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AGG0110 

ELEMENTOS DE GEOFÍSICA Í 

Prof. Manoel S. D’Agrella Filho 

Monitor: Grasiane Luz Mathias

AGG0110 – ELEMENTOS DE GEOFÍSICA 

• PROGRAMA DE GEOMAGNETISMO E 

PALEOMAGNETISMO 

• PProf. f Manoel M l SS. D’A D’Agrella ll Filh Filho

PROGRAMA DE GEOMAGNETISMO E 

• 11‐ IIntrodução d ã hi histórica ó i 


• 2‐ Física do magnetismo 

• 2.1‐ Definição de campo de uma força 

• 2.2‐ Origem do campo magnético 

• 2.3‐ 3 Campo a pode de uum ddipolo po o 

• 2.4‐ Momento de dipolo 

• 25‐ 2.5‐ Definição de magnetização e suscetibilidade 

magnética 

• 26‐ 2.6‐ Unidades



• 3‐ Coordenadas e elementos magnéticos 

• 3.1‐ Cartas magnéticas: declinação, inclinação 

e intensidade do campo. p 

• 3.2‐ Observatórios magnéticos 

• 3.3‐ Magnetômetros



• 4‐ Origem do campo externo 

• 4.1‐ Atmosfera: composição, estrutura (ozonosfera, 

ionosfera) e temperatura (Troposfera, estratosfera, 

Mesosfera, termosfera). 

• 42 4.2‐ VVento t solar l 

• 4.3‐ Magnetosfera (interação do vento solar com o 

campo geomagnético) 

• 4.4‐ Variações temporais: diurna e tempestades 

magnéticas 

• 4.5‐ Correntes ionosféricas: cinturão de van Allen; 

Auroras



• 5‐ Origem do campo interno 

• 5.1‐ Campo dipolar 

• 52 5.2‐ Campo não dipolar 

• 5.3‐ Variação secular do campo geomagnético 

• 5.4‐ Reversões do campo geomagnético



• 66‐ Oi Origem ddo campo geomagnético éti 

• 6.1‐ O núcleo da Terra 

• 6.2‐ Modelo de dínamo 

• 63 6.3‐ FFontes dde energia 

i



• 7‐ Magnetismo das rochas 

• 7.1‐ Propriedades magnéticas dos materiais: diamagnetismo, 

paramagnetismo ti e fferromagnetismo ti 

• 7.2‐ Histerese 

• 73 7.3‐ Minerais magnéticos 

• 7.4‐ Identificação de minerais magnéticos 

• 75‐ 7.5 Magnetizações das rochas: MRN MRN, MRT, MRT MRD, MRD MRQ, MRQ MRI, MRI 

MRV 

• 7.6‐ Dependência dos tamanhos de grãos dos minerais 

ferrimagnéticos 

• 7.7‐ Tratamentos de laboratório 

• 7.8‐ Anomalias l magnéticas: é aplicações 

l õ



• 8‐ Paleomagnetismo e tectônica de placas 

• 8.1‐ 8.1 Modelo de campo de dipolo geocêntrico axial 

• 8.2‐ Análise de componentes de magnetização 

• 8.3‐ Desmagnetização g ç térmica e por p campos p magnéticos g 

alternados 

• 8.4‐ Separação de componentes 

• 8.5‐ Testes de campo 

• 8.6‐ Pólos paleomagnéticos 

• 8.7‐ Curva de deriva polar aparente 

• 8.8‐ Reconstruções paleogeográficas 

• 89 8.9‐ PPaleomagnetismo l ti e a dderiva i ddos continentes 

ti t



• Bibliografia g 

• “Decifrando a Terra”, Teixeira, W., Toledo, M.C.M., Fairchild, 

T.R., Taioli, F., 2000 

• “Fundamentals of Geophysics” Lowrie, W., 1997 

• “Introdução à Geofísica Espacial”, Kirchhoff, V.W.J.H. 

• “Paleomagnetism: Magnetic Domains to Geologic Terranes”, 

Butler, R.F., 1992. 

• (Livro disponível no site: 

www.geo.arizona.edu/Paleomag/book) 

• J M A de Miranda (vários ( capítulos), p ), Internet. 

