Palæomagnetismen kom for alvor i gang da teorien omkring pladetektonikken blev kendt. De magnetiske striber på havbunden kunne nu sættes i forbindelse med havbundsspredningen . De første målinger af de magnetiske striber gav nogle lange epoker med ens magnetisk retning, men senere begyndte man for alvor at se nærmere på perioderne. Det viste sig hurtigt, at perioderne ikke var nær så stabile som man troede.
De lange tidsrum med tilsyneladende ens magnetiseringsretning , kunne deles op i mindre. Flere fik den holdning, at jordens magnetfelt i perioder har ligget på næsten nul. I disse perioder hvor feltet har været svagt eller helt fraværende, har der været mulighed for at feltet kunne vende. Nogle gange gjorde det og andre gange ikke.
Senere viste målinger, at feltretningen også kan skifte når intensiteten tilsyneladende er høj. I dag mener de fleste at jordens magnetfelt er sammensat af to hovedfelter, dipol feltet og nondipol feltet . Det er sammenspillet mellem disse to, der giver mulighed for reversaler .
I de senere år er der blevet lagt meget arbejde i at klarlægge eksklusioner (eller forkastninger af reversaler) for de sidste 75.000 år. Det fleste analyser, der er foretaget i forbindelse med efterforskning af "unge" reversaler, er baseret på sedimenter.
Måling på sedimenter sætter store krav til instrumenter, prøve opsamling og indsamlingsstedet. Sedimenterne skal være så uforstyrret som muligt, og have et så højt indhold af stabile magnetiske stoffer som muligt. Instrumentet skal kunne måle nogle meget svage felter.
Efter offentliggørelsen af resultaterne ved Mono Lake
(Liddicoat Joseph.C), kom der for alvor gang i arbejdet. De fleste
artikler og resultater der beskæftiger sig med palæomagnetiske målinger i
tidsintervallet fra 75.000 til 5000 år BP., bruger i dag Mono Lake som
en reference.
Dette kapitel omhandler behandlingen af to profiler ved Rokai
i Litauen indsamlet af Niels Abrahamsen den 22 August 1994. I de to profiler er
der i alt taget 84 sedimentprøver i et flodleje. Alderen af sedimenterne anslås
til at værre yngre end 52.000 år.
Baltikum
og dermed Litauen
består hovedsageligt af et morænelandskab
, som ikke er væsentligt anderledes end det der findes i Danmark. Landet er
fladt med en gennemsnitshøjde på under 50 meter. Der findes mange bakker i
forbindelse med randmorænelandskaber, men ingen steder er højden over 300
meter. Bakkeøer
omgivet af smeltevandsletter
er også almindelige i området.
Lithuania
Natural resources:
Peat, petroleum, natural gas, limestone, clay, dolomite, sand, gravel
Location/Region:
Northeastern Europe
Neighbors:
Lithuania is bounded on the north by
Latvia; on the east and south by Belarus; on the south and southwest by Poland
and Kaliningrad Oblast, Russia; and on the west by the Baltic Sea.
Topography:
Lithuania consists of a low-lying plain
broken by low hills in the west and south. The country contains many lakes and
rivers; the Nemunas is the most extensive river. Marshes and swamps are
prevalent, especially in the north and west, although half of all original
wetlands have been drained.
Climate:
The climate is generally dominated by
marine influences, but conditions are more variable in the eastern portion of
the republic. In the west, summers are cooler and winters are milder. Average
annual precipitation ranges from less than 600 millimeters (about 24 inches) per
year in the center of the country to more than 850 millimeters (about 33 inches)
per year in the west.
Area:
65,301 square kilometers (25,213 square
miles) (1991).
Microsoft Encarta 96 World Atlas.
Strukturelt tilhører det Baltiske skjold den nord-vestlige
del af den øst-europæiske platform
. Som, det meste af det nordlige Europa, er det Baltiske skjold
også præget af den sidste istid.
På Figur 2.2.1 ses et typisk landskab på Baltikum. Billedet
er taget i en is-marginal zone
med stor tykkelse (Lüllemäe, syd Estland
).
Figur 2.2.2 og Figur 2.2.1 viser bjergarts fordelingen på Baltikum. Begge kort er kopieret fra ekskursions guiden fra 1993, sammensat af Anto Raukas.
På bilag 2.12 ses hvorledes de forskellige lokale
stratigrafiske enheder
er placeret på den internationale tids inddeling.
Palivere is-marginal zonen blev dannet tæt på grænsen mellem Holocæn og Pleistocæn .
Da Paliver er genkendelig i det meste af Baltikum, er det en zone der i stor udstrækning bliver brugt til korrelation mellem de forskellige stratigrafier.
Figur 2.2.4 Geomorfologisk kort over Baltikum (Raukas.A ..)
Moræne rne i Paliver zonen har meget forskellige former og størrelser. Deres længde rækker fra få hundrede meter til 40-45 kilometer. Højderne fra få meter til 20-30 meter. Bredder fra 10 meter til 5-6 kilometer.
I løbet af den sidste del af istiden var store dele af det
Baltiske skjold dækket af issøer i varierende størrelser (specielt nord
Estland).
På Figur 2.2.4 ses et groft kort over geomorfologien
på Baltikum. Kortet er udarbejde i forbindelse med en ekskursion
i juni 1993 (Raukas.A).
Der har været mange forsøg på at datere Paliver
zonen, men et gennemsnit af de forskellige metoder giver en alder på mellem
11.800 og 12.000 år BP.
I Rokai profilerne ses der tydelige spor efter iskiler , som er dannet under den sidste istid (Eem ).
