PALEOMAGNETISMUS "jjSgk; ÍP Martin Chadima Agico, Brno & Geologický ústav, A V ČR, Praha Osnova PALEOMAGNETISMUS 1. Ferromagnetické minerály 2. Přirozená remanentní magnetizace 3. Měření a zpracování paleomagnetickych dat 4. Geochronologické aplikace 5. Paleogeografické aplikace 6. Tektonické aplikace 1 Magnetické vlastnosti látek (minerálů) Remanentní a indukovaná magnetizace j j j * ■= a Diamagnetismus •indukovaná magnetizace působí proti směru vnějšího pole •magnetická susceptibilita je malá, záporná •bez vnějšího pole je indukovaná magnetizace rovna nule •křemen •kalcit JL>Q Paramagnetismus •indukovaná magnetizace ve směru vnějšího pole •magnetická susceptibilita je malá, kladná •bez vnějšího pole je indukovaná magnetizace rovna nule •pyroxeny •amfiboly •olivín •slídy saturační magnetizace remanentní magnetizace Ferromagnetismus •složitější závislost mezi vnějším polem a indukovanou magnetizací •magnetická susceptibilita vysoká •bez vnějšího pole zůstává zbytková (remanentní) magnetizace •železo •magnetit •hematit •pyrhotin Curiova teplota ferromagnetickych minerálů 1.0 0,3 0.6 o p X" 0.4 0.2 0.Ü --------1------------1------------1------------1------------1--------*1-----------1 0 100 200 300 400 500 900 7C Temperature(:C) 580°C 675°C 2 Oxidy železa (a titanu) Rutile TiCL Pseudobrookite i_Fe TiO z 2 3 aFe203 Hematite _ _ Maghemite yre2U3 Oxidy - titanomagnetitova série 500- r 600 s VI o ■I c o E o i 400-300-200-100- ^\N!^ n - 400 1. [H (D 3 - 200 ä c S - 0 S 0 1 1 1 I 0 0.2 0.4 06 08 1 0 Fe; *^ Composition, x Fe2 no4 magnetite ulvöspine] Fc3+|Fc3+Fc2+104 Fe2+ |Fc2+Ti4+ |o4 x — 0 x = 1 Biogenní magnetit Magnetotaktické bakterie Oxidy - hematito-ilmetinová série 500 O 400 S 300 200 100 Fe203 0.4 06 Composition, x -200 S FeTiO, 4 Oxidy - přehled vlastností Magnetite TMÜt) Density = &197 kg jit-a Curic temperature = 580°C Saturation Magnetization = 92 Am* kg-' Anisotropy Constant = -2.0 .Ikg Volume susceptibility = ^ 1 SI Typical cocrcivitics arc 10's of iiiT Vei-wey l-miisition: 110-120 K Ceril edge = 0,3390 nm_______________________ Miigliemite Density = 5074 kg ui_y Curie temperature = 590-675oC Saturation Magnetization = 74 Aiu^kg-1 Anisotropy Constant = 0.92 Jkg-1 Ver we v transit i on: suppressed Breaks down to oFe-jOa: between 250— 7S0*C Density = 4939 k^ m ! Curie temperature = 150*0 Saturation Magnetization = 24 Ain'^kg- Anisotropy Constant = 0.41 .Tkg-1 Cocrcivíty ^ S inT Vítwtv transition: suppressed Cell edge = 0,8482 "i" I liliintiti- Density = 5271 kg m~s Néel temperature = G75°C Saturation Magnetisation = 0.4 Aurkg Anisotropy Constant = 22S Jkg Volume susceptibility = ■-- \M v K)-'1 SI Cocroivitics vary widely and can he 10s of trains Morin Transition; - 250-2Ů0 K (for > 0.2 jun) Hydroxidy a sulfidy železa ■,■■*** V i Goetit aFeOOH Pyrhotin Fe7S8 Greigit Fe3S4 4":.M-r|nc- Ddp-liy = -tifa kg in-' Ned maponmii« TCI —■ lM*C B**""*t*" Miwk'I Llitl km = 10 ' — 1 AiLľ'kt ' AnhiArtf?- Omtul = (US - 2 JkE ' Vm|iiih.-^i*,-|wíUILij- = - I I IG"J 81 CuítfCllVttlOS f 4B t» Kľaoft«IU DUvíJunäu^ij tu bvtiuniď: Z? u — UN* C aFWOH____________ l>itni>i......i fviLiiiii |i'k 100 mT ll.L- b 1LL^t 1 Mrfx [«on - 70 i m* Am"1 lli.-.ilc .J.