PALÉOMAGNÉTISME

L’aimantation détritique des sédiments

Les sédiments conservent également pour la plupart une aimantation rémanente acquise lors de leur dépôt. Leur concentration en minéraux magnétiques étant plus faible que les roches volcaniques, leur aimantation est également plus faible. Mais leur faible moment magnétique global résulte aussi du processus par lequel ils acquièrent leur aimantation. Une grande partie des particules magnétiques proviennent de l’érosion de roches plus anciennes, notamment volcaniques. Leurs moments magnétiques s’alignent dans la direction du champ comme des aiguilles de boussole au sein du sédiment, tant que la rotation mécanique de ces minuscules grains n’est pas gênée. C’est le cas dans la colonne d’eau et tant que le contenu en eau est suffisant pour que le couple magnétique reste dominant. Pour cette raison, on pense que dans la majorité des sédiments, les importantes perturbations mécaniques engendrées par l’activité biologique dans les premiers 15-20 centimètres de la colonne sédimentaire sont sans effet notable, car à cette profondeur les particules restent libres de se réorienter en raison du fort contenu en eau.

Dans la plupart des cas, l’orientation des moments ne serait donc définitivement bloquée que dans la partie inférieure de cette zone, engendrant un décalage entre l’âge du signal magnétique et celui de la sédimentation, introduisant le concept d’aimantation rémanente post-détritique. Sous cette zone, un certain nombre de facteurs contrarient la capacité d’alignement. Le premier d’entre eux est l’agrégation des grains magnétiques au sein de particules sédimentaires de nature différente. La concentration en vides interstitiels, la formation d’amas magnétiques, la présence de forces électrostatiques, notamment pour des sédiments argileux, sont également des paramètres inhibants qui expliquent pourquoi seulement 1 p. 100 des moments magnétiques sont impliqués dans l’aimantation rémanente sédimentaire, qui a donc un moment magnétique de faible intensité. Ce nombre reste néanmoins suffisant pour que statistiquement la direction du moment résultant coïncide avec celle du champ existant au moment du dépôt.

Comme dans le cas de l’aimantation thermorémanente, l’aimantation post-détritique évolue au gré des temps de relaxation des grains magnétiques. Il faut donc également désaimanter les échantillons pour isoler la composante initiale de l’aimantation. Il est possible, mais délicat, de chauffer un sédiment sans le déformer (sauf pour des sédiments émergés). On a donc plutôt recours à la désaimantation par champs magnétiques alternatifs. Lors de ce processus, la roche est soumise à un champ magnétique alternatif de haute fréquence (généralement 400 Hz) décroissant dans le temps en l’absence de tout autre champ externe afin d’obtenir une parfaite symétrie entre alternances positives et négatives.

Pour mieux comprendre le principe de cette opération, il faut introduire la notion de champ coercitif (ou encore de champ de déblocage par analogie avec la température de déblocage) qui indique la valeur du champ au-delà de laquelle le moment magnétique bascule dans sa direction. À chaque alternance positive ou négative du champ, la même proportion de grains magnétiques dont les champs coercitifs sont inférieurs à la valeur crête basculent dans sa direction. Au total, étant donné le très grand nombre d’alternances, les moments aimantés positivement compensent ceux qui sont orientés négativement ; il en résulte une aimantation nulle. Comme pour la désaimantation thermique, ce processus par étapes successives permet de visualiser les composantes d’aimantation.