Paléomagnétisme et inversions magnétiques

Les roches enregistrent la direction du champ magnétique lors de leur formation, préservant un enregistrement des polarités passées du champ et des positions continentales qui a permis d'établir la réalité des inversions géomagnétiques et de l'expansion des fonds océaniques.

Definition

Le paléomagnétisme est l'étude de l'aimantation rémanente enregistrée dans les roches, utilisée pour déterminer la direction et la polarité de l'ancien champ géomagnétique ; les inversions magnétiques sont les échanges documentés des pôles magnétiques nord et sud du champ qui ponctuent cet enregistrement.

Scope

Ce sujet aborde l'enregistrement magnétique fossile dans les roches et ce qu'il révèle : comment les aimantations rémanentes thermiques, détritiques et chimiques enregistrent le champ ancien, la démonstration que le champ a inversé sa polarité à plusieurs reprises, la construction de l'échelle des temps de polarité géomagnétique et les anomalies magnétiques des fonds océaniques. Il traite de la migration apparente des pôles (apparent polar wander) et de son utilisation pour reconstruire les mouvements des plaques et identifier les terranes déplacés, ainsi que des tests de terrain de la stabilité paléomagnétique. L'accent est mis sur la lecture de l'histoire géologique à partir de l'aimantation des roches.

Core questions

• Comment les roches acquièrent-elles et conservent-elles un enregistrement de l'ancien champ magnétique ?
• Quelles preuves ont établi que le champ géomagnétique inverse sa polarité ?
• Comment l'échelle des temps de polarité géomagnétique est-elle construite et utilisée pour dater les roches ?
• Comment la migration apparente des pôles (apparent polar wander) reconstitue-t-elle le mouvement passé des plaques ?

Key concepts

• Aimantation rémanente thermique, détritique et chimique
• Inversions de polarité géomagnétique
• Échelle des temps de polarité géomagnétique
• Anomalies magnétiques marines
• Trajectoires de migration apparente des pôles (apparent polar wander paths) et analyse des terranes

Key theories

Inversions et échelle des temps de polarité

La combinaison de roches à aimantation inverse avec la datation radiométrique a montré que le champ géomagnétique a inversé sa polarité à plusieurs reprises, permettant la construction d'une échelle de polarité globale qui sert de cadre stratigraphique et de datation.

Enregistrement de l'expansion des fonds océaniques selon Vine-Matthews

Vine et Matthews ont expliqué les anomalies magnétiques symétriques flanquant les dorsales océaniques comme étant une croûte aimantée selon des polarités alternées lors de sa formation et de son expansion, liant directement le paléomagnétisme à l'expansion des fonds océaniques et à la tectonique des plaques.

Mechanisms

Lorsqu'une roche ignée se refroidit en dessous de la température de Curie de ses minéraux magnétiques, ou lorsque les sédiments se déposent et que de nouveaux minéraux se forment, les minéraux acquièrent une aimantation rémanente alignée avec le champ ambiant ; si cette aimantation est stable sur des échelles de temps géologiques, la roche préserve la direction et la polarité du champ au moment de sa formation, ce qui peut être mesuré et daté pour reconstruire l'histoire du champ et des plaques.

Clinical relevance

L'échelle des temps de polarité permet de dater les fonds océaniques et de calibrer les mouvements des plaques et la stratigraphie, la migration apparente des pôles (apparent polar wander) reconstitue la paléogéographie, et la magnétostratigraphie offre une corrélation à haute résolution pour les bassins sédimentaires présentant un intérêt pour l'exploration des ressources.

History

Brunhes a signalé des laves à aimantation inverse en 1906 ; au début des années 1960, Cox, Doell et Dalrymple ont établi l'échelle des inversions en datant les transitions de polarité, et l'interprétation par Vine et Matthews en 1963 des anomalies magnétiques marines a fourni des preuves décisives de l'expansion des fonds océaniques et de la tectonique des plaques.

Key figures

• Bernard Brunhes
• Allan Cox
• Fred Vine
• Drummond Matthews

Seminal works

• vine1963
• cox1964
• butler1992

Frequently asked questions

Comment savons-nous que le champ magnétique terrestre s'est inversé par le passé ?

De nombreuses roches sont aimantées à l'opposé du champ actuel, et en datant radiométriquement des séquences de roches à aimantation normale et inverse, les scientifiques ont découvert des inversions cohérentes et globalement synchrones, confirmées ultérieurement par le motif symétrique des anomalies magnétiques des fonds océaniques.

Comment le paléomagnétisme montre-t-il que les continents se sont déplacés ?

Les roches anciennes sur un continent enregistrent des directions magnétiques pointant vers des positions polaires apparentes qui diffèrent de celles d'aujourd'hui ; le traçage de l'évolution de ces pôles apparents au fil du temps, et la comparaison entre les continents, révèle que les continents eux-mêmes se sont déplacés à la surface de la Terre.