Diskussion:Paläomagnetismus

Dieser Artikel wurde ab Januar 2013 in der Qualitätssicherung Physik unter dem Titel „Gesteinsmagnetismus“ diskutiert. Die Diskussion kann im Archiv nachgelesen werden.

Lückenhaft

Die Neugier trieb mich vom englischen Artikel hierher, und dieser Artikel hier ist ähnlich lückenhaft. Ohne verschärfte Quellensuche kann ich im Moment hier nicht wirklich was ausrichten, aber meckern geht :)

Neben einigen noch nötigen stilistischen Korrekturen fehlen noch folgende Informationen:

• Gründe für wechselnde Magnetisierung (Änderungen des Magnetfelds und/oder Plattentektonik)
• Beschreibung der wechselnden Polarität (wird im Bild erwähnt, aber im Text nicht beschrieben)
• detailliertere Infos zu den Arten der remaneneten Magnetisierung, ggf. eigene Unterkapitel
• Curie-Temperatur bei TRM
• chemisch remanente Magnetisierung
• Informationen zur Methodik, Durchführung der Messung (ich habe sie im Quelltext stichpunktartig angeführt)
• Anwendungsbeispiele
• Wissenschaftsgeschichte (wer, wann, wie, warum)

--Jo 23:31, 3. Feb. 2008 (CET)

Dies ist ein schönes Beispiel für die Anwesenheit von Fachleuten hier in der Wikipedia - es sind exakt NULL. Seit der Artikel von mir Laien vor 1 1/2 Jahren!!! erstellt wurde, ist schlicht nix passiert. Kein einziger Geologe hat es für notwendig gefunden hier auch nur ein wenig beizutragen. Und da glauben doch tatsächlich einige Wikidenker diese Fachleute würden irgendwann einmal supertolle wissenschaftlich wasserdichte und OMA- gerechte, quellenbelegte und widerspruchsfreie Lemmas erstellen....Träume. Löschts den Stuss- wen´s interessiert der soll in die Stadtbibliothek gehn.--Allander 18:00, 4. Feb. 2008 (CET)

Nu mal ruhig, Allander. Hier gibt's keine Deadline, und gerade in der Geologie gibt es jede Menge zu tun. Ich bin nicht der einzige Geologe hier, aber allzu viele sind's nicht. Ich finde es lobenswert, dass Du hiermit angefangen hast, und in der WP gibt es Artikel, die liegen schon länger brach. --Jo 19:25, 4. Feb. 2008 (CET)

Na ja, weitere 6 1/2 Jahren ohne Fortschritt bestätigen die Klage. Die Stadtbibliotheken sind allerdings ebenfalls weitgehend ohne Update geblieben. Bleibt die Google-Buchsuche und die Primärliteratur.

Übrigens gehört der erste Punkt (ohne "und/oder Plattentektonik") in den Artikel Erdmagnetfeld (sobald die Wissenschaft sich darüber einig ist).

Der zweite Punkt imho auch, aber das ist Geschmacksache. --Rainald62 (Diskussion) 00:55, 24. Jul. 2014 (CEST)

Die Punkte 3, 4 und 5 sind, mit Ausnahme detaillierter Ausführungen zur Curie-Temperatur (Weiß’sche Bezirke und so, aber auch die hat mittlerweile einen eigenen Artikel), im Artikel Remanenz bzw. in dessen Abschnitt Natürliche Remanenz schon abgehandelt. Ich denke nur die Punkte 6 bis 8 sind tatsächlich umseitig noch zu ergänzen. Alles andere führte nur zu unnötigen Redundanzen. --Gretarsson (Diskussion) 04:05, 25. Jul. 2014 (CEST)

