Batuan magnetik pertama dikenal dengan istilah lodestone (magnetite)

Sifat menarik dari lodestone diketahui oleh orang Cina dan Yunani di zaman kuno.

Pengamatan awal pada magnet telah dilakukan oleh filsuf

Yunani, Thales, pada abad keenam SM serta berdasarkan literatur Cina antara abad ketiga SM.

Namun, sifat yang dijelaskan oleh Thales masih dalam hal animisme.

Di Cina nama untuk magnet adalah ci shi atau loving stone.

Bentuk awal dikenal kompas magnetik ditemukan oleh orang Cina abad pertama Masehi.

Kompas berupa sendok lodestone berputar di pelat halus, dibangun oleh Wang Chen-To

Sendok tersebut akan mengubah arahnya ke arah sumbu utama, menunjuk utara-selatan.

Sendok tersebut diduga memperoleh magnetisasi thermoremanent oleh pemanasan dan pendinginan yang melalui Titik Curie pada saat menunjuk utara-selatan.

Semakin besar magnetisasi yang dihasilkan oleh sendok maka gesekan sendok dengan pelat semakin kecil.

Seiring berkembangnya waktu, ditemukan berbagai jenis kompas magnetik sederhana dengan cara magnet mengambang dan berputar.

Pada abad yang sama dikemukakan ide mengenai kutub pada lodestone. Untuk pertama kalinya dikemukakan teori arah magnetik (Smith, 1968).

Ide arah utara-selatan kompas pertama kali dipertanyakan oleh Roger Bacon pada 1266 . Beberapa tahun kemudian Petrus Peregrinus (Peter Wayfarer), seorang sarjana Italia dari Picardy. Dia menjelaskan bahwa lodestone terdapat banyak di belahan dunia, dan arahnya magnetisasi dari lodestone mungkin saja berbeda-beda. Jadi apakah arah magnetik harus universal?

Peregrinus mendefinisikan konsep polaritas untuk pertama kalinya di Eropa. Dia menemukan meridian magnetik dan menunjukkan beberapa cara untuk menentukan posisi kutub.

Ia kemudian menemukan sifat dipole magnet, bahwa gaya magnet paling kuat dan vertikal berada di kutub, dan menjadi yang pertama untuk merumuskan adanya gaya tarik dan tolak menolak.

Kutub utara akan menarik kutub selatan dari benda magnetik dalam pengaruh medan magnet.

Kutub selatan akan menarik kutub utara dari benda magnetik dalam pengaruh medan magnet.

Paralel terhadap arah kutub utara-selatan

magnet.

Kurva akan semakin banyak jika medan magnetnya semakin besar

Medan magnet paling besar ada di kutub-kutubnya dan paling kecil di tengahnya

Dibangkitkan oleh gerak konveksi fluida di outer core.

Teori Geodinamo: gerakan dalam bumi yang mengubah energi mekanik (konveksi fluida logam) menjadi energi listrik yang akan menghasilkan medan magnet.

Medan magnet dihasilkan oleh gerakan fluida tak stabil dan tak seragam seperti medan magnet yang dihasilkan magnet batang

Medan magnet bumi dapat divisualisasikan seperti dihasilkan oleh magnet batang besar dalam bumi.

Kutub utara dan selatan adalah titik pertemuan dari sumbu medan magnet dan permukaan bumi.

Sumbu medan magnet membentuk sudut kecil dengan sumbu rotasi bumi, disebut deklinasi magnetik.

Kutub magnetik yang bergerak sekitar kutub geografi disebut variasi sekular..

Deklinasi magnetik pada satu tempat juga akan berbeda-beda dari waktu kewaktu.

Perubahan deklinasi mencerminkan adanya variasi sekular pada posisi kutub setiap waktu

Hal ini sebagai akibat tidak stabilnya medan yang dihasilkan oleh geodinamo.

Arah dari inklinasi magnetik adalah tegak lurus terhadap permukaan bumi di kutub, paralel terhadap permukaan bumi di ekuator.

Medan magnetik berarah ke bawah di belahan bumi bagian utara dan berarah ke atas di belahan bumi bagian selatan

Semakin jauh dari kutub maka inklinasinya semakin kecil.

