Some Theory on magnetic susceptibility logging

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1 Some Theory on magnetic susceptibility logging Based on the publication: Nowaczyk, N.R. (2001): Logging of magnetic susceptibility, in: Tracking Environmental Changes in Lake Sediments: Basin Analysis, Coring, and Chronological Techniques, by W.M. Last & J.P. Smol (eds.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands, Norbert R. Nowaczyk Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ September 2009

2 Fig. 1: Three different methods of acquiring susceptibility data on sediment cores applying Bartington susceptibility sensors: MS2B : discrete sample sensor MS2C : (whole core) loop sensor MS2E : spot-reading sensor Abb. 1: Drei verschiedene Möglichkeiten die magnetische Suszeptibilität mit Hilfe von Bartingtonsensoren an Kernen zu messen: MS2B : Einzelprobensensor MS2C : (Ganzkern-) Ringsensor MS2E : Punkmesssensor

3 Fig.2: The three different methods displayed in Fig.1 affect different portions of a sediment core. Abb. 2: Die drei verschiedenen Methoden von Abb. 1 erfassen unterschiedlich große Volumina eines Sedimentkerns.

4 Fig. 3: Sketch of how the sensor characteristics acts as a 'moving avarage function'. xp : position of loop sensor xa xb : sensing interval of loop sensor Abb. 3: Schematische Darstellung wie sich die Sensorcharakteristik beim Messen als gleitende Mittelwertbildung auswirkt. xp : Position des Ringsensors xa xb : sensitiver Bereich des Ringsensors

5 Fig. 4: The different response functions of Bartington's loop sensor (MS2C) and pointreading sensors (MS2E and MS2F) in space and frequency domain. Abb. 4: Räumliche und spektrale Eigenschaften eines Bartington Ringsensors (MS2C) und der beiden Punktmesssonden (MS2E und MS2F).

6 Fig. 5: Example of a whole-core logging performed on a marine sediment core: a) a single 1 m section, b) all six sections on a common depth scale, and c) superimposed to a composite curve. Abb.5: Beispiel für eine an einem marinen Sedimentkern erfolgte Ganzkernmessung: a) eine einzelne 1 m Sektion, b) alle sechs Sektionen zusammen und c) aufsummierte Daten.

7 Fig. 6: Example of split-core logging (top) with complex monitoring of the sensors drift (blue, a and b) and, after drift and volume correction, comparison (c) to results from discrete sample measurements (bottom) with symbol size in scale with sample box size (d). Abb.6: Beispiel für eine Messreihe an einem gesplitteten Kern (oben) mit detaillierter Erfassung der Sensordrift (blau, a und b) sowie, nach erfolgter Drift- und Volumenkorrektur (c), Vergleich mit Ergebnissen von einzelnen Proben (unten). Bezogen auf die Tiefenachse entspricht die Symbolgrösse der Probengrösse (d).

8 Fig.7: Comparison of results from : a) whole-core logging, b) split-core logging, and c) discrete sample measurements. Abb.7: Vergleich der Ergebnisse von : a) Ganzkernmessung b) Punktmessungen am gesplitteten Kern und c) Messung an diskreten Proben.

9 Fig. 8: Whole-core (top) and split-core (bottom) logging data of Fig. 7 in the frequency domain, together with the respective sensor characteristics. Abb. 8: Vergleich der Spektralgehalte von Ganzkernmessung (oben) und Punktmessung (unten) der Daten in Abb. 7, zusammen mit der jeweiligen Sensorcharakteristik.

10 Fig. 9: Example for results from split-core logging performed with an automatic logging system at intervals of 1 mm. The two cores were recovered at a distance of a few meters. Abb. 9: Beispiel für Punktmessungen, die an zwei wenige Meter von einander entfernt entnommenen Parallelkernen durchgeführt wurden. Die Datenerfassung erfolgte in 1 mm Schritten mit einem automatischen Messsystem.

11 Fig. 10: Magnetic susceptibility (top) and intensity of anhysteretic remanent magnetization (ARM, bottom) of samples from core slices (comp. Fig.1). The sediments are water saturated, so that susceptibility measurements, which affect all sediment constituents, are dominated by the water's negative (diamagnetic) susceptibilty. The ARM curve is based solely on the remanent magnetization of the magnetic minerals. Abb. 10: Magnetische Suszeptibilität (oben) und Intensität der anhysteretischen remanenten Magentisierung (ARM, unten) bestimmt an Proben die von Kernscheiben stammen (vergl. Abb. 1). Die Suszeptibilität der wassergesättigten Sedimente wird durch die negative (diamagnetische) Suszeptibilität von Wasser dominiert. Die ARM dagegen wird einzig durch die permanente Magnetisierung der magnetischen Minerale bestimmt.

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