Ausrichten nach Magnetfeld noch OMA-getreuer schildern

Auch in den Artikeln Curie-Temperatur und Remanenz#Natürliche_Remanenz ist der Sachverhalt des Ausrichtens nach einem Magnetfeld im konkreten Fall von auskühlenden Gesteinen für mein Empfinden nicht völlig nachvollziehbar beschrieben. Im Artikel Curie-Temperatur findet man eine Tabelle, der man entnehmen kann, dass das (wohl mit recht großem Abstand) auf der Erde häufigste ferromagnetische Element, Eisen, eine Curie-Temperatur von 768 °C hat. Darüber können sich also keine Weißschen Bezirke oder Moleküle nach irgendeinem Magnetfeld ausrichten. Der Solidus des wohl prominentesten Gesteins der Paläomagnetologie, Basalt, ist nach dem gleichnamigen Artikel der englischen Wikipedia „nahe bei oder unter 1000 °C“ (damit ist dann wohl auch knapp unter 1000 °C gemeint). Mein Verständnisproblem ist nun folgendes: Wäre die Curie-Temperatur über dem Solidus des Gesteins, so könnten sich die Moleküle erst nach dem Erdmagnetfeld ausrichten und dann, beim Unterschreiten des Solidus, eingefroren werden. Es ist aber andersherum und daher muss ich annehmen, dass die Moleküle sich auch im festen Gestein noch ausrichten können. Warum richten sie sich dann nicht fortwährend nach dem aktuellen Erdmagnetfeld aus? Dafür wird auf die Remanenz verwiesen. Dort wird erklärt: bringt man ferromagnetische Materialien in ein starkes Magnetfeld, richten sie sich danach aus und behalten die Ausrichtung bei, auch wenn sie aus dem Magnetfeld entfernt werden. Nun, entfernt werden sie im Falle des Erdmagnetfeldes ganz offensichtlich nicht. Dieses wird auch nicht schwächer, sodass ein Schwellenwert unterschritten werden könnte und keine neue Ausrichtung möglich wäre. Dass nicht prinzipiell nur eine einmalige Ausrichtung möglisch ist (bis zum nächsten Überschreiten der Curie-Temperatur), geht für mich aus dem Artikel Remanenz klar hervor: Zum Einen bei den Beispielen Festplatten, Kasetten usw. (Datenträgern werden mit Magnetremanenz wieder und wieder neue Daten eingeprägt (wohl ohne Überschreiten einer Curie-Temperatur?), zum Anderen in folgendem Satz „Das Löschen des Dauermagnetismus (Werkzeuge, Datenträger, Magnetköpfe, Bildröhren) kann mit abklingenden Wechselfeldern erreicht werden“. Was also verhindert das permanente Ausrichten nach dem Erdmagnetfeld?--Nix schlecht (Diskussion) 23:06, 1. Apr. 2016 (CEST)

Ich bin für das Thema kein Experte (auch wenn ich den Abschnitt Natürliche Remanenz im Artikel Remanenz verbrochen habe), aber eine Annahme, die du machst, ist schonmal falsch, nämlich, die, dass in den magnetisierten Gesteinen elementares Eisen vorliegt. Tatsächlich handelt es sich um eisenhaltige Minerale, speziell den Magnetit, d.h. Eisen(II,III)-oxid, und dessen Schmelztemperatur liegt weit über der von reinem Eisen. Zum anderen wird tatsächlich die ursprüngliche Magnetisierung z.B. eines MORB im Laufe der Zeit durch das sich ändernde Erdmagnetfeld (und die sich ändernde Position des Gesteinskörpers im Magnetfeld) überprägt. Die Messung des ursprünglichen Paläomagnetfeldes in einem Gestein gestaltet sich daher relativ kompliziert. Der Vorgang ist tatsächlich mit der Ummagnetisierung von Datenträgern vergleichbar, nur dass bei diesen um mehrere Größenordnungen stärkere Magnetfelder zum Einsatz kommen sodass auch die Überprägung stärker ist und zudem auch rasend schnell geht. --Gretarsson (Diskussion) 01:49, 2. Apr. 2016 (CEST)

Die Remanenz ist temperaturabhängig aus zwei Gründen. Zum einen ist die für die Remanenz verantwortliche Anisotropieenergie der Kristallite von deren Magnetisierung abhängig und diese sinkt mit steigender Temperatur. Zum anderen stellt die Anisotropieenergie eine Schwelle dar, die bei höherer Temperatur leichter (d.h. schneller) durch thermische Anregung überwunden werden kann. --Rainald62 (Diskussion) 02:29, 2. Apr. 2016 (CEST)

Danke schon einmal für diese Antworten. Eine Nachfrage zu Gretarssons: Ich habe nur die Curie-Temperatur von Eisen zitiert, nicht dessen Schmelzpunkt (ich weiß, meine Fragestellung war sehr verworren und daher unübersichtlich). Die Curie-Temperatur von Eisen variiert doch wohl nicht je nach der Verbindung, in der es vorliegt, oder?

