Magnetostratigraphie - Magnetostratigraphy
Magnetostratigraphie ist eine geophysikalische Korrelationstechnik, die verwendet wird, um sedimentäre und vulkanische Sequenzen zu datieren . Die Methode funktioniert, indem orientierte Proben in gemessenen Intervallen über den gesamten Abschnitt gesammelt werden. Die Proben werden analysiert, um ihre charakteristische remanente Magnetisierung (ChRM) zu bestimmen, dh die Polarität des Erdmagnetfelds zum Zeitpunkt der Ablagerung einer Schicht . Dies ist möglich, weil vulkanische Strömungen eine thermoremanente Magnetisierung und Sedimente eine remanente Ablagerungsmagnetisierung erhalten , die beide die Richtung des Erdfeldes zum Zeitpunkt der Bildung widerspiegeln. Diese Technik wird typischerweise verwendet, um Sequenzen zu datieren, denen im Allgemeinen Fossilien oder eingelagertes magmatisches Gestein fehlen.
Technik
Wenn messbare magnetische Eigenschaften von Gesteinen stratigraphisch variieren, können sie die Grundlage für verwandte, aber unterschiedliche Arten von stratigraphischen Einheiten sein, die zusammen als magnetostratigraphische Einheiten (Magnetozonen) bekannt sind . Die bei stratigraphischen Arbeiten am nützlichsten magnetische Eigenschaft ist die Richtungsänderung der remanenten Magnetisierung des Gesteins, die durch Umkehrung der Polarität des Erdmagnetfelds verursacht wird . Die in der stratigraphischen Sequenz aufgezeichnete Richtung der magnetischen Restpolarität kann als Grundlage für die Unterteilung der Sequenz in Einheiten verwendet werden, die durch ihre magnetische Polarität gekennzeichnet sind. Solche Einheiten werden "magnetostratigraphische Polaritätseinheiten" oder Chronos genannt.
Wenn das antike Magnetfeld ähnlich dem heutigen Feld ausgerichtet war ( Nordmagnetpol in der Nähe des geografischen Nordpols ), behalten die Schichten eine normale Polarität. Wenn die Daten darauf hinweisen, dass sich der magnetische Nordpol in der Nähe des geografischen Südpols befand , weisen die Schichten eine umgekehrte Polarität auf.
Chronik
Gesteinssegmente ( Schichten ) in der Chronostratigraphie | Zeitspannen in der Geochronologie | Hinweise zu geochronologischen Einheiten |
---|---|---|
Eonothem | Äon | 4 insgesamt, eine halbe Milliarde Jahre oder mehr |
Erathem | Epoche | 10 definiert, mehrere hundert Millionen Jahre |
System | Zeitraum | 22 definiert, zehn bis ~100 Millionen Jahre |
Serie | Epoche | 34 definiert, zig Millionen Jahre |
Bühne | Alter | 99 definiert, Millionen von Jahren |
Chronozone | Chronik | Unterteilung eines Alters, die von der ICS-Zeitskala nicht verwendet wird |
Eine Polarität chron oder chron ist das Zeitintervall zwischen Polaritätsumkehrungen des Erdmagnetfeldes . Es ist das Zeitintervall, das durch eine magnetostratigraphische Polaritätseinheit dargestellt wird. Es stellt einen bestimmten Zeitraum in der geologischen Geschichte dar, in dem sich das Erdmagnetfeld überwiegend in einer "normalen" oder "umgekehrten" Position befand. Chrons werden der Reihe nach nummeriert, beginnend mit dem heutigen Tag und zunehmend in die Vergangenheit. Neben einer Zahl ist jeder Chrono in zwei Teile unterteilt, die mit "n" und "r" bezeichnet sind und so die Position der Polarität des Feldes anzeigen. Ein Chrono ist die Zeit, die einer Chronozone oder einer Polaritätszone entspricht.
Es wird als "Polaritäts-Subchron" bezeichnet, wenn das Intervall weniger als 200.000 Jahre lang ist.
Probenahmeverfahren
Orientierte paläomagnetische Proben werden im Feld mit einem Gesteinskernbohrer oder als Handproben (aus der Felswand abgebrochene Brocken) gesammelt . Um Stichprobenfehler auszugleichen, werden mindestens drei Stichproben von jeder Stichprobenstelle genommen. Der Abstand der Probenorte innerhalb eines stratigraphischen Abschnitts hängt von der Ablagerungsrate und dem Alter des Abschnitts ab. In Sedimentschichten, die bevorzugten Lithologien sind Tonsteine , Tonsteine und sehr feinkörnig Siltsteinen , da die magnetischen Körner feiner und eher zu orientieren mit dem Umgebungsfeld während der Abscheidung sind.
Analytische Verfahren
Proben werden zunächst in ihrem natürlichen Zustand analysiert, um ihre natürliche remanente Magnetisierung (NRM) zu erhalten. Das NRM wird dann schrittweise unter Verwendung von thermischen oder Wechselfeld-Entmagnetisierungstechniken entfernt, um die stabile magnetische Komponente freizulegen.