Det kvartære lag
varierer i tykkelse fra 0 til 300 meter. Tykkest i den syd-østlige del af
Litauen. På Figur 2.3.1 ses et oversigtskort over det meste af Baltikum
. Rokai
området er markeret med en tyk firkant. Indsamlingen foregik nær Kaunas
(se Figur 2.5.1). På kortet kan ses højde niveauerne som forskellige sværtninger.
Rokai menes at være dannet i en interstadial periode for mindre end 52.000 år siden (Gaigalas 1985).
På Figur 2.3.2 ses en skitse af lagdelingen ved Jiesia floden
, Rokai. Det er i de to skrænter prøverne er blevet taget.
I Tabel 2.3.1 ses beskrivelsen af de 8 inddelinger på Figur 2.3.2. For en nærmere beskrivelse af de forskellige lag henvises til Raukas.A. Pleistocene stratigraphy, ice marginal formations and deglaciation of the baltic states. Excursion Guide June 14-19 1993.
Målinger af Naturlig Remanent Magnetisering (NRM) i sedimenter er et virkningsfuldt værktøj til kortlægning af geomagnetiske sækular variationer . I tilfælde hvor det er muligt at indsamle et profil eller en borekerne , er det muligt at kortlægge længere perioder af jordmagnetfeltets variationer.
På Figur 2.4.1 ses et dannelsesforløb for NRM i sedimenter. Til venstre er udgangspunktet en hård bjergart, og til højre ses en omlejring af en sediment bjergart. Under nedsynkningen i vandet drejer kornet/partiklen sig således at den remanente nordretning i kornet bliver parallel med jordfeltet som er gældende under nedsynkningen.
Aflejringen på bunden kan ændre retningen, men de fleste partikler vil vende rigtigt i forhold til jordfeltet.
Der er flere parametre der skal være opfyldt for at den beskrevne nedsynkning vil finde sted. Det magnetiske kraftmoment skal være større end gnidningsmodstanden med vandet, og eventuelt med bunden. Dette er opfyldt når magnetiseringen af partiklen er stor i forhold til partikelstørrelse n, generelt er dette bedre for mindre partikler (ler, slam o.s.v.). Mere uspecificerede beregninger af forholdet kan ses i artiklen af Creer K.M. og Tucholka P.
Efter at partiklerne er landet og har dannet et "lag", starter der nogle andre forstyrrelser af de magnetiske komposanter. På figuren er angivet et par eksempler nemlig bioturbation , som er dyr der graver i sedimenterne, og opsivning af gasser . Disse forstyrrelser er hovedsageligt begrænset til nogle få centimeter under bunden.
Længere nede i bundsedimenter
ne begynder der at ske en kompaktering
efterhånden som den overliggende vægt øges. Dette går navnlig ud over
inklinationen, som bliver mindre. De forskellige magnetiseringstyper der er
angivet på Figur 2.4.1 er:
TRM = Termo remanent magnetisme .
DRM = Detrial remanent magnetisme .
CRM = Chemical remanent magnetisme .
PDRM
= Post Depositional remanent magnetisme.
Problemerne i forbindelse med indsamlingen og målingpå
sedimenter er blevet en hel videnskab for sig selv. Der er mange parametre der
skal tages hensyn til. De største usikkerhedsmomenter er :
Ved kompaktering bliver lagene trykket sammen, hvilket giver en inklination som er mindre end den oprindelige.
Omlejring betyder en fejl i en eventuel datering, og kan i nogle tilfælde gøre sedimentet ubrugeligt i palæomagnetiske sammenhæng.
En kemisk ændring finder f.eks. sted når et kalksediment bliver omdannet til marmor (metamorfose ), eller mere relevant når monosulfid bliver til Hematit .
Kraftige lokalfelter vil også påvirke de magnetiske komponenter, f.eks. vil en lynnedslag kunne ændre sedimenterne.
Efterhånden som jordens magnetfelt ændres vil sedimenterne optage forskellige feltretninger. Dette kan dog i de fleste tilfælde ses i en afmagnetisering af sedimentprøverne.
Tektonisk
relaterede forstyrrelser kan ikke ses på de magnetiske komponenter, men ved at
studere geologien på opsamlings stedet, kan man i de fleste tilfælde modregne
tektoniske bevægelser
.
På trods af alle mulighederne for forstyrrelser, er der som
regel stadig en magnetisk information. Problemet bliver dog større, når man
forsøger at datere sedimenterne v.h.a. magnetiske metoder.
Indsamlingsstedet hedder Rokai og ligger ved Yeisia floden i Litauen (Figur 2.5.1). Der er indsamlet to profiler, Profil 1 (Rokai Syd, højre side) og Profil 2 (Rokai Nord, venstre bred). Profilerne er taget i skrænten af et flodleje, et på hver sin side af floden. I begge tilfælde er indsamlingen startet fra bunden, og sluttet i toppen af skrænten.
I forbindelse med indsamlingen er der blevet lagt vægt på de
synlige stratigrafiske enheder
, således at der er taget flere prøver i hver af de stratigrafiske enheder.
På Figur 2.5.2 ses en skitse af prøve indsamlingen. Figuren
er profilet set fra oven. Prøveglas
set presses ind i det lodrette profil, en pil tegnes på bunden af glasset og
markerer dermed op. Azimuten
er vinklen mellem kompas
sets nordretning, og den flade bund af glasset.
Efter at azimut og højden er noteret tages glasset forsigtig
ud, og låget sættes på.
