1. Anfänge

Die anziehende Kraft des Magneteisensteins ist seit dem Altertum bekannt, die Ausrichtung einer frei schwingenden Magnetnadel in einem die Erde umgebenden magnetischen Kraftfeld seit dem Mittelalter. Im Jahre 1600 zeigte William Gilbert, dass die mit der geographischen Breite grösser werdende Neigung der magnetischen Kraftlinien gegenüber der Erdoberfläche dem Verlauf von Kraftlinien entspricht, die eine kleine Kugel aus Magneteisenstein umgeben. Er schloss daraus, dass die Erde selbst als ein grosser Magnet anzusehen sei: Magnum magnes est globus terrestris.

Diese von Gilbert geschaffene Verknüpfung von Gesteins- und Erdmagnetismus wurde in den folgenden Jahrhunderten so verstanden, dass die Quellen des erdmagnetischen Feldes tief im Erdinnern liegen, unabhängig vom Eigenmagnetismus oberflächennaher Gesteine. So schreibt Alexander von Humboldt in der Mitte des vorigen Jahrhunderts:

"Anderer Art: nicht den Erd-Magnetismus im allgemeinen, sondern nur sehr partielle, örtliche Verhältnisse berührend, sind diejenigen geognostischen Erscheinungen, welche man mit dem Namen des Gebirgs-Magnetismus bezeichnen kann. Sie haben mich auf das lebhafteste vor meiner amerikanischen Reise bei Untersuchungen über den polarischen Serpentinstein des Haidberges in Franken (1796) beschäftigt: und sind damals in Deutschland Veranlassung zu vielem, freilich harmlosen, litterarischen Streite geworden.

Die Stärke des Gestein-Magnetismus kann in einzelnen abgeschlagenen Fragmenten von Hornblende- und Chlorit-Schiefer, Serpentin, Syenit, Dolerit, Basalt, Melaphyr und Trachyt durch Abweichung der Nadel und durch Schwingungs-Versuche zur Bestimmung der Intensitätszunahme geprüft werden." (Humboldt, Kosmos 4, 1874, S. 96).

Humboldt benutzte für seine Beobachtungen am Haidberg eine einfache Kompassnadel. Sie wurden mitgeteilt im Intelligenzblatt der allgemeinen Jenaer Literatur-Zeitung (No. 169/1796, No. 38/1797) und können als erster sicherer Nachweis einer Magnetisierung von Gesteinen normaler Dichte gelten, die durch keinen auffallenden Gehalt an Magneteisen ausgezeichnet sind. Humboldt hat diesen Beobachtungen auf seinen späteren Reisen viele weitere Beispiele hinzugefügt.

Auch die widersprüchlichen Ergebnisse, die sich bei den vielfältigen Bemühungen ergaben, eine Abnahme der erdmagnetischen Feldintensität mit zunehmender Höhe nachzuweisen, erklärte Humboldt mit dem störenden Einfluss "polarischer" Gesteinsmassen. Über seine gemeinsam mit Gay-Lussac am Vesuv angestellten Beobachtungen der Totalintensität, hier Erdkraft genannt, berichtet er wie folgt:

"Wenn 1805 die Erdkraft in Neapel 1,274 und in Portici 1,288 war: so stieg sie in der Einsiedelei von San Salvador zu 1,302, um im Krater des Vesuvs tiefer als in der ganzen Umgegend: zu 1,193, herabzusinken. Eisengehalt der Laven, Nähe magnetischer Pole einzelner Stücke und die, im ganzen wohl schwächend wirkende Erhitzung des Bodens bringen die entgegengesetztesten Local-Störungen hervor." (Humboldt, Kosmos 4, 1874, Fussnote 11 zu S. 62).

Zur Angabe der Totalintensität, die aus der Periode einer schwingenden Inklinationsnadel abgeleitet wurde, benutzte Humboldt noch seine auf den magnetischen Äquator in Peru bezogenen relativen Einheiten. Als C.F. Gauss und W. Weber um 1830 in Göttingen mit Messungen der erdmagnetischen Horizontalintensität in absoluten cgs-Einheiten begannen, wurden auch sie bald auf gewisse lokale Abweichungen aufmerksam. Wilhelm Weber berichtet über sie in den Resultaten des magnetischen Vereins für das Jahr 1840:

"Während die bedeutenden Eisenmassen und mehrere grosse Magnetstäbe, welche in der Sternwarte sich befinden, nach obigen Versuchen schon in kleinen Entfernungen keinen merklichen Einfluss ausüben, hat sich dagegen ein sehr beträchtlicher Localeinfluss nahe bei Göttingen, auf der Spitze des Hohenhagens ergeben, die von Basalt gebildet wird." (Es folgt eine Tabelle mit Angaben der Schwingungsperiode an mehreren, mit A, B, C _... bezeichneten Orten auf dem Hohen Hagen.)

Unter den verschiedenen Orten hat sich für A der kleinste Werth um 7,96 Procent kleiner als für Göttingen, für B der grösste Werth um 2,2 Procent grösser als für Göttingen, und 10,16 Procent grösser als für A, für die horizontale Intensität ergeben.

Es ist zu vermuten, dass an andern Orten, wo noch grössere Basaltmassen sich befinden, noch grössere Localeinflüsse werden gefunden werden, die auch in grösseren Abständen noch merklich sein werden. Es würde sehr wünschenswert sein, dass in einer solchen Gegend ein vollständiges System von Beobachtungen, nicht bloss für die horizontale Intensität, sondern auch für die Declination, und wo möglich auch für die Inclination ausgeführt würde, und magnetische Specialkarten darnach entworfen würden. Auch ist es wichtig, durch ein Beispiel genauer nachzuweisen, dass auch die stärksten vorkommenden Localeinflüsse, die in der Nähe sehr grosse Abweichungen hervorbringen, im Ganzen doch sehr wenig zum Erdmagnetismus beitragen." (Weber, 1841, S. 67-69).

Weder Humboldt noch Weber haben versucht, die zur Erzeugung lokaler Anomalien notwendige Gesteinsmagnetisierung nach Betrag und Richtung abzuschätzen und ihre Herkunft zu erklären. Humboldt verweist in diesem Zusammenhang auf die gerade erschienenen Arbeiten von Zaddach und Melloni. die für die nachfolgende Entwicklung des Gesteinsmagnetismus von besonderer Bedeutung werden sollten.

2. Die Entdeckung der Thermoremanenz in vulkanischen Gesteinen und gebrannten Tongegenständen

Ernst Gustav Zaddach, Lehrer am Königlichen Friederichskollegium und Privatdozent an der Universität zu Königsberg, hatte um 1840 in der Eifel die ablenkende Wirkung der dortigen Basalte auf die Kompassnadel eingehend untersucht, und zwar erstmals mit dem besonderen Ziel, die Stellung der "magnetischen Achsen" bezüglich der Richtung des erdmagnetischen Feldes festzustellen. Auf diese Weise hoffte er, etwas über die möglichen Ursachen des Eigenmagnetismus von Basaltbergen zu erfahren. Dabei kommt er zu dem Ergebnis,

"dass wie an den grösseren Felsen, so auch an einzelnen polarischen Basaltsäulen die Vertheilung des Magnetismus eine ganz andere ist, wie an senkrecht stehenden Eisenstangen, die durch den Erdmagnetismus magnetisirt sind. Nirgends trennt eine horizontale Ebene die beiden verschiedenen Magnetismen, so dass etwa das untere Ende der Säule Nord-, das obere Südmagnetismus zeigte, sondern diese Indifferenzebene steht meistens fast senkrecht. Aus diesem verschiedenen Verhalten senkrechter Felsmassen und senkrechter Eisenstangen folgt, dass in jenen Gesteinen ausser dem Gehalte an Magneteisen noch andere Verhältnisse die Einwirkung des Erdmagnetismus modificiren und die Vertheilung der magnetischen Kraft bedingen müssen." (Zaddach, 1851, S. 245-246).

Er glaubt nun, dem freien Zutritt der Luft eine besondere Rolle bei der Entstehung der Polarität zuweisen zu müssen. Dieser Schluss gründet sich auf die heute überraschend wirkende Feststellung,

"dass immer nur solche Felsstücke und Felsentheile polarisch wirken, welche an der Oberfläche der Erde oder sehr nahe derselben der Einwirkung der Atmosphäre vollkommen ausgesetzt sind, dass sich dagegen unter der Oberfläche die polarische Eigenschaft sehr bald verliert und an Basalten, die tiefer unter der Erde liegen, nicht vorkommt." (Zaddach, 1851, S. 265).

Zur Prüfung seiner Hypothese hat Zaddach, wenn auch mit anderen Absichten, das vermutlich erste gesteinsmagnetische Erhitzungsexperiment durchgeführt:

"Am 23. December 1849 hatte ich mehrere, durchaus nichtpolarisch wirkende Magneteisenstücke und Basalte auf das Dach des von mir bewohnten Hauses gelegt, um zu sehen, ob sich in ihnen vielleicht allmälig die polarische Eigenschaft ausbilden würde. Da der Magnetismus auch nach 2 Monaten keine merkliche Verstärkung zeigte, so glaubte ich ihre Empfänglichkeit für den Magnetismus den oben mitgetheilten Beobachtungen gemäss verstärken zu können, wenn ich in ihnen Spalte und Sprünge hervorbrächte, durch welche die Atmosphäre und die magnetische Kraft der Erde schneller auf ihre ganze Masse einwirken könnte. Ich liess daher sämtliche Stücke in dem Feuer einer Schmiedeesse glühen und sodann schnell in kaltem Wasser abkühlen.

Zufällig wurde ich verhindert, die Steine sogleich nach diesem Experimente zu untersuchen, und als es nach zwei Tagen geschah, fand ich zu meinem Erstaunen beide Basaltstücke entschieden polarisch auf die Magnetnadel wirken." (Zaddach, 1851, S. 273).