-w.........mm lii-. J7it-:ľm C 1 N.L,,i,n. „,„1 (m.i.juu |]iwr| nmt< [ivas| spHTitirr ft *i. [ifliral Oasůcf run.l OŠbftk [1W7| ItuhrrtH [IW5| SihhtImIJ iiihI TbcttpM [ISiKj IÍL^KTbH [HWTl|_____________________ 5 Ferramagneticke minerály (s.l.) - přehled Curiova teplota \ Sytná magnetizace Koercivita / Minerál Vzorec To [°C] Js [kAm-1] Sc [T] Oxidy Magnetit Fe304 575 480 0,3 Maghemit y-Fe203 590 - 675 380 0,3 Hematit a-Fe203 675 2,5 1 -5 Goetit a-FeOOH 60-130 2 >5 Sulfidy Pyrhotin FeS1+x <=320 80 0,5-1 Greigit Fe3S4 330 125 0,03 Prerazená remanentní magnetizace (NRM) Natural remanent magnetization (NRM) •Tepelná remanentní magnetizace (TRM) •Detritická remanentní magnetizace (DRM) •Chemická remanentní magnetizace (CRM) •Viskózni remanentní magnetizace (VRM) •Isotermální remanentní magnetizace (IRM) •Anhystereticka remanentní magnetizace (ARM) 6 Tepelná remanentní magnetizace (TRM) •lávová tavenina •T>Tc •krystaly rostou •nejsou magnetické •T/"^^ j * • • \ / / *." DO \ / t * • í ° OD ° *• • •. J T * °0 1 l0 1 1 1 M M 1 1 íl» i i i i i i i v • « o 7 \ \ • o 12 Terénní zkoušky vrásová zkouška (fold test) PREFOLDING MAGNETIZATION Orientation during magnetization In situ Pre-tilt Tllt adJustecl UltUI reversal test Záznam zemského magnetismu v geologické historii Od prvního změření absolutní intenzity magnetického pole Gaussem v roce 1839 intenzita klesla o 10% X:0 2000 I <: Oájnii Uttvyra usus* UMuMmvnútti &tuu í 13 o a -i-o e +-t) E <ľ MNRM ^^ M;Qb fyab Banc Applied magnetic field Magnetické přepólování Země Rocks become magnetized in the direction of the Earths field Magnetic Reversal Time-Scale Older rocks preserve a record of field reversals ill Main ya ma reversi -epoch Gauss nwmal *poch G*«t reversal ■epoch Age in Millions of years - o.o 1,0 :.o 5.0 14 Záznam magnetických inverzí na oceánském dně ■ I IM i n II I WMM: Dta-mred magnetit ------rnM]iap4iit survef ÍMIS- if i|HU|in;i iiiiurliiiii. cooling, arid "locking in" Crest of Bords. Ridge Záznam magnetických inverzí na oceánském dně l 3 J 1 £ I í 3 l Aae Itproía prtSífll i—11'i i I.—r^^W—li i |'| i—h imillioiBoíŕtBw) Normal magnetic pol wily □ Fflfírsfld magraut poltxilf Mid-cceaiic ridg-B Cjjlculried man r * I p r; |)io1ilí Bruumhg B4ällr>of Bf reading -■ Ubsmcd mágu clií pn.1i li! froirt oceniiDprnphiciurw M t»4# % Ť WMk& tit 4H Ť ?*ir* »f infHpnH iniBcijoh, coolimj. ami "lacking in" ol maanudt pol nrili Vine & Matthews 1963 Morley & Larochelle 1964 15 30 Lávové proudy < 5 Ma A • A AAA •*■■!■ AtDřXX^aC % C? AA A OOi k?A# "a*«^ + 4 WHfr fiA OJdutfu ertftt ■ . Mfl rnmaTh EMert . VVM/TiVv v»w ■■■'i VwiMi TIME IF! HILLI0M5 QF YEARS Q EUROPE ^7 »mat £± HAWAII CLOSED STMBOLE: NORM L HUH Iff OPfN SVHBŮLS; REVERSED POURBV Coxetal. 1964 Magnetostratigrafie < 5 Ma ■f * I I { í aw š n Al|. [Hfl ■"a/a Subchron Chron Reunion V7 ■ '' ' Age (Ma) SErP 16 Geomagnetic Polarity Time Scale (GPTS) < 180 Ma P eijtice-iis u Cenomanian Stage Aplian í A:ie (Ma) i '0 ÜJ — — — — vi r /.ju/. u ' a ans i an MM '— LU Berrias'an iWÍS .Mi?- Mrs íi :■.<■ A Tithonian :■.■: ■n M2? J —) Kimmendgian MM ■u .M.T .m.-í; —l Oxfordian .'.'.'.■ 17 Age Era Period (M«| 8 ----------- Ns 5 PalMBene ^ KTQ-M Cretaceous-Tertiary-Quatemary Mixed C-sla;aoĽE- 'CD ■ Hk--. Cretaceous normal J KM Jurassic-Cretaceous mixed 2 200- (Mostly mixed, possibly one or two normal) Tri.