Efter prøverne var taget, blev de forseglet med lim, således
at de var helt lufttætte og dermed ikke kunne udtørre. For at bibeholde det
oprindelige miljø så længe som muligt blev alle prøverne lagt i køleskab
ved 5 C.
På de følgende figurer er de rentegnede skitser af prøve placeringerne.
Efter at det ny SQUID magnetometer var blevet opstillet og afprøvet, blev alle 83 prøver fra de to Rokai profilerne målt igennem. SQUID'en havde den samme indstilling (6-positioner, 50-100 sekunders integrationstid) ved alle målingerne. Samtlige prøver blev målt 2 eller flere gange på denne måde. Dels for at kontrollere apparatet, og dels for at kontrollere stabiliteten af prøverne. Det viste sig hurtigt at inklination og deklination varierede meget fra prøve til prøve, men ved gentagne målinger på den samme prøve var der en stor stabilitet. Desuden blev ca. halvdelen af prøverne målt på vores gamle Mol-spinner for at kunne sammenligne resultaterne.
På Figur 2.6.1 ses et diagram over måleforløbet
.
Den første måleserie blev ikke foretaget i et nulfelt
. SQUID'en var på dette tidspunkt placeret udenfor Helmholtz spolerne. Måleserien
er uden afmagnetisering og kaldes i det følgende for JL_R2
. På Figur 2.6.2 ses resultatet af Profil-1.
Yderst til venstre på Figur 2.6.2 ses Intensiteten som er angivet i mA/m, derefter kommer susceptibiliteten opgivet i SI systemet . Deklination og Inklination er begge opgivet i grader. Deklinationen er omregnet fra [0;360] til [-180;180], således at 0 = nord, og -180 = 180 = Syd. Y-aksen er højden af profilet angivet i meter.
Graferne er kun korrigeret for udtagningen, d.v.s. rotation og azimut. Der er ikke hensyn til prøver taget i folder, eller til hældende lag. Dette vil blive diskuteret senere.
På bilag 2.1 ses det samme profil med beregninger og grafer.
Beregningerne på bilag 2.1 er gennemgået i afsnit 2.9 side
75.
Efter den første gennemmåling begyndte jeg med den trinvise afmagnetiseringen. Indstillingen af SQUID'en er ikke fast, men tilpasses intensiteten af den enkelte prøve, for at opnå det bedste resultat.
Afmagnetiserings-trinnene
er heller ikke ens for alle prøver, men er igen tilpasset for at opnå bedst
mulig resultat. Skabelon i Tabel 2.6.1 ligger dog til grund for alle prøverne.
| 0 | 30 | 50 | 75 | 100 | 150 | 200 | 300 | 400 | 500 | 650 | 800 | 999 |
Tabel 2.6.1 Afmagnetiserings-trin [Oe.]
I nogle tilfælde er afmagnetiseringen ikke ført til ende, idet der allerede på et af de lavere trin er målt under støjgrænsen på SQUID'en.
Måling på de trinvist afmagnetiserede prøver er foretaget ind i et par Helmholtz spolere. Feltet er nulstillet lige over toppen af SQUID'en.
Under afmagnetiseringen arbejdede jeg med to prøver ad gangen. Den ene blev afmagnetiseret, og den anden målt på SQUID'en, derefter blev de byttet om. Hvornår afmagnetiseringen endte var individuelt for prøverne, men de fleste er afmagnetiseret til det højeste niveau som vores AF-afmagnetiserings udstyr kan klare.
Halvdelen af prøverne blev taget direkte fra køleskabet, men da resultaterne ikke var gode efter ca. 150 Oe., lagde jeg de resterende prøver i en beholder med dobbelt mu-metal afskærmning.
Prøverne lå i mu-metal afskærmningen i 3 uger, hvorefter de blev målt. Resultaterne var dog ikke anderledes end dem fra køleskabet.
Da jeg ikke var den eneste der målte på SQUID'en, men den eneste der fik meget dårlige resultater, var teorien at det var prøverne og ikke SQUID'en der var problemet. Herefter blev der prøvet med forskellige indstillinger af integrationstid er og omdrejningshastigheder, men der var tilsyneladende ikke noget der kunne forbedre målingerne. For at få mest ud af målingerne stod SQUID'en for det meste på 100 sekunders integrationstid, og 9 Hz i omdrejnings hastighed.
En mulig årsag til de dårlige resultater, kunne være en
kraftig viskøs magnetisering
i prøverne, men de målinger der blev lavet for at kontrollere den viskøse
magnetisering, viste at dette ikke var tilfældet (se afsnit 2.8 side 73).
Afmagnetiseringen af Rokai profilerne blev ikke god. Der er
flere faktorer der kan havde haft indflydelse.
Da prøverne består af løst sand
i et plastik glas, var det ikke muligt at bruge ovn
en til afmagnetiseringen, idet glasset smelter ved ca. 120C. Et andet forhold
ved opvarmning, er fordampningen af vandet i prøven. Denne fordampning
vil givetvis ødelægge de magnetiske informationer.
Efter den første gennemmåling af profilerne (JL_R2), hvor resultaterne var meget forskellige fra prøve til prøve, besluttede jeg at forøge integrationstiden væsentligt. Således er alle værdier i afmagnetiserings-forløbet målt med en integrationstid på 100 sekunder (eller mere). For at mindske tidsforbruget ved målingerne, er hovedparten målt ved 3 positioner, de meget svage prøver er målt ved 6 positioner.
Den lange integrationstid skyldes manglende opløsningsevne i
den gamle SQUID. Med det ny instrument kunne integrationstiden sættes til ca.
