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% The Hotspin 2 Instrument
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% This is part of the diploma thesis "The Hotspin 2 Instrument".
% (c) Michael Wack 2005,2006
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\chapter{Einleitung}

Bei paläo- und gesteinsmagnetischen Untersuchungen können zwei verschiedene Techniken zur thermischen Entmagnetisierung eingesetzt werden. Der Unterschied liegt in der Temperatur, bei welcher die natürliche remanente Magnetisierung (NRM) gemessen wird. Bei der schrittweisen Methode \citep[z.B.][]{irving:1961, stephenson:1967} wird die Probe bis zu einer bestimmten Temperatur erhitzt, dann im Nullfeld abgekühlt und bei Raumtemperatur gemessen. Dieser Vorgang muss für sämtliche Temperaturschritte wiederholt werden. Der Vorteil ist, dass viele Proben gleichzeitig und unter gleichen Bedingungen erhitzt werden können. Das zweite, kontinuierliche Verfahren \citep[z.B.][]{creer:1967} basiert auf der Messung der remanenten Magnetisierung während des Aufheizens bzw. Abkühlens. Dadurch ist nur ein einmaliger Heizvorgang erforderlich und es können Effekte wie die Selbstumkehr der Remanenz oder Veränderungen des magnetischen Verhaltens durch thermische Alteration untersucht werden. Die Ergebnisse der beiden Verfahren können systematische Unterschiede sowohl in der Intensität als auch in den für die Paläomagnetik besonders wichtigen Richtungen der Magnetisierung \citep{schmidt:stepcont} zeigen.

In der Sektion Geophysik des Departments für Geo- und Umweltwissenschaften der Universität München stehen Spinner- und Kryogenmagnetometer sowie Translationswaagen zur Magnetisierungsmessung zur Verfügung. Alle diese Geräte erlauben jedoch nicht die kontinuierliche Beobachtung der natürlichen remanenten Magnetisierung~(NRM) bei höheren Temperaturen.

\begin{figure}[hbt]
    \begin{center}
    \includegraphics[width=15cm]{images/magnetic_stripes}
    \end{center}
    \caption{Magnetische Anomalien im Südatlantik.}{Dargestellt ist der Bereich von 35°W~7°S bis 13°E~17°S, die unterschiedlichen Farben zeigen normal und invers magnetisierte Ozeanbasalte (aus \citet{atlantikatlas}).}
    \label{fig:magneticstripes}
\end{figure}

Ein erstes Gerät (\textit{Hotspin-I}) für diesen Zweck entstand 1990 im Rahmen einer Diplomarbeit durch den Umbau eines Spinner-Magnetometers der Firma Digico \citep{gerstle:diplom}. Es wurde später weiterentwickelt und zur Untersuchung von Ozeanbasalten aus dem ODP (Ocean Drilling Program) eingesetzt \citep{matzka:phd, matzka:magneticstate}.
Die Bestimmung der remanenten Magnetisierung war bei \textit{Hotspin-I} auf zwei Komponenten der Probe beschränkt. Dies motivierte die Konstruktion eines neuartigen Hochtemperatur-Spinner-Magnetometers (\textit{Hotspin-II}) ohne die zuvor genannte Einschränkung. Dessen Aufbau sowie die Eignung zur Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von Ozeanbasalten soll in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden.

Abbildung \ref{fig:magneticstripes} zeigt an einem Beispiel aus dem Südatlantik die magnetischen Anomalien der Ozeanböden. Diese entstehen durch das Sea-Floor-Spreading und die Aufzeichnung des Erdmagnetfeldes in den Ozeanbasalten \citep{wine:1963} und stellten einen wichtigen Beweis für die Theorie der Plattentektonik von \citet{wegener:kontinentaldrift} dar. Die magnetischen, mineralogischen und physikalischen Eigenschaften der Ozeanbasalte wurden insbesondere im Rahmen des DSDP (Deep Sea Drilling Project), ODP (Ocean Drilling Program) und IODP (Integrated Ocean Drilling Program) immer genauer untersucht. Bemerkenswert ist das in Abbildung \ref{fig:bleilpetersen} gezeigte globale Minimum der Magnetisierungsintensität bei einem Alter um 20~Ma \citep{bleilpetersen:1983}. Die Ursachen sind bis heute nicht ganz geklärt. Als Möglichkeiten werden Änderungen der Intensität des Paläomagnetfeldes der Erde \citep{wang:2005} sowie mineralogische Änderungen \citep{bleilpetersen:1983} vorgeschlagen. Auch die chemische Zusammensetzung \citep{geekent:1997} und die Korngrößen bei der Enstehung beeinflussen die Magnetisierung, jedoch sind hier globale Änderungen unwahrscheinlich.

\begin{figure}[hbt]
    \begin{center}
    \includegraphics[width=10cm]{images/bleil_petersen}
    \end{center}
    \caption{Magnetisierungsintensität von Ozeanbodenbasalten.}{Aufgetragen ist die NRM über dem Alter. Besonders auffällig ist das Minimum bei 20~Ma \citep{bleilpetersen:1983}.}
    \label{fig:bleilpetersen}
\end{figure}

Existiert eine Abhängigkeit der Entblockungstemperatur der NRM vom Probenalter, so wäre dies ein Hinweis auf eine globale, charakteristische Alteration der Magnetominerale und könnte den in Abbildung \ref{fig:bleilpetersen} gezeigten Intensitätsverlauf der Magnetisierung erklären. Es gibt in der Literatur jedoch zahlreiche Hinweise dafür, dass weder die aus Starkfeld-Messungen bestimmten Curie-Temperaturen noch die Entblockungstemperaturen aus schrittweisen thermischen Entmagnetisierungen einen Anhaltspunkt für die Träger der natürlichen remanenten Magnetisierung dieser Gesteine geben können \citep[z.B.][]{irving:1970}. Dies liegt unter anderem daran, dass die bei Ozeanbasalten typischen Magnetominerale beim Heizen alteriert werden.

Ziel dieser Arbeit ist es, ein Messinstrument zu entwickeln, das die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit der NRM von Ozeanbasalten ermöglicht. Aus dieser Abhängigkeit sollen die Träger der NRM bestimmt werden.



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% EOF
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