Bei Rainalds Antwort muss ich Folgendes noch einmal nachfragen, um sie ganz zu verstehen. Bei der Aussage Anisotropieenergie = f(Magnetisierung), was ist da genau mit Magnetisierung gemeint? Die Stärke des Magnetismus? Diese hat ja wohl keinen Einfluss auf die Vorzugsrichtung (der magnetischen Moleküle), die vom Kristallgitter vorgegeben wird. Auch nicht auf die Form des Kristalls oder auf die An-/ Abwesenheit von antiferromagnetischen Materialien (oder kann ein ausreichend starkes Magnetfeld einen Antiferromagneten zum Ferromagneten machen? Vermutlich ohnehin nicht bei der Stärke des Magnetfelds, das durch die Remanenz in auskühlendem Gestein entsteht). Magnetoelastische Anisotropie verstehe ich nicht. Damit sind die Ursachen für magnetische Anisotropie abgearbeitet (wenn auch ungenügend). Vorstellen könnte ich mir allerdings Folgendes, wenn mit Magnetisierung eher die Einheitlichkeit der Ausrichtung der Weiss-Bezirke oder Elementarmagnete gemeint ist: Wir haben 360° für die Ausrichtung (der Elementarmagnete = magnetische Moleküle/ Atome) zur Verfügung. Sagen wir, die durch das Kristallgitter bevorzugte Ausrichtung sei 0° (vermutlich dann auch 180°). Die durch das äußere Magnetfeld sei beim Auskühlen 45°. Nun erfordert eine Änderung der Magnetisierungsrichtung auf 350° natürlich mehr Energie als auf 60°, da 350° so nah an 0° ist, was ja besonders stabil wäre. Aber vermutlich auch mehr Energie als auf 10°, da 0° nicht passiert werden muss, usw. Wenn nun die neue Magnetisierungsrichtung eine energetisch ungünstige ist (d.h. nahe an 0° (oder vermutlich auch 180°) so erfordert es ja mehr Energie die Elementarmagneten einheitlich in diese Position zu bringen (hohe "Magnetisierung", niedrige Temperatur) als nur zum größten Teil in diese Richtung zu bringen (geringe "Magnetisierung", hohe Temperatur). Bei einer günstigen neuen Richtung richten sie sich einfach trotzdem sehr einheitlich aus, auch wenn der Zwang dazu von Außen geringer ist. Ähnliches gilt für das "Überqueren" der 0°.--Nix schlecht (Diskussion) 20:38, 2. Apr. 2016 (CEST)

Stimmt, du hast von der Curie-Temperatur des Eisens gesprochen. Die Schmelztemperatur von reinem Eisen liegt nahe bei der von Magnetit. Von daher kannst du meinen Einwand mit der Schmelztemperatur von Magnetit unter Bullshit verbuchen. Die Fehlannahme bei dir besteht demnach darin, das die Magnetisierung irgendwas mit der Schmelztemperatur zu tun hat. Stattdessen erfolgt die Magnetisierung tatsächlich im festen Aggregatzustand und die Curie-Temperatur ist nur die Höchsttemperatur (des Gesteins) oberhalb derer keine remanente Magnetisierung erfolgen kann (wahrscheinlich weil die Teilchenbewegungen noch zu stark sind). Das ganze steht also nicht im Widerspruch dazu, dass Materialien im festen/kalten Zustand magnetisiert bzw. ummagnetisiert werden können. Das erneute Überschreiten der Curie-Temperatur führte dann lediglich zur völligen Auslöschung der vorherigen Magnetisierung(en). --Gretarsson (Diskussion) 23:45, 2. Apr. 2016 (CEST)

