Combien magnetique?

Bonsoir

Cette question va sans doute pour Darkangel vu un post sur ses connaissances de "magnetometers".

J'ai construit un simple "instrument" pour évaluer á la louche la susceptibilité magnétique des échantilhons: Un aimant qualité "Néodimium Chinois" suspendu au bout d'une ficelle non tordue de 33cm de long. Ça marche, mais je soupçonne que mon "appareil" est trop sensible, vu qu'il réagit, bien que trés faiblement á un morceau de granite. Il me semble que c'est peut-être trop sensible ou est-ce utile?
Est-ce grave Docteur?

TIA

Saludos

Sanscelerien

Pas grave du tout Sancelerien !

Tout au contraire. Un NdFeB « Made in China » est très utile. Il faut juste l`apprivoiser un peu et s`en servir avec une certaine délicatesse. Pour les dispositifs, chacun trouvera sa méthode, le but est de détecter le « magnétisme » de la roche, on parle scientifiquement de susceptibilité magnétique. Comme chez les humains (non, non je ne fais aucune allusion) les roches sont plus au moins susceptibles, magnétiquement s`entend !!!

Pour faire simple et sans formules mathématiques, la susceptibilité magnétique d`un matériau (roche, minéral, météorites, humain, etc.…) est sa capacité à se laisser plus au moins traverser par un champ magnétique qu`il soit faible comme le champ magnétique terrestre ou très fort comme le champ produit pas des aimants NdFeB ou des scanners IRM.
Il existe trois possibilités. Soit le matériau s`oppose au champ inducteur (diamagnétisme, susceptibilité négative), soit il se laisse modérément pénétrer (paramagnétisme, susceptibilité légèrement positive), ou soit il absorbe et concentre le champ inducteur (ferromagnétisme, susceptibilité fortement positive).

Une petite métaphore pour comprendre. On se rend en antarctique pas pour les expéditions météorites mais pour les manchots. Imaginons une population de manchots, disons 10000 bestioles. Et imaginons différents icebergs avec plus au moins de cavités, de grottes de glace. Le champ inducteur c`est les 10000 manchots qui se précipitent vers les icebergs. Soit l`iceberg convoité est tellement lisse qu`ils se retrouvent à la flotte (diamagnétisme), soit à peine une dizaine ont trouvé refuge (paramagnétisme) soit c`est la fiesta car ils ont tous pu trouver un logement et il reste encore de la place pour les autres populations (ferromagnétisme) !
Quelques matériaux diamagnétiques : l`eau, le cuivre, le plomb, le quartz, le diamant, le graphite. Ce dernier est celui qui repousse le plus les manchots (le champ magnétique). Un kilo de graphite ne pèsera plus que 900g environ si on le soumet a un champ de près de deux Teslas (la « pression » de plusieurs millions de manchots) !
La plupart des autres matériaux (paramagnétisme) se laissent faiblement pénétré par un champ magnétique et certains ferromagnétiques peuvent même conserver l`aimantation qu`ils ont subis (rémanence). C`est le cas des aimants permanents fabriqués par l`homme, mais aussi la magnétite qui s`est aimantée par le champ magnétique terrestre ainsi que diverses laves. En analysant le magnétisme de ces dernières (paléomagnétisme) les scientifiques ont pu mettre en évidence les inversions du champ terrestre.
Il y a quatre éléments ferromagnétiques important, le fer, le nickel, le chrome et le cobalt. Certains forment des minéraux qui peuvent conférer aux roches ou aux météorites leur propriété magnétique, leur susceptibilité.



La susceptibilité magnétique (X), lire khi, est un rapport entre le champ inducteur et le champ à l`intérieur du matériau considéré. Dans la littérature scientifique, Khi est souvent exprimé en puissance négative de 10 et en m3/kg. Et pour plus de facilité une échelle logarithmique est souvent utilisée (logX), voir les tableaux ci-dessous. Ajoutons qu`ils existent des appareils, susceptomètres de labos ou portables (SM30) pour effectuer ces mesures.

Sur ce dernier tableau résumant les travaux de Rochette, nous constatons qu`il est possible de caractériser et différencier les météorites entre elles en mesurant leur susceptibilité.



Les roches sédimentaires, métamorphiques et les granites sont peu susceptibles, les basaltes terrestres un peu plus et se superposent aux achondrites, logique. Puis nous avons la grande famille des chondrites avec des susceptibilités de 4 à 5, 5 environ. Au-delà de 5,5 c`est le règne des MES, PAL et sidérites. Une mésosidérite (Mincy, MES-B4), par exemple, fait 6,13 et les sidérites ont encore une susceptibilité supérieure au même titre que la magnétite (6,77).

