Besondere magnetische Eigenschaften der Ozeanbasalte im Altersbereich 10 bis 40 Ma

In der hier vorgestellten Arbeit wurde gezeigt, daß das weltweit
beobachtete Ph¨anomen geringer Intensit¨at der nat¨urlichen
remanenten Magnetisierung von etwa 20 Ma alten Ozeanbasalten und
das dadurch verursachte Minimum bei den Amplituden der ozeanischen
Magnetfeldanomalien auf die Tieftemperaturoxidation der
Titanomagnetite zu Titanomaghemiten zur¨uckzuf¨uhren ist. Dazu
wurden magnetische und mineralogische Untersuchungen an etwa 100
durch das Deep Sea Drilling Project bzw. Ocean Drilling Program
erbohrten Ozeanbasalten durchgef¨uhrt. Die Proben decken einen
Altersbereich von 0.6 bis 135 Ma ab und stammen haupts¨achlich aus
dem Atlantischen und Pazifischen Ozean. Tr¨ager der Magnetisierung
bei den meisten Proben ist je nach Alter der Ozeanbasalte
Titanomagnetit oder Titanomaghemit. Um den Oxidationsgrad der
Titanomaghemite zu bestimmen, wurden die davon abh¨angigen
Parameter Curie-Temperatur und Gitterkonstante gemessen sowie
Mikrosonden-Analysen durchgef¨uhrt. Der Oxidationsgrad wird durch
den von 0 (nicht oxidiert) bis 1 (vollst¨andig
tieftemperaturoxidiert) variierenden Oxidationsparameter
beschrieben. Es wurde nachgewiesen, daß die
S¨attigungsmagnetisierung der Ozeanbasalte (gemessen bei
Raumtemperatur) in gleicher Weise wie die Intensit¨at der
nat¨urlichen remanenten Magnetisierung (NRM) mit dem Alter variiert
und bei 10 bis 40 Ma alten Ozeanbasalten ein Minimum aufweist.
Dieses Ph¨anomen wird durch die fortschreitende
Tieftemperaturoxidation der Titanomaghemite verursacht, bei der
Fe-Ionen bevorzugt aus den Oktaederpl¨atzen des ferrimagnetischen
Gitters auswandern und verbleibende Fe2+-Ionen zu Fe3+-Ionen
oxidiert werden. Die S¨attigungsmagnetisierung der
ferrimagnetischen Titanomaghemite ist gleich der
Untergittermagnetisierung der Fe-Ionen auf Oktaederpl¨atzen
abz¨uglich der antiparallelen Untergittermagnetisierung der
Fe-Ionen auf Tetraederpl¨atzen und nimmt deshalb mit der
Tieftemperaturoxidation ab. Bei 10 bis 40 Ma alten Proben wird f¨ur
die Titanomaghemite eine fast vollst¨andige Oxidation beobachtet.
Der Oxidationsparameter erreicht hier einen Wert von ≈ 0.8. Bei
noch ¨alteren Proben findet vermutlich eine Diffusion der Fe-Ionen
aus den Tetraederl ¨ucken in die Oktaederl¨ucken statt. Dies
k¨onnte die beobachtete Zunahme der S¨attigungsmagnetisierung im
Altersbereich von 40 bis 130 Ma bei ungef¨ahr gleichbleibendem
Oxidationsgrad der Titanomaghemite erkl¨aren. Zur weiteren
Charakterisierung der Titanomaghemite wurde die
Temperaturabh¨angigkeit der S¨attigungsmagnetisierung MS(T)
bestimmt. Der Verlauf der MS(T)-Kurven h¨angt von der
Zusammensetzung der Titanomaghemite ab und zeigt deshalb eine
Abh¨angigkeit vom Alter der Proben. Die MS(T)-Kurven von
Ferrimagnetika werden nach N´eel (1948) in verschiedene Typen
eingeteilt, die sich jeweils aus dem Unterschied der
Temperaturabh¨angigkeiten ihrer Untergittermagnetisierungen
ergeben. Proben aus allen Altersbereichen zeigen ein Maximum bei
MS(T) oberhalb des absoluten Nullpunktes der Temperatur. Bei einem
Teil der 10 bis 40 Ma alten Proben wird außerdem beiT