الجيولوجيا والاستكشاف

Susceptibility (seismic)

قابلية الاستقطاب: فهم الاستجابة المغناطيسية للصخور

في مجال الجيولوجيا والجيوفزياء، يلعب مصطلح **القابلية للاستقطاب** (وتحديداً **القابلية للاستقطاب المغناطيسي**) دورًا حاسمًا في فهم الخصائص المغناطيسية للصخور. تُقيس هذه الخاصية بشكل أساسي مدى سهولة تأثر الصخر بالمغناطيسية عند تعرضه لحقل مغناطيسي خارجي. إنه مفهوم أساسي يُستخدم في مختلف التحقيقات الجيولوجية، من استكشاف رواسب المعادن إلى فك رموز تاريخ المجال المغناطيسي للأرض.

تعريف القابلية للاستقطاب: نسبة قوة المغناطيسية

تُعرّف القابلية للاستقطاب على أنها نسبة **شدة المغناطيسية (I)** إلى **الحقل المغناطيسي (H)** الذي يُعرض على الصخر. هذه النسبة، التي تُرمز لها بالحرف **k**، تُحدد بشكل أساسي قدرة الصخر على الاستجابة لحقل مغناطيسي خارجي.

k = I/H

تشير قيمة قابيلة استقطاب أعلى إلى أن الصخر يُصبح مغناطيسيًا بسهولة أكبر، مما يعني أنه سيكون له مغناطيسية أقوى في وجود حقل مغناطيسي معين. على العكس من ذلك، تشير قيمة قابيلة استقطاب أقل إلى أن الصخر أقل عرضة للمغناطيسية.

ما الذي يؤثر على قابيلة استقطاب الصخر؟

تُؤثر العديد من العوامل على قابيلة استقطاب الصخر، بما في ذلك:

  • تركيب المعدنية: يؤثر وجود معادن مغناطيسية مثل المغنتيت، والهيماتيت، والبيريت بشكل كبير على قابيلة استقطاب الصخر. هذه المعادن مغناطيسية بطبيعتها وتُحاذي نفسها بسهولة مع حقل خارجي، مما يزيد من المغناطيسية الإجمالية.
  • حجم وحجم حبيبات المعدن: يُؤثر حجم وشكل حبيبات المعدن المغناطيسي داخل الصخر أيضًا. غالبًا ما تُظهر المعادن ذات الحبيبات الدقيقة قابيلة استقطاب أعلى مقارنةً بالمعادن ذات الحبيبات الخشنة.
  • درجة الحرارة: يمكن أن تتغير قابيلة الاستقطاب مع درجة الحرارة، حيث يمكن أن تتأثر محاذاة المجالات المغناطيسية داخل المعادن بالحرارة.
  • الضغط: يمكن أن يُؤثر الضغط العالي أيضًا على قابيلة الاستقطاب، خاصةً في حالة الصخور التي تحتوي على معادن مغناطيسية عالية.

تطبيقات قياسات قابيلة الاستقطاب

لقياسات قابيلة الاستقطاب العديد من التطبيقات في البحوث والاستكشاف الجيولوجي:

  • استكشاف المعادن: تحديد المناطق الغنية بالمعادن المغناطيسية، والتي غالبًا ما تتوافق مع الرواسب القيمة.
  • دراسات المغناطيسية القديمة: التحقيق في تاريخ المجال المغناطيسي للأرض من خلال تحليل مغناطيسية الصخور القديمة.
  • الدراسات البيئية: تتبع حركة الرواسب والمُلوثات بناءً على توقيعها المغناطيسي.
  • التحقيقات الأثرية: تحديد عمر وفهم تكوين المواقع الأثرية بناءً على الخصائص المغناطيسية للمواد.
  • الهندسة الجيوتقنية: تقييم الخصائص المغناطيسية للتربة والصخور لأغراض البناء.

