5. Gesteinsmagnetik

Zur Erinnerung: Die meisten Gesteine – magmatische, sedimentäre oder metamorphe, egal welcher Provenienz und Beschaffenheit – bestehen im Wesentlichen aus einzelnen Mineralkörnern unterschiedlicher Art.

Nur die kleinen magnetischen Partikel, nicht das gesamte Gestein. Um eventueller Panik vorauszueilen. Und nur so lange noch Wässer in Porenräumen des Gesteines zirkulieren können. Dazu in Abschn. 5.2 noch etwas mehr .

Natürlich in der korrekten physikalischen Einheit der magnetischen Suszeptibilität. Die Einheit ist für unser prinzipielles Verständnis allerdings nicht von Belang, wie an anderer Stelle vermerkt. Pauschale Suszeptibilität im sogenannten SI-System der Einheiten ist tatsächlich dimensionslos. Oft verwendet man eine massenspezifische Suszeptibilität. Die physikalische Einheit hat dann die Form von Volumen pro Gewicht, also beispielsweise m³/kg. Wichtig für unser Verständnis ist lediglich, dass die magnetische Suszeptibilität beispielsweise von der Menge des untersuchten Materials abhängt. Ein größerer Brocken des gleichen Materials hat eine entsprechend höhere Suszeptibilität (s. Abschn. 5.2 für eine praktische Anwendung dieser Eigenschaft).

Der einfachste Grund für solche wäre, wie gesagt, Veränderungen in der Art oder der Zusammensetzung der aufeinanderfolgenden Gesteine.

Ferrimagnetika sind eine Untergruppe der Ferromagnetika; es gibt mehrere weitere Unterscheidungen und Bezeichnungen. Eine Erörterung liegt jenseits der Intention und des Nutzens für dieses Buch. Siehe bspw.: Dunlop, D.J. & Özdemir, Ö., 1997. Rock Magnetism, Fundamentals and Frontiers, online publication 2010, Cambridge University Press, 573 Seiten.

Am einfachsten füllt man dazu einen Behälter (eine spezielle magnetische Probendose) vollständig mit losen Partikeln. Auf diese Weise (im Verhältnis zum Erdmagnetfeld stärkere Felder zu nutzen) ist es ebenfalls möglich, wesentlich kleinere Volumina einer Gesteinsprobe (fingernagelgroß) zu verwenden, was aufgrund der Bauweise und zugrunde liegender physikalischer Prinzipien einiger der gesteinsmagnetischen Geräte auch gut ist. Für eine DNS-Genanalyse wird man eine Gewebeprobe und nicht die gesamte Person im Labor erwarten, geschweige denn messen können.

Dazu gibt es natürlich spezielle Öfen/Messapparturen, welche insbesondere auch Temperaturen oberhalb von 600 °C präzise realisieren und dabei gegen jegliche äußere magnetische Störfelder abgeschirmt sind.

Hier sei jedoch angemerkt, dass manche gesteinsmagnetische Charakterisierungen keine hohen, sondern im Gegenteil sehr niedrige Temperaturen verwenden, um ein bestimmtes Mineral anhand einer ungewöhnlichen Veränderung seiner magnetischen Eigenschaften zu identifizieren. Statt eines Ofens werden unsere Proben dann beispielsweise durch flüssigen Stickstoff oder gar flüssiges Helium (zur Einordnung, dies liegt in der Größenordnung von –270 °C) heruntergekühlt und magnetisch gemessen.

Für größere Partikel gegenüber kleineren Partikel werden beispielsweise stärkere magnetische Felder für eine Reaktion benötigt, was dann aus einem unterschiedlichen Kurvenverlauf bei kontinuierlich anwachsenden Feldstärken abgelesen werden kann. Ein Möglichkeit, solche Felder zu applizieren, eine sogenannte isothermale remanente Magnetisierung (IRM), ist einem Blitzeinschlag vergleichbar – nur im Labor besser nach Richtung und Stärke kontrolliert und ohne die sichtbare und hörbare Dramatik des natürlichen Phänomens eines Gewitters. Allerdings werden in der gesteinsmagnetischen Praxis auch wesentlich sensitivere und oft diagnostisch erfolgreichere Verfahren eingesetzt, wobei keine schrittweise, sondern eine kontinuierliche Veränderung in der Stärke der angelegten Felder untersucht wird.

Aus der Vielzahl relevanter Publikationen: The Giant Buddhas of Bamiyan, Safeguarding the remains, 2009, Petzet, M. (ed.), International Council on Monuments and Sites ICOMOS, 280 Seiten, Bäßler Verlag, Berlin; The Future of the Bamiyan Buddha Statues. Heritage Reconstruction in Theory and Praxis, 2020, Nagaoka, M. (ed.), UNESCO Publishing. Springer. Open access.

Im Bamiyan-Tal und entlang der geschäftigen Handelsroute der Seidenstraße lag zu seiner Blütezeit das Zentrum der Gandhara-Schule des Buddhismus. Für diese Hochzeit mag man sich eine Szenerie vorstellen, in der die möglicherweise ehemals teils goldbemalten und von Feuern beleuchteten Buddhas weithin sichtbar waren, umgeben von mehreren Hundert intern reich verzierten Mönchshöhlen im gleichen Kliff. Ein Ort der Zusammenkunft, des Geistes und der Kontemplation. Ein Ort der bis heute für viele Millionen Menschen von spiritueller Bedeutung geblieben ist.

Zum Vergleich: Das Matterhorn in der Grenzregion von Schweiz und Italien ist knapp unter 4500 m hoch.

