De Verborgen Attractie van de Aarde Ferromagnetisme

De Verborgen Attractie van de Aarde
Opzet van de cursus
1 - Magnetisme & Aardmagneetveld
2 – Het Aardmagneetveld in het verleden
3 – Drift der Continenten en Plaattektoniek (4 – toepassingen)
5 – Omkeringen van het Aardmagneetveld (6 - toepassingen)
7 – Intensiteit van het veld
8 – Gastlezing &
bezoek Fort Hoofddijk
De Verborgen Attractie van de Aarde
Ferromagnetisme
Magnetische domeinen
Types of domains and domain walls (Tauxe, 2008)
Remanente magnetisatie is qua sterkte en duur afhankelijk van het
Ideaal voor paleomagnetisme: SD (en PSD)  meer stabiele magnetisaties
materiaal, en bepaalt de kwaliteit van bv. tape of harddisk.
Of van het gesteente …
Relaxatietijd en TCurie
Gesteentemagnetisme
Gesteentemagnetisme – de basis elementen
1 – Types: diamagnetisme, paramagnetisme, ferromagnetisme s.l.
2 – Magnetische domeinen en hysterese
3 – Magnetische relaxatie tijd en Curie temperature
Magnetische relaxatie is
Kortom:
een soort halfwaarde tijd
1 – alleen ferromagnetische materialen kunnen een remanentie dragen
(als in radiometrisch verval):
hoe langer – tot biljoenen
jaren – hoe stabieler en hoe
beter
2 - hoe kleiner de magnetische domeinen (SD, PSD) hoe stabieler
Curie temperatuur is de temperatuur
waarboven geen remanente magnetisatie
kan bestaan
3 – materialen hebben verschillende relaxatie tijd  en verschillende TCurie:
langere  = stabieler, hogere TCurie = stabieler in de (geologische) tijd
1
Paleomagnetisme tot nu toe …
Geomagnetisme
& paleointensiteit
Magnetostratigrafie
‘only’ the barcode
1D: N/S
Paleomagnetisme
& tectoniek
‘only’ directions
2D: dec/inc
Geomagnetisme
full vector
3D: dec/inc/intensity
Foto: Lennart de Groot (Hawaii)
Geomagnetisme in het nieuws …
Hulot et al. (2002)
Geomagnetisme in het nieuws …
10 jaar later …
Reversed flux patch in Southern
Atlantic Ocean
Omkering in 1500 jaar vanaf nu ?
Geomagnetisme in het nieuws …
Storingen in satellieten
UoSAT‐II, University of Surrey
2
Vliegveld Schiphol
Vliegveld Brussel
2012 satellite image
De hamvraag: neemt het veld af ?
Paleointensiteit van het veld
Meten is weten …
-
Methode 1: absoluut, in vulkanisch gesteente (TRM)
-
Methode 2: relatief, in sedimentair gesteente (DRM)
Begrijpen via modellen …
Paleointensiteit van het veld
-
Type 1: forward models, op basis van fysische aannames
-
Type 2: inverse models, op basis van metingen
Absolute recorders
• Archeologisch materiaal
• Vulkanisch gesteente
Methode 1: absoluut
-
Kan alleen met gesteente dat afkoelt onder TCurie (TRM)
-
MNRM is bekend (meten !)
-
Geef bekend veld Blab
-
Meet magnetisatie Mlab
Als alles goed gaat dan volgt Banc
-
Succes percentage ~15%
3
Paleointensiteit van het veld
Methode 1: absoluut
Paleointensiteit van het veld
Methode 2: relatief
In sedimentair gesteente (DRM)
MNRM is bekend (meten !)
Rest is onbekend (concentratie, materiaal, korrelgrootte, …)
Normalisatie nodig
Voorbeeld: archeomagnetisme Turkije
Relatie PI met cosmogene isotopen
Paleointensiteit van het veld
Methode 2: relatief
IJken aan absolute paleointensiteiten
Valet, 2003
Cosmogene isotopen (bv. 14C,10Be,36Cl, korte halfwaardetijd)
worden gevormd door kosmische straling en zonnewind.
Zwakker veld betekent meer cosmogene isotopen
 een onafhankelijke waarneming van de sterkte van het veld
Valet, 2003
De hamvraag: neemt het veld af ?
‘Levant High’
> 18
Ertepinar et al., 2015
4
Regionale variaties: Hawaii …
… of de Canarische eilanden
~ 12
~ 14
Levant vs. Canarische eilanden
de Groot et al. 2015
Field strength (ZAm2)
de Groot et al. 2013
Regional variations
160
120
80
40
W. Europe (Gómez-Paccard et al., 2012)
Japan (Yu, 2012)
France (Gallet et al., 2005)
S.W. USA (Bowles et al., 2002)
500
1000
date (AD)
Hawaii (this study)
1500
2000
instrumental
record
de Groot et al. 2015
de Groot et al., Nature Communications 2013
Ja, het veld neemt af …
Laatste 4 Myr: intensiteitsfluctuaties
pdf
… maar sinds
wanneer?
Valet & Meinadier, 1993
5
‘Zaagtand’ ?
Gedrag (relatieve) PI bij reversals
?
Valet & Meinadier, 1993
Valet et al., 2005 Nature
Reversals
Reversals … and excursions
….
Excursions
Stable Field
for 780 kyr
(normal)
reversal
‘Excursions’
invariably
linked with
low intensity
of the field
Excursions … and Reversals
Pétrélis et al., 2009
Reversals: 15%
Excursions: 50%
The Ancient Field …
Reversals
Past 3000 Myr
pdf
Excursions
Past 300 Myr
Pétrélis et al., 2009
6
The Archean Field:
to live or not to live ?
From lifeless
to living …
WHEN did the Earth become a BIG magnet, to protect the earliest life on
Earth: the period ‘from lifeless to living’ ?
What is the influence of the growth of the solid inner core ?
… which is the long-term average of the field anyway,
during the past 3 billion years
7