Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жердің магнит өрісін зерттеу
Study of Earth's magnetic field in past
Палеомагнетизм (кейде палеомагнетизм) – тау жыныстары, шөгінділер немесе археологиялық материалдарда сақталған Жердің бұрынғы магнит өрісін зерттеу ғылымы. Палеомагнетизм саласында маманданған геофизиктер палеомагнетисттер деп аталады. Тау жыныстарындағы кейбір магниттік минералдар олар пайда болған кездегі Жердің магнит өрісінің бағытын және күшін жаза алады. Бұл жазба геомагниттік өрістің өткендегі қалай өзгергені туралы және тектоникалық плиталардың бұрынғы орналасуы туралы мәліметтер береді. Вулкандық және шөгінді тау жыныстарының құрамындағы геомагниттік керілулердің жазбалары (магнетостратиграфия) – геохронологиялық құрал ретінде қолданылатын уақыт шкаласын ұсынады. Палеомагнетизмнен алынған дәлелдер континенттік дрейф гипотезасын қайта жандандырып, оны қазіргі тақталар тектоникасының теориясына айналдырды. Көрінетін полюстік қозғалыс жолдары континенттік дрейфтің алғашқы геофизикалық дәлелін көрсетті, ал теңіз магниттік аномалиялары теңіз түбінің таралуын дәлелдеді. Палеомагниттік деректер тақталар тектоникасының тарихын уақыт бойынша кеңейте беруде, континенттердің және континенттік фрагменттердің (террандардың) ежелгі орнын және қозғалысын анықтауға мүмкіндік береді. Палеомагнетизм саласы Күн жүйесінің басқа денелерінен, мысалы, Айдың тастары мен метеориттерінен алынған үлгілерді де зерттейді, олардың көмегімен бұл денелердің бұрынғы магнит өрістері мен динамо теориясы зерттеледі. Палеомагнетизм тау жыныстарының магнетизміне негізделген және биомагнетизммен, магниттік құрылымдармен (тастар мен топырақтағы деформацияның көрсеткіштері ретінде қолданылады) және қоршаған ортаның магнетизмімен байланысты.
Paleomagnetism (occasionally palaeomagnetism) is the study of prehistoric Earth's magnetic fields recorded in rocks, sediment, or archeological materials. Geophysicists who specialize in paleomagnetism are called paleomagnetists. Certain magnetic minerals in rocks can record the direction and intensity of Earth's magnetic field at the time they formed. This record provides information on the past behavior of the geomagnetic field and the past location of tectonic plates. The record of geomagnetic reversals preserved in volcanic and sedimentary rock sequences (magnetostratigraphy) provides a time scale that is used as a geochronologic tool. Evidence from paleomagnetism led to the revival of the continental drift hypothesis and its transformation into the modern theory of plate tectonics. Apparent polar wander paths provided the first clear geophysical evidence for continental drift, while marine magnetic anomalies did the same for seafloor spreading. Paleomagnetic data continues to extend the history of plate tectonics back in time, constraining the ancient position and movement of continents and continental fragments (terranes). The field of paleomagnetism also encompasses equivalent measurements of samples from other Solar System bodies, such as Moon rocks and meteorites, where it is used to investigate the ancient magnetic fields of those bodies and dynamo theory. Paleomagnetism relies on developments in rock magnetism and overlaps with biomagnetism, magnetic fabrics (used as strain indicators in rocks and soils), and environmental magnetism.
Тарих
XVIII ғасырда компастың инелері күшті магниттелген шығару орындарының жанында ауытқанын байқаған. 1797 жылы Александр фон Гумбольдт осы магниттелуді найзағайдың соққысына байланысты деп есептеді (және найзағай беткі тау жыныстарын жиі магниттейді). Британ физигі П. М. С. Блэкетт 1956 жылы жоғары сезімтал астатикалық магнитометрді ойлап тауып, палеомагнетизмді дамытуға үлкен үлес қосты. Оның ниеті – геомагниттік өріс Жердің айналымымен байланысты деген теориясын тексеру болды, бірақ ол соңында осы теорияны қабылдамады; алайда, астатикалық магнитометр палеомагнетизмнің негізгі құралына айналып, континенттік дрейф теориясының қайта жандануына себепкер болды. Альфред Вегенер 1915 жылы континенттердің бір кезде біріккенін және кейіннен бір-бірінен алыстағанын алғаш рет ұсынды. Ол көптеген жанама дәлелдер келтіргенімен, оның теориясы екі себепке байланысты кең қабылдау алмады: 1) континенттік дрейфтің механизмі белгісіз болды, және 2) континенттердің уақыт өте қозғалысын қалпына келтірудің жолы болмады. Кит Ранкорн мен Эдвард А. Ирвинг Еуропа және Солтүстік Америка үшін көзге көрінетін полярлық ауысу жолдарын құрды. Бұл қисықтар өзгеше болды, бірақ континенттер 200 миллион жыл бұрын байланыста болған деп есептесек, оларды келісуге болады. Бұл континенттік дрейфтің алғашқы нақты геофизикалық дәлелі болды. Содан кейін 1963 жылы Морли, Вайн және Мэтьюс теңіз магниттік аномалиялары теңіз түбінің кеңеюіне дәлел екенін көрсетті.
