Le géomagnétisme

Un peu d’histoire

Même si les premières observations du magnétisme remontent à l’Antiquité (1), les premières études sur ce phénomène n’ont commencé qu’au 13e siècle.

Au début du Moyen-Âge (2), les phénomènes liés au magnétisme sont bien connus en Europe, mais les explications manquent pour expliquer leur origine. Dès la seconde moitié de cette période cependant, les fondements modernes du magnétisme commencent à émerger.

Ce serait en Chine que l’aiguille aimantée, ancêtre de la boussole, fut mise au point. À la fin du 11e siècle, en mer de Chine et dans l’océan Indien, les marins chinois, arabes et persans utilisent l’aiguille aimantée pour s’orienter par ciel couvert, lorsque les étoiles n’étaient pas visibles (3).

En 1269, Pierre de Maricourt rédige De Magnete, un traité sur les propriétés des aimants (4). Son apport essentiel n’est pas la découverte des lois du magnétisme, mais leur présentation dans un ordre logique. Il améliore le principe de la boussole connu en Occident depuis le 12e siècle et décrit le compas magnétique.

En 1589, le physicien italien Giambattista della Porta présente dans l’ouvrage Magia naturalis (5) ses observations sur le magnétisme et les résultats de ses expériences menées sur l’attraction du fer par une pierre d’aimant, sur les propriétés des pôles de l’aimant et de l’aimant cassé.

L’astronome anglais William Gilbert publie en 1600 le premier ouvrage dédié au magnétisme (6). Il est le premier scientifique à formuler une théorie globale sur le sujet.

Gilbert réalise que si l’aiguille aimantée d’une boussole pointe invariablement vers le nord, c’est qu’il y a quelque chose, une sorte d’aimant géant placé au centre de la Terre. Il propose que des lignes de force magnétiques définissent tout autour de la planète le champ magnétique terrestre. L’aiguille d’une boussole s’aligne alors automatiquement selon les lignes de force, dans une orientation nord-sud.

Vers 1789, Charles Coulomb établit que la force d’attraction entre deux charges magnétiques est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les deux charges. Ainsi, plus la distance entre deux charges augmente, plus l’attraction entre celles-ci diminue (7).

En 1819, Hans Christian Øesrted remarque que le passage d’un courant électrique dans un fil faisait dévier l’aiguille d’une boussole. Cette expérience lui permet de conclure que le magnétisme était une forme cachée de l’électricité, alors qu’à l’époque on pensait que l’électricité et le magnétisme étaient deux phénomènes physiques indépendants (8).

En 1831, Carl Friedrich Gauss, un grand mathématicien allemand, apporte une contribution décisive au développement des magnétomètres pour mesurer l’intensité du champ magnétique (9). Il réalise également d’importantes découvertes dans les domaines de l’astronomie, de la physique et des mathématiques.

 

Le magnétisme, un phénomène physique

Avant d’étudier le champ magnétique de la Terre, il faut introduire ici quelques notions essentielles de magnétisme.

Le magnétisme désigne un ensemble de phénomènes physiques complexes qui lie des forces d’attraction et de répulsion, influençant des corps de différentes natures et de charge positive ou négative.

Le meilleur moyen d’observer l’effet du magnétisme est d’utiliser deux aimants : lorsque l’on approche deux pôles opposés (S = Sud et N = Nord), on note que les aimants s’attirent. En revanche, une répulsion se produit lorsque deux pôles semblables sont rapprochés.


C’est pas sorcier – le magnétisme
(La chaîne officielle de l’émission de France 3 – 26 minutes)

Comment explique-t-on ce phénomène?

La matière est constituée d’atomes, lesquels sont formés de noyaux de charge positive, composés de protons (charges positives) et de neutrons (aucune charge), entourés d’électrons chargés négativement.

Tous les atomes se caractérisent par une propriété magnétique particulière que l’on appelle moment magnétique permanent. Le moment magnétique d’un corps se manifeste par la tendance qu’a ce corps à s’aligner dans le sens d’un champ magnétique. Dans le cas des atomes, cette tendance est plus ou moins prononcée. Peu d’éléments sont magnétiques, car les électrons en déplacement autour du noyau de l’atome créent chacun des petits champs magnétiques désordonnés qui, au niveau global (celui de l’atome), peuvent s’annuler.

