GGU-Verfahrensbeschreibung
Die Geomagnetik    Seite 2 von 4

induktive Magnetisierung
Im Vakuum ist die magnetische Flußdichte B (Induktionswirkung des Magnetfeldes, deswegen auch als magnetische Induktion bezeichnet) der vorliegenden Feldstärke H proportional

     B = m0H       m0 universelle magnetische Feldkonstante

Bringt man Materie in ein Magnetfeld, so erhöht sich die Flußdichte B durch einen Feldzuwachs, verursacht durch die induzierte Magnetisierung Mi der eingebrachten Materie

     B = m0H + m 0Mi

In der Magnetisierung Mi stecken stoffliche Eigenschaften, die mit der Permeabilitätszahl mr = 1 + Mi/H oder der Suszeptibilität c =  Mi/H  beschrieben werden können. Damit läßt sich vorige Gleichung wie folgt formulieren:

    B = m0 mr H  = m0 (1+c)H 

Die Permeabilitätszahl mr ist der Faktor, um den die magnetische Flußdichte durch das Einbringen von Materie in das Feld verändert wird.

Für die Geomagnetik ist folgende Einteilung relevant:

    deutliche Verstärkung der Flußdichte bewirken
    Ferromagnetika  
    mr  >> 1 (z.B. Eisen mr ~ 1.000 , Nickel mr ~ 300)
    Ferrimagnetika  
    mr   >> 1 (z.B. Magnetit Fe3O4 mr ~ 15, Maghämit gFe2O3 m r ~ 15)

    i.a. vernachlässigbaren Einfluß auf die Flußdichte haben
    Paramagnetika  
    mr > 1 (z.B. Aluminium m r ~1,000.023, Olivin mr ~1,000.500, Pyrit mr ~1,000.050)
    Diamagnetika  
    mr < 1 (z.B. Kupfer mr ~ 0,999.991, Quarz mr ~ 0,999.985, Steinsalz m r ~ 0,999.990)
    Antiferromagnetika
      mr > 1 (z.B. Hämatit aFe2O3 m r ~ 1.001

Die meisten Minerale sind para- oder diamagnetisch. Wichtig sind die Eisenoxide, welche die meisten ferrimagnetischen Minerale bilden. Der Gesteinsmagnetismus richtet sich nach der Mineralzusammensetzung. Entsprechend der starken Wirkung der Ferro- und Ferrimagnetika bilden diese als Mineralbestandteil der Gesteine bzw. in Form von Eisenteilen die in der Ingenieurgeophysik gesuchten Anomalien. Da Eisen mit Abstand der am meisten in der Bautechnik verwendete ferromagnetische Stoff ist, können Magnetometer i.a. sehr gut als selektive Eisendetektoren eingesetzt werden.

remanente Magnetisierung
Die Magnetisierung von Ferro- und Ferrimagnetika setzt sich aus dem zuvor beschriebenen induktiven (Mi) und aus einem remanenten Anteil Mr zusammen. Die remanente Magnetisierung ist permanent und fest mit der Materie verbunden. Wesentl. Ursachen remanenter Magnetisierung sind u.a. thermische, sedimentäre und chemische Vorgänge.

Thermoremanenz   Die magnetischen Eigenschaften von Atomen können vereinfacht durch Elementarmagnete, wie in Abb. 4 als Pfeile dargestellt, beschrieben werden. Oberhalb der sog. Curie-Temperatur (Eisen: TC ~ 700 0 C) sind die Richtungen dieser Elementarmagnete infolge Temperaturbewegung willkürlich orientiert, sodaß das Gesamtfeld inetwa den Wert Null annimmt (A). Unterhalb der Curie-Temperatur ordnen sich die Elementarmagnete parallel innerhalb von Domänen an (B), welche eine definierte Magnetisierung besitzen. Wenn die Materie bei Vorhandensein eines äußeren Magnetfeldes unter die Curie-Temperatur abkühlt, werden die im äußeren Magnetfeld ausgerichteten Elementarmagnete "eingefroren" (C) und die Materie ist permanent magnetisch (Thermoremanenz). Dieser Effekt wird v.a. bei der Aufklärung der langzeitlichen (säkularen) Entwicklung des Erdmagnetfeldes ausgenutzt. Daneben ergibt sich daraus auch eine Anwendung innerhalb der Archäometrie (z.B. gebrannte Ziegel,  Brennöfen).

Sedimentationsremanenz   Bei der Sedimentation von ferrimagnetischen Mineralen in Wasser kann es zur gerichteten Ablagerung infolge des Erdmagnetfeldes kommen. Voraussetzung ist, daß die Partikel ein ausreichendes magnetisches Moment besitzen, um sich im Erdmagnetfeld (ähnlich einem Kompaß) während des Sedimentationsprozesses auszurichten. Das Sediment wird dadurch permanent magnetisch (Sedimentationsremanenz).

Chemoremanenz   Die chemische Neu- oder Umbildung eines ferrimagnetischen Minerals im Erdmagnetfeld bewirkt, daß dieses eine permanente Magnetisierung annimmt.

Viskose Remanenz    Durch langandauernde Einwirkung eines äußeren Feldes (Erdmagnetfeld) kann ein Gestein zunehmend magnetisiert werden. Die Stärke richtet sich nach der Einwirkdauer und kann oft durch eine logarithmische Zeitfunktion beschrieben werden.

Weitere Remanenzarten: isothermale Remanenz, Druckremanenz, inverse Remanenz

 

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