Paläomagnetismus und magnetische Umpolungen

Gesteine speichern bei ihrer Entstehung die Richtung des Magnetfeldes und bewahren so eine Aufzeichnung vergangener Feldpolaritäten und Kontinentalpositionen, die die Realität geomagnetischer Umpolungen und der Ozeanbodenspreizung belegten.

Definition

Paläomagnetismus ist die Untersuchung der in Gesteinen aufgezeichneten remanenten Magnetisierung, die zur Bestimmung der Richtung und Polarität des alten geomagnetischen Feldes verwendet wird; magnetische Umpolungen sind die dokumentierten Wechsel der magnetischen Nord- und Südpole des Feldes, die diese Aufzeichnung unterbrechen.

Scope

Dieses Thema behandelt die fossile magnetische Aufzeichnung in Gesteinen und deren Erkenntnisse: wie thermische, detritische und chemische remanente Magnetisierungen das alte Feld aufzeichnen, der Nachweis, dass das Feld wiederholt die Polarität gewechselt hat, die Konstruktion der geomagnetischen Polaritätsskala und die magnetischen Streifen des Meeresbodens. Es behandelt die scheinbare Polwanderung und ihre Verwendung bei der Rekonstruktion von Plattenbewegungen und der Erkennung verschobener Terrane, zusammen mit Feldtests der paläomagnetischen Stabilität. Der Schwerpunkt liegt auf dem Ablesen der geologischen Geschichte aus der Gesteinsmagnetisierung.

Core questions

• Wie erwerben und bewahren Gesteine eine Aufzeichnung des alten Magnetfeldes?
• Welche Beweise belegten, dass das geomagnetische Feld die Polarität wechselt?
• Wie wird die geomagnetische Polaritätsskala erstellt und zur Datierung von Gesteinen verwendet?
• Wie rekonstruiert die scheinbare Polwanderung die vergangene Bewegung von Platten?

Key concepts

• Thermische, detritische und chemische remanente Magnetisierung
• Geomagnetische Polaritätsumkehrungen
• Geomagnetische Polaritätsskala
• Marine magnetische Anomalienstreifen
• Scheinbare Polwanderungswege und Terrananalyse

Key theories

Umpolungen und die Polaritätsskala

Die Kombination von umgekehrt magnetisierten Gesteinen mit radiometrischer Datierung zeigte, dass das geomagnetische Feld wiederholt die Polarität gewechselt hat, was die Konstruktion einer globalen Polaritätsskala ermöglichte, die als stratigraphischer und datierender Rahmen dient.

Vine-Matthews-Aufzeichnung der Ozeanbodenspreizung

Vine und Matthews erklärten die symmetrischen magnetischen Streifen, die Ozeanrücken flankieren, als Kruste, die in wechselnden Polaritäten magnetisiert wurde, während sie sich bildete und ausbreitete, wodurch der Paläomagnetismus direkt mit der Ozeanbodenspreizung und Plattentektonik verbunden wurde.

Mechanisms

Wenn magmatisches Gestein unter die Curie-Temperatur seiner magnetischen Minerale abkühlt oder wenn Sedimente abgelagert werden und neue Minerale wachsen, erwerben die Minerale eine remanente Magnetisierung, die mit dem Umgebungsfeld ausgerichtet ist; wenn diese Magnetisierung über geologische Zeiträume stabil ist, bewahrt das Gestein die Richtung und Polarität des Feldes bei der Entstehung, die gemessen und datiert werden kann, um die Feld- und Plattengeschichte zu rekonstruieren.

Clinical relevance

Die Polaritätsskala datiert den Meeresboden und kalibriert Plattenbewegungen und Stratigraphie, die scheinbare Polwanderung rekonstruiert die Paläogeographie, und die Magnetostratigraphie liefert eine hochauflösende Korrelation für Sedimentbecken, die für die Rohstoffexploration von Interesse sind.

History

Brunhes berichtete 1906 über umgekehrt magnetisierte Laven; in den frühen 1960er Jahren etablierten Cox, Doell und Dalrymple die Umpolungsskala durch Datierung von Polaritätsübergängen, und Vine und Matthews' Interpretation der marinen magnetischen Streifen von 1963 lieferte entscheidende Beweise für die Ozeanbodenspreizung und Plattentektonik.

Key figures

• Bernard Brunhes
• Allan Cox
• Fred Vine
• Drummond Matthews

Seminal works

• vine1963
• cox1964
• butler1992

Frequently asked questions

Woher wissen wir, dass sich das Erdmagnetfeld in der Vergangenheit umgekehrt hat?

Viele Gesteine sind entgegengesetzt zum heutigen Feld magnetisiert, und durch radiometrische Datierung von Sequenzen normal und umgekehrt magnetisierter Gesteine fanden Wissenschaftler konsistente, global synchrone Umpolungen, die später durch das symmetrische magnetische Streifenmuster des Meeresbodens bestätigt wurden.

Wie zeigt der Paläomagnetismus, dass sich Kontinente bewegt haben?

Alte Gesteine auf einem Kontinent zeichnen magnetische Richtungen auf, die auf scheinbare Polpositionen zeigen, die sich von den heutigen unterscheiden; die Verfolgung, wie sich diese scheinbaren Pole im Laufe der Zeit verändert haben, und der Vergleich von Kontinenten zeigt, dass sich die Kontinente selbst über die Erde bewegt haben.