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paléomagnétisme

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paléomagnétisme

Étude de l'histoire du champ magnétique terrestre ou géomagnétisme.

Les modifications du champs magnétique terrestre

Les particules magnétiques (notamment les oxydes de fer comme la magnétite) contenues dans les roches sédimentaires ou volcaniques restent figées suivant la direction du champ magnétique terrestre de l'époque à laquelle elles se sont formées. L'histoire du champ magnétique terrestre peut ainsi être reconstituée en étudiant cette aimantation thermorémanente (ATR) fossilisée dans les roches.

Il en ressort une grande variabilité du champ avec des alternances de forte et de faible intensité, et des phases pendant lesquelles la direction du champ magnétique s'inverse complètement. On a ainsi établi une échelle paléomagnétique pour les 4 derniers millions d'années, montrant une série d'inversions du champ magnétique (11, la dernière s'étant produite il y a 780 000 ans). On observe de longues périodes calmes comme au crétacé où le champ magnétique a gardé une polarité normale pendant plus de 34 millions d'années (entre − 117 Ma et − 83 Ma). Ces périodes alternent avec des phases agitées. Les inversions sont à l'origine des anomalies magnétiques des océans, que présente la croûte océanique ; celle-ci est caractérisée par l'alternance de bandes aimantées dans un sens ou dans l'autre, symétriques par rapport aux dorsales où la croûte s'est formée (→ expansion des fonds océaniques). L'inversion est quasi instantanée à l'échelle des temps géologiques : en seulement 1 000 à 2 000 ans, le pôle Nord magnétique suit, à la surface du globe, une trajectoire complexe et sinueuse et se retrouve au pôle opposé. Le paléomagnétisme permet également de reconstituer les déplacements des grandes masses continentales au cours des temps géologiques (→ tectonique).

Les causes des inversion du champ magnétique terrestre

Le déclenchement des inversions du champ magnétique serait lié à l'existence d'instabilités thermiques détectées à la frontière entre le noyau et le manteau terrestre. Mais on ne savait pas si ces instabilités étaient la cause ou la conséquence des perturbations du régime convectif du noyau. Aujourd’hui, on a mis en évidence la relation entre les inversions du champ magnétique et la répartition des plaques lithosphériques. Vers 2 900 km de profondeur, le mouvement du noyau externe liquide agit sur la disposition des pôles magnétiques. Mais les inversions du champ magnétique sont influencées par le manteau sus-jacent. En effet, elles sont déclenchées lorsque les mouvements du fer en fusion ne sont plus symétriques par rapport au plan de l'équateur terrestre. Ce phénomène débute à la frontière entre le manteau et le noyau (discontinuité de Gutenberg) puis gagne l'ensemble du noyau externe.

Ainsi, lors des mouvements des plaques tectoniques, plus les centres de gravité des continents s’éloignent de l'équateur, plus les inversions des pôles magnétiques augmentent. Soit ces mouvements lithosphériques ne sont que le reflet de ces convections de matières qui sont à l’origine des inversions magnétiques, soit leurs mouvements modifieraient la répartition des pôles. Dans les deux cas, ce sont bien les flux de péridotites externes au noyau qui provoquent l'asymétrie des écoulements dans le noyau liquide, et déterminent la fréquence des inversions.