05-Paleomagnetismo-reconstrucciones-paleogeograficas-I-2016

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GEOTECTONICA
Reconstrucciones Paleogeográficas:
Paleomagnetismo
y 
El Campo Magnético Terrestre
Alfred
 
Wegener
 
(1880-1930): Deriva Continental
Su Teoría de la Deriva Continental fue “destruida” por los geofísicos 
(ej. Jeffreys) entre 1920 y 1940
Wegener
 
propuso que los continentes actuales 
habían estado unidos en un único 
supercontinente al que llamó
 
Pangea
Los tiempos y mecanismos propuestos por 
Wegener
 
fueron errados y llevaron a que su 
teoría fuera olvidada
Entre 1950 y 1960, las investigaciones de la 
batimetría oceánica y de la memoria magnética 
de las rocas hicieron renacer la Teoría de 
Wegener
 
generando la revolución más 
importante de las Ciencias de la Tierra:
Tectónica de Placas 
A fines de los ´50, otros geofísicos 
la resucitaron
Stanley
 
K. Runcorn
 
(1922-1995)
Harold
 
Jeffreys
 
(1891-1989)
Sus argumentos en contra de la Teoría de 
Wegener la llevaron a la desacreditación 
y el olvido
Reconstrucciones Paleogeográficas: Como se obtienen?
Chris Scotese – Paleomap Project
Reconstrucciones Paleogeográficas
•
 
Dos tipos (jerarquías) 
–
 
Distribución de continentes y océanos en el globo 
•
 
Gran escala, cambios lentos, tectónica de placas y procesos 
planetarios (e.g. desplazamiento polar verdadero, grillas de 
hot-spots)
–
 
Distribución de tierras y mares, montañas y cuencas
•
 
Escalas temporales y espaciales más pequeñas y variadas, 
tectónica regional y local, cambios eustáticos, clima, etc.
Reconstrucciones paleogeográficas
 
a gran escala (primer 
tipo) son necesarias para las detalladas (segundo tipo) 
-
 
Basadas en dos factores aparentemente no relacionados 
-
 
Unos pocos minerales pueden registrar la dirección y el 
sentido del Campo Magnético Terrestre poco tiempo 
después de formarse
-
 
El Campo Magnético Terrestre ha tenido una geometría 
particular y estable y a su vez ha revertido su polaridad 
en forma aperiódica
 
a lo largo de la historia del planeta 
Reconstrucciones paleogeográficas
 
a gran escala
PALEOMAGNETISMO
Louis Neel
 
(1904-2000)
 1970 Physics
 
Nobel
 
Prize
Neel
 
fue uno de los principales científicos que sentaron la base 
física para entender el proceso de adquisición de la 
magnetización remanente. 
Bases Físicas del Paleomagnetismo
FERROMAGNETISMOFERROMAGNETISMO
•
 
Variante particular del Paramagnetismo. 
•
 
Se produce en elementos de la serie del Fe (1a serie de 
transición)
•
 
Momento magnético producido por el spin
 
de los 
electrones no apareados en el orbital 3d
•
 
Determinado por distancia interatómica entre cationes (ej.
 Fe)
•
 
Magnetización acoplada entre electrones de átomos 
vecinos debido a Principio de Exclusión de Pauli
 
(4 
números cuánticos que definen al electrón no pueden 
repetirse)
•
 
Electrones comparten órbitas de átomos vecinos: se 
condicionan mutuamente == acoplamiento magnético
•
 
Magnetización Espontánea 
Balances energBalances energééticos en un material ticos en un material 
ferromagnferromagnééticotico
•
 
Energía de Interacción: Entre campo magnético 
externo y momentos magnéticos atómicos (efecto 
ordenador)
•
 
Energía de permuta: Entre átomos vecinos por 
acoplamiento magnético de los electrones (efecto 
ordenador)
•
 
Energía térmica: agitación térmica (efecto 
desordenador)
Principales Minerales FerromagnPrincipales Minerales Ferromagnééticosticos
•
 
Magnetita (Fe3O4)
•
 
Hematita
 
(αFe2O3)
•
 
Maghemita
 
(γFe2O3)
•
 
Pirrotina (FeS1+x , x≈0.14)
•
 
Goethita
 
(FeOOH)
•
 
Otros: greigita, hierro nativo, níquel, etc.
MAGNETIZACIMAGNETIZACIÓÓN ESPONTN ESPONTÁÁNEANEA
•
 
La interacción por permuta provoca la generación 
de una magnetización espontánea en los materiales 
ferromagnéticos.
•
 
