Sólin Sólin Rís 10:23 • sest 16:05 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 25:04 • Sest 15:29 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 12:18 • Síðdegis: 25:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 05:51 • Síðdegis: 18:50 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:23 • sest 16:05 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 25:04 • Sest 15:29 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 12:18 • Síðdegis: 25:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 05:51 • Síðdegis: 18:50 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi Hvað er segultímatal og hvernig er það notað?

Flokkun:

19.8.2024
Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hvað er segultímatal og hvernig er það notað?

Sigurður Steinþórsson

Í stuttu máli. Segulsvið jarðar (1. mynd) hefur umskautast „ótal sinnum“, síðast fyrir um 780 þúsund árum (2. mynd), og sennilega lengst af frá örófi alda. Segulstefnan á hverjum tíma er skráð (bundin) í bergið sem þá var að myndast, ekki síst í basalti hafsbotnanna og ofansjávar í hraunlögum. Segultalið sjálft varð svo til við það að segulskipti síðustu ármilljóna voru aldursgreind með geislavirkum efnum, einkum K–Ar (2. mynd).

1. mynd. Nokkrar kraftlínur segulsviðs jarðar, ef það orsakast af einföldu kerfi rafstrauma í kjarna hennar. Kraftlínurnar sýna þá stefnu sem nál áttavita mundi beinast á hverjum stað. Á norðurhveli bendir norðurendi áttavitans á suðurpól jarðsegulsviðsins.

Fornsegulmælingar og segultímatalið, afsprengi þeirra, ollu straumhvörfum í jarðfræði á 6. og 7. áratug liðinnar aldar. Á Íslandi kom segultímatalið í stað steingervinga í öðrum löndum við jarðfræðikortlagningu (5. mynd), ákvarðað er með segulmæli hvort hraun eða hraunasyrpa eru „rétt“ eða „öfugt“ segulmögnuð. Í „stóra samhenginu“ sýndu segulsviðsmælingar yfir hafsbotnunum fram á botnskrið út frá miðhafshryggjum (3. & 4. mynd) og staðfestu umdeilda landrekskenningu Wegeners – að vísu í annarri mynd (botnskriðskenning og síðar flekakenning). Auk þess, og ekki síður, gerðu fornsegulmælingar unnt að rekja „rek“ meginlandanna um hnöttinn.[1]

Lengri texti

Segulsvið jarðar er tvípólsvið (e. dipole) sem merkir að það hafi svipaða kraftlínulögun og kemur fram í kringum stuttan stangsegul (1. mynd) eða litla straumspólu. Kraftlínurnar sýna stefnu áttavitanálar á hverjum stað. Segulsviðið stafar af rafstraumum í hinum fljótandi hluta jarðkjarnans. Vegna snúnings jarðar um sjálfa sig, sem stjórnar megindráttum hreyfinga í kjarnanum, liggja þeir rafstraumar sem þarna myndast, að mestu samsíða miðbaug jarðar líkt og vafningar í straumspólu. Því mætti ætla að segul- og snúningspólar féllu saman, en af ýmsum ástæðum, sumum óþekktum, er það ekki svo, heldur flökta segulpólarnir hægt til og frá í kringum þá. Segultruflandi óreglur í jörðinni valda því að lega segulpóls er mismunandi mæld frá ólíkum stöðum. Þess vegna er notast við hugtakið sýndarsegulpóll (e. virtual geomagnetic pole), útreiknaða staðsetningu pólsins á þeirri forsendu að stefna sviðsins á hverjum mælistað orsakist eingöngu af tvípólsviði með uppsprettu á jarðmiðju eins og sýnt er á 1. mynd.

Bæði storkuberg og setberg geta borið segulmögnun, verið segulmögnuð. Seguljárnsteinn (magnetít, Fe3O4) kristallast úr bergbráð og við kólnun niður fyrir svonefnt Curie-stig (TC) segulmagnast kristallinn varanlega samsíða ríkjandi segulsviði jarðar. Í kólnandi hraunlagi fá allir magnetít-kristallar að sjálfsögðu sömu segulstefnu og hraunlagið þar með. Hins vegar, þegar set myndast við það að bergmylsna sekkur til botns í lygnu vatni, hneigjast kornin til að setjast samsíða segulsviðinu þannig að setlagið tekur sömuleiðis á sig ríkjandi segulstefnu.