On peut représenter un atome comme une boucle de courant où une charge électrique en mouvement engendre un champ magnétique. Les seules lignes de champ magnétique perceptibles sont celles qui passent parfaitement par le centre de la boucle.

Il existe plusieurs formes de magnétisme :

Le paramagnétisme désigne le comportement d’un matériau (la pyrite par exemple) qui ne possède pas d’aimantation spontanée (propre à lui).

Sous l’effet d’un champ magnétique extérieur, un aimant par exemple, les électrons de ce matériau s’alignent dans le sens des lignes du champ magnétique de l’aimant. Il en résulte que le champ magnétique du matériau et celui de l’aimant s’additionnent. Le matériau et l’aimant sont alors attirés l’un vers l’autre. Lorsqu’on retire le champ magnétique externe, le matériau paramagnétique ne conserve pas d’aimantation et son champ magnétique devient nul.

Quelques exemples de matériaux (éléments ou minéraux) paramagnétiques : le tungstène, la pyrite, la dolomite, le lithium (spodumène).

Le ferromagnétisme désigne la propriété de certains matériaux (le fer par exemple) de s’aimanter sous l’effet d’un champ magnétique externe, par exemple celui d’un aimant, et de garder une partie de cette aimantation après le retrait du champ magnétique (phénomène de rémanence).

C’est la grande différence avec les matériaux paramagnétiques qui eux ne conservent pas leur aimantation.

Quelques exemples de matériaux (éléments ou minéraux) ferromagnétiques : le cobalt, le nickel (pentlandite), l’hématite et la magnétite (fer) et la plupart de leurs alliages, certaines terres rares et quelques minéraux naturels.


Activité à faire en lien avec le ferromagnétisme

Aimanter un tournevis

 

Le diamagnétisme désigne la propriété de certains matériaux (le cuivre par exemple) qui les amène, lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique externe (un aimant par exemple), à créer une très faible aimantation opposée à ce champ.

Lorsque le champ magnétique externe n’est plus appliqué, l’aimantation disparaît. Il s’agit donc du comportement inverse d’un matériau paramagnétique.

Quelques exemples de matériaux (éléments ou minéraux) diamagnétiques : le diamant, le graphite, le cuivre, le plomb (galène), le quartz, la calcite, l’eau.

Magnétisme induit et susceptibilité magnétique

À travers les différentes formes de magnétisme que nous venons de voir, nous constatons que les matériaux ont une capacité plus ou moins grande de s’aimanter et de produire leur propre champ magnétique en présence d’un champ magnétique initial. C’est ce qu’on appelle le magnétisme induit. L’intensité du magnétisme induit dépend de deux paramètres :

  • l’intensité du champ magnétique initial (l’aimant);
  • la capacité ou la facilité qu’a le matériau à se magnétiser.

La mesure de l’intensité de magnétisation des matériaux est appelée la susceptibilité magnétique.

L’origine du magnétisme de la Terre

Pour comprendre comment le magnétisme fonctionne à l’échelle de la planète, nous devons comprendre les conditions physiques qui règnent à l’intérieur de la Terre et garder en tête que le noyau externe est à l’origine du magnétisme terrestre. Sa composition en différents métaux, comme le fer et le nickel, est à considérer dans ce phénomène.

La Terre est formée de plusieurs couches : la croûte océanique mince (constituée de roches basiques comme les basaltes et les gabbros) et la croûte continentale plus épaisse (constituée principalement de roches granitiques), le manteau (constitué de péridotites) et le noyau composé principalement de fer, de nickel et d’une petite proportion d’éléments plus légers. Le noyau est lui-même composé d’un noyau externe liquide et constamment en mouvement à cause de la rotation terrestre et de la convection, et d’un noyau interne solide en raison de la pression plus élevée.

La pression et la température à l’intérieur de la Terre augmentent avec la profondeur; entre le noyau et le manteau, la température s’élève à près de 4800 °C.


