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Paläomagnetik

Das Magnetfeld der Erde entsteht durch Dynamo - Prozesse im Erdkern und bildet einen Schutzschirm gegenüber energiereicher kosmischer und solarer Strahlung. Dieses Feld unterliegt jedoch kontinuierlichen Schwankungen in Richtung und Stärke. Diese Feldvariationen werden durch weltweit verteilte erdmagnetische Observatorien bestimmt. Die Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik zeichnet seit der Gründung 1851 diese Variationen auf. In der Vergangenheit wurden diese Messungen in Wien am Cobenzl registriert, seit 2014 werden diese Messungen am Conrad Observatorium am Trafelberg in Niederösterreich mit bisher nicht erreichter Genauigkeit fortgesetzt. Aber zeigte die magnetische Nadel in der Erdgeschichte immer nach Norden? Paläomagnetismus zeigt die magnetische Ausrichtung im Gesteinen zum Zeitpunkt ihrer Ablagerung oder Bildung an. Die Messung des remanenten Magnetismus an Gesteinen ist ein wichtiges geophysikalisches Hilfsmittel, dient zur Rekonstruktion der Plattenbewegungen und zur historischen Geologie bzw. Palökologie. Vertrauenswürdige paläomagnetische Daten, welche Information über die Richtung und Intensität des Erdmagnetfeldes beinhalten, sind nötig, um die zeitliche Entwicklung dieses Feldes zu verstehen. Die genaue Kenntnis der Erdmagnetfeldvariationen wiederum, ermöglicht es den aktuellen Fragestellungen bezüglich der Abnahme des erdmagnetischen Momentes während des letzten Jahrhunderts und den zu Grunde liegenden Geodynamoprozessen nachzugehen. Zudem liefern diese Untersuchungen wichtige Randbedingungen für andere wissenschaftliche Disziplinen wie Geochronologie und Paläoklimatologie. Die Gewinnung zuverlässiger paläomagnetischer Daten, insbesondere der Paläointensität, wird jedoch durch verschiedenste Fehlerquellen erschwert. Zu diesen gehören Änderungen der Magnetomineralogie während des Laborversuchs oder auch der geologischen Vergangenheit, Anisotropie der magnetischen Remanenz, unterschiedliche Einflüsse des Domänenzustands auf den Remanenzerwerb zwischen natürlicher Magnetisierung und Laborversuchen, sowie unterschiedliche Abkühlungsgeschichten. Vulkanische Gläser erscheinen als hervorragende Speichermedien von vergangen Magnetfeldvariation, da sämtliche üblicherweise sehr schwer zu fassenden Fehlerquellen entweder nicht auftreten oder zumindest entdeckt und mit Hilfe von mineralogischen und gesteinsmagnetischen Faktoren korrigiert werden können. Üblicherweise zeichnen sich Gläser durch eine unverfälschte und thermisch stabile magnetische Aufzeichnung aus, die durch Einbereichsteilchen getragen wird, zwei Bedingungen, die bereits wichtige Fehlerquellen ausschließen. In enger Zusammenarbeit mit Vulkanologen und Vulkanologinnen werden mit Hilfe von kalorimetrischen Experimenten - "Relaxation Geospeedometry" - wichtige strukturelle Eigenschaften wie die Glasentstehung - "glass transition temperature" - und die primäre Abkühlgeschwindigkeit bestimmt. Für zuverlässige magnetische Aufzeichnungen müssen die Übergangstemperaturen zum festen Glas oberhalb der magnetischen Remanenzerwerbstemperatur liegen. Die Abhängigkeit des Magnetisierungserwerbs von der Abkühlgeschichte wird untersucht und erlaubt eine Extrapolation der unter Labormaßstäben erworbenen Magnetisierung hin zu den natürlichen Abkühlraten und somit eine Korrektur der Paläointensitätsbestimmungen.


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Holzschnitt aus der 'Weltchronik' von Hartmann Schedel, 1493. 'Und der Engel nahm das Rauchfaß und füllte es mit Feuer vom Altar und warf es auf die Erde, und Donner folgten, Getöse, Blitze und Beben.' Offenbarung 8,5 © ZAMG Geophysik Hammerl
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