ArticlePDF Available

Nuevos datos de la última inversión del campo magnético terrestre

Authors:
La GeoLoGía es notIcIa
Enseñanza de las Ciencias de la Tierra AEPECT 22.2- 2014
Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 2014 (22.2) – 187
El nuevo DNI del
primer dinosaurio
definido en
España
Luis Alcalá, Rafael Royo -Torres y Alberto Cobos
Fernando Tornos, Francisco Velasco, Antonio
Delgado, César Menor-Salván, J. M. Escobar y
Carmelo Gómez
(pag. 195)
Nuevos datos de la
última inversión del
campo magnético
terrestre
¿CUÁNTO DURA UNA INVERSIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE?
Leonardo Sagnotti ___
(pag. 188)
ArAgosAurus ischiAticus
EN LAS CRUCES (SEVILLA)
Los organismos
extremófilos forman una
mineralización única
(pag. 191)
188 – Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 2014 (22.2)
El campo magnético terrestre (o
campo geomagnético) está genera-
do por el movimiento complejo que
tiene lugar en el núcleo externo de
la Tierra. En su mayor parte, este
campo es asimilable al que genera-
ría una barra de imán situada en el
centro del planeta. La prolongación
de este dipolo magnético “ideal” in-
tersecta con la superficie terrestre
en dos puntos que definen los deno-
minados polos geomagnéticos, cuya
posición varía lentamente (variación
secular). En tiempos geológicos el
campo geomagnético puede consi-
derarse como un campo puramente
dipolar, donde en eje del dipolo coin-
cide aproximadamente con el eje de
rotación de la Tierra, y donde la in-
clinación de las líneas de fuerza au-
menta progresivamente del ecuador
hasta el polo. En un periodo de pola-
ridad normal, en el que vivimos ac-
tualmente, estas líneas de fuerza se
dirigen hacia el centro de la Tierra
en el hemisferio norte y salen de la
superficie en el hemisferio sur (Fig.
1a). Los estudios de paleomagnetis-
mo, que se basan en el análisis del
magnetismo fósil de las rocas, nos
indican que el campo geomagnéti-
co puede ser también estable con
una configuración inversa (Fig. 1b),
y que a lo largo del tiempo geológi-
co se han sucedido repetidamente
periodos con estas dos polaridades.
Al contrario que en el Sol, donde el
campo magnético se invierte regu-
larmente más o menos cada 11 años
(ciclo solar), las inversiones del cam-
po geomagnético son irregulares y
mucho menos frecuentes. Se han do-
cumentado 21 inversiones geomag-
néticas durante los últimos 5,3 millo-
nes de años (Fig. 1c), lo que implica
que durante este periodo de tiempo,
de media, se ha producido una inver-
sión cada aproximadamente 250.000
años. El mecanismo que causa estas
inversiones todavía se desconoce.
Einstein consideraba que la com-
presión del mecanismo que genera
y gobierna la dinámica del campo
geomagnético es uno de los desafíos
no resueltos más importantes de la
física.
La investigación sistemática de
las inversiones de polaridad han per-
mitido reconstruir una escala tempo-
ral global de polaridad geomagnéti-
ca (Fig. 1c), que fue fundamental en
los años 60 del s. XX para confirmar
la expansión del fondo oceánico y
para el desarrollo de la teoría de la
tectónica de placas. Se sabe que la
última inversión completa del cam-
po geomagnético se remonta a hace
780.000 años, y define el límite entre
el Pleistoceno inferior y medio. En la
terminología estratigráfica, se utiliza
el término de cron magnético para
el intervalo temporal que tiene un
predominio de polaridad normal o
inversa. Los crones magnéticos tie-
¿CUÁNTO DURA UNA INVERSIÓN DEL CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE?
