Anomalie magnetică

Anomalia magnetică Bangui din Republica Centrafricană și anomalia magnetică Kursk din vestul Rusiei sunt evidențiate cu roșu.

În geofizică , o anomalie magnetică este o variație locală a câmpului magnetic al Pământului care rezultă din variații ale chimismului sau magnetismului rocilor. Cartarea variațiilor magnetice într-o zonă dată permite detectarea prezenței unor structuri altfel ascunse de materialul de mai sus.

Variațiile magnetice ale benzilor adiacente ale fundului mării paralel cu o creastă oceanică reprezintă dovezi importante care susțin teoria expansiunii fundului oceanului , un element important în tectonica plăcilor .

Măsurători

Măsurători prin satelit ale câmpului magnetic radial de pe planeta Marte .

Anomaliile magnetice reprezintă în general o mică parte din câmpul geomagnetic, între 25.000 și 65.000 nanotesla (nT). ^[1] Pentru a măsura aceste anomalii, este necesar un magnetometru cu o sensibilitate de cel puțin 10 nT sau mai puțin. ^[2] ^[3]

Colectare de date

Colectarea datelor se realizează prin utilizarea instrumentelor adecvate numite magnetometre , care pot fi poziționate în stații științifice specifice de pe suprafața pământului, sau în aer de avioane sau elicoptere, sau luate la bordul navelor de cercetare sau instalate în cele din urmă pe sateliții spațiali. sunt capabili să acopere suprafețe întinse ale suprafeței terestre și, de asemenea, ale celorlalte planete ale sistemului solar.

Reducerea datelor

Odată efectuate măsurătorile, trebuie aduse două corecții importante datelor colectate. Primul este eliminarea variațiilor pe termen scurt în câmp rezultate din influențe externe. Există variații diurne care au o perioadă de 24 de ore și valori de până la 30 nT, probabil legate de acțiunea vântului solar asupra ionosferei . ^[3] Mai mult, furtunile solare pot atinge vârfuri de 1000 nT și pot dura câteva zile. Contribuția lor poate fi determinată cu o serie de măsurători repetitive în același loc sau folosind un alt magnetometru care face măsurători periodice ale câmpului într-o poziție fixă. ^[2]

Anomalia este dată de contribuția locală la câmpul magnetic, deci este necesar să se scadă valoarea câmpului geomagnetic . Câmpul de referință geomagnetic internațional este de obicei folosit ca referință, care este un model matematic pe scară largă, mediat în timp, al câmpului magnetic al Pământului, bazat pe măsurători de la sateliți, observatoare magnetice și alte cercetări. ^[2]

Corecțiile legate de anomaliile gravitaționale nu sunt, în general, semnificative pentru câmpul magnetic. De exemplu, gradientul vertical al câmpului magnetic este de 0,03 nT / m sau chiar mai mic, deci, în general, nu este necesară nicio corecție pentru a lua în considerare altitudinea. ^[2]

Interpretare

Sensibilitatea magnetică a unor roci și minerale comune ^[3]
Tip	Susceptibil ( $\times 10^{-3}$ ${\ displaystyle \ times 10 ^ {- 3}}$ ${\ displaystyle \ times 10 ^ {- 3}}$ DA)
Sedimentar
Calcar	0-3
Gresie	0-20
Sist	0,01-15
Magmatic
Bazalt	0,2-175
Gabbro	1-90
Granit	0-50
Riolit	0,2-35
Metamorfic
Gneis	0,1-25
Serpentină	3-17
Ardezie	0-35
Minerale
Grafit	0,1
Cuarţ	-0.01
Cărbune	0,02
Lut	0,2
Pirotita	1-6000
Magnetit	1.200-19.200

Premise teoretice

Magnetizarea unei roci este suma vectorială a magnetizării și odihnei induse:

\mathbf {M} =\mathbf {M} _{\text{i}}+\mathbf {M} _{\text{r}}.