Variasi intensitas medan magnet dari maksimum di kutub ke minimum di ekuator.

Remnant (Remanent) magnetic signature (RMS)

Medan magnet yang dihasilkan oleh batuan karena penyelarasan medan magnet mineral pembentuk batuan. Digunakan istilah "Remnant" atau sisa karena dibentuk pada saat kristalisasi dan pendinginan (batuan beku dan metamorf) atau pengendapan (batuan sedimen).

Menyimpan arah dan inklinasi medan magnet bumi dan merupakan indikator intensitas medan magnet.

RMS dibentuk pada saat terjadi pendinginan di bawah temperatur titik Curie.

Titik Curie: temperatur pada saat medan magnet terbentuk pada mineral (susunan atomiknya tetap)

Titik Curie berbeda untuk setiap mineral tetapi rata-rata sekitar 5800C.

Di atas titik Curie, atom dalam kristal bergetar acak dan tidak ada orientasi medan magnet.

Di bawah titik Curie, medan magnet dalam mineral seperti kompas kecil yang mensejajarkan diri dengan medan magnet bumi.

Mineral magnetik dalam batuan menghasilkan medan magnet kecil (RMS batuan).

RMS merekam orientasi dan kekuatan medan magnet bumi pada saat pendinginan.

Semakin kuat medan magnet bumi maka RMS makin kuat.

RMS akan tetap kecuali jika batuan dipanaskan di atas titik Curie.

RMS pada batuan sedimen terbentuk ketika bulir halus terdeposit dari suspensi dalam air yang tenang (tidak ada arus).

Masing-masing bulir memiliki magnetisme lemah yang menyebabkan orientasi magnetiknya akan mensejajarkan diri dengan medan magnet bumi.

Ketika bulir-bulir tersebut terdeposit, maka orientasinya akan searah dengan medan magnet bumi.

Semakin besar medan magnet bumi, maka RMS nya semakin besar.

RMS akan tetap selama sedimen terdeposit mengalami sementasi untuk membentuk batuan sedimen.

Pada batuan dapat diukur: 1. Kekuatan RMS (pengukuran kekuatan medan

magnet bumi ketika batuan tersebut terbentuk) 2. Arah RMS (arah dari kutub magnet bumi pada

saat pembentukan batuan) 3. Inklinasi RMS (inklinasi medan magnet bumi

yang mencerminkan latitude pada saat batuan terbentuk)

Karena batuan yang berbeda terbentuk pada

jangka waktu yang lama, maka batuan tersebut akan merekam perubahan medan magnet bumi.

Hasil magnetisasi dari batuan adalah bahwa batuan dapat mengubah kekuatan medan magnet bumi secara lokal (oleh batuan itu sendiri) : meningkatkan atau menurunkan kekuatan magnetik lokal oleh batuan karena magnetisasi kuat atau lemah.

Misalnya, iron ore dengan medan magnet yang kuat dapat secara signifikan meningkatkan kekuatan medan bumi lokal.

Anomali magnetik = kuat medan magnet lokal - kekuatan medan magnetik rata-rata

Anomali positif: medan magnet lokal lebih besar daripada rata-rata

Anomali negatif: medan magnet lokal lebih kecil daripada rata-rata

Penelusuran kutub dilakukan berdasarkan perekaman pada batuan mengenai posisi kutub dari RMS pada batuan yang berbeda umurnya.

Studi RMS menunjukkan bahwa posisi kutub dihubungkan dengan lokasi batuan berubah terhadap waktu.

Perubahan posisi kutub disebut sebagai apparent polar wandering.

Sampel batuan diambil dari core hasil pemboran batuan beku.

Umur sampel ditentukan dan RMS diukur.

Inklinasi dari RMS merefleksikan latitude sampel pada saat kristalisasi.

30 downward, North of equator

30 upward, South of equator.

0, at the equator.

Dua kemungkinan interpretasi data coring:

1. Bahwa kutub tetap dan benua (sampel) bergerak ke arah kutub dari waktu ke waktu.

2. Benua (sampel) tetap, kutub bergerak dari waktu ke waktu.

Pada tahun 1940 dan 1950, interpretasi kedua dapat diterima: kutub bergerak karena ketidakstabilan Geodinamo.

