Magnetización termorremanente - Thermoremanent magnetization

Cuando una roca ígnea se enfría, adquiere una magnetización termorremanente ( TRM ) del campo terrestre. TRM puede ser mucho más grande de lo que sería si se expone al mismo campo a temperatura ambiente (ver remanencia isotérmica ). Esta remanencia también puede ser muy estable y durar millones de años sin cambios significativos. TRM es la razón principal por la que los paleomagnetistas pueden deducir la dirección y la magnitud del campo de la Tierra antigua.

Historia

Ya en el siglo XI, los chinos sabían que un trozo de hierro podía magnetizarse calentándolo hasta que estuviera al rojo vivo y luego enfriado en agua. Mientras se apaga, se orientó en el campo de la Tierra para obtener la polaridad deseada. En 1600, William Gilbert publicó De Magnete (1600), un informe de una serie de experimentos meticulosos en magnetismo. En él, describió el enfriamiento de una barra de acero en la dirección del campo de la Tierra, y es posible que haya estado al tanto del trabajo chino.

A principios del siglo XX, algunos investigadores encontraron que las rocas ígneas tenían una remanencia mucho más intensa que la remanencia adquirida en el campo terrestre sin calentamiento; que calentar las rocas en el campo magnético de la Tierra podría magnetizarlas en la dirección del campo; y que el campo de la Tierra había invertido su dirección en el pasado.

En paleomagnetismo

Desmagnetización

Se sabe desde hace mucho tiempo que un TRM se puede eliminar si se calienta por encima de la temperatura de Curie de los minerales que lo transportan. Un TRM también se puede desmagnetizar parcialmente calentando a una temperatura más baja y enfriando de nuevo a temperatura ambiente. Un procedimiento común en el paleomagnetismo es la desmagnetización escalonada , en la que la muestra se calienta a una serie de temperaturas , se enfría a temperatura ambiente y se mide la remanencia restante entre cada paso de calentamiento. La serie de remanencias se puede trazar de diversas formas, según la aplicación. ${\ Displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {C}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle T_ {1}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle T_ {1}, T_ {2}, \ ldots}$

TRM parcial

Si una roca se vuelve a calentar más tarde (como resultado de un entierro, por ejemplo), parte o la totalidad de la TRM puede reemplazarse por una nueva remanencia. Si es solo una parte de la remanencia, se conoce como magnetización termoremanente parcial (pTRM) . Debido a que se han realizado numerosos experimentos modelando diferentes formas de adquirir remanencia, pTRM puede tener otros significados. Por ejemplo, también se puede adquirir en el laboratorio enfriando en campo cero a una temperatura (por debajo de la temperatura de Curie ), aplicando un campo magnético y enfriando a una temperatura , luego enfriando el resto del camino a temperatura ambiente en campo cero. ${\ Displaystyle \ scriptstyle T_ {1}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle T_ {2}}$

Comportamiento ideal de TRM

Las leyes de Thellier

El TRM ideal es aquel que puede registrar el campo magnético de tal manera que tanto su dirección como su intensidad pueden medirse mediante algún proceso en el laboratorio. Thellier demostró que esto podría hacerse si pTRM cumple cuatro leyes. Suponga que A y B son dos intervalos de temperatura que no se superponen. Suponga que es un pTRM que se adquiere enfriando la muestra a temperatura ambiente, solo encendiendo el campo mientras la temperatura está en el intervalo A; tiene una definición similar. Las leyes de Thellier son ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {A}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle H}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {B}}}$

Linealidad : y son proporcionales a cuando no es mucho mayor que el campo actual de la Tierra. ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {A}} (H)}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {B}} (H)}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle H}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle H}$
Reciprocidad : se puede eliminar calentando a través del intervalo de temperatura y a través . ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {A}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle A}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {B}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle B}$
Independencia : y son independientes. ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {A}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {\ text {B}}}$
Aditividad : Si se adquiere girando en el campo en los dos intervalos de temperatura, . ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {{\ text {A}} \ cup {\ text {B}}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle M _ {{\ text {A}} \ cup {\ text {B}}} = M _ {\ text {A}} + M _ {\ text {B}}}$

Si estas leyes son válidas para cualquier intervalo de temperatura que no se solapan y , satisface muestra las leyes Thellier. ${\ Displaystyle \ scriptstyle A}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle B}$

Un modelo simple para las leyes de Thellier

Suponga que una muestra tiene muchos minerales magnéticos, cada uno de los cuales tiene la siguiente propiedad: Es superparamagnético hasta que la temperatura alcanza una temperatura de bloqueo que es independiente del campo magnético para campos pequeños. No se producen cambios irreversibles a temperaturas inferiores . Si el TRM resultante se calienta en campo cero, se vuelve superparamagnético nuevamente a una temperatura de desbloqueo que es igual a . Entonces es fácil verificar que se mantienen la reciprocidad, la independencia y la aditividad. Solo queda satisfacer la linealidad para que se obedezcan todas las leyes de Thellier. ${\ Displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {B}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {B}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {UB}}}$ ${\ Displaystyle \ scriptstyle T _ {\ text {B}}}$

El modelo de Néel para TRM de dominio único

Louis Néel desarrolló un modelo físico que mostraba cómo los minerales magnéticos reales podían tener las propiedades anteriores. Se aplica a partículas que son de dominio único , que tienen una magnetización uniforme que solo puede rotar como una unidad.

Ver también

Magnetismo de roca

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