De Verborgen Attractie van de Aarde De Verborgen Attractie van de Aarde De Verborgen Attractie van de Aarde Paleomagnetisme: gesteentemagnetisme & paleointensiteit Opzet van de cursus 1 – Gesteentemagnetisme – de basis elementen 1 - Magnetisme & Aardmagneetveld 2 – Het nemen van paleomagnetische monsters 2 – Het Aardmagneetveld in het verleden 3 – Laboratorium technieken en field tests 3 – Drift der Continenten en plaattektoniek 4 – Absolute en relatieve paleointensiteit 4 – Omkeringen van het Aardmagneetveld & Magnetostratigrafie 5 – Voorbeelden 5 – Gesteentemagnetisme en (paleo)intensiteit van het veld 6 – Gastlezing & bezoek Fort Hoofddijk Gesteentemagnetisme Diamagnetisme Gesteentemagnetisme – de basis elementen 1 – Types: diamagnetisme, paramagnetisme, ferromagnetisme s.l. 2 – Magnetische domeinen en hysterese 3 – Magnetische relaxatie tijd en Curie temperature Fundamentele eigenschap van alle materie (onafhankelijk van p, T) – Susceptibiliteit is negatief M tegengesteld aan extern veld H - Gevolg van precessie van electron banen – Waarneembaar in kwarts, perspex, water, kalk 1 Paramagnetisme Ferro magnetisme - Ferromagnetisme in bepaalde elementen en mineralen (Fe – O – S) - Gevolg van ‘uitlijnen’ van electron spins (bij H = 0 random, dus M = 0) - Gevolg van koppeling van electronen spins – Waarneembaar in veel materialen als klei, olivijn, … - Remanente magnetisatie Ferromagnetisme Magnetische domeinen Types of domains and domain walls (Tauxe, 2008) Ideaal voor paleomagnetisme: SD (en PSD) meer stabiele magnetisaties Remanente magnetisatie is qua sterkte en duur afhankelijk van het materiaal, en bepaalt de kwaliteit van bv. tape of harddisk. Of van het gesteente … Magnetische hysterese Relaxatietijd en TCurie (Tauxe, 2008) Magnetische relaxatie is een soort halfwaarde tijd (als in radiometrisch verval): hoe langer – tot biljoenen Hysterese is een fundamenteel fysisch verschijnsel: na toepassing van een uitwendige kracht keert de oorsponkelijke toestand niet terug jaren – hoe stabieler en hoe beter Curie temperatuur is de temperatuur waarboven geen remanente magnetisatie kan bestaan 2 Relaxatietijd Gesteentemagnetisme Gesteentemagnetisme – de basis elementen 1 – Types: diamagnetisme, paramagnetisme, ferromagnetisme s.l. 2 – Magnetische domeinen en hysterese 3 – Magnetische relaxatie tijd en Curie temperature Kortom: 1 – alleen ferromagnetische materialen kunnen een remanentie dragen 2 - hoe kleiner de magnetische domeinen (SD, PSD) hoe stabieler 3 – materialen hebben verschillende relaxatie tijd t en verschillende TCurie: Magnetische relaxatie tijd hangt af van temperatuur, maar ook van de langere t = stabieler, hogere TCurie = stabieler in de (geologische) tijd korrelgrootte Paleomagnetische monsters Handmonsters Archeologische monsters Deep Sea Cores 3 Zonnekompas Orientatie van de monsters Laboratorium & veld technieken Demagnetisatie Original (primary) NRM: Laboratory tests demagnetization, Zijderveld (1967) diagrams Field tests fold test, reversal test, etc. ? Statistics (Fisher, 1953) Gaussian distribution on a sphere Advanced methods Demagnetisatie Verwijderen van ongewenste overprints Thermal (Th) vs. Alternating Field (AF) demagnetization Field tests Hematite … Thermal (Th) vs. Alternating Field (AF) demagnetization 4 Fold test Reversal test From: Tauxe (course notes) positive negative From: Butler, 1998 Statistics Geomagnetism & paleointensity Are distributions (or their means) significantly different ? From: Tauxe (course notes) Foto: Lennart de Groot (Hawaii) Paleomagnetisme tot nu toe … Magnetostratigraphy ‘only’ the barcode 1D: N/S Paleomagnetism & tectonics ‘only’ directions 2D: dec/inc Geomagnetism full vector 3D: dec/inc/intensity Geomagnetisme in het nieuws … Hulot et al. (2002) Reversed flux patch in Southern Atlantic Ocean Omkering in 1500 jaar vanaf nu ? 5 Geomagnetisme in het nieuws … Geomagnetisme in het nieuws … 10 jaar later … De hamvraag: neemt het veld af ? Paleointensiteit van het veld Meten is weten … - Methode 1: absoluut, in vulkanisch gesteente (TRM) - Methode 2: relatief, in sedimentair gesteente (DRM) Begrijpen via modellen … - Type 1: forward models, op basis van fysische aannames - Type 2: inverse models, op basis van metingen Absolute recorders Paleointensiteit van het veld • Archeologisch materiaal • Vulkanisch gesteente Methode 1: absoluut - Kan alleen met gesteente dat afkoelt onder TCurie (TRM) - MNRM is bekend (meten !) - Geef bekend veld Blab - Meet magnetisatie Mlab Als alles goed gaat dan volgt Banc - Succes percentage ~15% 6 Paleointensiteit van het veld Methode 1: absoluut Paleointensiteit van het veld Methode 2: relatief In sedimentair gesteente (DRM) MNRM is bekend (meten !) Rest is onbekend (concentratie, materiaal, korrelgrootte, …) Normalisatie nodig Voorbeeld: archeomagnetisme Turkije Relatie PI met cosmogene isotopen Paleointensiteit van het veld Methode 2: relatief IJken aan absolute paleointensiteiten Valet, 2003 Cosmogene isotopen (bv. 14C,10Be,36Cl, korte halfwaardetijd) worden gevormd door kosmische straling en zonnewind. Zwakker veld betekent meer cosmogene isotopen een onafhankelijke waarneming van de sterkte van het veld Valet, 2003 De hamvraag: neemt het veld af ? Ja, het veld neemt af 7 Maar sinds wanneer? Laatste 4 Myr: intensiteitsfluctuaties pdf Valet & Meinadier, 1993 ‘Zaagtand’ ? Gedrag (relatieve) PI bij reversals ? Valet & Meinadier, 1993 Valet et al., 2005 Nature Reversals Reversals … and excursions …. Excursions Stable Field for 780 kyr (normal) ‘Excursions’ invariably linked with low intensity of the field reversal Pétrélis et al., 2009 Reversals: 15% Excursions: 50% 8 Excursions … and Reversals The Ancient Field … Reversals Past 3000 Myr pdf Excursions Past 300 Myr Pétrélis et al., 2009 The Archean Field: to live or not to live ? From lifeless to living … WHEN did the Earth become a BIG magnet, to protect the earliest life on Earth: the period ‘from lifeless to living’ ? What is the influence of the growth of the solid inner core ? … which is the long-term average of the field anyway, during the past 3 billion years Geodynamo forward models Glatzmaier et al. 1995 first full magnetohydrodynamical geodynamo model 9 Kuang & Bloxham 1997 Kuang & Bloxham 1997 Glatzmaier et al. 1995 Kuang & Bloxham with no slip boundary conditions Reversals of the geomagnetic field Glatzmaier et al. 1995 inner core super rotation vs. Kuang and Bloxham 1997 westward drift Glatzmaier et al., Nature, 1995 Geodynamo models Glatzmaier et al., Nature, 1995 10
© Copyright 2024 ExpyDoc
