Magnetismo das Rochas

Rock Magnetism

O magnetismo das rochas é o estudo das propriedades magnéticas das rochas, sedimentos e solos. O campo surgiu da necessidade do paleomagnetismo de entender como as rochas registram o campo magnético da Terra.

Essa remanência é realizada por minerais, particularmente certos minerais fortemente magnéticos como a magnetita (a principal fonte de magnetismo na pedra angular).

A compreensão da remanência ajuda os paleomagnetistas a desenvolver métodos para medir o antigo campo magnético e corrigir efeitos como compactação de sedimentos e metamorfismo.

Os métodos de rocha magnética são usados ​​para obter uma imagem mais detalhada da fonte de padrão listrado distinto nas anomalias magnéticas marinhas que fornece informações importantes sobre as placas tectônicas. Eles também são usados ​​para interpretar anomalias magnéticas terrestres em levantamentos magnéticos, bem como o forte magnetismo da crosta terrestre em Marte.

Tipos de ordem magnética

A contribuição de um mineral para o magnetismo total de uma rocha depende fortemente do tipo de ordem ou desordem magnética. Minerais magneticamente desordenados (diamagnetos e paramagnetos) contribuem com um magnetismo fraco e não têm remanência. Os minerais mais importantes para o magnetismo das rochas são os minerais que podem ser ordenados magneticamente, pelo menos em algumas temperaturas. Estes são os ferromagnetos, ferrimagnetos e certos tipos de antiferromagnetos. Esses minerais têm uma resposta muito mais forte ao campo e podem ter uma remanência.

Diamagnetismo

Diamagnetismo é uma resposta magnética compartilhada por todas as substâncias. Em resposta a um campo magnético aplicado, a precessão dos elétrons (veja a precessão de Larmor) e, pela lei de Lenz, eles agem para proteger o interior de um corpo do campo magnético. Assim, o momento produzido é na direção oposta ao campo e a suscetibilidade é negativa. Este efeito é fraco, mas independente da temperatura. Uma substância cuja única resposta magnética é diamagnetismo é chamada diamagnet.

Paramagnetismo

O paramagnetismo é uma resposta positiva fraca a um campo magnético devido à rotação dos spins dos elétrons. O paramagnetismo ocorre em certos tipos de minerais contendo ferro, porque o ferro contém um elétron não emparelhado em uma de suas conchas (consulte as regras de Hund). Alguns são paramagnéticos até o zero absoluto e sua suscetibilidade é inversamente proporcional à temperatura (consulte a lei de Curie); outros são ordenados magneticamente abaixo de uma temperatura crítica e a suscetibilidade aumenta à medida que se aproxima dessa temperatura (consulte a lei de Curie-Weiss).

Forromagnetismo

Coletivamente, materiais fortemente magnéticos são freqüentemente chamados de ferromagnetos. No entanto, esse magnetismo pode surgir como resultado de mais de um tipo de ordem magnética. No sentido estrito, o ferromagnetismo refere-se à ordem magnética em que os spins de elétrons vizinhos são alinhados pela interação de troca. O ferro-ímã clássico é o ferro. Abaixo de uma temperatura crítica chamada temperatura de Curie, os ferromagnetos têm uma magnetização espontânea e há histerese em sua resposta a uma mudança no campo magnético. Mais importante ainda, para o magnetismo das rochas, eles têm remanência, para que possam registrar o campo da Terra. O ferro não ocorre amplamente em sua forma pura. É geralmente incorporado em óxidos de ferro, hidróxidos e sulfetos. Nesses compostos, os átomos de ferro não são próximos o suficiente para a troca direta e, portanto, são acoplados por troca indireta ou super-troca. O resultado é que a treliça de cristal é dividida em dois ou mais sublácidos com momentos diferentes.

Ferrimagnetismo

Os ferrimagnetos têm duas subátticas com momentos opostos. Um sublatismo tem um momento maior, então há um desequilíbrio líquido. A magnetita, o mais importante dos minerais magnéticos, é um ferrimagnet. Os ímãs de ferro costumam se comportar como ímãs de ferro, mas a dependência da temperatura de sua magnetização espontânea pode ser bem diferente. Louis Néel identificou quatro tipos de dependência de temperatura, um dos quais envolve uma reversão da magnetização. Esse fenômeno teve papel nas controvérsias sobre anomalias magnéticas marinhas.

Antiferromagnetismo

Os antiferromagnetos, como os ferrimagnetos, têm dois subátticos com momentos opostos, mas agora os momentos são iguais em magnitude. Se os momentos são exatamente opostos, o ímã não tem remanência. No entanto, os momentos podem ser inclinados (inclinação da rotação), resultando em um momento quase em ângulo reto com os momentos das sublículas. A hematita tem esse tipo de magnetismo.

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Minerais fortemente magnéticos têm propriedades que dependem do tamanho, forma, estrutura dos defeitos e concentração dos minerais em uma rocha. O magnetismo de rocha fornece métodos não destrutivos para analisar esses minerais, como medições de histerese magnética, medições de remanência dependente da temperatura, espectroscopia Mössbauer, ressonância ferromagnética e assim por diante. Com esses métodos, os magnetistas de rochas podem medir os efeitos das mudanças climáticas passadas e os impactos humanos na mineralogia (ver magnetismo ambiental). Nos sedimentos, grande parte da remanência magnética é realizada por minerais criados por *bactérias magnetotáticas, de modo que os magnetistas de rochas deram contribuições significativas ao biomagnetismo.

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*As bactérias magnetotáticas, descobertas por Salvatore Bellini em 1963 e redescobertas por Richard P. Blakemore em 1975, se comportam como dipolos magnéticos permanentes e se orientam ao longo das linhas do campo magnético terrestre. Assim, podem ser controladas por meio de um terceiro campo magnético. Esta particularidade biológica é chamada magnetotaxia e estas bactérias formam o grupo das bactérias magnetotáticas. Os magnetossomos são organelas de cadeias de grânulos de óxidos metálicos (magnetita ou greigita, na maioria das vezes), presentes nos citoplasmas das bactérias magnetotáticas. Os magnetossomos são geralmente de tamanho uniforme e alinhados ao longo da célula.