• Lisa Tauxe, 2005, Lectures in Paleomagnetism. 

http://earthref.org/MAGIC/books/Tauxe/2005/



• Uma lista de exercícios (20%) 

• Data máxima de entrega: 01/12 

• Prova dia 01/12 (80%) 

• Não haverá aulas nos dias 14/11 e 24/11

Campo Geomagnético 

Nossa primeira experiência com o 

campo geomagnético é através da 

bússola bússola.

Magnetismo 

• OOs primeiros i i contatos com o magnetismo i surgiram i 

de um mineral que tinha uma curiosa propriedade 

atrativa. i 

• Mineral Loadstone – 

• Forma de ocorrência natural da Magnetita. 

• Load – caminho, curso 

• St Stone – pedra d 

• Pedra que mostra o caminho

• 800 A.C. – Filósofos gregos já falavam da 

magnetita em seus relatos 

• 300 A.C. – Os chineses já conheciam as 

propriedades i d d dda magnetita i 

• Os gregos g g acreditavam que q a magnetita g 

possuía alma 

• El Eles relacionavam l i as forças f magnéticas éti e 

elétricas à forças invisíveis.

Origem da palavra magnetismo 

• Século V A.C. – ÁÁsia 

Menor 

• região de domínio grego – hoje Turquia 

• Foi fundada uma Colônia ‐ Magnésia 

• Após 133 A.C – Império Romano 

• Jazida de magnetita 

• Latim – chamada de magneta 

• Originou a palavra magnetismo

Chineses – Dinastia Han (300 – 200 AC) 

A magnetita alinhava-se alinhava se na direção N-S N S magnética. 

Primeira bússola: século II AC, na China (colher que aponta para o 

sul) 

Bússola suspensa por um pivô – anterior a 1000 DC 

Variação do campo magnético: Yi-Ching (variação de declinação desde 

750 DC) 

No Ocidente: 

Chegada da bússola: século XII (Petrus Peregrinus) 

Acreditava-se que ela apontava para a estrela polar. 

Descoberta de variações no campo pelos europeus: 1634 DC !

Magnetismo Terrestre 

• 1269 – Pièrre iè Pélerin él i dde Maricourt i 

• Petrus Peregrinus g (Latim) ( ) 

• Escreveu o primeiro tratado de física 

experimental 

experimental. 

• Epistola l “ “de Magnete” ” 

• Leis simples da atração magnética

Terrela – esfera de magnetita 

• Esfera de magnetita sobre uma placa de ferro 

– comportamento p 

da esfera. 

• Traçou linhas ao longo de meridianos que 

convergiam em dois pontos antipodais 

• Polos do magneto 

• Análogo aos polos geográficos

Declinação Magnética 

• 500 D.C. – Dinastia i i Tang ‐ China hi 

• A bússola não aponta p ppara o norte ggeográfico. g 

• O desvio local entre o norte magnético e 

geográfico – Declinação magnética magnética. 

• Século XIV – navios britânicos eram equipados 

com bússola 

• Verificou‐se que a declinação muda com a 

posição no globo.

Declinação magnética 

• Séculos XV e XVI. 

• Modelo mundial da declinação magnética.

Inclinação magnética 

• Georg Hartmann – 1544 

• Clérigo alemão 

• Uma agulha magnetizada não assume a 

posição p ç horizontal. 

• O desvio em relação a horizontal é chamada 

de Inclinação magnética.

Inclinação magnética 

• Georg Hartman relatou sua descoberta ao seu 

superior, p 

• Duque Albrecht de Prússia. 

• SSua carta ffoi i ddescoberta b somente em 1831 1831. 

• Robert Norman ‐ Cientista Inglês g 

• Redescobriu a inclinação do campo magnético 

dda TTerra em 1576

De magnete 

• William illi Gilbert ilb ( (1544 ‐1603) ) 

• Cientista Inglês g – Rainha Elizabeth 

• Publicou “De Magnete” em 1600 

• Um tratado que resumia todo o conhecimento 

de magnetismo, incluindo os 17 anos de sua 

própria pesquisa pesquisa. 

