Magnetic-Stratigraphic and Magnetic-loggin
- Details
- Category: Geology
- Published Date
- Written by John Løndal
- Hits: 49
|
Basis foundation for magnetic-Stratigraphic Secular variation for the last 2000 years Polarity change Dating with GPTS Magnetic-Stratigraphic and Bio-Stratigraphic Suceptibility Stratigraphic comparison Calculation on drilcore NRM vectors in space 3D magnetic measurement Continuous measurement in a bore hole Calculation on vectors in a bore hole Magnetic-Stratigraphic modelling in a bore hole Result of matrix calculation Modelling response in a bore hole Future measure device Magnetic-Stratigraphic example The whole truth about sea floor spreading
|
|||||
What is Paleomagnetic ?
- Details
- Category: Geology
- Published Date
- Written by John Løndal
- Hits: 50
Kort beskrivelse af Paleomagnetisme
Paleomagnetismen kom for alvor i gang da teorien omkring pladetektonikken blev kendt. De magnetiske striber på havbunden kunne nu sættes i forbindelse med havbundsspredningen. De føste 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 nært så ens 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 hoved felter, dipol feltet og nodipol 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 reversaler (eller forkastninger af reversaler) for de sidst 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 , kom der for alvor gang i arbejdet. De fleste artikler og resultater der beskæftiger sig med palæomagnetiske målinger i tidsintervallet fra 75- til 5000 år bp., bruger i dag Mono Lake som en reference.
Mounting a cryogen SQUID-magnetometer
- Details
- Category: Geology
- Published Date
- Written by John Løndal
- Hits: 53
SQUID-magnetometret.
Kapitlet omhandler opstilling og afprøvning af Geofysisk afdelings nye kryogene SQUID-magnetometer. Problemer med støj og indstillinger af instrumentet vil blive gennemgået. Computer programmet, der styrer data opsamlingen, vil blive forklaret. Desuden vil kapitlet omhandle en teknisk gennemgang af instrumentet. Alle tekniske ændringer og problemer er blevet løst i nært samarbejde med afdelingens ingeniør Niels Breiner .
Det kryogene magnetometer blev taget i anvendelse omkring 1970, da princippet omkring supraledningsteknikken blev almindeligt kendt. Kryogen er et græsk ord, der betyder læren om at frembringe og opretholde lave temperaturer. I dag betyder det temperatur fra det absolutte nulpunkt og op til en øvre temperatur, som ikke er klart defineret, men normalt ligger omkring temperaturen for flydende luft (-194,5C).
I normal tale bliver denne slags magnetometre kaldt for SQUID-magnetometre , idet SQUID står for Superconducting QUantum Interference Device . De første magnetometre var dyre, bl.a. fordi de skulle nedkøles til en temperatur under 10 Kelvin. Den store udbredelse af SQUID princippet, kom for alvor i gang, da det lykkedes at lave et materiale, der udviste supraledende egenskaber ved en "høj" temperatur. Dette lykkedes i 1986, hvor en keramik forbindelse viste supraledning allerede ved 77 Kelvin. Denne temperatur kan nås med flydende nitrogen , som er et udbredt stof i industrien og derfor billigt. Temperaturen for flydende nitrogen er ca. 75 Kelvin, og det har en relativ stor varme kapacitet, hvilket betyder at det ikke fordamper med det samme.
De nye forbindelser bliver samlet under betegnelsen High Temperatur Superconductors (HTS) , hvor "High Temperatur" ikke er en klart defineret grænse, men ligger over ca. 20 Kelvin.
I SQUID-magnetometret findes en lille ring med et areal A, som ved en temperatur på 77 Kelvin udviser supraledning, d.v.s. der løber strøm i denne ring uden nogen form for Ohmisk modstand (superledning er et moderne udtryk for supraledning, og dækker over det samme). Ringen har normalt en indre diameter på ca. 100 -meter, og består af en keramik forbindelse (vores er dog større). Ringen er i forbindelse med en såkaldt Josephson-bro , som er en meget tynd (kun et par atomer tyk) forbindelse bestående af et isolerende materiale. Teorien viser at der i en sådan bro mellem to supraledende materialer vil kunne løbe en strøm. Strømmen vil løbe uden modstand op til en bestemt værdi, som betegnes den kritiske strøm Ic.
Ved at nedkøle ringen til under den kritiske temperatur Tc, i et magnetisk felt Be, vil man så længe det samme felt opretholdes, have en ring med supraledning, hvor der ikke løber nogen strøm.
Når feltet Be ændres efter at supraledningen er opnået, vil der blive induceret en strøm i ringen. Størrelsen af denne strøm er nøjagtig så stor at fluxen i ringen bliver den samme som før ændringen af Be. Hvis Be er tilstrækkelig stor, vil strømmen nå over en kritisk strøm Ic, og supraledningen vil ophøre. Idet supraledningen ophører, bliver der en modstand i ringen, og strømmen vil falde som funktion af denne modstand. Så snart strømmen er faldet under Ic, vil der igen opstå supraledning i ringen. Ved at måle spænding over Josephson-broen, når der er modstand i ringen, får man et udtryk for den magnetiske flux ændring gennem ringen.
Der findes to hovedtyper af SQUID-magnetometret, nemlig DC og RF . Hovedforskellen ligger i antallet af Josephson-broer, DC systemet opererer med 2 broer, RF med en enkelt. Der er fordele og ulemper ved begge systemer, men i teorien er DC SQUID'en den mest nøjagtige, men også den mest komplicerede, og dermed den dyreste. I forbindelse med RF SQUID'en er der ikke så mange parametre der skal stilles, hvis der ses bort fra den almindelige forstærker elektronik i systemet, er der kun en enkelt frekvens der skal indstilles, hvorimod DC systemet kræver flere.
I lav temperatur magnetometre er DC princippet det mest udbredte, idet det har været kendt i længere tid, og man i dette tilfælde i forvejen har et dyrt instrument.
I den senere tid er der blevet lavet en del høj temperatur SQUID-magnetometre med RF princippet, der har dog været store problemer med støjen i disse instrumenter. Dette er dog under forbedring.
Det indkøbte SQUID magnetometer.
Den tekniske betegnelse for det indkøbte instrument er "et spinner baseret HTS RF SQUID magnetometer ". Hvor "spinner" refererer til rotationen af prøven under målingen.
Ved anskaffelse af et magnetometer er der mange parametre der spiller ind, dog er hovedspørgsmålet det samme som ved de fleste andre indkøb "Hvorledes forholder pris og kvalitet/ydelse sig til hinanden" ? I vores tilfælde var ønsket et magnetometer der kunne måle på sedimentprøver med en magnetisk intensitet på mindre end 0.1 mA/m. Hvis dette krav skal opfyldes sammen med en acceptabel måletid og en "lav pris", bliver markedet overskueligt.
Valget faldt på en nyt udviklet magnetometer fra det tyske firma 'Forschungsgesellscharft für Informationstechnik mbH ', som har til huse i Bad Salzdetfurth. Da det som sagt drejer sig om en nyudvikling, der ikke er testet igennem, er prisen lav. Ulempen er en mindre driftsikkerhed med mulighed for fejl, hvad der også klart vil fremgå af den følgende tekst.
Princippet i det indkøbte magnetometer er lidt forskellig fra det beskrevne hovedprincip for SQUID'en. For at forbedre ydelsen, har man ændret på forskellige elektroniske og fysiske parametre.
Ved beskrivelsen af et apparat der virker med induktion, er det altid svært at vælge begyndelsesstedet for beskrivelsen. Jeg har valgt at starte med indgangssignalet til selve SQUID'en.
I parallelforbindelse med en kapacitor skaber en lille kobberbeviklet spole en vekselstrøm på 19,6 MHz. Denne LC-kreds inducerer en oscillerende magnetisk flux i SQUID'en. Som omtalt vil en ændring i fluxen i ringen, få Josephson-broen til at skifte mellem supraledning og Ohmisk ledning. Perioderne er klart defineret i systemet, men kræver en justering så strømmen i broen ligger tæt omkring den kritiske strøm (Ic). Justeringen af RF strømmens amplitude så Josephson-broen netop skifter mellem supraledning og Ohmisk ledning, er i realiteten det eneste kritiske punkt for RF systemet.
I de perioder hvor Josephson-forbindelsen er i modstandsfasen hentes der energi ud af LC-kredsen, hvilket giver en dæmpning, og dermed et fald i spændingen over LC-kredsen. Denne ændring i spændingen måles af almindelig elektronik, som dog skal kunne måle meget små værdier.
Det viser sig at dæmpningen af LC-kredsen står i forhold til fluxen i gennem SQUID-ringen, så ved at måle variationen af spændingen over LC-kredsen fås et udtryk for flux ændringen gennem ringen, og dermed måles ændringen af det ydre magnetiske felt, i dette tilfælde ændringen fra den roterende prøve. På Figur 1.2.1 ses LC-kreds og SQUID'en
SQUID-magnetometret måler altså ændringerne af magnetfeltet. Hvis der måles uden nogen form for afskærmning, vil ændringer og svingninger der stammer fra andre ting (biler, elektriske apparater o.s.v.) have stor indflydelse på målingerne. For at mindske disse støjkilders indflydelse, er sensoren omkranset af 4 mu-metal skærme og en aluminium skærm . Desuden er der indbygget flere støjfiltre i elektronikken, bl.a. et der fjerner 50 Hz svingninger (NOTCH).
Selve målingen af RF spændingen (VRF ) er som sagt en meget væsentlig del af SQUID'en. Dette er dog ikke så ligetil, som det kunne fremgå af det foregående. Signalet der kommer fra selve RF hoved er meget præget af støj, for at kunne udlede en værdi for amplituden, er det nødvendigt med en "tolkning" af signalet. Fremgangsmåden er, at sende et oscillerende signal tilbage til LC-kredsen, ved at tilpasse dette signal først m.h.t. frekvensen og derefter tilpasse amplituden til udgangssignalet, fås et brugbart resultat. På Figur 1.2.2 ses en skitse af kredsløbet.
Tilbagefødningen er ikke den eneste elektroniske forbedring af udgangssignalet, der er også diverse forskellige filtre forbundet med opstillingen. Hvorledes det rent elektronisk foregår kan man bedre få et overblik over i F.I.T manualen, idet dette afsnit blot skal opfattes som en introduktion til virkemåden i SQUID'en.
Enheder i SQUID'en
Det indkøbte magnetometer består af flere hoveddele, som det fremgår af Figur 1.3.1.
Skærm, tastatur, printer, mus og computer er alle standard udgaver som kan købes i alle computerbutikker.
Computeren, der bliver brugt i vores opstilling, er afprøvet sammen med SQUID'en i Tyskland, og ved at købe en model magen til, undgår man mange opsætnings problemer.
I computeren skal der desuden indsættes et Analog/Digital (AD) kort, for at få transformeret spændinger og strøm om til tal, computeren kan behandle. Programmer til styring af SQUID'en bliver leveret sammen med instrumentet, og kører under almindelig DOS. Selve computeren består af en Intel 486 dx2 66 MHz CPU, med et 2 MB skærmkort og 540 MB harddisk, en ældre maskine ville også kunne klare opgaven, idet alle de krævende operationer bliver foretaget i elektronikken og på AD kortet.
For at begrænse støjen, er der valgt en digital skærm med lavstråling godkendelse. Printeren er en gammel matrixprinter, hvilket ikke har den store betydning, så længe der ikke skrives ud under målingerne.
Hoveddelen i opstillingen er beholderen, som yderst består af aluminium, og 4 mu-metal skærme (se Figur 1.3.2) . Uden den magnetiske afskærmning ville magnetometret være ubrugeligt. Alle ændringer i magnetfeltet omkring instrumentet ville blive opsamlet. Det ville være svært at skelne eksterne feltvariationer fra prøvens felt. Specielt eksterne variationer med en frekvens omkring rotationsfrekvensen vil være et problem.
Under SQUID sensoren er der plads til den roterende prøve, som også er afskærmet mod eksterne felter når der måles (prøven er på nuværende tidspunkt ikke afskærmet under vendingen).
LC-kredsen er monteret på 3 justerbare stænger der er fastgjort til låget. Selve SQUID-hovedet sidder nederst på benene, ca. 2 centimeter over prøven. Denne enhed består af flere mindre dele bl.a. en såkaldt flux koncentrator , som har til opgave at samle fluxen. Den er 5 centimeter i diameter, og giver en forbedring af målingen på 4-5 gange.
På Figur 1.3.3 ses låget fra oven, der er to huller, det største øverst er påfyldningshullet, på figuren er det dækket af et skruelåg. Det mindre nederst, er damp hullet, som forhindrer store tryk dannelser. På Figur 1.3.4 ses flux koncentratoren som den sorte ring øverst.
Motordelen af instrumentet består af en skinne på ca. 90 centimeter, hvor motoren kan skydes frem og tilbage. Selve motor en er en elektrisk step motor. Der sidder en lille lysdiode i huset, som sammen med en foto-transistor på aksen måler antal rotationer og rotationshastigheden . Desuden er der placeret en lille låsekugle, som holder prøven inde i instrumentet under målingerne.
På Figur 1.3.5 ses et fotografi af hele SQUID magnetometret. Til venstre motor-sektionen, med påmonteret prøveholder . Til højre beholderen med påsat låg og SQUID-hoved. Ledningerne er forbundet, og der er opsat er advarsel på beholderen.
Den sidste enhed er kontrolboksen , her stilles følsomheden og der vælges filter . Det er også denne enhed der er forbundet med AD kortet i computeren. Hvorledes denne enhed bruges er nærmere beskrevet i den medfølgende SQUID manual. På Figur 1.3.6 ses et fotografi af kontrolenheden med påmonterede ledninger.
Tekniske problemer i opstarten.
Nye instrumenter kræver ny viden, så elektroingeniør Niels Breiner tog til fabrikken i Tyskland for at hente SQUID'en og blive instrueret, hvilket tog 2 dage.