Macedonio Melloni hat die Ergebnisse seiner gesteinsmagnetischen Untersuchungen 1853 der Akademie zu Neapel vorgelegt und 1856 in zwei Teilen veröffentlicht (Melloni, 1856). Der besondere Fortschritt gegenüber früheren Arbeiten besteht zunächst darin, dass Malloni zum ersten Mal mit einem astatischen Magnetometer arbeitet, bei dem die ausrichtende Kraft des Erdfeldes durch einen Kunstgriff ausgeschaltet wird. Die Verbesserung moderner Magnetometer besteht lediglich in dem Gebrauch sehr viel kürzerer Magnete, die es gestatten, den Abstand der zu messenden Probe gross im Verhältnis zur Länge der Magnete zu halten. Mellonis "magnetoscopia" war nach dem Vorbild der bereits bekannten astatischen Galvanometer wie folgt konstruiert:

An einem Seidenfaden hängen zwei starr verbundene Magnetnadeln mit etwa gleichen, aber gegeneinander gerichteten Momenten. Das Nadelpaar stellt sich entsprechend dem verbleibenden Restmoment im herrschenden Erdfeld ein. Die Nadeln sind 9 cm lang und ebenso weit voneinander entfernt. Die zu messende Gesteinsprobe in der Form eines langgestreckten Prismas wird mit einem Ende den Polen der unteren Nadel genähert und der Ausschlag des Nadelpaares beobachtet. Diese halb-quantitative Messung der relativen Polstärke wird dadurch kompliziert, dass in sehr grosser Nähe das Magnetfeld der Nadel induzierend wirkt, und Melloni verwendet einen grossen Teil seiner Arbeit auf die Unterscheidung zwischen der in der Ferne wirksamen "bipolaren" (= remanenten) und der in der Nähe induzierten "unipolaren" Magnetisierung der Probe.

Mellonis Untersuchungsmaterial sind die Basaltlaven des Vesuvs. Er entnimmt ihnen orientierte Proben, aus denen zur Messung Prismen von 30 cm Länge herausgeschlagen werden. Es zeigt sich, dass sich die Polkräfte an den beiden Enden der Prismen in senkrechter Stellung nach Drehung um 180 nur im Vorzeichen, nicht aber in ihrer Stärke ändern. Eine Induktion durch die Vertikalkomponente des Erdfeldes findet nicht statt, ihre Magnetisierung ist also remanent. Ausserdem erweisen sich die Polkräfte dann am stärksten, wenn die Längsachse der Probe in ihrer natürlichen Stellung parallel zum Erdfeld ausgerichtet war, wobei das obere Ende als Südpol wirkt. Die remanente Magnetisierung der Laven ist also parallel zur Richtung des herrschenden Erdfeldes gerichtet und offensichtlich durch einen besonderen Vorgang durch dieses Feld hervorgerufen worden.

Melloni vermutet, dass dieser Vorgang mit der Abkühlung der Laven von hohen Temperaturen zusammenhängt. Zur Prüfung dieser Annahme werden Basaltprismen zwischen glühenden Kohlen bis zum Rotglühen erhitzt und in ihrer natürlichen Stellung zum Erdfeld abgekühlt. Es entsteht die gleiche Polarität wie im natürlichen Zustand. Die Prismen werden noch einmal erhitzt und abgekühlt, diesmal aber in einer zur natürlichen Stellung umgekehrten Orientierung. Es entsteht eine Polarität, die der ursprünglichen entgegen gerichtet ist. Die natürliche Polarität der Basaltprimen ist also durch das Erhitzen zerstört worden und beim Abkühlen ist eine neue Polarität in Richtung des herrschenden Erdfeldes entstanden. Mit diesen Erkenntnissen begründet Melloni die moderne Entwicklung des Gesteinsmagnetismus.

Um das Beharrungsvermögen der bipolaren Polarität von Basaltlaven zu prüfen, entnimmt Melloni einer Mauer im nahem Pompeji, deren Steine älteren Laven des Vesuvs entstammen, orientierte Proben. Er findet eine von Stein zu Stein wechselnde Richtung der Polarität und schliesst daraus, dass die Basaltlaven des Vesuvs ihre bei der Abkühlung entstandene natürliche Polarität gegenüber der Wirkung eines anders gerichteten Erdfeldes über Jahrhunderte hinweg bewahren können. Man bezeichnet diese von Melloni entdeckte remanente Magnetisierung grosser Stabilität, die beim Abkühlen einer ferromagnetischen Substanz in schwachen Magnetfeldern entsteht, als Thermoremanenz.

In Deutschland hat sich insbesondere Förstemann eingehend mit den Arbeiten Mellonis befasst und sie ausführlich 1859 in Poggendorffs Annalen dargestellt. F.C. Förstemann, Professor an der Realschule zu Elberfeld, hatte um 1840 nach dem Vorbild von Zaddach gleichfalls die Basalte in der Eifel magnetisch untersucht, war aber in der Deutung ihrer Polarität zu teilweise anderen Schlüssen gekommen. Er findet die Ergebnisse Mellonis in vollkommener Übereinstimmung mit seinen eigenen Beobachtungen und sieht in ihnen grosse Möglichkeiten eröffnet, eine Reihe von geologischen und geophysikalischen Fragestellungen in ganz neuartiger Weise zu beantworten:

"Nimmt man Melloni's Ansicht von der Magnetisierung der Laven im Moment ihres Erkaltens an, und dehnt man sie auf die sogenannten platonischen, und die durch Hitze metamorphosirten Gesteine aus, da, wie die Glühversuche zeigen, eine Schmelzung der Mineralmasse nicht erforderlich ist; will man ferner die Coercitivkraft aller dieser Gesteine der gleich setzen, welche M. für die Laven erwiasen zu haben glaubt: so liessen sich hieraus für die Geologie höchst wichtige Folgerungen ziehen: denn man würde das Magnetoskop als ein Instrument zu betrachten haben, durch welches man zu entscheiden vermöchte:

1. ob ein Gestein feurigen (vulcanischen und plutonischen) oder neptunischen Ursprungs wäre;

2. ob man gewisse Gesteine mit Recht als solche zu betrachten habe, die durch Hitze metamorphosirt sind;

3. ob sich Feldmassen, die sich bipolar zeigen, noch in derselben Stellung befinden, die sie beim Erkalten einnahmen;

4. ob zur Zeit der Magnetisirung solcher Gesteine, die ihre normale Lage behauptet haben, die Richtung des magnetischen Meridians und die Grösse der magnetischen Neigung eine andere war als heute.

Die ersten drei Fragen würden, so scheint es, sich leicht beantworten lassen; grössere aber keineswegs unüberwindliche Schwierigkeiten würde die letzte Frage darbieten, deren Beantwortung aber auch in vielfachen Beziehungen von grossem Interesse wäre; man könnte sogar auf die Idee kommen die Altersverhältnisse feuriger Gebilde durch das Magnetoskop auf ähnliche Weise bestimmen zu wollen, wie man aus den Petrefacten auf das Alter sedimentärer Formationen zu schliessen pflegt." (Förstemann, 1859, S. 130).

Auch das Problem der in bezug auf das heutige Erdfeld umgekehrten Magnetisierung wird bereits von Förstemann behandelt.Zaddach hatte in den Basaltlaven der Nürburg eine Reihe von parallelen magnetischen "Achsen" mit wechselnder Richtung der Polarität festgestellt und führt dies auf eine gegenseitige Beeinflussung von zeitlich nacheinander entstandenen Polaritäten zurück.

Förstemann verwirft diese Erklärung, ohne allerdings eine alternative Erklärungsmöglichkeit zu erwähnen, und schreibt:

"Wenn ich den Scharfsinn und die Ausdauer, mit welchen Zaddach sich über die Richtung der Magnetaxen in jenen Felsen Rechenschaft zu geben sucht, in hohem Grade anerkennen muss, so begreife ich doch nicht, wie die durch den tellurischen Magnetismus hervorgerufene Hauptaxe, deren polare Kraft mithin von der Intensität des Erdmagnetismus abhängen wird, in nahe liegenden Theilen der Steinmasse Pole hervorzurufen in Stande seyn soll, deren Lage die entgegengesetzte von derjenigen ist, welche die Magnetkraft der Erde bedingt." (Förstemann, 1859, S. 133).

Die von Förstemann vorgezeichnete Linie ist in Deutschland nicht weiter verfolgt worden, da sich das Interesse ganz auf isolierte Gesteinsklippen konzentrierte, die durch eine besonders grosse und, wie sich zeigen sollte, von Blitzeinschlägen erzeugte Magnetisierung auffielen. Eine Zusammenstellung der Literatur bis zum Ausgang des Jahrhunderts findet sich in Günther's Handbuch der Geophysik (Günther, 1897).

In Italien sind die Arbeiten von Melloni insbesondere von Folgheraiter erfolgreich fortgesetzt worden. Folgheraiter bediente sich zwar wieder nur einer einfachen Bussole, konnte aber deren Einstellung unter der ablenkenden Wirkung einer magnetisierten Gesteinsprobe auf Bruchteile eines Grades genau bestimmen. Er unterschied erstmalig klar zwischen der remanenten Magnetisierung einer Gesteinsprobe, ihrer durch das Erdfeld induzierten Magnetisierung und ihrer durch das Feld der Bussolennadel induzierten Magnetisierung. Letztere wird als vernachlässigbar klein erkannt.

Folgheraiter (1894, 1395a) entnimmt seine Proben Basalten und Basalttuffen der Campagna di Roma und findet, dass ihre remanente Magnetisierung durchweg die induzierte Magnetisierung weit übertrifft, etwa parallel zum heutigen Erdfeld gerichtet ist und sich durch eine grosse Koerzitivkraft auszeichnet. Exponierte Basaltklippen hoher Magnetisierung, punti distinti genannt, werden dabei bewusst ausgeschlossen. Bei der Wiederholung von Mellonis Erhitzungsexperimenten, deren Ergebnis voll bestätigt wird, geling es Folgheraiter (1895b) nachzuweisen, dass in bestimmten Tuffen ein durch die Erhitzung neu gebildetes ferromagnetisches Mineral zur Thermoremanenz beiträgt, eine für die Folgezeit wichtige Erkenntnis.

