Variationen im Erdschwerefeld und Erdmagnetfeld erlauben Rückschlüsse auf den Aufbau und die Entwicklung der Erde
Die Schwerkraft und das Magnetfeld der Erde beeinflussen unseren Alltag – sei es durch hinabfallende Gegenstände oder bei Wanderungen mit dem Kompass. Doch lassen sich aus der detaillierten Kenntnis des Erdschwerefeldes und des Erdmagnetfeldes grundlegende Erkenntnisse über den Aufbau und die Entwicklung unseres Planeten ableiten.
Mithilfe der Gravimetrie – die Bestimmung des Schwerefeldes der Erde – ließ sich jedoch bereits zuvor die Mächtigkeit und Verbreitung der Sedimente abschätzen, welche oberflächennah im ehemaligen Maarsee abgelagert wurden. Denn diese zeichnen sich durch eine sehr geringe Dichte gegenüber den viel älteren Gesteinen der Umgebung aus. „Solche Variationen in der Dichte verursachen bereits kleinste Unterschiede in gravimetrischen Messungen und lassen entsprechende Rückschlüsse auf die Gesteinseigenschaften zu“, so Gabriel.
Hochempfindliche Messgeräte, so genannte Gravimeter, erfassen dazu die relativen Schwereänderungen bis auf die achte Nachkommastelle. Dieser Wert wird aber nicht nur durch den geologischen Aufbau bestimmt, sondern er ist auch zeit– und ortsabhängig: die geographische Lage, die Höhe, Topografie oder auch die Gezeiten spielen dabei eine Rolle. Doch wenn die Messwerte entsprechend korrigiert werden, dann beschreiben sie Anomalien, die allein auf die inhomogene Dichteverteilung innerhalb der Erdkruste zurückgehen.
„So verursachen beispielsweise die Seesedimente in der Grube Messel eine negative Anomalie“, erläutert Gabriel. „Dabei kennzeichnet die Lage des absoluten Schwereminimums zugleich die Position ihrer maximalen Mächtigkeit. Die Interpretation der Anomalien erfolgt dann im Allgemeinen durch Modellrechnungen.“ Die dafür notwendigen Dichtewerte der unterschiedlichen geologischen Einheiten stammen dabei aus bohrlochgeophysikalischen Messungen und dem Gewicht der Bohrkerne.
Doch neben dem Schwerefeld liefert auch das Erdmagnetfeld wertvolle Hinweise über das Erdinnere. So konnten in der Grube Messel mithilfe der Magnetik die vulkanischen Gesteine in größeren Tiefen erfasst werden. „Denn bestimmte Gesteine, die wie die erbohrten Lapillituffe magnetische Minerale enthalten, bauen ein eigenes Magnetfeld auf, sobald sie in ein externes Magnetfeld gebracht werden: Sie erhalten eine induzierte Magnetisierung, entscheidend ist dabei eine bestimmte magnetische Eigenschaft, die so genannte Suszeptibilität“, beschreibt Gabriel die Untersuchungsmethode. „Diese Magnetisierung verstärkt das Magnetfeld der Erde an dem betreffenden Ort und erzeugt positive Anomalien. Diese wiederum geben Auskunft darüber, wie es im Inneren der Erde aussieht.“
Paradoxerweise haben in Messel die entsprechenden Untersuchungen eine negative magnetische Anomalie ergeben. Für die Geophysiker war dies ein Hinweis darauf, dass die Maarexplosion zu einem Zeitpunkt stattgefunden haben muss, zu dem das vorherrschende Magnetfeld dem heutigen entgegengesetzt war. Diese stetige Veränderung des Erdmagnetfeldes macht die Magnetik als geophysikalisches Verfahren zusätzlich spannend. Denn unter bestimmten Voraussetzungen besitzen Gesteine ein „Gedächtnis“ und speichern das Magnetfeld der Vergangenheit. „Sie erwerben dann eine so genannte remanente Magnetisierung, die je nach Polarität des Magnetfeldes zum Zeitpunkt der Gesteinsbildung dem heutigen Magnetfeld entgegen wirkt oder es verstärkt“, erklärt Gabriel das grundlegende Prinzip.
„Natürlich sind gravimetrische und magnetische Daten auch im Zusammenhang mit der Erkundung vieler anderer geologischer Strukturen wie großer Gebirge oder Sedimentbecken von hohem Interesse. Aber auch hinsichtlich geodynamischer Prozesse wie Massenbewegungen im Innern eines Vulkans oder der Plattentektonik können sie wichtige Informationen liefern“, beschreibt Gabriel die Einsatzfelder.
Quelle: GGA-Institut
Geonet News vom 04.06.2007