Efter ankomsten til laboratoriet blev det hele samlet nøjagtigt efter instruktionen fra fabrikken. Opstillingen blev kontrolleret og udstyret tændt. Bortset fra 3 bip og en sagte snurren skete der intet.
Det første problem opstod i computeren, det eneste resultat maskinen kunne levere var 3 bip ved opstarten. Det var ikke muligt at komme ind i BIOS- menuen. Første skridt i fejlsøgningen var at afmontere alt bortset fra tastaturet. Da dette ikke ændrede noget prøvede vi med et andet tastatur, og en anden skærm. Dette fik maskinen til at starte, men blot få minutter efter gik den i sort og låste for alt input. Efter genstart fik vi igen de 3 bip. Da defekte computere ikke er noget nyt på afdelingen, besluttede jeg at åbne for kassen, for at tage alle kort op og sætte dem i andre kontakter (busser ); bytte om på de 4 ram kredse , og trykke alle jumpere ned en ekstra gang. Taktikken lykkedes, nu startede computeren op flere gange i træk, men efter 15-20 minutter begyndte der igen at opstå problemer. Denne gang var problemet koblet sammen med temperaturen af computeren, efter genstart kunne den klare 4-5 minutter og efter at have været slukket i et stykke tid kunne den klare 15-20 minutter.
Fra fabrikkens side var der installeret et Analog/Digital kort (AD kort) , dette kort var meget langt, og delte kabinettet over i to, med strømforsyning og CPU i den ene del, og blæser / indsugning i den anden del. Den luftstrøm der normalt trækkes forbi CPU'en var på denne måde afbrudt, med det resultat at den stillestående luft omkring CPU'en virkede som en isolator, og CPU'en blev varmere og varmere. AD kortet blev sat i en kontakt helt ude i siden af kabinettet og computeren kørte herefter uden tekniske problemer.
Efter nedkølingen af SQUID'en kunne vi ikke kalibrere , usikkerheden på de enkelte målinger var alt for stor, og den samme måling kunne ikke gentages. Efter 4-5 opvarmninger og nedkølinger, lykkedes det at kalibrere instrumentet. Dog havde vi stadigt svært ved at finde RF niveauet . Den i manualen beskrevne platform kunne kun med besvær ses på et oscilloskop , og slet ikke på metret på kontrolboksen, hvor platformen tydeligt skulle kunne ses. Hvis RF niveauet ikke indstilles optimalt vil magnetometret ikke måle optimalt, og ved en stor fejlindstilling vil det overhovedet ikke kunne måle. Efter samtale med fabrikken fik vi en detaljeret viden om indstillingen.
Selv med denne viden gav de første målinger helt forkerte resultater, vi kunne sammenligne med målingerne fra vores gamle Mol-spinner . Løsningen kom ved at fjerne et resistent program i computeren. Det omtalte program er en lille rutine der styrer skærmen. Efter en forudbestemt tid, slukker programmer for skærmen, hvilket giver besparelse både i strøm, og i slidtage på skærmen. Programmet havde desværre også en indflydelse på dataopsamlingen fra AD kortet. Efter denne erfaring blev de to styreprogrammer Config.sys og Autoexec.bat gennemgået linie for linie, for at udelukke andre programmer der kunne forstyrre. Jeg forsøgte med mange forskellige opstillinger af de to initialiserings filer indtil jeg fandt en løsning der tilsyneladende ikke havde indflydelse på indlæsningen fra AD kortet.
Under hele processen blev der løbende kontrolleret med målinger fra Mol-spinneren, samt med aflæsninger på oscilloskopet. På bilag 1.14 og 1.15 ses et print af de endelige udformninger af Config.sys og Autoexec.bat.
Skærm spare programmet kom med en speciel indkøbt 15 tommer digital skærm , som har en meget lav stråling. Det at programmet kunne have indflydelse på data opsamlingen kom som en stor overraskelse, specielt da programmet tilsyneladende virker upåklageligt under Windows 3.11 .
Med den indhøstede erfaring anbefales det, at målinger kun foretages under DOS , medmindre man skal bruge nogle skærm billeder fra programmet.
For at computeren kan bruges til andet, er der lavet en "multi boot " menu, hvor man i opstarts fasen vælger hvilken del af config.sys, der skal bruges til opsætningen. To af opstarts mulighederne giver adgang til computeren via geofysisk instituts netværk . Med det rigtige kodeord kan man hente data over nettet, og dermed også se hvor langt SQUID'en er kommet i sine målinger, desuden kan fabrikken lave eftersyn på opsætningen af SQUID'en fra Tyskland.
Netadgangen var besværlig at installere, idet der var et overlap af Interrupt adresse (IRQ ) mellem netkortet og AD-kortet, men problemet blev løst, ved at ændre nogle "jumpers" på netkortet og dermed skifte adresse på netkortet. Med den nuværende indstilling viser flere kontrol målinger, at der ikke er problemer med SQUID'en, når netdelen er indlæst, dog kan der opstå fejl på nettet, når der hentes store filer samtidig med at SQUID'en er tændt.
Efter de mange problemer kunne magnetometret endelig sættes i brug. En af de første målinger gav dog helt forkerte resultater, idet en prøve på ca. 100 mA/m havde skabt en permanent magnetisering i SQUID'en. Problemet forsvandt dog efter en opvarmning og nedkøling.
Alle disse målinger og indstillinger blev foretaget uden for Helmholtz spoler , idet der var bedre plads udenfor spolerne. Efter at magnetometret begyndte at virke stabilt og målingerne så rigtige ud, blev magnetometret flyttet ind i Helmholtz spolerne, som indstilles således at feltet er nul lige over toppen af SQUID'en. Dette blev gjort af to grunde:
- Prøverne ville opsamle en mindre magnetisme når de blev taget ud og sat ind.
- SQUID ville være bedre afskærmet mod eksterne felter.
Senere viste denne disposition sig at være temmelig dårlig, men dette omtales nærmere i afsnit 1.6 på side 19.
SQUID magnetometret blev nu taget i anvendelse. De første prøver blev målt igennem og sammenlignet med målinger fra Mol-spinneren. Målingerne var stort set ens, og SQUID var bedre til at gentage den samme måling. P.g.a. begrænsninger på Mol-spinneren var den svageste prøve der blev målt på 1,5 mA/m. Variationen for Mol-spinneren var på ca. 5 grader ved gentagne målinger, for SQUID'en var variationen på under 2 grader, hvilket vi betragtede som tilfredsstillende.
Hvorledes støjafgivelserne fra fabrikken var målt havde vi ikke kendskab til. Når vi målte på en tom holder, med de indstillinger der var anbefalet i manualen, kunne vi intet måle, idet magnetometret konstant skiftede "range " og dermed aldrig fuldførte målingen.
To forskellige måleserier blev startet. Jeg havde 84 sedimentprøver fra Rokai i Litauen . Sergei fra Sankt.Petersburg Universitet, som var på besøg, havde et par hundrede prøver bestående af en hård bjergart. Mine prøver havde intensiteter fra 0,05 mA/m til 2 mA/m. Sergei's prøver lå i intervallet [10-100 mA/m], jeg brugte vekselfelt afmagnetisering, Sergi brugte opvarmning til hans afmagnetisering. Det viste sig hurtigt at Sergei fik nogle fine resultater, hvorimod mine resultater var ubrugelige efter 2-3 afmagnetiserings-trin.
Jeg havde målt hele serien igennem udenfor Helmholtz spolerne, da SQUID'en var opstillet i test positionen. Disse resultater kunne reproduceres med stor nøjagtighed, som det kan ses i kapitlet om Rokai profilet. Når prøverne var næsten afmagnetiseret kunne en gentagen måling reproduceres indenfor ca. 10 grader, men værdierne sprang meget, og intensiteten voksede ofte med afmagnetiseringen.
P.g.a. den voksende intensitet og det faktum at målingerne kunne reproduceres, var jeg overbevist om, at de dårlige resultater skyldtes prøverne, og ikke magnetometret. Prøverne havde tilsyneladende vanskeligt ved at blive afmagnetiseret, desuden fik Sergei nogle flotte resultater, også ved måling på de svage intensiteter efter opvarmningerne.
Selvom de dårlige målinger tilsyneladende skyldtes prøverne og ikke magnetometret, ville jeg gerne prøve om magnetometret opfyldte specifikationerne. En sammenligning med andre magnetometre blev gennemført.
Kalibrering med andre magnetometre.
For at kunne sammenligne resultater med andre institutter og bruge deres data til bestemmelser, er det vigtigt at kende en eventuel forskel mellem instrumenterne. Til dette formål lånte vi tre standard prøver fra Finland , som var blevet målt meget nøjagtigt igennem, og som de selv bruger til kalibrering af deres magnetometer. Den vigtigste prøve var "Cube-1", som de i Finland havde målt 2 gange, for også at kunne sammenligne størrelsen af variationen mellem gentagne målinger. Det ses af Tabel 1.5.1, at gennemsnittet for de to magnetometre er omtrent ens, men ser man nærmere efter opdager man store variationer i deklinationsmålingerne. Det finske magnetometer varierer kun 2 grader, hvor det danske kan variere 14 grader. Denne forskel gør det svært at sammenligne enkelte målinger, hvilket også ses af Tabel 1.5.2 og Tabel 1.5.3, hvor der er henholdsvis 6,5 og 5 graders forskel på deklinationerne.
Tabel 1.5.1 Sammenligning af Cube-1
Sammenligner man de to gennemsnit for Cube-1, for man let det indtryk at de to magnetometre måler ens, et par graders forskel er acceptabel. Den store variation i de danske målinger gør dog at dette ikke er tilfældet, det er nærmere en tilfældighed at gennemsnittet bliver så ens (hvilket ses at de statistiske beregninger). Den statistik der er blevet anvendt i teksten er baseret på Fisherstatistik jf. Butler kapitel 6.
For de to andre finske kuber har det ikke været muligt at lave statistiske sammenligninger, idet der kun er ét sæt finske data for begge.
| Finland | |||
| Danmark | |||
| Forskel |
Tabel 1.5.2 Cube-2 sammenligning
De danske målinger er præget af støj, hvilket de ikke burde være, idet støjniveauet er opgivet til at ligge på 2,510-6 A/m. Disse målinger giver et støjniveau på mere end 510-5. Dette er ikke brugbart i denne sammenhæng og heller ikke til almindelige sedimenter.
| Deklination | Inklination | Intensitet | |
| Finland | 278,70 | -58,80 | 0,1950 |
| Danmark | 273,70 | -66,30 | 0,2190 |
| Forskel | 5,00 | 7,50 | 0,02 |
Tabel 1.5.3 Prøve HI2 sammenligning
Forklaringer til forskellen i målingerne kan være:
- Ændringer i prøven under transporten fra Finland til Danmark.
- Problemer med placering / orientering i SQUID'en. De finske terninger er mindre end SQUID'ens prøveholder, og skal derfor sættes fast med et lille stykke papir. En unøjagtighed på et par millimeter kan give en fejl på 4-5 grader eller mere.
- Eventuel inhomogenitet i prøverne vil blive målt forskelligt på de to magnetometre, idet det danske magnetometer, i modsætning til det finske, roterer prøven.
- En eventuel forskel i det magnetiske felt i de to laboratorier, vil give forskellige grader af induceret magnetisme .
- Forskel i kalibreringerne. Dette ville dog medføre den samme afvigelse for alle målinger, hvilket ikke er tilfældet her.
På trods af alle disse muligheder for afvigelser, ser det ud til at forskellen ligger i en manglende nøjagtighed i det danske SQUID. Ved mange målinger af den samme prøve på den danske SQUID, opnår man det samme resultat som på det finske magnetometer. Dette betyder, at forskellen sandsynligvis ligger i en unøjagtighed på det danske magnetometer.
Denne sammenligning er absolut ikke tilfredsstillende. Da de i Finland har brugt deres magnetometer i flere år, og ofte sammenligner med andre, er der ingen tvivl om, at vores magnetometer målte for dårligt.
Støjmålinger med SQUID'en.
For at kontrollere magnetometret laves en del støjmålinger. Dette gøres for at finde en eventuel støjkilde, og for at se om instrumentet lever op til de angivne støjværdier. I Tabel 1.6.1 ses de oplyste støjniveauer fra fabrikken som funktion af integrationstiden .
Tabel 1.6.1 Fabrikkens støj angivelser
Støjniveauet er udregnet på baggrund af en tom prøveholder, med 6 positioner og 10 gentagne målinger. Ved 6 positioner fås 4 værdier for alle 3 retninger. Under perfekte forhold ville summen af disse 4 værdier være nul i alle retninger. Alt der er forskelligt fra nul, er i dette tilfælde støj. I version 2 af programmet skal der tages højde for fortegnet, idet alle fire komponenter har det samme fortegn og derfor ikke giver nul ved en sammenlægning.
Ligning 1.6-1 Gennemsnittet for de 3 retninger
Efter gennemsnittet er udregnet for de 3 retninger efter Ligning 1.6-1, bliver intensiteten udregnet for den enkelte måling (Ligning 1.6-2). Dette svarer til at udregne længden af vektoren.
Støjen bliver så udregnet som gennemsnittet af 10 målinger som i Ligning 1.6-3.
For at kunne sammenligne de forskellige støjmålinger er alle parametrene ens under målingerne, undtagen de der undersøges.
For ikke at gøre afsnittet om støjmålinger helt uoverskueligt, er de detaljerede målinger medtaget som bilag.
På Figur 1.6.1 ses et eksempel på en støjmåling. De andre støjmålinger, der er lavet findes i bilag 1.1-1.13. I Tabel 1.6.2 ses en oversigt over alle støjmålingerne.