20 sekunder og resultaterne ville være bedre.
På Figur 2.7.1 ses et typisk resultat af en vekselfelt afmagnetisering, efter de første 3-4 afmagnetiserings-trin stiger intensiteten voldsomt, eller begynder at "zig-zagge". I dette eksempel er punkterne forholdsvis samlet. Andre målinger er spredt over hele skiven og nogle få er bedre samlet. Hvis afmagnetiseringen var gået godt, havde punkterne i cirklen ligget samlet og intensitets kurven havde vist et aftagende forløb som funktion af vekselfelts styrken.
På Figur 2.7.2 ses Zijderveld
plottet for prøve 25. Havde afmagnetiseringen gået godt ville plottet bestå
af en eller flere rette linier. Dette er ikke tilfældet for en eneste af prøverne,
hvilket igen tyder på at afmagnetiseringerne ikke er brugbare.
Generelt er data fra profil-2 bedre end dem fra profil-1. Prøverne
blev målt i en tilfældig orden. Prøver fra begge profiler var blandet. Det
betyder, at forskellen mellem de to profiler ikke skyldes måle tekniske årsager.
Et forsøg med tolkning af prøverne v.h.a. principal
component analyse
i computerprogrammet IAPD
gav intet resultat, i gennemsnit brugte det kun 3 datapunkter i Ziderveld
plottet til tolkningerne. De to grafer af prøve 25, er begge fremstillet i IADP.
Da 84 prøver giver i alt 168 grafer, derfor er de ikke udskrevet, men de findes på en af de vedlagte disketter som *.PLT filer (HP plotter format). På denne diskette er der vedlagt et shareware program der kan vise graferne på skærmen (printglw.exe ). Programmet skal køres under Windows (3.1 eller 95).
Da *.PLT filerne fylder meget er de pakket i to filer (Profil-1.zip og Profil-2.zip), et program til udpakning er ligeledes på disketten.
De rå data henholdsvis *.XYZ og *.SMD ligger ligeledes på denne diskette og er også
pakket med Pkzip
.
Da afmagnetiserings-resultaterne ikke kan bruges, vil den
videre behandling af data ikke følge den traditionelle tolkning indenfor palæomagnetisme.
En årsag til de dårlige målinger kunne ligge i en kraftig viskøs magnetisering af prøverne.
I Tabel 2.8.1 er prøve 61 fra Rokai profilet målt igennem i alt 10 gange. De 5 første målinger er lavet efter at prøven har været opbevaret i en dobbelt mu-metal afskærmning i 3 måneder. Før den blev placeret i afskærmningen har den været i et vekselfelt på 800 Oe og må anses for afmagnetiseret.
Efter de 5 første målinger placeres prøven i jordfeltet med pilen mod øst. 7 timer senere gentages de fem målinger, resultatet ses i den anden del af tabellen.
Ved en sammenligning af middelværdierne for de to måleserier, må intensiteten og deklinationen betegnes som uforandret. Inklinationerne varierer med 5 grader, hvilket umiddelbart synes af meget, men det skal ses på baggrund af en variation på 11 grader i den første serie. Usikkerheden på inklinationen må på baggrund af de to målinger sættes til +/- 5,5 grad. Med denne usikkerhed er der heller ingen tydelig variation af inklinationen.
Konklusionen af målingen bliver, at der ikke er tegn på viskøs
magnetisering i prøve 61.
Tabel 2.8.2 er viser de samme målinger som Tabel 2.8.1, men med prøve 33 i stedet for prøve 61. Prøve 33 er ca. 10 gange kraftigere end prøve 61. De to prøver er netop valgt fordi der er så stor forskel mellem deres intensiteter. De resterende prøver fra Rokai ligger alle med intensiteter mellem de to.
Prøve 33 viser heller ikke tegn på viskøs magnetisering.
Resultatet af sammenligningen er tydeligere end for prøve 61, da
reproducerbarhed
en for den enkelte måling er meget bedre for denne stærkere prøve. Således
er variationen for inklinationen under 3 grader for alle 10 målinger.
I den første behandling af profilerne tages der hensyn til prøvetagning en, og azimut. Denne behandling er foretaget i et regneark .
På bilag 2.1 er første kolonne til venstre prøvens nummer. Derefter kommer højden i meter fra bunden af profilet. Intensitet, prøve deklination og prøve inklination er resultatet fra SQUID målingen, hvorledes disse er udregnet kan ses i kapitel-1. Angivelsen af nøjagtigheden er lidt anderledes end beskrivelsen i kapitel-1
Ligning 2.9-1 beregner middelværdien for målingerne i X,Y og
Z retningerne, i forvejen er Hxi, Hyi og Hzi en
gennemsnit af mange enkelte målinger, hvor mange afhænger af
integrationstiden.
Udregningerne i Ligning 2.9-2 bliver udført i selve styreprogrammet, hvorimod beregningerne i Ligning 2.9-3 udelukkende bliver foretaget i regnearket. (Smm er ikke den samme som den Smm der bliver udregnet i den ny version af styre programmet).
Susceptibiliteten i bilag 2.1 er målt i laboratoriet, den
viste graf er den første måling. Efter afmagnetiseringen blev susceptibilitet
målt igen, men der var ingen væsentlig forskel.
Azimut er målt ved profilet (se Figur 2.5.2). Efter azimut følger
tre kolonner med prøve_x, prøve_y og prøve_z alle tre er udregnet i
regnearket og er de ortogonale komposanter af NRM
i prøverne (se Ligning 2.9-4).