Die magnetischen Orientierungen aller Proben von einem Standort werden dann verglichen und ihre durchschnittliche magnetische Polarität wird mit Richtungsstatistiken , am häufigsten Fisher-Statistiken oder Bootstrapping, bestimmt . Die statistische Signifikanz jedes Mittelwerts wird ausgewertet. Die Breitengrade der virtuellen geomagnetischen Pole von diesen als statistisch signifikant eingestuften Standorten werden gegen die stratigraphische Ebene aufgetragen, auf der sie erfasst wurden. Diese Daten werden dann zu den standardmäßigen magnetostratigraphischen Schwarz-Weiß-Spalten abstrahiert, in denen Schwarz eine normale Polarität und Weiß eine umgekehrte Polarität anzeigt.
Korrelation und Alter
Da die Polarität einer Schicht nur normal oder umgekehrt sein kann, können Schwankungen in der Rate, mit der sich das Sediment angesammelt hat, dazu führen, dass die Dicke einer bestimmten Polaritätszone von einem Gebiet zum anderen variiert. Dies stellt das Problem dar, wie Zonen gleicher Polarität zwischen verschiedenen stratigraphischen Abschnitten korreliert werden können. Um Verwechslungen zu vermeiden , muss von jedem Abschnitt mindestens ein Isotopenalter erfasst werden. In Sedimenten wird diese oft aus Schichten von Vulkanasche gewonnen . Andernfalls kann man eine Polarität mit einem biostratigraphischen Ereignis in Verbindung bringen, das an anderer Stelle mit Isotopenaltern korreliert wurde. Mit Hilfe des unabhängigen Isotopenalters bzw. der Isotopenalter wird die lokale magnetostratigraphische Säule mit der Global Magnetic Polarity Time Scale (GMPTS) korreliert.
Da das Alter jeder auf dem GMPTS angezeigten Umkehrung relativ gut bekannt ist, erstellt die Korrelation zahlreiche Zeitlinien durch den stratigraphischen Abschnitt. Diese Altersangaben liefern relativ genaue Daten für Gesteinsmerkmale wie Fossilien , Veränderungen der Sedimentgesteinszusammensetzung, Veränderungen der Ablagerungsumgebung usw. Sie schränken auch das Alter von Querschnittsmerkmalen wie Verwerfungen , Gängen und Diskordanzen ein .
Sedimentakkumulationsraten
Die vielleicht mächtigste Anwendung dieser Daten besteht darin, die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit der sich das Sediment angesammelt hat. Dies wird erreicht, indem das Alter jeder Umkehrung (in Millionen von Jahren) gegen die stratigraphische Ebene aufgetragen wird, auf der die Umkehrung gefunden wurde (in Metern). Dies liefert die Rate in Metern pro Million Jahre, die normalerweise in Millimeter pro Jahr umgeschrieben wird (das entspricht Kilometer pro Million Jahre).
Diese Daten werden auch zur Modellierung von Beckensenkungsraten verwendet . Die Kenntnis der Tiefe eines Kohlenwasserstoff-Quellgesteins unter den Becken füllenden Schichten ermöglicht die Berechnung des Alters, in dem das Quellgestein das Erzeugungsfenster passiert hat und die Kohlenwasserstoffmigration begann. Da das Alter von querschneidenden Fangstrukturen normalerweise aus magnetostratigraphischen Daten bestimmt werden kann, wird ein Vergleich dieser Altersstufen den Lagerstättengeologen bei der Bestimmung helfen, ob ein Spiel in einer bestimmten Falle wahrscheinlich ist oder nicht.
Veränderungen der Sedimentationsrate, die durch Magnetostratigraphie aufgedeckt wurden, hängen oft entweder mit klimatischen Faktoren oder mit tektonischen Entwicklungen in nahen oder entfernten Gebirgszügen zusammen. Beweise für diese Interpretation können oft gefunden werden, wenn man nach subtilen Veränderungen in der Zusammensetzung der Gesteine in dem Abschnitt sucht. Für diese Art der Interpretation werden oft Veränderungen in der Sandsteinzusammensetzung verwendet.
Siwalik Magnetostratigraphie
Die Flusssequenz von Siwalik (~6000 m dick, ~20 bis 0,5 Ma) ist eines der besten Beispiele für die Anwendung der Magnetostratigraphie in den kontinentalen Aufzeichnungen.
Siehe auch
- Biostratigraphie
- Chemostratigraphie
- Chronostratigraphie
- Cyclostratigraphie
- Lithostratigraphie
- Tektonostratigraphie
- Paläomagnetismus
Anmerkungen
Verweise
- Butler, Robert F. (1992). Paläomagnetismus: Magnetische Domänen zu geologischen Terranen . Ursprünglich veröffentlicht von Blackwell Scientific Publications . ISBN 978-0-86542-070-0. Archiviert vom Original am 18.02.1999 . Abgerufen am 16. September 2011 .
- Opdyke, Neil D.; Channell, James ET (1996). Magnetische Stratigraphie . Akademische Presse . ISBN 978-0-12-527470-8.
- Tauxe, Lisa (1998). Paläomagnetische Prinzipien und Praxis . Kluwer Akademischer Verlag . ISBN 0-7923-5258-0.
- Reynolds, James H. (2002). "Magnetostratigraphie fügt der Beckenanalyse eine zeitliche Dimension hinzu" . Suche und Entdeckung Artikel #40050 . Amerikanischer Verband der Erdölgeologen . Abgerufen am 16. September 2011 .