Im Gesteinsverband und selbst als kieselgroße Bruchstücke haben die Sedimente Gesteinshärte. In Wasser gelegt löst sich ein kieselgroßes Bruchstück jedoch innerhalb weniger Minuten in seine Bestandteile, sprich einzelnen Körner, auf. In der Regel sind die einzelnen Körner durch Auflast lediglich ineinander verkeilt, wodurch die Härte des Gesteines resultiert. Oft haben Sedimentgesteine ein sogenanntes Bindemittel, aus einer karbonatischen oder silikatischen Lösung zirkulierender Wässer entstanden, welche die Körner miteinander verkittet. Ein solches Bindemittel fehlt hier und erklärt die Anfälligkeit der Sedimente des Kliffes für Erosion, aber auch die gute Eignung für das Skulptieren des Gesteines.

„Talus“ (Sing.) ist ein geologischer Begriff für (Gesteins-)Schuttkegel.

In Abb. 5.4 ist keinerlei Skala angegeben, um uns die Mächtigkeiten der hier zum Vergleich vorgeschlagenen geologischen Profile zu suggerieren. Der Grund für dieses vermeintliche Versäumnis ist bei genauerer Betrachtung ein enormer Vorteil der Methode: Wenn die Messpunkte der Suszeptibilität in einem sehr geringen Abstand voneinander liegen, können auch die verglichenen Profile nur geringe Mächtigkeiten, gar im Zentimeterbereich, aufweisen. Um Profile von Hunderten von Metern Mächtigkeit miteinander zu vergleichen, reicht es aus, auch die Suszeptibilität nur im Meterabstand zu messen. In beiden Fällen gilt, dass auf diese Weise nicht wechselseitig signifikante Schichten bei der Vermessung übersprungen werden dürfen, wodurch ein künstlich veränderter Fingerabdruck entsteht.

Aus gesteinsmagnetischer Sicht ist nachträglich aufgebrachtes Material bei den Messungen zu vermeiden, wie wir bei der weiteren Erläuterung der hier verwendeten Methodik leicht verstehen werden. Nur natürliches Gestein ist für die hier vorgestellte Fragestellung zu verwenden, wobei es dann jedoch kein Problem darstellt, ob dieses Gestein eventuell in Form eines der gesprengten Fragmente und möglicherweise zusätzlich durch skulptierte Elemente an seiner Oberfläche verändert wurde. Es sei denn, diese Form wurde durch künstlich aufgebrachten Lehm überzogen.

In der Hauptsache handelt es sich um Tone, Silte und Sande. Dies sind geologische Bezeichnungen für sehr feine bis zu mit dem Auge gut erkennbare Korngrößen der Sedimente.

Wer die Analogie mit einer rein geologischen Untersuchung, beispielsweise, in der Korrelation zweier Bohrungen (Abb. 5.4) im Hinterkopf mitverfolgen möchte: Die gesprengten Bruchstücke mögen wir mit den mehr oder weniger zerbrochenen Kernen einer geologischen Bohrung vergleichen. Messungen und Untersuchungen dieser Kernstücke, um sie mit der anstehenden Geologie der Umgebung zu korrelieren, sind dann durchaus mit der Repositionierung der Fragmente zu vergleichen.

Ein weiterer plakativer Vergleich: Die Nische von etwa 55 m × 18 m × 18 m entspricht 17.000 m³. Bei 2 t Gewicht pro Kubikmeter macht das 34.000 t Gesteinsmaterial. Wenn etwa die Hälfte davon in der Buddha-Statue vorhanden war, sind das ca. 5 % des Empire State Buildings in New York.

Die Mäander eines sich durch die Landschaft schlängelnden Flusses sind ein treffendes Bild für unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten auch am Flussbett: Ein Papierschiff wird auf seinem Weg flussabwärts immer einem „Pfad“ von Außenkurve zu Außenkurve folgen, weil dort die Geschwindigkeit des strömenden Wassers am höchsten ist. In den Innenkurven bliebe das Schiffchen möglicherweise liegen bzw. kommt feineres Sedimentmaterial zur Ruhe.

Geologisch für grobe Beschreibung der Sedimentschichten, hier insbesondere deren lateraler Ausdehnung.

„Wie groß ist das?“ ist eine sicher berechtigte Frage. Wir ignorieren die individuell unterschiedliche Sehfähigkeit und geben hier 0.1 mm als Anhaltswert für ein durchschnittliches „unbewaffnetes“ Auge an.

In Kap. 3 haben wir dies als geeignetes Szenario betrachtet, um im Sinne einer detritischen remanenten Magnetisierung das Erdmagnetfeld in Sedimenten zu speichern. Bei unserer Überlegung hier spielt eine ausrichtende Kraft des Erdmagnetfeldes jedoch keine Rolle – die mechanischen Kräfte eines transportierenden Mediums sind wesentlich größer, und zudem betrachten wir hier landläufig „nicht“ magnetische Körner (Abschn. 3.​1), beispielsweise Quarzkörner.

Keine Viren!

Zirkulieren im Sinne von „sich fortbewegen“. Kohlenwasserstoffe, wie Gas oder Öl, migrieren im Untergrund vom Ort ihrer Entstehung aus organischen Komponenten, bis sie sich in einer geologischen „Falle“ sammeln und zur Lagerstätte werden. Auch unser Grundwasser bewegt sich bekanntlich über oft große Distanzen tief in der Erde.

Oder anders gesagt: mehr Material in der Auflast und über längere Zeit.

Steady-State-Bedingungen im wissenschaftlichen Sinne.

Die Bewegung folgt einem chemischen Gradienten, nicht der Schwerkraft.