De tre næste kolonner er udelukkende for at teste
beregningerne, her regnes tilbage til deklination og inklination. I Ligning
2.9-5 ses udregningen for kolonnen "Prøve add", hvor det afgøres
hvilket kvadrant prøvens NRM ligger i.
HVIS(FORTEGN(prøve_x)=-1;180;HVIS(OG(FORTEGN(prøve_x)=1;FORTEGN(prøve_y)=1);0;HVIS(OG(FORTEGN(prøve_x)=1;FORTEGN(prøve_y)=-1);360;0)))
I Ligning 2.9-6 ses udregningerne der ligger til grund for
kolonnerne med kontrollen af deklination og inklination.
Drejningen af prøven er relativ simpel, hvilket ses i Ligning
2.9-7.
Efter drejningen bliver prøven kompenseret for azimut,
bergningerne ses i Ligning 2.9-8
Azimut_x = Cos(azimut) * x_drej + Sin(azimut) * z_drej.
Azimut_y = Cos(azimut) * x_drej + Sin(azimut) * y_drej.
Azimut_z = z_drej.
Efter korrektion for azimut, er de ortogonale koordinater rigtige. Kolonne tre fra højre udregnes v.h.a. Ligning 2.9-5, men med de netop udregnede ortogonale koordinater.
De to sidste kolonner er de endelige deklinationer og
inklinationer.
I Ligning 2.9-9 ses Excel
udregningen for deklinations forskydningen.
HVIS(ARCTAN(y/x)*( site_add>180;ARCTAN(y/x) site_add -360;ARCTAN(y/x) + site_add)
I de følgende afsnit vil den alternative behandling/tolkning
af resultaterne fra Rokai blive dokumenteret. Data behandlingen er ikke baseret
på tolkning af enkelte prøver, men er baseret på hele profiler.
Afmagnetiserings-resultaterne kan ikke bruges på den
klassiske måde. Det giver ingen mening at lave Fisherstatistik
, når afmagnetiseringen giver så forskellige resultater for den enkelte prøve.
På Figur 2.10.1 ses graferne for inklination for de to måleserier.
Til venstre er inklinationen for den første måleserie JL_R2 plottet (samme som
Figur 2.6.2). Til højre er JL_RO
plottet, alle værdierne er for afmagnetiserings-trin 0.
Der er ca. 1 måned mellem de to målinger. Desuden er JL_R2 foretaget udenfor Helmholtz spolerne og JL_RO indenfor. I kapitel 1 forklares forskellen.
Målingerne udenfor spolerne (JL_R2) antages at være de mest nøjagtige. Det ses på graferne at de stort set er ens, men JL_RO har mere "flimmer" specielt ses dette fra 2 til 4 meters højde. Forskellen mellem de to grafer kommer for alvor til udtryk ved lave intensiteter.
Da NRM komponenten i prøverne er størst i z retningen, vil fejlen være størst ved sammenligning af deklinationerne. På Figur 2.10.2 kan man se hvor meget det drejer sig om. Ved sammenligningen skal man huske at -180=180.
Sammenligningen af intensiteterne på Figur 2.10.3 viser også
den store lighed mellem de to måleserier.
Resultatet af sammenligningerne bliver at målingerne stort set er ens. Kendskab til SQUID'ens støjniveau i forhold til Helmholtz spolerne resulterer i en større vægtning af data fra JL_R2 målingerne.
Graferne på Figur 2.10.1, Figur 2.10.2 og Figur 2.10.3 er
ikke renset for usikre målinger, eller prøver der er taget i folder/grænser.
Alle data er med.
At de to måleserier er så ens betyder, at der ikke er tilført prøverne en magnetisering i laboratoriet.
SQUID'en måler tilsyneladende tilfredsstillende for
intensiteter over 0,1 mA/m, idet data kan reproduceres.
Nowaczyk Norbert.R., Frederichs Thomas.W., Eisenhauer Anton og Gard Gunilla (se litteraturlisten) opstiller dybdevariationerne for deklination og inklination for forskellige afmagnetiserings-trin. Denne metode er anvendt på Figur 2.10.4 og Figur 2.10.5. Deklinationerne viser næsten det samme mønster i de 3 første afmagnetiserings-trin, men derefter begynder der at komme meget "flimmer" på graferne. Inklinationen varierer næsten ikke med afmagnetiseringen, hvilket igen skyldes den stærke z- komposant.
De to grafer snyder lidt, idet den valgte skala er meget grov.
Et punkt der tilsyneladende har den samme værdi i to afmagnetiserings-trin, kan
talmæssigt let variere 10.
Baggrunden for Figur 2.10.4 og Figur 2.10.5 kan ses på bilag
2.3 til bilag 2.7.
Den grove sammenligning af de forskellige afmagnetiserings-trin viser, at der ikke sker de store ændringer ved afmagnetisering op til 150 Oe. Hvad der sker senere er ikke muligt at fastslå, p.g.a. den manglende opløsning i magnetometret.
Afmagnetiseringen viser, at inklinationen er en stabil
komponent, som bliver reproduceret med stor nøjagtighed (indtil intensiteten
bliver for lille). Deklinationen kan reproduceres, men med usikkerhed.
Det antages, at der ikke er nogle sekundære magnetiseringer
i prøverne (p.g.a. den dårlige afmagnetisering kan det ikke vides med
sikkerhed).
Alle de foregående grafer er baseret på alle data i
profilet. Skal profilet tolkes som en tidsmæssig variation over jordens
magnetfelt, skal flere af prøverne udelades. Specielt skal prøver der ligger i
en fold
behandles for sig selv. I afsnit 2.5 ses hvor den enkelte prøve er taget. På
skitserne kan man se at prøverne 53,54,55,56,57 og 58 er taget i forbindelse
med to folder og derfor skal udelades af den tidsmæssige "log" kurve.