2. mynd. Efsti hluti segulkvarðans með nöfnum meginskeiða, nöfnum styttri skeiða og aldri segulskipta. Meginskeið eru nefnd eftir vísindamönnum á sviði bergsegulfræða, styttri skeið eftir stöðum þaðan sem þeim var fyrst lýst. Stuttskeiðið Gilsá, sem vantar á myndina, sést á 4. mynd.

Árið 1906 uppgötvaði franski jarðeðlisfræðingurinn Bernard Bruhnes (1867–1910) að gamalt hraun þar sem heitir Pontfarin í sunnanverðu Mið-Frakklandi var segulmagnað andstætt núverandi jarðsegulsviði. Af því dró hann þá ályktun að suðurskaut jarðsegulsviðsins sem nú er nærri Norðurpólnum (1. mynd) hafi á myndunartíma bergsins verið nálægt landfræðilega suðurpólnum, sem hlyti að merkja það að stefna segulsviðsins hafi snúist 180° einhvern tíma í fyrndinni. Þessu þótti mörgum tregt að trúa og í nær hálfa öld voru árangurslausar tilraunir gerðar til að finna aðra og meira staðbundna skýringu, svo sem ummyndun í bergi sem gæti breytt segulviðtaki segulsteindanna, gert þær mótseglandi. Þær rannsóknir skiluðu mikilli þekkingu á járnsteindum í bergi, en engu sem skýrt gæti öfuga seglun bergs.

Það var ekki fyrr en um 1950 að skriður komst á þessi mál, er Jan Hospers, hollenskur stúdent við framhaldsnám í Cambridge á Bretlandi, kom hingað til lands og mældi segulstefnu 650 sýna, einkum af Snæfellsnesi og Norðurlandi.[2] Hann komst að þeirri niðurstöðu að ekki einasta væru sýni frá fyrri hluta ísaldar öfugt segulmögnuð, heldur skiptust hraunlögin í tertíera basaltstaflanum í syrpur með um 25 hraunlög í hverri, sem væru til skiptis öfugt og rétt segulmögnuð.

Hospers þótti að sjálfsögðu líklegast að segulsviðið hefði snúist við mörgum sinnum í sögu jarðarinnar og stakk upp á því að nota mætti þessa segulmælingatækni til að tengja jafnaldra hraunlög og hraunlagasyrpur á eldgosasvæðum. Tveir prófessorar við Háskóla Íslands, Trausti Einarsson og Þorbjörn Sigurgeirsson urðu fyrstir til að taka aðferðina upp.[3] Þegar svo endurbætt tækni til K-Ar-aldursgreininga á tiltölulega ungu bergi kom fram á 6. áratugnum varð kleift að aldursgreina segulskiptin, og þá varð segultímakvarðinn til (2. mynd) sem margir menn í mörgum löndum unnu að því að fullkomna og lengja aftur í fortíðina. Árið 1963 birtist svo önnur tímamótaritgerð, um segulfrávik yfir hafsbotnunum[4] (3. mynd) sem skýrð voru með skriði hafsbotnsins út frá miðhafshryggjum (botnskriðskenningin). Með því að ganga út frá aldursgreindum segulskiptum síðustu 4ra milljóna ára og jöfnum rekhraða mátti lengja segultímatalið langt aftur í fortíðina sem og að meta rekhraða frá hinum ýmsu rekhryggjum (4. mynd).

3. mynd. Segulmystur yfir Reykjaneshrygg, mynd frá J.R. Heirzler, X. Le Pichon & J.G. Baron 1966. Magnetic anomalies over the Reykjanes ridge. Deep-Sea Research 13: 427-43. „Rétt“ segulmagnaðar rendur eru litaðar eftir aldri (tímatal til hægri), „öfugt“ segulmagnaðar ólitaðar.

Blágrýtismyndunin íslenska hafði lengstum reynst jarðfræðingum örðug til rannsókna, tilbreytingalaus stafli af grjóti sem allt var eins. Surtarbrandslögin voru meðal fárra kennileita. En þetta átti eftir að breytast.