• Seu trabalho foi publicado quase três séculos 

depois do trabalho de Petrus Peregrinus.

De Magnete 

• ‐ foi o primeiro a distinguir entre efeitos 

elétricos e magnéticos; g 

• ‐ usando pequenas agulhas magnéticas, 

colocada sobre uma esfera de magnetita 

reconheceu: 

• ‐ os polos magnéticos 

• ‐ e o equador magnético

De Magnete 

• Gilbert teve a perspicácia de verificar a 

analogia g existente entre a atração ç de uma 

esfera de magnetita e as propriedades 

magnéticas da Terra; 

• Ele reconheceu que a própria Terra era um 

grande íímã; 

• Foi o primeiro reconhecimento inequívoco de 

uma propriedade geofísica;

De Magnete 

• Precedeu as leis de gravitação de Newton 

(1642‐1727), ( ) em seu trabalho Principia p ( (1687), ) 

por quase um século; 

• Foi considerado o trabalho mais importante 

de magnetismo até o século XIX.

Variação secular 

• Variação lenta do campo geomagnético com o 

tempo 

• Henry Gellibrand ll b d ( (1597‐1637) ) 

• Matemático e Astrônomo 

• 1634 – verificou que a declinação magnética 

varia i no ttempo através t é dde ttrês ê medidas 

did

Variação Secular 

• William Borough – 1580 

• Edmund Gunter – 1622 

• Henry Gellibrand – 1634 

• Decrescimo da declinação ‐ 7º 

• Usando somente estes três valores, ele 

deduziu o que conhecemos como Variação 

Secular.

Variação Secular 

• Gradualmente, a variação do 

campo magnético sobre a 

superfície fí i dda TTerra ffoi i sendo d 

estabelecida. 

• Entre 1698 e 1700, 1700 Edmund 

Halley (astrônomo e matemático 

Inglês) realizou uma importante 

pesquisa oceanográfica no 

Oceano Atlântico. 

• Em 1702, publicou a primeira 

carta de declinação magnética.

Origem do Campo Geomagnético 

• EEm 1600 1600, Gilb Gilbert já hhavia i proposto que a TTerra 

se 

comportava como um imenso ímã. 

• CCarl l FF. G Gauss (1777 (1777‐1855) 1855) desenvolveu d l a matemática á i 

de análise por harmônicos esféricos. 

• CCom esta matemática, á i ele l ddemonstrou que a maior i 

parte do campo geomagnético era de origem interna e 

que mais de 90% dele podia ser representado pelo 

campo de um dipolo centrado na Terra.

Campo dipolar

Origem do campo geomagnético 

• Blackett (1952) 

• Propôs que qualquer corpo em movimento de rotação 

gera campo magnético. 

• Desenvolveu um aparelho para medidas de campo 

magnético fraco, originado por uma pequena esfera de 

ouro. ou o 

• Seu experimento não deu certo, mas seu aparelho 

pode ser usado para outros propósitos propósitos, como no 

estudo paleomagnético.

Paleomagnetismo 

• Estudo do magnetismo fossil das rochas 

• A rocha contém pequenos p q minerais magnéticos g 

(magnetita, hematita, pirrotita,...) que são 

capazes p de gguardar a direção ç do campo p 

geomagnético na época de sua formação. 

• Com isto, isto podemos estudar o comportamento 

do campo geomagnético no passado.

Reversões de polaridade 

• O paleomagnetismo l ti ffoi iddecisivo i i na origem i dda tteoria i 

da tectônica de placas. 

• Entre 1904 e 1906 1906, PP. David e BB. Brunhes observaram 

que rochas ígneas da região central da França e 

argilas de contato com a rocha ígnea apresentavam a 

mesma direção de magnetização. 

• Às vezes, a direção nestas rochas era oposta ao 

campo atual. t l 

• Isto seria uma evidência de que o campo da Terra 

pode reverter de polaridade. 

polaridade

Reversões de polaridade 

• EEm 1929 1929, Matuyama, M t M., M estudando t d d rochas h íígneas 

Quaternárias e Pleistocênicas do Japão, chegou a conclusão 

que o campo geomagnético havia invertido de polaridade 

várias ái vezes. 