Voyage au centre de la Terre
(Écrit et réalisé par David Louapre © Science étonnante – 15 minutes)
 

Plusieurs conditions doivent être satisfaites pour qu’un champ magnétique se produise dans le noyau externe :

  • la présence d’un liquide conducteur : l’alliage de fer-nickel en fusion est un bon conducteur;
  • suffisamment d’énergie pour forcer le liquide à se déplacer assez rapidement dans une configuration d’écoulement adéquate : l’énergie présente dans le noyau externe permet d’entretenir la convection qui, couplée à la rotation terrestre, favorise l’écoulement;
  • la présence d’un champ magnétique « initial » : avant même l’apparition du champ magnétique terrestre, le champ magnétique du Soleil exerçait son influence. Ce champ a permis d’amorcer le champ initial lors du démarrage du processus.

Dans le noyau externe de la Terre, toutes ces conditions sont donc remplies. Lorsque le fer-nickel en fusion circule dans le noyau externe de la Terre, il génère un courant électrique grâce au mécanisme d’induction magnétique. Ce courant électrique induit crée à son tour un champ magnétique. Tant et aussi longtemps que le liquide du noyau externe continue à circuler, le mécanisme se maintient. On parle alors de dynamo terrestre ou de géodynamo.

Le champ magnétique terrestre (ou champ géomagnétique) est créé par le mouvement à l’intérieur du noyau externe. La Terre se comporte comme si elle contenait un gigantesque aimant en son centre.

Géodynamo (dynamo terrestre)

Plusieurs mécanismes ont été mis de l’avant pour expliquer la production du champ magnétique terrestre, mais le seul en faveur actuellement propose que la source de ce champ soit comparable à une dynamo, un dispositif permettant la transformation de l’énergie mécanique ou cinétique en énergie électrique.

La transformation d’énergie : l’exemple de la dynamo dans la vie courante

On visualise souvent le champ magnétique sous la forme de lignes que l’on appelle lignes de force. Dans le cas de la Terre, les lignes de force jaillissent d’un bout de « l’aimant », le pôle Nord magnétique, et se courbent dans l’espace pour revenir à l’autre extrémité de « l’aimant », le pôle Sud magnétique.

Nous savons que le champ géomagnétique existe depuis des centaines de millions d’années (Ma). On ne peut pas attribuer l’existence du champ géomagnétique actuel à un évènement précis qui se serait produit dans un passé lointain. Le champ magnétique décroît avec le temps et certains estiment qu’en l’absence d’un mécanisme permettant de le régénérer continuellement, il disparaîtrait en moins de 15 000 ans. Par contre, selon les experts, rien ne laisse penser qu’il pourrait disparaître complètement. Tout simplement parce que ça n’a jamais été le cas.

L’unité du Système international (SI) utilisée pour quantifier l’intensité du champ magnétique est le tesla (T). On définit un tesla par un flux d’induction magnétique d’un weber (Wb) par mètre carré :

1 T = 1 Wb/m2

Variations spatiales :

L’intensité et la direction du champ géomagnétique changent d’un endroit à l’autre à la surface de la Terre. Elle peut être calculée pour n’importe quelle position géographique. Il suffit de savoir où l’on se trouve (latitude et longitude) afin de calculer la valeur de l’intensité du champ géomagnétique.

Variations temporelles :

En plus de varier dans l’espace, le champ géomagnétique fluctue également dans le temps, et ce, sur une période qui varie de quelques secondes à quelques années, voire quelques siècles.

Au Canada, la Commission géologique du Canada exploite des stations qui mesurent et enregistrent chaque minute l’intensité du champ magnétique.

Les pôles magnétiques, les pôles géographiques et la boussole

Les pôles magnétiques

Notre planète possède un pôle magnétique Nord et un pôle magnétique Sud.

Le pôle Nord magnétique, localisé dans le Grand Nord du Canada, a été découvert en 1831 par James Clark Ross, officier de la Royal Navy et explorateur. Depuis la fin du 19e siècle, le pôle Nord se déplace rapidement à une vitesse d’environ une cinquantaine de kilomètres par an. À ce rythme, il pourrait atteindre les côtes sibériennes de Russie d’ici 2040.

Par contre, le pôle Sud magnétique ne se déplace que d’une dizaine de kilomètres par an. Il n’a pratiquement pas bougé au cours des dernières décennies. 

Depuis 1960, le pôle Sud magnétique se trouve en mer et non plus sur le continent antarctique. En 1961, il était à environ 6 km au nord-est de terre Adélie. Il se situe de nos jours à environ 300 km de la côte.