Sumarið 1954 kom hingað til lands ungur breskur jarðfræðingur, George P.L. Walker (1926–2005) til að rannsaka tertíeru blágrýtismyndunina á Austfjörðum. Walker hafði reynslu af blágrýtissyrpum því doktorsritgerð hans hafði fjallað um basaltsyrpurnar á N-Írlandi sem á þeim tíma voru taldar nær-jafnaldra tertíera basaltinu á Íslandi og A-Grænlandi – hlutar af eldgosabelti sem legið hefði þvert yfir hafið snemma á tertíer.

Næsta áratuginn eyddi Walker hverju sumri á Austfjörðum ásamt doktorsnemum sem fengust hver við sitt sérverkefni. Fyrstu ritgerðir hans um Austfirði fjölluðu um jarðfræði Reyðarfjarðar og nágrennis (1959)[5] og um zeólítabelti og gangasveima í Austfjarðabasaltinu (1960).[6] Út frá zeólítabeltunum gat hann metið hve miklu ísaldarjöklarnir höfðu sorfið ofan af svæðinu, og út frá samanlagðri þykkt ganganna hve mikið landið hefði breikkað af þeirra völdum.

4. mynd. Hálfur gliðnunarhraði um þrjá rekhryggi lesinn af tímakvarða segulskipta (X-ás) móti fjarlægð frá rekhrygg. „Rétt“ segulmögnuð skeið skástrikuð. Fimm stuttskeið (þ.m.t. Gilsá sem ekki hafði verið staðfest 1968 ) eru merkt að ofan, meginskeiðin Brunhes, Matuyama, Gauss og Gilbert eru ómerkt, sjá 2. mynd.

Á næstu 10 árum kortlagði Walker alla Austfirði en sneri sér síðan að öðru, eldfjallafræði á Hawaii. En sumrin 1964 og 65 kom hann aftur til Austfjarða ásamt hópi frá Liverpool undir stjórn jarðeðlisfræðingsins Normans Watkins til að segulmæla basaltstaflann sem Walker hafði kortlagt. Hann reyndist spanna tímabilið frá 13,6 til 2,0 milljóna ára, vera 9 km þykkur og hlaðinn úr meira en 700 hraunlögum. Tveir stefnumældir (e. oriented) kjarnar voru boraðir úr hverju hraunlagi til úrvinnslu á rannsóknastofu. Á 15 milljón árum hefur segulsviðið snúist oftar en 50 sinnum – af þeim snúningum féllu öll nema fjögur áður-óþekkt segulskeið að hinu viðurkennda segultímatali hafsbotnanna. Meðaltími milli segulsviðssnúninga á þessum 13,6 milljónum ára var milli 140.000 og 190.000 ár. Um 8000 ár liðu að meðaltali milli aðlægra hraunlaga, og segulsnúningur tekur 5 til 6000 ár. Segulsnúningur gerist þannig að segulskautið færist smám saman í átt til miðbaugs og dofnar á leiðinni reglulega uns það deyr alveg en birtist svo aftur handan við miðbaug og fer vaxandi í átt að gagnstæðum snúningspól (1. mynd). Þessari viðamiklu rannsókn lýstu Watkins og Walker í tímaritsgrein 1977[7] en áður (1975) höfðu Watkins, Leó Kristjánsson og aldurgreiningameistarinn McDougall lýst nýju „segulskautsskoti“ (e. magnetic polarity event) sem birtist í einu hraunlagi við eyðibæinn Gilsá í Jökulsá eystra (4. mynd).[8]

5. mynd. Dæmi um segulkortlagningu. Kistufell í Esju er um 800 m hátt. Þar kortlagði Ingvar Birgir Friðleifsson snið með 65 merktum hraunlögum og nokkrum jökulbergs- og setlögum, til sýnasöfnunar vegna bergsegulmælinga. Öll hraunin reyndust vera öfugt segulmögnuð nema 13 laga syrpa (SB 24–36) í miðri hlíð. Þessa syrpu nefndi Trausti Einarsson (1957) N3 og má rekja hana víða um Esjuna og í Hvalfirði.