Andre prøver er taget i hældende lag og skal derfor korrigeres før de kan
komme med på kurven. Det drejer sig om prøverne 1-12, som i første omgang
udelades.
De forgående grafer viser, at der ikke er den store variation mellem de
forskellige afmagnetiserings-trin, derfor har jeg valgt at tage gennemsnittet af
JL_R2, JL_RO AF-0, AF-30, AF-50;60; AF-100 og AF-150. P.g.a. magnetometrets
usikkerhed ved små intensiteter, har jeg lavet en vægtning
af de forskellige måleserier. I Tabel 2.10.1 ses vægtningen.
På Figur 2.10.6 ses resultatet af denne rensning
og vægtning af data.
Argumenterne for profil 2 er de samme som for profil-1. På Figur 2.10.7 ses sammenligningen af JL_R2 og JL_R0 (AF=0). Det ses at intensiteterne, deklinationerne og inklinationerne for de to måleserier er så godt som ens.
Profil-2 er generelt bedre end profil-1. Støjen er meget mindre.
På bilag 2.8 til 2.11 ses beregningerne for de følgende
grafer.
De endelige data for profil-2 ses på Figur 2.10.10. Hvorledes
de forskellige målinger er vægtet i gennemsnittet ses i Tabel 2.10.2.
De to profiler er taget på hver sin side af flodleje t og der er ca. 2,5 meters højdeforskel mellem dem. For at kunne sammenligne de magnetiske vektorer i profilerne, har jeg forskudt profil-2 i forhold til profil-1 med 2,5 meter. Dette ses på Figur 2.10.11. Meter angivelsen på graferne skal forstås som profil-1's position, og profil-2 + 2,5 meter..
Der er tydeligvis en korrelation mellem de to kurver, men der er også store forskelle. Den mest åbenbare forskel er forskydningen af profil-2. Det ser ud til at profil-2's inklination generelt er ca. 15 grader mindre end profil-1's.
En forklaring på forskydningen kunne være en større
kompaktering
af profil-2, men der er også en sandsynlighed for at forskellen skyldes de
bedre målinger af profil-2.
Sammenligningen af deklinationerne er ikke så let, da de
springer meget. På Figur 2.10.12 ses sammenligningen af deklinationerne, men da
det er meget uoverskueligt, er der på Figur 2.10.13 lavet en sammenligning af
de første 5 meter.
Også for deklinationerne ses en tydelig forbindelse mellem de
to kurver. Profil-1 har to store "spiks
" hvor deklinationen når op på 180 grader. De to toppe ses ikke på
profil-2, som i intervallet er jævnt faldende.
De to profiler ligner hinanden i grove træk. De forskelle man ser skyldes dels måle usikkerheden og det faktum at prøverne ikke er udtaget i nøjagtig samme højder.
Usikkerheden i profil-2 er mindst, men tilgengæld er der taget mange flere prøver i profil-1. Dette betyder, at det ikke er muligt at afgøre hvilket profil der viser det rigtige når profilerne er forskellige.
På de foregående grafer kan man se, at der ikke er den store forskel mellem de to profiler når profil-2 bliver forskudt 2.5 meter ned.
På Figur 2.10.14 og Figur 2.10.15 er de to profiler sat sammen. Valget af data i de to grafer er sket ud fra en vurdering af usikkerheden i de to profiler og dækningen i det pågældende niveau.
Graferne over Inklination og Deklination for Rokai, som ses på
de nedenstående grafer er forbundet med stor usikkerhed. Den gennemsnitlige
usikkerhed vurderes til +/- 10 for Inklinationen og +/- 20 for Deklinationen. I
de endelige grafer er kun medtaget data fra intervallet mellem 1 og 6 meter, da
kun dette område har en data frekvens, der er stor nok til en kontinuert kurve.
Dateringen af profilerne er temmelig usikker. En kulstof-14 test (C-14) giver i 0,65 meters højde i profil-1 en alder på ca. 40.000 år. P.g.a. unøjagtighed i metoden ved dateringer over ca. 15.000 år, må de 40.000 år betragtes med en usikkerhed på næsten 10.000 år.
Der er lavet endnu en C-14 datering, nemlig i 5 centimeters højde. Alderen anslås til at ligge i intervallet 40.000-52.000 år.
Da sedimentations raten ikke kendes i området, er det eneste
"sikre" man kan sige, at profilerne er yngre end 50.000 år.
Ved at antage en konstant sedimentations rate, kan man lave en
meget grov tilnærmelse til alderen. Resultatet bliver at intervallet fra 1-6
meter strækker sig fra ca. 40.000 år til 25.000 år BP. Der er ingen tvivl om
at denne bestemmelse er meget usikker, men det er det bedste der kan gøres med
de foreliggende data.
I den følgende tolkning vil graferne på Figur 2.10.14 og
Figur 2.10.15 blive betragtet som repræsentativ for Rokai og dermed de to
profiler. I det foregående afsnit er usikkerheden beskrevet, så i det følgende
vil der hovedsageligt blive set bort fra usikkerheden.
Det er ikke muligt at sige noget om palæointensitet en ud fra de foreliggende data. For at kunne måle ændringer i magnetfeltets styrke kræves der meget homogene prøver med samme susceptibilitet.