På Figur 1.6.1 er kolonnen yderst til venstre målenummeret, næste kolonne er værdierne for X, efterfulgt af Y og Z. Kolonnerne fra 5 til og med 7, er de udregnede gennemsnit, som er anført i Ligning 1.6-1. Den sidste kolonne er den egentlige støj for den aktuelle måling. Alle disse tal er opgivet i mA/m . Nederst er gennemsnittet for de 10 støjmålinger udregnet i A/m.
Grafen er alle de rå data plottet som funktion af målenummeret. De giver et visuelt indtryk af spredningen på de enkelte målinger.
Støjmålingen er den første af en serie. Opsætningen er som ved støjmålingerne på fabrikken, og kalibreringen er foretaget så nøjagtig som muligt. Resultatet er ikke det samme som fabrikken får, som det ses i Tabel 1.6.2, er støjen i vores måling mere end 5 gange så stor. Dette er helt uacceptabelt, og desuden meget uheldigt, da netop dette område er bestemmende for mulighederne for måling af sedimentprøver. Støjværdierne fra fabrikken skulle gerne kunne reproduceres i vores laboratorium, hvor en afvigelse på 20-25 % ville kunne accepteres, men afvigelser på over 100 % er ikke brugbare. I Tabel 1.6.2 ses i kolonnen [%-overskridelse], hvor meget den aktuelle støjværdi ligger over fabrikkens opgivelse.
Værdierne er udregnet efter Ligning 1.6-4.
Hvis den målte støj er den samme som fabriksopgivelsen vil %-overskridelse være på 0 %, er den negativ betyder det, at støjmålingen er bedre end den opgivne.
|
|
|
|||||||
| Første måling (som på fabrikken) | |||||||||
| Tænder og bruger flere elektriske apparater | |||||||||
| Tænder og slukker lys på samme sikring som SQUID'en | |||||||||
| Prøveholderen inde. | |||||||||
| Bruger netfilter | |||||||||
| Skifter range (range 1) | |||||||||
| Måler på kunstig prøve | |||||||||
| Måling indenfor Helmholtz spolen | |||||||||
| Måling på prøve med intensitet på ca. 0,1 mA/m | |||||||||
| Efter afmagnetisering af mu-metal skærmene | |||||||||
| Stor hastighed, hurtigere filter | |||||||||
| Prøver med computer skærmen slukket. | |||||||||
| NY SQUID hoved (ellers som bilag1.1) |
Tabel 1.6.2 Støj sammenligninger
I starten var vi overbevist om, at det høje støjniveau skyldtes noget internt i laboratoriet . Denne teori kan let følges i Tabel 1.6.2, hvor der i de første målinger forsøges at finde årsagen til støjen i nærheden af SQUID'en. Efter de 10 første støjmålingerne, blev det efterhånden klart, at værdierne fra fabrikken ikke kunne nås. SQUID'en blev forsøgt opstillet langt fra elektriske og magnetiske apparater, men heller ikke dette forbedrede støjniveauet væsentligt.
Hele serien af målinger var dog ikke spildt, vi opdagede bl.a. at elektronikken i SQUID'en var meget følsom overfor ændringer i netspændingen, og fik derfor sat et netfilter på. Dette ses meget tydeligt i måling 3, hvor støjniveauet bliver mere end 6000 % større end det opgivne, ved at tænde og slukke lyset i laboratoriet under målingerne. Med netfiltret på, bliver støjniveauet reduceret til ca. 200 % over det opgivne, hvilket stadig er for højt.
Der var tilsyneladende ikke den store indflydelse fra de andre apparater i laboratoriet, sålænge de var tilsluttet en anden sikring og der var netfilter på. På bilag 1.9 og 1.10 kan forskellen ses mellem en måling hvor de andre instrumenter i laboratoriet bruges. På bilag 1.9 bruges AF afmagnetiseringsudstyret , mol-spinneren og ovnen er tændt. På bilag 1.10 er alle disse apparater slukket, og mu-metal skærmene i SQUID'en er endda blevet afmagnetiseret. De to støjniveauer må anses for værende ens, idet der kun er 10 procents afvigelse mellem dem.
Bilag 1.8 giver også er meget stor afvigelse fra det opgivne støjniveau ( 1512 % ). Dette forhold var meget overraskende, idet netop denne måling skulle være mindre præget af støj end de andre. Den var nemlig foretaget inde i centrum af et par Helmholtz spoler , hvilket skulle eliminere det konstante jordfelt . Forklaringerne til dette forhold er mange, en mere nøjagtig undersøgelse af feltgradienterne i laboratoriet ville utvivlsomt give et bedre grundlag for forklaringer. Denne undersøgelse har jeg ikke lavet. Jeg har blot konstateret at støjniveauet på platformen i Helmholtz spolerne er mange gange større for SQUID'en, end udenfor og derefter flyttede vi SQUID'en udenfor.
Mulige årsager til støjen i spolerne:
- Meget store gradienter omkring de andre mu-metal skærme på platformen (indenfor spolerne).
- Andre instrumenter kommer tættere på. Elektronikken i SQUID'en er meget følsom overfor elektronisk støj .
Efter alle optimeringsforsøgene, og manglen på inspiration til nye, blev fabrikken i Tyskland kontaktet. Støjmålingerne blev sendt til dem, og de indrømmede at instrumentet fungerede for dårligt.Vi fik tilsendt en telefax med forslag til flere forbedringer af SQUID'en. Det skal siges, at vi prøvede alle forslagene, men uden forbedringer i støjmålingerne.
- Opvarm SQUID'en og afmagnetiser mu-metal skærmene. Dette gøres ved at vikle en isoleret wire 2-3 gange rundt om skærmene, for derefter at sende en strøm på mere en 10 A (50 Hz) igennem wiren, og langsomt skrue ned for strømmen til nul. Det anbefales at gøre dette en gang i mellem, for at opretholde den gode afskærmning som mu-metal skærmene giver.
- Vend SQUID'en rundt i 45 intervaller og gentag støjmålingerne.
- Justér SQUID-mønstret med RF niveauet v.h.a. et oscilloskop, indtil punktet med maksimum amplitude, og mindste støj nås.
- Opvarm SQUID og nedkøl den igen (vi prøvede ca. 20 gange).
- Stil trimmer-kapacitorene i RF hoved så et optimeret SQUID mønster nås (dette ville vi ikke gøre da det indebar vi skulle bore 2 huller i RF hoved, og vi ikke viste nøjagtigt hvor de to kapacitorer sad).
- Justér trimmer-potentiometrene på hovedkortet (dette var en større opgave, men Niels Breiner forsøgte så godt han kunne, men lidet hjalp det).
Ingen af de stillede forslag gav bedre støjmålinger, faktisk var målingerne lidt dårligere end da vi startede.
Resultatet blev, at de sendte et nyt styresystem til SQUID hovedet, hvor det var muligt at stille på nogle flere parametre. Vi fik ikke held med de andre indstillinger, og fik til sidst sendt et helt nyt SQUID hoved, som heller ikke var godt nok, det var faktisk dårligere. Efter mange forsøg på indstilling af det nye hoved, gik det i stykker. Efter samtale med fabrikken blev aftalen, at vi skulle komme ned med SQUID'en.
Niels Breiner elektronikingeniøren på afdelingen brugte 3 dage i Tyskland , hvor han blev sat ind i instrumentet, og hvor de forsøgte at måle indenfor de opgivne støjværdier.
Teknikkerne på fabrikken mente i starten at det hurtigt var klaret, de skulle bare bruge et par timer, så var det i orden, men det blev som sagt til 3 dage.
Da vi igen opstillede SQUID'en var det i realiteten et helt nyt instrument, selv programmer og manualer var nye. Dette var både positivt og negativt, idet vi selv havde lavet en manual til den gamle SQUID, som nu ikke kunne bruges. Desuden havde vi lavet flere ændringer i programmet der styrer SQUID'en, mange af disse ændringer var også kommet med i det ny program, men nogle få måtte laves igen.
Resultatet af Tysklands turen var dog generelt positivt, hvilket den sidste støjmåling i Tabel 1.6.2, også vidner om. SQUID'en måler nu næsten dobbelt så godt, som de støjniveauer der er opgivet fra fabrikken.
At forskellen mellem det nye og det gamle instrument er stor, ses bl.a. af Tabel 1.6.3, hvor en svag sedimentprøve er blevet målt på begge instrumenter. De absolutte værdier er forskellige, men dette er forventet, idet det er to forskellige kalibreringer, og der er 3 måneder mellem målingerne. I disse tre måneder er der blevet oparbejdet en magnetisme i den næsten afmagnetiserede prøve. Intensiteten i de to målinger ligner hinanden, der er ikke de store forskelle, og variationerne indenfor begge apparater er acceptable. Den store forskel ses på deklinationen i kolonne 2 og 6, her er der stor forskel. For den gamle SQUID er variationen i målingerne på mere end 15 grader, hvilket ikke er brugbart. Det tilsvarende for det ny instrument er på ca. 3 grader. De 3 grader er det samme som variationen på det finske magnetometer, så det er absolut acceptabelt. Inklinationen er ikke så klar som deklinationen , der er større variationer, men ingen tvivl om, at det nye magnetometer er bedre. De omtalte deklinationer og inklinationer, er i forhold til prøven, og er altså ikke i geografiske koordinater .
| Prøve 58 | Intensitet ca. 0.1 mA/m | |||||
| Gammel SQUID | Ny SQUID | |||||
Tabel 1.6.3 Sammenligning af Ny og Gammel SQUID på svag prøve
Figur 1.6.2 er endnu et eksempel på forskellen mellem det nye magnetometer og det gamle, desuden er forskellen mellem brugen af Helmholtz spolerne taget med i betragtningen. Der er lavet 4 måleserier af den samme prøve. Prøven er kunstigt fremstillet, den består af en træklods med et 5 mm. tykt stykke bånd i midten. Der er ikke lavet lige mange målinger i de 4 serier, men dette har ingen indflydelse hvis man bruger de tre grafer til sammenligningen. De to første (a og b) er lavet med det nye magnetometer med to forskellige integrationstider, henholdsvis 10 og 20 sekunder. De to sidste (c og d) er lavet med det gamle magnetometer, henholdsvis i og udenfor Helmholtz spolerne. De rå x, y og z data er ikke medtaget som de er på støjmålingerne, her er det de udregnede deklinationer, inklinationer og intensiteter der er data. Igen drejer det sig udelukkende om prøveværdier, der er ikke taget hensyn til geografiske koordinater, hvilket også ville være mærkeligt med en kunstig prøve .
Under kolonnerne med data er udregnet nogle enkelte statistiske værdier, som jeg ikke vil gå i detaljer med. Sammenligningen bliver udelukkende grafisk, idet jeg er af den overbevisning, at dette er den mest reelle tolkning. I alle tre diagrammer er x-aksen målenummer. Y-aksen er for de to første diagrammer grader, og i det sidste diagram intensiteten [mA/m].
I en støjfri måleserie skulle man få den samme værdi, derfor er det optimale en vandret linie i diagrammerne, d.v.s. jo mere vandret linien er jo bedre er måleserien. Der er en forskydning af linierne, dette skyldes at kalibreringen for de fire serier alle er forskellige, og der desuden er flere måneder mellem målingerne.
I alle tre diagrammer ses det tydeligt, at de mest vandrette linier er de 2 fuldt optrukne linier, altså måleserierne a og b, som begge kommer fra det ny SQUID magnetometer. Specielt er serie a's inklination meget flot, bortset fra den første måling, ligger alle punkterne på en ret linie. En knap så smuk måling er serie d's deklination, som varierer over 5 grader. Denne variation er helt ubrugelig, når man tænker på styrken af prøven.
De to første serier beviser at det ny SQUID magnetometer er i stand til at reproducere målinger med en stor nøjagtighed, hvorimod det gamle magnetometer inde i Helmholtz spolerne er meget ringe. Målinger med denne opstilling må alene på grund af magnetometret have en usikkerhed på over 5 grader, hvis intensiteten af de målte prøver er mindre end 5 mA/m.
Det tyder som sagt på, at SQUID magnetometret måler mindre præcist i Helmholtz spolerne. Der er dog flere hensyn der skal tages i forbindelse med måling af svage prøver. Der kan let opstå en viskøs magnetisering i prøverne, når de udsættes for jordfeltet i næsten afmagnetiseret tilstand. Derfor er den bedste løsning at have SQUID'en indenfor Helmholtz spolerne, hvor jordfeltet er suspenderet. Feltet vil kun være nul i ét punkt, men vil være svagere end udenfor spolerne.
Hvis det må opgives at få SQUID'en til at måle korrekt i Helmholtz spolerne , må der laves en eller anden form for afskærmning af prøverne. En hurtig forbedring kunne være en indkapsling af slæden i mu-metal.
Af andre kritiske faktorer for SQUID'en kan nævnes
- Støj i strømforsyningen .
- Elektriske og magnetiske ændringer i nærheden af instrumentet.
- Afskærmning af kabler.
- Afstanden mellem prøve og sensor.
- Rotations stabilitet (hastighed og balance).
Ændringer i støjen over dagen er blevet forsøgt kortlagt. Målingerne er blevet lavet med det indbyggede program NOISA , som starter hvis tasterne N-O-I-S-A holdes nede samtidig. Programmet laver en serie af målinger, og stopper ikke automatisk. Dermed har man et værktøj til at måle variationer over dagen. Ved at vælge integrationstid kan man vælge den tidsmæssige opløsning og nøjagtigheden af målingerne.
På Figur 1.6.3 ses støjen som funktion af tidspunktet på dagen. Det ses at fra 17 til ca. 23.00 er støjen en anelse højre end i resten af forløbet, men forskellen er ikke særlig tydelig og har ingen praktisk betydning for målingerne. Jeg havde forventet en stigning i støj intensiteten omkring 7.30, idet dette er optaget på en hverdag, hvor de forskellige apparater bliver tændt omkring dette klokkeslæt . Denne forventede stigning fremgår dog ikke af grafen. Y-aksen er intensiteten, udregnet fra Ligning 1.6-2. Ved ingen støj ville intensiteten være konstant.