Rannsóknaraðferðin sem þarna var mörkuð – frumkortun jarðfræðings sem undirbýr borkjarnatöku fornsegulfræðings – hefur orðið fyrirmynd rannsókna af þessu tagi sem unnar hafa verið hér á landi síðan. Þar réði ekki litlu að Leó Kristjánsson (1943–2020), sem þá var eðlisfræðistúdent í Edinborg, tók þátt í rannsóknarátaki Watkins og Walkers 1964-65 og þar með voru örlög hans ráðin, fornsegulmælingar og –kortlagning urðu hans vísindalega alfa og ómega æ síðan (5. mynd) . [9]

Þess ber að lokum að geta að bergsegulmælingar á vettvangi geta verið vandasamar þrátt fyrir góð mælitæki enda þótt þar sé aðeins spurt hvort sýnið er „rétt“ eða „öfugt“ segulmagnað. Í grein Leós Kristjánssonar[10] eru hinar ýmsu gildrur útskýrðar og leiðbeiningar gefnar um það hvernig þær skuli forðast.

Tilvísanir:
  1. ^ Leó Kristjánsson 1985. Bergsegulmælingar - nýtsöm tækni við jarðfræðikortlagningar. Náttúrufræðingurinn 54: 119–130.
  2. ^ Jan Hospers 1951. Remanent Magnetism of Rocks and the History of the Geomagnetic Field. Nature 168: 1111–1112.
  3. ^ Trausti Einarsson & Þorbjörn Sigurgeirsson 1955. Rock magnetism in Iceland. Nature 175: 892. Trausti Einarsson 1957. Der Paleomagnetismus der isländischen Basalte und seine stratigraphische Bedeutung. Neues Jahrbuch für Geologie und Peläontologie 4: 159–175.
  4. ^ FJ Vine & DH Matthews 1963. Magnetic anomalies over oceanic ridges. Nature 199: 947–949.
  5. ^ GPL Walker 1959. Geology of the Reyðarfjörður area, eastern Iceland. Quarterly Journal of the Geological Society of London 114: 367–393.
  6. ^ GPL Walker 1960. Zeolite zones and dyke distribution in relation to the structure of the basalts in eastern Iceland. Journal of Geology 68: 515–528.
  7. ^ ND Watkins & GPL Walker 1977. Magnetostratigraphy of Eastern Iceland. American Journal of Science 277: 513–594.
  8. ^ ND Watkins, Leó Kristjánsson, L. MacDougall 1975. A detailed paleomagnetic survey of the type location for the Gilsá geomagnetic polarity event. Earth and Planetary Science Letters 27: 436–444.
  9. ^ Leó Kristjánsson, Ingvar B. Friðleifsson, N.D. Watkins 1980. Stratigraphy and paleomagnetism of the Esja, Eyrarfjall and Akrafjall mountains, SW-Iceland. Journal of Geophysics – Zeiutschrift für Geophysik 47: 31–42.
  10. ^ Leó Kristjánsson 1985.

Myndir:
  • Mynd 1. TiltedDipole.svg. Wikipedia. Birt undir CC BY-SA 3.0 leyfi. Íslenskur texti settur inn af ritstjórn Vísindavefsins.
  • Mynd 2. Ritstjórn Vísindavefsins - gerð með hliðsjón af mynd á bls. 221 í Almenn jarðfræði eftir Jóhann Ísak Pétursson og Jón Gauti Jónsson (2004).
  • Mynd 3. Tekið og litað: F.J. Vine (1968). Magnetic anomalies associated with mid-ocan ridges. Bls. 73–89 í The History of the Earth’s Crust, Robert A. Phinney ritstj., Princeton Univeristy Press.
  • Mynd 4. Úr F.J. Vine (1968)
  • Mynd 5. Ritstjórn Vísindavefsins - gerð með hliðsjón af mynd á bls. 128 í Leó Kristjánsson (1985). Bergsegulmælingar - nýtsöm tækni við jarðfræðikortlagningar. Náttúrufræðingurinn 54: 119–130. Ljósmynd: Sigurður Steinþórsson, kvarði: Leó Kristjánsson (1985).

