Amplitude variation of marine magnetic anomalies

Zusammenfassung

Um den langwelligen Anteil der Amplitudenvariation der marinen Magnetfeldanomalien zu bestimmen, wurden 16 Profile untersucht (8 über den Mittelatlantischen Rücken, 5 über den Ostpazifischen Rücken und 3 über den Indischen Ozean). Die einzelnen Profile wurden hierzu auf das Alter ausgewählter Anomalien normiert und jeweils auf die gleiche Breite von 45 ° transformiert. Beide Rücken zeigen qualitativ den gleichen Trend, mit einer deutlich dominierenden Zentralanomalie über der Rückenachse. Die Anomalien der Rückenflanken weisen graduell abnehmende Amplituden auf, bis schließlich im Altersbereich von 10 bis 30 Mill. Jahren ein Minimum erreicht wird. Jenseits dieses Minimums nehmen die Amplituden langsam wieder zu und erreichen beim Beginn der mesozoischen Anomalien wieder ein Maximum. Allerdings zeigten sich im Absolutwert der Magnetfeldanomalien der beiden Ozeane deutliche Unterschiede. Die beobachtete Amplitudenvariation kann durch eine entsprechende Variation der natürlichen remanenten Magnetisierung der oberen 1000 m der Ozeanbasalte erklärt werden, wie sie auch aus einzelnen Proben des Deep Sea Drilling Projekts bestimmt wurde. Modellrechnungen führen auf ein 3-Schichten-Modell für die Quellen der marinen Magnetfeldanomalien: Eine oberste, ca. 1000 m mächtige Basaltschicht (etwa entsprechend der seismischen Schicht 2) mit altersabhängiger Magnetisierung, sowie zwei Schichten — entsprechend den seismischen Schichten 3A und 3B — mit altersunabhängiger Magnetisierung. Die wahrscheinlichste Ursache für die Altersabhängigkeit der Magnetisierung der obersten Schicht von Ozeanbasalten ist eine fortschreitende Tieftemperatur-Oxidation der magnetischen Minerale in den Gesteinen.

Abstract

To determine the large-scale amplitude variation of marine magnetic anomalies, 16 profiles have been analysed, 8 across the Mid-Atlantic Ridge, 5 across the East Pacific. Rise and 3 across the Indian Ocean. The profiles were normalized to the age of the anomalies and finally transformed to the same latitude of 45 °. Both ridges show qualitatively the same trend, with the central anomaly over the spreading axis clearly dominating. The flanking anomalies gradually decrease in amplitude until a minimum is reached over an age range from 10 to 30 Ma. Beyond this minimum the anomaly amplitudes progressively increase again to another maximum near the onset of the Mesozoic magnetic anomalies. There exists, however, a distinct difference in the absolute value of the magnetic anomalies for the two oceans analysed. The observed amplitude variation can well be explained by a corresponding variation of the natural remanent magnetization of the upper 1000 meters of oceanic basalts as measured on individual samples from the Deep Sea Drilling Project. Model calculations lead us to propose a 3-layer model for the sources of marine magnetic anomalies: an uppermost layer of 1000 m basalt (corresponding more or less to seismic layer 2) with age-dependent magnetization and two layers, corresponding to seismic layers 3A and 3B with age-independent magnetization. The most likely cause for the age-dependency of magnetization of the uppermost layer of oceanic basalts is gradual low-temperature oxidation of the magnetic minerals contained in the rocks.

Résumé

En vue de déterminer la variation d'amplitude à grande échelle des anomalies magnétiques marines, 16 profils ont été analysés: 8 à travers la crête médi-atlantique, 5 à travers la crête du Pacifique oriental et 3 dans l'Océan Indien. Les profils ont été normalisés à l'âge des anomalies et finalement transposés à la même latitude de 45°. Les deux crêtes montrent qualitativement la même tendance, avec une anomalie centrale clairement dominante au-dessus de l'axe de la dorsale. Les anomalies relevées de part et d'autre décroissent graduellement en amplitude jusqu'à atteindre un minimum correspondant à un âge de 10 à 30 Ma. Au-delà de ce minimum, les amplitudes augmentent de nouveau progressivement jusqu'à un autre maximum au début des anomalies mésozoïques. Il existe cependant une nette différence de valeur absolue entre les deux océans. Les variations d'amplitude observées peuvent s'expliquer par une variation correspondante du magnétisme rémanent naturel dans les 1000 m supérieurs des basaltes océaniques, telle qu'on la mesure sur des échantillons isolés recueillis part le Deep Sea Drilling Project. Les calculs de modélisation nous amènent à proposer un modèle à 3 couhes pour rendre compte de l'origine des anomalies: une couche supérieure de 1000 m de basalte (correspondant plus ou moins à la deuxième couche sismique) avec un magnétisme fonction de l'âge, et deux couches plus profondes, correspondant aux couches sismiques 3A et 3B, avec un magnétisme indépendant de l'âge. La cause la plus probable de la dépendance de l'âge dans la couche supérieure est l'oxydation progressive à basse température des minéraux magnétiques contenus dans le basalte.

Краткое содержание

Чтобы определить дли нноволновую часть ам плитуды аномалий магнитного поля пород океанов, ис следовали 13 профилей (8 из Атланти ческого и 5 из восточно й части Тихоокеанског о срединно-океанских хребтов). Учитывали только те п рофили, возраст котор ых соответствовал изве стным полосам разнов озрастных магнитных аномалий, и которые располагали сь по широте 45°. Оба хребта проявляют общую количественную тенденцию с явным пре обладанием централь ных аномалий вдоль их про дольной оси. Аномалии крыльев хребтов проя вляют постепенное ум еньшение амплитуды, достигающ ей минимума в интерва ле возраста 10–30 миллионов лет. По ту сторону этог о минимума амплитуда с нова постепенно возр астает и достигает своего мак симума к началу мезоз ойских аномалий. Но абсолютн ые значения магнитны х аномалий проявляют явные разл ичия в обоих океанах. Наблюдаемые колебан ия амплитуд можно объ яснить соответствующими ва риациями остаточног о магнетизма в верхних 1000 м океаниче ского базальта, котор ый был определен на отде льных пробах, получен ных при бурении в рамках п роэкта DSDP. Чтобы устано вить причины аномалий маг нитного поля этих оке анов провели модельные по дсчеты на 3-? слойной мо дели: Верхний, базальтовый слой, примерно в 1000 м, соответствующий сейсмическому гориз онту 2, с магнитизмом, зависимый от возраст а пород, а также два гор изонта, соответствующие сей смическим горизонта м 3 А и 3 В, с магнетизмом, не зависимый от возраст а. Кажется наиболее вер оятным предположени е, что зависимость магнети зма от возраста в верх них слоях океанических базаль тов есть следствие увеличивающегося окисления намагниче нных минералов пород, протекающее при низк ой температуре.