Mais la question du départ était que peux t`on faire avec un aimant NdFeB. Et bien justement, beaucoup de choses, outre sa capacité à coller la ferraille, les serpentines, les scories et parfois une météorite en prospection, il permet aussi de se rendre compte de la faible susceptibilité de roches ou minéraux. Il permet aussi avec un peu d`expérience, à volume d`échantillon égal de différencier une LL d`une L ou d`une H tout comme avec une boussole. Bien sûr cela nécessite d`avoir quelques échantillons de références dans les diverses familles de météorites ainsi que quelques échantillons de roches terrestres y compris les pseudos météorites, très peu susceptibles si elles contiennent de la limonite ou de la goethite (voir tableau).

Ci-dessous photo de cristaux d`olivine (susceptibilité 2,04 à 3,10) de Las Minas (Mexique) attirés par un aimant NdFeB (1,4 Tesla) !



Pour conclure, je peux envoyer par MP aux membres du forum qui le désirent et sont intéressés par ce sujet un tableau des susceptibilités plus complet recensant près de 1300 météorites ainsi que les principaux minéraux magnétiques. Juste une condition, avoir au moins plus de 100 messages sur le forum, fidélité oblige !

Présent !

Aussi merci

Evidenment moi aussi,

Bien Merci

Saludos

Sanscelerien

Passionnant, merci d'avance !

Bonsoir

Encore quelques précisions / compléments / observations:

Cette échéle logarithmique est ou pas en rapport avec les écheles de compensation de mineralisation du sol qu'on trouve sur les detécteurs de metaux?

On régle le "seuil" pour couper des faux positifs, n'est-ce pas?

Particuliérement interessants sont les mineraux dont la variabilité de susceptibilité magnetique est petite comme la goethite, parce que cela nous permet de faire une sorte d'étalonnage de "magnetométres" improvisés.

Par contre les valeurs de suscept. mag. du granite ou des volcaniques sont si étendus qu'ils ne sont guére utiles.

Mais dans l'ensemble ces donnés sont précieux.

Saludos

Sanscelerien

Darkangel a écrit:

je peux envoyer

S'il vous plaît, merci!

Très intéressant.

Il y a-t-il une façon de mesurer cette susceptibilité magnétique (à la louche) sans investir dans du matériel lourd?

A part insulter l'échantillon?

Je parle là de donner un chiffre approximatif, pas juste pouvoir dire que échantillon X est moins susceptible que l'échantillon Y. Ou faudrait il avoir toute une gamme d'étalons, et comparer l'écartement d'une pendule magnétique?

Moi aussi cela m'intéresse, mais je suis pas sûr de tout avoir compris!
Ce que j'ai compris c'est avec un magnétomètre on peut si
on à une correspondance avec des roches déjà déterminées, comme des
météorites avoir une idée sans analyse de leurs classifications.
Si oui cela m'intéresse beaucoup, comment marche ce magnétomètre
où trouve t'on ce type de matériel?

Quelques réponses à vos questions.
Sancelerien :
Oui ,« une poêle à frire », un détecteur de métaux fonctionne comme les suceptomètres et le SM30 qui est un appareil de mesure portable de la susceptibilité possède une bobine semblable à celles des détecteurs de métaux. Les fréquences utilisées sont également très proches, quelques KHz ( VLF, Very Low Frequency). On pourrait certainement faire un étalonnage grossier et une correspondance entre les indications sur l`écran et la susceptibilité de la roche. Je ne l`ai jamais fait mais cela doit être possible, tout dépend du détecteur, de son affichage, et toujours en mode ferreux bien sûr. Ne pas oublier que le volume de la cible entre en compte. Idéalement il faudrait un volume hémisphérique du diamètre de la bobine (1/2 de 4/3 Pi R3). Mais vu le diamètre de la bobine ?!
Mais même pour les scientifiques, la calibration du SM30 n`est pas triste ! J`ai un document la dessus que je peux t`envoyer juste pour avoir une idée car bonsoir le boulot et les formules ! C`est pour cela que dans le cas du SM30 la bobine ne fait que 5 cm de diamètre, l`échantillon mesuré doit idéalement se trouver au contact de l`appareil, pour les appareils de labos, l`échantillon à mesurer est introduit dans une bobine.
Mais si tu veux te construire en 10 min un magnétomètre ultra simple pour mesurer de petits échantillons de roches ou de météorites, voir ici :



http://www.johnbetts-fineminerals.com/jhbnyc/articles/magnet.htm

Tout simplement génial !
Je crois que ce dernier lien correspond aussi à la demande de Meteours, à la louche…sauf que ici c`est une paille…au sens propre comme au sens figuré !