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

19.8.2024

Síðast uppfært

18.10.2024

Spyrjandi

Ritstjórn

Efnisorð

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Hvað er segultímatal og hvernig er það notað?“ Vísindavefurinn, 19. ágúst 2024, sótt 23. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=86824.

Sigurður Steinþórsson. (2024, 19. ágúst). Hvað er segultímatal og hvernig er það notað? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=86824

Sigurður Steinþórsson. „Hvað er segultímatal og hvernig er það notað?“ Vísindavefurinn. 19. ágú. 2024. Vefsíða. 23. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=86824>.

Chicago | APA | MLA

Tengd svör

Skoða öll nýjustu svörin

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Hvað er segultímatal og hvernig er það notað?
Í stuttu máli. Segulsvið jarðar (1. mynd) hefur umskautast „ótal sinnum“, síðast fyrir um 780 þúsund árum (2. mynd), og sennilega lengst af frá örófi alda. Segulstefnan á hverjum tíma er skráð (bundin) í bergið sem þá var að myndast, ekki síst í basalti hafsbotnanna og ofansjávar í hraunlögum. Segultalið sjálft varð svo til við það að segulskipti síðustu ármilljóna voru aldursgreind með geislavirkum efnum, einkum K–Ar (2. mynd).

1. mynd. Nokkrar kraftlínur segulsviðs jarðar, ef það orsakast af einföldu kerfi rafstrauma í kjarna hennar. Kraftlínurnar sýna þá stefnu sem nál áttavita mundi beinast á hverjum stað. Á norðurhveli bendir norðurendi áttavitans á suðurpól jarðsegulsviðsins.

Fornsegulmælingar og segultímatalið, afsprengi þeirra, ollu straumhvörfum í jarðfræði á 6. og 7. áratug liðinnar aldar. Á Íslandi kom segultímatalið í stað steingervinga í öðrum löndum við jarðfræðikortlagningu (5. mynd), ákvarðað er með segulmæli hvort hraun eða hraunasyrpa eru „rétt“ eða „öfugt“ segulmögnuð. Í „stóra samhenginu“ sýndu segulsviðsmælingar yfir hafsbotnunum fram á botnskrið út frá miðhafshryggjum (3. & 4. mynd) og staðfestu umdeilda landrekskenningu Wegeners – að vísu í annarri mynd (botnskriðskenning og síðar flekakenning). Auk þess, og ekki síður, gerðu fornsegulmælingar unnt að rekja „rek“ meginlandanna um hnöttinn.[1]

Lengri texti

Segulsvið jarðar er tvípólsvið (e. dipole) sem merkir að það hafi svipaða kraftlínulögun og kemur fram í kringum stuttan stangsegul (1. mynd) eða litla straumspólu. Kraftlínurnar sýna stefnu áttavitanálar á hverjum stað. Segulsviðið stafar af rafstraumum í hinum fljótandi hluta jarðkjarnans. Vegna snúnings jarðar um sjálfa sig, sem stjórnar megindráttum hreyfinga í kjarnanum, liggja þeir rafstraumar sem þarna myndast, að mestu samsíða miðbaug jarðar líkt og vafningar í straumspólu. Því mætti ætla að segul- og snúningspólar féllu saman, en af ýmsum ástæðum, sumum óþekktum, er það ekki svo, heldur flökta segulpólarnir hægt til og frá í kringum þá. Segultruflandi óreglur í jörðinni valda því að lega segulpóls er mismunandi mæld frá ólíkum stöðum. Þess vegna er notast við hugtakið sýndarsegulpóll (e. virtual geomagnetic pole), útreiknaða staðsetningu pólsins á þeirri forsendu að stefna sviðsins á hverjum mælistað orsakist eingöngu af tvípólsviði með uppsprettu á jarðmiðju eins og sýnt er á 1. mynd.

Bæði storkuberg og setberg geta borið segulmögnun, verið segulmögnuð. Seguljárnsteinn (magnetít, Fe3O4) kristallast úr bergbráð og við kólnun niður fyrir svonefnt Curie-stig (TC) segulmagnast kristallinn varanlega samsíða ríkjandi segulsviði jarðar. Í kólnandi hraunlagi fá allir magnetít-kristallar að sjálfsögðu sömu segulstefnu og hraunlagið þar með. Hins vegar, þegar set myndast við það að bergmylsna sekkur til botns í lygnu vatni, hneigjast kornin til að setjast samsíða segulsviðinu þannig að setlagið tekur sömuleiðis á sig ríkjandi segulstefnu.

