Sandsteine. 86
2.5.5 Tonsteine . 87
2.5.6 Karbonatgesteine . 87
2.5.7 Metamorphe Gesteine. 88
2.5.8 Einfluß der Verwitterung. 90
2.5.9 Sonstige Gesteine. 91
2.5.10 Archäologisches Material. 93
2.6 Verfahren zur Analyse einer remanenten Magnetisierung . 93
2.6.1 Wechselfeldentmagnetisierung . 95
2.6.2 Thermische Entmagnetisierung. 100
2.6.3 Chemische Entmagnetisierung . 102
2.6.4 Stoßwellenentmagnetisierung. 104
2.6.5 Lowrie-Fuller-Test. 105
Inhaltsverzeichnis IX
2.6.6 Orthogonale Projektionen (Zijderveld-Diagramme) und
Darstellung der Remanenzrichtungen im Schmidtschen
Netz. 106
2.6.7 Methode der Differenzvektoren. 112
2.6.8 Methode der konvergierenden Großkreise. 114
2.6.9 Mehrkomponentenanalyse. 115
2.7 Alter einer Remanenz und radiometrische Alter.116
2.7.1 Faltungstest.117
2.7.2 Konglomerattest.118
2.7.3 Kontakttest .120
2.7.4 Thellier-Test.121
2.7.5 Reversal-Test .122
2.7.6 Beziehungen zwischen Remanenzalter und radiometrisch
oder biostratigraphisch bestimmten Altern.123
2.8 Statistische Methoden zur Analyse von Remanenzrichtungen . . 125
2.8.1 Mittlere Richtungen und Fisher-Statistik. 126
2.8.2 Fehlerfortpflanzung. 129
2.8.3 Signifikanztests . 129
2.8.4 Analyse und statistische Behandlung
von Inklinationsdaten.132
2.9 Berechnung des virtuellen geomagnetischen Pols VGP und des
virtuellen geomagnetischen Dipolmoments Mpa|.132
2.9.1 VGP-Berechnung auf der Basis der Dipolhypothese . . . 134
2.9.2 Statistische Behandlung der Pollagen.134
2.9.3 Berechnung des virtuellen Dipolmoments Mpa,.134
2.10 Methoden zur Bestimmung der Paläointensität.135
2.10.1 Methode unter Verwendung der TRM
(Methode Thellier) . 135
2.10.2 Methode unter Verwendung der ARM (Methode Shaw) . 139
2.10.3 Methode unter Verwendung der DRM. 141
2.11 Probenentnahme und Meßgeräte im Paläomagnetismus
und Archäomagnetismus. 142
2.11.1 Kriterien für die Auswahl von Beprobungsorten. 142
2.11.2 Statistische Minimalanforderungen. 143
2.11.3 Bestimmung der horizontalen Referenzebene
und einer Referenzrichtung.143
2.11.4 Entnahme von orientierten Handstücken.144
2.11.5 Entnahme von Kernen mit Diamantbohrern
und Kolbenloten.147
2.11.6 Probenentnahme bei archäologischen Fundorten.149
2.11.7 Laborgeräte zur Messung magnetischer Parameter . 150
2.11.7.1 Messung der remanenten Magnetisierung . 150
2.11.7.2 Messung der Suszeptibilität und ihrer
Anisotropie. 154
2.11.7.3 Messung der Koerzitivkraft Hc. 154
2.11.7.4 Messung der Curie-Temperatur Tc. 156
X Inhaltsverzeichnis
2.11.8 Geräte zur Entmagnetisierung von Proben. 157
2.11.8.1 Wechselfeldentmagnetisierung. 157
2.11.8.2 Thermische Entmagnetisierung . 160
2.11.8.3 Chemische Entmagnetisierung. 162
2.11.8.4 Spulensysteme für die Kompensation des
erdmagnetischen Feldes. 163
2.11.8.5 Magnetische Abschirmung. 164
2.12 Mikroskopie und Mößbauer-Spektroskopie . 164
2.12.1 Erzmikroskopie: Dünnschliffe, Anschliffe . 164
2.12.2 Rasterelektronenmikroskopie REM. 172
2.12.3 Transmissionselektronenmikroskopie TEM. 175
2.12.4 Mößbauer-Spektroskopie. 176
3 Ergebnisse des Paläo- und Archäomagnetismus
3.1 Geometrie des Erdmagnetfeldes. 181
Hypothese vom axialen geozentrischen Dipol . 181
Archäosäkularvariation. 183
Quartäre Säkularvariation. 185
Paläosäkularvariation . 188
Exkursionen des Erdmagnetfeldes . 189
3.2 Polwanderungskurven größerer Kontinentalschollen. 190
3.2.1 Scheinbare oder echte Polwanderung?. 190
3.2.2 Scheinbare Polwanderungskurven
der großen Kontinentalschollen. 192
3.2.3 Scheinbare Polwanderungskurven von Mikroplatten . . . 199
3.3 Feldumkehr und Polaritätszeitskalen. 200
3.3.1 Selbstumkehr der Remanenz oder Feldumkehr?. 200
3.3.2 Polaritätszeitskala der letzten 0.7 Ma. 201
3.3.3 Polaritätszeitskala der letzten 5 Ma. 203
3.3.4 Polaritätszeitskala der letzten 150 Ma. 204
3.3.5 Polaritätszeitskalen der früheren geologischen
Vergangenheit. 208
3.3.6 Feldverhalten während einer Feldumkehr . 208
3.3.7 Statistik der Feldumkehrungen. 211
3.4 Paläointensität des Erdmagnetfeldes. 213
3.4.1 Ergebnisse von archäologischen Proben . 213
3.4.2 Paläointensitäten der geologischen Vergangenheit . 214
3.4.3 Paläointensität während einer Feldumkehr. 216
3. l.l
3. _2
3. .3
3. .4
3. 1.5
Inhaltsverzeichnis XI
4 Anwendung des Paläomagnetismus auf geologische,
petrologische und archäologische Fragestellungen
4.1 Anwendungen in der Geologie und der Tektonik .219
4.1.1 Paläorekonstruktion von Kontinentverteilungen.219
4.1.2 Paläobreitenbestimmungen von Krustenblöcken.227
4.1.3 Nachweis von Rotationsbewegungen.229
4.1.4 Altersbestimmung mit Hilfe der scheinbaren Polwande-
rungskurven .230
4.1.5 Datierung mit der Magnetostratigraphie .232
4.2 Gesteinsmagnetische Untersuchungen .235
4.2.1 Suszeptibilität und Magnetitgehalt .236
4.2.2 Anisotropie der magnetischen Suszeptibilität.238
4.2.3 Messung magnetischer Eigenschaften
bei tiefen Temperaturen.240
4.2.4 Koenigsbergerscher Q-Faktor.241
4.2.5 Js/T-Kurven zur Identifikation von ferro(i)magnetischen
Mineralien.241
4.2.6 IRM-Erwerbskurven und Entmagnetisierung der IRMS
mit Wechselfeldern und thermisch .244
4.3 Anwendungen in der Archäologie .246
4.3.1 Datierung mit Hilfe von Standardkurven der Inklination
und Deklination.246
4.3.2 Rekonstruktion archäologischer Objekte.251
5 Bibliographie
5.1 Gesteinsmagnetismus, Mineralogie.253
5.2 Paläomagnetismus und Archäomagnetismus.253
5.3 Zitierte Literatur.254
Anhang
Programme .265
Sachverzeichnis.269 |
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Inhaltsverzeichnis
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Teilbibliothek Stammgelände
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