Self-Reversal of Remanent Magnetisation of Basalts - Origin, Mechanisms and Consequences

One of the main goals of current palaeomagnetic research is the attempt to acquire high-resolution data on palaeodirections and -intensities in order to obtain detailed information about the Earth's magnetic field in the geological past. The material best suited for such studies are basaltic rocks. For these high-quality directional investigations and especially for palaeointensity determinations, a profound knowledge about the stability, magnetomineralogical character and the domain state of the carriers of remanence is imperative. The emphasis of the present work was placed on the investigation of basalts exhibiting partial or complete self-reversal of natural remanent magnetisation (NRM). This phenomenon is not an exotic rarity but a widespread characteristic of many basaltic rocks. However it remains usually unnoticed by routine palaeomagnetic measurements as it requires special techniques for its detection. In this work samples from Olby and Laschamp (France) and Vogelsberg (Germany) showing the phenomenon were studied with rock magnetic, microscopic and microanalytical techniques in order to identify the carriers of self-reversed remanent magnetisation. Further aims were to determine the exact mechanism of self-reversal acting in basalts and to evaluate the consequences for the reliability of palaeomagnetic data. On the basis of the experimental work a numerical model was developed which shows that, from the physical point of view, the observed magnetomineralogy is capable of causing self-reversal. The present work provides the following new insights: The phenomenon is caused by two magnetic phases with different blocking temperatures which are magnetically coupled. The lower blocking temperature corresponds to the primary titanomagnetite (mother phase) crystallising from the basaltic magma. The remanence with higher blocking temperature is carried by titanomaghemite (daughter phase) evolving from the primary titanomagnetite by partial low-temperature oxidation. The daughter phase forms narrow bands along cracks in the otherwise unaffected mother phase particles. This yields a close side-by-side assemblage of titanomagnetite and titanomaghemite with markedly different magnetic properties in one and the same grain. By applying the various microscopic techniques on identical grains, it was possible to directly correlate magnetomineralogy with magnetic domain structure. Numerical calculations of remanence acquisition demonstrate that two-phase particles with the experimentally observed geometry and magnetic properties are able to acquire a partially or completely self-reversed remanent magnetisation. The calculations also prove that the two magnetic phases present in the studied samples are coupled by magnetostatic interaction. The experimental results indicate that the low-temperature oxidation process responsible for the formation of the second magnetic phase takes place at temperatures at or above the blocking temperature of this daughter phase during primary cooling. This titanomaghemite phase is thus carrying a stable remanence in direction of the ambient magnetic field. Although the original titanomagnetite as the mother phase is in a strict sense the primary magnetic mineral, it does not carry the primary magnetic remanence but is at least in part magnetostatically coupled to the titanomaghemite. Therefore, its remanence is - at least in part - antiparallel to the external field. MFM domain observations present evidence that the mother phase is in the magnetic multidomain range. Hence, its magnetic remanence is not stable and is replaced by a viscous overprint acquired at ambient temperatures. In contrast, the daughter phase has a higher coercivity due to oxidation induced stresses and an increased domain width. Regarding the samples from Olby, these magnetomineralogical investigations directly lead to new arguments in favour of the existence of the Laschamp geomagnetic event: As the high blocking temperature daughter phase carries a stable remanence in direction of the external magnetic field, the local geomagnetic field direction was indeed reversed at the time of emplacement. Due to their complex magnetomineralogy and remanence acquisition, samples exhibiting partial or complete self-reversal are not suitable for palaeointensity determinations. In order to identify and exclude such samples in the course of such experiments, a modification of the existing Thellier-Thellier method is proposed. Additionally, this new procedure is also able to detect remanence carried by multidomain (MD) particles. The method substantially improves the reliability and quality of palaeointensity estimates as multidomain behaviour is among the most common reasons for erroneous results in Thellier-type palaeointensity determinations.Die natürliche remanente Magnetisierung (NRM) von Gesteinen stellt die wichtigste Informationsquelle über das Verhalten des Erdmagnetfeldes in der geologischen Vergangenheit dar. Insbesondere Vulkanite bieten die Möglichkeit, hochgenaue Daten über die Richtung und vor allem auch die Intensität des Magnetfeldes zur Zeit ihrer Platznahme zu gewinnen. Allerdings bedarf eine derartige, verlässliche Rekonstruktion des Erdmagnetfeldes einer genauen Kenntnis der Minerale, welche die remanente Magnetisierung tragen. Besonders für die Bestimmung der Intensität des Erdmagnetfeldes gelten sehr spezifische Voraussetzungen bezüglich des Remanenzerwerbs, der thermischen Stabilität und des magnetischen Domänenzustands der Magnetominerale. