סלעים מגנטיים

לאס סלעים מגנטיים והמגנטיות של סלעים קשורה למגנטיות של מינרלים, שהיא בעלת חשיבות רבה להבנת שיטות חקירה גיאופיזיות מגנטיות. רוב המינרלים היוצרים סלע מפגינים רגישות מגנטית נמוכה מאוד, והסיבה לכך שהסלעים מגנטיים היא ששיעור המינרלים המגנטיים שהם מכילים הוא בדרך כלל קטן. רק שתי קבוצות גיאוכימיות מספקות לסלעים את המינרלים והמגנטיות הללו.

במאמר זה אנו הולכים לספר לכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על סלעים מגנטיים, המאפיינים שלהם למגנטיות של מינרלים.

מהם סלעים מגנטיים

לקבוצת ברזל-טיטניום-חמצן יש תמיסות מוצקות של מספר מינרלים מגנטיים החל ממגנטיט (Fe3O4) ועד ulvöspinel (Fe2TiO4). סוג נפוץ נוסף של המטיט תחמוצת ברזל (Fe2O3) הוא אנטי-פרומגנטי ולכן אינו גורם להפרעות מגנטיות. בסיס הברזל-גופרית מספק את המינרל המגנטי פיררוטיט (FeS1 + x, 0 בעל טמפרטורת קירי של 578 מעלות צלזיוס.

למרות שהגודל, הצורה והפיזור של חלקיקי המגנטיט בסלע ישפיעו על תכונותיו המגנטיות, סביר לסווג את ההתנהגות המגנטית של הסלע על סמך תכולת המגנטיט הכוללת שלו.

סוגי סלעים מגנטיים

בשל התכולה הגבוהה יחסית של מגנטיט, סלעי חום בסיסיים הם לרוב סלעים מגנטיים. חלקו של מגנטיט בסלעי חום יורד עם עליית החומציות, כך שלמרות שלסלעים חומציים יש תכונות מגנטיות שונות, התכונות המגנטיות שלהם בדרך כלל נמוכות מאלה של סלעים בסיסיים.

גם המאפיינים המגנטיים של סלעים מטמורפיים משתנים. אם הלחץ החלקי של החמצן נמוך, המגנטיט ייספג מחדש והברזל והחמצן יתחברו עם שלבים מינרלים אחרים ככל שדרגת המטמורפיזם עולה. עם זאת, הלחץ החלקי הגבוה יחסית של החמצן עלול להוביל להיווצרות מגנטיט, הפועל כמינרל עזר בתגובה המטמורפית.

באופן כללי, תכולת המגנטיט והרגישות המגנטית של סלעים משתנים מאוד, ויכולה להיות חפיפה ניכרת בין ליתולוגיות שונות. מתי אנומליות מגנטיות נצפו באזורים מכוסי משקעים, אנומליות נגרמות בדרך כלל מסלעי חום או מרתפים מטמורפיים או משקעים חודרניים.

הסיבות השכיחות לחריגות מגנטיות כוללות סכרים, תקלות, קפלים או חתכים וזרמי לבה, מספר רב של חדירות בסיסיות, סלעי מרתף מטמורפיים וגופי עפר מגנטיט. גודל האנומליה המגנטית נע בין עשרות nT במרתף המטמורפי העמוק למאות nT בגוף החודרני הבסיסי, וגודל המינרלים המגנטיים יכול להגיע לכמה אלפי nT.

שדה מגנטי וחשיבות

לאחר שלוש שנים של איסוף נתונים, עד כה הוא פורסם המפה המרחבית ברזולוציה הגבוהה ביותר של השדה המגנטי הליטוספרי של כדור הארץ. מערך הנתונים משתמש בטכניקת מידול חדשה כדי לשלב תוצאות מדידה מלווין Swarm של ESA עם נתונים היסטוריים מהלוויין CHAMP הגרמני, המאפשר למדענים לחלץ אותות מגנטיים זעירים מהשכבות החיצוניות של כדור הארץ. אדום מייצג אזורים שבהם השדה המגנטי הליטוספרי חיובי וכחול מייצג אזורים שבהם השדה המגנטי הליטוספרי שלילי.

מנהיג משימת הנחיל של ESA, Rune Floberghagen, אמר בהצהרה: "זה לא קל להבין את הקרום של כוכב ההורים שלנו. אנחנו לא יכולים להשתמש בו כדי למדוד את המבנה, ההרכב וההיסטוריה שלו.. מדידות מהחלל חשובות מאוד מכיוון שהן תיאור של המבנה המגנטי של הקליפה הנוקשה של הפלנטה שלנו.

בכנס Swarm Science בקנדה השבוע, המפה החדשה הציגה שינויים מפורטים בתחום בדיוק רב יותר משחזורים מבוססי לוויינים קודמים, שנגרמו ממבנה גיאולוגי בקרום כדור הארץ.

אחת החריגות התרחשה ברפובליקה המרכז אפריקאית, שבמרכזה בנגווי, שם השדה המגנטי חד וחזק משמעותית. הסיבה לאנומליה הזו עדיין לא ברורה, אבל כמה מדענים משערים שהיא עשויה להיות תוצאה של פגיעת מטאוריט לפני יותר מ-540 מיליון שנים.

השדה המגנטי נמצא במצב של שטף קבוע. הצפון המגנטי משתנה וקוטביות משתנה כל כמה מאות אלפי שנים, כך שהמצפן מצביע דרומה במקום צפון.

עמודים מגנטיים

כאשר פעילות געשית מייצרת קרום חדש, בעיקר לאורך קרקעית הים, מינרלים עשירים בברזל במאגמה שהתמצקה יפנו צפונה מגנטי, ובכך ילכוד את "תמונת המצב" של השדה המגנטי שנמצא כאשר הסלע מתקרר.

כאשר הקטבים המגנטיים נעים קדימה ואחורה לאורך זמן, מינרלים שהתמצקו יוצרים 'שוליים' על קרקעית הים ומספקים תיעוד של ההיסטוריה המגנטית של כדור הארץ. המפה האחרונה של Swarm מספקת לנו סקירה חסרת תקדים של הסרטים הקשורים לטקטוניקת הלוחות, המשתקפים מהרכס באמצע האוקיינוס.

"הרצועות המגנטיות הללו מהוות עדות להיפוך קוטב מגנטי, וניתוח טביעת הרגל המגנטית על קרקעית הים יכול לשחזר שינויים בעבר בשדה המגנטי של הליבה. הם גם עוזרים ללמוד טקטוניקת הלוחות", אמר דננג'אי רוואט מאוניברסיטת קנטקי.

המפה החדשה מגדירה את מאפייני השדה המגנטי אורכו של עד כ-250 קילומטרים ויעזור לחקור את הגיאולוגיה והטמפרטורה של הליתוספירה של כדור הארץ.

סלעים מגמטיים חשובים גם מנקודת המבט של סלעים מגנטיים. וצריך לקחת בחשבון שבתוך האדמה יש כמות גדולה של ברזל.

אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על סלעים מגנטיים, חשיבותם והקוטב המגנטי של כדור הארץ.