{\ displaystyle \ mathbf {M} = \ mathbf {M} _ {\ text {i}} + \ mathbf {M} _ {\ text {r}}.}

{\ displaystyle \ mathbf {M} = \ mathbf {M} _ {\ text {i}} + \ mathbf {M} _ {\ text {r}}.}

În multe minerale, magnetizarea indusă este produsul câmpului magnetic ambiental și al susceptibilității lor magnetice $\chi$ ${\ displaystyle \ chi}$ $\care$ :

\mathbf {M} _{\text{i}}=\chi \mathbf {H} .

{\ displaystyle \ mathbf {M} _ {\ text {i}} = \ chi \ mathbf {H}.}

{\ displaystyle \ mathbf {M} _ {\ text {i}} = \ chi \ mathbf {H}.}

Numai mineralele diamagnetice sau paramagnetice au indus magnetizarea. Mineralele feromagnetice , cum ar fi magnetita , pot avea și magnetizare reziduală. Această rămășiță poate persista în mineral timp de milioane de ani și, prin urmare, poate fi orientată într-o direcție complet diferită de cea a câmpului magnetic actual al Pământului. Prin urmare, dacă există o rămășiță, nu este ușor să o separați de magnetizarea indusă în absența unei măsurători a probei de rocă. Relația dintre cele două cantități $\mathbf {Q} =\mathbf {M} _{\text{i}}/\mathbf {M} _{\text{r}}.$ ${\ displaystyle \ mathbf {Q} = \ mathbf {M} _ {\ text {i}} / \ mathbf {M} _ {\ text {r}}.}$ ${\ displaystyle \ mathbf {Q} = \ mathbf {M} _ {\ text {i}} / \ mathbf {M} _ {\ text {r}}.}$ se numește raportul Koenigsberger . ^[2] ^[4]

Modelarea anomaliei magnetice

Interpretarea anomaliilor magnetice se bazează în mod normal pe comparația dintre valorile măsurate și modelate ale câmpului magnetic anormal. În 1964, Talwani și Heirtzler au fost primii care au examinat un spațiu nemagnetic care conține o structură magnetică bidimensională magnetizată uniform, aproximată printr-o prismă poligonală și au sugerat o tehnică numerică computerizată pentru modelarea sa. ^[5] Acest algoritm a fost modificat ulterior pentru a corecta unele omisiuni prezente în prima formulare. ^[6] Noul algoritm tratează atât magnetizarea indusă, cât și magnetizarea remanentă ca vectori și permite derivarea unor estimări teoretice ale magnetizării rămase, pe baza schimbării aparente a polului magnetic pentru diferitele continente sau unități tectonice.

Aplicații

Anomalii magnetice în jurul creastei lui Juan de Fuca și creasta Gorda de pe coasta Americii de Nord. Culorile indică vârsta anomaliei.

Investigațiile magnetice efectuate în crestele oceanice au relevat câteva tipare caracteristice în dispunerea anomaliilor pozitive și negative în intensitatea câmpului magnetic; anomaliile sunt în general aranjate în așa fel încât să formeze benzi mari sau benzi cu un aranjament paralel cu cursul dorsalelor. Aceste benzi sunt adesea simetrice față de axa creastei și au de obicei o lățime de câteva zeci de kilometri; intensitatea anomaliilor sunt de câteva sute de nanotesla .

Cauza acestor anomalii este în principal magnetizarea permanentă a mineralelor pe bază de magnetit de titan prezent în bazalt și în gabbro ; mineralele au devenit magnetizate în momentul formării crustei oceanice în creastă. Odată cu ascensiunea magmei și răcirea ei consecventă, roca a dobândit o magnetizare care păstrează căldura orientată în direcția câmpului. Mișcările tectonice ale plăcilor tind apoi să deplaseze roca din poziția sa inițială. La fiecare câteva sute de mii de ani, există o inversare a câmpului geomagnetic. Modelul dungii devine astfel un fenomen global și poate fi folosit pentru a calcula rata de expansiune a fundului oceanului . ^[7] ^[8]

