Heinrich C. Soffel
Paläomagnetismus und Archäomagnetismus
Heinrich C. Soffel
Paläomagnetismus und Archäomagnetismus
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Dieses Lehrbuch behandelt die Methoden der Paläomagnetik fachgebietsübergreifend. Die geowissenschaftlich ausgerichtete Anwendung basiert auf den Grundlagen des Gesteinsmagnetismus, soweit sie für paläomagnetische Arbeiten wichtig sind. Der Leser wird mit den verschiedenen Labor- und Meßverfahren, Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen der Methode vertraut gemacht, um zu einer eigenen Einschätzung der Anwendbarkeit zu gelangen. Theoretische Grundlagen werden mit geologischen und archäologischen Fragestellungen verknüpft, die von der Untersuchung einzelner Gesteinsproben oder Fundstücke bis hin…mehr
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Dieses Lehrbuch behandelt die Methoden der Paläomagnetik fachgebietsübergreifend. Die geowissenschaftlich ausgerichtete Anwendung basiert auf den Grundlagen des Gesteinsmagnetismus, soweit sie für paläomagnetische Arbeiten wichtig sind. Der Leser wird mit den verschiedenen Labor- und Meßverfahren, Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen der Methode vertraut gemacht, um zu einer eigenen Einschätzung der Anwendbarkeit zu gelangen. Theoretische Grundlagen werden mit geologischen und archäologischen Fragestellungen verknüpft, die von der Untersuchung einzelner Gesteinsproben oder Fundstücke bis hin zur Diskussion der Kontinentaldrift reichen. Eine ausführliche Bibliographie vervollständigt diese leicht verständlich geschriebene Einführung für Wissenschaftler aller geowissenschaftlichen Teildisziplinen.
Produktdetails
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- Verlag: Springer / Springer Berlin Heidelberg / Springer, Berlin
- Artikelnr. des Verlages: 978-3-540-53890-5
- 1991.
- Seitenzahl: 292
- Erscheinungstermin: 27. November 1991
- Deutsch
- Abmessung: 235mm x 155mm x 16mm
- Gewicht: 450g
- ISBN-13: 9783540538905
- ISBN-10: 3540538909
- Artikelnr.: 29733832
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- Artikelnr.: 29733832
Taking into account also the method of rock magnetism, scientists of neighbouring disciplines (geology, stratigraphy, tectonics, mineralogy, petrology, geography, archaeology) will be able to assess the value of paleaomagnetism for their studies.
1 Einleitung.- 1.1 Definition von Paläo- und Archäomagnetismus.- 1.2 Einordnung der Methoden innerhalb der Geophysik.- 1.3 Aussagemöglichkeiten über den früheren Zustand der Erde.- 1.4 Wechselbeziehungen mit Nachbardisziplinen.- 1.5 Maßsysteme, Einheiten.- 2 Methodische Grundlagen.- 2.1 Eigenschaften und Ursprung des Erdmagnetfeldes.- 2.1.1 Definition der Kenngrößen des Erdmagnetfeldes X,Y,H,Z,F,D,I und ihre Verknüpfungen.- 2.1.2 Ideales und reales Erdmagnetfeld.- 2.1.3 Nichtdipolanteile in Raum und Zeit (Säkularvariation).