Sinon à la vente cela existe?
J'ai regardé le tableau, et je pensais que l'on pouvait vraiment déterminer
le type de météorite en fonction de l'analyse, par ex que toutes les L auraient à peu près le même résultat chiffré, différent d'une achondrite ou d'une carbonnée par ex.
On peut distinguer plus facilement si c'est une LL, L ou H par contre.
Cette méthode sert à vérifier si deux échantillons sont appairés?
Ou sert à vérifier si on ne sait plus exactement quelle météorite il s'agit?

Si précis que ça ?

Si je peux me permettre, ayant déjà utilisé un SM30 et d'autres instruments pour mesurer les propriétés magnétiques des météorites; si vous vous attaquez à des météorites désertiques qui sont plus ou moins altérées, il peut s'avérer difficile, voir impossible, de faire la différence entre les différents types de chondrites ordinaires!...

Tout à fait Ludo, c`est dû à l`AMS (Anisotropy of magnetic susceptibility).

Les différences au sein d`une même classe proviennent des variations de la composition de la météorite ainsi que de la croûte de fusion plus ou moins présente et plus ou moins altérée. Les mesures peuvent varier aussi suivant l`orientation de l`échantillon dans la bobine ainsi que en fonction de la fréquence utilisée. Cette dernière variation étant peu significative. On le constate sur ces exemples suivants, mesures effectuées respectivement à 920Hz(bleu) et 19KHz(violet) et par deux auteurs différents.







La mesure de la susceptibilité est donc très précise pour des échantillons provenant d`une même météorite. Et dans une même classe, les L par exemple, les valeurs sont proches.

Et comme partout il y a des exceptions. Camel Donga (4,18) et Millbillillie (2,67) sont très éloignées en terme de susceptibilité pour les eucrites.

.. qui sont justement emblématiques de leur espèce ! On explique ça comment ?

Darkangel a écrit:

Je crois que ce dernier lien correspond aussi à la demande de Meteours, à la louche…sauf que ici c`est une paille…au sens propre comme au sens figuré !

En effet!
Sauf que pour pouvoir mettre de chiffres en face des échantillons, il faut aussi avoir une sélection de étalons pour tordre la paille en conséquence, ce que je voulais éviter (car là nous entrons de plein pied dans le problème de la poule et de l'oeuf – Sans poule, pas d'oeuf...).

Pour répondre à Serge et concernant cette anomalie de susceptibilité entre Camel Donga et les autres eucrites.

La différence de susceptibilité importante entre Camel Donga et Millbillillie et les autres eucrites, est due à la présence de près de 2% de métal dans Camel Donga qui est aussi brèchée. Ce fort pourcentage s`explique par la réduction du fer dans un processus de thermo-métamorphisme. Des filons de magnétite se forme ainsi sur terre au contact de coulées de basaltes (Mexique).

On pourrait penser au premier abord que les deux météorites proviennent de corps parents différents mais, d`après certains chercheurs, le rapport isotopique oxygène 17/oxygène18 étant identique on serait, semble t-il, dans le cas d`une hétérogénéité des coulées basaltiques.

Va falloir attendre d`aller sur Vesta pour vérifier !

Je rejoint Ludo sur la remarque qu'il évoque et la prudence à se fier aveuglément à la valeur affichée.

Cela m'inspire quelques questions:

Quelle est la part d'incertitude due à la magnétisation artificielle des météorites (chondrites et achondrites)?

Pourrait-elle expliquer la similarité absolue des résultats?

Que provoquerait une magnétisation forcée sur une chondrite ou une achondrite, qu'elle en est la rémanence?

Comment se comporte un échantillon riche en métal, d'un autre échantillon issu de la même pierre, mais prélevé à un endroit différent?

Quelle est la part de magnétisation par altération?


