Las magneettisia kiviä ja kivien magnetismi liittyvät mineraalien magnetismiin, jolla on suuri merkitys magneettisen geofysiikan tutkimusmenetelmien ymmärtämisen kannalta. Useimmilla kiviä muodostavilla mineraaleilla on erittäin alhainen magneettinen herkkyys, ja syy kivien magneettisuuteen on se, että niiden sisältämien magneettisten mineraalien osuus on yleensä pieni. Vain kaksi geokemiallista ryhmää tarjoavat kiviä näitä mineraaleja ja magnetismia.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken, mitä sinun tulee tietää magneettisista kivistä, niiden ominaisuuksista mineraalien magnetismissa.
Mitä ovat magneettiset kivet
Rauta-titaani-happi -ryhmässä on useiden magneettisten mineraalien kiinteitä liuoksia magnetiitista (Fe3O4) ulvöspineliin (Fe2TiO4). Toinen yleinen rautaoksidihematiitti (Fe2O3) on antiferromagneettinen eikä siksi aiheuta magneettisia poikkeavuuksia. Rauta-rikkipohja tuottaa magneettisen mineraalipyrrotiittia (FeS1 + x, 0 jonka Curie-lämpötila on 578 °C.
Vaikka kivessä olevien magnetiittihiukkasten koko, muoto ja jakautuminen vaikuttavat sen magneettisiin ominaisuuksiin, on järkevää luokitella kiven magneettinen käyttäytyminen sen kokonaismagnetiittipitoisuuden perusteella.
Magneettisten kivien tyypit
Suhteellisen korkean magnetiittipitoisuutensa vuoksi emäksiset magmaiset kivet ovat usein magneettisia kiviä. Magnetiitin osuus magmakivissä vähenee happamuuden kasvaessa, joten vaikka happamilla magmakivillä on erilaiset magneettiset ominaisuudet, niiden magneettiset ominaisuudet ovat yleensä alhaisemmat kuin emäksisten kivien.
Myös metamorfisten kivien magneettiset ominaisuudet vaihtelevat. Jos hapen osapaine on alhainen, magnetiitti imeytyy uudelleen ja rauta ja happi yhdistyvät muihin mineraalifaaseihin metamorfismin lisääntyessä. Kuitenkin suhteellisen korkea hapen osapaine voi johtaa magnetiitin muodostumiseen, joka toimii apumineraalina metamorfisessa reaktiossa.
Yleisesti ottaen kivien magnetiittipitoisuus ja magneettinen herkkyys vaihtelevat suuresti, ja eri litologioiden välillä voi olla huomattavaa päällekkäisyyttä. Kun magneettisia poikkeavuuksia havaitaan sedimentin peittämillä alueilla, poikkeamat johtuvat yleensä alla olevista magmaisista kivistä tai metamorfisista kellareista tai tunkeutuvista sedimenteistä.
Magneettisten poikkeavuuksien yleisiä syitä ovat paat, virheet, taitokset tai katkaisut ja laavavirtaukset, suuri määrä perustunkeutumisia, metamorfiset kellarikivet ja magnetiittimalmikappaleet. Magneettisen anomalian suuruus vaihtelee kymmenistä nT:stä syvässä metamorfisessa kellarissa satoihin nT:iin tunkeutuvassa peruskappaleessa, ja magnetiittimineraalien suuruus voi olla useita tuhansia nT.
Magneettikenttä ja merkitys
Kolmen vuoden tiedonkeruun jälkeen se on toistaiseksi julkaistu Maan litosfäärin magneettikentän korkeimman resoluution spatiaalinen kartta. Aineisto käyttää uutta mallinnustekniikkaa yhdistääkseen ESAn Swarm-satelliitin mittaustulokset saksalaisen CHAMP-satelliitin historiallisiin tietoihin, mikä antaa tutkijoille mahdollisuuden poimia pieniä magneettisia signaaleja Maan ulkokerroksista. Punainen edustaa alueita, joilla litosfäärin magneettikenttä on positiivinen ja sininen alueet, joissa litosfäärin magneettikenttä on negatiivinen.
ESAn Swarm-operaation johtaja Rune Floberghagen sanoi lausunnossaan: ”Ei ole helppoa ymmärtää isotähtemme kuorta. Emme voi vain käyttää sitä mittaamaan sen rakennetta, koostumusta ja historiaa.. Avaruudesta tehdyt mittaukset ovat erittäin arvokkaita, koska ne kuvaavat planeettamme jäykän kuoren magneettista rakennetta.
Tällä viikolla Kanadassa järjestetyssä Swarm Science Conferencessa uusi kartta osoitti maankuoren geologisen rakenteen aiheuttamia yksityiskohtaisia muutoksia kentällä aiempia satelliittipohjaisia rekonstruktioita tarkemmin.
Yksi poikkeavuuksista tapahtui Keski-Afrikan tasavallassa, jonka keskuksena on Bangui, jossa magneettikenttä on huomattavasti terävämpi ja voimakkaampi. Syy tähän poikkeamaan ei ole vielä selvä, mutta jotkut tutkijat spekuloivat, että se voi olla on seurausta meteoriitin törmäyksestä yli 540 miljoonaa vuotta sitten.
Magneettikenttä on jatkuvassa vuon tilassa. Magneettinen pohjoinen ja polariteetti vaihtuu muutaman sadan tuhannen vuoden välein, joten kompassi osoittaa etelään pohjoisen sijaan.
Magneettiset navat
Kun tulivuoren toiminta tuottaa uutta kuorta pääasiassa merenpohjaa pitkin, jähmettyneessä magmassa olevat rautapitoiset mineraalit kohtaavat magneettisen pohjoisen, jolloin saadaan "snapshot" magneettikentästä, joka löydetään kiven jäähtyessä.
Kun magneettiset navat liikkuvat edestakaisin ajan myötä, jähmettyneet mineraalit muodostavat "hapsuja" merenpohjaan ja antavat tallenteen maapallon magneettisesta historiasta. Swarmin uusin kartta tarjoaa meille ennennäkemättömän yleiskatsauksen laattatektoniikkaan liittyvistä nauhoista, jotka heijastavat valtameren harjanteelta.
"Nämä magneettinauhat ovat todisteita magneettisen navan kääntymisestä, ja merenpohjan magneettisen jalanjäljen analyysi voi rekonstruoida aiempia muutoksia ytimen magneettikentässä. Ne auttavat myös tutkimaan levytektonia", sanoi Dhananjay Ravat Kentuckyn yliopistosta.
Uusi kartta määrittelee magneettikentän ominaisuudet jopa noin 250 kilometriä pitkä ja auttaa tutkimaan maapallon litosfäärin geologiaa ja lämpötilaa.
Magmaattiset kivet ovat tärkeitä myös magneettikivien kannalta. Ja on otettava huomioon, että maan sisällä on suuri määrä rautaa.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää magneettisista kivistä, niiden merkityksestä ja maan magneettisesta napasta.