- 2.1.4 Kugelfunktionsentwicklung und zeitliche Änderungen der Feldgrößen.- 2.1.5 Theorien zum Ursprung des erdmagnetischen Feldes.- 2.2 Gesteinsmagnetische Grundlagen.- 2.2.1 Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus.- 2.2.1.1 Definition der Magnetisierung und des Diamagnetismus.- 2.2.1.2 Paramagnetismus.- 2.2.1.3 Ferromagnetismus.- 2.2.1.4 Antiferromagnetismus.- 2.2.1.5 Ferrimagnetismus.- 2.2.2 Definition magnetischer Kenngrößen (k,Hc,Js,..) der Ferro(i)magnetika.- 2.2.3 Anisotropie der Suszeptibilität.- 2.2.4 Selbstentmagnetisierung und magnetische Brechung.- 2.2.5 Kristallanisotropie und Magnetostriktion.- 2.2.6 SD-PSD-MD-Teilchen und ihre typischen Eigenschaften und Unterscheidungsmerkmale.- 2.3 Magnetische und strukturelle Eigenschaften natürlicher Ferrite.- 2.3.1 Magnetit.- 2.3.2 Ternäres System (FeO-TiO2-Fe2O3) und die Mischreihe der Titanomagnetite.- 2.3.3 Hämatit und Maghemit.- 2.3.4 Mischreihe der Hämo-Ilmenite.- 2.3.5 Nichtstöchiometrische Minerale im ternären System der Ti-Oxide, Titanomaghemite.- 2.3.6 Pyrrhotit und Greigit.- 2.3.7 Goethit.- 2.3.8 Methoden zur Identifikation von ferro(i)magnetischen Mineralphasen.- 2.4 Die Typen der remanenten Magnetisierung und ihre spezifischen Eigenschaften.- 2.4.1 Natürliche remanente Magnetisierung NRM.- 2.4.2 Thermoremanente Magnetisierung TRM.- 2.4.3 Partielle thermoremanente Magnetisierung PTRM.- 2.4.4 Chemische Remanenz CRM.- 2.4.5 Sedimentationsremanenz DRM.- 2.4.6 Postsedimentationsremanenz PDDRM.- 2.4.7 Piezoremanenz PRM.- 2.4.8 Viskose Remanenz VRM.- 2.4.9 Isothermale Remanenz IRM.- 2.4.10 Charakteristische Remanenz ChRM.- 2.4.11 Anhysteretische Remanenz ARM.- 2.4.12 Selbstumkehr einer remanenten Magnetisierung.- 2.4.13 Andere Remanenztypen.- 2.5 Typische magnetische Eigenschaften verschiedener Gesteine und archäologischer Materialien.- 2.5.1 Basalte und andere Ergußgesteine.- 2.5.2 Intrusivgesteine.- 2.5.3 Ganggesteine.- 2.5.4 Sandsteine.- 2.5.5 Tonsteine.- 2.5.6 Karbonatgesteine.- 2.5.7 Metamorphe Gesteine.- 2.5.8 Einfluß der Verwitterung.- 2.5.9 Sonstige Gesteine.- 2.5.10 Archäologisches Material.- 2.6 Verfahren zur Analyse einer remanenten Magnetisierung.- 2.6.1 Wechselfeldentmagnetisierung.- 2.6.2 Thermische Entmagnetisierung.- 2.6.3 Chemische Entmagnetisierung.- 2.6.4 Stoßwellenentmagnetisierung.- 2.6.5 Lowrie-Fuller-Test.- 2.6.6 Orthogonale Projektionen (Zijderveld-Diagramme) und Darstellung der Remanenzrichtungen im Schmidtschen Netz.- 2.6.7 Methode der Differenzvektoren.- 2.6.8 Methode der konvergierenden Großkreise.- 2.6.9 Mehrkomponentenanalyse.- 2.7 Alter einer Remanenz und radiometrische Alter.- 2.7.1 Faltungstest.- 2.7.2 Konglomerattest.- 2.7.3 Kontakttest.- 2.7.4 Thellier-Test.- 2.7.5 Reversal-Test.- 2.7.6 Beziehungen zwischen Remanenzalter und radiometrisch oder biostratigraphisch bestimmten Altern.