PALEOMAGNETISME
Pr Auran RANDRIANASOLO 2003-2004
Géomagnétisme
Magnétosphère
Origine du géomagnétisme
– Courants de convection? * (Magnétohydrodynamisme)
– Révolution différentielle entre Noyau externe (liquide) et Noyau interne (solide)?
Postulat
– Le Géomagnétisme est dipolaire
Hyp. magnétohydrodynamique (J-P Poirier)
La Graine s’accroît par précipitation du fer presque pur (cf. diagramme de phase) et la solution résiduelle plus riche en éléments légers monte en panaches, libérant de
l’énergie gravitationnelle (convection
compositionnelle). Les mvts du fluide ds le noyau, à l’origine de l’effet dynamo, sont dus à la convection thermique et à la
convection compositionnelle
Paramètres
Déclinaison magnétique
– décalage / pôles magnétique et géographique – variable f(t), f(lieu)
Inclinaison magnétique
– varie de 0 à 90° , f(latitude)
– tg I = 2 tg L (où I = Inclinaison et L = latitude magnétique)
Intensité
Déclinaison magnétique
Carte topographique de Sainte-Rose (971)
source IGN
Déclinaison magnétique au 01/01/1969 Valeur 11°17 ’ variation annuelle
=
+7 ’ sexagésimale
Inclinaison
Une aiguille magnétique suspendue à un fil présente habituellement une inclinaison par rapport au plan horizontal.
La valeur de cet angle varie en fonction de la latitude.
90° au pôle ; 0° à l’équateur ; 64° à Paris
(48° de latitude nord).
A gauche le champ magnétique d ’un aimant A droite le champ magnétique terrestre comme
produite par une barre magnétique
Géomagnétisme
Pôl
Pôle Sud (I = -90°)
Equateur (I=0)
Pôle Nord
(I = +90°)
Intensité
Pôle sud = sortie des lignes de force (-)
Pôle nord = entrée des lignes de force (+)
Intensité négative dans l’hémisphère sud et positive dans l’hémisphère nord
«Intensité» modifiée par la présence d’un
autre corps magnétique
Intensité du champ magnétique
Unité : nanotesla (nT)
Intensité varie :
– f(latitude)
aux pôles, F = 70.000nT
à l ’équateur F = 33.000nT
– f(temps, espace)
ex.: récemment, F(Paris)=46.000nT
cf. variation séculaire
Géomagnétisme
Fossilisation du Géomagnétisme :
– Corps ferromagnétiques
éléments : Fe, Ni, Co, Cr, Mn
Minéraux : Magnétites, Hématites, Chromites...
– Acquisition d’une aimantation rémanente au sein d’une roche magmatique.
Point de Curie : Fe = 770°C; Magnétite = 585°C
– Orientation des particules déposés dans un sédiments encore meubles.
Paléomagnétisme
Aimantation thermorémanente (ATR) :
– Fossilisation du champ magnétique à l ’époque du refroidissement d’une roche éruptive
Aimantation rémanente détritique (ARD) :
– Orientation des particules magnétiques lors du dépôt f(champ magnétique existant)
Aimantation rémanente cristalline (ARC)
– Orientation lors de la diagenèse (hématite)
Aimantation rémanente détritique
Orientation des grains de
magnétite selon le champ
magnétique
terrestre au
moment de
leur dépôt
Observations
Obs.1 : (Champ dipolaire)
– Toutes les boussoles indiquent un seul pôle actuellement (= champ dipolaire)
Obs.2 : (Fossilisation du Géomagnétisme)
– Observées sur des laves après refroidissement :
Direction du Nord magnétique
Inclinaison des lignes de force
trace de l’intensité du géomagnétisme
– Anomalies observées au cours du temps
Anomalies apparentes
Anomalies 1 :
– Pour une période géologique donnée (Jurassique), on observe :
un nuage de points représentant le pôle africain
un autre pour le pôle australien
un troisième pour le pôle américain
– 3 pôles magnétiques?! (incompatible avec le postulat dipolaire)
Pour respecter l’aspect dipolaire, il faudrait
rapprocher les trois «continents».
