Mostrar código-fonte de Magnetismo das rochas

[[File:VSM.jpg|thumb|300px|Um [[magnetómetro de amostra vibratória]], uma ferramenta amplamente usada para medir a [[histerese magnética]] de rochas.]]
'''Magnetismo das rochas''' é a determinação das propriedades [[magnética]]s de [[Rocha (geologia)|rochas]], [[sedimentos]] e [[solos]], com destaque para a sua [[susceptibilidade magnética]] e [[remanência]]. Este campo da [[geofísica]] surgiu da necessidade de integrar os dados fornecidos pelo [[paleomagnetismo]] nos estudos geológicos e arqueológicos, o que implica entender como a [[remanência]] das rochas e solos mantém registado por milhões de anos o [[campo magnético da Terra]].<ref>{{cite book
  |last1 = Dunlop
  |first1 = David J.
  |last2 = Özdemir
  |first2 = Özden
  |title = Rock Magnetism: Fundamentals and Frontiers
  |publisher = [[Cambridge Univ. Press]]
  |year = 1997
  |isbn = 0-521-32514-5
  }}</ref>

==Descrição==
O registo magnético é mantido por [[Mineral|minerais]], particularmente os minerais fortemente [[ferromagnético]]s, como a [[magnetite]]. Uma compreensão da remanência magnética nas rochas permite aos paleomagnetistas desenvolver métodos para medir o antigo campo magnético terrestre e corrigir efeitos secundários, como os resultantes da [[compactação (geologia)|compactação]] dos sedimentos e do [[metamorfismo]]. 

Os métodos geomagnéticos são usados para obter uma imagem detalhada do padrão de [[anomalia magnética|anomalias magnéticas]] em faixas paralelas às [[dorsal meso-oceânica|dorsais oceânicas]], fornecendo uma das mais sólidas provas da [[tectónica de placas]]. O magnetismo das rochas é também usado para interpretar anomalias magnéticas terrestres em [[Levantamento magnético (arqueologia)|levantamentos arqueológicos]]. 

Os mesmos princípios estão a ser utilizados no estudo do campo magnético de astros rochosos, com destaque para a compreensão do forte [[magnetismo crustal]] em [[Marte (planeta)|Marte]].

Os minerais fortemente magnéticos têm propriedades que dependem do tamanho, forma, estrutura do defeito e concentração dos minerais numa rocha. O magnetismo da rocha fornece métodos não destrutivos para analisar esses minerais, como medições de [[histerese magnética]], medições de remanência dependentes da temperatura, [[espectroscopia Mössbauer]], [[ressonância ferromagnética]] e assim por diante. Com tais métodos, é possível medir os efeitos das [[Mudança climática|mudanças climáticas]] passadas e os impactos humanos na mineralogia, área de estudo conhecida por [[magnetismo ambiental]].

Nos sedimentos, grande parte da remanência magnética é transportada por minerais que foram criados por [[bactérias magnetotáticas]], pelo que o estudo dos campos magnéticos registados nessas de rochas podem trazer contribuições significativas para o conhecimento do [[biomagnetismo]].
== História ==
[[File:Oceanic.Stripe.Magnetic.Anomalies.Scheme.svg|thumb|300px|Formação de bandas [[paleomagnetismo|paleomagnéticas]] paralelas ao longo das dorsais.]]
{{AP|Hipótese de Vine–Matthews–Morley}}
Até ao [[século XX]], o estudo do campo magnético da Terra ([[geomagnetismo]] e o [[paleomagnetismo]]) e dos materiais geológicos magnéticos (especialmente os que apresentam [[ferromagnetismo]]) foi desenvolvido separadamente.

O estudo do magnetismo das rochas apenas teve início quando os cientistas reuniram esses dois campos em laboratório durante a década de 1930.<ref name=Dunlop>{{Harvnb|Dunlop|Özdemir|1997}}</ref> Os pioneiros neste novo campo do saber foram os geofísicos [[Johann Koenigsberger]] (que começou a publicar sobre o tema em 1938), [[Émile Thellier]] (também em 1938) e [[Takeshi Nagata]] (em 1943), focando os seus esforço na investigação da origem da [[remanência]] em [[rocha ígnea|rochas ígneas]].<ref name=Dunlop/>