På Figur 1.6.4 ses variationen i Smm over dagen. Smm er udregnet på baggrund af Ligning 1.10-3. Grafen giver et billede af usikkerheden i bestemmelsen af intensiteten i de enkelte retninger (se afsnit 1.10). Smm viser heller ikke en tydelig variation som funktion af tiden, men de få meget store værdier peger på en statistik fejl . Der vil opstå en målefejl efter et stykke tid.
Figur 1.6.5 viser en graf der angiver støjen hen over middag. Fremstillingen er anderledes end den foregående graf, men konklusionen er den samme, der er tilsyneladende igen væsentlig forskel på støjen i løbet af dagen. Grunden til de færre dataværdier på Figur 1.6.5, er den længere integrationstid, som denne måling er lavet med.
Støjmålinger på bilagene er ikke lavet med NOISA, de er lavet manuelt.
Måling med SQUID magnetometret
Den praktiske betjening af SQUID'en vil ikke blive behandlet i dette kapitel, hvis der er behov for dette henvises til SQUID manualen , eller den fra fabrikken udleverede manual.
Kapitlet vil omhandle opsamlingen af data fra SQUID'en, samt en gennemgang af beregningerne i programmet.
Programmet der styrer SQUID'en er en version 2, hvor der er blevet tilføjet muligheder som vi savnede i den første version. Det drejer sig bl.a. om mulighederne for udprintning , kontrol af orienteringen, mulighed for at gentage en enkelt position, desuden er nogle små fejl blevet rettet. Vi kunne i version 1 selv rette disse ting, idet vi havde fået udleveret koden til programmet. Med den ny version af programmet blev disse ændringer overflødige, desuden er fabrikkens løsninger på de forskellige mangler bedre end dem jeg selv havde fundet på, så bortset fra spildt arbejdstid, er den ny version meget velkommen.
Forskellen på de to programmer ses tydeligt i deres hovedmenuer, som der er et eksempel på i Figur 1.7.1 (version 1) og Figur 1.7.2 (version 2).
I den første version var det muligt at vælge rotationshastighed for prøven ( mellem 5 og 15 Hz), denne funktion er fjernet i version 2, da flere forsøg viste, at denne parameter ikke havde nogen reel indflydelse på kvaliteten af målingerne, i nogle tilfælde blev resultatet dårligere fordi filtrene ikke kunne følge med.
Hastigheden er nu sat til 5 Hz, hvilket er den laveste hastighed og dermed den mest skånsomme for prøverne.
Det er også muligt i version 2 at korrigere for "bedding / tilt ", dette var heller ikke muligt i den første udgave.
Det er vigtig at kende versionen af det program der anvendes, da der er forskel på hvorledes prøven skal vende i de forskellige positioner. Version 1 havde ingen kontrol af korrekt placerede prøver, bortset fra at fejlangivelsen Smm blev meget stor ved en fejlplacering. Jeg udbedrede denne mangel ved at udregne 3 Smm'er, en for hver af de 3 retninger X,Y og Z. Hvis en af disse Smm'er blev større end 100 var der med stor sandsynlighed tale om en fejlplacering .
I den ny version af programmet laves rækkefølgen af positionerne således, at alle målinger af X,Y og Z giver et positivt fortegn, kommer der en negativt fortegn, er en prøve blevet vendt forkert. Det er endda muligt at se hvilket position det drejer sig om og dermed kun måle denne igen.
På Figur 1.7.3 og Figur 1.7.4 ses orienteringen af prøverne for de to forskellige programmer.
Figur 1.7.5 viser hvilke feltkomponenter der måles ved de enkelt positioner, som det fremgår af figuren måles der to værdier for hver position, således vil 6 positioner resultere i 12 værdier, 4 for hver retning. Disse værdier bliver udlæst i en fil med efternavnet XYZ ( f.eks. prøve1.xyx ). En anden fil med efternavnet SMD indeholder de udregnede inklinationer, deklinationer, intensiteter og en Smm værdi der er et udtryk for kvaliteten af målingen.
På Figur 1.7.6 ses et eksempel på en SMD fil, med den nye version af programmet vil der dog kun komme en enkelt kolonne med Smm i stedet for de 3 med henholdsvis s(x) , s(y) og s(z). De 3 sidste kolonner var en indbygning i den gamle version, som jeg lavede for at kunne vurdere fejlplaceringer.
Det viste eksempel er en måling af en svag sedimentprøve , det lykkedes ikke at afmagnetisere prøven ordentligt, og reelt er det kun den første linie der kan bruges. På Figur 1.7.7 ses den tilsvarende XYZ fil. Man kan her se de 12 værdier for hver afmagnetiserings-trin , også denne er lavet med den gamle version af programmet, men den eneste forskel er fortegnet i kolonnerne. Den ny version giver det samme fortegn, hvor den gamle giver to af hver slags.
Hvis man skulle være utilfreds med beregningen af Smm, er det let at lave sin egen statistiske parameter (f.eks. alfa-95 ) ud fra XYZ filen.
Kalibrering af SQUID'en.
SQUID magnetometret kan ikke måle absolutte værdier, men kun relative værdier . Derfor er et meget vigtigt punkt for målingerne, kalibreringen. I SQUID'en er der to former for kalibrering, nemlig elektronik kalibreringen og kalibreringen af målesystemet .
Elektronik kalibreringen er hovedsagelig kalibrering af den indbyggede "Lock-In amplifier ". Der er ingen indstillingsmuligheder for brugeren, da det hele foregår i elektronikken. Denne kalibrering skal i teorien kun udføres når kontrolenheden eller computeren har været slukket.
Kalibreringen af målesystemet er mere følsom. Her bruger man en prøve med en kendt værdi til at angive værdierne for alle andre prøver der måles på magnetometret. Det siger sig selv at denne prøve er vigtig, er kalibreringen forkert, er alle målinger forkerte.
Med SQUID'en fik vi en prøve, som fabrikken havde ladet teste igennem på to forskellige magnetometre i Tyskland og Frankrig. Prøven er efter sigende meget stabil, men det undrer mig, at man ikke fremstiller en kunstig prøve i stedet for at bruge en basalt , som her er tilfældet. Prøven er ikke helt homogent magnetiseret, men til gengæld kan man få nøjagtig de samme værdier flere gange i træk ved gentagne målinger.
I Tabel 1.8.1 ses et typisk resultat af en kalibrering med basalt prøven. I starten af kalibreringen spørges der efter hvilke værdier den har. Resultatet er ikke nødvendigvis det man har angivet, men ligger som regel meget tæt på.
| Inc | 65 | |
| Dec | 163,7 | |
| Int | 21,5 | |
| Smm | 0,013 | |
| -8,466 | 2,944 | 19,434 |
| -8,803 | 2,431 | 19,432 |
| -8,448 | 2,435 | 19,746 |
| -9,198 | 2,402 | 19,314 |
Tabel 1.8.1 Typisk kalibrerings resultat
Basalt prøven har en høj intensitet, når det drejer sig om sedimentprøver. Desuden er det ikke muligt at bruge denne prøve med den fineste følsomhed på SQUID'en (sens =1), da signalet så bliver for kraftigt. Nu har indstillingen af følsomhed (sens) på kontrolenheden ikke den store betydning. Følsomheden er udelukkende et valg af spændingsstyrken i signal formidlingen mellem kontrolenheden og AD kortet. Dog skal denne indstilling også kunne bruges, så vi startede på fremstillingen af vores egne kalibreringsprøver.
Niels Abrahamsen fremstillede 4 prøver. Alle var fremstillet på den samme måde, et stykke cylindrisk træ blev skåret ud, så det passede med de almindelige prøve dimensioner. I centrum af cylinderen var der indsat et stykke magnetbånd . Det er tykkelsen af dette stykke bånd der varierer for de 4 prøver. Der blev lavet prøver med henholdsvis 0.1, 0.5, 1 og 5 millimeter. Alle prøverne blev magnetiseret i et felt på 2 A/m i begge planer. For derefter at blive afmagnetiseret i et vekselfelt. Efter afmagnetiseringerne udvælges den prøve der udviser den mest stabile magnetisering. Prøven bliver magnetiseret igen og vekselfeltet afmagnetiseres indtil den ønskede intensitet er nået.
På Figur 1.8.1 ses resultatet af afmagnetiseringen af 5 mm prøven . Denne prøve er valgt som kalibreringsprøve, da den viser et langt stabilt forløb inden afmagnetiseringen bliver gældende. Det lineære forløb mellem 400 og 500 Oe , betragtes også som et tegn på stabilitet.
Stabiliteten af 5 millimeter prøven kan anes på Figur 1.6.2, hvor flere gentagne målinger af prøven, er foretaget med flere måneders mellemrum. Intensiteten ligger højere end man ville forvente ud fra Figur 1.8.1. Dette skyldes magnetiseringen i anden omgang, hvor prøven har optaget en lidt stærkere magnetisering. Prøven er blevet afmagnetiseret i de samme trin som på figuren, med kun op til 400 Oe. Dette skulle gerne resultere i den mest stabile magnetisering, og intensiteten på ca. 4,5 mA/m er i den ønskede størrelsesorden.
På Figur 1.8.2 ses et eksempel på en af de andre prøver, nemlig 0,1 millimeter bånd prøven. Det ses at afmagnetiseringen ikke viser en stabil magnetisering af prøven. Noget kunne tyde på 2 magnetiseringer, der overlapper hinanden. De andre kalibreringsprøver viser afmagnetiseringer i stil med Figur 1.8.2, og er derfor ikke taget i anvendelse.
5 mm bånd prøven er efter ovenstående analyse blevet udtaget til kalibreringsprøve . Første punkt er at fiksere den i en plastik prøveholder. Dette gøres så båndstykket ligger på diagonalen, for at få en magnetisk vektor i alle tre retninger.
Derefter måles den kommende kalibreringsprøve igennem på magnetometret, som i forvejen er kalibreret med en kendt prøve. I dette tilfælde blev der også foretaget målinger på Mol-spinneren. Resultaterne stemte overens, og gennemsnittet af ti målinger blev værdien der tilegnes den nye kalibreringsprøve. Måling på SQUID'en med den nye kalibreringsprøve som grundlag giver de samme værdier, som en måling med den gamle kalibrering.
Der er nu fremstillet en kalibreringsprøve, som kan kalibrere SQUID'en i den fineste "opløsning" (Sens=1).
Fejlkilder
I det følgende vil fejlkilder, der kan have stor betydning for resultatet, blive gennemgået.
Viskøs magnetisering i kalibreringsprøverne.
SQUID'en arbejder bedst udenfor Helmholtz spolerne, men en stor ulempe forbundet med dette, er muligheden for en viskøs magnetisering i kalibreringsprøverne og i de prøver der bliver målt.
For at kunne vurdere en eventuel remagnetisering af kalibreringsprøverne, er to af prøverne blevet målt igennem under forskellige omstændigheder.
Tabel 1.9.1 Kalibreringsprøve (5mm bånd) placeret mod øst i 20 timer.
Efter at have ligget orienteret mod øst hele natten måles de to prøver igennem 5 gange, hver gang i 3 positioner, og med en integrationstid på 10 sekunder. I Tabel 1.9.1 ses resultatet for kalibreringsprøven der består af 5 millimeter bånd, som har været orienteret mod øst hele natten.
| 17.1.1996 | 17:51:59 | |||||
| 17.1.1996 | 17:53:31 | |||||
| 17.1.1996 | 17:55:4 | |||||
| 17.1.1996 | 17:56:25 | |||||
| 17.1.1996 | 17:57:55 | |||||
| Middelværdi | ||||||
Tabel 1.9.2 Kalibreringsprøve (5mm bånd) Placeret mod Nord i 7.5 timer.
Prøven blev vendt mod nord, og efter ca. 7 1/2 time blev der foretaget 5 nye målinger. I mellemtiden har SQUID'en været slukket, og er blevet kalibreret igen. Tabel 1.9.2 er resultat af målingen efter at prøven har været orienteret mod nord.
Efter målingerne i Tabel 1.9.2, blev prøven placeret mod vest. Næste dag blev den igen målt igennem med de samme indstillinger. Da havde prøven ligget orienteret mod vest i ca. 24 timer.
| 18,1,1996 | 17:51:3 | 4,599 | 46,30 | 67,50 | 0,017 | |
| 18,1,1996 | 17:52:18 | 4,582 | 45,90 | 67,30 | 0,014 | |
| 18,1,1996 | 17:53:22 | 4,560 | 45,60 | 67,40 | 0,013 | |
| 18,1,1996 | 17:54:28 | 4,576 | 45,90 | 67,20 | 0,018 | |
| 18,1,1996 | 17:56:11 | 4,573 | 46,40 | 67,60 | 0,015 | |
| Middelværdi | ||||||
Tabel 1.9.3 Kalibreringsprøve (5mm bånd) Placeret mod Vest i 24 timer
Som det ses af de tre tabeller er der ikke den store forskel mellem resultaterne, hvilket fører til den konklusion, at der ikke er opstået nogen form for viskøs magnetisering af prøven i det pågældende tidsrum.
Tabel 1.9.4 Viser de tilsvarende målinger for kalibreringsprøven, der er lavet af 0.1 mm bånd , heller ikke her er der tilsyneladende nogen forskel.
| Kalibreringsprøve | (0.1mm bånd) Placeret mod Øst i ca. 20 timer | |||||
|
|
|
||||
| Kalibreringsprøve | (0.1mm bånd) Placeret mod Nord i 7.5 time. | |||||
|
|
|
||||
Tabel 1.9.4 Viskøs magnetisering for 0.1 mm prøven
Efter disse målinger må det konkluderes at kalibreringsprøverne ikke ændrer værdier i jordens magnetfelt . Målingerne er taget over to døgn, så de siger ikke noget om hvorledes prøverne ændrer sig over længere tidsrum, men ved sammenligning med Figur 1.6.2 ses, at heller ikke længere tidsrum har indflydelse.