Merci

20-100

L`historique magnétique d`une météorite dépend de plusieurs facteurs :
Tout d`abord de la présence de son taux de minéraux ferromagnétiques, principalement NiFe, de l`origine de son corps parent, Vesta par exemple possède un champ magnétique, de son exposition solaire qui par réchauffement modifie les caractéristiques magnétiques, de son exposition au champ terrestre en traversant la magnétosphère, des effets magnétostrictifs liés à ses chocs ultérieurs et son impact, de la durée de son exposition au champ terrestre, son degré d`altération et « last but not least » de l`Homo sapiens qui va exposer la météorite intentionnellement ou non à des champs artificiels, aimants , moteurs etc.…
Plus on descend vers le bas en terme de log de khi, plus on a de certitudes car les achondrites contiennent peu de ferromagnétiques. De la même façon les déviations seront moins importantes au sein des LL et L que les H.
Ces phénomènes sont connus des scientifiques et pris en compte dans leur mesure comme les anisotropies dues à la forme de la météorite et de la répartition des ses éléments, brèches, chondres, et les effets liés aux fréquences de mesures utilisées. La plupart de ces particularismes avait déjà été mentionnés par les Russes dès la fin des années 60 sur une étude de plus de 900 météorites.
Title: Magnetism of Meteorites: A Review of Russian Studies
Authors: Herndon, J. M., Rowe, M. W., Larson, E. E., & Watson, D. E.
Journal: Meteoritics, volume 7, number 3, page 263.
Bibliographic Code: 1972Metic...7..263H
Une « magnétisation » forcée sur une achondrite ne produira peu ou pas d`effet, mais cette rémanence augmentera avec le taux de NiFe, chondrites, mésosidérites, pallasites, et sidérites. Huckitta ci-dessous est un exemple de sommation de rémanences d`origines inconnues.



Par exemple, deux échantillons de chondrite d`une même météorite mais provenant de deux musées différents, Londres et Paris ont donné des valeurs très différentes dues certainement à des expositions artificielles différentes.
Mais deux échantillons de la même météorite ayant subi la même altération, donneront la même valeur, aux erreurs d`expériences près, du log de Khi. Ceci est particulièrement utile pour faire du « pairing » in situ, désert ou antarctique.
Enfin, d`après Folco et Rochette, la déviation par degré d`altération (W1 à W6) serait de 0,1 à 0,2 log de Khi.
Meteoritics & Planetary Science 41, Nr 3, 343–353 (2006) Folco & Rochette

Ok, donc, on ne peut pas se servir de cette méthode pour faire du pairing hors "in situ" , avec la condition sine qua none de ne pas magnetiser la pierre sur place.

Qu'en est t il des diogénites ( Tatahouine possède des flakes metalliques répartis de manière aléatoires et hétérogène), d'autres diogenites en possèdent aussi.

Qu'en est il des carbonées, qui peuvent posséder jusqu'à 20 % de FeO, comme certaines CV ? Le diagramme se chevauche t il avec d'autres chondrites ordianires?


20-100

Si, pour éliminer une rémanence acquise, il suffit en laboratoire de démagnétiser la météorite par un champ alternatif décroissant et d `effectuer les mesures ensuite.

Dans le cas des flaques répartis de manière hétérogènes dans une Dio ou autre cela ne pose pas de problème de mesure en labo car l`échantillon est dans la bobine et plusieurs mesures son faites avec diverses orientations.

Les carbonées enrobant le groupe des LL, elles se comportent similairement du point de vue magnétique, cela n`est pas un problème non plus vu leurs différences visibles.

C`est pour ces raisons et les réserves exprimées par Ludo que je n`ai pas investi dans le SM30. Si il peut être utile sur le terrain sous réserve que personne n`ai magnétisé la météorite, on lui préfèrera un matériel plus adapté en labo avec la possibilité de démagnétiser l`échantillon et de travailler hors du champ terrestre avec des blindages en mu métal ou en annulant ce dernier électriquement (bobine de Helmhotz).

La conception même du SM 30 engendre beaucoup de limitations, y compris dans sa plage de mesure ou l`incertitude augmente au delà des logs de Khi > à 5,5 empêchant toute mesure précise des PAL, MES et sidérites. L`appareil n`est pas idéal et sa calibration des plus complexe n`est pas à la portée de l`amateur éclairé. Pas pratique donc pour faire du pairing ou analyse magnétique avec des échantillons de provenances inconnues dans sa collection ou sur Ebay !
(Calibration of in situ magnetic susceptibility measurements, GATTACCECA/ROCHETTE,Geophys.J.Int. (2004)158,42-49).
C`est aussi pour cette raison, profitant de ma « préretraite », que je travaille sur un produit plus adapté et n`ayant pas les inconvénients du SM30.

Comment peut on démagnétiser en supprimant la rémanence acquise, mais en préservant la magnetisation "naturelle"?

20-100

A ma connaissance ce n`est pas possible. Lorsqu`on "nettoie" un échantillon de son historique magnétique on ne peut effectuer une sélection et ne garder que sa mémanence originelle. On efface tout. D`ou l`importance pour ces mesures est de recueillir dès sa chute la météorite en prenant les précautions d`usage pour ne pas les contaminer magnétiquement à l`instar des protocoles des campagnes de recherche en antarctique pour la contamination biologique.

...un petit lien relatif à l`historique magnétique et biologique potentiel !

http://www.nirgal.net/chroniques/geo_chronique_transport.html