Ao aquecer rochas e materiais arqueológicos a altas temperaturas num campo magnético, foi possível induzir nos materiais uma [[magnetização termo-remanente]] (TRM) e investigar as propriedades dessa magnetização. Thellier desenvolveu uma série de condições (hoje conhecidas como as [[leis de Thellier]]) que, se cumpridas, permitem a determinação da intensidade do do campo magnético remanente usando o [[método de Thellier-Thellier]] (desenvolvido por [[Émile Thellier]] e sua esposa [[Odette Thellier]]). Em 1949, [[Louis Néel]] desenvolveu uma teoria que explicava essas observações e mostrou que as leis de Thellier eram satisfeitas por certos tipos de magnetos de [[domínio único (magnético)|domínio único]], introduzindo o conceito de bloqueio de TRM.<ref>{{Harvnb|Néel|1949}}</ref>

Quando o trabalho paleomagnético na década de 1950 deu suporte à teoria da [[deriva continental]],<ref>{{Harvnb|Irving|1956}}</ref><ref>{{Harvnb|Runcorn|1956}}</ref> os céticos foram rápidos em questionar se as rochas poderiam manter uma remanência estável por eras geológicas.<ref>Por exemplo, [[Harold Jeffreys]], no seu influente livro ''The Earth'', afirma:
<blockquote>
"Na última vez que fiz um experimento magnético (por volta de 1909), fomos alertados contra o manuseio descuidado de ímans permanentes, e o magnetismo estava sujeito a mudanças mesmo que sem muito descuido. Ao estudar o magnetismo de rochas, a amostra tem ser quebrada com um martelo geológico e depois levado para o laboratório. Supõe-se que no processo o seu magnetismo não muda de forma significativa, e embora eu tenha frequentemente perguntado como isso acontece, nunca recebi nenhuma resposta. ({{harvnb|Jeffreys| 1959|p=371}})
</blockquote></ref>