2. mynd. Efsti hluti segulkvarðans með nöfnum meginskeiða, nöfnum styttri skeiða og aldri segulskipta. Meginskeið eru nefnd eftir vísindamönnum á sviði bergsegulfræða, styttri skeið eftir stöðum þaðan sem þeim var fyrst lýst. Stuttskeiðið Gilsá, sem vantar á myndina, sést á 4. mynd.

Árið 1906 uppgötvaði franski jarðeðlisfræðingurinn Bernard Bruhnes (1867–1910) að gamalt hraun þar sem heitir Pontfarin í sunnanverðu Mið-Frakklandi var segulmagnað andstætt núverandi jarðsegulsviði. Af því dró hann þá ályktun að suðurskaut jarðsegulsviðsins sem nú er nærri Norðurpólnum (1. mynd) hafi á myndunartíma bergsins verið nálægt landfræðilega suðurpólnum, sem hlyti að merkja það að stefna segulsviðsins hafi snúist 180° einhvern tíma í fyrndinni. Þessu þótti mörgum tregt að trúa og í nær hálfa öld voru árangurslausar tilraunir gerðar til að finna aðra og meira staðbundna skýringu, svo sem ummyndun í bergi sem gæti breytt segulviðtaki segulsteindanna, gert þær mótseglandi. Þær rannsóknir skiluðu mikilli þekkingu á járnsteindum í bergi, en engu sem skýrt gæti öfuga seglun bergs.

Það var ekki fyrr en um 1950 að skriður komst á þessi mál, er Jan Hospers, hollenskur stúdent við framhaldsnám í Cambridge á Bretlandi, kom hingað til lands og mældi segulstefnu 650 sýna, einkum af Snæfellsnesi og Norðurlandi.[2] Hann komst að þeirri niðurstöðu að ekki einasta væru sýni frá fyrri hluta ísaldar öfugt segulmögnuð, heldur skiptust hraunlögin í tertíera basaltstaflanum í syrpur með um 25 hraunlög í hverri, sem væru til skiptis öfugt og rétt segulmögnuð.

Hospers þótti að sjálfsögðu líklegast að segulsviðið hefði snúist við mörgum sinnum í sögu jarðarinnar og stakk upp á því að nota mætti þessa segulmælingatækni til að tengja jafnaldra hraunlög og hraunlagasyrpur á eldgosasvæðum. Tveir prófessorar við Háskóla Íslands, Trausti Einarsson og Þorbjörn Sigurgeirsson urðu fyrstir til að taka aðferðina upp.[3] Þegar svo endurbætt tækni til K-Ar-aldursgreininga á tiltölulega ungu bergi kom fram á 6. áratugnum varð kleift að aldursgreina segulskiptin, og þá varð segultímakvarðinn til (2. mynd) sem margir menn í mörgum löndum unnu að því að fullkomna og lengja aftur í fortíðina. Árið 1963 birtist svo önnur tímamótaritgerð, um segulfrávik yfir hafsbotnunum[4] (3. mynd) sem skýrð voru með skriði hafsbotnsins út frá miðhafshryggjum (botnskriðskenningin). Með því að ganga út frá aldursgreindum segulskiptum síðustu 4ra milljóna ára og jöfnum rekhraða mátti lengja segultímatalið langt aftur í fortíðina sem og að meta rekhraða frá hinum ýmsu rekhryggjum (4. mynd).

3. mynd. Segulmystur yfir Reykjaneshrygg, mynd frá J.R. Heirzler, X. Le Pichon & J.G. Baron 1966. Magnetic anomalies over the Reykjanes ridge. Deep-Sea Research 13: 427-43. „Rétt“ segulmagnaðar rendur eru litaðar eftir aldri (tímatal til hægri), „öfugt“ segulmagnaðar ólitaðar.

Blágrýtismyndunin íslenska hafði lengstum reynst jarðfræðingum örðug til rannsókna, tilbreytingalaus stafli af grjóti sem allt var eins. Surtarbrandslögin voru meðal fárra kennileita. En þetta átti eftir að breytast.