- 2.8 Statistische Methoden zur Analyse von Remanenzrichtungen.- 2.8.1 Mittlere Richtungen und Fisher-Statistik.- 2.8.2 Fehlerfortpflanzung.- 2.8.3 Signifikanztests.- 2.8.4 Analyse und statistische Behandlung von Inklinationsdaten.- 2.9 Berechnung des virtuellen geomagnetischen Pols VGP und des virtuellen geomagnetischen Dipolmoments Mpal.- 2.9.1 VGP-Berechnung auf der Basis der Dipolhypothese.- 2.9.2 Statistische Behandlung der Pollagen.- 2.9.3 Berechnung des virtuellen Dipolmoments Mpal.- 2.10 Methoden zur Bestimmung der Paläointensität.- 2.10.1 Methode unter Verwendung der TRM (Methode Thellier).- 2.10.2 Methode unter Verwendung der ARM (Methode Shaw).- 2.10.3 Methode unter Verwendung der DRM.- 2.11 Probenentnahme und Meßgeräte im Paläomagnetismus und Archäomagnetismus.- 2.11.1 Kriterien für die Auswahl von Beprobungsorten.- 2.11.2 Statistische Minimalanforderungen.- 2.11.3 Bestimmung der horizontalen Referenzebene und einer Referenzrichtung.- 2.11.4 Entnahme von orientierten Handstücken.- 2.11.5 Entnahme von Kernen mit Diamantbohrern und Kolbenloten.- 2.11.6 Probenentnahme bei archäologischen Fundorten.- 2.11.7 Laborgeräte zur Messung magnetischer Parameter.- 2.11.7.1 Messung der remanenten Magnetisierung.- 2.11.7.2 Messung der Suszeptibilität und ihrer Anisotropie.- 2.11.7.3 Messung der Koerzitivkraft Hc.- 2.11.7.4 Messung der Curie-Temperatur Tc.- 2.11.8 Geräte zur Entmagnetisierung von Proben.- 2.11.8.1 Wechselfeldentmagnetisierung.- 2.11.8.2 Thermische Entmagnetisierung.- 2.11.8.3 Chemische Entmagnetisierung.- 2.11.8.4 Spulensysteme für die Kompensation des erdmagnetischen Feldes.- 2.11.8.5 Magnetische Abschirmung.- 2.12 Mikroskopie und Mößbauer-Spektroskopie.- 2.12.1 Erzmikroskopie: Dünnschliffe, Anschliffe.- 2.12.2 Rasterelektronenmikroskopie REM.- 2.12.3 Transmissionselektronenmikroskopie TEM.- 2.12.4 Mößbauer-Spektroskopie.- 3 Ergebnisse des Paläo- und Archäomagnetismus.- 3.1 Geometrie des Erdmagnetfeldes.- 3.1.1 Hypothese vom axialen geozentrischen Dipol.- 3.1.2 Archäosäkularvariation.- 3.1.3 Quartäre Säkularvariation.- 3.1.4 Paläosäkularvariation.- 3.1.5 Exkursionen des Erdmagnetfeldes.- 3.2 Polwanderungskurven größerer Kontinentalschollen.- 3.2.1 Scheinbare oder echte Polwanderung?.- 3.2.2 Scheinbare Polwanderungskurven der großen Kontinentalschollen.- 3.2.3 Scheinbare Polwanderungskurven von Mikroplatten.- 3.3 Feldumkehr und Polaritätszeitskalen.- 3.3.1 Selbstumkehr der Remanenz oder Feldumkehr?.- 3.3.2 Polaritätszeitskala der letzten 0.7 Ma.- 3.3.3 Polaritätszeitskala der letzten 5 Ma.- 3.3.4 Polaritätszeitskala der letzten 150 Ma.- 3.3.5 Polaritätszeitskalen der früheren geologischen Vergangenheit.- 3.3.6 Feldverhalten während einer Feldumkehr.- 3.3.7 Statistik der Feldumkehrungen.- 3.4 Paläointensität des Erdmagnetfeldes.- 3.4.1 Ergebnisse von archäologischen Proben.- 3.4.2 Paläointensitäten der geologischen Vergangenheit.