As early as the 18th century, it was noticed that compass needles deviated near strongly magnetized outcrops. In 1797, Alexander von Humboldt attributed this magnetization to lightning strikes (and lightning strikes do often magnetize surface rocks). British physicist P. M. S. Blackett provided a major impetus to paleomagnetism by inventing a sensitive astatic magnetometer in 1956. His intent was to test his theory that the geomagnetic field was related to Earth's rotation, a theory that he ultimately rejected; but the astatic magnetometer became the basic tool of paleomagnetism and led to a revival of the theory of continental drift. Alfred Wegener first proposed in 1915 that continents had once been joined together and had since moved apart. Although he produced an abundance of circumstantial evidence, his theory met with little acceptance for two reasons: (1) no mechanism for continental drift was known, and (2) there was no way to reconstruct the movements of the continents over time. Keith Runcorn and Edward A. Irving constructed apparent polar wander paths for Europe and North America. These curves diverged but could be reconciled if it was assumed that the continents had been in contact up to 200 million years ago. This provided the first clear geophysical evidence for continental drift. Then in 1963, Morley, Vine and Matthews showed that marine magnetic anomalies provided evidence for seafloor spreading.
Негізгі қағидалар
Палеомагнетизмді зерттеуге мүмкіндік беретін себеп – темір құрамындағы, мысалы, магнетит сияқты минералдардың Жердің магнит өрісінің бұрынғы полярлығын жаза алуы. Тау жыныстарындағы магниттік іздер әртүрлі механизмдер арқылы қалыптасады.
The study of paleomagnetism is possible because iron bearing minerals such as magnetite may record past polarity of Earth's magnetic field. Magnetic signatures in rocks can be recorded by several different mechanisms.
Термосақталатын магниттеу
Базальт және басқа да магмалық тау жыныстарындағы темір-титан оксиді минералдары, тау жыныстары сол минералдардың Кюри температурасы арқылы салқындаған кезде Жердің магнит өрісінің бағытын сақтап қалуы мүмкін. Магнетиттің, спинель тобының темір оксидінің Кюри температурасы шамамен 580 °C, ал көптеген базальттар мен габбролар 900 °C төмен температурада толығымен кристалданады. Сондықтан минералдық түйіршіктер Жердің магнит өрісімен сәйкестендіру үшін физикалық түрде бұрылмайды, керісінше, олар сол өрістің бағытын тіркеуге қабілетті. Осылайша сақталған жазба термореманенттік магниттелу (ТРМ) деп аталады. Магмалық тау жыныстары кристалданудан кейін суығанда күрделі тотығу реакциялары жүруі мүмкін, сондықтан Жердің магнит өрісінің бағыттары әрқашан дәл жазылмайды және жазба міндетті түрде сақталмайды. Дегенмен, мұхит қабығының базальттарындағы жазбалар жеткілікті түрде жақсы сақталған, бұл теңіз түбінің таралуы және плиталық тектоникаға қатысты теорияларды дамытуда маңызды рөл атқарды. ТРМ керамикалық пештерде, ошақтарда және күйдірілген саз ғимараттарда да тіркелуі мүмкін. Археологиялық материалдардағы термореманенттік магниттелуді зерттеуге негізделген ғылым археомагниттік тарихтау деп аталады. Жаңа Зеландияның маори халқы қыш ыдыс жасамаса да, олардың 700-800 жылдық бумен пісіретін пештері, яғни hāngī, жеткілікті археомагниттік материалды қамтамасыз етеді.
Iron titanium oxide minerals in basalt and other igneous rocks may preserve the direction of Earth's magnetic field when the rocks cool through the Curie temperatures of those minerals. The Curie temperature of magnetite, a spinel group iron oxide, is about 580 °C, whereas most basalt and gabbro are completely crystallized at temperatures below 900 °C. Hence, the mineral grains are not rotated physically to align with Earth's magnetic field, but rather they may record the orientation of that field. The record so preserved is called a thermoremanent magnetization (TRM). Because complex oxidation reactions may occur as igneous rocks cool after crystallization, the orientations of Earth's magnetic field are not always accurately recorded, nor is the record necessarily maintained. Nonetheless, the record has been preserved well enough in basalts of oceanic crust to have been critical in the development of theories of sea floor spreading related to plate tectonics. TRM can also be recorded in pottery kilns, hearths, and burned adobe buildings. The discipline based on the study of thermoremanent magnetisation in archaeological materials is called archaeomagnetic dating. Although the Māori people of New Zealand do not make pottery, their 700 to 800 year old steam ovens, or hāngī, provide adequate archaeomagnetic material.