O estudo do magnetismo de rochas demonstrou que as rochas podem ter mais de uma componente de remanência, alguns macios (facilmente removidos) e outros muito estáveis. Para chegar à parte estável, é necessário começar por "limpar" essa magnetização das amostras, aquecendo-as ou expondo-as a um campo alternado. No entanto, eventos posteriores, particularmente o reconhecimento de que muitas rochas norte-americanas foram amplamente remagnetizadas no [[Paleozóico]],<ref>{{Harvnb|McCabe|Elmore|1989}}</ref> mostraram que uma única etapa de limpeza é inadequada, e os paleomagnetistas começaram a usar rotineiramente a desmagnetização passo a passo para remover a remanência em pequenos pedaços.
== Conceitos fundamentais ==
[[File:Ferromagnetic ordering.svg|thumb|upright=0.8|Visão esquemática do ''spin'' paralelo num material ferromagnético.]]
[[File:Ferrimagnetic ordering.svg|thumb|upright=0.8|Visão esquemática do ''spin'' antiparalelo e não balanceado num material ferrimagnético.]]
[[File:Antiferromagnetic ordering.svg|thumb|upright=0.8|Visão esquemática do ''spin'' com direções alternadas num material antiferromagnético.]]
=== 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 que os [[átomo]]s constituentes possam adquirir em função da sua [[camada de electrões]]. Minerais magneticamente desordenados ([[diamagnético]]s e [[paramagnético]]s) contribuem com um magnetismo fraco e não têm [[remanência]]. Nese contexto, 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 pertencentes aos grupos dos [[ferromagnético]]s, [[ferrimagnético]]s e certos tipos de [[antiferromagnético]]s. Esses minerais têm uma resposta muito mais forte ao campo e podem ter uma [[remanência]]. As características básicas de cada tipo são as seguintes:
*'''Diamagnetismo''' &mdash; é uma resposta magnética compartilhada por todas as substâncias. Em resposta a um campo magnético aplicado, os [[electrão|electrões]] precessam (veja [[precessão de Larmor]]), e pela [[lei de Lenz]] agem para contrariar o efeito do [[campo magnético]]. Assim, o momento produzido é no sentido contrário ao do campo ambiente e a [[suscetibilidade magnética|suscetibilidade]] é negativa. Este efeito é fraco, mas independente da temperatura. Uma substância cuja única resposta magnética é o diamagnetismo é considerada diamagnética.
*'''Paramagnetismo''' &mdash; é uma resposta magnética positiva, mas fraca, à presença de um [[campo magnético]] ambiental devido ao momento de rotação do electrão, ou seja ao seu ''[[spin (física)|spin]]''. O paramagnetismo ocorre em certos tipos de minerais que contenham [[ferro]], pois este elemento apresenta um electrão desemparelhado numa de suas camadas de valência (ver [[regras de Hund]]). Alguns materiais são paramagnéticos até temperaturas próximas do [[zero absoluto]] e sua [[Suscetibilidade magnética|suscetibilidade]] é inversamente proporcional à temperatura (ver [[lei de Curie]]). Outros são magneticamente ordenados abaixo de uma temperatura crítica e a suscetibilidade aumenta à medida que se aproximam dessa temperatura (ver [[lei de Curie-Weiss]]).
*'''Ferromagnetismo''' &mdash; são materiais em geral fortemente magnéticos, muitas vezes referidos como [[ferromagnético]]s. No entanto, esse magnetismo pode surgir como resultado de mais de um tipo de ordem magnética. No sentido estrito, [[ferromagnetismo]] refere-se ao ordenamento magnético onde os ''spins'' dos elétrons vizinhos são alinhados pela [[interação de troca]]. O ferromagneto clássico é o [[ferro]]. Abaixo de uma temperatura crítica, designada por   [[ponto de Curie]], os ferromagnetos apresentam uma [[magnetização espontânea]] e há [[histerese]] na sua resposta a um campo magnético variável. Mais importante para o magnetismo das rochas, estes materiais apresentam forte [[remanência]], podendo registar o campo magnético da Terra aquando da sua formação. Embora o [[ferro]] não ocorra amplamente em forma pura, este elemento e geralmente incorporado em [[óxidos de ferro]], [[Hidróxido de ferro (III)|oxi-hidróxidos]] e [[sulfeto de ferro|sulfetos]]. Nesses compostos, os átomos de ferro não estão próximos o suficiente para troca direta, pelo que são acoplados por [[troca indireta]] (ou [[supertroca Kramers–Anderson]]). Daí resulta a [[rede cristalina]] ser dividida em duas ou mais sub-redes com momentos diferentes.<ref name=Dunlop/>
*'''Ferrimagnetismo''' &mdash; estes materiais apresentam duas sub-redes com momentos opostos, sendo que quando uma das sub-redes tem um momento maior, pelo que há um desequilíbrio líquido que se traduz num campo magnético mais intenso na direção dominante. A [[magnetite]] é o mais importante dos minerais ferrimagnéticos. Os materiais ferrimagnéticos geralmente comportam-se como [[ferromagnético]]s, mas a dependência de temperatura de [[magnetização espontânea]] é geralmenter bem diferente. [[Louis Néel]] identificou quatro tipos de dependência de temperatura, um dos quais envolve uma reversão da magnetização. Este fenómeno desempenhou um papel em controvérsias sobre as [[anomalia magnética|anomalias magnéticas]] ao longo das [[dorsal meso-oceânica|dorsais oceânicas]].
*'''Antiferromagnetismo''' &mdash; estes materiais, como os ferrimagnéticos, apresentam duas sub-redes com momentos opostos, mas iguais em magnitude. Se os momentos forem exatamente opostos, o material não tem [[remanência]]. No entanto, os momentos podem ser inclinados (''[[spin canting]]''), resultando num momento quase perpendicular aos momentos das sub-redes. A [[hematite]] apresenta esse tipo de magnetismo.