- 3.4.3 Paläointensität während einer Feldumkehr.- 4 Anwendung des Paläomagnetismus auf geologische, petrologische und archäologische Fragestellungen.- 4.1 Anwendungen in der Geologie und der Tektonik.- 4.1.1 Paläorekonstruktion von Kontinentverteilungen.- 4.1.2 Paläobreitenbestimmungen von Krustenblöcken.- 4.1.3 Nachweis von Rotationsbewegungen.- 4.1.4 Altersbestimmung mit Hilfe der scheinbaren Polwanderungskurven.- 4.1.5 Datierung mit der Magnetostratigraphie.- 4.2 Gesteinsmagnetische Untersuchungen.- 4.2.1 Suszeptibilität und Magnetitgehalt.- 4.2.2 Anisotropie der magnetischen Suszeptibilität.- 4.2.3 Messung magnetischer Eigenschaften bei tiefen Temperaturen.- 4.2.4 Koenigsbergerscher Q-Faktor.- 4.2.5 Js/T-Kurven zur Identifikation von ferro(i)magnetischen Mineralien.- 4.2.6 IRM-Erwerbskurven und Entmagnetisierung der IRMs mit Wechselfeldern und thermisch.- 4.3 Anwendungen in der Archäologie.- 4.3.1 Datierung mit Hilfe von Standardkurven der Inklination und Deklination.- 4.3.2 Rekonstruktion archäologischer Objekte.- 5 Bibliographie.- 5.1 Gesteinsmagnetismus, Mineralogie.- 5.2 Paläomagnetismus und Archäomagnetismus.- 5.3 Zitierte Literatur.- Programme.
1 Einleitung.- 1.1 Definition von Paläo- und Archäomagnetismus.- 1.2 Einordnung der Methoden innerhalb der Geophysik.- 1.3 Aussagemöglichkeiten über den früheren Zustand der Erde.- 1.4 Wechselbeziehungen mit Nachbardisziplinen.- 1.5 Maßsysteme, Einheiten.- 2 Methodische Grundlagen.- 2.1 Eigenschaften und Ursprung des Erdmagnetfeldes.- 2.1.1 Definition der Kenngrößen des Erdmagnetfeldes X,Y,H,Z,F,D,I und ihre Verknüpfungen.- 2.1.2 Ideales und reales Erdmagnetfeld.- 2.1.3 Nichtdipolanteile in Raum und Zeit (Säkularvariation).- 2.1.4 Kugelfunktionsentwicklung und zeitliche Änderungen der Feldgrößen.- 2.1.5 Theorien zum Ursprung des erdmagnetischen Feldes.- 2.2 Gesteinsmagnetische Grundlagen.- 2.2.1 Diamagnetismus, Paramagnetismus, Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus.- 2.2.1.1 Definition der Magnetisierung und des Diamagnetismus.- 2.2.1.2 Paramagnetismus.- 2.2.1.3 Ferromagnetismus.- 2.2.1.4 Antiferromagnetismus.- 2.2.1.5 Ferrimagnetismus.- 2.2.2 Definition magnetischer Kenngrößen (k,Hc,Js,..) der Ferro(i)magnetika.- 2.2.3 Anisotropie der Suszeptibilität.- 2.2.4 Selbstentmagnetisierung und magnetische Brechung.- 2.2.5 Kristallanisotropie und Magnetostriktion.- 2.2.6 SD-PSD-MD-Teilchen und ihre typischen Eigenschaften und Unterscheidungsmerkmale.- 2.3 Magnetische und strukturelle Eigenschaften natürlicher Ferrite.- 2.3.1 Magnetit.- 2.3.2 Ternäres System (FeO-TiO2-Fe2O3) und die Mischreihe der Titanomagnetite.- 2.3.3 Hämatit und Maghemit.- 2.3.4 Mischreihe der Hämo-Ilmenite.- 2.3.5 Nichtstöchiometrische Minerale im ternären System der Ti-Oxide, Titanomaghemite.- 2.3.6 Pyrrhotit und Greigit.- 2.3.7 Goethit.- 2.3.8 Methoden zur Identifikation von ferro(i)magnetischen Mineralphasen.