Paleomagnetismo

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1 Paleomagnetismo
2 Bibliografia

Paleomagnetismo

Quando em 1912 A. Wegener propôs a hipótese da deriva dos continentes, desde logo teve uma feroz oposição por parte dos geofísicos, uma vez que, segundo eles, não existiam forças com capacidade suficiente que justificassem o movimento de enormes massas continentais.

No entanto, foram os dados oriundos da geofísica que mais tarde vieram apoiar os argumentos de Wegener.

Campo magnético terrestre - algumas considerações

A Terra, tal como a maior parte dos planetas do sistema solar, possui um campo magnético natural. Este campo magnético é responsável pela orientação da agulha magnetizada de uma bússola. O campo magnético terrestre pode ser comparado a um dipolo geocêntrico, estando as linhas de força originadas por este campo magnético distribuídas no espaço como se um íman estivesse situado no centro da Terra, cujo Pólo Sul estaria localizado no hemisfério norte.

Imagem - Os pólos magnéticos estão deslocados em relação aos pólos geográficos (eixo de rotação) e a sua posição vai variando ao longo do tempo. O pólo norte magnético (pólo negativo) está situado próximo do paralelo 79.° N, enquanto que o pólo sul magnético (pólo positivo) se encontra localizado a 79.° S de latitude. O eixo que une os dois pólos magnéticos forma um ângulo em relação ao eixo de rotação de aproximadamente 11.° Imagem : Porto Editora

As linhas de força originadas pela acção de um campo magnético podem ser observadas quando se coloca limalha de ferro sobre uma cartolina que esteja sobre um íman. Quando deslocamos a cartolina com a limalha de ferro sobre o íman, verificamos que cada partícula constituinte da limalha de ferro se orienta segundo as linhas de força do campo magnético actuante.

Imagem - Num determinado ponto da superfície terrestre, o campo magnético pode ser representado por um vector F (vector campo geomagnético), que varia no tempo e no espaço. Num dado momento, a determinação deste vector exige o conhecimento de, pelo menos, três valores independentes: a intensidade, a declinação magnética e a inclinação magnética. A intensidade do campo magnético é avaliada pelo campo eléctrico que lhe está associado e expressa-se em nanoteslas (nT). A intensidade do campo magnético é uma grandeza escalar, resultante das forças atractivas ou repulsivas que o campo magnético exerce num dado ponto. A intensidade atinge valores máximos nos pólos (75 000 nT), sendo actualmente atingida a máxima intensidade no pólo sul magnético, e valores mínimos em zonas próximas do equador (25 000 nT).

Imagem : Porto Editora

A determinação da direcção do vector campo geomagnético (F) pode ser definida quer pelo ângulo entre a componente horizontal (H) do vector campo geomagnético com o norte geográfico, quer pelo ângulo entre essa componente horizontal e o vector campo geomagnético. Deste modo, podemos referir que a declinação magnética (D) é o ângulo formado entre a componente horizontal do vector F com o norte geográfico (varia entre 0° e 360°), enquanto que a inclinação magnética (I) é o ângulo formado entre o vector Fe a componente horizontal desse mesmo vector (varia entre + 90° e - 90°).

Imagem - Do mesmo modo que o campo magnético terrestre influencia a orientação da agulha de uma bússola, também os átomos constituintes de certo tipo de minerais presentes quer nos sedimentos, quer em lavas ficam orientados sob a influência deste campo magnético terrestre. Assim, os constituintes de alguns minerais, como a magnetite (Fe3O4) e a hematite (Fe2O3), podem adquirir de forma permanente uma orientação definida de acordo com a direcção das linhas de força do campo magnético existente na altura da sua magnetização.

Anomalias Magnéticas

O campo magnético terrestre pode apresentar variações de um curto período de tempo (dia, mês, anos) que podem fazer variar os valores da intensidade, declinação e inclinação magnética. Em relação aos valores teóricos, as medições do campo magnético efectuadas num dado local podem apresentar grandes desvios. Por exemplo, a presença de jazigos de ferro pode fazer aumentar significativamente os valores do campo magnético num dado local, originando-se uma anomalia. Quando estas anomalias apresentam um valor maior relativamente ao valor médio da região, diz-se que se trata de uma anomalia positiva; pelo contrário, quando o valor obtido é menor que o valor esperado, diz-se que se trata de uma anomalia negativa.

Imagem - Ao longo do tempo geológico ocorreram variações muito significativas no campo magnético terrestre, com inversões completas da sua polaridade.

Imagem - No lado esquerdo, a presença de rochas magmáticas provocam o aparecimento de anomalias positivas. No caso do Gabro (rocha máfica, rica em Fe e Mg), a anómalia é mais forte que no caso do granito (rocha félsica, pobre em Fe/Mg).

