S.I.S.

Corso di Storia ed Epistemologia delle Scienze

 

Anno accademico 2000/2001

Musso Rita

Petterino Chiara

 

IL PALEOMAGNETISMO

  

INDICE

1. IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

2. IL PALEOMAGNETISMO

3. CONSEGUENZE DEL PALEOMAGNETISMO

4. APPLICAZIONI DEL PALEOMAGNETISMO

4.1 PALEOMAGNETISMO E STUDI TETTONICI

4.2 PALEOMAGNETISMO E STUDI PALEOAMBIENTALI

5. PALEOMAGNETISMO E FORMULAZIONE DELLA TEORIA DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI

5.1 LA MAPPATURA DEI FONDALI OCEANICI

5.2 ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI E RICICLO DELLA CROSTA OCEANICA

5.3 STRIATURA MAGNETICA E INVERSIONI DI POLARITA’

INSERTI: - I MAGNETOMETRI;

- ESPLORAZIONE DEI FONDALI OCEANICI: IL CONTRIBUTO DELLA GLOMAR CHALLENGER E DELLA JOIDER RESOLUTION.

Recensioni di siti sul paleomagnetismo

 

 

  1. IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

Il primo a proporre che la Terra si comportasse come un gigantesco magnete fu William Gilbert che nel 1600 spiegò, grazie ad un modello in scala della Terra (un magnete di forma sferica che denomino "Terrella"), il fenomeno per cui un ago calamitato, libero di muoversi, si dirige verso Nord. Gilbert pubblicò i risultati del suo lavoro nel "De Magnete", che rimase fino al diciannovesimo secolo l’opera più importante sul magnetismo. In questo testo, oltre a spiegare il comportamento della bussola, per la prima volta si distinguono chiaramente fenomeni elettrici e fenomeni magnetici.

Dopo 400 anni l'idea che la Terra si comporti come se avesse un potente magnete in prossimità del suo centro è ancora del tutto viva. Si sa, inoltre, che l'asse del campo magnetico è inclinato di circa 11° rispetto all'asse terrestre. In conseguenza di ciò la direzione del Nord indicata dall'ago di una bussola si discosta dalla direzione del Polo Nord geografico e la deviazione potrà essere verso Est o verso Ovest a seconda del punto sulla superficie in cui facciamo la misura.

L'idea che all'interno della Terra vi sia un'enorme barra di materiale magnetizzato capace di generare il campo magnetico è molto suggestiva e permetterebbe di farci un'idea semplice su come potrebbe essere generato il campo magnetico terrestre. In realtà oggi noi sappiamo che la Terra è troppo calda per essere un magnete. Come lo stesso Gilbert scoprì, il ferro perde le proprietà magnetiche quando diventa rovente e sebbene il ferro sia il principale costituente dell’interno della Terra presenta una temperatura tale da essere allo stato fuso.

Esiste una temperatura, detta punto di Curie, dell'ordine di 500 °C, al di sopra della quale i materiali magnetizzati perdono completamente la loro magnetizzazione. Le ipotesi attuali sull'origine del campo geomagnetico sono orientate verso un modello simile alla dinamo ad autoeccitazione (Fig. 1). Questa è costituita da un disco di materiale buon conduttore mantenuto in rotazione che, attraversato dalle linee di forza di un campo magnetico, genera una corrente elettrica che viene utilizzata per la produzione ed il mantenimento del capo magnetico stesso; l'impulso iniziale viene dato da un campo magnetico esterno. Nella Terra il disco buon conduttore in rotazione è rappresentato dal nucleo esterno di ferro fuso, mantenuto in movimento per la presenza di moti convettivi dovuti al calore; il campo magnetico iniziale necessario all'innesco è probabilmente dovuto all'attraversamento, da parte della Terra, di qualche campo sporadico quando in essa erano già presenti i moti convettivi del nucleo fuso.   

 

Figura 1. Dinamo ad autoeccitazione

  

2. IL PALEOMAGNETISMO

Il paleomagnetismo consente lo studio del campo magnetico terrestre del passato. Questo è possibile perché molte rocce conservano una magnetizzazione propria, indotta dal campo geomagnetico esistente al momento della loro formazione.

Per esempio quando una lava si espande in superficie e si raffredda, al suo interno si formano numerosi cristalli di minerali. I principali minerali magnetici contenuti nelle rocce terrestri sono: la magnetite, l’ematite, la maghemite, la goethite, la pirrotina, la greigite.

Questi minerali sono dotati di particolare suscettibilità magnetica infatti sono molto sensibili alla presenza del campo magnetico terrestre che esiste in quel momento e dalle cui linee di flusso sono attraversati, e vengono magnetizzati per induzione; quando la temperatura di quei minerali scende sotto il punto di Curie, la magnetizzazione diviene stabile, e i minerali diventano minuscole calamite permanenti, tutte con il loro piccolo ma sensibile campo magnetico orientato nello stesso modo, cioè parallelamente alla direzione del campo geomagnetico che le ha prodotte e immobilizzate nella roccia consolidata (Fig. 2).

 

 

Figura 2. L’allineamento paleomagnetico di una roccia dipende dalla latitudine alla quale la roccia si è formata.

 

Anche se il campo geomagnetico dovesse in seguito cambiare caratteristiche, o addirittura annullarsi, la magnetizzazione delle rocce si conserverebbe inalterata per milioni di anni.

Figura 3

Qualcosa di analogo si verifica anche nelle rocce sedimentarie. Tra i granuli che i fiumi trasportano al mare, molti sono magnetizzati (possiedono cioè un piccolo campo magnetico); questi ultimi, mentre lentamente si decantano e scendono sul fondo del mare, a causa dell’influenza del campo magnetico terrestre esistente in quel momento si comportano come minuscoli aghi di bussola e si orientano statisticamente secondo tale campo. Quando i sedimenti si litificano, questi granuli isorientati conferiscono alla nuova roccia una propria magnetizzazione stabile (che è la somma dei piccoli ma numerosissimi campi magnetici associati ai singoli granuli) (Fig. 3).

In entrambi i casi esaminati, la roccia, effusiva o sedimentaria, registra fedelmente l’andamento del campo magnetico terrestre e questo magnetismo "fossile" può essere rilevato e misurato con opportuni strumenti.

La strada che ha portato alla scoperta del paleomagnetismo e del suo significato è iniziata con le ricerche fatte per individuare i giacimenti di minerali di ferro. Le prime misure eseguite a questo scopo risalgono al 1600 quando in Svezia vennero impiegate delle semplici bussole per la ricerca di giacimenti di magnetite. Ancora oggi le rilevazioni paleomagnetiche restano uno dei metodi più veloci ed economici per l’individuazione di giacimenti di petrolio e di altri minerali, di norma questi rilievi vengono eseguiti mediante magnetometri trasportati da aerei.