Testen for viskøs magnetisering giver et godt billede af mulighederne for reproduktion af målingerne. For en prøve med en intensitet på ca. 4.5 mA/m er målingerne meget ens, der er stort set ingen forskel mellem resultaterne ved forskellige kalibreringer.
Magnetisering af prøveholder.
Ved måling på svage prøver kan en eventuel magnetisering af prøveholderen være af stor betydning, derfor har jeg lavet nogle målinger på plastik prøveholderen, med og uden afmagnetisering.
Den første måling af prøveholderen, er udført før der er blevet foretaget nogen form for afmagnetisering af holderen. Værdien er meget høj og det lykkedes aldrig at komme op på en så høj intensitet igen, heller ikke efter en meget kraftig magnetisering.
Målingen på prøveholderen var heldigvis en af de første målinger der blev lavet, så det havde ingen reel betydning.
Under målingen af Rokai profilet blev der løbende foretaget målinger af holderen, den højeste intensitet af prøveholderen blev målt til 0.08 mA/m, og ofte kunne feltet fra holderen ikke måles (tæt på støjniveauet ).
|
|
|
||
| Fra fabrikken | ||||
| Efter afmagnetisering | ||||
| Efter magnetisering |
I Tabel 1.9.5 ses i række 2 resultatet af en afmagnetisering af prøveholderen. Da disse målinger er foretaget med den gamle SQUID, er målingen nede i støjniveauet for instrumentet, hvilket betyder at der i praksis ikke er en magnetisering af prøveholderen.
Række tre i tabellen er en måling af prøveholderen efter en kraftig magnetisering. Der er ikke den store forskel på den ovenstående måling. Konklusionen efter måling tre bliver at holderen tilsyneladende ikke optager en remanent magnetisering.
Den stærke intensitet i den første måling antages at være opstået ved fremstillingen, måske i form af en spænding i materialet .
I forbindelse med målinger på svagt magnetiserede sedimenter vil det være en fordel at afmagnetisere prøveholderne inden prøverne måles, men i forbindelse med stærke prøver (over 20 mA/m), vil betydningen af en eventuel magnetisering af prøveholderen kun have ringe betydning.
Integrationstidens indflydelse.
I programmet kan man indstille integrationstiden , d.v.s. den tid hvor der måles på prøven.
I teorien skulle en længere integrationstid medføre en større nøjagtighed. De praktiske resultater viser dog, at man ikke opnår væsentlige forbedringer efter ca. 20 sekunder for sedimenter, og ca. 5 sekunder for stenprøver. Ved prøver der ligger tæt på støjniveauet vil en lang integrationstid dog kunne forbedre resultatet væsentlig.
På Figur 1.9.1 ses to prøver med forskellige intensitet, de er begge blevet målt flere gange med forskellige integrationstider. For lerprøven, som har en intensitet på ca. 2 mA/m, sker der ingen forbedring af usikkerheden, efter 20 sekunders integrationstid.
Det er svært at sige noget konkret omkring usikkerhedsgrafen for stenprøven, som har en intensitet på ca. 21 mA/m. Det har åbenbart ikke den store betydning hvilken integrationstid man benytter for stærkt magnetiserede prøver.
Punkterne på grafen er alle fremkommet ved at tage middelværdien for 3 målinger (3 positioner). Dette betyder at der er foretaget 6*3 målinger af den magnetiske vektor til hvert punkt på grafen. Prøverne der er taget med i denne sammenligning er relativt stærkt magnetiseret. Ved svagere intensiteter vil kurverne forskydes mod højre, således at faldet i Smm slutter senere.
Prøve form.
Den ideelle prøveform ville være en homogen kugle . Problemet med kugle formen er, at det i praksis er umuligt at fremstille prøver med denne form. Derfor vælger man en tilnærmelse til kuglen, som det er praktisk muligt at fremstille uden at ødelægge de magnetiske vektorer. Denne form er cylinderen .
Cylinderen frembringer en usikkerhed i målingerne, idet afstanden til prøven varierer, når cylinderen roteres omkring dens højde.
I Tabel 1.9.6 ses en XYZ fil med målinger af en kendt prøve. Alle målingerne er foretaget med 3 positioner. Ser man på kolonnen med X værdierne, er der en gennemgående tendens til at den første værdi er større end nummer to. Dette kan forklares med formen af prøven, idet den integrerede afstand er størst for måling nummer to.
En anden forklaring, er en inhomogenitet i prøven.
Tabel 1.9.6 er en kombination af inhomogenitet og prøvens form. Da andre prøver viser en knap så markant forskel, må hovedparten af variationerne tilskrives inhomogenitet .
Beregninger i programmet
I Ligning 1.10-1 beregnes middelværdien for målingerne i X,Y og Z retningerne, i forvejen er Hxi , Hyi og Hzi en middelværdi af mange enkelte målinger, hvor mange bestemmes v.h.a. integrationstiden inden målingen starter. På Figur 1.7.5 ses hvilken måling de enkelt komponenter hører til f.eks. kommer Hx2 fra position 2.
Fra fabrikken er det muligt at måle 1,2 eller 4 sæt af X ,Y og Z (afhængigt af antal positioner 2,3 eller 6) , i Ligning 1.10-1 er det 6 positioner, ved færre positioner falder flere af komponenterne bort.
Ligning 1.10-2 angiver beregningerne for intensitet , inklination og deklination .
Usikkerhedsberegningen er baseret på Ligning 1.10-3 og Ligning 1.10-4
hvor
Bortset fra Smm, er beregningerne ens for de to versioner af programmet.
Beregningerne, der ligger til grund for de forskellige plots, som programmet understøtter (Zijderveld og Stereografisk projektion ) , vil ikke blive nævnt her, der henvises til litteraturen.
I styre programmet findes der to muligheder for at plotte de aktuelle målinger.
Stereografisk projektion.
Centrum af cirklen står for 90 eller -90 inklination. Den yderste ring svarer til 0. Desuden er ringene tegnet for hver 15, (90,75,60..15,0).
For positive inklinationer er symbolet helt udfyldt, og for negative åben.
På Figur 1.10.1 ses et eksempel på et stereografisk plot fra programmet. Prøven der er plottet er afmagnetiseringen af den 5 mm kalibreringsprøve, som er omtalt flere steder i teksten. På figuren er der foruden det stereografiske plot, lavet en graf med intensiteten som funktion af afmagnetiseringen.
Zijderveld plot.
På Figur 1.10.2 ses et eksempel på et Zijderveld plot fra styre programmet, igen er det den omtalte 5mm kalibreringsprøve der er plottet.
Horisontal planet består af X-Y, eller N-E. Vertikal planet er Z-H.
Forbedringer af SQUID'en
Den ny version af SQUID magnetometret ser ud til at fungere tilfredsstillende, men der er nogle områder hvor vi godt kunne tænke os nogle forbedringer.
En svaghed ved apparater der kører på flydende kvælstof , er muligheden for at de kører tørt. Hvis dette skulle ske for SQUID'en ville RF hoved brænde sammen, eller rettere de fine tråde i SQUID sensoren vil "ruste" over. Resultatet er en nyanskaffelse af et SQUID hoved, hvilket koster over 30.000 Kr. Da SQUID'en kræver en påfyldning hver 24 timer for ikke at tørre ud, er der en stor risiko med hensyn til glemt påfyldning. For at mindske denne risiko har elektronik personalet på afdelingen indbygget en alarm i SQUID'en. Indgrebet er ikke stort, idet SQUID'en har en lysdiode der tænder når mængden af kvælstof er langt nede. Når dioden tænder er der ca. en halv time til at apparatet tager skade. Denne diode er blevet forbundet til alarm som går i gang når dioden lyser. Alarmen er på ca. 100 db og kan høres i hele bygningen. Der er desuden planer om en telefonenhed, som ringer til nogle forud programmerede telefonnumre, hvis alarmen går i gang.
En anden mulighed som undersøges i øjeblikket, er et automatisk påfyldningsudstyr som er blevet tilbudt fra fabrikkens side. Problemet med anskaffelsen af udstyret beror i øjeblikket alene på den økonomiske udgift.
På ønskelisten står også et automatisk afmagnetiseringsudstyr . Her er der dog flere problemer. Der findes ikke et system på markedet som passer til SQUID'en, så vi må i høj grad selv fremstille det. Med sådanne fremstillinger er det svært at vurdere økonomien og tidsforbruget. En mulighed var en robot , som man hurtigt kunne lære at udtage og vende prøverne, en af den slags robotter der f.eks. bruges til sprøjtemaling i flere virksomheder. Disse robotter er dog ikke helt billige, den billigste vi har set på nuværende tidspunkt har ligge omkring de 140.000 Kr.
I Ligning 1.11-1 udregnes tidsforbruget for afmagnetiseringen af prøverne fra Rokai profilerne. De 114 timer er den tid som SQUID magnetometret har krævet. Det reelle tidsforbrug er meget større, idet flere tidskrævende faktorer ikke er medtaget i beregningerne. F.eks. er der ikke taget hensyn til ommålinger, målinger med 6 positioner, opvarmningerne af SQUID'en og forsøg med bedre indstillinger. Tages dette med bliver tidsforbruget til afmagnetiseringen langt over 200 timer.
SQUID = 100 sekunder * 3 positioner * 13 trin * 84 prøver = 91 timer.
AF udstyr = ca. 5 sekunder * 13 trin * 84 prøver = 1.5 time (ca.)
Vending = 5 sekunder * 3 positioner * 13 trin * 84 prøver = 4.5 timer.
Kalibration / påfyldning = 12 timer (ca.)
I alt ca. 110 timer.
Man kan normalt måle 4-5 timer i træk, idet ens fejlprocent bliver meget høj efter længere tids ophold i laboratoriet, desuden skal de målte data helst behandles løbende.
Med en gennemsnitlig måle tid på 4.5 time pr. dag bliver tidsforbruget til mere end 45 arbejdsdage , udelukkende til afmagnetiserings-forløbet.
Computeren er allerede tilsluttet det lokale net , med en robot vil der være mulighed for at styre hele måle processen over nettet. Hvilket giver mulighed for fjernstyring af SQUID'en.
Man kunne forestille sig en måling styret fra et andet land. Prøverne sendes til laboratoriet, hvor de stilles i nærheden af SQUID'en, resten styres over internettet .
For at dette skal blive virkelighed kræves der at de ovennævnte forbedringer bliver udført, og det kræver også nogle ændringer i softwaren til SQUID'en.
SQUID'en har ikke mulighed for at vurdere graden af inhomogenitet . Skal dette være muligt skal det "rå" signal fra RF kredsen opsamles i en computer. Der er flere problemer der skal løses før man kan gøre dette, bl.a. skal flux koncentratoren i SQUID hoved fjernes, hvilket kræver et helt nyt SQUID hoved (til ca. 30.000 Kr.). Desuden skal der laves ændringer i elektronikken, da tilbagekoblings signalet kan forstyrre opsamlingen af de rå målinger.
Udføres disse forbedringer fås til gengæld et unikt instrument, der som det første i verden, vil være istand til at invertere det målte signal med andet og mere end en dipol.
Af mindre forbedringer, men dog vigtige forbedringer som er foretaget, kan nævnes indlæggelse af trykluft og varmluftsblæser i forbindelse med opvarmningen af SQUID'en, indkøb af lavstrålings skærm , og bestilling af diverse små prøveholdere.
Konklusion (SQUID)
SQUID magnetometret er et højteknologisk måle instrument, som er meget følsomt. Et nyudviklet instrument vil altid have nogle problemer der skal rettes, specielt når instrumentet skal benyttes af folk der ikke har deltaget i udviklingen. I vores tilfælde tog indkøringen et halvt år, men så havde vi også et magnetometer, der til en lav pris, måler meget nøjagtigt.
Det kan anbefales at anskaffe sig et SQUID magnetometer, men det skal testes og eventuelt byttes, hvis det ikke lever op til specifikationerne.
Rokai data.
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.
Geologien på Baltikum
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.
Området ved Rokai
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.
|
|
||
Magnetiske komposanter i sedimenter
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 :
- Kompaktion
- Omlejring
- Kemisk ændring
- Forstyrrelser i lokal feltet
- Overlejring af flere felter
- Tektoniske relaterede forstyrrelser (foldninger , drejning er o.s.v.)
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.
Indsamlingen
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.
Figur 2.5.6 Skitse af prøve placeringerne i profil-2 (73-75)
Figur 2.5.7 Skitse af prøve placeringerne i profil-2 (76-84)
Måleforløb
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.
Figur 2.6.3 Profil-2 NRM værdier fra JL_R2. (Udregninger på bilag 2.2 )
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).
Afmagnetiserings-resultater.
Afmagnetiseringen af Rokai profilerne blev ikke god. Der er flere faktorer der kan havde haft indflydelse.
- SQUID magnetometret der blev brugt kunne ikke måle præcis på prøver med en intensitet under ca. 0,2 mA/m, hvilket satte en tydelig nedre grænse.
- Efter en afmagnetisering på ca. 100 Oe. begyndte intensiteten at stige, hvilket sandsynligvis betyder, at prøven har opsamlet en magnetisering under forløbet.
- Prøverne har ikke kunnet tåle behandlingen. Jeg prøvede både at tumble, og på 3 faste positioner i afmagnetiserings-udstyret, men der var tilsyneladende ingen forskel.
- Desuden er der den mulighed, at prøverne ikke kan afmagnetiseres i veksel felter. Dette kan eventuelt skyldes den mineralogiske sammensætning i prøverne.
- Det er også muligt, at den magnetiske information i prøverne er blevet ødelagt ved transporten, eller at den er ødelagt som følge af omlejringer.
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.
