Modelling and Interpretation of Global Lithospheric Magnetic Anomalies : Modellierung und Interpretation der globalen Anomalien des Krustenmagnetfeldes

• Main Author: Hemant, Kumar
• Format: Thesis
• Language: unknown
• Published: Freie Universität Berlin 2003
• Subjects: Lithospheric; Global; Magnetic; GIS; Interpretation; 500 Naturwissenschaften und Mathematik550 Geowissenschaften, Geologie550 Geowissenschaften; Greenland; Kolyma; Siebert; North Greenland; Siberia
• Online Access: https://dx.doi.org/10.17169/refubium-17238; https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/13040

Title page Contents, Abstract IV 1 Introduction 1 1.1 Some pertinent definitions 2 1.2 Need for the present study 2 1.3 Lithospheric field models 3 1.4 Preparation of field models 4 1.5 The objective of deriving the lithospheric field models 9 1.6 Ambiguities in interpretation 12 1.7 The present work 12 2 Global crustal magnetisation model 15 2.1 Introduction 15 2.2 Geology of the continents 16 2.3 Oceanic crust 26 2.4 Continental and island arcs 28 2.5 Phanerozoic cover 28 2.6 Modeling 29 2.7 Flowchart showing the present work 33 3 Methodology 35 3.1 Introduction 35 3.2 Equivalent dipole method 36 3.3 Nolte-Siebert method 38 3.4 Comparison of the two methods 41 3.5 Computing vertical field anomaly 42 4 Vertical field anomaly map 44 4.1 Comparison of observed and initial model vertical field anomaly map44 4.2 Examples of predicted anomalies in agreement and in disagreement with observed anomaly map 45 5 Implications for geology 68 5.1 Kentucky-Tennessee region, North America 70 5.2 North-Greenland, Greenland 72 5.3 West African Craton, West Africa 74 5.4 Bangui anomaly, Africa 76 5.5 Kolyma-Omolon block, Siberia 78 5.6 Tarim baisn, China 80 5.7 Global first iteration model 82 6 Discussion 84 6.1 Curie-temperature isotherm depth 84 6.2 Remanence 85 6.3 Continent-Ocean boundary 86 6.4 Oceanic plateaus 88 6.5 Key uncertainties 90 7 Conclusions 92 7.1 Summary 92 7.2 Outlook 95 Appendices 1-12 96 References 122 Acknowledgements 136 Curriculum vitae 137 : After a gap of nearly two decades since the Magsat mission in 1980, the dedicated low-orbit potential field mission CHAMP is now in the third of its seven year mission. Already, the new magnetic total intensity and vector data have yielded maps of the global crustal field of unprecedented accuracy and resolution. Here, we assess the value of these maps to infer deep crustal structure of regions overlain by younger cover. A GIS based modelling technique has been developed to model the various geological units of the continents starting from the geological map of the world. Depending upon the known rock types of the region, they are assigned a standard susceptibility value and using the global seismic crustal structure, a vertically integrated susceptibility (VIS) model is computed at each point of the region. Starting with this initial VIS model, the vertical field anomaly is computed at a satellite altitude of 400 km and compared with the corresponding CHAMP vertical field anomaly map. The first comparison is carried out against a model using the lateral extent of a cratonic region as given by published tectonic maps. In the subsequent modelling step, depending upon the extent of the observed anomaly pattern of that region, the surface geology is extended beneath the sediments until the recomputed map fits the observed magnetic anomaly map. Here, we focus on modelling results for the selected few provinces of the world where the initial model does not agree with the observed anomaly map. Similar modelling of CHAMP satellite magnetic anomalies can constrain the subsurface structure hidden by Phanerozoic cover in many parts of the world. : Nach einer Pause von fast zwei Jahrzehnten seit der Magsat Mission 1980, hat der niedrigfliegende Satellit CHAMP nun bereits das dritte von sieben Jahren seiner Potentialfeldmission absolviert. Bereits jetzt haben die neuen Messungen der magnetischen Totalintensität und des Vektorfeldes eine Kartierung des Krustenmagnetfeldes mit bislang unbekannter Genauigkeit ermöglicht. In dieser Arbeit wird der Wert dieser Karten zur Ermittlung der Struktur der unteren Kruste untersucht. Eine GIS-basierte Methode wurde entwickelt, um die geologischen Einheiten der Kontinente zu modellieren, ausgehend von einer geologischen Weltkarte. Abhängig von den Gesteinsarten einer Region, wird diesen ein Standard-Suszeptibilitätswert zugeordnet. Unter Einbeziehung der globalen seismischen Krustenstruktur wird dann für jeden Punkt einer Region eine vertikal integrierte Suszeptibilität (VIS) errechnet. Ausgehend von dieser VIS wird die vertikale Komponente der Magnetfeldanomalie in 400 km Satellitenhöhe berechnet und mit der entsprechenden CHAMP Anomalienkarte verglichen. Der erste Vergleich wurde gegen das initiale Modell durchgeführt, in dem die laterale Ausdehnung der Kratone aus veröffentlichten tektonischen Karten entnommen ist. In einem folgenden Modellierungsschritt wurden dann, abhängig von der tatsächlich beobachteten Anomaliengestalt einer Region, die Grenzen ausbeissender geologischer Einheiten lateral unter den Sedimenten soweit ausgedehnt, bis die modellierten mit den beobachten Anomalien übereinstimmten. Die Arbeit konzentriert sich auf die Modellierungsergebnisse für einige ausgewählte Regionen, in denen das initiale Modell nicht gut mit den beobachteten Anomalien übereinstimmt. Es wurde gezeigt, dass eine solche Modellierung von CHAMP Magnetfeldanomalien die durch Phanerozoikum verdeckten tieferen Krusteneinheiten in vielen Teilen der Erde sichtbar machen kann.