Thermoremanent Magnetisierung - Thermoremanent magnetization

Wenn ein magmatisches Gestein abkühlt, erhält es eine thermoremanente Magnetisierung ( TRM ) vom Erdfeld. TRM kann viel größer sein, als wenn es bei Raumtemperatur demselben Feld ausgesetzt wäre (siehe isotherme Remanenz ). Diese Remanenz kann auch sehr stabil sein und Millionen von Jahren ohne wesentliche Veränderung anhalten. TRM ist der Hauptgrund dafür, dass Paläomagnetisten die Richtung und Größe des Feldes der alten Erde ableiten können.

Geschichte

Bereits im elften Jahrhundert war den Chinesen bewusst, dass ein Stück Eisen durch Erhitzen magnetisiert werden konnte, bis es glühend heiß war, und dann in Wasser abgeschreckt wurde. Während des Löschens wurde es im Erdfeld ausgerichtet, um die gewünschte Polarität zu erhalten. Im Jahr 1600 William Gilbert veröffentlichte De Magnete (1600), einen Bericht aus einer Reihe von sorgfältigen Experimenten in Magnetismus. Darin beschrieb er das Abschrecken eines Stahlstabs in Richtung des Erdfeldes, und er war sich möglicherweise der chinesischen Arbeit bewusst.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts stellten einige Forscher fest, dass magmatische Gesteine eine Remanenz hatten , die viel intensiver war als die Remanenz, die auf dem Erdfeld ohne Erwärmung erworben wurde. dass das Erhitzen von Gesteinen im Erdmagnetfeld sie in Richtung des Feldes magnetisieren könnte; und dass das Erdfeld in der Vergangenheit seine Richtung umgekehrt hatte.

Im Paläomagnetismus

Entmagnetisierung

Es ist seit langem bekannt, dass ein TRM entfernt werden kann, wenn es über die Curie-Temperatur der Mineralien erhitzt wird, die es tragen. Ein TRM kann auch teilweise entmagnetisiert werden, indem auf eine niedrigere Temperatur erhitzt und auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Ein übliches Verfahren beim Paläomagnetismus ist die schrittweise Entmagnetisierung , bei der die Probe auf eine Reihe von Temperaturen erhitzt , auf Raumtemperatur abgekühlt und die verbleibende Remanenz zwischen den einzelnen Erwärmungsschritten gemessen wird. Die Remanenzreihe kann je nach Anwendung auf verschiedene Arten dargestellt werden. ${\ displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {C}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle T_ {1}}$${\ displaystyle \ scriptstyle T_ {1}, T_ {2}, \ ldots}$

Teilweise TRM

Wenn ein Stein später wieder erhitzt wird (z. B. infolge einer Bestattung), kann ein Teil oder die gesamte TRM durch eine neue Remanenz ersetzt werden. Wenn es nur ein Teil der Remanenz ist, spricht man von einer partiellen thermoremanenten Magnetisierung (pTRM) . Da zahlreiche Experimente durchgeführt wurden, um verschiedene Arten des Erwerbs von Remanenz zu modellieren, kann pTRM andere Bedeutungen haben. Zum Beispiel kann es auch im Labor erworben werden, indem im Nullfeld auf eine Temperatur (unter der Curie-Temperatur ) abgekühlt wird, ein Magnetfeld angelegt und auf eine Temperatur abgekühlt wird und der Rest des Weges im Nullfeld auf Raumtemperatur abgekühlt wird. ${\ displaystyle \ scriptstyle T_ {1}}$${\ displaystyle \ scriptstyle T_ {2}}$

Ideales TRM-Verhalten

Die Thellier-Gesetze

Das ideale TRM kann das Magnetfeld so aufzeichnen, dass sowohl seine Richtung als auch seine Intensität durch einen Prozess im Labor gemessen werden können. Thellier zeigte, dass dies möglich ist, wenn pTRM vier Gesetze erfüllt. Angenommen, A und B sind zwei nicht überlappende Temperaturintervalle. Angenommen, es handelt sich um ein pTRM, das durch Abkühlen der Probe auf Raumtemperatur erfasst wird, wobei das Feld nur eingeschaltet wird, während sich die Temperatur im Intervall A befindet. hat eine ähnliche Definition. Die Thellier-Gesetze sind ${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {A}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle H}$${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {B}}}$

• Linearität : und sind proportional zu wann nicht viel größer als das gegenwärtige Erdfeld.${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {A}} (H)}$${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {B}} (H)}$${\ displaystyle \ scriptstyle H}$${\ displaystyle \ scriptstyle H}$
• Reziprozität : Kann durch Erhitzen durch Temperaturintervall und durch entfernt werden .${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {A}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle A}$${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {B}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle B}$
• Unabhängigkeit : und sind unabhängig.${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {A}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {B}}}$
• Additivität : Wird durch Einschalten des Feldes in beiden Temperaturintervallen erfasst , .${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {{\ text {A}} \ cup {\ text {B}}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle M _ {{\ text {A}} \ cup {\ text {B}}} = M _ {\ text {A}} + M _ {\ text {B}}}$

Wenn diese Gesetze für nicht überlappende Temperaturintervalle gelten und die Probe die Thellier-Gesetze erfüllt. ${\ displaystyle \ scriptstyle A}$${\ displaystyle \ scriptstyle B}$

Ein einfaches Modell für die Thellier-Gesetze

Angenommen, eine Probe enthält viele magnetische Mineralien, von denen jedes die folgenden Eigenschaften aufweist: Sie ist superparamagnetisch, bis die Temperatur eine Blockierungstemperatur erreicht , die für kleine Felder unabhängig vom Magnetfeld ist. Bei Temperaturen unter treten keine irreversiblen Veränderungen auf . Wenn das resultierende TRM im Nullfeld erhitzt wird, wird es bei einer Entblockungstemperatur von gleich wieder superparamagnetisch . Dann ist es leicht zu überprüfen, ob Gegenseitigkeit, Unabhängigkeit und Additivität gelten. Es bleibt nur, dass die Linearität erfüllt ist, damit alle Thellier-Gesetze eingehalten werden. ${\ displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {B}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {B}}}$ ${\ displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {UB}}}$${\ displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {B}}}$

Das Néel-Modell für Single-Domain-TRM

Louis Néel entwickelte ein physikalisches Modell, das zeigte, wie echte magnetische Mineralien die oben genannten Eigenschaften haben können. Dies gilt für Partikel mit einer einzelnen Domäne und einer gleichmäßigen Magnetisierung, die sich nur als Einheit drehen kann.

Siehe auch

• Gesteinsmagnetismus

Verweise