Das besondere Ziel Folgheraiters ist bereits die Verfolgung der erdmagnetischen Säkularvariation in der historischen und prähistorischen Vergangenheit. In späteren Arbeiten hat er hierzu, älteren Ansätzen von Gherardi (1862) folgend, auch die remanente Magnetisierung von gebrannten Vasen benutzt, von deren Stabilität er sich gleichfalls überzeugt. Ausgehend von der Annahme, dass diese Vasen während des Brennvorganges senkrecht gestanden haben und dass dabei in ihrem Ton erhaltene Eisenoxyde durch das Erdfeld thermoremanent magnetisiert worden sind, schliesst Folgheraiter aus der Neigung ihrer Remanenz gegenüber dem Lot auf die Inklination des Feldes zur Zeit des Brennens. So erhält er etwa aus der Remanenz etruskischer Vasen, die dem sechsten vorchristlichen Jahrhundert entstammen, eine von der heutigen Feldrichtung deutlich abweichende Inklination. Das Ergebnis seiner Arbeiten, mit denen die moderne paläomagnetische und archäomagnetische Forschung beginnt, hat Folgheraiter 1899 zusammenfassend dargestellt (folgheraiter, 1899).

Auch in Deutschland waren magnetische punti distinti seit langem bekannt wie etwa die Schnarcher Klippen bei Schierke im Harz. Man vermutete, dass sie ihre starke remanente Magnetisierung häufigen Blitzeinschlägen verdankten. Diese Möglichkeit wird von Pockels (1897) experimentell bestätigt, indem er eine elektrische Entladung längs der Oberfläche einer Gesteinsprobe erfolgen lässt, die sich anschliessend als remanent magnetisiert erweist. Den Beobachtungen Zaddachs an Basalten der Eifel entnimmt nun Pockels, dass "das in Steinbrüchen aufgeschlossene Gestein fast nie polaren Magnetismus (zeigt), ebensowenig Felsmassen in engen Tälern" (S. 66) und sieht in Blitzeinschlägen die eigentliche Ursache des Gesteinsmagnetismus. Diese Fehleinschätzung mag dazu beigetragen haben, dass man sich in Deutschland während der folgenden Jahrzehnte nur sehr wenig mit der natürlichen Remanenz von Gesteinen befasste.

3. Die Entdeckung der umgekehrten Magnetisierung

Unter denen, die die von Folgheraiter begründete Forschungsrichtung fortsetzten, sind an erster Stelle Brunhes, David und Mercanton sowie Chevallier und Matuyama zu nennen. Ausgehend von der erwiesenen Stabilität einer durch das Erdfeld erzeugten Thermoremanenz, waren sie fest davon überzeugt, in der Richtung der natürlichen Remanenz von Gesteinen und Artefakten die Richtung des Erdfeldes zur Zeit der Aufprägung dieser Remanenz zu sehen. Verfeinerte Messmethoden erlaubten nunmehr eine Bestimmung der Magnetisierungsrichtung auf wenige Grad genau, sofern nur der Betrag der Magnetisierung einige hundert Gamma übertraf.

Ein eindrucksvolles Beispiel für die Richtigkeit des eingeschlagenen Weges stellen die Arbeiten von Chevallier (1925) an historisch datierten Laven des Ätna dar. Ihre natürliche Remanenz erwies sich innerhalb einer einzelnen Lava als bemerkenswert richtungskonstant, und es gelang Chevallier, die örtliche Säkularvariation von Deklination und Inklination bis ins 12. Jahrhundert zurückzuverfolgen. Brunhes (1905) und DAVID (1904) erforschten mit ähnlichem Erfolg die Magnetisierung tertiärer Basalte der Auvergne. David (1904) überzeugte sich dabei noch einmal von der säkularen Stabilität ihrer Remanenz, indem er einem antiken Bauwerk auf der Spitze des Puy de Dome orientierte Steine vulkanischer Herkunft entnahm.

Am Plateaubasalt von Pontfarein und seinem kontaktmetamorphen Nebengestein gelang es Brunhes (1905, 1906) zum ersten Mal, eine bezüglich der heutigen Feldrichtung umgekehrte Magnetisierung festzustellen. Dabei ist die Tatsache hervorzuheben, dass diese Umkehrung Basalt und Nebengestein in gleicher Weise betraf. Eine Erklärung durch irgendwelche besonderen Vorgänge, die eine ursprünglich in Richtung des Erdfeldes aufgeprägte Magnetisierung im Verlauf seiner Abkühlung hätte umkehren können, war damit ausgeschlossen. Mercanton (1926) und Matuyama (1929) konnten später zeigen, dass solche dem jeweiligen Erdfeld entgegengerichtete Remanenzen bei tertiären Basalten weltweit auftreten und durchaus keine Seltenheit darstellen. Völlige Umpolungen des Erdfeldes in der geologischen Vergangenheit schienen also möglich zu sein.

Ein zweiter Hinweis für die verbreitete Existenz einer remanenten, von der heutigen Feldrichtung unabhängigen Gesteinsmagnetisierung kam von erdmagnetischen Lokalvermessungen, die um 1900 einsetzten und zunächst mit Absolutinstrumenten zur Messung der Horizontalintensität. Inklination und Deklination durchgeführt wurden.

So berichtete G. Meyer bereits 1902 aus dem tertiären Vulkangebiet des Kaiserstuhls, dass auf den Kuppen von gewissen Basaltbergen (Totenkopf bei Oberrothweil, Schlossberg und Hochbuck bei Achkarren, Katharinenberg bei Schnelingen) eine örtlich reduzierte Inklination auftritt. Die Horizontalintensität ist nördlich der genannten Berge verstärkt, südlich von ihnen vermindert. Hieraus schliesst Meyer, dass diese Berge eine dem heutigen Erdfeld entgegengerichtete Magnetisierung besitzen, die nicht durch Induktion durch das Erdfeld erklärt werden kann. Eine lokale Magnetisierung durch Blitzschlag hält Meyer für ausgeschlossen, eine Erkenntnis, die durch die spätere Vermessung des Kaiserstuhls mit der Schmidtschen Feldwaage bestätigt wird (Reich, Closs u. Schöne, 1940).

In den folgenden Jahren wurden immer mehr Beispiele für eine umgekehrte Magnetisierung an Gesteinskörpern der verschiedensten Art und Genese gefunden. Bezüglich einer ersten Zusammenstellung sei auf die Arbeiten von Koenigsberger (1933, 1936a) und Haalck (1942) verwiesen.

Keinen Eingang fanden indes diese Vorstellungen von der Umkehrbarkeit des Erdfeldes in die geophysikalischen Lehr- und Handbücher, die um 1930 erschienen. Man glaubte zu dieser Zeit an einen einfachen Zusammenhang zwischen Drehimpuls und magnetischem Dipolmoment der Erde, der für eine gewisse säkulare Stabilität der erdmagnetischen Feldrichtung sorgen würde. Grössere Änderungen der Feldrichtung galten für wenig wahrscheinlich. Abweichende Richtungen der natürlichen Remanenz von Gesteinen, die dieser Annahme widersprachen, wurde nur eine geringe Beweiskraft zugesprochen, eine Ansicht, die allerdings Chapman und Bartels in ihrer 1 940 erschienenen Monographie "Geomagnetism" als "too dogmatic" bezeichnen (Chapman u. Bartels, 1940, S. 701).

4. Die ersten Magnetisierungskurven von Gesteinen und Mineralen

Zu Beginn des Jahrhunderts entstanden die heute gültigen Vorstellungen von der Natur des Ferromagnetismus. Kennzeichen des ferroraagnetischen Verhaltens waren von nun an die Curie-Temperatur und unterhalb dieser Temperatur die Charakteristiken der Hysteresekurve (Sättigungsmagnetisierung. Sättigungsremanenz, Anfangssuszeptibilität, Koerzitivkraft). Damit war der Weg zur Erforschung der ferromagnetischen Eigenschaften von Gesteinen vorgezeichnet, als deren Träger die Minerale Magnetit (FeO-Fe₂O₃) und Magnetkies (FeS) erkannt worden waren.

Richtungweisend auf diesem Gebiet waren Untersuchungen von Grenet (1930), Puzicha (1930) und Chevallier u. Pierre (1932). Sie betrafen die ferromagnetischen Charakteristiken von Titanomagnetiten, die sich als sehr abhängig von der jeweiligen Stellung im ternären System (FeO-Fe₂O₃-TiO2) erwiesen. Es ergab sich insbesondere, dass beim Erhitzen von natürlichen Magnetiten irreversible Änderungen dieser Charakteristiken eintreten können, die auf Entmischungen im festen Zustand oder auf chemischen Reaktionen beruhen und für die Beurteilung künstlich erzeugter Thermoremanenzen sehr wichtig werden sollten. Aufschlussreich waren auch die Messungen der Sättigungsremanenz und Koerzitivkraft von Magnetit als Funktion der Temperatur, die Rettig (1943) - ein Schüler Puzichas - durchführte. Sie zeigen, dass unmittelbar unterhalb des Curie-Punktes bei 575°C die Koerzitivkraft einen deutlich stärkeren Anstieg mit abnehmender Temperatur aufweist als die Sättigungsremanenz. Dies ist ein für die Ausbildung einer Thermoremanenz entscheidender Tatbestand. Wird nämlich vereinfachend angenommen, dass am Curie-Punkt eine vollständige Ausrichtung der spontanen Magnetisierung Js in Richtung des herrschenden Feldes H_a erfolgt, so bleibt diese Ausrichtung bis zu derjenigen Temperatur T_b erhalten, bis zu der das innere entmagnetisierende Gegenfeld (NI_s-H_a) kleiner ist als die Koerzitivkraft (N: Entmagnetisierungsfaktor). Die Thermoremanenz bei 20°C ist dann um so grösser, je tiefer die Grenztemperatur T_b bei dem betreffenden Material unterhalb der Curie-Temperatur liegt.

Im übrigen standen zu dieser Zeit bei gesteinsmagnetischen Arbeiten Probleme der angewandten Geophysik im Vordergrund. Man befasste sich vorwiegend mit Messungen der Suszeptibilität in der Hoffnung, aus ihr auf Zusammensetzung und Erzgehalt von Gesteinen schliessen zu können.

5. Die Erforschung der Thermoremanenz durch Joh. Koenigsberger

Den genannten Untersuchungen zur Aufklärung der ferromagnetischen Eigenschaften war gemeinsam, dass mit sehr starken Feldern (> 100 Oe) gearbeitet wurde. Beziehungen zur Thermoremanenz, die ja ein ferromagnetisches Phänomen sehr schwacher Felder (< 1 Oe) ist, konnten daher nicht weiter verfolgt werden. Dies blieb den Arbeiten von Koenigsberger vorbehalten, die zwischen 1930 und 1938 erschienen. Sie begründen unsere heutigen Vorstellungen von den physikalischen Vorgängen, die in ferromagnetischen Mineralen zur Entstehung einer Thermoremanenz führen.