Mit der Annäherung an die Curie-Temperatur sinkt sowohl die Magnetisierung (der weissschen Bezirke) als auch die Anisotropieenergie, weil beides die am Curie-Punkt verschwindende (ferro)magnetische Ordnung voraussetzt. Die (makroskopische) remanente Magnetisierung verschwindet schon deutlich unter der Curie-Temperatur, weil die Grenzen und Magnetisierungsrichtungen der weissschen Bezirke thermisch fluktuieren. --Rainald62 (Diskussion) 03:32, 3. Apr. 2016 (CEST)

Ich würde dies hier gerne noch einmal zusammenfassen, um es vielleicht zu geeigneter Zeit im Artikel ergänzen zu können (oder andernfalls wenigstens etwaigen späteren Lesern dieser Besprechung weiterzuhelfen). Berichtigt und ergänzt mich daher bitte:

Ich hatte nach Lesen der Artikel Paläomagnetismus, Remanenz und Curie-Temperatur aus der Tatsache, dass die Curie-Temperatur (einiger wichtiger) ferromagnetischer Elemente unter der Schmelztemperatur (einiger wichtiger) Gesteine liegt, geschlossen, dass ein Auskühlen der Gesteine und mithin das Ausbilden eines Kristallgitters nicht dafür verantwortlich sein kann, dass die Magnetisierungsrichtung vom Zeitpunkt/ -raum der Abkühlung konserviert wird. Und fragte mich, was stattdessen der Grund sein mag. Rainald schrieb, Grund für die Remanenz sei die Anisotropieenergie, die überwunden werden müsse. Anisotrop ist das Gestein in Bezug auf Magnetismus hauptsächlich dadurch, dass das Kristallgitter Vorzugsrichtungen für die Elementarmagneten (magnetische Atome/ Moleküle) vorgibt. Die Energie, die Notwendig ist, um die Elementarmagneten trotz dieser Vorzugsrichtung nach dem Magnetfeld auszurichten (Anisotropieenergie), hängt außer der Ausprägung der Anisotropie selbst auch davon ab, wie einheitlich die magnetischen Dipolmomente sowohl innerhalb eines Weissschen Bezirks, wie auch zwischen den Weissschen Bezirken, ausgerichtet sind (und wie groß daher der Gesamteffekt ist) (Magnetisierung). Diese Magnetisierung ist temperaturabhägig (je höher die Temperatur, desto schwächer die Magnetisierung). Außerdem steht den Elementarmagneten bei höherer Temperatur mehr Energie zur Verfügung, sodass dies gleiche Anisotropieenergie wie bei einer niedrigeren Temperatur leichter überwunden werden könnte (zur Erinnerung: Die Anisotropieenergie ist bei höheren Temperaturen aber ohnehin geringer). Die üblichen Temperaturen an der Erdoberfläche (insbesondere am Ozenboden) sind ausreichend weit von den Temperaturen entfernt, bei welchen die Anisotropieenergie überwunden werden kann, sodass dies nur selten vorkommt. Anders ist dies selbstverständlich beim Auskühlen des Gesteins – daher hat die Remanenz einigermaßen Bestand. Wie Gretarsson bemerkte, findet ein langsames Überprägen der Magnetisierungsrichtung jedoch durchaus statt, weshalb es nicht trivial ist, die ursprüngliche Magnetisierungsrichtung zu ermitteln.--Nix schlecht (Diskussion) 21:18, 4. Apr. 2016 (CEST)

Gut zusammengefasst. Die Ergänzung gehört m.E. nach Remanenz. Dort fehlt auch ein Abschnitt zu Messverfahren.

Übrigens gibt es Anisotropieenergie nicht nur bezüglich der Kristallrichtungen, sondern auch bezüglich der Form der Körner: Eine schlanke Nadel aus einem amorphen, ferromagnetischen Material hat zwei (antiparallele) Vorzugsrichtungen. --Rainald62 (Diskussion) 01:27, 5. Apr. 2016 (CEST)