Paläomagnetismus

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Muster der mit wechselnder Polarität magnetisierten ozeanischen Kruste. a) vor 5 Mio. Jahren, b) vor 2–3 Mio. Jahren, c) heute

Paläomagnetismus (umgangssprachlich auch fossiler Magnetismus) ist die Erhaltung der Richtung des Erdmagnetfeldes in Gesteinen zum Zeitpunkt ihrer Ablagerung oder Bildung. Die Messung des remanenten Magnetismus an Gesteinen ist ein wichtiges geophysikalisches Hilfsmittel und eine Forschungsrichtung der historischen Geologie. Da sich sowohl das Erdmagnetfeld in erdgeschichtlichen Zeiträumen immer wieder ändert (Polsprung), als auch die Kontinentalplatten, auf denen die Gesteine entstanden, ihre Position im Erdmagnetfeld infolge der Kontinentaldrift ständig ändern, können die in Gesteinen überlieferten magnetischen Orientierungen Aufschluss über Zeit und Ort der Gesteinsbildung bzw. -ablagerung geben.

Paläomagnetische Beweise verifizierten im Verein mit anderen Untersuchungen in den 1960er Jahren die Theorie der Kontinentaldrift und Plattentektonik Alfred Wegeners und später des Wilson-Zyklus der Superkontinent-Entstehung.

Ursachen der Gesteinsmagnetisierung[Bearbeiten]

Die Magnetisierung von Mineralen kann sowohl in magmatischen Gesteinen als auch in Sedimentgesteinen vorkommen. In Magmatiten entsteht sie in langsam abkühlenden Basalten oder anderen magmatischen Gesteinen und wird thermisch remanente Magnetisierung genannt. Während der Abkühlung der Gesteinsschmelze unter die Curie-Temperatur nimmt die Magnetisierung ferromagnetischer Minerale die Richtung des gerade aktuellen Erdmagnetfeldes an und behält sie, falls das Mineral nicht wieder über die Curie-Temperatur erhitzt wird.

Auch an Sedimentgesteinen kann die remanente Magnetisierung gemessen werden. Während des langsamen Absinkens von Sedimenten im Ozean werden eisenhaltige, magnetisierbare Kristalle wie Magnetit nach dem auf sie einwirkenden Magnetismus ausgerichtet und im Schlamm – der später zu Gestein verdichtet und möglicherweise durch Metamorphose weiter umgewandelt wird – fixiert. Dieser Verwitterungs- und Erosions- Mechanismus wird Detritus- oder Sedimentationsremanenz genannt.

In beiden Fällen ist die Richtung des Magnetfelds der Erde zur Zeit der Gesteinsbildung festgelegt. Wenn das Gestein danach nicht einer stärkeren Metamorphose unterliegt oder gar wieder aufgeschmolzen wird, kann der Paläomagnetismus mit geeigneten Methoden heute festgestellt werden.

Anwendungen in der Wissenschaft[Bearbeiten]

Mit Messungen der remanenten Magnetisierung kann die Richtung zum magnetischen Nordpol, und durch Messung der Stärke der Magnetisierung der Kristalle die geographische Breite bestimmt werden. Die frühere geographische Länge ist nicht messbar. Mit diesen Messungen ist demnach eine eventuelle Wanderung der Kontinentalplatte, auf dem das Gestein sich bildete, zwischen Nord- und Südpol bestimmbar oder ihre Drehung. Die Wanderung in Ost-West-Richtung kann paläomagnetisch nicht gemessen werden. Die sich durch die Messungen ergebende scheinbare Positionänderung der geomagnetischen Pole (Polwanderung) kann zur Konstruktion von Polwanderkurven genutzt werden (engl. Apparent Polar Wander Path, APWP). Sie beschreiben die Bewegung eines Kontinents im Laufe der Erdgeschichte.

Ein zweiter Anwendungsbereich ist die Magnetostratigraphie, bei der die Abfolge von normaler, also mit der heutigen Richtung des Erdmagnetfeldes übereinstimmender, und inverser Magnetisierung zur zeitlichen Einordnung von Gesteinen genutzt wird.

Literatur[Bearbeiten]

  • Heinrich C. Soffel: Paläomagnetismus und Archäomagnetismus. Eine Einführung für Geowissenschaftler. Heidelberg, Springer Verlag 1991, ISBN 3-540-53890-9

Weblinks, Quellen[Bearbeiten]