Παλαιομαγνητισμός

Ο παλαιομαγνητισμός αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους κλάδους της γεωφυσικής, με αντικείμενο τη μελέτη των αρχαίων μαγνητικών πεδίων της Γης που καταγράφονται στα πετρώματα και τα ιζήματα. Τα μαγνητικά ορυκτά, όπως ο μαγνητίτης (Fe₃O₄), διατηρούν την κατεύθυνση και ένταση του γεωμαγνητικού πεδίου κατά την κρυστάλλωσή τους ή τη σταθεροποίηση των ιζημάτωνButler, 1992.. Η συγκεκριμένη επιστήμη έχει οδηγήσει στην ανακατασκευή της ιστορίας της Γης, την κατανόηση της τεκτονικής των πλακών και την εκτίμηση της δυναμικής του γήινου πυρήνα.

Ιστορική εξέλιξη
Η μελέτη του παλαιομαγνητισμού ξεκίνησε στις δεκαετίες του 1940 και 1950, όταν παρατηρήθηκε ότι τα ηφαιστειακά πετρώματα εμφανίζουν μαγνητικές κατευθύνσεις διαφορετικές από το σύγχρονο μαγνητικό βορρά. Ο Cox ήταν από τους πρώτους που ανέδειξαν την ύπαρξη αντιστροφών του γεωμαγνητικού πεδίουCox, 1969.. Στη δεκαετία του 1960 οι Vine και Matthews συνδέουν τα μαγνητικά “ζωνικά” πρότυπα στον ωκεάνιο φλοιό με τις αντιστροφές του γεωμαγνητικού πεδίου, παρέχοντας σημαντικά στοιχεία για την υποστήριξη της θεωρίας της τεκτονικής των πλακώνVine και Matthews, 1960..

Η ανάπτυξη της Γεωμαγνητικής Χρονικής Κλίμακας Πολικότητας (Geomagnetic. Polarity Time Scale - GPTS) έγινε κρίσιμη για τη χρονολόγηση ηφαιστειακών πετρωμάτων και την ανακατασκευή της θέσης των ηπείρων κατά τη γεωλογική ιστορίαCande & Kent, 1995..

Φυσικές αρχές του παλαιομαγνητισμού
Τα μαγνητικά ορυκτά εμφανίζουν διάφορους τύπους μαγνητισμού:

Θερμοπαραμένουσα μαγνήτιση (Thermoremanent magnetization) (TRM): Προκύπτει όταν το ηφαιστειακό πέτρωμα ψύχεται κάτω από τη θερμοκρασία Κιρί  “παγώνοντας” την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίουTauxe, 2010..

Υπολειπόμενη μαγνήτιση (Detrital remanent magnetization - DRM): Οφείλεται στη διεύθυνση που παίρνουν τα μαγνητικά σωματίδια κατά την καθίζηση σε υδάτινο περιβάλλον.

Χημική υπολειπόμενη μαγνήτιση (Chemical remanent magnetization -CRM): Προκύπτει όταν χημικές αντιδράσεις δημιουργούν νέα μαγνητικά ορυκτά που καταγράφουν το παρόν γεωμαγνητικό πεδίο.

Η ένταση και η διεύθυνση του παλαιομαγνητισμού επιτρέπουν την ανακατασκευή της θέσης των ηπείρων και την ανίχνευση μακροχρόνιων αλλαγών του γήινου μαγνητικού πεδίουValet, 2003..

Τεχνικές μέτρησης και επεξεργασίας δεδομένων
Οι μέθοδοι περιλαμβάνουν:

Συλλογή δειγμάτων πυρήνα από ηφαιστειακά πετρώματα ή ιζήματα με ειδικά τρυπάνια.
Απομάκρυνση δευτερευόντων μαγνητικών συνιστωσών, μέσω θερμικής ή εναλλασσόμενης μαγνητικής απομαγνήτισης.
Καταγραφή διεύθυνσης και έντασης, χρησιμοποιώντας SQUID μαγνητόμετρα υψηλής ακρίβειας.
Στατιστική ανάλυση των δεδομένων για τον υπολογισμό της αρχικής μαγνητικής κατεύθυνσης και της έντασης.

Οι τεχνικές αυτές απαιτούν μεγάλη ακρίβεια για την αποφυγή σφαλμάτων που οφείλονται σε αργότερες μαγνητικές επιδράσεις ή διαβρώσεις.

Αντιστροφές του γεωμαγνητικού πεδίου
Το γεωμαγνητικό πεδίο έχει υποστεί πλήρεις αντιστροφές, στις οποίες ο μαγνητικός βορράς και νότος αντιστρέφονται. Οι αντιστροφές αυτές καταγράφονται σε ηφαιστειακά πετρώματα και δημιουργούν ένα πολύτιμο χρονολόγιο. Η μελέτη τους χρησιμοποιείται για τη σύγκριση στρωμάτων από διαφορετικές περιοχές, προσφέροντας πολύτιμες πληροφορίες για την κίνηση των τεκτονικών πλακών.

Εφαρμογές
Γεωλογία και Τεκτονική Πλάκων: Επιβεβαίωση της θεωρίας της τεκτονικής πλακών, παρακολούθηση στροφών των ηπείρων και υπολογισμός ταχυτήτων μετακίνησης.

Χρονολόγηση Πετρωμάτων: Ειδικά για ηφαιστειακά στρώματα, ο παλαιομαγνητισμός αποτελεί συμπληρωματική μέθοδο χρονολόγησης.

Παλαιοκλιματολογία και Περιβάλλον: Η ένταση και η κλίση του μαγνητικού πεδίου παρέχουν δεδομένα για μακροχρόνιες κλιματικές αλλαγές και τις συνθήκες της αρχαίας Γης.

Αρχαιομαγνητισμός: Μελέτη των αρχαιολογικών υλικών για την ανακατασκευή του τοπικού μαγνητικού πεδίου και την εκτίμηση της ημερομηνίας κατασκευής τους.

Οι σύγχρονες τεχνολογίες, όπως η συνδυασμένη χρήση ισοτόπων και δορυφορικών δεδομένων, βελτιώνουν την ακρίβεια της ανασύνθεσης γεωμαγνητικών δεδομένων και επιτρέπουν την παρακολούθηση των γεωμαγνητικών μεταβολών σε πραγματικό χρόνο.

Παραπομπές

Βιβλιογραφία
Butler, R. F. (1992). Paleomagnetism: Magnetic Domains to Geologic Terranes. ISBN 978-0-471-93608-4
Tauxe, L. (2010). Essentials of Paleomagnetism. ISBN 978-0-691-12042-1
Cande, S. C., & Kent, D. V. (1995). Revised calibration of the geomagnetic polarity timescale for the late Cretaceous and Cenozoic. Journal of Geophysical Research''', 100(B4), 6093–6095. DOI: 10.1029/95TC00181
Valet, J.-P. (2003). Time variations in geomagnetic intensity. Reviews of Geophysics, 41(1), 1004. DOI: 10.1016/S0012-821X(03)00150-1
Cox, A. (1969). Paleomagnetic studies and the history of the geomagnetic field. Journal of Geophysical Research'', 74(8), 1989–1997. DOI: 10.1029/JB074i008p01989

Περαιτέρω ανάγνωση




 Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 Geomagnetism & Paleomagnetism background material
 Paleomagnetic Data from NGDC / WDC Boulder
 The Great Magnet, The Earth
 Paleomagnetic database at the Scripps Institution of Oceanography (MagIC)


Κατηγορία:Γεωλογική ιστορία της Γης