Propriétés d'aimantation des sources géologiques des anomalies du champ magnétique terrestre : magnétisme des roches et modélisation numérique

par Nicolas Launay

Thèse de doctorat en Géosciences de l'Environnement

Sous la direction de Yoann Quesnel et de Pierre Rochette.

Soutenue le 12-07-2018

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences de l'Environnement (Marseille) , en partenariat avec CEREGE (laboratoire) .

Le président du jury était Mireille Perrin.

Le jury était composé de Sonia Rousse, Mohamed Hamoudi.

Les rapporteurs étaient Erwan Thébault, Eric C. Ferré.


  • Résumé

    Cette étude s’intéresse en premier lieu aux caractéristiques magnétiques d’échantillons de BIFs (Banded Iron Formations) en provenance de Mauritanie, où est observable la plus grande partie de l’Anomalie Magnétique Ouest Africaine (AMOA). On met en évidence des valeurs de susceptibilité magnétique allant jusqu’à 3.4 SI, et d’aimantation rémanente jusqu’à 1350 A/m, dans les BIFs. Des valeurs de rapport de Koenigsberger pour la plupart supérieures à 1 impliquent également que la rémanence devrait être prise en compte pour expliquer l’AMOA. L’effet de la pression sur les propriétés magnétiques de la titanomagnétite a également été étudié, car ce paramètre est peu connu, et la plupart du temps négligé dans les modèles numériques des sources des anomalies magnétiques. On montre ainsi une dépendance à la pression de la température de Curie de l’hématite et de la titanomagnétite, ainsi qu’une augmentation de l’Aimantation Thermo Rémanente (ATR) acquise à des pressions lithosphériques, allant jusqu’à +100% à 675 MPa. Un modèle numérique de la croûte sous l’AMOA est ensuite construit, à l’aide de ces contraintes et de données magnétiques et gravimétriques. On utilise une approche directe pour investiguer la profondeur, l’épaisseur et l’intensité d’aimantation des lithologies crustales. Nos résultats montrent que des couches de BIFs sont les seules sources crustales aimantées nécessaires pour expliquer l’anomalie, et qu’elles pourraient être enfouies à plusieurs kilomètres de profondeur. Les résultats de cette étude fournissent de nouvelles perpectives pour l’étude des sources d’anomalies magnétiques dans d’autres régions cratoniques comportant des affleurements de BIFs

  • Titre traduit

    Magnetization properties of the anomalies of Earth’s magnetic field : rock magnetism and numerical modeling


  • Résumé

    The geological sources of major magnetic field anomalies are still poorly constrained, in terms of nature, geometry and vertical position. A common feature of several anomalies is their spatial correlation with cratonic shields and, for the largest anomalies, with Banded Iron Formations (BIF). This study first unveils the magnetic properties of some BIF samples from Mauritania, where the main part of the West African magnetic anomaly is observed. It shows magnetic susceptibility values up to 3.4 SI and natural remanent magnetization up to 1350 A/m can be reached by BIF rocks. Koenigsberger ratios mostly superior to 1 imply that the remanent magnetization should be taken into account to explain the anomaly. I also investigated the impact of pressure on magnetic properties of titanomagnetite, because it is not well known and most of the time neglected in numerical models of the geological sources of magnetic anomalies. My results show a pressure-dependent Curie temperature increase, as well as an intensity increase for TRM acquired under lithospheric pressure (up to +100% at 675 MPa). A numerical modeling of the crust beneath the West African anomaly is then performed using these constraints and both gravity and magnetic field data. A forward approach is used, investigating the depth, thickness and magnetization intensity of all possible crustal lithologies. Our results show that BIF slices may be the only magnetized lithology needed to explain the anomaly, and that they could be buried several kilometers deep. The results of this study provide a new perspective to address the investigation of magnetic field anomaly sources in other cratonic regions with BIF outcrops

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