== Mineralogia magnética ==
{{AP|Magnetomineralogia}}
A [[remanência]] magnética nos [[mineral|minerais]] é frequentemente identificada com um tipo particular de remanência que é obtido após a exposição de material ferromagnético a um campo magnético à temperatura ambiente. No entanto, o campo magnético da Terra não é de grande intensidade e esse tipo de remanência seria fraco e facilmente substituído pelo efeito da exposição a campos magnéticos posteriores. Uma parte central do magnetismo das rochas é o estudo da remanência magnética, tanto como [[magnetização natural remanente]] (NRM) em rochas obtidas a partir de recolha no ambiente natural e remanência induzida em laboratório. São as seguintes as remanências naturais importantes e alguns tipos induzidos artificialmente:
*'''Magnetização termomanente (TRM)''' &mdash;  quando uma rocha [[ígnea]] arrefece, adquire uma ''[[magnetização termorremanente]] (TRM)'' induzida pelo campo magnético da Terra. O TRM pode ser muito maior do que seria se o material fosse exposto ao mesmo campo à temperatura ambiente (consulte [[remanência isotérmica]]). Essa remanência também pode ser muito estável, permanecendo durando milhões de anos sem mudanças significativas. A TRM é a principal razão pela qual através do estudo do [[paleomagnetismo]] se pode deduzir a direção e a magnitude do antigo campo magnético da Terra.<ref>{{Harvnb|Stacey|Banerjee|1974}}</ref> Se a rocha for reaquecida posteriormente (como resultado de soterramento, por exemplo), parte ou todo o TRM pode ser substituído por um novo remanente. Se for apenas parte da remanência, é conhecida como ''magnetização termorremanente parcial (pTRM)''. Como foram feitos modelos com diferentes formas de aquisição de remanência, pTRM pode ter outros significados. Por exemplo, também pode ser adquirido em laboratório, arrefecendo a amostra em campo magnético zero até uma temperatura <math>T_1</math> (abaixo do [[ponto de Curie]]), aplicando um campo magnético e arrefecendo até uma temperatura <math>T_2</math>, depois arrefecendo o restante até à temperatura ambiente na ausência de campos magnéticos externos. O modelo padrão para a TRM assume que qando um mineral, como por exemplo a [[magnetite]], arrefece abaixo da [[temperatura de Curie]], torna-se [[ferromagnético]], mas não é imediatamente capaz de carregar uma remanência. Em vez disso, é [[superparamagnético]], respondendo reversivelmente a mudanças no campo magnético. Para que a remanência seja possível, deve haver uma [[anisotropia magnética]] suficientemente forte para manter a magnetização próxima de um estado estável. Caso contrário, as [[flutuações térmicas]] fazem o [[momento magnético]] variar aleatoriamente. À medida que a rocha continua a arrefecer, há uma temperatura crítica na qual a anisotropia magnética se torna suficientemente grande para evitar que o momento se desloque. Essa temperatura é designada por ''temperatura de bloqueio'' e referida pelo símbolo <math>T_B</math>. A magnetização permanece no estado em que a rocha é arrefecida à temperatura ambiente e torna-se uma magnetização termorremanente.
*'''Magnetização química (ou cristalização) remanescente (CRM)''' &mdash; os grãos magnéticos podem precipitar de uma solução circulante ou ser formados durante reações químicas e podem registrar a direção do campo magnético no momento da formação do mineral. Diz-se que o campo é registrado por "magnetização química remanescente (CRM)". O mineral que registra o campo comumente é a hematita, outro óxido de ferro. Redbeds, rochas sedimentares clásticas (como arenitos) que são vermelhas principalmente por causa da formação de hematita durante ou após a diagênese sedimentar, podem ter assinaturas CRM úteis, e a magnetoestratigrafia pode ser baseada nessas assinaturas.
*'''Magnetização remanente deposicional (DRM)''' &mdash; os grãos magnéticos em sedimentos podem se alinhar com o campo magnético durante ou logo após a deposição; isso é conhecido como magnetização remanente detrítica (DRM). Se a magnetização é adquirida à medida que os grãos são depositados, o resultado é uma magnetização remanente detrítica deposicional (dDRM); se for adquirido logo após a deposição, é uma ''magnetização detrítica remanescente pós-deposicional (pDRM)''.
*'''Magnetização viscosa remanescente (VRM)''' &mdash; também conhecida como magnetização viscosa, é a [[remanência]] adquirida por minerais [[ferromagnético]]s que permanecem num [[campo magnético]] por largo tempo. A [[magnetização remanente natural]] de uma [[rocha ígnea]] pode ser alterada por este processo. Para remover esta componente, alguma forma de desmagnetização passo a passo deve ser usada.<ref name=Dunlop/>
== Ver também ==
{{div col}}
* [[Biomagnetismo]]
* [[Magnetismo ambiental]]
* [[Anomalia magnética|Anomalias magnéticas]]
* [[Magnetostratigrafia]]
* [[Variação paleomagnética secular]]
* [[Tectónica de placas]]
* [[Fabric (geologia)|Análise de ''petrofabrics'']]
*[[Física das rochas]]
*[[Geologia estrutural]]{{div col end}}