La dirección de la magnetización está
 condicionada por:
–
 
Anisotropía Magnetocristalina
–
 
Anisotropía de Forma
Dominios MagnDominios Magnééticosticos
•
 
A partir de cierto tamaño crítico las fuerzas magnetoestáticas
 no permiten mantener una magnetización homogénea en el 
grano magnético:
Subdivisión en Dominios Magnéticos:
Dominios Simples (SD), Pseudosimples
 
(PSD), 
Multiples
 
(MD)
Tiempo de RelajaciTiempo de Relajacióón de la Remanencian de la Remanencia
•
 
Definido por la ecuación de Neel:
•
 
τ
 
= 1/C exp
 
(hc
 
. js
 
. V)/(2K.T)
•
 
τ
 
tiempo de relajación
•
 
C
 
: cte. Cuántica
•
 
hc: fuerza coercitiva
•
 
js
 
: magnetización de saturación
•
 
V: volumen del grano
•
 
K: cte. de Boltzmann
•
 
T: temp.
 
°K
Los granos magnéticos 
alternan su 
magnetización 
espontánea en ambos 
sentidos según sus 
tiempos de relajación.
 En presencia de un 
campo magnético 
externo existe un 
sentido preferencial 
para las 
magnetizaciones, por 
lo que en todo 
momento tiende a 
quedar una 
magnetización 
paralela al campo 
aplicado
Líneas de igual
 
τ
 
en un gráfico
 
T vs
 
V según ecuación de 
Neel
 
para magnetitas esféricas
Tipos de MagnetizaciTipos de Magnetizacióónn
-
 
MagnetizaciMagnetizacióón Tn Téérmicarmica
Bloqueo de la remanencia magnética por descenso 
de la temperatura (Ley de Neel)
-
 
Magnetización Química
Bloqueo de la remanencia magnética por aumento 
del tamaño de grano (Ley de Neel)
-
 
Magnetización Detrítica
Bloqueo mecánico de granos magnéticos 
orientados en el sedimento por compactación y 
diagénesis
Tipos de MagnetizaciTipos de Magnetizacióónn
-
 
Magnetización Térmica
Bloqueo de la remanencia magnética por descenso 
de la temperatura (Ley de Neel)
--
 
MagnetizaciMagnetizacióón n QuQuíímicamica
Bloqueo de la remanencia magnética por aumento 
del tamaño de grano (Ley de Neel)
-
 
Magnetización Detrítica
Bloqueo mecánico de granos magnéticos 
orientados en el sedimento por compactación y 
diagénesis
Líneas de igual
 
τ
 
en un gráfico
 
T vs
 
V según ecuación de 
Neel
 
para magnetitas esféricas
Tipos de MagnetizaciTipos de Magnetizacióónn
-
 
Magnetización Térmica
Bloqueo de la remanencia magnética por descenso 
de la temperatura (Ley de Neel)
-
 
Magnetización Química
Bloqueo de la remanencia magnética por aumento 
del tamaño de grano (Ley de Neel)
--
 
MagnetizaciMagnetizacióón n DetrDetrííticatica
Bloqueo mecánico de granos magnéticos 
orientados en el sedimento por compactación y 
diagénesis
Magnetización remanente detrítica 
(depositacional)
•
 
Regímenes de baja energía
•
 
Granos magnéticos sufren torque
 
por acción de H
•
 
Orientación mecánica de los granos: m
 
tiende a ser // a H
Magnetización remanente detrítica
Magnetización 
remanente detrítica 
(post-depositacional)
•
 
Partículas magnéticas 
pequeñas tienden a 
orientarse por acción de H 
con suficiente espacio 
poral
Magnetización Primaria:
Edad equivalente a la de la rocaEdad equivalente a la de la roca
Magnetización Secundaria:
••
 
Edad menor a la de la rocaEdad menor a la de la roca
Magnetizaciones secundarias
–
 
Minerales ferromagnéticos secundarios 
(magnetización química)
–
 
Magnetización viscosa (por efecto del tiempo)
–
 
Magnetización termoviscosa
 
(tiempo +temp.)
–
 
Magnetización isotérmica (rayos)
–
 
Magnetización térmica parcial (eventos 
térmicos posteriores)
Objetivo Principal de los estudios Paleomagnéticos
Identificar, reconocer y determinar las diferentes 
magnetizaciones
Roca
Magnetización Primaria (térmica, química o
detrítica)
Roca
Parte de los mismos granos minerales que 
poseían la magnetización primaria o 
nuevos granos minerales adquirirán una 
magnetización secundaria (química, 
viscosa, térmica, etc)
Roca
En distintos momentos de la historia 
geológica se podrán adquirir más de 
una remanencia secundaria
La Magnetización Remanente Natural de 
las Rocas es la sumatoria vectorial de la 
magnetización primaria y una o más 
magnetizaciones secundarias
Muestreo Muestreo PaleomagnPaleomagnééticotico
Estudio Estudio PaleomagnPaleomagnééticotico
 