Magnetisierungsversuche in schwachen Feldern sind etwas früher bereits von Loewinson-Lessing und Turcev durchgeführt worden (Loewinson-Lessing, 1930, 1932). Ihre Ergebnisse - es wird die Remanenz fast reiner Magnetitgesteine nach Erhitzen auf Temperaturen unterschiedlicher Höhe gemessen - lassen bereits wesentliche Merkmale der partiellen Thermoremanenz erkennen.

Johann Georg Koenigsberger, Professor der Physik in Freiburg (Breisgau) , hatte sich nach dem Ersten Weltkrieg theoretischen Problemen der angewandten Geophysik zugewandt und auch selbst Feldmessungen, zumeist mit Instrumenten eigener Konstruktion, durchgeführt. Über sie berichtet H. Schmidlin im Anhang zu diesem Beitrag. Bei der Deutung lokaler Anomalien des erdmagnetischen Feldes stellt nun Koenigsberger (1928) fest, dass die Annahme einer rein induktiven Magnetisierung durch das herrschende Erdfeld in gewissen Fällen nicht zutreffen kann. Diese Erfahrung veranlasst ihn zu eigenen, umfangreichen gesteinsmagnetischen Untersuchungen, über deren Ziel er 1930 wie folgt berichtet:

"Messungen in den Alpen und im Schwarzwald hatten gezeigt, dass die aus topographischen Effekten berechnete Suszeptibilität innerhalb der Beobachtungsfehler mit der in Feldern von etwa 10 Gauss ermittelten angenähert übereinstimmt, dass also die Induktionstheorie hier, ebenso wie z.B. bei den Magnetitlagerstätten von Lappland nach Carlheim-Gyllensköld zutrifft.

Dagegen hatten Brunhes und David durch Messungen am Puy de Dôme festgestellt, dass die remanente Magnetisierung des dortigen Basaltes den dort vorhandenen topographischen Effekt des Berges erklärt. Folgheraiter hatte an den von ihm untersuchten Laven nur remanenten Magnetismus beobachtet, ebenso erwähnt Chevallier an den neuerdings von ihm sehr genau untersuchten Aetnalaven nur ihren remanenten Magnetismus, dessen Richtung etwa der des heutigen Erdfeldes entspricht. Auf remanenten Magnetismus weisen auch manche negativen Anomalien erdmagnetischer Karten, die kaum alle durch Singularitäten der heutigen Induktion erklärt werden können.

Daher hat der Verfasser sich die Aufgabe gestellt zu untersuchen, ob der natürliche remanente Magnetismus ausnahmsweise oder regelmässig bei den Gesteinen auftritt, ob er seiner Richtung nach ungefähr konstant ist und wie seine Grösse sich zu der des induzierten Magnetismus verhält." (Koenigsberger, 1930a, S. 145).

Es folgt eine Tabelle, in der für 45 Proben der verschiedensten Gesteinstypen ihre Suszeptibilität K im Erdfeld S, ihre natürliche Remanenz J_rn sowie das Verhältnis J_rn/(KH) von remanenter zu induzierter Magnetisierung angegeben wird. Dieses in späteren Arbeiten mit Q oder Qn bezeichnete Verhältnis ist heute allgemein unter dem Namen "Koenigsberger Q-Faktor" bekannt.

Der entscheidende Fortschritt gegenüber früheren Arbeiten besteht wiederum in der Verwendung eines astatischen Magnetometers mit der damals unerreichten Nachweisempfindlichkeit von Magnetisierungen bis zu 10 exp -6 cgs (0,1 gamma) bei Probewürfeln von 4 cm Kantenlänge. Koenigsberger hat es eigens für seine gesteinsmagnetischen Untersuchungen entwickelt, und es gelang ihm, die bis dahin fast unbekannte Remanenz nicht-vulkanischer Gesteine zu messen (Koenigsberger, 1930b). Die grosse Empfindlichkeit wurde mit drehbar angebrachten Hilfsmagneten erreicht, durch deren Einstellung das aus vier paarweise gegeneinander gerichteten Magneten bestehende System gegenüber dem Erdfeld mit hochster Genauigkeit astasiert werden konnte. Das Gerät ist nie nachgebaut worden und konnte wohl auch nur von Koenigsberger selbst bedient werden.

Koenigsberger fasst seine ersten, bereits richtungweisenden Ergebnisse so zusammen:

"Nur die untersuchten Sedimentgesteine hatten keinen nachweisbaren remanenten Magnetismus. Die untersuchten Tiefen-, Gang-, und Ergussgesteine zeigten fast alle eine remanente Magnetisierung, die, dividiert durch die Induktion des heutigen totalen Erdfeldes, für die meisten Gesteine zwischen 0,8 und 0,2 liegt.

Merklich grössere Quotienten als 1 erhält man vor allem für verschiedene saure Ergussgesteine und für die Laven basischer Ergussgesteine. Hier können die Quotienten bis zu 10 und mehr gehen; sie sind anscheinend um so höher, je näher an der Oberfläche und je rascher die Lava erkaltet ist. Möglicherweise kommen noch chemische Veränderungen dazu. " (Koenigsberger, 1930a, S. 147).

Zu dem relativ grossen Q-Verhältnis bei jungen Ergussgesteinen bemerkt er:

"Dass der remanente Magnetismus, der, wie weitere Versuche zeigten, bei vielen, nicht bei allen, Gesteinen schon zwischen etwa 400 bis 500 aufgenommen wird, bisweilen grösser sein kann als die Induktion bei Zimmertemperatur, ist auffallend. Es widerspricht scheinbar dem Gesetz von Curie, wonach die Suszeptibilität mit steigender Temperatur abnimmt. Oder man muss annehmen, dass die Magnetisierung der betreffenden Mineralien durch das Erdfeld in diesen Fällen bei der hohen Temperatur der Sättigung nahe kam, und dass die Koerzitivkraft sehr gross ist." (Koenigsberger, 1930b, S. 202).

Diese offensichtliche Sonderstellung der Thermoremanenz innerhalb ferromagnetischer Erscheinungen wird nun an polykristallinen künstlichen Magnetitstäben sowie an Magnetit- und Hämatit-Einkristallen weiter untersucht. Das Ergebnis bildet den Inhalt von zwei grundlegenden Arbeiten (Koenigsberger, 1932c, 1932d). In ihnen verwendet Koenigsberger zum ersten Mal den Begriff "Thermoremanenz". Es ist diejenige remanente Magnetisierung (J_r)_H,t, die eine ferromagnetische Substanz nach Erhitzung auf die Temperatur t und Abkühlen auf 20 C im Gleichfeld H besitzt. Eine etwa schon vorhandene Remanenz ist zuvor durch Erhitzen über den Curie-Punkt (CP) und anschliessendes Abkühlen im Nullfeld zu beseitigen.

Wählt man t grösser oder gleich CP, so erreicht die Thermoremanenz ihren Maximalwert (J_r)_H,m für das betreffende Feld. Koenigsberger bezeichnet ihn in seinefi späteren Arbeiten in der noch heute üblichen Schreibweise mit J_rt, wenn H der (örtlichen) Erdfeldstärke entspricht. Diese maximale Thermoremanenz ist in schwachen Feldern um ein Mehrfaches grösser als die bei 20°C ohne Erhitzung erzeugte "isothermale" Remanenz (Abb. 1). In hohen Feldern streben isothermale und thermoremanente Magnetisierung gegen die Sättigungsremanenz.

Unterhalb einer gewissen Mindesttemperatur (200°C für Magnetit, 500°C für Hämatit) entsteht keine nachweisbare Thermoremanenz.. Andererseits erhält Koenigsberger in unmittelbarer Nähe des CP bei einer Erhöhung von t keine weitere Vergrösserung der Thermoremanenz. Ihre Aufprägung findet also in einem begrenzten Temperaturbereich (400 - 500°C bei Magnetit) statt, in dem die (J_r)_H,t-Kurve ihren steilsten Anstieg besitzt (Abb. 2). Ausserdem bestehen folgende Gesetzmässigkeiten:

"Für Felder unter 0,4 Oe ist in erster Näherung die scheinbare und wahre maximale Thermoremanenz des künstlichen Magnetit und der Magnetits aus Gesteinen dem magnetisierenden Felde proportional."

Bei der "wahren" Thermoremanenz ist H die Summe des äusseren Feldes und des entmagnetisierenden Gegenfeldes N-J_rt im Inneren der Substanz.

"Jedem Abkühlungsintervall zwischen zwei bestimmten Temperaturen in einem bestimmten Feld entspricht jedesmal ein bestimmter, von der Abkühlungsdauer in den oben angegebenen Zeitgrenzen unabhängiger Wert der Remanenz, wenn von dem Nullwert der Magnetisierung ausgegangen wird. Die niedrigere Temperatur macht nicht die bei der höheren Temperatur im gleichen Feld erzielte Ordnung rückgängig." (Koenigsberger, 1932c, S. 471).

In der zuletzt genannten Beobachtung deutet sich bereits das Additionsgesetz der partiellen Thermoremanenzen an. Es wird in der zweiten Arbeit dann an Hand eines Beispiels klar formuliert:

"Die bei Abkühlung von 420° auf 20°C im Feld 2,1 Oe erlangte Thermoremanenz (1) ist ungefähr so gross wie die Differenz Thermoremanenz (2) bei Abkühlen von 590 auf 20° bei 2,1 Oe weniger Thermoremanenz (3) von 590° auf 420° in 2,1 Oe und von 420° - 20° im Feld 0. Für Magnetit (künstlich) Stab war (1) = 3,3; (2) = 13,5; (3) = 10,0, also (2) weniger (3) = 3,5, etwa dem Wert von (1) gleich." (Koenigsberger, 1932d, S. 767).

Es folgt die wichtige Bemerkung, dass die Koerzitivkraft partieller Thermoremanenzen gleicher Grösse um so grösser ist, je höher das Temperaturintervall liegt, in dem sie erzeugt worden ist. Auch der Zusammenhang von Thermoremanenz, Koerzitivkraft Hc und Suszeptibilität K wird untersucht und eine erste theoretische Deutung der Thermoremanenz gegeben:

"Die relativen Thermoremanenzen ordnen sich für dieselbe kleine Feldstärke, z.B. 0,41 Oe, bei den bisher untersuchten Substanzen in absteigender Reihenfolge folgendermassen: Hämatit, Magnetit, Wolframstahl, weiches Eisen. In derselben Reihenfolge wird H_c grösser und K kleiner." (Koenigsberger, 1932d, S. 766).