L’une des propriétés les plus fascinantes du champ magnétique terrestre est sa tendance naturelle à s’inverser, c’est-à-dire à changer de polarité à l’échelle globale : le pôle Nord s’inverse pour devenir le pôle Sud, et vice versa.

On parle de nord magnétique mais il s’agit en fait du pôle sud de l’aimant constitué par la Terre.

Les pôles géographiques

Les pôles géographiques représentent les points d’intersection entre l’axe de rotation de la Terre et sa surface. Les pôles géographiques Nord et Sud sont également les points d’intersection des méridiens et des fuseaux horaires. Le pôle Nord géographique est celui représenté sur les cartes.

L’aiguille de la boussole est également un aimant, mais évidemment beaucoup plus petit. Comme les aimants s’attirent, l’aiguille aimantée s’aligne dans le sens du champ magnétique de la Terre et indique toujours la direction du Nord magnétique.

Petite subtilité, la boussole pointe vers le pôle Nord magnétique et non pas vers le pôle Nord géographique. Les deux sont séparés de quelques centaines de kilomètres! L’angle entre la direction du pôle Nord magnétique et le pôle Nord géographique est nommé déclinaison magnétique et varie en fonction du temps et de notre position sur la Terre. On doit tenir compte de cette différence lorsque l’on cherche à s’orienter à la boussole en utilisant une carte géographique.

 

Le rôle du champ magnétique terrestre : un bouclier magnétique

La Terre possède un champ magnétique de grande ampleur, appelé champ géomagnétique, qui s’étend sur plusieurs dizaines de milliers de kilomètres dans l’espace environnant. Ce champ géomagnétique forme un écran protecteur appelé magnétosphère qui nous protège du vent solaire et des rayons cosmiques, des particules très énergétiques en provenance du cosmos.

La magnétosphère constitue un bouclier de protection qui a rendu possible la vie sur Terre en permettant à l’atmosphère terrestre de se maintenir au cours des temps. En l’absence d’un champ magnétique important, la planète Mars a ainsi perdu une grande partie de son atmosphère qui a été arrachée par le vent solaire

Lorsque le champ magnétique terrestre ne remplit pas sa fonction!

Lors des tempêtes géomagnétiques, le vent solaire est si fort qu’il entraîne une déformation extrême de la magnétosphère qui ne peut remplir tout à fait sa fonction protectrice. Cette brèche permet alors aux particules chargées en provenance du Soleil de pénétrer notre atmosphère et d’être accélérées vers les pôles en suivant les lignes de champ du champ magnétique terrestre. Ce phénomène peut nuire à la navigation et à la prospection, perturber la distribution d’électricité et l’exploitation des pipelines et avoir des effets néfastes sur les systèmes de communication, les astronefs et notre santé.

 

Saviez-vous que? Le 10 mars 1989, une forte éruption solaire a propulsé à une vitesse de plus de 450 km/s un jet de matière d’une taille équivalente à 36 fois la Terre directement vers notre planète. Il aura fallu un peu plus de deux jours pour que ces particules chargées nous atteignent et déclenchent une tempête géomagnétique entraînant notamment d’importantes pannes de courant. Le Québec s’est trouvé plongé dans le noir total. Les lignes à haute tension qui relient la Baie-James au reste du Québec ont été touchées, entraînant une panne d’électricité générale. 

 

Aurores polaires

Le Soleil, et le vent solaire qu’il génère, est aussi le grand responsable des aurores polaires. Au cours de fortes éruptions solaires, d’énormes quantités de particules de très haute énergie sont projetées dans l’espace à des vitesses de 300 à 1000 km/s.


Aurore polaire (boréale ou australe)
(1 minute 46)

Le champ magnétique terrestre nous protège de ces particules dont la majeure partie est déviée de notre atmosphère. Cependant, une partie de ces particules parvient à passer et est attirée vers les zones situées autour des deux pôles magnétiques de la Terre où elles interagissent avec les gaz des couches supérieures de l’atmosphère (l’azote, l’oxygène et les autres gaz). Lorsque les électrons entrent en collision avec les molécules de gaz, typiquement entre 100 à 400 km d’altitude, l’énergie libérée produit une lumière visible sous la forme d’aurores polaires. La couleur dépend du type d’atome et de la composition de l’atmosphère. La couleur verte, la plus commune, est causée par l’oxygène. Les teintes de rouge, de violet et de bleu sont associées à la présence d’azote (voir site de l’Agence spatiale canadienne)

Ce phénomène est appelé aurore boréale dans l’hémisphère Nord, et aurore australe dans l’hémisphère Sud.