Sumarið 1954 kom hingað til lands ungur breskur jarðfræðingur, George P.L. Walker (1926–2005) til að rannsaka tertíeru blágrýtismyndunina á Austfjörðum. Walker hafði reynslu af blágrýtissyrpum því doktorsritgerð hans hafði fjallað um basaltsyrpurnar á N-Írlandi sem á þeim tíma voru taldar nær-jafnaldra tertíera basaltinu á Íslandi og A-Grænlandi – hlutar af eldgosabelti sem legið hefði þvert yfir hafið snemma á tertíer.

Næsta áratuginn eyddi Walker hverju sumri á Austfjörðum ásamt doktorsnemum sem fengust hver við sitt sérverkefni. Fyrstu ritgerðir hans um Austfirði fjölluðu um jarðfræði Reyðarfjarðar og nágrennis (1959)[5] og um zeólítabelti og gangasveima í Austfjarðabasaltinu (1960).[6] Út frá zeólítabeltunum gat hann metið hve miklu ísaldarjöklarnir höfðu sorfið ofan af svæðinu, og út frá samanlagðri þykkt ganganna hve mikið landið hefði breikkað af þeirra völdum.

4. mynd. Hálfur gliðnunarhraði um þrjá rekhryggi lesinn af tímakvarða segulskipta (X-ás) móti fjarlægð frá rekhrygg. „Rétt“ segulmögnuð skeið skástrikuð. Fimm stuttskeið (þ.m.t. Gilsá sem ekki hafði verið staðfest 1968 ) eru merkt að ofan, meginskeiðin Brunhes, Matuyama, Gauss og Gilbert eru ómerkt, sjá 2. mynd.

Á næstu 10 árum kortlagði Walker alla Austfirði en sneri sér síðan að öðru, eldfjallafræði á Hawaii. En sumrin 1964 og 65 kom hann aftur til Austfjarða ásamt hópi frá Liverpool undir stjórn jarðeðlisfræðingsins Normans Watkins til að segulmæla basaltstaflann sem Walker hafði kortlagt. Hann reyndist spanna tímabilið frá 13,6 til 2,0 milljóna ára, vera 9 km þykkur og hlaðinn úr meira en 700 hraunlögum. Tveir stefnumældir (e. oriented) kjarnar voru boraðir úr hverju hraunlagi til úrvinnslu á rannsóknastofu. Á 15 milljón árum hefur segulsviðið snúist oftar en 50 sinnum – af þeim snúningum féllu öll nema fjögur áður-óþekkt segulskeið að hinu viðurkennda segultímatali hafsbotnanna. Meðaltími milli segulsviðssnúninga á þessum 13,6 milljónum ára var milli 140.000 og 190.000 ár. Um 8000 ár liðu að meðaltali milli aðlægra hraunlaga, og segulsnúningur tekur 5 til 6000 ár. Segulsnúningur gerist þannig að segulskautið færist smám saman í átt til miðbaugs og dofnar á leiðinni reglulega uns það deyr alveg en birtist svo aftur handan við miðbaug og fer vaxandi í átt að gagnstæðum snúningspól (1. mynd). Þessari viðamiklu rannsókn lýstu Watkins og Walker í tímaritsgrein 1977[7] en áður (1975) höfðu Watkins, Leó Kristjánsson og aldurgreiningameistarinn McDougall lýst nýju „segulskautsskoti“ (e. magnetic polarity event) sem birtist í einu hraunlagi við eyðibæinn Gilsá í Jökulsá eystra (4. mynd).[8]

5. mynd. Dæmi um segulkortlagningu. Kistufell í Esju er um 800 m hátt. Þar kortlagði Ingvar Birgir Friðleifsson snið með 65 merktum hraunlögum og nokkrum jökulbergs- og setlögum, til sýnasöfnunar vegna bergsegulmælinga. Öll hraunin reyndust vera öfugt segulmögnuð nema 13 laga syrpa (SB 24–36) í miðri hlíð. Þessa syrpu nefndi Trausti Einarsson (1957) N3 og má rekja hana víða um Esjuna og í Hvalfirði.

