Modèle de magnétisme rémanent des basaltes du plancher océanique

Modèle de magnétisme rémanent des basaltes du plancher océanique

Intégration d’un modèle analogique, le banc magnétographe SAMS, à une démarche expérimentale.

Cette activité est réalisé en utilisant le "banc magnétographe" qui est une production académique réalisée par le SAMS  :

magnetographe_SAMS

Constat

Le constat de départ peut se réaliser avec un morceau de basalte et l’aiguille d’une boussole.

Lorsqu’on approche un échantillon de basalte de l’aiguille d’une boussole, celle-ci se dirige vers le basalte.

Le basalte possède donc des propriétés magnétiques.

I – Acquisition d’un magnétisme rémanent par le basalte.

Comment expliquer ces propriétés magnétiques ?

On peut utiliser d’autres échantillons de basaltes plus ou moins altérés. On y observe des traces orangées. Elles témoignent de la présence de fer.

- Comment les basaltes peuvent ils acquérir leur magnétisme rémanent ?

Lorsque la lave est émise, sa température est au dessus du point de curie. Les basaltes se refroidissent en subissant le champ magnétique terrestre. Lorsqu’ils passent le point de curie (576°C), ils sont à l’état solide et conservent un magnétisme rémanent donné par le champ magnétique terrestre.

On peut essayer de modéliser les particules de fer dans un basalte qui se forme par solidification de la lave.

- Découper des morceaux de paille d’acier (pas du fer pur mais on fait avec).

- Faire fondre la paraffine dans une boîte de pétri et y placer à chaud, les morceaux de paille d’acier découpés au préalable.

- Laisser solidifier la paraffine. Approcher un telsamètre de l’ensemble. Aucune modification de l’intensité du champ magnétique local n’est mesurée. Le fer ne possède pas naturellement de magnétisme

- Placer ensuite la même boîte de pétri sur un aimant assez fort. Attendre quelques instants.

magnétisme rémanent

Approcher le telsamètre de la boîte de pétri. L’intensité du champ magnétique se modifie lorsqu’on approche de la boîte de pétri.

- Comment le fer peut il conférer au basalte un magnétisme ?

Lorsque le fer est chauffé à blanc, au dessus de 576°C, le clou perd son aimantation. Au dessous de cette température qui est le point de curie, il retrouve sont aimantation.

Conclusion : Le basalte acquiert sont magnétisme rémanent lorsqu’il est à l’état solide. Il conserve « en mémoire » les caractéristiques du champ magnétique auquel il est soumis lors de sa formation.

II – Les anomalies magnétiques des fonds océaniques

Le constat : 

anomalies magnétiques

Enregistrement des anomalies magnétiques le long de la Ride Médio-Atlantique au sud de l’Islande.

Les bandes noires représentent des anomalies positives. Les bandes blanches représentent des anomalies négatives.

Valeurs des anomalies

- Que représentent des anomalies positives et négatives ?

La droite représente le champ magnétique actuel, en direction et intensité. Les anomalies positives représentent un champ magnétique dans le même sens que l’actuel. Les anomalies négatives représentent un champ magnétique en sens inverse que l’actuel

- Comment expliquer les anomalies de champ magnétique des basaltes du plancher océanique ?

Les basaltes des fonds océaniques, qui ont enregistré le champ magnétique terrestre au moment de leur formation, montrent que les caractéristiques (intensité, orientation) du champ magnétique terrestre se modifient au cours du temps.

Ils présentent des anomalies de champ magnétique. Certaines montrent un champ magnétique dans le sens inverse que l’actuel.

Ces anomalies sont symétriques de part et d’autre de la dorsale.

- Comment expliquer la symétrie de ces anomalies de par et d’autre de la dorsale océanique&nbsp ?

Hypothèse  Le champ magnétique s’est inversé à différentes périodes et les basaltes ont enregistré des champs magnétiques inversés lors de leur formation. La symétrie de ces anomalies par rapport à la dorsale s’expliquerait par une formation au même endroit et au même moment.

Modélisation : Pour vérifier cette hypothèse on propose la construction du modèle analogique par les élèves :

Matériel dont ils disposent par groupe (4 élèves) :

- Le magnétographe avec sa fiche technique
- 8 tubes remplis de silicone et de paille d’acier. Chaque tube possède un repère au niveau de sa base (point) fait avec du vernis.
- D’aimants en U très puissants.
- La fiche technique du logiciel généraliste (Généris, Sérenis…)

L’objectif est atteint si les élèves disposent de manière symétrique les 8 tubes par rapport à l’axe médian du banc magnétographe.

Fiche technique pour utilisation du magnétographe SAMS

disposition des tubes

modèle de basaltes magnétiques

Les tubes de silicone avec la paille d’acier

Modèle en fonctionnement

Le dispositif en place pour la mesure

Les résultats de la mesure

Les résultats des mesures

Conclusion :

  • Les basaltes situés de part et d’autre de la dorsale océanique, ont enregistré les mêmes anomalies magnétiques car ils se trouvaient au même endroit lors de leur refroidissement (passage du point de Curie).
  • Ils se sont donc formés au niveau de l’axe de symétrie, c’est-à-dire au niveau de la dorsale océanique et ils ont été repoussés latéralement de chaque côté de la ride.
  • Les plaques océaniques se forment puis s’écartent à l’axe de la dorsale océanique à raison de quelques centimètres par an.

Navigation

Agenda


Lu
Ma
Me
Je
Ve
Sa
Di

Evénements à venir