Palaeomagnetic secular variations in the varved sediments of lake Gościąż, Poland : testing the stability of the natural remanent magnetization and validity of relative palaeointensity estimates

Abstract (Swedish)

Fyra två meter långa borrkärnor, med sjösediment från Gościąż, Polen, analyserades med hjälp
av den s.k. Pseudo-Thellier metoden, en metod som används för att utvärdera tillförlitligheten av variationer av
styrkan i det jordmagnetiska (palaeointensiteten) fältet över tiden. Den ursprungliga varvkronologin, framtagen av
Tomasz Goslar, överfördes till lagerföljden av honom vid ett besök i Lund 2003. Kronologin extrapolerades till den
övre delen av lagerföljden då varven var mindre tydligt utbildade här. Målet med studien var att utvärdera stabiliteten
av den naturliga remanenta magnetiseringen (NRM) och tillförlitligheten av de relativa paleointensitetsberäkningarna.
Mätresultaten från demagnetisering i alternerande växelströmsfält (AF), visade på två till tre separata
stabila NRM bärare. Baserat på pseudo-Thellier tekniken bedömdes att sedimenten inte är användbara för att rekonstruera
förändringar i det jordmagnetiska fältets styrka. S.k. principalkomponentanalys (PCA) användes för att beräkna
regressionslinjer för inklinationen och deklinationen i ett s.k. Zijderveld diagram. Baserat på denna analys
kunde oanvändbara prover förkastas. Deklinationen uppvisade för stor spridning och ansågs oanvändbar. Den resulterande
inklinationen jämfördes dels med en tidigare opublicerad studie från Gościąż, dels med en geomagnetisk
modell (CALS7K.2) och slutligen med en sammansatt paleomagnetisk regionalkurva för norra Sverige. CALS7K.2
modellen och den regionala kurvan för norra Sverige skiljer sig markant åt mellan 1500 till 500 år f Kr. Såväl den
här studien som den tidigare studien av de laminerade sedimenten i Gościąż visar en likartad trend, vilket antyder
att variationerna i inklinationen är reella och representerar en regional trend.

Abstract

The pseudo-Thellier technique was applied to recover relative palaeointensity (PT-RPI) estimates from
four core sections, each 2 m in length, obtained from Lake Gościąż, Poland. The varve chronology from Lake Gościąż,
originally constructed by Tomasz Goslar, was transferred to the sediment sequence. The chronology was extrapolated
to cover the upper parts containing a less pronounced varve structure. The aim of the study was to evaluate
the stability of the natural remanent magnetization and validity of relative palaeointensity estimates. The alternating
field (AF) demagnetization measurements showed the presence of two or possibly three stable NRM carriers.
It was established via the pseudo-Thellier technique that the sediments were not suitable for reconstruction of
palaeointensity. The principal component analysis technique (PCA) was used to estimate the best fit inclination and
declination on a vector component diagram. The data were evaluated and rejected based on the line fit coherency
and the angle with which it diverges from the origin. All declination data were rejected due to very high scatter.
The resulting inclination curve was compared to a previous study of Lake Gościąż, the output of a geomagnetic
model (CALS7K.2) and a Northern Sweden PSV master curve. A significant inclination divergence taking place
between 1500 and 500 BC was identified between the CALS7K.2 model and the Northern Sweden master curve.
Both Gościąż data sets show similar trends as the CALS7K.2 model, supporting the notion that the divergence is
real and of regional character.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: I försök att producera kontinuerlig data över förändringar i jordens magnetfält använder man sig ofta av sjösediment. Magnetiska mineral, eroderade från den kringliggande berggrunden, förekommer ofta i sjöar. Koncentration av dem beror på hur rik bergrunden är på den typen av mineral, t.ex. magnetit. När de magnetiska mineralen faller till botten riktar de in sig efter jordens magnetfält och vid deposition kan denna riktning bevaras genom att kornet kilas fast av kringliggande korn. Processen kallas för detrital remanent magnetization (DRM). Kontinuerliga arkiv över variationer i jordens magnetfält kan ge ökad förståelse för hur jordens magnetiska dynamo fungerar och dessutom användas som verktyg för att tidskorrelera geologiska lagerföljder med varandra. Målet med den här studien är att granska den naturliga remanenta magnetiseringens stabilitet i sjösediment erhållna genom borrtagningar i sjön Gościąż, Polen, 2002.

Gościąż (52˚35’N, 19˚21’E, 64,3 m.ö.h.) ligger nordväst om Warszawa i anslutning till floden Wisła. Sjöns sediment är laminerade med ljusa och mörka lager bestående av olika koncentration av calcium, därav färgskillnaden. De ljusa lagren avsätts under våren och sommaren vid plankton blomning då calciumutfällning gynnas. De mörka lagren avsätts under höst och vinter. Tillsammans utgör ett ljust och ett mörkt lager ett s.k. årsvarv och genom att räkna dem kan en tidskronologi skapas.

Borrkärnorna som hämtats från Gościąż provtogs med små ickemagnetiska plastkuber. Varje prov ålderbestämdes med hjälp av varvkronologin. Genom att avmagnetisera proverna stegvis med ökande fältstyrka kunde man urskilja olika komponenter i den naturliga remanenta magnetiseringen (NRM), burna av olika magnetiska mineral. Kortfattat (och lite felaktigt) kan man säga att mineral vars NRM avmagnetiseras av höga fältstyrkor är mer stabila. Sedimentens NRM är förutom jordens magnetfälts inverkan också beroende av den magnetiska mineralsammansättningen. För att rekonstruera variationer i jordens magnetfält måste vi därför kompensera för den. Detta gör vi genom att normalisera NRM med mineral-magnetiska koncentrationsparametrar, i det här fallet användes s.k. anhysteretic remanent magnetization (ARM).

Det finns ett flertal omständigheter som måste stämma för att man ska kunna återskapa bra paleomagnetisk data från sjösediment och följaktligen är inte alla sjöar lämpliga. I den här studien utnyttjades pseudo-Thellier metoden för att avgöra huruvida Gościąż sedimenten kan användas eller inte. Resultatet visade att riktningskoefficienter (inklination men tyvärr ej deklination) gick att återskapa men däremot uppfylldes inte kraven för att rekonstruera relativ paleointensitet. Jämförelse av inklinationsvärdena med en nypublicerad geomagnetisk modell (CALS7K.2) och en sammansatt paleomagnetisk regionalkurva för norra Sverige visade lovande resultat. Trots att inklinationsvärdena från Gościąż var väldigt spridda visade de en klar trend mot flackare vinkel mellan 1500-500 år f. kr. vilket stödde en till synes avvikande tendens (gentemot den svenska datan) i CALS7K.2 modellen.

• author: Nilsson, Andreas
• supervisor: Ian Snowball; Tania Stanton; Per Sandgren
• organization: Department of Geology
• alternative title: Studier av småskaliga variationer i jordens magnetfält baserat på analyser av varviga sediment i Lake Gościąż, Polen : ett test av stabiliteten i den naturliga remanenta magnetiseringen och tillförlitligheten av relativa paleointensitetsbestämningar
• year: 2006
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Palaeomagnetism, Holocene varved lake sediments, varve chronology, geomagnetic models, Holocena varviga sjösediment, varvkronologi, geomagnetiska modeller
• publication/series: Dissertations in Geology at Lund University
• report number: 193
• funder: Crafoord Foundation
• language: English
• id: 2338830
• date added to LUP: 2012-02-06 11:31:56
• date last changed: 2015-06-18 14:04:19