No lado direito, uma crosta formada por basalto (rica em Fe/Mg), equivalente vulcânico do Gabro, tem um valor médio positivo. A existência de uma massa sedimentar com alguma espessura implica anomalias negativas. A utilização do campo magnético como método geofísico (método indirecto) é importante na pesquisa de recursos geológicos no interior da Terra. Imagens : http://earthscience.brookscole.com/hyndman

O paleomagnetismo procura determinar a direcção do vector do campo geomagnético existente na altura da formação de uma determinada rocha cujos minerais são sensíveis a esse campo magnético.

No início do século XX, cientistas como Bernard Brunhes (1906), em França, e Motonari Matuyama (1929), no Japão, estudiosos do campo magnético terrestre, reconheceram a existência de rochas pertencentes a dois grandes grupos, tendo em conta o seu paleomagnetismo. Nesta altura já se sabia que o basalto, como rocha magmática, possuía na sua constituição um mineral fortemente magnético - a magnetite, e, sendo esta rocha um dos constituintes principais da crusta oceânica, era possível realizar leituras relativamente ao paleomagnetismo registado nas rochas dos fundos oceânicos.

Determinações realizadas com o auxílio de magnetómetros muito precisos, feitas perpendicularmente aos eixos das dorsais, mostravam a presença de zonas onde as medições do campo magnético apresentavam valores muito elevados (anomalias positivas) e zonas onde esse registo é muito mais fraco (anomalias negativas). Estas bandas com o registo das anomalias são paralelas e simétricas em relação ao eixo da dorsal.

Desta forma, foi possível identificar um grupo de rochas dos fundos oceânicos que apresentavam polaridade normal, uma vez que os minerais magnéticos da rocha tinham uma magnetização normal, isto é, com a direcção de, magnetização semelhante à do campo magnético actual da Terra. O outro grupo apresentava uma polaridade inversa, indicando um alinhamento oposto ao que seria produzido pelo campo magnético actual daTerra. A análise deste tipo de evidências levou a admitir que periodicamente, ao longo do tempo geológico, ocorriam inversões de polaridade da direcção do campo magnético terrestre.

Trabalhos de Vine e Matthews

Em 1963, dois investigadores ingleses, Fred Vine e Drummond Matthews, publicam na revista Nature um artigo que irá provocar uma verdadeira revolução científica ao nível das ciências da Terra. Estes dois cientistas tiveram a ideia genial de aliar um conjunto de contributos provenientes de vários domínios do conhecimento. Eles propuseram que se a crusta oceânica basál-tica se forma regularmente ao nível das dorsais, ela deve constituir um exce-lente "registo" das inversões do campo magnético terrestre. As anomalias magnéticas na crosta oceânica traduziriam, portanto, as variações da polaridade do campo magnético terrestre ao longo do tempo.

Imagem : Porto Editora

Documento - Explicação de Fred Vine

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Os dados resultantes do estudo do paleomagnetismo e as observações realizadas com o apoio da investigação efectuada nos fundos oceânicos através de navios especializados, como o Glomar Challenger e, mais recentemente, com o Joides Resoiution, têm permitido aos geólogos um conhecimento cada vez maior da dinâmica interna do nosso planeta. Estes dados foram muito importantes, pois permitiram convencer a maioria da comunidade científica, nomeadamente os geofísicos, que a mobilidade dos continentes é um facto incontestável.

Imagem - Glomar Challenge

Os fundos oceânicos apresentam assim um padrão de anomalias magnéticas simétricas em relação às cristas oceânicas. Estas anomalias são marcadas por bandas, apresentando uma magnetização normal e inversa, com idades crescentes a partir das cristas dos riftes. O estudo dos fundos oceânicos foi realizado de forma sistemática a partir de 1968, com o auxílio de navios-sonda. A extracção de testemunhos de sondagem realizada por estes navios permitiu estabelecer uma carta das idades dos fundos oceânicos. Estes locais são constituídos por materiais mais recentes comparativamente aos que constituem a crusta continental. Os sedimentos mais antigos encontrados em contacto com a rocha basáltica têm idade jurássica (160 M.a.).

Qual a importância do estudo dos fundos oceânicos?

Imagem : Porto Editora

A hipótese da expansão dos fundos oceânicos foi suportada por diversas linhas da evidência:

• perto da crista da dorsal, as rochas são muito novas e tornam-se progressivamente mais velhas, à medida que se encontram mais afastadas dessa zona;

• as rochas mais recentes, junto à crista, apresentam polaridade normal, isto é, de acordo com o campo magnético actual;

• os blocos rochosos dispostos paralelamente e de forma simétrica em relação à crista da dorsal alternam na polaridade magnética (normal--inversa-normal...), sugerindo que o campo magnético da Terra inverte periodicamente a polaridade ao longo do tempo geológico.

Com a explicação das anomalias magnéticas detectadas ao longo da dorsal médio-atlântica, a hipótese da expansão dos fundos oceânicos ganhou rapidamente adeptos e representou um outro avanço principal no desenvolvimento da Teoria da Tectónica de Placas.