^ ? PTr-M Herrno- assic nixed Pennon 300- PCR Permo-Carboniferous revers Carboniferous 400-500-600-700- CM Carboniferous mixed H Dbkuüii ? íD^riľic P.ilsorcit 3-d Frcter;i-oic tine, superchrons are typical but poorly defined) 1 =""*" Ordciviciär Cambrian Legend Dominantly normal | Dominantly reversed | | H í e:l [\\^ 1 1 A Geologic Time Scale 2004 Geomagnetic Polarity Time Scale A Geologic Time Scale 20O4 Gradstein & Ogg 2004 18 Magnetostratigrafie v sedimentech Observed polarity Dhok Pathan Fnn i i t Nagri F m n 9.51.5 Ma t Chinji Fm í t KamliaľMuree Fm n, Datování Korelace profilů Geocentrický axiální dipól 19 North Pole jT&/ 1 /w / /# / ju-^^/T (^p.*p) \ f § l / S" 1 Š / / VGP \ / c/ ISE/ / * / // / #/ -J/S- / v}—-""!^ ~~--__ \ / J.-'' (Xs,*s) » " ~o ^Eui^^l ™ Egü^-^l ^■^^■"^ frV^^L i \ rn^ Lvj /d luooirf \__ xiíHŕR ** "^ —X>E *3L l3 /ľ 8001% ^jKfc A«i 1200 r t ^^ \ NTb-e—J|Eü£Ü] Lö=» — \V!/ or E Paleomagneticky pól 20 Paleomagneticky pól Zdánlivé putování pólů (APWP) 21 Paleogeograficke rekonstrukce Paleogeograficke rekonstrukce 22 Paleogeograficke rekonstrukce 23 Paleogeografické rekonstrukce BOHEMIAN MASSIF (Ref. at 50 deg N, 14 deg E) *2ío«# 40 "^ ' I ' I ' ' I ' I ' ' I ' I ' I ' ' I ' I ' I ' I ' I I I ' I ' I ' I ' I ' ' I ' I ' I ' I ' T T Paleogeografické rekonstrukce BOHEMIA MASSIF (Ref. st 50 deg N. 14 deg E) ■ « _ +± Bohemian Ma-Hrritorviici-ii^ o EíiiMp-íluLňl ľu-ni í-cubJe Europe . ExtrapoJaied from Eurasia (Van de: Voo, 1993) (Eesw^mlC-un - Lil U -L ľ'JI i 24 Paleogeograficke rekonstrukce 25 Paleogeograficke rekonstrukce Paleogeograficke rekonstrukce Paleogeograficke rekonstrukce Tektonické rekonstrukce 27 Západní pobřeží Severní Ameriky Západní pobřeží Severní Ameriky EXPLANATION ] Island aft J Submarin« daposilí | Ancfont ocajnUoor I Attached ííjflrtiůiHt I Ancient continental . intwwr Iwfltf n\ l Div*»g*ntboundary .Ü, Canvergůíit boundary ■J^- Transform boundary Esst Pacific R Západní pobřeží Severní Ameriky EXPLANATION ] (íl&nd art | Submarin & depos- is SAiMtant ocean floor Attachad hňqfn»t\M | Ant aiH ctmti nental . Interior IwatonJ 5 Divargfriit boundary J-t Convergent boundary _jj^- Tians-f orm boundary Západní pobřeží Severní Ameriky \wfcr» Západní pobřeží Severní Ameriky ] 1 4K> ^■ŕV^^Í *V ALASKA \ PACIFIC ^ j» 3"J PLATE Bí s f™ CANADA m ^ 1 «!■■■!-. ľl-lľ- 'W.':l lľ JUAN DE FUCA A PLATE v Sfr, EXPLANATION \ wfcfľ ,.,„»_,„, \ tjfíF NORTH ] (íl&nd 4FC ťío*^ AMERICAN "^ Subrnmiriff depo&íte \j*^ PLATĚ ^JAfltiůr j * Sonoma t«rian« 1 Attached fragments 1 ? | Ancient etertintntäl AlVJf. UN1TEDSTATES . intwior (craton} \Vf ^ 5 Divargttit boundary \ ~? * n A ^Saltan J-t Convergent boundary »ľ íl) Trough „^^- Transform h nun dary * i\ MFlfím Eait PacilicRise -J? \ f Observed pole Nikolai pole: *.„ = 2.2=N ♦0 = 146.1°E Ag6=4.8" Reference pole Chmle Fm pole: )-,. = 57.7 N ♦ r = 79.fE A95 = 70°/-^ p±Af 22.3 ± R±A -80.3 ± í = \ / l 6.8 V» 1 R- A 7.8 /" [ Karpatský oblouk Karpatský oblouk AGE (Ma) Transdaaubian Central Range Domain (Hingary) TrmsyJvoHia/i Easin Pohled do budoucnosti 31 Pohled do budoucnosti Pohled do budoucnosti 32 33