"Die Suszeptibilität, also auch die Magnetisierung, nehmen mit Näherung an den ferromagnetischen Curiepunkt ab; damit nimmt auch die zur Gleichrichtung der umklappbaren Spins aufzuwendende Arbeit ab, die Ję proportional ist. Solange bei sinkender Temperatur diese Arbeit kleiner ist als die gegen die Koerzitivkraft zu leistende Arbeit, bleibt eine bei höchster Temperatur durch die Umklappvorgänge erfolgte Magnetisierung erhalten. Das zur Magnetisierung nahe am CP erforderliche Feld wird durch die dort noch vorhandene Koerzitivkraft und durch die Arbeit bestimmt, die notwendig ist, um die umklappbaren Spins alle gleichzurichten." (Koenigsberger, 1932d, S. 765).

In diesen thesenartig formulierten Sätzen sind bereits alle heute bekannten Merkmale der Thermoremanenz enthalten. Es fehlt eigentlich nur ein Hinweis auf die auffallend grosse Stabilität gegenüber magnetischen Wechselfeldern, die offensichtlich von Koenigsberger nicht untersucht worden ist. In späteren Versuchen konnte sein Schüler SCHMIDLIN (1939) zeigen, dass Wechselfelder von Erdfeldstärke Thermoremanenzen nicht beeinflussen können.

Koenigsberger führte seine zahlreichen Untersuchungen zur Stabilität von natürlichen und künstlichen Thermoremanenzen stets mit Gleichfeldern durch und fand mit seinen verfeinerten Messmethoden die Angaben von Melloni, Folgheraiter und David voll bestätigt, dass nämlich eine durch das Erdfeld bei hohen Temperaturen erzeugte Thermoremanenz gegenüber Gleichfeldern von weniger als 1 Oe bei niedrigen Temperaturen stabil ist.

Diese Erfahrung bleibt nicht ohne Einfluss auf Koenigsbergers Einstellung zur Frage der umgekehrten Magnetisierung. Bereits unter seinen zuerst untersuchten Proben (Koenigsberger, 1930a, b) befinden sich zwei Basalte vom Rossberg bei Oberramstadt in Hessen, deren Remanenzen deutlich negative Inklinationen besitzen (-36° und -55°). Koenigsberger sieht keine andere Erklärungsmöglichkeit als die einer Feldumkehr, schreibt dann aber einschränkend:

"Der Annahme einer tatsächlichen Umkehrung der Inklinationsrichtung (des Erdfeldes) steht die Schwierigkeit entgegen, dass Albert Einsteins Annahme der Entstehung des Erdmagnetismus durch Rotation der Erdmasse eine völlige Umlagerung der Erdkruste über das Innere verlangen würde. Diese Umlagerung hätte aber nicht in der Rotationsrichtung, sondern senkrecht zu der Rotationsrichtung stattfinden müssen, was zu Kreiselgesetzen nicht passt. Die Umlagerung hätte dann, um z.B. die Beobachtungen von Brunhes und P. David zu erklären, in relativ kurzer Zeit erfolgen müssen." (Koenigsberger, 1930b, S. 206).

Seine gesteinsmagnetischen Experimente überzeugen ihn aber später vollends von der Aussagekraft einer durch die Thermoremanenz dokumentierten Feldrichtung vergangener Erdzeitalter. Nach einer erneuten Prüfung aller ihm verfügbaren Daten und nach Erwägung verschiedener Alternativlösungen vermerkt er drei Jahre später in einer Fussnote:

"Persönlich neigt der Verf. jetzt bis auf weiteres zu dem Glauben, dass die seitherigen Folgerungen aus den Beobachtungen im wesentlichen richtig sind, dass starke Änderungen und Umkehrungen des magnetischen Erdfeldes seit Mitte der Tertiärzeit stattfanden, vielleicht wie die Klimaänderungen durch ausserterrestrische Einflüsse bedingt waren, kaum durch Umlagerungen der Erdkruste." (Koenigsberger, 1933, S. 51).

Es mag heute auffallend erscheinen, dass Koenigsberger nur in seinen ersten Arbeiten (1930a, b) die Richtungen der von ihm gemessenen Remanenzen angegeben hat. Vermutlich war es ihm später aber nicht mehr möglich, orientierte Proben in genügender Anzahl im Gelände zu entnehmen, so dass er sich im wesentlichen auf nicht orientiert entnommene Sammlungsstücke beschränken musste.

An dieser Stelle seien auch zwei kürzere Arbeiten genannt, in denen Koenigsberger auf auch heute noch aktuelle Fragen eingeht. Die erste Arbeit (1932e) betrifft den möglichen Beitrag der Erdkruste zum regionalen Erdfeld. Ausgehend von der zu erwartenden Temperaturabhängigkeit der induktiven und remanenten Magnetisierung in grösseren Tiefen, erwägt Koenigsberger die Möglichkeit,

"dass jungvulkanische Gegenden ein magnetisches Defizit in der Tiefe aufweisen, während oben magnetitreiche Ergussgesteine sich positiv von der Umgebung abheben; denn bei regionaler Überschreitung von rund 550°C, wie sie die grossen Temperaturgradienten mancher vulkanischer Gegenden schon in 5 km erwarten lassen, können sich magnetische Löcher ausbilden. Daher besteht theoretisch auch die Möglichkeit, derartige Unterschiede in den Temperaturgradienten der Erde angenähert festzustellen, wenn durch Pendelmessung und Bestimmungen von Sg:6z-Gesteinsdichten und dadurch indirekt Magnetitgehalt des Untergrundes geschätzt werden können. Im allgemeinen wächst der Magnetitgehalt nämlich mit der Dichte des Gesteins. Die vulkanische Prognose kann also vielleicht einmal aus magnetischen Messungen Nutzen ziehen." (Koenigsberger, 1932e, S. 324).

In der zweiten Arbeit (1934b) geht es um die Frage, ob Eisen(III)-Oxyd in der Modifikation g - Fe₂O>sub>3 (von Koenigsberger Hämatit genannt) ferromagnetisch ist. Koenigsberger hatte aus seinen Experimenten mit Hämatit-Einkristallen einen Curie-Punkt von 700°C abgeleitet. Um die Möglichkeit auszuschliessen, dass ihr Ferromagnetismus auf kleinen Beimengungen von Magnetit beruht, wird ihnen zunächst eine isothermale Remanenz mit starken Feldern aufgeprägt. Anschliessend werden sie auf den Curie-Punkt von Magnetit (585 C) erhitzt und im Nullfeld abgekühlt. Da ihre ursprüngliche Remanenz etwa zur Hälfte erhalten bleibt, glaubt Koenigsberger, auf den Ferromagnetismus von Hämatit schliessen zu können. Die oberhalb von 400°C eintretende Phasenumwandlung von g - Fe₂O>₃ (Maghemit) in [alpha:] a - Fe₂O₃ (Hämatit i.e.S.) wurde erste einige Jahre später entdeckt.

Im Mittelpunkt der letzten Arbeiten (1934a, 1936a) steht das Problem, eine Beziehung zwischen der natürlichen Remanenz eines Erstarrungsgesteins und seiner im heutigen Erdfeld erzeugten künstlichen Thermoremanenz herzuleiten. Schon in seinen ersten Arbeiten hatte Koenigsberger festgestellt, dass das Q_n-Verhältnis von remanenter zu induzierter Magnetisierung mit wachsendem geologischem Alter eines Gesteins abnimmt. Es lag nahe, hierin eine spontane Alterung der ursprünglichen Thermoremanenz zu sehen, deren Zeitkonstante durch die Koerzitivkraft und Form der ferromagnetischen Mineralkomponente bestimmt wird. Von der Form würde nämlich die Grösse des inneren entmagnetisierenden Feldes abhängen, während nach den vorliegenden Erfahrungen die schwächende Wirkung eines äusseren Gegenfeldes unter 1 Oe sehr gering sein sollte. Man konnte daher erwarten, dass die Alterung besonders klar am Verhältnis der natürlichen Remanenz J_rn zur Thermoremanenz J_rt abgelesen, werden kann, da letztere gleichfalls durch Form und Koerzitivkraft der Ferromagnetika bestimmt wird.

Koenigsberger führt daher einen zweiten Q-Faktor ein, das Verhältnis Q_nt = J_rn/J_rt, wobei J_rt durch ein Feld von der heutigen Stärke des Erdfeldes am Ort der Probenentnahme zu erzeugen ist. Aus heutiger Sicht wäre noch ein Korrekturfaktor anzubringen, um Änderungen der geomagnetischen Breite und damit Änderungen der Erdfeldstärke seit Aufprägung der ursprünglichen Thermoremanenz auszugleichen. Die resultierende Zeitabhängigkeit der Qn£-Faktoren ist derjenigen von Q_n sehr ähnlich, d.h. für ein vorgegebenes Alter lässt sich nur ein oberer Grenzwert von Q_nt angeben. Er beträgt 1,0 für tertiäre und 0,5 für permische Effusiva (Abb. 3).

Das eigentliche Ziel, nämlich aus Q_nt auf das geologische Alter eines Gesteins zu schliessen oder bei bekanntem Alter auf die Stärke des Erdfeldes zur Zeit der Aufprägung der Thermoremanenz, konnte also nur unvollkommen erreicht werden. Eine entscheidende Verbesserung hoffte nun Koenigsberger dadurch herbeizuführen, dass Q_nt nicht mehr pauschal, sondern getrennt für die verschiedenen ferromagnetischen Mineralkomponenten berechnet wird, die erfahrungsgemäss in einem Gestein enthalten sind. Es war nämlich Koenigsberger aufgefallen, dass Gesteine im Unterschied zu reinen Magnetitkristallen eine recht komplizierte Abhängigkeit der Thermoremanenz (J_r)_H,t von der Erhitzungstemperatur t aufweisen, ein Hinweis auf das Vorhandensein mehrerer Ferromagnetika mit unterschiedlichen Curie-Punkten.

