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Die magnetische Suszeptibilität und ihre Anwendungsmöglichkeit zur Rekonstruktion orbital gesteuerter Klimaschwankungen – eine Fallstudie an pelagischen Karbonaten der norddeutschen Oberkreide

[The use of magnetic susceptibility measurements for reconstruction of orbitally driven climatic changes – a key study on Upper Cretaceous pelagic carbonates, Northern Germany]

de Wall, Helga; Niebuhr, Birgit

Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft Band 155 Heft 2-4 (2005), p. 329 - 342

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published: Jun 1, 2005

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ArtNo. ESP171015502018, Price: 29.00 €

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Kurzfassung

In Gesteinen mit Volumensuszeptibilitäten im diamagnetischen bzw. schwach paramagnetischen Wertebereich (-10-5 SI bis +10-5 SI) müssen mögliche Überlagerungen von dia- und para- bzw. ferromagnetischer Suszeptibilität in Betracht gezogen werden. Dieser Wertebereich wird insbesondere von Karbonatgesteinen abgedeckt, deren Suszeptibilitätslogs häufig zur Analyse der orbital gesteuerten Zyklizität der Sedimentation (Milankovitch-Zyklen) verwendet werden. Diese Studie stellt einige Grundlagen zur Interpretation von Suszeptibilitätsdaten zusammen und analysiert das Suszeptibilitätslog eines Profils in Kalk/Mergel-Rhythmiten der Lehrter Westmulde aus der Oberkreide in Norddeutschland. Dieses Profil zeigt sich ständig wiederholende, allmähliche Schwankungen des Karbonatgehaltes, die überwiegend auf die wechselnde orbital gesteuerte Produktivität des karbonatischen Phytoplanktons zurückgeführt wird. Auf der Basis von geochemischen Analysen werden dia- und paramagnetische Suszeptibilität rückgerechnet und ihre Anteile an der Gesamtsuszeptibilität diskriminiert. Im Frequenzspektrum dieser Anteile an der Suszeptibilität sind insbesondere Zyklen der langen Exzentrizität mit 413 ka und der kurzen Exzentrizität mit ca. 100 ka dokumentiert, die bei Betrachtung der Gesamtsuszeptibilität nicht abzuleiten sind.

Abstract

Rocks susceptibilities in the range of diamagnetic to weak paramagnetic values (-10-5 SI to +10 SI) may be controlled by overlapping dia-, para- and/or ferromagnetic mineral components. Such a range of susceptibilities is often realized in carbonates which frequently were analysed for identification of palaeoclimatic cycles driven by changes in the Earth’s orbit (Milankovitch-cycles). This study introduces some theoretical background information that is needed for interpretation of magnetic susceptibility logs in carbonates. Furthermore, a key study on Upper Cretaceous marl-limestone rhythmites from the Lehrte West Syncline, northern Germany, is presented where the cyclic variation of carbonate content has been related to orbitally forced productivity of phytoplankton. Based on geochemical data the dia- and paramagnetic contribution to the bulk susceptibility is calculated. In the frequency spectra of dia- and paramagnetic susceptibility the long eccentricity with 413 ka and the short eccentricity with ca. 100 ka can clearly been identified, while a correlation in the frequency pattern of bulk susceptibility is not indicated.

Keywords

magnetic susceptibilitymarl-limestone rhythmitesMiddle Campaniantime series analysisMilankovitch cycles