Il magnetismo fossile o paleomagnetismo analizza il magnetismo delle rocce per risalire alle direzione fossile del campo magnetico terrestre (CMT) e le sue inversioni, attraverso la misura della magnetizzazione acquisita dalle rocce al momento della loro formazione.
Fin dalla fine del XVIII secolo era nota l’esistenza di rocce aventi un’intensa magnetizzazione propria, considerata l’effetto di fulmini caduti sugli affioramenti geologici.
Fin dalla fine del XVIII secolo era nota l’esistenza di rocce aventi un’intensa magnetizzazione propria, considerata l’effetto di fulmini caduti sugli affioramenti geologici.
Gli studi seguenti su lave molto recenti hanno condotto alla conclusione che una roccia ignea acquisisce durante la sua formazione una magnetizzazione parallela al campo magnetico terrestre locale.
Già nella seconda metà del XIX secolo il fisico italiano Macedonio Melloni (1798-1854) aveva osservato che gran parte delle lave dei vulcani attivi italiani presentava una magnetizzazione con direzione parallela a quella del campo magnetico terrestre attuale e che tale magnetizzazione sembrava avere un carattere definivo.
Sebbene le prime applicazioni paleomagnetiche delle misure della magnetizzazione delle rocce fossero effettuate già alla fine del XIX secolo e nei primi decenni del XX (ad esempio il francese R. Chevallier nel 1925 era riuscito a ricostruire la variazione secolare del campo magnetico terrestre negli ultimi 2000 anni utilizzando la magnetizzazione delle lave dell'Etna), esse avevano scarsa credibilità perché si riteneva che la magnetizzazione non potesse essere conservata dalle rocce per intervalli di tempo molto lunghi.
Solo dopo il 1950, quando il fisico francese Louis Néel (1904-2000) elaborò la teoria della magnetizzazione con la quale dimostrò che alcuni tipi di magnetizzazione posseduta dalle rocce potevano restare invariati anche durante tutta la storia geologica della Terra.
Una variazione di campo magnetico, così come di campo gravitazionale terrestre, può essere percepito soltanto indirettamente attraverso la forza esercitata sulla materia circostante.
Una variazione di campo magnetico, così come di campo gravitazionale terrestre, può essere percepito soltanto indirettamente attraverso la forza esercitata sulla materia circostante.
Informazioni riguardo al magnetismo fossile si ottengono dallo studio di molte rocce ignee (lave basaltiche) e sedimentarie (arenarie rosse), contenenti minerali magnetici che registrano fedelmente la direzione del campo magnetico presente al momento della loro formazione.
Quando la temperatura di un magma scende al di sotto di un valore, detto punto di Curie (diverso a seconda del minerale), i minerali magnetizzabili (per esempio, la magnetite) cristallizzano, magnetizzandosi secondo la direzione del campo magnetico esistente in quel momento. Ciò può avvenire sia quando un magma solidifica in profondità, dando origine a una roccia intrusiva, sia quando una lava effusa si raffredda sulla superficie terrestre.
Nel caso di rocce sedimentarie clastiche, quando avviene la deposizione del materiale detritico sul fondo di un bacino sedimentario (per esempio, un lago), le particelle di minerali magnetizzabili presenti si orientano secondo la direzione del campo magnetico presente in quel momento sulla Terra.
Le rocce vulcaniche sono ottimali per le misurazioni, perché si raffreddano più rapidamente rispetto alle variazioni del campo geomagnetico e indicano una misura istantanea del CMT .
Nelle rocce sedimentarie, invece, la registrazione del paloeocampo magnetico è funzione del processo e dell’ambiente deposizionale nel quale si sedimentano i granuli magnetizzabili.
Nelle rocce sedimentarie, invece, la registrazione del paloeocampo magnetico è funzione del processo e dell’ambiente deposizionale nel quale si sedimentano i granuli magnetizzabili.
La raccolta dei campioni sedimentari per l’analisi paleomagnetica deve essere molto accurata: essenziale è, infatti, raccogliere campioni orientati, sui quali si può identificare un polo nord magnetico attuale e le eventuali inclinazioni di origine tettonica, per permettere in una fase successiva le dovute correzioni.
Il processo mediante il quale il sedimento acquista memoria magnetica del campo magnetico terrestre esistente al momento della sua formazione, deve tenere conto che:
1. durante la deposizione, i granuli magnetici tendono a depositarsi nella direzione del CM
2. i granuli magnetici in seguito possono ancora variare il loro orientamento per movimenti di assestamento
3. quando il fondo si compatta, i granuli magnetici si saldano sul posto, rigidamente orientati nella direzione del CM
Le rocce contengono percentuali di minerali dotati di proprietà magnetiche, che al variare del valore della suscettività magnetica, in base alla temperatura e all’intensità di campo, inducono alla classificazione in:
• Paramagnetiche con suscettività magnetica positiva
• Diamagnetiche con suscettività megnetica negativa
• Ferromagnetiche con suscettività magnetica positiva maggiore rispetto alle altre sostanze.
• Diamagnetiche con suscettività megnetica negativa
• Ferromagnetiche con suscettività magnetica positiva maggiore rispetto alle altre sostanze.
I più importanti sono gli ossidi (composti binari metallo-ossigeno) della serie ferro-titanio, la cui composizione può essere espressa attraverso un diagramma ternario TiO2-FeO-Fe2O3 come quello proposto in figura a lato. 
In questi materiali, i momenti magnetici di atomi che si trovano adiacenti nel reticolo cristallino interagiscono fortemente tra di loro grazie ad una potente energia intramolecolare, all’interno di determinate regioni della materia.
Il Diagramma ternario FeO-TiO2-Fe2O3 indica le principali soluzioni solide. (Da McElhinny M.W., McFadden P.L. (2002), 39 )
In questi materiali, i momenti magnetici di atomi che si trovano adiacenti nel reticolo cristallino interagiscono fortemente tra di loro grazie ad una potente energia intramolecolare, all’interno di determinate regioni della materia.
Il Diagramma ternario FeO-TiO2-Fe2O3 indica le principali soluzioni solide. (Da McElhinny M.W., McFadden P.L. (2002), 39 )
Lo studio delle paleodirezioni del campo geomagnetico registrato nei campioni di roccia di età diversa e in diverse zone della Terra (Magnetostratigrafia) ha reso possibile la compilazione di una "scala delle polarità geomagnetiche" dove sono riportate le inversioni del campo magnetico terrestre nel passato.
Le inversioni di polarità del campo magnetico del pianeta, documentate dallo stato di magnetizzazione assunto dalle rocce ignee (basalti) dei fondali oceanici (bande a magnetizzazione normale/inversa speculari rispetto le dorsali oceaniche), ha fornito in questo modo una delle prime prove a sostegno della teoria dell’espansione dei fondali oceanici e della tettonica a placche.
Il paleomagnetismo è un supporto fondamentale a sostegno della teoria della tettonica a placche nel corso delle ere geologiche durante gli eventi orogenici e inoltre è assai utile per datare le rocce ignee e sedimentarie, grazie alle inversioni del campo magnetico in esse registrate, studiando la direzione di magnetizzazione dei minerali magnetici, che permette di risalire all’intensità e alla direzione del campo magnetico terrestre presente al momento della formazione della roccia stessa.
Il Paleomagnetismo è una disciplina geofisica di grande interesse per la storia della Terra, ma non solo: si è rivelata utile anche per la cosmologia planetaria del Sistema Solare…(continua)
