Das magnetische Feld der Lithosphäre

Die Magnetisierung der Lithosphäre beruht auf magnetischen Mineralien im Gestein, überwiegend Magnetit mit unterschiedlichen Anteilen von Titan. die titano-magnetitreichen Gesteine werden oberhalb ihrer Curie-Temperatur von 400°C bis 600°C im wesentlichen unmagnetisch, und daher ist die Magnetisierung der Lithosphäre auf eine Schicht von etwa 10km bis 50km dicke beschränkt, abhängig vom lokalen Wärmefluß. Die Gesteinsmagnetisierung kann entweder induziert sein (d.h. die Magnetisierung ist proportional zu einem induzierenden Feld, im allgemeinen durch das geomagnetische Kernfeld gut angenähert), oder remanent, wobei Stärke und Richtung der Magnetisierung in den Gesteinen "eingefroren" sind und sich nur über geologische Zeiträume ändern.

Die Magnetisierung der Lithosphäre erzeugt ein Magnetfeld, dessen Stärke bei den bedeutendsten Anomalien wie Kursk in Russland und Bangui in Afrika mehrere 1000 nT erreicht, aber im allgemeinen nicht stärker als etwa 100nT ist. Das Lithosphärenfeld wird von speziellen Messkampagnen am Erdboden, zur See und von Flugzeugen aus (Aeromagnetik) gemessen, und auch in Satellitenmissionen mit niedrigen Umlaufbahnen. Eine große Anzahl von marinen und aeromagnetischen Messungen sind in der Vergangenheit zu verschiedenen Zeiten gemacht worden, für einzelne Länder oder kleinere Regionen. Die globale Kartierung des Lithosphärenfelds ist nur von Satelliten aus möglich und begann mit den Missionen POGO (1967-1971) und MAGSAT (1979-1980). Nach 20 Jahren ohne entsprechende Satellitenmissionen werden seit 1999 hochqualitative Daten von den Satelliten Ørsted, CHAMP und SAC-C geliefert.

Als Lithosphärenfeld sehen wir nur räumliche Wellenlängen kürzer als 2500 km. Großräumigere Anteile werden vom wesentlich stärkeren Kernfeld verdeckt. Was als Magnetfeldanomalien oder Lithosphärenfeld bezeichnet wird ist tatsächlich nur dessen kurzwelliger Anteil. Da die Stärke kleinräumiger Anomalien mit der Entfernung von der Quelle stark abnimmt ist die Auflösung von magnetischen Satellitendaten auf Wellenlängen größer als 400km beschränkt. Mit der wachsenden Menge an magnetischen Satellitendaten werden seit einigen Jahren ständig bessere globale Modelle des Lithospärenfelds der räumlichen Wellenlängen von 400km bis 2500km entwickelt. Informationen über kleinräumigere Anteile sind nur aus aeromagnetischen oder marinen Daten erhältlich, oder Kompilierungen der Ergebnisse mehrerer einzelner Messkampagnen. In einer großen gemeinsamen Anstrengung haben Wissenschaftler des GFZ und mehrerer internationaler Institute alle verfügbaren Lithosphärenfelddaten zusammengetragen und zu der ersten globalen, digitalen magnetischen Anomaliekarte (World Digital Magnetic Anomaly Map - WDMAM) verarbeitet, die im Juli 2007 veröffentlicht wurde.

Weltweite Darstellung der magnetischen Anomalien der Lithosphäre.
Digitale geomagnetische Anomalienkarte (WDMAM 2007). Weltweite Darstellung der magnetischen Anomalien der Lithosphäre.

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