Ingeofisica, un'anomalia magnetica è una variazione locale delcampo magnetico terrestre che deriva da variazioni del chimismo o del magnetismo delle rocce. La mappatura delle variazioni magnetiche in una data area permette di rilevare la presenza di strutture altrimenti oscurate dal materiale soprastante.
Le variazioni magnetiche in bande adiacenti di un fondale parallele a unadorsale oceanica, rappresentano un'importante evidenza a supporto della teoria dell'espansione del fondale oceanico, elemento importante nellatettonica delle placche.
Le anomalie magnetiche rappresentano in generale una piccola frazione del campo geomagnetico, compreso tra 25.000 e 65.000 nanotesla (nT).[1] Per misurare queste anomalie occorre unmagnetometro dotato di una sensibilità di almeno 10 nT o meno.[2][3]
La rilevazione dei dati viene compiuta attraverso l'uso di opportuni strumenti chiamatimagnetometri, che possono essere posizionati in specifiche stazioni scientifiche sulla superficie terrestre, oppure aviotrasportati da aerei o elicotteri, o portati a bordo dellanavi da ricerca, o infine installati su satelliti spaziali, da cui riescono a coprire vaste zone della superficie terrestre e anche degli altri pianeti delsistema solare.
Una volta eseguite le misurazioni occorre apportare due importanti correzioni ai dati raccolti. La prima è la rimozione delle variazioni di breve periodo del campo derivanti da influenze esterne. Ci sonovariazioni diurne che hanno un periodo 24 ore e valori fino a 30 nT, probabilmente collegate all'azione delvento solare sullaionosfera.[3] Inoltre letempeste solari possono raggiungere picchi di 1000 nT e durare per parecchi giorni. Il loro contributo può essere determinato con una serie di misure ripetitive sullo stesso posto o utilizzando un altro magnetometro che effettui misure periodiche del campo in una posizione fissa.[2]
L'anomalia è data dal contributo locale al campo magnetico, per cui occorre sottrarre il valore delcampo geomagnetico. Di solito si usa come riferimento l'International Geomagnetic Reference Field, che è un modello matematico a grande scala del campo magnetico terrestre, mediato nel tempo, basato su misure da satellite, da osservatori magnetici e da altre rilevazioni.[2]
Le correzioni legate alleanomalie gravitazionali non sono in genere significative per il campo magnetico. Per esempio il gradiente verticale del campo magnetico è di 0,03 nT/m o anche inferiore, per cui in generale non è necessaria una correzione per tener conto dell'altitudine.[2]
| Tipo | Suscettibilità ( SI) |
|---|---|
| Sedimentarie | |
| Calcare | 0-3 |
| Arenaria | 0-20 |
| Shale | 0,01-15 |
| Magmatiche | |
| Basalto | 0,2-175 |
| Gabbro | 1-90 |
| Granito | 0-50 |
| Riolite | 0,2-35 |
| Metamorfiche | |
| Gneiss | 0,1-25 |
| Serpentino | 3-17 |
| Ardesia | 0-35 |
| Minerali | |
| Grafite | 0,1 |
| Quarzo | -0,01 |
| Carbone | 0,02 |
| Argilla | 0,2 |
| Pirrotite | 1-6000 |
| Magnetite | 1.200-19.200 |
Lamagnetizzazione di una roccia è il vettore somma della magnetizzazione indotta erimanente:
In molti minerali, la magnetizzazione indotta è il prodotto del campo magnetico ambientale e della lorosuscettività magnetica:
Solo i minerali che sonodiamagnetici oparamagnetici hanno una magnetizzazione indotta. I mineraliferromagnetici, come lamagnetite, possono avere anche una magnetizzazione rimanente. Questa rimanenza può perdurare nel minerale per milioni di anni e quindi essere orientata in una direzione completamente differente da quella dell'attuale campo magnetico terrestre. Pertanto, se è presente una rimanenza, non è facile separarla dalla magnetizzazione indotta in assenza di una misurazione del campione roccioso. Il rapporto tra le due grandezze è chiamatorapporto di Koenigsberger.[2][4]
L'interpretazione delle anomalie magnetiche si basa normalmente sul confronto tra i valori misurati e quelli modellati del campo magnetico anomalo. Nel 1964, Talwani e Heirtzler sono stati i primi a esaminare uno spazio non magnetico che contiene una struttura magnetica bidimensionale uniformemente magnetizzata, approssimata da un prisma poligonale, e a suggerire una tecnica numerica computerizzata per la sua modellizzazione.[5] Questo algoritmo fu successivamente modificato per correggere alcune omissioni presenti nella prima formulazione.[6] Il nuovo algoritmo tratta sia la magnetizzazione indotta che quella rimanente come vettori e consente di ricavare stime teoriche della magnetizzazione rimanente, in base all'apparente spostamento dei poli magnetici per i vari continenti o unità tettoniche.
Le indagini magnetiche condotte nelle dorsali oceaniche, hanno rivelato alcuni schemi caratteristici nella disposizione delle anomalie positive e negative dell'intensità del campo magnetico; le anomalie sono generalmente disposte in modo da formare delle grandi strisce o fasce con una disposizione parallela all'andamento delle dorsali. Queste strisce sono spesso simmetriche rispetto all'asse della dorsale e hanno tipicamente un'ampiezza di qualche decina di chilometri; le intensità delle anomalie sono di alcune centinaia dinanotesla.
La causa di queste anomalie è prevalentemente la magnetizzazione permanente dei minerali a base di titaniomagnetite presenti nelbasalto e nelgabbro; i minerali si sono magnetizzati al momento della formazione della crosta oceanica nella dorsale. Con la risalita del magma e il suo conseguente raffreddamento, la roccia ha acquisito una magnetizzazione termorimanente orientata nella direzione del campo. I movimenti tettonici delle placche tendono poi a spostare la roccia dalla sua posizione originaria. Ogni alcune centinaia di migliaia di anni, si ha un'inversione del campo geomagnetico. Lo schema delle strisce diventa pertanto un fenomeno globale e può essere utilizzato per calcolare la velocità diespansione del fondale oceanico.[7][8]
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