نبذة تعريفية عن “مغناطيسية الصخور” وأهم العوامل المتحكمة في قابلية التمغنط لأي صخر

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مغناطيسية الصخور علوم الأرض والجيولوجيا

لقد اكتسب الصخور الممغنطة مغناطيسيتها من المجال المغناطيسي الأرضي، باستثناء حالات نادرة يكون التمغنط فيها نتيجة البرق.

ويمكن تمثيل شدة التمغنط (ش) لصخر ما بالمعادلة التالية

حيث هي شدة التمغنط الطبيعي المتبقي (Natural Re-manent Magnetization) هي شدة التمغنط التأثيري (المحتث) (Induced Magnetization) وهذا يتحدد حسب المعادلة:

 

حيث أن «ق» هي شدة المجال المغناطيسي المؤثر (في هذه الحالة إجمالي شدة المجال المغناطيسي الأرضي الحالي الذي هو في المتوسط حوالي 0.5 اورستيد = 50.000 جاما، ويختلف من موقع لآخر على سطح الأرض في المدى 0.25 – 0.68 اورستيد تقريباً).

«ك» هي ثاتب التمغنط أو قابلية التمغنط لحجم الصخر وهي تساوي صفراً للمواد غير المغناطيسية، ولها قيمة موجبة للمواد متوازية المغناطيسية (Paramagnetic)، وهي عالية جداً في حالة المواد الحديدية (Ferromagnetic) كما أن قيمتها سالبة للمواد معكوسة التمغنط (Diamagnetic).

تتميز بعض الصخور بمغناطيسية متبقية لا علاقة لها بالمجال المغناطيسي الحالي، بل ذات علاقة بالمجال المغنطيسي الأرضي الذي كان سائداً وقت تكوين هذه الصخور.

 

فالصخور النارية بدأت باكتساب مغناطيسيتها فور هبوط درجة حرارة الصهير أو اللابة إلى ما تحت درجة كوري (Curie tempreture).

ويسمى هذا النوع بالمغناطيسية الحرارية المتبقية (Thermoremanent magnetization TRM).

كذلك الحال بالنسبة لبعض الصخور الرسوبية مثل الطين الرقائقي الحولي (Varved Clays)، أو بشكل عام تلك الرسوبيات التي ترسبت في مياه هادئة فإنه أثناء الترسيب تتجه حبيباتها المغناطيسية بعد تمغنطها بالتأثير (بالمجال المغناطيسي السائد عندئذٍ) في اتجاه ذلك المجال.

 

ويعرف هذا النوع بالمغناطيسية الترسيبية المتبقية (Depositional Remanent Magnetization – DRM)، كما أن بعض الصخور قد تحتفظ بمغناطيسية متبقية كيميائية (Chemical Remanent Magnetization).

وذلك في حالة الصخور التي تبلورت وتكونت بعد تفاعل كيميائي، كما هو الحال لبعض أنواع الصخور الرملية الحمراء نتيجة لنمو حبيبات الهيماتيت.

وفي جميع الأحوال فإن مغناطيسية أي صخر تعتمد على تركيبه المعدني بالدرجة الأولى وتاريخه، والعوامل التي أثرت عليه منذ تكوينه، خاصة في حالة تعرضه لدرجات حرارة عالية تفوق درجة كوري، حيث يفقد عندها مغناطيسيته.

وعندما يتمغنط الصخر فإن قابلية تمغنطه هي التي تحدد قيمة واتجاه مجاله المغناطيسي المكتسب بالتأثير (الحث).

 

إن أهم العوامل التي تتحكم في قابلية التمغنط لأي صخر هي:

1- نسبة معادن الحديد فيه، خاصة معادن مجموعتي الماجنيتيت (Fe₃O₄) الفوسبينل (Ulnospinel Fe₂TiO₄) والهيماتيت (Fe₂O₃) والإلمينيت (FeTiO₃) ولعل أهم هذه المعادن هو الماجنيتيت.

2- حجم حبيبات هذه المعادن.

3- طريقة توزيع هذه الحبيبات في الصخر.

 

المغناطيسية الثانوية:

بالإضافة للمغناطيسية المتبقية الأصلية ذات الأنواع المذكوة آنفاً، فإنه غالباً ما يكون لبعض الصخور مغناطيسية متبقية ثانوية، تكون قد اكتسبتها خلال تاريخها الحديث نتيجة وجود حبيبات معادن أكاسيد حديدية غير مستقرة مغناطيسياً في الصخر عند تكوينه.

وقد تنتج مثل هذه المعادن في وقت لاحق بسبب عوامل التجوية مثلاً. وقد تكون هذه الحبيبات ناعمة جداً أو ذات تقسيم بنائي داخلي متشابك، ناتج عن نمو بلورات ذات تراكيب كيميائية مختلفة.

وفي مثل هذه الحالات يصعب على مثل هذه المعادن أن تحتفظ بمغناطيسيتها المتبقية فترة طويلة من الزمن.

 

وإذا ما عزلت هذه المعادن عن أي مجال مغناطيسي فإنها بمرور الوقت تفقد مغناطيسيتها تدريجياً وبطريقة لوغاريتمية، ومن المحتمل أيضاً أن الحبيبات هذه قد تتمغنط باتجاه مواز للمجال المؤثر عليها. وهذا ما يعرف بالتمغنط اللزج (Viscous Magnetization).

وتتفاوت قيم المغناطيسية الثانوية من صخر إلى آخر، وقد تختفي تماماً في بعض الصخور. وللتأكد من وجودها يتم فحص مجموعة عينات صخرية، فإذا كانت المغناطيسية المتبقية الأصلية لجميع العينات واحدة، فهي عديمة المغناطيسية الثانوية، وتحتوي عليهما جميعاً إذا كانت الاتجاهات مبعثرة.

في هذه الحالة يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار التصحيح لأية حركات أو تشوهات قد حدثت للصخور. كما يمكن في بعض الحالات إزالة المغناطيسية الثانوية بتسخين العينات الصخرية لبضع مئات من درجات الحرارة، وتبريدها بمعزل عن أي مجال مغناطيسي.

 

وتَنْبُعْ ضرورة إزالة المغناطيسية الثانيو من صعوبة تفسير اتجاهات المغناطيسية المتبقية الأصلية مع وجود المغناطيسية الثانوية وربما استحالتها.

ومعلوم أنه لدراسة المغناطيسية المتبقية هذه في بعض الصخور دوراً أساسياً في معرفة المجال المغناطيسي الأرضي القديم وفهمه، والاستدلال على شدته والتغيرات في اتجاهاته.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]