de la F. Pavde la F. Pavóón: 12 sitios (83 muestras)n:12 sitios (83 muestras)
 cada sitio corresponde a un cada sitio corresponde a un ““instanteinstante””
 
de tiempo geolde tiempo geolóógico gico 
(colada, dique, estrato) (colada, dique, estrato) 
Sistema de muestreo jerárquico
Muestreo Paleomagnético
Cada sitio representa un nivel estratigráfico: “un instante geológico”
El objetivo es “muestrear”
 
el paleocampo
 
magnético de modo de 
obtener un promedio de su dirección en una época pasada
El método paleomagnético
 involucra el estudio de numerosas 
muestras para obtener un resultado 
confiable
Técnicas desmagnetizantes
Objetivo:
 
Descomponer el magnetismo remanente natural en sus 
componentes vectoriales (mediante energía térmica o de 
interacción). Cada componente tiene un origen propio (tipo de 
remanencia, edad, mineral portador, proceso geológico asociado, 
etc.)
Método: Aplicación progresiva de procesos desmagnetizantes
 (Temperatura o Campos magnéticos). Aislado y definición de 
componentes vectoriales (Análisis de componente principal, resta 
vectorial, etc.)
Análisis:-Consistencia intra-sitio
-Pruebas de Campo (edad relativa de la magnetización)
-Mineralogía portadora (origen y edad)
-Prueba de la reversión 
Resultado:
 
Definición de la dirección del campo paleomagnético
 original en cada sitio (por ende su polaridad)
•
 
Laboratorio de Paleomagnetismo
 
de la Universidad de Buenos Aires
Desmagnetización térmica
 (competencia entre energía de permuta y energía térmica). Se 
elimina paulatinamente la magnetización remanente disminuyendo 
los tiempos de relajación al aumentar la temperatura
Desmagnetización por campos magnéticos 
alternos linealmente decrecientes (AF)
•
 
Los dominios magnéticos se 
remagnetizan
 
en direcciones 
aleatorias perdiendo su 
remanencia original
(Competencia entre energía 
de permuta y energía de 
interacción)
La Remanencia Magnética 
es una suma vectorial de 
las diversas componentes.
 La desmagnetización 
progresiva permite 
descomponer la 
remanencia natural en sus 
componentes individuales
Los vectores individuales representan componentes 
magnéticas con un origen y edad propios
Representación vectorial en el plano (gráficos de Zijderveld)
Se representan dos planos ortogonales (vertical y horizontal) 
superpuestos. No se representa el vector completo sino su extremo
Las distintas componentes 
magnéticas pueden no 
superponer sus espectros 
energéticos, superponerlos 
parcialmente o en su totalidad.
Trayectorias lineales durante el 
proceso desmagnetizante
 indican eliminación de un solo 
vector: método para 
determinar la componente 
magnética
Consistencia direccional
El primer criterio esencial para validar un dato paleomagnético
 
es 
que exista consistencia direccional.
Las componentes aisladas deben ser similares en las diferentes 
muestras de un sitio. Se puede determinar estadísticamente el 
grado de consistencia.
Parámetros estadísticos (Fisher, 1953):
Alfa95: radio del círculo alrededor de la dirección media con 
95% de certeza de incluir la verdadera dirección
Kappa (k):
 
Parámetro de agrupamiento. A mayor k mayor 
agrupamiento
Segmento Central: Zona A
Sitio 30 Sitio 30
Coordenadas
paleogeográficas
Formación Las Flores
Sitio 32 Sitio 32
Coordenadas
paleogeográficas
Sitio 33 Sitio 33
Coordenadas
paleogeográficas
Componente b1 Componente b1
El mejor o peor agrupamiento de 
las direcciones de remanencia de 
un mismo sitio está
 
representado 
por el tamaño del ángulo de 
confianza (alfa95).
Un mayor número de 
observaciones (muestras 
independientes) permite reducir 
el alfa95. 
Las direcciones de remanencia se 
refieren a la posición geográfica 
(in situ), pero también a la 
paleohorizontal. Se debe 
reconocer la paleohorizontal
 
en 
las rocas en estudio.
Presentación de los datos paleomagnéticos
Definidas las direcciones de las componentes 
consistentes resta determinar la edad y 
origen de cada una.
Pruebas de Campo
Determinación de la edad de la Remanencia
 