- 2.4 Die Typen der remanenten Magnetisierung und ihre spezifischen Eigenschaften.- 2.4.1 Natürliche remanente Magnetisierung NRM.- 2.4.2 Thermoremanente Magnetisierung TRM.- 2.4.3 Partielle thermoremanente Magnetisierung PTRM.- 2.4.4 Chemische Remanenz CRM.- 2.4.5 Sedimentationsremanenz DRM.- 2.4.6 Postsedimentationsremanenz PDDRM.- 2.4.7 Piezoremanenz PRM.- 2.4.8 Viskose Remanenz VRM.- 2.4.9 Isothermale Remanenz IRM.- 2.4.10 Charakteristische Remanenz ChRM.- 2.4.11 Anhysteretische Remanenz ARM.- 2.4.12 Selbstumkehr einer remanenten Magnetisierung.- 2.4.13 Andere Remanenztypen.- 2.5 Typische magnetische Eigenschaften verschiedener Gesteine und archäologischer Materialien.- 2.5.1 Basalte und andere Ergußgesteine.- 2.5.2 Intrusivgesteine.- 2.5.3 Ganggesteine.- 2.5.4 Sandsteine.- 2.5.5 Tonsteine.- 2.5.6 Karbonatgesteine.- 2.5.7 Metamorphe Gesteine.- 2.5.8 Einfluß der Verwitterung.- 2.5.9 Sonstige Gesteine.- 2.5.10 Archäologisches Material.- 2.6 Verfahren zur Analyse einer remanenten Magnetisierung.- 2.6.1 Wechselfeldentmagnetisierung.- 2.6.2 Thermische Entmagnetisierung.- 2.6.3 Chemische Entmagnetisierung.- 2.6.4 Stoßwellenentmagnetisierung.- 2.6.5 Lowrie-Fuller-Test.- 2.6.6 Orthogonale Projektionen (Zijderveld-Diagramme) und Darstellung der Remanenzrichtungen im Schmidtschen Netz.- 2.6.7 Methode der Differenzvektoren.- 2.6.8 Methode der konvergierenden Großkreise.- 2.6.9 Mehrkomponentenanalyse.- 2.7 Alter einer Remanenz und radiometrische Alter.- 2.7.1 Faltungstest.- 2.7.2 Konglomerattest.- 2.7.3 Kontakttest.- 2.7.4 Thellier-Test.- 2.7.5 Reversal-Test.- 2.7.6 Beziehungen zwischen Remanenzalter und radiometrisch oder biostratigraphisch bestimmten Altern.- 2.8 Statistische Methoden zur Analyse von Remanenzrichtungen.- 2.8.1 Mittlere Richtungen und Fisher-Statistik.- 2.8.2 Fehlerfortpflanzung.- 2.8.3 Signifikanztests.- 2.8.4 Analyse und statistische Behandlung von Inklinationsdaten.- 2.9 Berechnung des virtuellen geomagnetischen Pols VGP und des virtuellen geomagnetischen Dipolmoments Mpal.- 2.9.1 VGP-Berechnung auf der Basis der Dipolhypothese.- 2.9.2 Statistische Behandlung der Pollagen.- 2.9.3 Berechnung des virtuellen Dipolmoments Mpal.- 2.10 Methoden zur Bestimmung der Paläointensität.- 2.10.1 Methode unter Verwendung der TRM (Methode Thellier).- 2.10.2 Methode unter Verwendung der ARM (Methode Shaw).- 2.10.3 Methode unter Verwendung der DRM.- 2.11 Probenentnahme und Meßgeräte im Paläomagnetismus und Archäomagnetismus.- 2.11.1 Kriterien für die Auswahl von Beprobungsorten.- 2.11.2 Statistische Minimalanforderungen.- 2.11.3 Bestimmung der horizontalen Referenzebene und einer Referenzrichtung.- 2.11.4 Entnahme von orientierten Handstücken.- 2.11.5 Entnahme von Kernen mit Diamantbohrern und Kolbenloten.- 2.11.6 Probenentnahme bei archäologischen Fundorten.- 2.11.7 Laborgeräte zur Messung magnetischer Parameter.