• Esta hipótese de inversão de polaridade suscitou muita 

discussão, , alguns g cientistas propuseram p p a hipótese p de auto‐ 

reversão, a qual foi comprovada para alguns raros tipos de 

minerais magnéticos. 

• Entretanto Entretanto, para a maioria dos minerais magnéticos magnéticos, isto não 

ocorre, e a hipótese de inversão do campo geomagnético 

ganhou força com novos estudos. 

• CColunas l dde reversões õ magnéticas éti fforam construídas t íd através t é 

do estudo magnético das rochas ígneas e sedimentares.

Coluna de reversões

Tectônica de Placas 

• Uma magnetização no campo atual produz 

uma anomalia positiva no campo 

geomagnético atual. atual 

• Uma magnetização no campo reverso produz 

uma anomalia negativa no campo 

geomagnético atual.

Tectônica de placas

Tectônica de placas

Reconstruções paleogeográficas 

• O paleomagnetismo l i é uma fferramenta 

extremamente útil no estudo de 

reconstruções de supercontinentes no 

passado geológico. 

• Pangea – tempos mais recentes; 

• Gondwana – 520 Ma; 

• Rodinia – 1.100 Ma. 

• Columbia/Nuna – 1.850 Ma

O campo magnético da Terra pode ser representado por um 

dipolo centrado cujo eixo está inclinado aproximadamente 11 11,7º 7º 

em relação ao eixo de rotação da Terra. Os eixos do dipolo 

interceptam a superfície da Terra nas seguintes coordenadas 

antipodas: 79,3°N; 288,6°E e 79,3° S; 108,6° E. Estes pólos são 

chamados de pólos geomagnéticos.


• O campo geomagnético varia no tempo 

• – variação secular 

• Entretanto, se fizermos uma média do campo por 

alguns milhares de anos, esta variação é eliminada e 

o campo resultante pode ser representado pelo 

campo de um dipolo geocêntrico e axial, isto é, o 

pólo paleomagnético coincide com o pólo geográfico 

• Esta representa a premissa básica do 

paleomagnetismo.

Dipolo Geocêntrico Axial ‐ DGA 

Hemisfério Norte: 

Dec = 0º 

Inc > 0º 

Hemisfério Sul: 

Dec = 0º 

Inc < 0º 0


• Admitindo a hipótese do DGA como 

verdadeira verdadeira, quando determinamos um pólo 

para uma determinada formação geológica, 

ele deveria coincidir com o pólo geográfico. 

• Isto, normalmente, não ocorre, em 

decorrência da deriva dos continentes.

Direção média 

• Declinação – representa rotação do continente 

estudado 

• Inclinação – o modelo prevê uma variação dada pela 

expressão: 

• tg (Inc) = 2 tg (λ) (λ), 

• Para Incmédia = 70°; ° λ = 54 ° 

• Inc = inclinação magnética (em graus) 

• λ = paleolatitude (em graus)

Pólo paleomagnético

Curva de deriva polar aparente 

• Ao invés de representarmos o 

continente em cada instante 

do tempo geológico geológico, traçamos 

a deriva aparente do pólo 

paleomagnético p g ppara 

um 

determinado intervalo de 

tempo. 

• Este movimento aparente do 

pólo chama‐se curva de deriva 

polar l aparente t – CDPA CDPA. 

• Apparent polar wander path ‐ 

APWP

Curva de deriva polar p aparente p 

• Curva de deriva polar 

aparente traçada para a 

América do Norte desde o 

Triássico Inferior (248 Ma) 

até hoje.

Utilização das CDPAs nas reconstruções 

continentais

Crátons 

• Cráton á representa uma região iã que se manteve 

estável (mais antiga) em relação ao 

desenvolvimento de um cinturão orogênico. 

• A América do Sul pode p ser dividida em regiões g 

cratônicas (mais antigas) em relação ao 

desenvolvimento dos Cinturões Brasilianos 

(600‐520 Ma). 

• Durante esta época foi formado o 

supercontinente Gondwana.

Oeste do Gondwana

Rodinia

Estudo paleomagnético do Grupo Aguapeí 

– 1.150 Ma

Afloramento estudado

Rodinia

• FIM

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