Notă

^ Întrebări frecvente despre geomagnetism , la ngdc.noaa.gov , Centrul Național de Date Geofizice. Adus pe 21 octombrie 2013 .
^ ^a ^b ^c ^d ^și Alan E. Mussett și M. Aftab Khan, 11. Inspecția magnetică , în Looking into the earth: an introduction to geological geophysics , 1. public., repr., Cambridge, Cambridge Univ. Press, 2000, pp. 162 -180, ISBN 0-521-78085-3 .
^ ^a ^b ^c WM Telford, LP Geldart și RE Sheriff, 3. Metode magnetice , în Geofizică aplicată , 2a, repr., Cambridge, Cambridge Univ. Press, 2001, pp. 62 –135, ISBN 0-521-33938-3 .
^ DA Clark, Petrofizica magnetică și petrologia magnetică: ajutoare la interpretarea geologică a sondajelor magnetice ( PDF ), în AGSO Journal of Australian Geology & Geophysics , vol. 17, n. 2, 1997, pp. 83-103. Adus la 20 martie 2014 (arhivat din original la 20 martie 2014) .
^ M. Talwani și JR Heirtzler, Calculul anomaliilor magnetice cauzate de structuri bidimensionale de formă arbitrară , 1964.
^ VA Kravchinsky, D. Hnatyshin, B. Lysak și W. Alemie, Calculul anomaliilor magnetice cauzate de structuri bidimensionale de formă arbitrară: derivarea și implementarea Matlab , în Geophysical Research Letters , vol. 46, nr. 13, 2019, pp. 7345-7351.
^ Ronald T. Merrill, Michael W. McElhinny și Phillip L. McFadden, Câmpul magnetic al pământului: paleomagnetismul, nucleul și mantaua profundă , San Diego, Acad. Presă, 1996, pp. 172–185, ISBN 0-12-491245-1 .
^ Donald L. Turcotte, Geodinamică , Cambridge University Press, 2014, pp. 34–39, ISBN 978-1-107-00653-9 .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Anomalia magnetică

linkuri externe

( EN ) Anomalie magnetică , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul Științelor Pământului : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu Științele Pământului

[NGDC-1] Întrebări frecvente despre geomagnetism , la ngdc.noaa.gov , Centrul Național de Date Geofizice. Adus pe 21 octombrie 2013 .

[Mussett-2] și Alan E. Mussett și M. Aftab Khan, 11. Inspecția magnetică , în Looking into the earth: an introduction to geological geophysics , 1. public., repr., Cambridge, Cambridge Univ. Press, 2000, pp. 162 -180, ISBN 0-521-78085-3 .

[Telford-3] WM Telford, LP Geldart și RE Sheriff, 3. Metode magnetice , în Geofizică aplicată , 2a, repr., Cambridge, Cambridge Univ. Press, 2001, pp. 62 –135, ISBN 0-521-33938-3 .

[Clark-4] DA Clark, Petrofizica magnetică și petrologia magnetică: ajutoare la interpretarea geologică a sondajelor magnetice ( PDF ), în AGSO Journal of Australian Geology & Geophysics , vol. 17, n. 2, 1997, pp. 83-103. Adus la 20 martie 2014 (arhivat din original la 20 martie 2014) .

[Talwani-5] M. Talwani și JR Heirtzler, Calculul anomaliilor magnetice cauzate de structuri bidimensionale de formă arbitrară , 1964.

[Kravchinsky-6] VA Kravchinsky, D. Hnatyshin, B. Lysak și W. Alemie, Calculul anomaliilor magnetice cauzate de structuri bidimensionale de formă arbitrară: derivarea și implementarea Matlab , în Geophysical Research Letters , vol. 46, nr. 13, 2019, pp. 7345-7351.

[7] Ronald T. Merrill, Michael W. McElhinny și Phillip L. McFadden, Câmpul magnetic al pământului: paleomagnetismul, nucleul și mantaua profundă , San Diego, Acad. Presă, 1996, pp. 172–185, ISBN 0-12-491245-1 .

[8] Donald L. Turcotte, Geodinamică , Cambridge University Press, 2014, pp. 34–39, ISBN 978-1-107-00653-9 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]