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit wurde auf die Untersuchung von Basalten gelegt, die eine partielle oder vollständige Selbstumkehr der NRM aufweisen. Dieses Phänomen ist keine exotische Rarität, sondern tritt bei basaltischen Gesteinen durchaus häufig auf. Partielle wie vollständige Selbstumkehr lassen sich allerdings durch die Standarduntersuchungsmethoden der Paläomagnetik nicht identifizieren und bleiben daher üblicherweise verborgen. Proben aus Olby und Laschamp (Frankreich) und vom Vogelsberg (Deutschland), bei denen das Phänomen auftritt, wurden mittels gesteinsmagnetischer, mikroskopischer und mikroanalytischer Methoden untersucht, um die Träger der remanenten Magnetisierung zu identifizieren. Weitere Ziele der Arbeit waren die Bestimmung des Mechanismus, der zur Selbstumkehr in Basalten führt und die Untersuchung der Konsequenzen für die Zuverlässigkeit paläomagnetischer Daten. Auf der Basis dieser experimentellen Befunde wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches bestätigt, daß die mikroskopisch beobachtete Struktur der Magnetominerale eine Selbstumkehr verursachen kann. Die folgenden Ergebnisse der vorliegenden Arbeit liefern einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Selbstumkehr: Das Phänomen der Selbstumkehr wird in den untersuchten Proben durch zwei gekoppelte magnetische Phasen mit unterschiedlichen Blockungstemperaturen verursacht. Bei dem Mineral mit geringerer Blockungstemperatur handelt es sich um den primären, aus dem basaltischen Magma kristallisierenden Titanomagnetit (primäre Phase). Die höhere Blockungstemperatur entspricht einem Titanomaghemit (sekundäre Phase) der durch partielle Tieftemperatur-Oxidation des primären Titanomagnetits entsteht. Die sekundäre Mineralphase bildet schmale Streifen entlang von Rissen, die die ansonsten unveränderte primäre Phase durchziehen. Hierdurch entstehen Kristalle aus innig verwachsenem Titanomagnetit und Titanomaghemit. Es treten also ausgesprochen unterschiedliche magnetische Eigenschaften in ein und demselben Kristall auf. Indem die verschiedenen mikroskopischen Untersuchungsverfahren auf einzelne Erzkörner angewendet wurden, konnte eine direkte Korrelation zwischen Magnetomineralogie und magnetischen Eigenschaften hergestellt werden. Numerische Modellierungen des Remanenzerwerbs zeigen, daß die beobachtete räumliche Verteilung zweier magnetisch unterschiedlicher Phasen innerhalb eines Partikels und die magnetischen Eigenschaften der zwei Phasen dazu führen, daß sowohl partielle als auch vollständige Selbstumkehr auftritt. Durch die numerischen Simulationen und weitere experimentelle Ergebnisse konnte nachgewiesen werden, daß die beiden in den untersuchten Proben vorhandenen magnetischen Mineralphasen durch magnetostatische Wechselwirkung gekoppelt sind. Die Untersuchungen deuten darauf hin, daß der Prozess der Tieftemperatur-Oxidation und damit die Bildung der sekundären magnetischen Phase während des primären Abkühlens bei Temperaturen im Bereich der Blockungstemperatur dieser sekundären Phase oder darüber stattfindet. Diese Titanomaghemit-Phase ist daher der Träger der stabilen magnetischen Remanenz in Richtung des äußeren Erdmagnetfeldes. Obwohl Titanomagnetit die primäre Phase darstellt, trägt er nicht die primäre Remanenz, sondern ist zumindest zum Teil magnetostatisch an die sekundäre Mineralphase gekoppelt. Durch diesen Prozess der magnetischen Kopplung ist seine Remanenz - zumindest in Teilen - entgegengesetzt zum äußeren Feld gerichtet. Beobachtungen mittels magnetischer Kraftmikroskopie zeigen, daß sich die primäre Mineralphase im magnetischen Mehrbereichszustand befindet. Infolgedessen ist die von dieser Phase getragene Remanenz nicht stabil, sondern wird bei Raumtemperatur durch eine viskose Magnetisierung ersetzt. Im Vergleich dazu ist die Remanenz der sekundären Phase aufgrund ihrer höheren Koerzivität sehr viel stabiler. Für die Proben von Olby ergeben sich aus den magnetomineralogischen Untersuchungen neue Argumente, die für die Existenz des sogenannten Laschamp Events sprechen: Wenn die sekundäre Mineralphase mit hoher Blockungstemperatur eine stabile Remanenz in Richtung des äußeren Magnetfeldes trägt, besaß das lokale erdmagnetische Feld während der Eruption dieser Basalte tatsächlich inverse Polarität. Aufgrund ihrer komplexen Magnetomineralogie und des komplexen Remanenzerwerbs eignen sich Proben, die eine Selbstumkehr aufweisen, nicht für eine Bestimmung der Paläointensität des Erdmagnetfeldes. Um derartige Proben während solcher Experimente zu erkennen und von der weiteren Untersuchung ausschließen zu können, wird eine Erweiterung der bestehenden Thellier-Thellier Methode vorgeschlagen. Mit Hilfe dieser Modifikation können auch von Mehrbereichsteilchen getragene Remanenzen erkannt werden. Dies bedeutet eine entscheidende Verbesserung der Verlässlichkeit und damit Qualität der gewonnenen Ergebnisse, da Mehrbereichsteilchen einen der häufigsten Gründe für fehlerhafte Paläointensitätsbestimmungen darstellen