På Figur 2.10.6 og Figur 2.10.10 ses at intensiteten for de to profiler er meget afhængig af susceptibilitet. Kurverne for susceptibilitet og intensitet er næsten identiske, hvilket betyder at intensiteten i prøverne er en funktion af prøvens muligheder for at holde på en magnetisering.
Det er derfor svært ud fra prøverne at vurdere om jordens felt i perioden har været kraftigt eller svagt. Den store variation i prøverne kunne tyde på et svagt felt, som måske er ved at vende (meget usikker tolkning).
På Figur 2.11.1 er susceptibiliteten plottet som funktion af
intensiteten og der er lavet en lineær regressionen
af punkterne. Selvom der er store udsving fra linien er sammenhængen dog
tydelig.
Deklinationen er den komponent der varierer mest. Selv i dag
varierer den ca. 0,2/år, så det er almindeligt at deklinationen varierer, men
de store forskelle der er resultatet af Rokai målingerne må have en anden
forklaring. Hvis magnetfeltet er svagt er det netop deklinationen der vil vise
det først, da det er den svageste komponent.
Inklinationen varierer også en del, navnlig i starten (1,6
m.) hvor den kan aflæses til ca. -45, som ligger tæt på det modsatte af hvad
den er i dag for området (ca. +65). Dette kunne tyde på en eksklusion. Det ser
dog ikke ud til at deklinationen skifter 180 grader i samme dybde, men den
skifter fra -25 til +60, hvilket med disse data ikke udelukke en eksklusion. Det
faktum at skiftet kun ses i en enkelt prøve, gør det svært at argumentere for
en eksklusion. Hvis prøven er i orden er det en meget kort eksklusion.
Et andet muligt skift af jordfeltet ses i en dybde på lige
over 4 meter. Her er inklinationen kun nede på omkring 0, men deklinationen ser
ud til at være midt i et skift.
I profilerne findes ikke noget entydigt bevis på en
eksklusion, men der er flere fingerpeg på, at feltet ikke er helt stabilt i
perioden. Det der ses på graferne kunne meget vel være flere forkastede
reversaler. Dette ville også forklare det tilsyneladende svage felt i perioden
og dermed de "dårlige" målinger.
Et af de bedste beviser på at jordfeltet har skiftet indenfor
de sidste 50.000 år er analysen af Mono Lake. De fleste målinger der foretages
i samme tidsepoke bliver derfor sammenlignet med kurverne fra Mono Lake. På
Figur 2.12.1 ses netop en sammenligning mellem to målinger (Conway F.Michael,
Diehl Jimmy.F., Rose William.I. og Matías Otoniel). Under sammenligningen ses
resultaterne fra Rokai.
Her ovenover ses 3 forskellige målinger af det magnetiske felt. I alle tilfælde vurderes alderen af sedimenterne til at være yngre end 50.000 år. Der skal ikke lægges vægt på de absolutte værdier af inklination og deklination, idet målingerne er foretaget forskellige steder på jorden.
For alle 6 grafer er y- aksen en dybde angivelse. Dette hænger sammen med den store unøjagtighed i datering erne. Resultaterne kan dog sammenlignes alligevel.
Ved at betragte "mønstret" i graferne, kan man overbevise sig om en fælles påvirkning i alle tre tilfælde.
Resultatet fra Rokai er ikke så tydeligt, som resultaterne fra de to andre steder, men jeg mener at kunne se en sammenhæng mellem graferne, specielt i inklinationerne, når reversen sættes til en højde på 1,6 meter i Rokai profilerne. Rokai målingerne ligner mest målingerne fra den Californiske golf , idet der er flere små spring.
Efter eksklusionen bevæger inklinationen sig over nul og vender først et godt stykke over den nutidige inklination. Dette er meget tydeligt alle tre steder. Efter udslaget mod højre finder inklinationen et niveau der ligner det nutidige. Rokai profilerne indikerer endnu en periode med skiftende retning, inden inklinationen bliver nutidig. Denne lidt svagere eksklusion er meget tvivlsom og bygger kun på en enkelt prøve i det ene profil. Der er tilsyneladende ingen tegn på denne eksklusion i resultaterne fra de to andre.
Rokai resultaterne fremstår ikke så sammentrykket som de to andre, dette er en kombination af mindre kompaktering af lagene og valget af skala på plottet.
Ved sammenligning af inklinationerne er resultaterne fra Rokai overraskende gode, det er straks værre med deklinationen.
Den bedste sammenligning af deklinationerne fås mellem Mono Lake og en spejling af Rokai deklinationerne i nul, ellers er der tilsyneladende ikke den store lighed mellem deklinationerne.
At deklinationerne er forskellige kommer ikke som nogen stor
overraskelse idet det for alle tre steder er den svageste komponent.
I forbindelse med behandlingen af måleresultaterne er der
brugt følgende programmer.
Den ovennævnte rækkefølge er repræsentativ for udviklingen af data behandlingen. Først bliver prøverne målt igennem, hvilket sker med F.I.T. programmet. Programmet bliver også brugt til de første plots af data, for at følge udviklingen af afmagnetiseringen og eventuelt stoppe når resultaterne begynder at afvige ekstremt. En mere detaljeret gennemgang af programmet ses i kapitel 1.
I anden fase bruges IAPD. Her tages en enkelt prøve ind i
programmet. Programmet kan v.h.a "final element analyse", udregne den
retning som har den mindste statistiske afvigelse. Beregningerne tager hensyn
til alle afmagnetiserings-trinene og er en avanceret form for lineær
regressions analyse.