Pruebas de Campo:
 
Fold-Test
Determinación de la edad de la remanencia
Prueba del Conglomerado
Pruebas de Campo
•
 
Test
 
de Plegamiento: permite determinar edad de la componente respecto a los 
movimientos tectónicos que afectaron a la unidad
•
 
Test
 
del Conglomerado: permite definir si la componente es anterior o posterior 
al conglomerado
•
 
Test
 
del Contacto Igneo: permite definir edad de la componente respecto a la 
intrusión de un cuerpo igneo
•
 
Test
 
de la Discordancia: permite evaluar si la componente respeta 
discordancias (remanencia primaria)
•
 
Test
 
de la Consistencia Regional:
 
la presencia de unna
 
componente en diversas 
litologías de igual edad en una amplia región es indicio de remanencia primaria 
(criterio más debil)
•
 
Test
 
de la Reversión: permite evaluar si la componente fue adquirida durante un 
lapso prolongado (presencia de reversiones de polaridad)
Estudios Complementarios 
(petrografía, propiedades magnéticas)
•
 
Sirven para caracterizar los portadores de la 
remanencia, su origen y paragénesis
Microscopía
 
por reflexión
Microscopía
 
electrónica de barrido (SEM) 
de magnetita biogénica (bacterias 
magnetotácticas)
0 100 200 300 400 500 600 700 800 T [°C]
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Kt
[E-6]
0 100 200 300 400 500 600 700 800 T [°C]
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Kt
[E-6]
G1 G3
Estudios de propiedades magnéticas para 
caracterizar los portadores de la remanencia
Curvas termomagnéticas
 
(K vs
 
T) permiten determinar principales 
portadores minerales
	GEOTECTONICA
	Número de diapositiva 2
	Número de diapositiva 3
	Número de diapositiva 4
	Número de diapositiva 5
	Reconstrucciones Paleogeográficas
	Número de diapositiva 7
	Louis Neel (1904-2000)� 1970 Physics Nobel Prize
	FERROMAGNETISMO
	Número de diapositiva 10
	Balances energéticos en un material ferromagnético
	Principales Minerales Ferromagnéticos
	MAGNETIZACIÓN ESPONTÁNEA
	Dominios Magnéticos
	Tiempo de Relajación de la Remanencia
	Los granos magnéticos alternan su magnetización espontánea en ambos sentidos según sus tiempos de relajación.� En presencia de un campo magnético externo existe un sentido preferencial para las magnetizaciones, por lo que en todo momento tiende a quedar una magnetización paralela al campo aplicado
	Líneas de igual τ en un gráfico T vs V según ecuación de Neel para magnetitas esféricas
	Tipos de Magnetización �
	Tipos de Magnetización �
	Líneas de igual τ en un gráfico T vs V según ecuación de Neel para magnetitas esféricas
	Tipos de Magnetización �
	Magnetización remanente detrítica (depositacional) 
	Magnetización remanente detrítica
	Magnetización remanente detrítica (post-depositacional)
	Magnetización Primaria:�
	Magnetización Secundaria:�
	Número de diapositiva 27
	Número de diapositiva 28
	Número de diapositiva 29
	Estudio Paleomagnético de la F. Pavón: 12 sitios (83 muestras)�cada sitio corresponde a un “instante” de tiempo geológico (colada, dique, estrato) ��
	Número de diapositiva 31
	Número de diapositiva 32
	Número de diapositiva 33
	Técnicas desmagnetizantes�
	Número de diapositiva 35
	Desmagnetización térmica�(competencia entre energía de permuta y energía térmica). Se elimina paulatinamente la magnetización remanente disminuyendo los tiempos de relajación al aumentar la temperatura�
	Desmagnetización por campos magnéticos alternos linealmente decrecientes (AF)
	La Remanencia Magnética es una suma vectorial de las diversas componentes.�La desmagnetización progresiva permite descomponer la remanencia natural en sus componentes individuales
	Número de diapositiva 39
	Número de diapositiva 40
	�����
	Consistencia direccional
	Número de diapositiva 43
	Presentación de los datos paleomagnéticos
	Número de diapositiva 45
	Determinación de la edad de la Remanencia��Pruebas de Campo:��Fold-Test
	Número de diapositiva 47
	Número de diapositiva 48
	Pruebas de Campo
	Estudios Complementarios �(petrografía, propiedades magnéticas)
	Estudios depropiedades magnéticas para caracterizar los portadores de la remanencia