Utilization of Minority Raw Materials from Brown Coal Mining

Import 01/09/2009Diplomová práce je zaměřena na využívání doprovodných surovin při těžbě hnědého uhlí v Sokolovské uhelné a.s.. Jednotlivé kapitoly pojednávají nejen o vlastnostech doprovodných surovin ( jejich stručná charakteristika ), ale také jejich možnostech využívání. Další kapitoly obsahují experimentální část, kdy byly stanoveny jednotlivé vlastnosti jako : granulometrický rozbor vzorků, stanovení jejich hustot a vlhkost. Pro vzorek jílů a jílovce byla stanovena melitelnost metodou Hardgrove Výsledkem této práce je návrh vhodného technologického schématu pro úpravu doprovodných surovin.Diplom thesis is target to utiloisation of minority raw materials from brown coal mining of Sokolovská uhelná a.s.. The ndividual chapters dealt with about chracteristics of minority materials and possibilities of thein use. Next chapter contian experimentaly part, where was defined basic tests. As a result of this thesis is an technological scheme for utilisation of minority raw materials.Prezenční542 - Institut hornického inženýrství a bezpečnostivelmi dobř

DURABILITY OF CONCRETE WITH BINDER BASED ON SULFOCALCIC FLY ASH

This paper deals with the durability of concrete with binder based on sulfocalcic fly ash. At the beginning, in the theoretical part, there is a research on the frost resistance of concrete, its resistance to chemical thaw substances and measures to extend the durability of the concrete. There is also a part about sulfocalcic fluid fly ash and concrete. Practical part is devoted to individual input materials and experimental procedures. There is also described the methodology of the design of the individual mixtures and the results from the tests and their comparison

Testing Dependency of a Physical Database Design on a Hardware

Bakalářská práce se zabývá prováděním testů na dostupné testovací databázi, konkrétně na databázi TPC-H. Jednotlivé úkoly této práce probíhaly přípravou aplikace, která generuje různé fyzické návrhy databáze použitím indexů nad konkrétním SQL příkazem. Výsledkem je tak identifikovat odlišné plány vykonání dotazu. Každý takto vybraný plán vykonání je stejný při spuštění na různém hardware (HW), přičemž čas vykonání může být ovlivněn konfigurací HW. Cílem je tento čas doby běhu SQL dotazu naměřit a vyhodnotit, zda je určitý index na jednom fyzickém stroji výhodný, zatímco na druhém může být nevýhodný.Bachelor thesis focuses on database testing, more specifically on TPC-H database testing. The individual tasks of this thesis develop an application that generates miscellaneous physical database designs by using SQL command indexes in order to identify differences in command‘s execution. All of these designs are executed in the same way on various hardware configurations. The goal is to measure the time of the command execution and evaluate if it is beneficial to use specific set of indexes on one machine whereas it might not be beneficial on other machine.460 - Katedra informatikydobř