Viskøs magnetisering i prøverne
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.
|
|
|
|||
|
|
|
|||
Regnearks beregninger
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.
Ligning 2.9-2 Beregning af usikkerhed i de tre retninger.
Ligning 2.9-3 Udregning af Smm.
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)
Data behandling
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.
Profil-1.
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.
Profil-2.
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.
Figur 2.10.8 JL_R0 Inklinations ændringer med afmagnetiseringen.
Figur 2.10.9 JL_R0 Deklinations ændringer med afmagnetiseringen.
Figur 2.10.10 Endelige data for Profil-2
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.
Sammenligning af profil-1 og profil-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.
Figur 2.10.13 Sammenligning af deklinationerne for 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.
Figur 2.10.15 Inklination sammensat af de to profiler.
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.
Tolkning af profilerne ved Rokai
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.
Sammenligning med andre lokaliteter.
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.
Figur 2.12.2 Inklination og Deklination for 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.
Brug af computer programmer.
I forbindelse med behandlingen af måleresultaterne er der brugt følgende programmer.
- F.I.T. programmet til SQUID'en.
- IAPD. Interactive Analysis of Paleomagnetic , af T.H. Torsvik
- Pal-fil (egen udvikling).
- Microsorft Access
- Microsorft Excel .
- Grapher (Golden software ).
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.
Konklusion (Rokai data)
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.
SQUID Manual
Denne manual er et supplement til den oprindelige fra fabrikken. Hovedvægten er lagt på den praktiske anvendelse af instrumentet.
SQUID'en arbejder ved at "fryse" det aktuelle felt ned, og derefter måle ændringer i forhold til dette felt. Det er selvfølgelig meningen at disse ændringer skal komme fra den roterende prøve, men det betyder også at hvis feltet som SQUID'en er opstillet i ændres, vil man få forkerte resultater. Hvis SQUID'en er placeret i et justerbart felt, er det en god ide at nulstille feltet lige over SQUID'en inden man nedkøler den. Desuden anbefales det, at man overvejer, om der er ting der kan ændre feltet ved SQUID'en, som f.eks. ovnen, eller andre instrumenter. Hvis man ved, at man skal bruge ovnen og/eller AF, så tænd disse apparater før nedkølingen. Støjmålingerne viser at det er kritisk at tænde / slukke andre elektriske apparater under målingerne.
Elektronikken i kontrolenheden er ekstremt følsomt, der måles strømme under 10 -ampere, og spændinger på under 10 -volt. Dette betyder at selv de mindste ændringer i strømforsyningen kan forstyrre en måling, altså skal man ikke tænde og slukke elektriske apparater i laboratoriet under målinger.
SQUID'en arbejder med en temperatur på 77 Kelvin , dette opnås ved at omgive sensor en med flydende kvælstof, LN2 . P.g.a. den lave temperatur vil kvælstoffet fordampe. Det anbefales ved normal brug at efterfylde SQUID'en hver 24 time. Overskrides fristen med mere end 2-3 timer vil alarmen starte, efter yderligere en time vil SQUID'en tage skade, hvilket er kostbart.
Dette kapitel handler om samlingen og eventuelt adskillelse af SQUID'en. Hvis SQUID'en er samlet, og man ikke skal flytte på den, kan kapitlet springes over.
Opstår der en fejl under brugen kan kapitlet bruges til kontrol af opstillingen.
Kontroller at følgende er slukket:
- Computeren (på fronten).
- Kontrolenheden (på bagsiden).
- Alarmen på (på stikkontakten).
- Beholderen:
- Beholderen skal være helt tør og ren.
- Ingen fremmedlegemer.
- Nederst en hvid plastikring.
- Øverst en grå spændring.
- Elektronikboksen på siden af beholderen er forbundet med kontrolenheden via et brunt kabel til elektronikboksen på siden af SQUID'en. Alarmen på væggen er forbundet til boksen via et almindeligt afskærmet kabel.
- Figur 3.2.1 Skitse af beholderen
- Kontrollere at sensoren er:
- Tør og ren.
- at kobbertrådene på bagsiden sidder fast (må ikke røres).
- at skruelåget til påfyldning er på.
- at der er fri passage igennem damphullet (må ikke blokeres).
- at de 3 ben er spændt fast .(pladen må ikke sidde skævt)
- Kontrol af slæden:
- Kontroller at
- Prøveholderen sidder fast, og kan dreje rundt uden slør.
- at skinnen er ren.
- at ledningen på bagsiden af slæden er forbundet til kontrolboksen i motor out ( over >>PREAMP<<).
- Kontrolenheden:
- Kontrollere at
- De to dreje skalaer (RF Level og DC offset ) er begge sat til nul (også i det lille vindue). De kan være låst med den sorte skydelås
- at steppingmotor output er forbundet til motor-in.
- at motor signal in er forbundet til OUT (nederst under "DET_OUT ").
- Figur 3.2.2 Skitse af motor sektionen
- Kontrollere at Computeren:
- er forbundet med kontrolenheden via tre kabler,
- lock-in ithago lock-in (hvidt stik).
- Ref-out Ref-in (lille rundt stik).
- ME14 A/D kortet ( Stort blankt stik).
- Efter kontrol af ovenstående følger den normale nedkøling.
- Normal nedkøling
Beholderen samles. Først placeres den hvide ring i bunden, derefter sættes termobeholderen forsigtigt ned (pas på tappen). Til sidst sættes den grå spændring i, for at holde mu-metal skærmene på plads.
Sensoren føres langsomt ned i beholderen, påfyldningshullet pegende ud mod skiltet (de to grønne streger skal stå over hinanden). Hvis der mærkes en modstand, (sensoren rører bunden af beholderen) skal højden justeres.
De tre monteringsskruer spændes forsigtigt indtil der mødes modstand. De skal helst spændes nogenlunde samtidig.
Ledningerne til sensoren påsættes fra elektronikboksen, en ledning med to forbindelser og en med fem.
Slæde n kørers tilbage (væk fra beholderen).
Computeren tændes (DOS).
Kontrolboksen tændes på bagsiden -> Lower limit dioden på SQUID'en blinker rød.
Brug en tragt i påfyldningshullet (fjern proppen), og hæld forsigtig flydende kvælstof i beholderen indtil upperlimit dioden lyser rød. Under påfyldningen vil lowerlimit skifte til grøn. Påfyldningen sker lettest ved at fylde Kvælstof fra den store beholder over i den lille blå termobeholder, og derfra igennem tragten ned i SQUID'en.
Efter at upperlimit dioden er begyndt at lyse, lukkes påfyldningshullet, og alarmen på væggen tændes (skal lyse grønt, ikke blinke).
Systemet skal stå i ca. 15 minutter for at opnå en stabil arbejdstemperatur.
SQUID programmet startes. Programmet kører både under Windows 3.11 og DOS. Det anbefales at starte programmet under en ren DOS sektion.
SQUID'en skal efterfyldes hver 24 time. Proceduren er som ved nedkølningen. En tragt placeres i påfyldningshullet, og der hældes kvælstof i til upperlimit lampen tænder, derefter skrues hætten på igen. Efter denne operation, skulle det ikke være nødvendigt at kalibrere igen.
- Første kalibrering efter nedkøling.
- kontrolenheden.
- Sensitivitet x10
- Filter 10
- Notch ON
- Mode Set
- DC-offset sættes til 50.
- Programmet.
- Integrationstid 20s
- Autorange ON
- Auto save ON
- Speed 5 Hz
- Med denne indstilling skrues der langsomt op for RF level, indtil der mærkes en "Platform", d.v.s. man når et område, hvor pilen ikke flytter sig. RF level sættes (så godt som muligt) midt på denne platform ( normalt omkring de 150).
- Mode sættes til Med, og reset knappen trykkes ind.
- Nu skal elektronikken kalibreres, hvilket sker fra computeren.
- Først trykkes på knappen over til venstre >>lock in Sign.Input << ON, dette bringer 3 nye knapper frem, Range=1v, Integer time=20s og Lock-in kalibrering. Den sidste knap vælges, og alle tre kalibreringer kørers fra venstre mod højre, denne kalibrering er automatisk, så bare følg skærm anvisningerne.
- Nu er elektronikken kalibreret.
- Normal Kalibrering
- Programmet:
- Integrationstid 20s eller efter valg.
- Autorange ON
- Auto save ON ellers husk at gemme efter hver måling.
- Kontrolenheden:
- Sensitivitet x10 eller efter valg.
- Filter 10 Hz
- Notch ON
- Mode med
- kalibrerings prøven sættes i holderen, position 1.
- Kalibrerings knappen vælges og menu anvisningerne følges.
- Under målingerne overvåges viseren på kontrolenheden, hvis denne svinger meget, er RF level ikke indstillet korrekt. Husk at kalibrere forfra hvis der under en måling er blevet ændret på Rf-level. Er det stadigt ikke muligt at få viseren til at stå stille, kan man prøve at køre elektronik kalibreringerne nogle gange, hjælper det stadig ikke, må SQUID'en opvarmes og nedkøles igen.
- Nu er systemet klar til brug.
- Hvis nogle af følgende ting ændres, skal der kalibreres igen (kun normal kalibrering):
- Skift af sensivitet.
- Skift af filter.
Opvarmning.
Hvis der skiftes følsomhed skal [reset knappen] trykkes ind for at nulstille metret. Dette kan også gøres hvis metret af en eller anden årsag skrider fra indstillingen omkring nul. Et eksempel på en kalibrering der skal laves om ses i Tabel 3.6.1, i dette tilfælde er det en god idé at starte med en gentagelse af elektronik kalibreringen.
Tabel 3.6.1 Eksempel på fejl kalibrering
I Tabel 3.6.2 ses et typisk resultat af en kalibrering med basalt prøven. Værdierne i kolonnerne må ikke variere for meget, hvis de gør dette skal kalibreringen laves om.
Tabel 3.6.2 Typisk kalibrerings resultat
Figur 3.6.3 Menuen efter kalibrering.
Under målingerne er det almindeligt med ,
auto-range=ON og
auto-save=ON.
Hvis auto-save er OFF, gemmer systemet ikke xyz filerne , man skal manuelt gemme dem hvis man ønsker disse data; derfor er det god skik altid at have denne stillet til On.
Auto-range ON betyder at elektronikken selv skifter område alt afhængigt af spændingsstyrken. Hvis funktionen er sat til OFF, vælges området manuelt ved at "klikke" på Range (+/- knappen), hvilket kan betyde en meget stor usikkerhed, hvis spændingen ligger i grænseområdet for det valgte niveau. Ligger den udenfor bliver resultatet af målingen helt tilfældigt.
Kan man ikke "låse" på en prøve, kan man med det nævnte in mente selv vælge et måleområde,og derved måske få et resultat af sin måling.
På ses hovedmenuen for SQUID-kontrol programmet. Der er ingen grund til at fortælle nærmere om programmet, da menuen er meget selvforklarende.
Prøver med en intensitet på over 200 mA/m kan skabe en permanent magnetisering i SQUID'en, efter en opvarmning er denne magnetisering dog forsvundet.
Ved at kalibrere kan man se om der er opstået en permanent magnetisering , idet kalibreringen ikke vil blive acceptabel i et sådan tilfælde.
Figur 3.7.1 Menuen efter endt måling.
Figur 3.7.2 Skærmbillede af SQUID-kontrol programmet
Når kalibreringen er til ende vælges >>New Outfile <<, og derefter >>start<<. Man kan følge resultatet af sine målinger ved hjælp af de to plot, Zijderveld og Stereoplot.
I det medfølgende program er det muligt at vælge henholdsvis 2,3 og 6 positioner, eller en indstilling hvor man vælger før hver måling. For hver position bliver der målt to komposanter (1-plan). Dette betyder at der ved 2 positioner bliver målt i alt 4 værdier; følges de angivne placeringer af prøven som angivet på Figur 3.8.1 bliver der ved 2 positioner målt to værdier for X, og en for henholdsvis Y og Z.
Ved 3 positioner bliver der målt 2 værdier for hver retning, og for 6 positioner er antallet oppe på 4. Usikkerhedsberegningen er meget afhængig af antallet af målinger, og det er misvisende at man tilsyneladende får en bedre bestemmelse ved 2 positioner. Dette hænger sammen med det lille antal målinger, hvor man kun kan beregne afvigelsen for en retning, nemlig X, hvor der findes 2 værdier.
Resultatet er, at man ikke kan bruge Smm for 2 positioner.
Figur 3.8.1 Prøve orienteringer
For 3 og 6 positioner viser Smm dog ganske godt, hvor meget værdierne springer. Er man ikke tilfreds med usikkerhedsberegningen der er indbygget, kan man let lave sin egen v.h.a XYZ filen .
På Figur 3.8.2 ses hvilke komponenter der måles ved de forskellige positioner.
Figur 3.8.2 Måling af Felt komponenter
I Tabel 3.8.1 ses hvilke tal der høre til de forskellige positioner, dette skema kan bruges til at afgøre hvilken position der skal tages om. Opmærksomheden henledes specielt på position 6, som er de første og sidste værdier i skemaet.
Tabel 3.8.1 Værdier i forhold til positionerne.
Opvarmningen af SQUID'en skal ske med den største forsigtighed, og helst så sjældent som muligt, idet det er denne operation der slider på apparatet.
Den første gang man gør det, skal det være under vejledning.
Det tager mellem 20 og 30 minutter at opvarme SQUID'en.
Sensoren kan ikke tåle vand , derfor denne omstændige opvarmnings procedure.
Kontrollere at følgende er til stede :
Trykluft .
Varmluftblæser .
Ekstra beholder til LN2.
Computer, kontrolenhed og alarmboks en slukkes.
Ledningerne på låget løsnes.
De 3 monteringsskruer løsnes helt.
Sensoren løftes forsigtigt op i de to sorte håndtag på låget, pas på ikke at røre siderne i beholderen.
Låget placeres på et bord ved trykluft og varmluft blæseren, således at sensoren peger skråt op.