Детрит қалдықтарын магниттеу
Толығымен басқа процесте шөгінділердегі магниттік түйіршіктер шөгіну кезінде немесе одан кейін магнит өрісімен бағытталуы мүмкін; бұл детриттік қалдық магниттелу деп аталады. Егер магниттелу түйіршіктер шөгіп жатқанда пайда болса, нәтижесі шөгінділік детриттік қалдық магниттелу болады; егер ол шөгінуден кейін көп ұзамай пайда болса, нәтижесі шөгінуден кейінгі детриттік қалдық магниттелу болады.
In a completely different process, magnetic grains in sediments may align with the magnetic field during or soon after deposition; this is known as detrital remanent magnetization. If the magnetization is acquired as the grains are deposited, the result is a depositional detrital remanent magnetization; if it is acquired soon after deposition, it is a post depositional detrital remanent magnetization.
Химиялық қалдықтарды магниттеу
Үшінші процесс кезінде магниттік түйіршіктер химиялық реакциялар арқылы өсіп, пайда болған сәтте магнит өрісінің бағытын жазады. Бұл өріс химиялық қалдық магниттелу (ХҚМ) арқылы тіркеледі. Оның кең таралған түрі – гематит минералы, тағы бір темір оксиді. Гематит тау жынысындағы басқа минералдардың, соның ішінде магнетиттің химиялық тотығу реакциялары нәтижесінде түзіледі. Қызыл түсті тау жыныстары, кластикалық шөгінді тау жыныстары (мысалы, құмтастар) шөгінді диагенез кезінде пайда болған гематиттың әсерінен қызыл түске боялады. Қызыл түсті тау жыныстарындағы ХҚМ белгілері өте пайдалы және магнитостратиграфиялық зерттеулерде жиі қолданылады.
In a third process, magnetic grains grow during chemical reactions and record the direction of the magnetic field at the time of their formation. The field is said to be recorded by chemical remanent magnetization (CRM). A common form is held by the mineral hematite, another iron oxide. Hematite forms through chemical oxidation reactions of other minerals in the rock including magnetite. Red beds, clastic sedimentary rocks (such as sandstones) are red because of hematite that formed during sedimentary diagenesis. The CRM signatures in red beds can be quite useful, and they are common targets in magnetostratigraphy studies.
Қолданбалар
Палеомагниттік дәлелдер, кері айналымдар және полярлық қабыну деректері 1960 және 1970 жылдары континенттік дрейф және плиталық тектоника теорияларын растауда шешуші роль атқарды. Террандардың тарихын реконструкциялаудағы палеомагниттік дәлелдердің кейбір қолданыстары әлі де дау тудыруда. Палеомагниттік дәлелдер сондай-ақ тау жыныстары мен процестердің мүмкін жастарын анықтау және жер қыртысының бөліктерінің деформациялық тарихын қайта құру үшін қолданылады. Кері магнитостратиграфия көбінесе қазбалар мен гоминидтердің қалдықтары табылған жерлердің жасын бағалау үшін пайдаланылады. Ал, белгілі жастағы қазба үшін палеомагниттік деректер қазбаның орналасқан ендігін анықтауға мүмкіндік береді. Мұндай палеоендік шөгіндінің қалыптасқан геологиялық ортасы туралы мәліметтер ұсынады. Палеомагниттік зерттеулер геохронологиялық әдістермен біріктіріліп, магниттік жазба сақталған тау жыныстарының абсолютті жасын анықтауға қолданылады. Базальт сияқты магмалық жыныстар үшін калий-аргон және аргон-аргон геохронологиясы жиі қолданылады.
Paleomagnetic evidence of both reversals and polar wandering data was instrumental in verifying the theories of continental drift and plate tectonics in the 1960s and 1970s. Some applications of paleomagnetic evidence to reconstruct histories of terranes have continued to arouse controversies. Paleomagnetic evidence is also used in constraining possible ages for rocks and processes and in reconstructions of the deformational histories of parts of the crust. Reversal magnetostratigraphy is often used to estimate the age of sites bearing fossils and hominin remains. Conversely, for a fossil of known age, the paleomagnetic data can fix the latitude at which the fossil was laid down. Such a paleolatitude provides information about the geological environment at the time of deposition. Paleomagnetic studies are combined with geochronological methods to determine absolute ages for rocks in which the magnetic record is preserved. For igneous rocks such as basalt, commonly used methods include potassium–argon and argon–argon geochronology.