The social structure and human relations: mutual relationships

Tato práce analyzuje vzájemné souvislosti mezi sociální strukturou a mezilidskými vztahy, především pak funkci mezilidských vztahů v sociální struktuře. Mezilidské vztahy nahlíží jako sociální procesy, které probíhají v sociální struktuře. Předmět práce je zkoumán na třech rovinách: jedinec, mezilidské vztahy, sociální struktura. Metodou práce je analýza a syntéza relevantní (především) sociologické literatury. Strukturalistickým pohledem na zkoumaný předmět autor dospívá k závěru, že mezilidské vztahy plní funkci reprodukce či změny sociální struktury. Mezilidské vztahy ovlivňují sebepojetí jedince, které se zpětně odráží v povaze vztahů mezi lidmi, v povaze sociální struktury a naopak. Současná povaha sociální struktury, jak autor dokládá, vede v mnoha ohledech k odcizení člověka. V závěru práce předkládá autor k diskusi konkrétní návrh, jak by bylo možné iniciovat změny v sociální struktuře díky zlepšování sociálních dovedností lidí a tím i mezilidských vtahů.This work analyzes mutual relationships between social structure and human relations. Above all, it analyzes the function of human relations in social structure. Human relations are understood here as social processes going on within social structure. The object of this analysis is examined on three levels: individual, human relations, social structure. Method of this thesis is analysis and synthesis of relevant (above all) sociological literature. By structural approach to the analyzed object, author concludes that human relations' function in social structure is to reproduce or change social structure. Human relations influence self- concept of human, which subsequently reflects in character of human relations and social structure and vice versa. Current character of social structure is seen as leading to alienation in many ways. In the end, the author brings to the discussion concrete proposal for the change of social structure by improving social abilities of people and consequently also improving human relations.Department of SociologyKatedra sociologieFaculty of ArtsFilozofická fakult

Doma v přírodě a doma ve městě

V této eseji se autor snaží prostřednictvím metafory domu a města ukázat, že sociální identita městské populace je dvojitě zaobalená. Pokouší se najít analogie mezi utvářením města a domu a mezi utvářením lidské duše, která je obývá. Ohniště je stanoveno jako střed lidského způsobu sociálního života, jeho limitem je práh

Physical theory of the twentieth century and contemporary philosophy

It has been shown that the criticism of Pauli as well as of Susskind and Glogover may be avoided if the standard quantum-mechanical mathematical model has been suitably extended. There is not more any reason for Einstein's citicism, either, if in addition to some new results concerning Bell's inequalities and Belifante's argument are taken into account. The ensemble interpretation of quantum mechanics (or the hidden-variable theory) should be preferred, which is also supported by the already published results of experiments with three polarizers. Greater space in the text has been devoted also to the discussion of epistemological problems and some philosophical consequences.Comment: 12 page

Multi MeV protons, deuterons and carbon ions produced by the PALS laser system

Multi MeV ions and fusion neutrons were generated by focused radiation of the 3 TW Prague Asterix Laser System (PALS). The use of 8 μm Al foil as XUV filter positioned in front of an ion collector allowed measuring currents of 4-MeV protons emitted behind a thin target in the forward direction. The proton energy of 4 MeV generated by a PALS laser irradiance Iλ2~5×1016 W cm-2 μm2 on target is nominally reachable for picosecond lasers when they deliver the intensity Iλ2~3×1018 W cm-2 μm2. The enhanced maximum proton energy is favoured by a non-linear interaction of the laser beam with the pre-generated plasma. Nonlinear processes also cause enhancement in the yield of fusion neutrons per focused laser energy from the CD2 plasma. The obtained results show that an equivalent neutron yield was reached by ps- and sub-ps laser beams for Iλ2~1019 W cm-2 μm2. The hampering influence of the electromagnetic pulse generated within the interaction chamber on diagnostics signals was eliminated