الأدوات والتقنيات لقياس قابيلة الاستقطاب

تُستخدم أدوات مختلفة لقياس قابيلة الاستقطاب في الصخور، بما في ذلك:

  • جهاز كابا: جهاز محمول يُقيس قابيلة الاستقطاب من خلال قياس الحقل المغناطيسي المُستحث في عينة الصخر.
  • مقياس قابيلة الاستقطاب المغناطيسي: جهاز أكثر تعقيدًا يمكنه قياس قابيلة الاستقطاب عبر نطاق من الترددات ودرجات الحرارة.
  • مقياس التدرج المغناطيسي: يستخدم للكشف عن التغيرات في قابيلة الاستقطاب على مساحة أكبر، وهو مفيد في رسم خرائط الميزات الجيولوجية.

الاستنتاج

تُعد قابيلة الاستقطاب خاصية رئيسية تُتيح لنا فهم السلوك المغناطيسي للصخور وكشف معلومات قيمة حول تاريخ الأرض، والموارد المعدنية، والعمليات البيئية. من خلال قياس قابيلة الاستقطاب وتحليلها، يمكن للجيولوجيين اكتساب رؤى حول تركيب وتكوين وخصائص الصخور المغناطيسية، مما يساهم في مجموعة واسعة من التطبيقات العلمية والعملية.

Test Your Knowledge

Susceptibility Quiz:

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is magnetic susceptibility?

a) The ability of a rock to resist magnetization.

Answer

Incorrect. This describes magnetic permeability, not susceptibility.

b) The ratio of the intensity of magnetization to the applied magnetic field.
Answer

Correct! This is the definition of magnetic susceptibility.

c) The strength of the magnetic field generated by a rock.
Answer

Incorrect. This describes the rock's magnetic moment, not susceptibility.

d) The temperature at which a rock becomes magnetic.
Answer

Incorrect. This describes the Curie temperature, not susceptibility.

2. Which of the following factors does NOT influence a rock's susceptibility?

a) Mineral composition

Answer

Incorrect. The presence of magnetic minerals greatly affects susceptibility.

b) Grain size and shape
Answer

Incorrect. Fine-grained minerals generally have higher susceptibility.

c) Density of the rock
Answer

Correct! Density itself doesn't directly affect susceptibility, although it might correlate with mineral content.

d) Temperature
Answer

Incorrect. Susceptibility can change with temperature due to changes in magnetic domain alignment.

3. Which of these minerals is NOT a major contributor to a rock's magnetic susceptibility?

a) Magnetite

Answer

Incorrect. Magnetite is highly magnetic and strongly influences susceptibility.

b) Hematite
Answer

Incorrect. Hematite can be magnetic, although its susceptibility is lower than magnetite.

c) Quartz
Answer

Correct! Quartz is non-magnetic and does not contribute significantly to rock susceptibility.

d) Pyrrhotite
Answer

Incorrect. Pyrrhotite is a magnetic mineral and influences susceptibility.

4. Magnetic susceptibility measurements can be used for which of the following applications?

a) Mapping underground geological structures.

Answer

Correct! Magnetic susceptibility variations can reveal buried features.

b) Dating archaeological artifacts.
Answer

Incorrect. While magnetic properties can be used for dating, susceptibility alone might not be sufficient.

c) Detecting mineral deposits.
Answer

Correct! Magnetic minerals often indicate the presence of valuable deposits.

d) Studying the history of Earth's magnetic field.
Answer

Correct! Paleomagnetic studies use susceptibility measurements of ancient rocks.

5. What is a Kappabridge used for?

a) Measuring the magnetic field strength of a rock.

Answer

Incorrect. A Kappabridge measures susceptibility, not field strength.

b) Determining the age of a rock.
Answer

Incorrect. Age determination requires other methods like radiometric dating.

c) Measuring the magnetic susceptibility of a rock sample.
Answer

Correct! This is the primary function of a Kappabridge.

d) Creating a magnetic map of a region.
Answer

Incorrect. While useful for mapping, a Kappabridge is typically used for point measurements.