Varmluft blæseren sættes til at blæse ned over sensoren, temperaturen må ikke overstige 40C.
Med trykluftpistol en tørres sensoren hurtigst muligt, men meget forsigtigt, da en kraftig luftstrøm kan beskadige sensoren. Alle dråber skal væk.
Sensoren placeres ved stuetemperatur, et tørt og sikkert sted.
Termobeholderen tages forsigtigt op, og det resterende LN2 hældes tilbage, pas på tappen i bunden.
Beholderen tørres med varmluft og trykluft så den er ren og tør.
Termobeholder en samles igen, først den hvide ring i bunden, derefter beholderen, og til sidst den grå låsering.
Figur 3.10.1 Skitse af beholderen
Før der laves justeringer på SQUID'en, skal de ansvarlige for instrumentet underrettes.
En afgørende faktor for måling af magnetfelter, er afstanden, idet intensitet falder som 1/afstanden2. Det bedste resultat opnås derfor med den mindste afstand mellem sensor og den roterende prøve. Denne afstand kan evt. indstilles ved at skyde de 3 ben op / ned i forhold til låget. Benene er spændt fast med 3 klemme skruer, som let kan løsnes.
Ved justering af denne højde er det vigtig af sensoren ikke røre bunden af beholderen, idet dette vil beskadige sensoren, og forhindre en nøjagtig afkøling.
Det er desuden muligt at måle kraftige prøver ved at gøre afstanden stor. Dette må som alt i dette kapitel kun prøves med tilladelse fra de ansvarlige for instrumentet.
En justering på et par millimeter vil ikke gøre den store forskel, idet det skal ses i forhold til de 2-2,5 cm der er fra bunden af beholderen til centrum af prøven.
Ved måling på stærke magnetiske prøver ( > 250 mA/m) kan der blive fanget en flux i sensoren, og SQUID'en skal opvarmes for igen at køre.
Der kan opstå fejl i elektronikken hvis der køres flere end de normale programmer samtidig. Windows kan være indlæst, men det anbefales at køre under ren DOS. Andre resistente programmer skal være lukket.
Maksimale Prøve Dimensioner:
Cylinder 25,4 mm, højde 25,4 mm
Terning 25,5mm x 25,5mm x 25,5mm
Spin hastigheder:
Fra 5Hz til 15 Hz, med step på 1Hz
Strømforsyning :
115 V eller 230 V, 50 til 60 Hz, 200 VA
Operationstid uden påfyldning:
Mellem 24 og 36 timer afhængigt af brug.
Kølemiddel :
Flydende LN2
Støjniveau :
Integrationstid 5s Støj < 1 10-5 A/m
Integrationstid 20s Støj < 5 10-6 A/m
Integrationstid 100s Støj < 2,5 10-6 A/m
Sensoren :
Tynd film med High-Tc Supraledende Yba2Cu3O7-
Max temperatur 50C.
Holdbarhed, mere end 500 opvarmninger.
Opbevaring ved stuetemperatur.
Geological fieldwork in Slemmestad Norway
- Details
- Category: Geology
- Published Date
- Written by John Løndal
- Hits: 56
Slemmestads rapport
af John Friis Løndal og Torben Krarup
En gennemgang af Oslo-feltets geologi, v.h.a. bjergartsbeskrivelse, geologiskekort, figurer, og struktur beskrivelser.
Forkortet udgave uden figurer, grafer, fotografier og tegninger.
Indholdsfortegnelse
1. Indledning....................
2. Norges geologi................
3. Oslo-feltets regional geologi.
4. Bjergarts beskrivelse
5. Geologi i og omkring Bjørnåsen
5.1 Foldeakser.............
5.2 Forkastninger..........
5.3 Strukturer.............
5.4 Sammenhæng.............
6. Bjørnåsens geologiske historie
7. Konklusion....................
8. Feltforhold...................
9. Litteraturliste...............
10. Bilag.........................
10.1 Stereonet..............
10.2 Tværsnit...............
10.3 Bjergartsbeskrivelser..
1. Indledning
I den foreliggende rapport præsenteres resultatet af en uges arbejde i Oslofeltet ved Slemmestad. Feltarbejdet fandt sted i perioden 21/8 til 30/8 1991 omkring Bjørnåsen, kun afbrudt af en dagsekskursion i Oslo-feltet. Vores hjælpemidler, var kort (1:1000) samt redskaber i form af kompas, 10% saltsyre, hammer, lup, og plancer til fossil bestemmelse. Desuden brugte vi et skema over lagserien, og et fotografiapparat. Bortset fra en enkelt dag med støvregn, skinnede solen det meste af tiden.
2.Norges Geologi
Fra Prekambrium og Kambrium findes hovedsagligt Gnejs/Granit, og enkelte sandsten.
Ordovicium, er kendetegnet af mange marine aflejninger, afsat på lavt vand, samt spor efter vulkansk aktivitet. Gennem Norge og den nordlige del af Storbritannien strakte sig et sænkningsområde (Geosynklinal), som lagsomt blev fyldt op, hvor lagserien opnåede den største tykkelse, opstod den norske fjeldkæde. Ved udgangen af Silur blev Vestnorge og Skotland foldet op i den Kaledoniske bjergkædefoldning, i forbindelse med foldebjergenes hævning trak havet sig tilbage, og Nordeuropa blev omdannet til fastland. I perioden fra sidst i Silur til midten af Devon, blev den foldede Kambro-Silur lagserie eroderet, hviket dannede små bassiner med sandsten og konglomerater. Sidst i Karbon / starten af Perm, var et peneplant område dannet.
I løbet af Nedre Perm bevirkede spændningen i den kontinentale blok, at den blev gennemsat af brud og forskydninger, og talrige gravsænkninger opstod (Oslo-gravsænkningen). Disse ændringer var ledsaget af livlig vulkansk virksomhed, og der dannedes granit, syenit, lava og diabasgange. Siden Perm, har der geologisk set værret roligt i Norge, bjergkæden som blev dannet i Silur, har fra Perm til nu værret udsat for en langsom erodering, og skabt en sedimentation i de omliggende lavere områder, specialt i bassinerne i Danmark, Nordtyskland og Polen.
3. Oslo-feltets regional geologi
Ved starten af Kambrium lå Oslo-feltet over havets overflade. Området var gennem flere hundrede millioner års erosion ændret til et peneplan. Havet trængte ind fra nord og transgrede mod syd. Oven på grundfjeldsfladen er der aflejret et konglomerat med afrundet grus og sandsten, aflejret i en strandzone. Derefter følger den mørke Alunskifer med stort indhold af kulstof, op til 15-20 %, aflejret på stor vanddybde, under rolige strømforhold, under indsynkning. I Nedre Ordovicium sker der langsomt en ændring i havmiljøet. De iltfattige bundforhold bliver istand til at omsætte det organiske materiale. Dette betyder at det organiske indhold i skifrene bliver mindre, og betingelser for dannelsen af kalkskallede dyr opstår. Det kulminere i slutningen af Nedre Ordovicium med aflejring af næsten rene kalklag, som Megistaspis- og Endoceraskalk. I Mellem Ordovicium bliver der igen aflejret mørke ® Lysegrå skifre med indslag af kalkknolde og sandstenslag. I sandstenene ses enkelte steder forskellige strøm- og bølgestrukturer. Inden overgangen til Øvre Ordovicium aflejres Ampyxkalken, en knoldekalk. Øvre Ordovicium præges af vekslen mellem skifer og kalk. Området bliver herefter præget af en regression, der ses som kalksten, omlejret til kalkstenskonglomerater. Dette ses bl.a ved Holmen. Ovenstående illustration af kolsås, illustrere den efterfølgende aflejring. I Øvre Silur til nedre Devon aflejres Ringerikesandstenen, en fersk- eller brakvandsaflejring, med strømlejringer, og antydningen af tørvesprækker. Samtidig sker en foldning af de kambro-silur sedimenter, hvilket skyldes den Kaldoniske orogenese. Foldenes orientering er nordøst-sydvest, med stort set horisontale foldeakser. De ovenliggende lag, en rød lerskifer og et konglomerat, er afsat marint i Øvre Karbon, og ligger horisontalt, med en vinkeldiskodans ned til Ringenkesandstenen.
Foto1 viser den røde lerskifer , liggende horisontalt over vinkeldiskodansen. Foto2 viser det overliggende konglomerat . Lerskiferen har en mægtighed på ca 10 meter, konglomeratet på ca 7-8 meter. Denne diskodans svarer til det meste af Devon og Karbon, som er præget af erosion. I Nedre Perm påbegyndes en kontinental opsprækning og selve Oslograven dannes ved en indsynkning langs nord/syd gående forkastninger. Denne kontinentale opsprækning går i sig selv efter ca 50 mill år. Oslograven er egentligt kun en halv grav med en forkastning på ca 2 km i den østlige side.
I forbindelse med riftzonen opstår en kraftig vulkanisme, så de tidligere aflejrede sedimenter gennemsættes af gange og sills. Samtidig med , afsættes vulkanitter, så som porfyrer, i store dele af området. I porfyrene kan ses flydestrukturer og zenolither (se Foto3).
Herefter og indtil Kvartæret, hvor det nuværende postglaciale landskabs relief er dannet, aflejres der ikke sedimenter.
4. Bjergarts beskrivelse
I området omkring Bjørnåsen mødte vi de her omtalte bjergarter. Beskrivelserne i bilagene ( Bjgart 1-8 ), er lavet ud fra håndstykker og generel undersøgelse i felten, og der må tages højde for små afvigelser i bjergartens udseende og tykkelse fra sted til sted.
Ceratopyge-skifer : Bjergart 1 Er en kompakt mørk alunskifer med god skifrighed. Skiferen kan kun ses et enkelt sted , hvor den nedad til blev afgrænset af en knusningszone ( se Foto3, Ceratopyge-skifer). Det betyder at tykkelsen af bjergarten er svær at bestemme. Overgangen til Ceratopyge-kalken er en skarp markeret grænse mellem en skifer- og en kalk-bjergart. Den har et stort indhold af pyrit, der på de blottede overflader, er omdannet til jarosit (rustfarvet). Der kan enkelte steder observeres ellipseformet kalkkonkretioner. Skiferes hærdningsgrad ligger på H3-H4.
Ceratopyge-kalk : Bjergart 2 Er en grålig kalksten, der bruser med syre. Den er enkelte steder bænket og kan indeholde flere tynde skiferlag. Opmåling viser en tykkelse fra ca 0.5 - 1.0 meter. Grænsen opad kan være svær at definere præcist. Kalkens hærdningsgrad er H5.
Nedre Didymograptus-skifer : Bjergart 3 En mørk, næsten sort, skifer med stort pyritindhold og dermed kraftig jarositbelægning på blotninger (se Foto5, Nedre Didymograptus-skifer) Der er en god skifrighed parallelt med lagdelingen. Stregfarven er lysegrå. I bunden af laget optræder der sand/silt-stenbænke med indehold af barytkrystaller. Desuden kan der tæt på basis findes et eller flere tynde pyritlag. Grænsen til Megistapiskalken er et tydeligt skift fra en skifer- til en kalk-bjergart (se Foto5).
Megistaspis-kalk : Bjergart 4 En ca 1.5 meter grågul kalksten (se Foto5). Kalken indeholder pyrit og mange fossildele fratTrilobit-arten Megistaspis, i de fleste tilfælde er det kun haleskjoldet der er bevaret. Hærdningsgrad H4-H5. I kalken forekommer enkelte calcit-gennemsætniger. I overgangszonen til Asaphus-skiferen ses en svag stribning (se Foto5).
Asaphus-skifer : Bjergart 5 En ca 4 meter tyk knoldekalk, med stort indhold af trilobiter (Asaphus expansus, se Fig4 ) i de grågule kalkboller. Kalkbollerne omsluttes af skifer i lag. Dannelsen af knoldekalken sker ved, at aflejningen bliver udsat for en sammenpresning. Det medfører at kalken opsprækker. Skifren, der er mere smidig, udfylder sprækkerne, og giver en knoldet struktur. På eroderede flader ses en hullet ujævn overflade, da skifren bliver mindre eroderet end kalken. På friske brudflader er der farvelighed mellem kalk og skifer. Skifren har en hærdningsgrad på H5, kalken på H3. Grænsen opad er reprasenteret af en svagt knoldet zone.
Endoceras-kalk : Bjergart 6 En ca 3 meter tyk grålig kalkbjergart, med hærdningsgrad » H4. Kalken er kompakt og bænket i 2-3 lag (kan ses svagt på Foto5).Der kan mellem bænkene forkomme tynde skiferlag. Den indeholder pyrit og er gennemsat af calcit-gange. Kalken kan let kendes på fossilerne (Nautiler, Endoceras), som til tider også kan orientere laget. Grænsen opad kan de fleste steder kendes på en kalkbænk med en knoldet overflade, op til skiferen.
Øvre Didymograptus-skifer og Øgygiocaris-skifer : Bjergart 7 Da Øvre Didymograptus- og Ogygiocaris-skifren kun kan skelnes fra hinanden ved enkelte fossiler, vil de her blive beskrevet samlet. Skifren er mørk, med en del ellipseformede kalkkonkretioner. Skifren er fossilrig og indeholder blandt andet trilobitter Ogygiocaris og graptolitten Climatograptus. Skifrigheden er god parallelt med lagene. Den øvre del er kendetegnet ved adskillige sandstensbænke (se bilag ; opmåling af sandstenslag i Ogygiocaris-skifren). I den øvre del kan der desuden enkelte steder findes sammenhængende kalklag.
Ampyx-kalk : Bjergart 8 En knoldekalk i stor lighed med Asaphus-kalken. Overgangen fra Ogygiocaris-skifren til Ampyx-kalken er en flydende overgang, der bestemmes ved kalk-indhold og fossiler. Skiftet kan de fleste steder observeres inden for en meter. Skifren er grå, i kontrast til de gullige kalkboller, der ligger i bånd mellem skifren. Mægtigheden adskiller klart Ampyx-kalken fra den lignende Asaphus-kalk der højst bliver 5.5 meter.