Nuevos datos de la última inversión
del campo magnético terrestre
Leonardo Sagnotti
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia,
I-00143 Roma, Italy
ISSN (edición impresa): 1132-9157 - (edición electrónica): 2385-3484 – Pags. 188-190
a) Polaridad Normal b) Polaridad Inversa
c) Escala de polaridad geomagnética
S
NS
N
0.78
0.99
1.07
1.18
1.78
1.95
2.08
2.15
2.58
3.04
3.12
3.21
3.33
3.60
4.19
4.30
4.49
4.63
4.80
4.90
5.00
5.24
Kaena
Mammoth
Cochiti
Nunivak
Siduall
Thvera
Reunion
Olduvai
Cobb mountain
Jaramillo
SubcronCronEdad (Ma)
2
3
4
5
0
1
BrunhesMatuyamaGaussGilbert
Fig. 1: Representación esquemática de la línea de fuerza del campo geomagnético dipolar durante un periodo de polaridad normal (a) e inversa (b). c) Escala
temporal de la polaridad geomagnética para los últimos 5,3 millones de años. Negro: polaridad normal; blanco: polaridad inversa.
a) Polaridad Normal
b) Polaridad Inversa
c) Escala de polaridad geomagnética
S
N
S
N
0.78
0.99
1.07
1.18
1.78
1.95
2.08
2.15
2.58
3.04
3.12
3.21
3.33
3.60
4.19
4.30
4.49
4.63
4.80
4.90
5.00
5.24
Kaena
Mammoth
Cochiti
Nunivak
Siduall
Thvera
Reunion
Olduvai
Cobb mountain
Jaramillo
SubcronCronEdad (Ma)
2
3
4
5
0
1
BrunhesMatuyamaGaussGilbert
a) Polaridad Normal
b) Polaridad Inversa
c) Escala de polaridad geomagnética
S
N
S
N
0.78
0.99
1.07
1.18
1.78
1.95
2.08
2.15
2.58
3.04
3.12
3.21
3.33
3.60
4.19
4.30
4.49
4.63
4.80
4.90
5.00
5.24
Kaena
Mammoth
Cochiti
Nunivak
Siduall
Thvera
Reunion
Olduvai
Cobb mountain
Jaramillo
SubcronCronEdad (Ma)
2
3
4
5
0
1
BrunhesMatuyamaGaussGilbert
Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 2014 (22.2) – 189
nen una duración típica del orden de
centenares de miles de años y pue-
den contener intervalos de tiempo
más breves con polaridad opuesta.
Estos invervalos, con una duración
típica del orden de la decena de
miles de años, reciben el nombre
de subcrones magnéticos (Fig. 1c).
Actualmente vivimos en el cron de
polaridad normal “Brunhes”, en
homenaje al científico francés que
durante los primeros años del siglo
XX descubrió la presencia de lava
magnetizada con una dirección in-
versa a la del campo geomagnético
actual. El cron anterior, de polaridad
inversa, se llama “Matuyama”, como
homenaje al científico japonés que
en 1929 puso de manifiesto que la-
vas de polaridad magnética normal
e inversa formaban niveles estrati-
gráficos diferentes. El último cambio
completo de polaridad geomagnética
se conoce, por tanto, como tránsito
Matuyama-Brunhes (M-B). Se co-
noce que los cambios de polaridad
del campo geomagnético son fenó-
menos muy rápidos desde un punto
de vista geológico, con una duración
total estimada del orden de algu-
nos miles de años, durante los que
el campo disminuye su intensidad
hasta un 10% de su valor actual. El
registro de un cambio de polaridad
geomagnética en una secuencia ro-
cosa es un fenómeno bastante raro.
Para que se pueda extraer informa-
ción útil sobre las características de
detalle y la dinámica del campo mag-
nético terrestre durante un cambio
de polaridad es necesario disponer
de una secuencia de rocas con una
alta resolución temporal, que no sue-
le ser común, y que haya registrado
fielmente las variaciones del campo
en el momento de su formación.