Paléomagnétisme : la mémoire magnétique des roches

Le paléomagnétisme est la science qui étudie les enregistrements du champ magnétique passé de la Terre. En effet, certaines roches qui contiennent des minéraux magnétiques ont la capacité de fossiliser, c’est-à-dire de garder en mémoire, l’intensité et la direction du champ magnétique terrestre à une époque donnée.

Comme nous l’avons vu, la Terre possède un champ magnétique produit par son noyau externe liquide riche en fer et en nickel (la géodynamo). Ce champ magnétique a une influence sur les roches qui forment la croûte terrestre. Lorsqu’une roche (une lave par exemple) se solidifie en se refroidissant et atteint le point de Curie (température à laquelle la roche ou le minéral gagne ou perd son aimantation permanente), les minéraux ferromagnétiques, comme la magnétite, s’orientent en fonction du champ magnétique terrestre ambiant et conservent cette orientation. En effet, en se refroidissant, les minéraux passent d’un état paramagnétique (état désordonné) à un état ferromagnétique (alignement selon le champ magnétique extérieur créant une aimantation permanente).

Cet état est réversible. Dès que la température augmente et dépasse le point de Curie ou qu’il y a présence d’un champ magnétique intense, les minéraux redeviennent paramagnétiques et perdent leur aimantation. En se refroidissant encore, ces mêmes minéraux enregistrent de nouveau l’orientation du champ magnétique ambiant. Si ces minéraux ne sont pas réchauffés ou altérés par la suite, ils garderont alors « en mémoire » la direction et l’intensité du champ magnétique du moment.

Les minéraux magnétiques se retrouvent dans tous les types de roches : ignées (intrusives ou volcaniques), sédimentaires et métamorphiques.

Quelques minéraux magnétiques :

Le paléomagnétisme permet de mettre en évidence les phénomènes de la dérive (c’est-à-dire le déplacement) des pôles magnétiques et surtout, l’inversion périodique du champ géomagnétique de la Terre. Les enregistrements des inversions géomagnétiques dans les séquences de roches volcaniques et sédimentaires (magnétostratigraphie) fournissent une échelle de temps qui est utilisée comme un outil géochronologique (la géochronologie est la science qui étudie l’âge des roches).

À partir de l’orientation du champ magnétique enregistrée dans les roches, nous savons que durant les dernières 20 millions d’années, le Sud et le Nord magnétiques se sont inversés à tous les 200 000 à 300 000 ans (la périodicité n’a pas toujours été constante). La dernière inversion majeure a eu lieu il y a 780 000 ans. Toutefois, la position des pôles évolue également entre ces grands changements.

Nous ne savons pas quand aura lieu la prochaine inversion. Le seul effet majeur observable avec certitude sera que le nord de la boussole pointera alors vers l’Antarctique.

De même, plusieurs animaux se servent du champ magnétique pour s’orienter lors de leur migration (les oiseaux, les saumons ou les tortues de mer). Ce changement risque de les désorienter pour un temps, mais ils pourront s’adapter.

 

Application dans le domaine minier

Comme on l’a vu, le champ magnétique à la surface de la Terre varie dans l’espace et dans le temps. Les variations temporelles sont la conséquence du changement d’orientation de la Terre par rapport au Soleil, de l’activité solaire et des interactions électromagnétiques dans la haute atmosphère. Les variations spatiales sont provoquées par les différences de propriétés magnétiques des matériaux environnants associées notamment à l’abondance des minéraux magnétiques. Ces variations permettent de cartographier les propriétés des roches formées d’assemblages de minéraux. La prospection magnétique a pour objet de mettre en évidence la variation spatiale des propriétés magnétiques de ces matériaux. Parmi les applications de la prospection magnétique, mentionnons la recherche de gisements de métaux (p. ex. le fer et le nickel), la compréhension géologique de grands territoires, etc.