Susceptibility Exercise:

Imagine you are a geologist studying a region with potential iron ore deposits. You are using a Kappabridge to measure the magnetic susceptibility of rock samples. You encounter two samples with the following results:

  • Sample A: Susceptibility value = 0.01 SI units
  • Sample B: Susceptibility value = 0.5 SI units

1. Which sample is more likely to contain a higher concentration of iron ore?

2. Explain your reasoning, considering the relationship between magnetic susceptibility and mineral composition.

Exercice Correction

**1. Sample B is more likely to contain a higher concentration of iron ore.**

**2. Reasoning:** * Iron ore primarily consists of magnetite, a highly magnetic mineral. * A higher magnetic susceptibility value indicates a stronger response to an external magnetic field, suggesting a higher concentration of magnetic minerals. * Therefore, Sample B with its significantly higher susceptibility value is more likely to contain a greater abundance of magnetic minerals, including magnetite, making it a promising indicator for iron ore deposits.

Books

  • "Magnetic Susceptibility of Rocks" by J. D. A. Piper (2003): A comprehensive text covering the theory, measurement, and interpretation of magnetic susceptibility in rocks.
  • "Geophysics for Geoscientists" by J. M. Reynolds (2011): A textbook that includes chapters on rock magnetism and paleomagnetism, offering insights into magnetic susceptibility and its applications.
  • "Earthquake Engineering: From Theory to Practice" by A. S. Papageorgiou and D. P. Abrahamson (2008): A detailed resource for earthquake engineering, focusing on seismic vulnerability and risk assessment.
  • "Principles of Engineering Geology" by A. R. Jumikis (1983): A classic textbook offering insights into the geological aspects of earthquake hazards and susceptibility.

Articles

  • "Magnetic Susceptibility as a Tool for Studying the Environment" by J. D. A. Piper (2002): Discusses the application of magnetic susceptibility in environmental studies, including sediment transport and pollution tracing.
  • "Paleomagnetism and the History of the Earth's Magnetic Field" by R. T. Merrill and M. W. McElhinny (1996): An article that delves into the use of paleomagnetism and magnetic susceptibility to understand Earth's magnetic history.
  • "Seismic Hazard Assessment: A Guide for Building Safer Communities" by U.S. Geological Survey (2014): A comprehensive guide on seismic hazard assessment, including methodologies for evaluating seismic susceptibility.
  • "Seismic Vulnerability of Buildings: A Review" by A. K. Chopra (2001): An article exploring the vulnerability of buildings to earthquakes, covering various aspects of seismic susceptibility.

Online Resources

  • Geomagnetism & Paleomagnetism, USGS: https://www.usgs.gov/science-support/geomagnetism-paleomagnetism - A detailed website by the U.S. Geological Survey focusing on geomagnetism and paleomagnetism, providing resources on magnetic susceptibility and its applications.
  • Earthquakes, USGS: https://www.usgs.gov/natural-hazards/earthquakes - A comprehensive website by the U.S. Geological Survey dedicated to earthquake information, including hazard assessment, seismic susceptibility, and vulnerability.
  • Seismic Hazard Maps, USGS: https://www.usgs.gov/natural-hazards/earthquakes/science/maps - A website offering access to interactive seismic hazard maps, providing insights into seismic susceptibility across the United States.

Search Tips

  • "Magnetic susceptibility rocks": To find information about the magnetic susceptibility of rocks, including measurement techniques and applications.
  • "Seismic vulnerability assessment": To discover resources on assessing the vulnerability of regions and structures to earthquakes.
  • "Earthquake hazards map": To access maps illustrating seismic hazards and susceptibility for specific locations.
  • "Paleomagnetism research papers": To find scientific papers exploring the use of paleomagnetism and magnetic susceptibility in understanding Earth's history.

Techniques

مصطلحات مشابهة
الأكثر مشاهدة

Comments

No Comments
POST COMMENT
captcha
إلى