Para esto es necesario una secuencia
rocosa (sedimentaria o lávica) que
tenga: (1) buenas propiedades paleo-
magnéticas, (2) buena continuidad
estratigráfica, y (3) posibilidad de
datar con alta resolución. Estas tres
características, en su conjunto, son
necesarias e indispensables para tra-
tar de comprender y reconstruir la
dinámica de un fenómeno complejo
y de una duración muy breve. Una
síntesis reciente de los diez mejores
registros paleomagnéticos de varias
inversiones del campo magnético te-
rrestre, obtenidas en varias secuen-
cias de rocas volcánicas del plane-
ta, ha puesto de manifiesto que las
inversiones geomagnéticas tienen
unas características dinámicas en
común, que implican la existencia
de un “precursor” (un intento previo
fallido para invertir la polaridad) que
se desarrolla unos cuantos de miles
de años antes de la inversión defini-
tiva, y de un tránsito rápido del polo
geomagnético de una zona polar a la
otra (Valet et al., 2012).
Las cuencas intramontañosas
de los Apeninos (Italia) son áreas
de gran interés para la geología y la
geofísica. El relleno de estas cuencas,
con sucesiones de sedimentos con-
tinentales y lacustres, es testimonio
de eventos geológicos y climáticos
del pasado. El interés local y regional
de estas sucesiones sedimentarias
puede a veces extenderse para la re-
construcción de eventos geofísicos a
escala global. Éste es el caso de los
sedimentos acumulados en el fondo
de un antiguo lago desarrollado en la
cuenca intramontañosa de Sulmona
(Abruzzo) que afloran actualmente
cerca del pueblo de Popoli, y que han
proporcionado un magnífico registro
detallado de la última inversión del
campo magnético terrestre.
La sucesión lacustre de la cuen-
ca de Sulmona está constituida por
limos calcáreos homogéneos que
contienen numerosos niveles finos
de ceniza volcánica emitida durante
erupciones explosivas violentas a
lo largo de la vertiente tirrena de la
península italiana. Una revisión estra-
tigráfica reciente indica que la parte
más antigua de esta sucesión se ha
SUL2-22
SUL2-21
SUL2-20
SUL2-19 180 cm
210 cm
240 cm
270 cm
300 cm
SUL2-16
SUL2-19
SUL2-18
SUL2-17
B-M
SUL2-20
0 cm
50 cm
100 cm
150 cm
200 cm
Fig. 2: Sección estratigráfica en afloramiento que comprende el registro de la inversión geomagnética
Brunhes-Matuyama (M-B). La sección tiene un espesor de 3 metros, y está constituida por sedimentos
calcáreos lacustres, con buenas propiedades paleomagnéticas, y tiene siete niveles finos (de milimétricos a
centimétricos) de ceniza volcánica que han permitido dataciones radiométricas de alta precisión.
190 – Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 2014 (22.2)
depositado a caballo de la inversión
M-B (Giaccio et al., 2013). Los datos
paleomagnéticos obtenidos en un
sondeo efectuado en el depocentro
de la cuenca han permitido recono-
cer la presencia de esta inversión. El
intervalo a caballo de esta inversión
geomagnética ha sido observado en
afloramiento (Fig. 2), y ha sido ana-
lizado con un muestreo continuo y
medidas de alta resolución en labo-
ratorio. La inverstigación ha sido
llevada a cabo por un equipo inter-
nacional de investigadores del Isti-
tuto Nazionale di Geofisica e Vulca-
nologia (INGV, Italia), del Istituto di
Geologia Ambientale e Geoingegne-
ria (IGAG-CNR, Italia), de la Colum-
bia University (USA), del Berkeley
Geochronology Center (USA) y del
Laboratoire des Sciences du Climat
et de l’Environnement (LSCE, CEA-
CNRS, Francia). Los resultados obte-
nidos se han publicado en el número
de noviembre de 2014 del Geophysi-
cal Journal International (Sagnotti et
al., 2014).
