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Krustenfeld hindeutet. Schließlich dominiert ab Wellenlän-
gen von 2500 km, entsprechend dem harmonischen Grad
` D 15 , das im Erdkern erzeugte Hauptfeld, wie wei-
ter unten gezeigt wird. Aus der Kugelfunktionsanalyse des
NGDC-720-Modells kann daher das Krustenfeld durch ei-
ne Entwicklung basierend auf den Gauß-Koeffizienten für
` D 16 bis ` D 720 dargestellt werden, was imWesentlichen
dem Wellenlängenbereich von 2500 km-50 km entspricht.
Die Begrenzung bei ` D 720 entspricht einer Wellenlänge
von 30 Bogenminuten, was eine Auflösung von 15 Bogen-
minuten ergibt. Die entspricht am Äquator einer Entfernung
von etwa 30 km. Für Wellenlängen ab 2500 km, entspre-
chend dem harmonischen Grad ` 6 15 , ergibt sich für das
im Erdkern erzeugte Hauptfeld ein sehr rotes Spektrum, in
dem die großen Wellenlängen (kleine harmonische Grade)
dominieren. Dass dies auf eine Summe weit von der Erd-
oberfläche entfernter Prozesse hindeutet, die das Magnetfeld
erzeugen, ergibt sich aus der folgenden Überlegung 55 :Für
das Leistungsspektrum R gilt nach Backus et al. ( 1996 ) :
hieraus 10 S = 2
S = 2 .
Wählt man nun zur Bestimmung der Steigung S entspre-
chend ( 5.52 ) dieGrade ` 1 D 1 und ` 2 D 15 mit den
zugehörigen Leistunge n R ` 1 D 10 0 und R ` 2 D 10 8;5 ,so
erhält man S D0;556 und mit r E D 6371 km als Quell-
tiefe r 0 des ersten, steilen Astes des Leistungsspektrums
r 0 D 3318 km. Hieraus kann man schließen, dass die das
erdmagnetische Hauptfeld erzeugenden Prozesse knapp un-
terhalb der bei r D 3480 km liegenden Grenze zwischen
Erdmantel und flüssigem äußeren Erdkern ablaufen.
Regionale Feldänderungen bezeichnet man als Anomali-
en. Die in Abb. 5.20 gezeigte Karte der Magnetfeldanomali-
en der Erde beruht auf der ersten globalen Kompilation des
gesamten Schatzes an Information über das Erdmagnetfeld,
welcher in über 50 Jahren in Befliegungen der Landober-
fläche, Messungen auf Schiffen und Beobachtungen von
Satelliten aus gewonnen wurde:
- Regionale Anomalien mit einer Ausdehnung von mehr als
4000 km haben ihre Quellen im äußeren Erdkern. Anoma-
lien mit einer Ausdehnung von 200 km-4000 km fehlen
im Allgemeinen, da der obere Mantel keine Beiträge lie-
fert (keine Konvektionsströme; Curie-Temperatur).
- Lokale Anomalien mit einer Ausdehnung von weniger als
200 km sind lokalen Ursprungs. Beispiele sind Lagerstät-
ten, die Streifenmuster am Ozeanboden (Abb. 5.21 ) und
Vulkane. Lokal stark begrenzte Anomalien von mehr als
1000 nT werden durch Blitzschlag verursacht.
Die in Abb. 5.20 dargestellten Magnetfeldanomalien re-
präsentieren Felder mit Wellenlängen von unter 2500 km
in der Erdkruste und möglicherweise im oberen Mantel,
welche den metamorphen, thermischen, petrologischen und
Redoxzustand der betreffenden Gesteine widerspiegeln. In
den meisten Fällen machen diese Anomalien weniger als
1% der Totalfeldstärke aus. Die Tiefe, in welcher Gestei-
ne ihre natürliche Magnetisierung aufgrund der Temperatur
(Curie-Temperatur; siehe Abschn. 5.4 ) verlieren, variiert
zwischen ca. 20 km und lediglich 2 km in stabiler konti-
nentaler bzw. junger ozeanischer Kruste. Die Untersuchung
der Magnetisierung der Erdkruste liefert wichtige Beiträ-
ge zum Verständnis der Geodynamik der Lithosphäre. Sie
trägt zudem zur Abgrenzung möglicher Lagerstätten und
geologischer Provinzen bei. Schließlich hilft sie bei der
Identifizierung von durch Meteoriteneinschläge gebildeten
Strukturen, Gangmineralisierungen und Störungen sowie an-
deren geologischen Einheiten, welche einen magnetischen
Kontrast zu ihrer Umgebung bilden.
Die weltweit größte lokale Anomalie wird von den Ei-
senerzlagerstätten bei Kursk in Russland hervorgerufen
(Abb. 5.20 ) , wo im größten bekannten Eisenerzbecken ge-
schätzte 55 Milliarden Tonnen Eisenerz lagern mit einem
durchschnittlichen Eisengehalt zwischen 32% und 69%.
Die Ursache der Anomalie in Bangui (Zentralafrikanische
D
r E = r 0 und schließlich: r 0 D
r E 10
/ D D j B ` j 2 E D .
` X
/ 2` C 4 .` C 1/
g m
` / 2 C .
h m
` / 2 ;
R ` .
r
r E =
r
Œ.
m
D 0
(5.51)
wo hi die Mittelung über die Kugelfläche bedeutet. Auf der
Erdoberfläche gilt r
D D j B ` j 2 E D
D
r E und somit: R ` .
r E /
.` C 1/ P ` mD 0 Œ. g m
` / 2 C . h m
` / 2 . Damit lässt sich ( 5.51 ) um-
/ 2` C 4 R ` .
formen in: R ` .
, was logarithmiert die
Gleichung einer Graden ergibt und damit eine grafisch einfa-
chere Form: log . R ` . r // D log . R ` . r E //C.2`C4/ log . r E = r / .
Die Differenz dieses Ausdrucks für zwei Werte von ` , ` 1 und
` 2 , ergibt:
log R ` 2 . r / log R ` 1 . r /
` 2 ` 1
r
/ D .
r E =
r
r E /
ƒ‚
S
log R ` 2 . r E / log R ` 1 . r E /
` 2 ` 1
D 2
log
.
r E =
r
/ C
:
(5.52)
Man nimmt nun in erster Näherung an, dass die physikali-
schen Prozesse, die das Dipolfeld, das Quadrupolfeld usw.
erzeugen, alle etwa gleich stark sind, da sie alle durch die
Konvektionsströme im äußeren Erdkern angetrieben wer-
den. In diesem Fall muss die Leistung für jeden dieser
Prozesse bei gleichem Grad ` gleich groß sein. Deshalb
geht man mathematisch auf die Quellen zu, indem man r
verändert bis das Spektrum „weiß“ wird, die Leistung al-
so für jede Frequenz (bzw. jeden Grad) gleich groß ist.
Damit wird die linke Seite für diesen Radius r
D
r 0
zu
null, da R ` 1 D R ` 2
ist. Man erhält somit für die Steigung
D log R ` 2 . r E / log R ` 1 . r E / =.` 2 ` 1 / ,
D2 log r E
r 0
S
55 persönliche Mitteilung Volker Haak, Blankenfelde
 
 
 
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