Auf Grund zahlreicher Messungen unterscheidet Koenigsberger drei Gruppen: die x-Gruppe (CP <_ 350°C, Pyrrhotit und Magnetit mit viel FeO oder Fe203), die y-Gruppe (350 < CP < 580°C, Titanomagnetite) und die z-Gruppe (CP >_ 580°C, Hämatit-Ilmenit). Bezeichnen x_n, x_t usw. die Beiträge dieser Gruppen zur pauschalen natürlichen Remanenz und Thermoremanenz, so ist J_rn = x_n + y_n + z_n und J_rt = x_t + y_t + z_t. Zur Bestimmung des Beitrags der x-Gruppe zu den Remanenzen wird das Gestein bis zur Grenztemperatur von 350 C erhitzt und im Erdfeld parallel zu J_rn abgekühlt. Es entsteht nach dem Additionsgesetz der partiellen Thermoremanenzen die Remanenz A = J_rn - x_n + x_t. Nach nochmaliger Erhitzung auf 350°C und Abkühlung im Gegenfeld entsteht die Remanenz A' = J_rn - x_n - x_t, woraus sich die Werte für x_n und x_n eliminieren lassen. In entsprechender Weise wird mit der y- und z-Gruppe verfahren.

Abb. 4 zeigt die praktische Bestimmung der Grössen A, A' für die x-Gruppe und der entsprechenden Grössen B, B' für die y-Gruppe der ferromagnetischen Mineralkomponente eines Basaltes. Koenigsberger vermerkt, dass das für die y-Gruppe berechnete Verhältnis Q(y)_nt = y_n/y_t zu einer verbesserten Zeitabhängigkeit führt, aber sein Beobachtungsmaterial wird nicht ausgereicht haben, nach Curie-Temperaturen getrennte Alterungskurven der Thermoremanenz aufzustellen. Er untersucht noch in ähnlieher Weise die Remanenzen gebrannter Tongegenstände (1938a) und fasst dann das Ergebnis seiner gesteinsmagnetischen Arbeiten in einer Abhandlung zusammen, die in Terrestrial Magnetism erscheint (Koenigsberger, 1938b). über sie urteilt Nagata in der 2. Auflage seiner Monographie "Rock magnetism" (1961, S. 329):

"It seems that this publication played the role of a guiding textbook for further studies on rock magnetism for at least ten years."

Mit dem Ablauf des Jahres 1935 scheidet Koenigsberger vorzeitig aus dem Amt, und die von ihm begründete gesteinsmagnetische Forschungsrichtung ist in Deutschland zunächst nicht weitergeführt worden. Die Vorgänge, die bei Gesteinen zur Ausbildung einer remanenten Magnetisierung führen können, hatte sich als sehr kompliziert erwiesen, und die Bedeutung der von Koenigsberger gefundenen Zusammenhänge wurde wohl nicht gleich erkannt. Auch galten seine Veröffentlichungen als schwer lesbar.

Im Jahre 1938 erscheint die erste zusammenfassende Arbeit von Thellier (1938), die in vielen Punkten auf den von Koenigsberger erzielten Ergebnissen aufbaut. Wenig später veröffentlicht Haalck (1942) eine erstmals ganz dem Gesteinsmagnetismus gewidmete Monographie. Etwa gleichzeitig beginnen Gerlach und seine Mitarbeiter (Gerlach u. Temesvary, 1948; Gerlach, Kranz u. Kuhn, 1948) mit thermomagnetischen Untersuchungen an Nickeldrähten. Sie bezeichnen den Zustand einer bei hohen Temperaturen durch schwache Felder aufgeprägten Magnetisierung als "thermische Idealisierung"., deren remanenter Anteil bei 20 C der Thermoremanenz i.S. von Koenigsberger entspricht. Die eigentliche Fortsetzung der von Koenigsberger begonnenen Erforschung der Thermoremanenz bilden die Untersuchungen von T. Nagata, über deren Ergebnis er erstmals 1940 und 1942 berichtet (Nagata, 1940, 1942).

Koenigsberger hat den Neuanfang gesteinsmagnetischer Forschung in Deutschland nicht mehr erlebt. Er starb 1946 im Alter von 72 Jahren. Ehrende Nachrufe erschienen in den Physikalischen Blättern (3, 16, 1947), in Nature (159, 19, 1947) und in den Schweizerischen mineralogischen-petrographischen Mitteilungen (27, 236, 1947). Verzeichnisse seiner Veröffentlichungen finden sich in dem von Poggendorf begründeten "Biographisch-literarischen Handwörterbuch der exacten Wissenschaften" (4, 1904; 5, 1925; 6, 1936; 7a, 1958). Dieser Rückblick auf seinen Beitrag zum Verständnis des remanenten Gesteinsmagnetismus erscheint im Jahre der hundertsten Wiederkehr seines Geburtstags.

6. Lebensdaten von Johann Georg Koenigsberger

geb. 7.5.1874    in Heidelberg als Sohn des Professors der Mathematik
                 Leo Koenigsberger
1897             Promotion in Berlin als Schüler von O. Rubens und
                 E. Warburg
1900             Privatdozent für Physik an der Universität Freiburg
                 im Breisgau
1904-1935        Professor der Mathematischen Physik in Freiburg
1920-1922        Mitglied des Badischen Landtags
gest. 3.12.1946  in Freiburg

Anhang: Von H. Schmidlin: Lehrjahre bei Johann Koenigsberger

An einem Frühlingsmorgen des Jahres 1931 begann für mich ein entscheidender Lebensabschnitt, als ich im Mathematisch-Physikalischen Institut der Universität Freiburg dessen Direktor, Prof. Joh. Koenigsberger, vorgestellt wurde. Ich wollte nämlich Geophysiker werden. Diese Wissenschaft war damals noch wenig bekannt, und Institute dafür gab es nur vereinzelt. Da ich in Freiburg studieren wollte, war es ein glücklicher Zufall, dass auch dort ein (unter anderem auch!) auf dem Gebiet der Geophysik sehr bekannter Experte wirkte, nämlich J. Koenigsberger. Seine Wirkungsstätte, das Mathematisch-Physikalische Institut, war auch so weitgehend für Forschungen auf diesem Gebiet ausgerüstet, dass man es eher als "Geophysikalisches Institut" hätte bezeichnen können.

Diesem vielseitigen Forscher und ausgezeichneten Mathematiker sassen wir - nämlich ausser mir noch der bekannte Bonner Geologe Hans Cloos, der die Audienz erwirkt hatte, und mein Vater, der erfahren wollte, ob man mit dem von mir ersehnten Beruf sein täglich' Brot erwerben könne - nun also an jenem Morgen gegenüber. Es war ein sehr schlanker, mittelgrosser, grauhaariger Herr mit langem, schmalem Kopf und kurzem Bart an Kinn und Oberlippe. Er hatte einen "Zwicker" auf und sah sehr ernst, fast streng, aus. Er sprach ziemlich langsam und betont, mit etwas schwerer Zunge, offensichtlich bemüht, mit bedächtigen Worten nur Tatsachen auszusprechen. Aber während er meinen Studienplan und die Berufsaussichten darlegte, blickte mich der alte Herr dann doch so gütig, fast väterlich, an, dass sich die leise Beklemmung, die ich vor der Audienz gefühlt hatte, rasch legte.

So wie sich Koenigsberger bei dieser ersten Zusammenkunft gegeben hatte, so war er dann auch wirklich, während der fünf Studienjahre, die ich - als letzter noch angenommener Schüler - bei ihm verbringen durfte. In erster Linie war er Naturwissenschaftler, der sehr scharf logisch denken konnte, aber zugleich besass er viel Herz. Auch im ausserwissenschaftlichen Bereich, in Dingen des täglichen Lebens, war er offensichtlich bestrebt, seine Logik zu gebrauchen, hatte aber wohl auch ihre Grenzen erkannt. In weltanschaulichen Dingen und auch der Politik war er deshalb ein Zweifler, wie man aus seinen gelegentlichen kurzen Äusserungen entnehmen konnte. Dafür war er in diesen Dingen auch sehr tolerant. In seiner Wissenschaft war er jedoch zwingende Autorität. Sein Wissen und seine Erfahrungen erhoben ihn zu einer solchen, und zu einem neu auftretenden Problem wusste er immer schnell eine Versuchsanordnung, die zur Klärung führen konnte. Dabei ging es ihm nur darum, die Wirklichkeit zu finden, auch wenn sie einmal nicht seiner Erwartung entsprach.

Prof. Koenigsberger war in seinem Auftreten kein "Star-Typ", nicht sprühend und elegant, nicht diplomatisch. Er war sehr schlicht, wirkte bescheiden, manchmal etwas unbeholfen und mit seinem ernsten Gesicht sogar etwas weltfremd. Doch stellte es sich beim Zusammensein mit ihm heraus, dass er sehr wohl Temperament hatte, gerne mal lustig lachte, aber auch zornig sein konnte, wobei er sich ausserordentlich beherrschte. Ganz Glück und Harmonie strahlte er aber aus, wenn man ihn in seinem Häuschen in Freiburg-Zähringen besuchte und nach einer Besprechung seine noch junge, liebenswürdige Frau den Besucher zu "einem Tässle Kaffee" einlud.

Sein gemütliches Heim musste ihm um so mehr bedeuten, als es in jenen Jahren, ab 1931, in der Öffentlichkeit immer unruhiger wurde. Der Nationalsozialismus war im Kommen, und seine Hetze gegen die Juden, auch solche, die längst im deutschen Bürgertum assimiliert waren, war widerwärtig und brutal. Es ist ganz sicher, dass auch Koenigsberger der jüdischer Abstammung war, unter den bösartigen Schmähungen, die jeden Tag in den Zeitungen zu lesen waren, gelitten hat. Er machte manchmal einen gehetzten und scheuen Eindruck, doch sprach er nicht viel über diese Dinge und ging ruhig seinen Forschungen nach. Vielleicht hat er das alles auch gar nicht so ernst genommen, zumal sein freundschaftlicher Briefwechsel mit deutschen und ausländischen Kollegen ruhig weiterging und er auch hie und da Kollegen von nah und fern zu Besuch hatte, die ihn sehr achtungsvoll behandelten. Auch hätte damals noch kaum jemand es für möglich gehalten, dass es einmal zur Massenvernichtung der Juden kommen würde.

