GEOLOGIA e PALEOMAGNETISMO

Il paleomagnetismo è una branca della geofisica che studia i cambiamenti di direzione e di intensità del campo magnetico terrestre nel tempo sfruttando principalmente due meccanismi:

  • l’acquisizione di proprietà ferromagnetiche da parte di alcuni minerali che si sono formati in seguito al raffreddamento del magma che li conteneva (magnetizzazione termorimanente);
  • la litificazione di un sedimento che aveva all’interno dei minerali ferromagnetici che durante l’accumulo si erano disposti secondo il campo magnetico terrestre presente al momento (detritico-rimanente).

Infatti in entrambi i casi, datando la roccia e studiando la direzione del campo magnetico generato dalla roccia, è possibile risalire all’intensità e alla direzione del campo magnetico terrestre al momento della formazione della roccia stessa.

 

MISURA DEL CAMPO PALEOMAGNETICO

Tali proprietà del campo magnetico terrestre del passato possono essere ricavate dallo studio di antiche rocce effusive, soprattutto basaltiche. Infatti, una proprietà importante di molti materiali magnetizzabili che vengono a trovarsi a temperature molto elevate è il fatto che, quando si raffreddano al di sotto di circa 500 °C, si magnetizzano nella direzione orientata del campo magnetico in cui sono immersi.


Il motivo di questa magnetizzazione è il fatto che, quando il materiale è ancora caldo, gruppi di atomi del materiale si allineano nella direzione del campo magnetico esterno. Quando il materiale si raffredda, questi atomi rimangono bloccati nelle posizioni che hanno assunto e quindi risultano per sempre magnetizzati nella stessa direzione orientata. Questo fenomeno è detto magnetizzazione termorimanente o termoresiduale,poiché la magnetizzazione viene “ricordata”, a lungo dalla roccia dopo che è scomparso il campo magnetizzante.

Ciò accade ad esempio dopo che la lava fusa emersa da un vulcano si è solidificata in roccia. Nella maggior parte dei casi essa è una roccia nera nota come basalto,che è debolmente magnetica, come il ferro che emerge da una colata. La sua magnetizzazione rimane congelata nella direzione della forza magnetica locale nel momento in cui si raffredda. Gli strumenti possono misurare la magnetizzazione del basalto.


Come le rocce effusive anche alcune rocce sedimentarie assumono una magnetizzazione detta detritico-rimanente.
Le rocce sedimentarie marine si formano quando particelle di sedimenti che si sono depositate sul fondo oceanico subiscono la litificazione. I granuli magnetici presenti tra le particelle (per esempio, frammenti del minerale magnetite) tendono ad assumere la direzione orientata del campo geomagnetico man mano che si decantano e questa orientazione magnetica diviene quella dell'intera roccia quando le particelle subiscono la litificazione.

 


APPLICAZIONI ALLA GEOLOGIA

Negli ultimo cinquant’anni vari gruppi di ricercatori indagando sul paleomagnetismo presente in vari tipi di rocce distribuiti sia sul continente americano che europeo, hanno registrato una continua variazione della posizione del polo nord attraverso le varie ere geologiche.

 

Lo spostamento apparente del Polo Sud magnetico (preso il Polo Nord geografico) nelle varie epoche geologiche, come misurato da rocce del continente sudamericano (figura in basso).

Spostamento effettivo del continente amaricano se si suppone che il Polo Sud magnetico sia invece rimasto più o meno dove è adesso (figura in alto).

Infatti, prendiamo un campione di roccia continentale di cui conosciamo la posizione geografica, l'età e le caratteristiche magnetiche. Grazie a queste si può identificare il cosiddetto "Polo geomagnetico virtuale", cioè si possono trovare le coordinate del punto in cui avrebbe dovuto trovarsi il Polo magnetico al momento della magnetizzazione del campione (Come si fa a conoscere la posizione del polo magnetico? Clicca qua se lo vuoi sapere!).

Questa operazione si può ripetere, per uno stesso continente per tempi diversi usando campioni di roccia che appartengono a formazioni geologiche di età diverse. Individuato il Polo geomagnetico virtuale per tutti i campioni , se li portiamo tutti su una carta e li uniamo con una riga a partire da quello più antico, si osserva che i poli non rimangono in una posizione fissa ma piuttosto formano una curva detta "curva della migrazione apparente dei Poli". Ad esempio, l’indagine ha rilevato che circa 500 – 600 milioni di anni fa, il polo sud magnetico si trovava lungo l’equatore, nel mezzo dell’attuale Oceano Pacifico, inoltre i risultati ottenuti dall’analisi delle rocce americane rispetto a quelle europee davano posizioni diverse per il polo.
Curva della migrazione apparente del Polo Sud magnetico (che è quello presso il Polo Nord geografico) così come misurata da rocce europee e Nord Americane.


Ma furono davvero i Poli magnetici a muoversi? Se fosse così tutti i continenti dovrebbero avere una stessa curva di migrazione apparente dei Poli. Ma in realtà queste curve sono tutte diverse da continente a continente, quindi sono questi che si sono spostati tra loro e i Poli magnetici sono rimasti relativamente immobili; questo è sicuramente un punto a favore della teoria della deriva dei continenti che comunque si basa anche su altre prove molto convincenti.

 

  

(informazioni prese dalle pagine Web del sito www.matematicaescuola.it e www.geologia.com)

 

Magnetismo (stub)  
The Earth's magnetic field: Geomagnetism      
Il campo magnetico della terra nello spazio: la magnetosfera      
The industry for magnetic confinement: the tokamak      
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