Positions du pôle N.amer, Afrique et Australie
(avec respect de la géographie actuelle) « Pôles différenciés !!!»
au Jurassique.
Un nuage pour
l ’Amérique du Nord
Un autre pour l ’Afrique
Un autre encore pour l ’Australie
« Le Géomagnétisme n ’était-il pas dipolaire au Jurassique? »
Anomalies 2
Anomalies 2 :
– Le pôle magnétique pour l’Afrique (ou l’Amérique) a bougé au cours du temps
(Le pôle migre-t-il progressivement et lentement?!)
En rapprochant les 2 parties, on retrouve partiellement cette «migration» mais
seulement jusqu’au Jurassique. Après il y a
divergence (!!!).
Essai de juxtaposition des pôles
Pôle unique (Afrique et Amérique du sud)
« Déplacement
apparent et commun » jusqu ’au Trias
« Déplacement
individualisé » à partir du Jurassique
« Dissociation actuelle des pôles »
Anomalies 3
Anomalie 3 :
– Pourquoi cette divergence observée à partir du Jurassique pour les deux «continents»?
– Les Continents se déplaceraient-ils?
– Se déplaceraient-ils indépendamment les uns des autres?
On obtient de nouveau un seul pôle N en
déplaçant convenablement les continents à
partir du Jurassique mais par étape (!)
Anomalies 4
Dans une région donnée
[ex.: Mif Central (F), Japon, Oregon …]l’analyse d’une série de prélèvements montre des changements de polarité
Le M
ifCentral se trouvait-il tantôt dans
l’hémisphère nord, tantôt dans l’hémisphère sud et cela à plusieurs reprises en l’espace de seulement quelques millions d’années?
Autres possibilités : y aurait-il inversion des
pôles (Bruhnes)?
Inversion des pôles magnétiques
Observez le sens des flèches qui différencient le N du S
Mise en évidence du phénomène d ’inversion magnétique
Enregistrement par des laves à Steens
Mountain (Oregon, USA)
Temps mis pour passer du stade inverse au
stade normal : 15.000ans
Age du changement : 19Ma
Inversion des pôles
Datation des inversions et établissement d’une échelle magnétostratigraphique
Observation : suivi de la «migration des pôles» en Oregon sur des roches
volcaniques (15.000ans).
Temps : court à l’échelle géologique par
rapport à la période de stabilité.
Paléomagnétostratigraphie
Echelle
paléomagnétostrati graphique des 5
derniers millions
d’années
«Peaux de zèbres»
Enregistrement du paléomagnétisme lors de missions océanographiques (DSDP ou ODP...)
Disposition parallèle par rapport aux dorsales océaniques
Symétrie par rapport à cette dorsale
Vieillissement des terrains au fur et à mesure
que l’on s’éloigne de la dorsale
Anomalies magnétiques au large de l ’Islande
Remarquez la symétrie par rapport à la dorsale de
Reykjanes
Inversions magnétiques
Formation de nouvelle croûte océanique et leur magnétisation en cours de
refroidissement
Remarquez la
symétrie par rapport
à la dorsale
Age du plancher océanique
Disposition parallèle aux dorsales
symétrie de part et d ’autre de la dorsale
vieillissement au fur et à mesure que l ’on
s ’éloigne de la dorsale
Quelques conclusions
Le géomagnétisme présentait des inversions
Les inversions se produisent pendant un laps de temps « géologiquement » court
L ’ établissement d ’une échelle magnéto-
stratigraphique permet de constater une symétrie de part et d ’autre des dorsales
Vieillissement des terrains au fur et à mesure que l ’on s ’éloigne des dorsales
Les « continents » se déplacent indépendamment les uns des autres