La prospection magnétique constitue l’une des principales méthodes utilisées en géophysique. La géophysique est un domaine des sciences de la Terre qui utilise les paramètres physiques pour étudier la planète et son environnement. Cette discipline a pris son essor entre les Première et Seconde Guerres mondiales (1918-1939) afin d’assurer les besoins croissants de la société en hydrocarbures et en minerais.

 

Les types de levés géophysiques sont nombreux et variés en fonction des paramètres physiques mesurés (conductivité électrique, susceptibilité magnétique, densité, etc.), de la nature des sources d’émission et de réception du signal, du déploiement du levé (levés aéroportés, au sol, en forage, en mer), etc. L’échelle de ces levés est également très variée : du mètre à la centaine de mètres (génie civil, hydrogéologie, géologie, prévention des risques naturels, archéologie), au kilomètre (recherche pétrolière et gazière, recherche minière, géothermie) et même planétaire (satellite, exploration spatiale).

Un peu d’histoire

La première application de la géophysique est associée à l’utilisation de l’aiguille d’inclinaison aimantée, l’ancêtre du magnétomètre. Cet instrument, mis au point en Suède au cours de la seconde partie du 19e siècle, sert à mesurer l’attraction magnétique relative à la surface de la Terre. Il permet de détecter la magnétite (oxyde de fer magnétique), le minéral présentant la plus forte attraction magnétique, ainsi que la pyrrhotite associée habituellement aux minéralisations de sulfures de nickel.

Magnétomètre

Au Canada, l’inventeur américain Thomas Edison a été le premier à utiliser un magnétomètre pour la recherche de métaux. En 1901, près de Sudbury (Ontario), ses travaux ont révélé une forte anomalie magnétique située entre deux gisements connus de cuivre-nickel dans une zone recouverte d’une épaisse couche de gravier. Le puits foncé à l’endroit indiqué n’était pas assez profond pour exposer la source de cette anomalie. Ce n’est que quelques années plus tard que des investigations plus profondes ont prouvé l’existence du corps minéralisé qu’avait décelé le magnétomètre. La minéralisation ainsi mise au jour fera l’objet de l’exploitation de la mine Falconbridge no 1.

Cet instrument a aussi été utilisé avant la Première Guerre mondiale pour identifier les formations de minerai de fer fortement magnétiques en Ontario et au Québec. Son usage s’est répandu dans les années 1930 afin de mettre en évidence les gisements de minerais magnétiques et pour repérer et cartographier les unités rocheuses magnétiques enfouies sous les sédiments meubles.

LEVÉS MAGNÉTIQUES DE LA COMMISSION GEOLOGIQUE DU CANADA (CGC) ET DU MINISTÈRE

En 1947, la CGC commence à réaliser des levés magnétiques aéroportés dans tout le pays. Les caractéristiques des levés sont restées pratiquement les mêmes au fil des ans avec une distance entre les lignes de vol de 800 m et une altitude de vol de 300 m. Une première carte magnétique couvrant la totalité du Canada est publiée en 1967; la portion québécoise de cette carte est disponible sur la carte interactive du Ministère.

Le Ministère réalise des levés magnétiques aéroportés depuis1969 (rapport DP 2018-05 par exemple). Ces levés sont de plus haute résolution (plus détaillés) avec une distance entre les lignes de vol comprise entre 200 m et 300 m et une altitude variant de 80 m à 100 m.

Bien que la prospection magnétique est la plus ancienne méthode d’exploration géophysique, c’est encore la plus employée de nos jours. Les deux principales raisons qui expliquent cette large utilisation sont les faibles coûts de réalisation et l’abondance d’information géologique que l’on peut extraire des données magnétiques.

Le capteur magnétique, situé dans la poutre de queue de l’avion ou dans la perche à l’avant de l’hélicoptère pour éviter toute interférence, est relié au magnétomètre placé dans la carlingue.

Le magnétomètre enregistre l’intensité du champ magnétique terrestre qui varie dans le temps et dans l’espace. Le champ magnétique terrestre inclut :

  • le champ magnétique principal qui est dû aux mouvements dans le noyau externe de la Terre. L’intensité de ce champ varie dans l’espace;
  • le champ magnétique externe qui est dû au Soleil (vents solaires et orages magnétiques). L’intensité de ce champ varie dans le temps;
  • le champ magnétique dû aux roches. L’intensité de ce champ varie dans l’espace. C’est la composante qui nous intéresse en prospection magnétique.