Meget få af prøverne giver brugbare resultater i IAPD, idet afvigelserne i afmagnetiseringen er så store, at analysen kun bygger på 2 eller 3 datapunkter. På Figur 2.13.1 ses IAPD's skærmbillede efter importering af data. I menubjælke n ses hvilke funktioner programmet tilbyder.
I IAPD blev alle prøverne plottet enkeltvis. Der blev lavet
to plot for hver prøve, et stereoplot
med afmagnetiseringskurve og et Zijderveld plot
, på Figur 2.7.1 og Figur 2.7.2 ses et eksempel på plottene fra en prøve. De
resterende plot er på den vedlagte diskette.
De dårlige afmagnetiserings-data gjorde som sagt, at de normale tolknings programmer til palæomagnetiske data ikke kunne bruges. Jeg undersøgte, om der var andre programmer, der kunne tilbyde en behandling af meget usikre data, men fandt ingen. Jeg havde brug for et program, der kunne vise flere prøver på en gang og som understøttede en manuel (subjektiv), analyse af den magnetiske retning.
Det første skridt til udviklingen af programmet blev således
en implementering af de forskellige plots Stereo plot, Zijderveld og
afmagnetiseringskurver. Plottene blev lavet således, at 15 prøver kunne vises
samtidig på skærmen. På Figur 2.13.2 ses et eksempel fra profil-2. Det er
stereo plottene fra de første 14 prøver. Til venstre på billedet ses de
forskellige plot muligheder.
Programmet er skrevet i Visual Basic 3 og 4 med nogle enkelt pascal 7 rutiner indbygget som selvstændige programmer. Hele brugerflade n opbygget med knapper og "tryk / slip". Således skifter man mellem Zijderveld og Stereoplot ved tryk på en knap. Trykkes der på selve plottet bliver den valgte graf forstørret til hele skærmen.
Oversigts grafikken er bygget på "bitmaps", men der
er også mulighed for at lave plots i vektor format (Windows WMF format
). I hoved menuen skal der blot vælges "fast presentation", hvilket
giver mulighed for at plotte den enkelte prøve. Graferne i dette menu punkt kan
eksporteres til en WMF fil, eller direkte til "clipboard
et". Der er mange indstillings muligheder i disse plot. Menu punktet er tænkt
som en hurtig præsentation af prøve data.
Importen af data til programmet er hovedsagelig baseret på de filer der kommer fra SQUID'en (*.SMD filer), men der er også lavet et menupunkt der gør det muligt at importere fra andre formater så længe de findes som ASCII data.
Efter importen laves der en ASCII tekst fil, hvor alle filerne er sat sammen bortset fra deres "header", denne fil er velegnet til brug i graf programmer f.eks. Grapher. Efter at denne fil er lavet skannes filen igennem, programmet konverterer teksten til tal jf. de opgivne søjler.
Efter konverteringen gemmes data i en MS Access database fil (PAL-FIL.MDB ) dette er en normal database som direkte kan læses i Access og dermed sorteres i programmet f.eks. kan der sorteres efter et bestemt afmagnetiserings-interval, som der ses mange eksempler på i denne tekst. Hvis man vælger at gemme sine data, er det denne database fil der bliver gemt, men under et andet navn.
Programmet tilbyder en subjektiv udvælgelse af den palæomagnetiske
retning i prøverne. Metoden er baseret på Zijderveld diagammerne, hvor
afmagnetiseringen under ideelle forhold vil beskrive en eller flere rette linier
og til sidst ende i nul. I programmet bliver data punkterne for den valgte prøve
plottet. Herefter er det muligt manuelt at sætte linien (eller linierne). Et
eksempel fra denne visuelle udvælgelse ses på Figur 2.13.3, deklinationen er
valgt og programmet venter nu på en linie der kan bestemme inklinationen.
Deklinations data er markeret med blå og inklination med rød.
Pal-fil programmet tilbyder flere forskellige statistiske beregninger af data (bl.a. Fischerstatistik). Desuden er det muligt at lave diverse "log" kurver i programmet.
Der er ikke skrevet en egentlig manual til programmet, idet
opbygningen med knapper skulle give et intuitivt overblik over mulighederne,
desuden er der er hjælpe tekster overalt i programmet.
Programmet kører bedst under Windows 95 , idet der er mange 32 bits koder, men det kan også køre under Windows 3.11. Der kan være problemer med skærm opsætningen idet programmet er skrevet til en skærm opløsning på 1024 x 768 punkter, vælges en mindre, er der dele af menuerne der ikke kan ses.
For at spare tid i program udviklingen har jeg gjort stor brug af eksisterende DLL filer . En ulempe er dog, at programmet bliver stort når alle disse Visual Basic biblioteks filer skal med (programmet fylder 5 disketter pakket med alle filer). Jeg har derfor valgt ikke at sende programmet med specialet, men programmet er installeret sammen med SQUID magnetometret og kan benyttes på denne computer. Ved stor interesse kan programmet selvfølgelig udleveres.
På trods af den dårlige afmagnetisering er det lykkes at måle en inklinations variation der kan sammenlignes med andre målinger i den samme tidsperiode. Målingerne er usikre og konklusionerne derfor også, men jeg mener at data indsamlet fra Rokai profilerne er endnu et indicium om et svagt magnetfelt for under 40.000 år siden.
Desværre er statistikken for de målte data meget dårlig, så
målingerne er ikke egnet til videre tolkninger.
Hvis prøverne var blevet målt på vores nye SQUID
magnetometer, som er 3-4 gange bedre end det gamle, kunne resultatet have set
anderledes ud. Det er dog ikke muligt at bekræfte, uden at tage til området og
indsamle en ny serie af data.