Paleomagnetisme

Paleomagnetisme rundt en midthavsrygg.

Normalt magnetfelt (øverste bilde) og reversert magnetfelt (nederste bilde).

Paleomagnetisme er studiet av spor etter jordens magnetfelt i bergarter. Noen mineraler i stein bevarer et minne (remanens) om styrken og retningen av jordens magnetfelt når de dannes. Dette kan gi kunnskap om endringer i jordmagnetfeltet, og være grunnlag for å angi hvordan tektoniske plater har beveget seg. Spor etter polvendinger i lag av vulkanske og sedimentære bergarter gir en tidsskala som brukes i geologien.

Reversering av jordas magnetfelt

En mer drastisk endring av den magnetiske orienteringen kan ofte skyldes en reversering av jordens magnetfelt. Reversering av polaritet er et fenomen innen paleomagnetisme der jordens magnetfelt reverseres, noe som betyr at den magnetiske nord- og sørpol bytter plass. Dette fenomenet forekommer vanligvis 4-5 ganger per Ma, og utallige ganger gjennom jordens historie, og kan studeres i f.eks. orienteringen av magnetiske mineralkorn fra havbunn skapt av midthavsryggvulkaner.

Polvandring

Polvandring handler om endringen i polenes lokalitet i relasjon til kontinentene i løpet av Jordas geologiske tid. Dette skjer trolig på grunn av temperatur endringer i jordas ytrekjerne som skaper konveksjon strømmer sammen med jordas konstante rotasjon. Disse to kreftene til sammen holder jordas flytende kjerne i konstant bevegelse, disse bevegelsene skaper elektrisk strøm som fremkaller et magnetfelt som igjen setter mer av jernet i kjernen i bevegelse. Så kort sagt vil jordas polvandring være et resultat av Jordas magnetfelt.

En måte å kunne se jordas polbevegelse på er ved respekt til de tektoniske platers nåværende posisjon som antas til å være fast i nå dagens kart. Slik kan vi se hvordan de magnetiske polene vil bevege seg gjennom den geologiske tiden uten å endre på hvordan platene beveger seg. Dette kalles for “Apparent polar wander” på engelsk eller APW.

Inklinasjon og deklinasjon

Vi ønsker å bestemme posisjonen til en bergart da den ble krystallisert. Til et hvert tidspunkt har jorda et magnetfelt, et vektorfelt, som har en definert styrke og retning for alle posisjoner på jorda.  Gitt at vi har funnet remanens i en bergart, trenger vi bare å fastslå når bergarten ble krystallisert og hvordan magnetfeltet så ut på det tidspunktet for å plassere funnene med bredde- og lengdegrad.  

Parameterne som bestemmer bredde- og lengdegrad er henholdsvis inklinasjon og deklinasjon, og avhenger av hvor den magnetiske nordpolen ligger. Inklinasjonen, I, er en funksjon av breddegraden, lambda:

tan(I) = 2 tan(lambda)

For å plassere den magnetiske nordpolen kan det lønne seg å sammenligne flere bergarter med remanens fra samme periode og sammenligne inklinasjonen og deklinasjonen deres.

Magnetisme i bergarter

Målinger kan gjøres i både magmatiske og sedimentære bergarter.

Magmatiske bergarter, eksempelvis basalt, har evnen til å bevare magnetfeltet jorden hadde da bergarten størknet. Jernholdige molekyler i den varme smelten beveger seg og spinner tilfeldig grunnet termisk energi. Dipolene til molekylene peker da i forskjellige regninger, men etter hvert som smelten avkjøles og krystalliseres, avtar energien og molekylene vil bevege seg mindre og saktere. Dipolene til de jernholdige molekylene vil da følge jordens magnetfelt, slik som kompassnålen i et kompass.  

Sedimentære bergarter som er avsatt under vann, der magnetiske mineraler som hematitt og magnetitt forekommer, har også potensial til å bevare det magnetfeltet som eksisterte da mineralene ble dannet. Dette gjelder bergarter som leir-, sand- og kalkstein, for eksempel.

Magnetiske mineraler som jern vil bidra til å vende krystall- eller molekylstrukturer i bergarter mot den nærmeste magnetpolen, og over et større område kan man måle vinkelforskjeller for å undersøke i hvilken retning, og hvor langt unna den magnetiske nordpol lå fra stedet på det aktuelle tidspunktet. Sammenlikning mellom paleomagnetiske data fra samme tidsepoke på ulike kontinenter brukes til å bestemme hvor kontinentene lå i forhold til hverandre. Denne type forskning er brukt til å gjenskape kontinentaldriften og den historiske platetektonikken de siste to milliarder år. Ofte sammenlikner forskerne to områder på ulike kontinent «mot hverandre» paleomagnetisk, for eksempel for å bekrefte geologiske indikasjoner på at kontinentene har hengt sammen.

Eksterne lenker

• L.J.Pesonen et al, «Paleo-Mesoproterozoic Supercontinents – A Paleomagnetic View», Geophysica nr 48 1-2, 2012, side 5-47.
• Shihong Zhang et al, «Pre-Rodinia supercontinent Nuna shaping up: A global synthesis With New paleomagnetic results from North China», Earth and Planetary Science Letters 353–354, 2012, side 145–155.
• Mussett Alan E. Khan, M. Aftab. (2010). «Looking into the Earth». Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press.
• Butler, R. (1991). “Paleomagnetism: Magnetic domains to geologic terranes”. Tucson, Arizona: Blackwell scientific publications
• Marshak, S., 2019. EARTH PORTRAIT OF A PLANET. New York: W.W. Norton & Company.