Rannsóknaraðferðin sem þarna var mörkuð – frumkortun jarðfræðings sem undirbýr borkjarnatöku fornsegulfræðings – hefur orðið fyrirmynd rannsókna af þessu tagi sem unnar hafa verið hér á landi síðan. Þar réði ekki litlu að Leó Kristjánsson (1943–2020), sem þá var eðlisfræðistúdent í Edinborg, tók þátt í rannsóknarátaki Watkins og Walkers 1964-65 og þar með voru örlög hans ráðin, fornsegulmælingar og –kortlagning urðu hans vísindalega alfa og ómega æ síðan (5. mynd) . [9]

Þess ber að lokum að geta að bergsegulmælingar á vettvangi geta verið vandasamar þrátt fyrir góð mælitæki enda þótt þar sé aðeins spurt hvort sýnið er „rétt“ eða „öfugt“ segulmagnað. Í grein Leós Kristjánssonar[10] eru hinar ýmsu gildrur útskýrðar og leiðbeiningar gefnar um það hvernig þær skuli forðast.

Tilvísanir:
  1. ^ Leó Kristjánsson 1985. Bergsegulmælingar - nýtsöm tækni við jarðfræðikortlagningar. Náttúrufræðingurinn 54: 119–130.
  2. ^ Jan Hospers 1951. Remanent Magnetism of Rocks and the History of the Geomagnetic Field. Nature 168: 1111–1112.
  3. ^ Trausti Einarsson & Þorbjörn Sigurgeirsson 1955. Rock magnetism in Iceland. Nature 175: 892. Trausti Einarsson 1957. Der Paleomagnetismus der isländischen Basalte und seine stratigraphische Bedeutung. Neues Jahrbuch für Geologie und Peläontologie 4: 159–175.
  4. ^ FJ Vine & DH Matthews 1963. Magnetic anomalies over oceanic ridges. Nature 199: 947–949.
  5. ^ GPL Walker 1959. Geology of the Reyðarfjörður area, eastern Iceland. Quarterly Journal of the Geological Society of London 114: 367–393.
  6. ^ GPL Walker 1960. Zeolite zones and dyke distribution in relation to the structure of the basalts in eastern Iceland. Journal of Geology 68: 515–528.
  7. ^ ND Watkins & GPL Walker 1977. Magnetostratigraphy of Eastern Iceland. American Journal of Science 277: 513–594.
  8. ^ ND Watkins, Leó Kristjánsson, L. MacDougall 1975. A detailed paleomagnetic survey of the type location for the Gilsá geomagnetic polarity event. Earth and Planetary Science Letters 27: 436–444.
  9. ^ Leó Kristjánsson, Ingvar B. Friðleifsson, N.D. Watkins 1980. Stratigraphy and paleomagnetism of the Esja, Eyrarfjall and Akrafjall mountains, SW-Iceland. Journal of Geophysics – Zeiutschrift für Geophysik 47: 31–42.
  10. ^ Leó Kristjánsson 1985.

Myndir:
  • Mynd 1. TiltedDipole.svg. Wikipedia. Birt undir CC BY-SA 3.0 leyfi. Íslenskur texti settur inn af ritstjórn Vísindavefsins.
  • Mynd 2. Ritstjórn Vísindavefsins - gerð með hliðsjón af mynd á bls. 221 í Almenn jarðfræði eftir Jóhann Ísak Pétursson og Jón Gauti Jónsson (2004).
  • Mynd 3. Tekið og litað: F.J. Vine (1968). Magnetic anomalies associated with mid-ocan ridges. Bls. 73–89 í The History of the Earth’s Crust, Robert A. Phinney ritstj., Princeton Univeristy Press.
  • Mynd 4. Úr F.J. Vine (1968)
  • Mynd 5. Ritstjórn Vísindavefsins - gerð með hliðsjón af mynd á bls. 128 í Leó Kristjánsson (1985). Bergsegulmælingar - nýtsöm tækni við jarðfræðikortlagningar. Náttúrufræðingurinn 54: 119–130. Ljósmynd: Sigurður Steinþórsson, kvarði: Leó Kristjánsson (1985).
...