Doch bin ich froh, berichten zu können, dass Koenigsberger davon verschont blieb, vielleicht weil er im Ersten Weltkrieg als Soldat ausgezeichnet worden war {Nachtrag 2008, H.Birett: ja - auf Grund des 1. Gesetzes, die Juden betreffend 1933}, oder, wahrscheinlicher, weil er von einflussreichen Freunden beschützt worden ist. Im Jahre 1943 konnte ich ihn zum letzten Mal besuchen. Ich fand ihn an Manuskripten arbeitend, aber recht kränklich aussehend. Vor allem aber war er bedrückt und verbittert: soviel Brutalität, so wenig Toleranz überall, das war nichts für ihn, und ich erlebte zum ersten Mal, dass er, wenn auch sehr beherrscht, seinem Herzen mit harten Worten des Unwillens und der Verachtung Luft machte. Kurz nach dem Krieg ist er dann gestorben.

Seit meinen Studienjahren bei Koenigsberger ist eine lange Zeit vergangen. Trotzdem kann ich mich - vielleicht weil es so eine abwechslungsreiche und doch gar nicht hektische Zeit war - immer noch in die Atmosphäre seines Institutes zurückversetzen. Es war im Ostflügel der "Alten Universität" im Erdgeschoss untergebracht, also einem sehr altertümlichen Gebäude mit dicken Mauern und romantischen Winkeln. Durch schwere Türen gelangte man von zwei Seiten in einen langen, weiten Korridor mit Spitzbogen-Decke, von dem aus die weiteren Räume gegen Westen, auf den grossen, verträumten Innenhof des Gebäudes zu, lagen. Es war ein stilles Institut, denn den Strassenlärm hörte man nur ganz gedämpft, und Studenten in grösserer Schar kamen nur hie und da zu Übungen, da die Vorlesungen im Mathematischen Institut gegenüber abgehalten wurden. In der Stille waren einige Geräusche typisch und sind mir noch ganz im Ohr geblieben, u.a. das Hallen der Schritte auf den Steinplatten des langen Ganges, wenn der Chef mit seinen - aus Gründen der Sparsamkeit - derben Stiefeln und mit grossen Schritten morgens auf seinen Raum zuschritt und das plötzliche Poltern seiner Schritte, wenn er den mit einfachem Bretterboden ausgelegten Raum betreten hatte.

Im Korridor standen sehr ordentlich aufgereiht, aber in einem Kontrast zum altertümlichen Stil des Raumes, Maschinen und Messgeräte, Ausrüstungen für die Geländeversuche und Heizvorrichtungen in Helmholtz-Spulen für Gesteinsproben. In einfachen Glasschränken waren Messgeräte verschiedener Art untergebracht. Manche davon erschienen museumsreif; doch war alles justiert und für gelegentliche Versuche einsatzbereit. Die dicken Wände des Gebäudes waren unter hohen Fenstern stufenartig gemauert, wahrscheinlich um hier Bücher u. dgl. aufstellen zu können, jetzt aber waren hier die vielen Gesteinsproben aus aller Welt zur magnetischen Untersuchung aneinandergereiht.

Vor der Türe zum Direktorzimmer aber stand im Korridor auf einem Stativ, äusserlich ganz unscheinbar, ein besonders wichtiges Instrument, nämlich das Vierstab-Variometer (Koenigsberger, 1930). Dieses höchstempfindliche Magnetometer, das sich Koenigsberger hatte bauen lassen, spielte bei seinen Forschungen über die natürliche remanente Magnetisierung von Gesteinen eine grosse Rolle. Man konnte mit ihm noch magnetische Momente von Proben in der Grösse von 10 exp -5 r x cm exp 3 messen, zugleich aber auch schwache Suszeptibilitäten von Materialien. Dabei war es nur sehr wenig anfällig gegen die Stadtstörungen, z.B. gogen die ganze nahe, in der Bertholdstrasse, vorbeirumpelnden Strassenbahnen. Allerdings brauchte man beim Umgang mit ihm viel Geduld, denn es hatte eine Einstelldauer von mehr als einer halben Stunde.

Mit diesem Instrument und einer genau durchdachten Methodik ist Koenigsberger einem Problem nachgegangen, welches ihn in seinen letzten Jahren wohl hauptsächlich fesselte: dem der Art und Entstehung des natürlichen Magnetismus in Gesteinen und den daraus für die geologische Erdgeschichte zu ziehenden Folgerungen. Er hctte es dabei nicht nur mit einer sehr komplizierten Materie zu tun, iondern auch mit einer Menge sorgfältig durchzuführender Prozeduren, die allein schon manch' anderen entmutigt hätten.

Träger des Magnetismus in den Gesteinen sind ferromagnetische Mineralien, vor allem die Titanomagnetite. Sie können wohl durch ein starkes Feld remanent magnetisiert werden, das magnetische Erdfeld ist dafür jedoch zu schwach. Ihre Koerzitivkraft wird nicht erreicht, und sie nehmen nur induzierten Magnetismus an. Werden diese Mineralien jedoch aufgeheizt, so werden sie auch für schwache Magnetfelder "nachgiebig". Wieder abgekühlt, behalten sie nach Stärke und Richtung den ihnen "eingebrannten" Magnetismus als Thermoremanenz.

Koenigsberger wählte zur Probeentnahme Stellen an Gesteinsvorkommen, die voraussichtlich ihre natürliche Remanenz bewahrt haben mussten. Die Proben wurden vom Anstehenden orientiert abgeschlagen, d.h. an einer vorhandenen Fläche wurde erst Streichen und Fallen gemessen und auf ihr mit Farbe markiert. Nach dieser Fläche wurde ein Würfel aus dem Gesteinsstück geschnitten, der auf dem Vierstab-Variometer auf Stärke und Richtung der vorhandenen natürlichen Remanenz sowie die Suszeptibilität nach allen 6 Würfelflächen durchgemessen wurde.

Dann begann der zweite, wesentlich mühsamere Abschnitt der Untersuchung: die Aufnahme der Thermoremanenz-Charakteristik des Gesteinswürfels. Zu diesem Zweck wurde er erhitzt bis zu einer zunächst noch mässigen Temperatur, z.B. 100 C. Dann musste er in einem mit der Remanenz der Probe gleichgerichteten Magnetfeld von der Stärke der Totalintensität des Erdfeldes (also 0,45 Oe) wieder abkühlen. Daraufhin wurde er wieder auf dem Vierstab-Variometer nach allen Flächen durchgemessen. Nun erfolgte eine zweite Erhitzung auf 100°, aber Abkühlung im magnetischen Gegenfeld gleicher Stärke und erneute Durchmessung. Dann erfolgen zwei weitere Erhitzungen des Probewürfels z.B. auf 150 mit Abkühlung in jeweils gewechselter Feldrichtung und jeweils die anschliessende Bestimmung des magnetischen Moments. Im gleichen Rhythmus ging es noch etwa 12mal weiter, aber mit stufenweise immer erhöhten Temperaturen (Abb. 4) [s. oben]. Es dauerte ungefähr drei Tage, bis die 14 bis 18 Messdaten für eine Probe vorlagen, und Koenigsberger hat hunderte von Gesteinsproben untersucht.

Die Messergebnisse an einer Gesteinsprobe ergeben mit grosser Klarheit den Verlauf der thermoremanenten Magnetisierung für dieses Material. Vor allem sind die Curie-Punkte (CP) an Knicken in den Kurven deutlich zu erkennen. Einzelne Gesteine haben eine ganze Anzahl von CP, die bestimmten ferromagnetischen Mineralien entsprechen oder auch Mischkristallen verschiedener Zusammensetzung eines Minerals. Koenigsberger hat nach der Höhe ihrer CP drei Klassen von ferromagnetischen Mineralien unterschieden, die mit einem CP unter 350° die x-Gruppe, zwischen 350 und 580° die y-Gruppe und über 580° die z-Gruppe. Für jede dieser Gruppe konnte er aus seinen Messungen die Magnetisierungsrichtung und ihren Anteil an der Gesamtremanenz angeben.

Meine Disseration war auch ganz auf dieses Thema abgestimmt (Schmidlin, 1939): ich musste die Gesteinsproben tagelang mit Wechsel-Magnetfeldern aller Frequenzen "behämmern". Aber zu meinem Leidwesen war der Effekt klar negativ; die künstlichen magnetischen Variationen in Stärke des Erdfeldes brachten an (kalten) Proben keinerlei Veränderungen der Remanenz. Trotzdem war alles für mich sehr interessant, zumal mir Koenigsberger volle Freiheit zur Verwirklichung von Ideen liess. Zwar konnte er zuweilen auch zweifelnd den Kopf schütteln, aber er freute sich dann aufrichtig, wenn ich ihm etwas Neues vorführen konnte. Er war sehr beweglich und gar nicht "autoritär"! Deshalb herrschte im Institut Ruhe und Harmonie. Trotzdem wurde in ihm ein sehr abwechslungsreiches und verschiedenartiges Programm mit Schwung vorangetrieben. Da bestand z.B. die Möglichkeit, magnetische Geländeaufnahme zu betreiben. Koenigsberger hatte eine magnetische Feldwaage konstruiert und bauen lassen, mit der man nicht nur die Vertikalkomponenten, sondern zugleich auch die Horizontalkomponente des Erdfeldes messen konnte. Das Magnetsystem war bei diesem Instrument zweiseitig an einem Wolfram-Faden aufgehängt. Es wurde zur Messung von R einfach umgelegt, wobei vorher allerdings noch ein Magnet-"Kranz" dazwischen geschoben werden musste, um den grössten Teil der horizontalen Feldstärke konstant wegzukompensieren. Bei der Messung der Vertikalkomponente war dies durch Gewichte am Magnetsystem erreicht. Das Instrument war sehr angenehm in der Handhabung und sehr schnell. Auch war es ausserordentlich stabil, einer Grundregel folgend, die mir eines Tages von meinem verehrten Meister beigebracht wurde: "Ein geophysikalisches Messinstrument muss so gebaut sein, dass man es vom dritten Stock eines Hauses auf die Strasse werfen und dann gleich weitermessen kann!"