- 2.11.7.1 Messung der remanenten Magnetisierung.- 2.11.7.2 Messung der Suszeptibilität und ihrer Anisotropie.- 2.11.7.3 Messung der Koerzitivkraft Hc.- 2.11.7.4 Messung der Curie-Temperatur Tc.- 2.11.8 Geräte zur Entmagnetisierung von Proben.- 2.11.8.1 Wechselfeldentmagnetisierung.- 2.11.8.2 Thermische Entmagnetisierung.- 2.11.8.3 Chemische Entmagnetisierung.- 2.11.8.4 Spulensysteme für die Kompensation des erdmagnetischen Feldes.- 2.11.8.5 Magnetische Abschirmung.- 2.12 Mikroskopie und Mößbauer-Spektroskopie.- 2.12.1 Erzmikroskopie: Dünnschliffe, Anschliffe.- 2.12.2 Rasterelektronenmikroskopie REM.- 2.12.3 Transmissionselektronenmikroskopie TEM.- 2.12.4 Mößbauer-Spektroskopie.- 3 Ergebnisse des Paläo- und Archäomagnetismus.- 3.1 Geometrie des Erdmagnetfeldes.- 3.1.1 Hypothese vom axialen geozentrischen Dipol.- 3.1.2 Archäosäkularvariation.- 3.1.3 Quartäre Säkularvariation.- 3.1.4 Paläosäkularvariation.- 3.1.5 Exkursionen des Erdmagnetfeldes.- 3.2 Polwanderungskurven größerer Kontinentalschollen.- 3.2.1 Scheinbare oder echte Polwanderung?.- 3.2.2 Scheinbare Polwanderungskurven der großen Kontinentalschollen.- 3.2.3 Scheinbare Polwanderungskurven von Mikroplatten.- 3.3 Feldumkehr und Polaritätszeitskalen.- 3.3.1 Selbstumkehr der Remanenz oder Feldumkehr?.- 3.3.2 Polaritätszeitskala der letzten 0.7 Ma.- 3.3.3 Polaritätszeitskala der letzten 5 Ma.- 3.3.4 Polaritätszeitskala der letzten 150 Ma.- 3.3.5 Polaritätszeitskalen der früheren geologischen Vergangenheit.- 3.3.6 Feldverhalten während einer Feldumkehr.- 3.3.7 Statistik der Feldumkehrungen.- 3.4 Paläointensität des Erdmagnetfeldes.- 3.4.1 Ergebnisse von archäologischen Proben.- 3.4.2 Paläointensitäten der geologischen Vergangenheit.- 3.4.3 Paläointensität während einer Feldumkehr.- 4 Anwendung des Paläomagnetismus auf geologische, petrologische und archäologische Fragestellungen.- 4.1 Anwendungen in der Geologie und der Tektonik.- 4.1.1 Paläorekonstruktion von Kontinentverteilungen.- 4.1.2 Paläobreitenbestimmungen von Krustenblöcken.- 4.1.3 Nachweis von Rotationsbewegungen.- 4.1.4 Altersbestimmung mit Hilfe der scheinbaren Polwanderungskurven.- 4.1.5 Datierung mit der Magnetostratigraphie.- 4.2 Gesteinsmagnetische Untersuchungen.- 4.2.1 Suszeptibilität und Magnetitgehalt.- 4.2.2 Anisotropie der magnetischen Suszeptibilität.- 4.2.3 Messung magnetischer Eigenschaften bei tiefen Temperaturen.- 4.2.4 Koenigsbergerscher Q-Faktor.- 4.2.5 Js/T-Kurven zur Identifikation von ferro(i)magnetischen Mineralien.- 4.2.6 IRM-Erwerbskurven und Entmagnetisierung der IRMs mit Wechselfeldern und thermisch.- 4.3 Anwendungen in der Archäologie.- 4.3.1 Datierung mit Hilfe von Standardkurven der Inklination und Deklination.- 4.3.2 Rekonstruktion archäologischer Objekte.- 5 Bibliographie.- 5.1 Gesteinsmagnetismus, Mineralogie.- 5.2 Paläomagnetismus und Archäomagnetismus.- 5.3 Zitierte Literatur.- Programme.