Contohnya di India: batuan merekam perubahan posisi kutub selama 180 juta tahun

Contohnya di India: batuan merekam perubahan posisi kutub selama 180 juta tahun

Runcorn and coworkers (1950s)

Tujuan : menguji hipotesis yang menyatakan

bahwa kutub bergerak relatif terhadap daratan

yang diam

Metode :dengan mengukur RMS sampel batuan

dari Amerika Utara dan Eurasia dengan umur

berkisar sampai 500 juta tahun dan kemudian

diplot jalur pergerakan kutub

Apakah kutub yang bergerak atau benua tempat ditemukannya batuan yang bergerak?

Pola kutub ternyata tidak tepat pergerakan kutub tidak mungkin terjadi.

Namun ketika daratan (benua) diputar (seperti yang disarankan Wegener) ternyata menunjukkan hasil yang tepat.

Oleh karena itu, kutub tetap dan daratan bergerak kemudian dikombinasikan untuk membentu superbenua.

RMS dari batuan yang umurnya hanya berbeda beberapa ribu tahun mengindikasikan posisi kutub terbalik

Kutub normal : kutub dengan arah yang sekarang

Pembalikan kutub : kutub dengan arah terbalik dari sekarang

Pembalikan kutub bergantung dari arus konveksi di inti luar bumi.

Data yang menggambarkan pembalikan kutub.

Intensitas bertambah terhadap masa kini; inklinasi membesar terhadap terhadap awal tetapi terbalik

Sudut inklinasi mengecil dan intensitas magnetik mendekati 0

Inklinasi konstan tetapi intensitasmenurun terhadap waktu

Proses pembalikan membutuhkan waktu total 10 sampai 20 ribu tahun.

Proses pembalikkan kutub sebenarnya terjadi dalam kurun waktu 1000-2000 tahun.

Pada saat kutub membalik,medan akan kehilangan intensitas ke titik 0 dan intensitas akan muncul ketika kutub sudah membalik.

Pembalikkan kutub yang terakhir mengambil waktu 1.000 tahun di ekuator dan 10.000 tahun di bujurnya.

Penurunan intensitas medan magnet

6.4% penurunan intensitas terjadi selama 100 years.

Magnetosfer melindungi bumi dari partikel energi tinggi matahari (solar wind)

Ketika intensitas magnetik menurun selama proses pembalikan kutub, maka magnetosfer akan berkurang dan berkurang efektivitasnya dalam mengurangi radiasi matahari.

Atmosfer bumi juga bertindak sebagai perisai dari radiasi matahari.

Belum ditemukan bukti bahwa hilangnya magnetosfer membahayakan kehidupan di bumi.

Fred Vine*, menemukan fenomena ini dan hal tersebut juga menjadi salah satu alasan teori Lempeng Tektonik dapat diterima.

Teori ini muncul dari anomali magnetik di dasar laut.

Pengukuran medan magnet kuat dilakukan melewati punggung samudera

*Vine, F.J., and Matthews, D.H., 1963. Magnetic anomalies over oceanic ridges, Nature 199, pp. 947-949.

Oceanic Ridge: Sebuah rantai gunung berapi bawah laut yang membentang 65.000 km di seluruh dunia, mencapai ketinggian 3 km di atas dasar laut sekitarnya.

Punggungan samudera merupakan bagian dari gunung api bawah laut.

Pada tahun 1960, Harry Hess (Profesor geologi yang pernah menjadi komandan pangkalan kapal selam selama Perang Dunia II) mengusulkan agar punggung samudera adalah tempat di mana lantai samudera baru dibentuk dan mendorong kerak yang lebih tua darinya.

Vine dan rekannya menemukan pola anomali magnetik di punggungan samudera dan juga di kedua sisi punggungan tersebut.

Di punggung samudera terjadi anomali yang sejajar sumbu punggungan: anomali magnetik positif dan negatif terjadi bergantian.

Anomali positif dikarenakan adanya batuan dengan RMS sama dengan kutub normal (sekarang)

Anomali negatif dikarenakan adanya batuan dengan RMS dengan kutub terbalik.