Es war ein auch in der Form schönes Gerät, und es erwies sich als sehr einstellungssicher, trotz seiner ausgezeichneten Empfindlichkeit. Es war wohl zu fühlen, dass diese seine Schöpfung für Koenigsberger viel bedeutete. Er brauchte noch Messpunkte für sein magnetisches Profil Offenburg-Chiasso (Koenigsberger, 1932), und das war eine günstige Gelegenheit, mir das magnetische Messen und einige Theorie beizubringen. Dieser eintägige Ausflug bei schönem Sornmerwetter war damals schon für mich ein Erlebnis, aber heute erscheint er mir noch denkwürdiger! Ein Auto als Beförderungsmittel wäre unerschwinglich teuer gewesen, so kam also nur die Bahn in Frage, nach einem Programm, das Koenigsberger genau nach dem Fahrplan der Züge ausgetüftelt hatte, so dass wir bei jeder vorgesehenen Messstation genügend Zeit für ein paar Kilometer Marsch und die Messungen hatten, um dann mit einem nächsten Zug weiterzufahren. Es klappte alles ausgezeichnet. Beim Marschieren unterhielten wir uns angeregt über alles mögliche, z.B. über die Ursache des "Singens" der damals noch vorhandenen Telefon-Überlandleitungen längs der Landstrassen. Unsere Verpflegung bestand aus Butterbroten, zum "Einkehren" hatten wir keine Zeit. Spät am Abend kamen wir von Offenburg vergnügt wieder in Freiburg an. Das Variometer stand mir dann fernerhin für meine Messungen in der "Breisgauer Bucht" und am Kaiserstuhl ganz zur Verfügung, und ich war mir auch ganz bewusst, dass mir eine Kostbarkeit anvertraut war.

Für Schweremessungen waren am Institut zwei Drehwaagen vorhanden, die gelegentlich in Gang gesetzt wurden. Es waren feinmechanisch sehr schön gebaute Geräte mit automatischer Registrierung, jedoch für praktischen Einsatz noch nicht zuverlässig genug. Koenigsberger hatte bei ihrer Entwicklung mitgewirkt, aber anscheinend war es anderen Konstrukteuren schneller gelungen, mit den bei diesen hochempfindlichen Instrumenten auftauchenden Störungen, z.B. durch Konvektions-Strömungen, fertig zu werden.

Ein wiederum ganz anderes Thema stand auch auf dem Forschungsprogramm Koenigsbergers: elektrische geophysikalische AufSchlussmethoden. Da war es vor allem die Zentralinduktionsmethode, die Nunier (1933) in seiner Dissertation zu behandeln hatte, wobei hier zunächst die Entwicklung der recht schwierigen Theorie des Verfahrens durchgeführt worden war. Als ich zu Koenigsberger kam, war die Theorie fertig, und die Vorbereitungen für ihre empirische Nachprüfung waren in vollem Gange. Dann kam der Tag, wo morgens früh eine Menge von Geräten auf einen Dreirad-Lieferwagen aufgeladen wurden, der sie zur Landwasser-Wiese, im westlich von Freiburg gelegenen Mooswald brachte. Hier wurde zunächst von einem Mittelpunkt aus mit einer Leine als Radius eine genaue kreisförmige Kabelschleife verlegt. Der Radius betrug anfänglich wohl nur 50 m, doch wurden dann auch noch wesentlich grössere Schleifen ausprobiert. Die Schleife wurde an eines der Benzin-Wechselstrom-Aggregate angeschlossen. Genau in ihrer Mitte befand sich die Hörspule, ein grosser Rahmen mit einigen zehntausend Drahtwindungen, auf einem metallfreien Stativ, zusammen mit zwei weiteren kleineren Spulen. In ziemlicher Entfernung von der Empfangsvorrichtung wurden die in Blech gepanzerten Verstärker mit Zubehör auf einem Tisch aufgebaut.

Funktionsweise und Technik des Zentralinduktions-Verfahrens kann aus der Arbeit von Nunier (1933) ersehen werden. Das magnetische Wechselfeld des in der Kreisschleife fliessenden Wechselstromes induziert in der Erde einen ebenfalls kreisenden Strom, der seinerseits wieder ein eigenes, um 90° phasenverschobenes Feld besitzt. Da die Hörspule, ohne besondere Massnahmen, beide Felder aufnehmen würde, aber für die Messungen nur das 90-Feld interessiert, wird das primäre 0°-Feld in ihrem Bereich wegkompensiert. Das aus der Erde kommende 90°-Feld aber wird in seiner Stärke gemessen und lässt die mittlere Leitfähigkeit des Untergrundes bis zur Eindringtiefe des Primärfeldes, die etwa dem Schleifendurchmesser entspricht, erkennen.

Es war nun also eine recht aufwendige Anlage, die da auf der Mooswald-Wiese aufgebaut stand. Dabei waren wir nur wenige Personen: ausser Prof. Koenigsberger sein Assistent W. Nunier, der Institutsmechaniker J. Reiner und ich als "Lehrling". Aber dieser erste Geländeversuch brachte Schwierigkeiten, deren Ursachen Stück für Stück erst herausgefunden werden mussten. Ich stand natürlich hilflos dabei und kam aus dem Staunen nicht heraus, wie schnell der Chef die Fehler herausfand und was er dagegen unternahm. Wir sind dann noch öfters auf die Wiese gefahren, und die Apparate waren jedesmal weiter verbessert, bis zuletzt die Versuche mit einer Schleife von ca. 1,5 km Durchmesser ausgezeichnet gelangen. Das war nicht zuletzt Koenigsbergers ausgezeichnetem Organisationstalent zuzuschreiben, denn die Geldmittel, die seinem Institut zur Verfügung standen, waren sehr gering.

Eine zweite, heute sehr viel angewandte geoelektrische Aufschlussmethode, die der Vierpunkt-Widerstand-Sondierungen, habe ich auch bei Koenigsberger kennengelernt, der eines Tages den Plan zu einem nach Art des englischen "Megger" zu bauenden Apparates auf den Tisch der Institutswerkstatt legte. Seine dazu für Herrn Reiner und mich gegebenen Erläuterungen der "Wenner-Methode" und der Arbeitsweise des Megger-Apparates erregten sehr mein Interesse. Sollte es doch mit diesem wenig aufwendigen Gerät möglich sein, Schichtmächtigkeiten zu bestimmen.

In dem Plan zu dem Widerstandsgerät war alles schon überlegt angeordnet, und der Chef brachte sogar schon verschiedene "Bausteine" mit, so dass es nach einigen Tagen Arbeit fertiggestellt werden konnte (Koenigsberger, 1933). Beim Ausprobieren gab es, soweit ich mich erinnern kann, keine Beanstandungen. Die Messwerte für ein Widerstand-Tiefen-Diagramm erhielt man aber erst durch eine Berechnung, aus mehreren Ablesungen an den Anzeigeinstrumenten und ihren Shunts sowie dem Elektroden-Grundabstand. Die Messkurven wurden linear gezeichnet, so dass die Anwendung der schon vorhandenen Theorien zu ihrer Auswertung nach Widerstand-Schichten kaum möglich war. Die Idee zu dem heute üblichen Vergleich theoretischer und gemessener Diagramme im logarithmischen Massstab kam erst einige Jahre später den Franzosen. Bei uns wurde also noch nach Faustregeln ausgewertet.

Trotzdem gefiel mir die Methode mit ihren starken Indikationen gut, und bei einem gelegentlichen mir übertragenen Einsatz kam mir ein, zunächst noch vager, Einfall zum Bau eines selbstrechnenden Meggers. Diesen Einfall konnte ich nach dem Krieg dann verwirklichen. Auf Anregung von Alfred Schleusener von der Seismos GmbH Hannover kam dann mit deren Mithilfe eine Entwicklung von Widerstands-Sondiergeräten mit Verstärker in Gang, mit denen die elegantere und fehlerfreiere Schlumberger-Elektrodenanordnung verwirklicht werden konnte. Letzte Entwicklungen haben zu einem Gerät mit automatischer Aufzeichnung der Messkurve und Fernschaltung der Elektrodenstrecke geführt. Sicherlich wäre ich aber heute in einem ganz anderen Bereich tätig, wenn mich nicht damals Koenigsbergers "Megger" so begeistert hätte!

Sehr viel Arbeit widmete Koenigsberger seinen Veröffentlichungen. Oft waren es nur kurze Erörterungen des Ergebnisses anderer Forscher, die er sehr eingehend studierte, wobei ihm seine ausserordentlichen mathematischen Kenntnisse auch einen schnellen Überblick über Theorien ermöglichten. Dann waren es aber auch sehr gründliche Zusammenstellungen aller Forschungen über ein Gebiet (z.B. Aufsuchung von Wasser mit geophysikalischen Methoden), in die seine eigenen Arbeiten mit eingereiht waren und natürlich seine grossen Forschungen. Manche seiner Veröffentlichungen sind als Separat-Drucke richtige kleine Bücher, und man konnte wohl die Zufriedenheit und ein bisschen Stolz wahrnehmen, mit denen der alte Herr mit ein paar freundlichen Worten einem so ein Bändchen auf den Tisch legte, obwohl er so tat, als sei es nur eine Bagatelle. In Wirklichkeit steckt in jeder Veröffentlichung Koenigsbergers viel Mühe. Das Schreiben ging ihm, vermutlich, nicht leicht von der Hand. Seine handgeschriebenen Manuskripte waren voller Änderungen, und auf den Korrekturfahnen wurden ganze Abschnitte nochmals neu gefasst oder aber eingefügt. Glücklicherweise schrieb er sehr leserlich. Er war unerbittlich in puncto Klarheit und Logik bei Veröffentlichungen, und das nicht nur bei den eigenen! Als Mitherausgeber von "Gerlands Beiträgen zur Geophysik" und den "Ergänzungsheften" studierte er auch kritisch alle eingehenden Manuskripte.

Koenigsbergers wissenschaftliche Abhandlungen sind auch heute noch interessant, und die in ihnen angeschnittenen Probleme und Fragen werden noch manchem jüngeren Wissenschaftler, unter Einsatz moderner Hilfsmittel und Erkenntnisse, ein lohnendes Betätigungsfeld bieten. Sein umfangreiches Lebenswerk lässt ihn auch noch in der Zukunft als bedeutenden Forscher und Gelehrten erkennen. Für alle, die um ihn sein konnten, war er aber noch mehr: ein gütiger Mensch, der Falschheit und Überheblichkeit verachtete und dem Gerechtigkeit ein besonders hohes Ideal bedeutete.

"Mehr sein als scheinen", das war Johann Koenigsbergers Einstellung!

Literatur
Abschnitt 1 bis 7
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