5. Geologi i og omkring Bjørnåsen
5.1 Foldeakser
F1 : 50 meter nord for Statoil, findes en fold med dyk 20° mod 257° (syd-west). lagende syd for Statoil viser tydelige sammenhæng, ifølge Stereonet 1. F2 : 200 meter syd/west for Statoil findes endnu en fold, dyk 6°, mod 63°, ifølge Stereonet 2. F3 : Nord for Nilsemarka, findes 90° vinkler i Ampyx-kalken, og disse vinkler har retning ca 250°. iføge Stereonet 3. 5.2 Forkastninger For1 : På toppen af Bjørnåsen, findes der en sideværtsforkastning af Megistaspis-kalken. For2 : West for Forkastning1, findes en vertikalforkastning af Treeingheden. For3 : West for Fold1 i vejprofil, ses flere knusningszoner i Nedre Didymograptus-skifren, og i den underliggende Øvre Didymograptus-skifer.For4 : Syd for Statoil i Nedre Didymograptus-skifren ses en ca 10 meter tyk knusningszone. For5 : Ved gangbro (Nilsamarka) i Ogygiocaris-skifren ses adskillige knusningszoner.
5.3 Strukturer
ST1 : Syd for Statoil ses overskydning af Asaphus- og Endoceras-kalk. St2 : Ved fold2 ses på den nordlige side flere lag af overskydninger både med Asaphus- og Endoceras-kalk. ST3 : Forkastning3 er muligvis del af en større overskydning over fold1. ST4 : Fold3 er muligvis midten af en Synklinal. ST5 : Den westligste del af Ampyx-kalken, hvor der er sket en metamofose, er forskellig fra resten, og er toppen af skrænterne .
8. Feltforhold
Slemmestad er for Århus Universitet, et velkendt område, idet geologisk institut siden begyndelsen af 70`erne her har lavet et obligatorisk kursus under Geologi 1. Dette kunne tydeligt mærkes på lokal befolkningen idet de ikke var forbavsede over folk der klatrede rundt i fjeldene, med kort, kompas, og hamre. Der var endog nogle som så frem til danskernes besøg i sommeren, således mødte vi en husmor som havde hilst på de fleste årgange, og hendes børn, forsøgte at efterligne danskere ved at hamre på sten og skifer. Vi måtte adskillige gange skuffe børnene med, at det ikke var guld eller sølv de havde fundet, men bare værdiløst pyrit. Vores område blev kaldt for Bjørnåsen, dette kommer af, at der i området ligger en ca 400 m lang bakke med navnet Bjørnåsen. Selvom vores hovedområde hed Bjørnåsen, var det den mindre bakke, kaldet Galtebakken, der voldte os de største problemer. I dette område var det vanskeligt at følge de enkelte lag, og hvis det var muligt, opførte de sig umiddelbart forvirrende. På Bjørnåsen var lagende, bortset fra enkelte forkastninger, rimelig kontinuerligt. Arbejdet bestod i, med kort, kompas, målebånd, saltsyre og fossilbestemmelse, at fastlægge laggrænser og måle hældning / strygning af de forskellige lag. Vi kunne hurtigt kende visse af bjergarterne fra hinanden, og genkende den samme bjergart fra sted til sted. De der ikke kunne kendes fra hinanden, kunne oftest meget let genkendes ved fossilbestemmelse. En meter i naturen svarede til en millimeter på kortet, dette bevirkede at vi hurtigt bevægede os hen over kortet, og i skoven kunne dette værre en ulempe idet det var svært at finde nogle `fixpunkter`. Målingen ved hjælp af skridt fra en kendt genstand var for upræcis på grund af hældning og træer. Vejrforholdende var meget bedre end forventet, således var der mange af de studerende der havde gummistøvler, regntøj og varmt tøj i rigelig mængde, men manglede badetøj og korte bukser. Bortset fra en enkelt dag skinnede solen fra en skyfri himmel hele tiden, og temperaturen svingede omkring de 25°c. Resultatet af dette vejr kunne ses på steder hvor huden havde været tildækket. Der var desuden gode muligheder for at bade i Oslofjorden om aftenen.
9. Litteraturliste
Norsk Geologisk Tidsskrift, bind 42
Norges geologiske undersøkelse , Nr 356
Historisk Geologi , Peter Bengtson og Andra Upplagan
Varv 1970.2 , Johannes Dons
10. Bilag
10.3 Bjergartsbeskrivelser
Bjergarts Nr : 1
Hovedbetegnelse: Skifer_ Hærdningsgrad: H3-H4, Hård_ H1(t¢rt sand) til H5(flint) Tekstur: ³ ÃÄ Partiklernesstørrelse: Silt (0.06)mm_ ³ ÃÄ Partiklernes afrundning: Ikke synlig_ ³ ÀÄ Krystalvækst/Cementering: Ikke synlig_ Bikomponenter: Øjeformat kalk-boller, de udgør ca 5% af bjergarten. Fossiler, i form af Trilobit rester Strukturer: Kalk-bolleren ligger jævnt, med længde-aksen parallelt med skifrigheden_ Farve: Sort Mineralogi: ??_ Kalkindehold (sk¢n): 2-5%_ Påhældning af 10% Saltsyre Dannelsesmiljø: Havbund, Iltfattig, svag til ingen strøm. Langt fra Klasisk sedimenttation Alder: Nedre Ordovicium_ Kommentar: alkbollerne kan værre kommet senere som konkretioner, enten fra et eller flere opløste kalklag, eller de kan værre kommet senere som produktet af udvaskning.
Bjergarts Nr : 2
Hovedbetegnelse: Kalksten_ Hærdningsgrad: H5, hård_ H1(t¢rt sand) til H5(flint) Tekstur: ³ ÃÄ Partiklernesstørrelse: Silt / Ler (0.06-0.001)mm_ ³ ÃÄ Partiklernes afrundning: Ikke synlig_ ³ ÀÄ Krystalvækst/Cementering: Ingen synlig_ Bikomponenter: Fossile fragmenter Strukturer: Imgen synlige_ Farve: Lys grå_ Mineralogi: ??_ Kalkindehold (sk¢n): 85% - 100 %_ Påhældning af 10% Saltsyre Dannelsesmiljø: Havbund, med ingen eller meget ringe tilførelse af klasiske elementer. Rolige strømforhold. Iltrig. PH større end 7. Alder: Nedre Ordovicium_ Kommentar: Ingen
Bjergarts Nr : 3
Hovedbetegnelse: Skifer_ Hærdningsgrad: H2 langs spaltefladerne. H4 på tværs af spaltefladerne_ Tekstur: ³ ÃÄ Partiklernesstørrelse: Silt / Ler (0.06-0.002)mm_ ³ ÃÄ Partiklernes afrundning: Ikke synlig_ ³ ÀÄ Krystalvækst/Cementering: Ikke synlig_ Bikomponenter: Fossiler i form af Graptolitter. Didymograptus (bøjle). Phyllograptus. Spredte spor af organisk materiale_ Strukturer: Skifrighed_ Farve: Sort til mørk grå_ Mineralogi: Pyrit Kalkindehold (sk¢n): Intet_ Påhældning af 10% Saltsyre Dannelsesmiljø: Aflejeret under iltfattige forhold Alder: Neder Ordovicium_ Kommentar: Tror det er den skifer der kaldes Neder Didymograptus-Skifer
Bjergarts Nr : 4
Hovedbetegnelse: Kalk-Sten_ Hærdningsgrad: H4-H5, hård_ H1(t¢rt sand) til H5(flint) Tekstur: ³ ÃÄ Partiklernesstørrelse: Silt / Ler (0.06-0.002)mm_ ³ ÃÄ Partiklernes afrundning: Ikke synlig_ ³ ÀÄ Krystalvækst/Cementering: Ikke synlig_ Bikomponenter: Fossiler, i form af Trilobitter. Megistaspis grandis_ Strukturer: Ingen synlige_ Farve: Hvid til lys grå_ Mineralogi: Calcit_ Kalkindehold (sk¢n): 95-100 %_ Påhældning af 10% Saltsyre Dannelsesmiljø: Havbund, med ringe tilførelse af klastiske sedimenter. Iltrig. Ph større end 7 Alder: Ordovicium_ Kommentar: Det var meget svært at finde fossiler i bjergarten, og det vi fandt, var ubestemmelige fragmenter. Den forveksles let med Endoceras-kalk, hvis man ikke finder fossiler
Bjergarts Nr : 5
Hovedbetegnelse: Skifer_ Hærdningsgrad: H4-H5, Hård_ H1(t¢rt sand) til H5(flint) Tekstur: ³ ÃÄ Partiklernesstørrelse: Silt (0.06)mm_ ³ ÃÄ Partiklernes afrundning: Ikke synlig_ ³ ÀÄ Krystalvækst/Cementering: Ikke synlig_ Bikomponenter: Øjeformat kalk-boller, de udgør ca 40% af bjergarten. Fossiler, i form af Trilobitter, Asaphus_ Strukturer: Kalk-bolleren ligger jævnt, med længde-aksen parallelt med skifrigheden_ Farve: Sort og Hvid_ Mineralogi: ??_ Kalkindehold (sk¢n): 40%_ Påhældning af 10% Saltsyre Dannelsesmiljø: Havbund, Iltfattig, svag til ingen strøm. Langt fra Klasisk sedimenttation Alder: Ordovicium_ Kommentar: Asaphus er almindelig i Skandinaviens Ordovicium, den betår af 8 led, og tilhører en af de mere avanceret Trilobit familier Der findes ingen spor af fossiler i kalkbollerne Mener det er bjergarten Asaphus-Skifer. Kalkbollerne kan værre kommet senere som konkretioner, enten fra et eller flere opløste kalklag, eller de kan værre kommet senere som produktet af udvaskning.
Bjergarts Nr : 6
Hovedbetegnelse: Kalksten_ Hærdningsgrad: H4, hård_ H1(t¢rt sand) til H5(flint) Tekstur: ³ ÃÄ Partiklernesstørrelse: Silt / Ler (0.06-0.001)mm_ ³ ÃÄ Partiklernes afrundning: Ikke synlig_ ³ ÀÄ Krystalvækst/Cementering: Ingen synlig_ Bikomponenter: Fossiler, i form af Nautiler. Endoceras_ Strukturer: Imgen synlige_ Farve: Lys grå_ Mineralogi: Pyrit / Calcit Kalkindehold (sk¢n): 85% - 100 %_ Påhældning af 10% Saltsyre Dannelsesmiljø: Havbund, med ingen eller meget ringe tilførelse af klasiske elementer. Rolige strømforhold. Iltrig. PH større end 7. Alder: Mellem til Øvere Ordovicium_ Kommentar: Endoceras som har en lige, svagt kegleformet skal, med ringformet tværstriber på overfladen, findes hyppigt i bjergarten. Der er ingen regel for hvordan de forskellige dyr ligger orienteret i bjergarten, nogle gange ses Endoceras som et cirkuleret område omkrandset af en tynd skal.
Bjergarts Nr : 7
Hovedbetegnelse: Skifer_ Hærdningsgrad: H2 langs spaltefladerne. H4 på tværs af spalte fladerne_ Tekstur: ³ ÃÄ Partiklernesstørrelse: Silt / Ler (0.06 0.002)mm ³ ÃÄ Partiklernes afrundning: Ikke synlig_ ³ ÀÄ Krystalvækst/Cementering: Ingen synlig_ Bikomponenter: Fossiler, i form af Graptolitter. Climacograptus og Didymograptus (Stemmegaffel). Desuden en del organiske fragmenter_ Strukturer: Skifrighed_ Farve: Sort til mørke grå_ Mineralogi: ??_ Kalkindehold (sk¢n): Ingen reaktion_ Påhældning af 10% Saltsyre Dannelsesmiljø: Aflejeret under iltfattige forhold Alder: Ordovicium_ Kommentar: Tror at det er den skifer der kaldes Øvere Didymograptus-Skifer. Skifren har en gullig overflade, sandsynlig på grund af erosion. Der findes en serie af sandstenslag
Bjergarts Nr : 8
Hovedbetegnelse: Skifer / Knolde-Kalk_ Hærdningsgrad: H4-H5, Hård_ H1(t¢rt sand) til H5(flint) Tekstur: ³ ÃÄ Partiklernesstørrelse: Silt / Ler (0.06-.001)mm_ ³ ÃÄ Partiklernes afrundning: Ikke synlig_ ³ ÀÄ Krystalvækst/Cementering: Ikke synlig_ Bikomponenter: Fossiler, i form af Trilobitter. Ampyx, Reedolithus, og Trinucleus hibernicus_ Strukturer: Øjeformet kalk-boller ligger med længde-aksen parallelt med skifrigheden. Kalkbollerne udgør 30-40% af bjergarten_ Farve: Sort og lysGrå_ Mineralogi: ??_ Kalkindehold (sk¢n): 50%_ Påhældning af 10% Saltsyre Dannelsesmiljø: Havbund, langt fra klasiske sedimentationer. Iltfattigt. Rolige strømforhold. Alder: Neder til Mellem Ordovicium_ Kommentar: Kalkbollerne kan værre kommet senere som konkretioner, enten fra et eller flere opløste kalklag, eller de kan værre kommet senere som produktet af udvaskning.
More Articles...
- Chemical analyses of Zircon (Zr) with EDS and WDS
- Magnetic measurement in connection with bore hole loggin
- computer program for paleomagnetic data analyses
- Dating of tile stones from a old oven
- Measurement of Atomic concentration
- Magnetic measuments in Litaunia
- SQUID magnetometer
- Development of magnetic Loggin tool
- Mapping of groundwater in Beder
Geology