== Referências ==
{{Reflist}}

== Bibliografia ==
{{Refbegin}}
*{{cite book
  |last1 = Dunlop
  |first1 = David J.
  |last2 = Özdemir
  |first2 = Özden
  |title = Rock Magnetism: Fundamentals and Frontiers
  |publisher = [[Cambridge Univ. Press]]
  |year = 1997
  |isbn = 0-521-32514-5
  }}
*{{Cite book
 | last1 = Hunt
 | first1 = Christopher P.
 | last2 = Moskowitz
 | first2 = Bruce P.
 | contribution = Magnetic properties of rocks and minerals
 | year = 1995
 | editor-last = Ahrens
 | editor-first = T. J.
 | title = Rock Physics and Phase Relations: A Handbook of Physical Constants
 | location = Washington, DC
 | publisher = American Geophysical Union
 | volume = 3
 | pages = 189–204
 }}
*{{cite journal
|doi       = 10.1007/BF02629944
|last       = Irving
|first      = E.
|year       = 1956
|title      = Paleomagnetic and palaeoclimatological aspects of polar wandering
|journal    = Geofis. Pura. Appl.
|volume     = 33
|issue       = 1
|pages      = 23–41
|bibcode = 1956GeoPA..33...23I |s2cid = 129781412
}}
*{{cite book
  |last = Jeffreys
  |first = Sir Harold
  |title = The earth: its origin, history, and physical constitution
  |publisher = [[Cambridge Univ. Press]]
  |year = 1959
  |isbn = 0-521-20648-0
  }}
*{{cite journal
|doi       = 10.1029/RG027i004p00471
|last1       = McCabe
|first1      = C.
|last2       = Elmore
|first2      = R. D.
|year       = 1989
|title      = The occurrence and origin of Late Paleozoic remagnetization in the sedimentary rocks of North America
|journal    = [[Reviews of Geophysics]]
|volume     = 27
|issue       = 4
|pages      = 471–494
|bibcode = 1989RvGeo..27..471M }}
*{{cite journal
|last       = Néel
|first      = Louis
|year       = 1949
|title      = Théorie du traînage magnétique des ferromagnétiques en grains fins avec application aux terres cuites
|journal    = Ann. Géophys.
|volume     = 5
|pages      = 99–136
}}
*{{cite journal
|last       = Runcorn
|first      = S. K.
|year       = 1956
|title      = Paleomagnetic comparisons between Europe and North America
|journal    = Proc. Geol. Assoc. Canada
|volume     = 8
|pages      = 77–85
}}
*{{cite book
  |last1 = Stacey
  |first1 = Frank D.
  |last2 = Banerjee
  |first2 = Subir K.
  |title = The Physical Principles of Rock Magnetism
  |publisher = [[Elsevier]]
  |year = 1974
  |isbn = 0-444-41084-8
  }}
{{Refend}}

==Ligações externas==
* [http://www.irm.umn.edu/IRM Institute for Rock Magnetism]
* [http://forc.ucdavis.edu/forc.html UC Davis FORC Group, Introduction to FORC Diagrams]
*[http://geo.arizona.edu/nyanza/pdf/bakundukize.pdf Susceptibilité magnétique des sédiments dans la baie de Kigoma]
*[http://www.ipgp.jussieu.fr/pages/0214030301.php Pétrofabrique]
*[http://www.ipgp.jussieu.fr/files_lib/47_equipmentLabo.pdf Paléomagnétisme et équipement pour l'étudier à l'Institut de Physique du Globe]
*[http://www.ac-orleans-tours.fr/svt/theme4/roches/pcdefault.htm Lames minces de roches magmatiques]
*[http://perso.univ-lr.fr/vmathe/16_annexeA.pdf Annexe A:propriété magnétique des minéraux]
*[http://gsc.nrcan.gc.ca/borehole/ms_f.php Géophysique de sondages et pétrophysique:'''susceptibilité magnétique''']
*[http://www.univ-brest.fr/IUEM/Universite_ flottante/DOCS/presentation_ubo.pdf Campagne MD123/Géosciences Août-Septembre 2001]
*[http://sgfr.free.fr/publier/editions/BSGF/Resumes-2002/Res02B4-1.html '''Early diagenesis of marine organic-matter and magnetic properties of sedimentary rocks: the role of iron limitation and organic-matter source organims''']

[[Categoria:Magnetismo| ]]
[[Categoria:Geomagnetismo]]
[[Categoria:Geofísica]]