Champ magnétique terrestre = champ magnétique principal (noyau externe) + champ magnétique externe (Soleil) + champ magnétique des roches

Ainsi, pour obtenir le champ magnétique dû aux roches, il faut soustraire les deux premiers paramètres (champ magnétique principal et champ magnétique externe).

Pour soustraire le champ magnétique principal, il suffit d’introduire la date et la position géographique du levé en cours pour obtenir le Champ géomagnétique international de référence (IGRF) et l’intensité du champ magnétique principal.

Pour soustraire le champ magnétique externe qui varie dans le temps, on utilise une station de base magnétique qui enregistre en continu (à toutes les secondes) les variations du champ magnétique total.

Parmi les utilisations des levés magnétiques, mentionnons :

  • le support à la cartographie géologique : dans les secteurs où les roches affleurent peu, la carte magnétique permet de déduire l’environnement géologique;
  • détection directe des gîtes minéraux : les grands gisements de fer du Québec (p. ex. la mine Mont Wright à Fermont) qui contiennent des minéraux magnétiques comme l’hématite la magnétite et l’ilménite;
  • l’exploration pour les kimberlites : depuis les années 1950, le levé magnétique aéroporté est l’une des méthodes les plus utilisées dans l’exploration pour les kimberlites. Les kimberlites renferment 5 à 10 % d’oxydes de fer (magnétite et ilménite) qui sont des minéraux magnétiques. Les cheminées forment donc des anomalies magnétiques positives de forme quasi circulaire, ce qui facilite leur détection sur les cartes magnétiques.

Le champ magnétique terrestre est présent tout autour et à l’intérieur de la Terre. Il a une importance vitale comme bouclier contre les rayonnements nocifs et il a permis le développement de la vie sur Terre. Il prend son origine du noyau externe de la Terre par un mécanisme de dynamo. Parmi ses applications, notons la boussole très utilisée dans le domaine de la navigation, le paléomagnétisme qui permet de retracer l’histoire magnétique de la Terre et l’exploration géophysique qui permet, entre autres, de mettre en évidence différents gisements de métaux indispensables à une société moderne.

 Saviez-vous qu’une grande partie des objets qui vous entourent proviennent de minéraux transformés pour lesquels il nous faut prospecter?


L’exploration minière
(Ministère-Mines – 2 minutes)

Auteurs

Ministère des Ressources naturelles et des Forêts

Références

Allard, M., Bois, D., 1999. La géophysique appliquée à l’exploration minérale. Centre collégial de développement de matériel didactique; 335 pages.

Anonyme. Méthodes d’exploration [En ligne]. MERN, [https://mern.gouv.qc.ca/mines/industrie/gemmes/gemmes-diamant-exploration-methodes.jsp] (consulté novembre 2020).

Anonyme. Origine du champ magnétique terrestre [En ligne]. Ressources Naturelles Canada, [https://geomag.nrcan.gc.ca/mag_fld/fld-fr.php] (consulté novembre 2020).

Anonyme. Le magnétisme terrestre [En ligne]. Université Laval, [http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/magnetisme.terr.html] (consulté novembre 2020).

Blackburn, D. Mines et projets de fer au Québec [En ligne]. MERN, [https://mern.gouv.qc.ca/mines/quebec-mines/2010-06/fer.asp] (consulté novembre 2020).

Chulliat, A. Géomagnétisme ou Magnétisme terrestre [En ligne]. Universalis, [https://www.universalis.fr/encyclopedie/geomagnetisme-magnetisme-terrestre/] (consulté novembre 2020).

Drake, N. Les pôles magnétiques de la Terre vont s’inverser, mais nous survivrons [En ligne]. National Geographic, [https://www.nationalgeographic.fr/espace/les-poles-magnetiques-de-la-terre-vont-sinverser-mais-nous-survivrons] (consulté le 5 novembre 2020).

Crédits photo

NASA : https://images.nasa.gov/

Wallpapersite.com : https://wallpapersite.com/space/stars-purple-cosmos-hd-7172.html

Kevin Gittemeier – Google/YouTube: https://images.app.goo.gl/LLvyDJiPFuxCwFrw6

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