La succesión estratigráfica de Sul-
mona tiene las características ideales
para proporcionar nuevos datos ex-
perimentales de alta resolución que
permitan reconstruir las variaciones
y las tasas de cambio del campo mag-
nético terrestre durante los miles de
años que dura la última inversión
geomagnética. De hecho, esta suce-
sión de caracteriza por: (1) la presen-
cia contemporánea de sedimentos
homogéneos con una continuidad
estratigráfica contrastada, (2) bue-
nas propiedades paleomagnéticas, y
(3) niveles finos volcánicos que per-
miten dataciones radiométricas muy
precisas para el control temporal
del fenómeno. No es sencillo encon-
trar situaciones análogas favorables
de otros registros de inversiones
geomagnéticas. Este estudio llevado
a cabo en la cuenca lacustre de Sul-
mona ha proporcionado un registro
detallado de la variación temporal
del campo magnético terrestre du-
rante la inversión M-B. El registro
de esta inversión está comprendido
entre los niveles de ceniza datados
en 781.000 y 792.000 años, y está
contenido en limos calcáreos que se
depositaron en el fondo del lago con
una tasa media de cerca de 2 cm por
siglo. La integración de los datos pa-
leomagnéticos y geocronológicos ha
permitido la reconstrucción de alta
resolución de la dinámica del campo
magnético terrestre durante los mi-
les de años anteriores y posteriores
a la inversión del polo, poniendo en
evidencia que la inversión de polari-
dad M-B fue extremadamente rápida,
puesto que se ha producido en un in-
tervalo de tiempo más breve del que
es posible estimar en este sedimento,
con una velocidad al menos diez ve-
ces más rápida de lo que se pensaba
anteriormente. La inversión del polo
magnético parece producirse instan-
táneamente, sin registro de posición
polar intermedia (Fig. 3). Estos nue-
vos datos indican que el paso brusco
del polo geomagnético de un área po-
lar a la otra ocurrió hace 786.000 años
y fue precedido de un intervalo de
inestabilidad general del campo que
se prolongó durante el menos 6.000
años. Este periodo de inestabilidad
geomagnética se ha caracterizado
por dos intervalos de tiempo, con una
duración de aproximadamente 2.000
años cada uno, en los que la intensi-
dad del campo disminuyó drástica-
mente a menos de la mitad de la que
hay actualmente. La inversión brusca
del polo ocurre hacia la par te final del
intervalo más reciente de baja inten-
sidad del campo. En definitiva, en los
sedimentos lacustres de Sulmona (in-
versión M-B) se han reconocido las
principales características dinámicas
de las inversiones, puestas de mani-
fiesto por Valet et al. (2012): presen-
cia de un precursor, fuerte descenso
de la intensidad y rápido tránsito de la
polaridad. Sin embargo, mientras que
Valet y colaboradores han estimado
que el tránsito del polo geomagné-
tico de una región polar a la otra se
desarrolla en menos de un milenio,
esta investigación llevada a cabo en
los sedimentos lacustres de Sulmona
permite refinar este cálculo y nos in-
dica que el tránsito pudo producirse
en menos de un siglo, probablemen-
te mucho menos, en un periodo de
tiempo comparable al de una vida
humana.
Bibliografia
Giaccio B., Castorina, F., Noma-
de, S., Scardia, G., Voltaggio, M. y
Sagnotti, L. (2013). Revised chro-
nology of the Sulmona lacustrine
succession, central Italy. Journal of
Quaternary Science, 28(6), 545-551.
doi: 10.1002/jqs.2647.
Sagnotti, L., Scardia, G., Giac-
cio, B., Liddicoat, J.C., Nomade, S.,
Renne, P.R. y Sprain, C.J. (2014).
Extremely rapid directional change
during Matuyama-Brunhes geo-
magnetic polarity reversal. Geophys-
ical Journal International, 199 (2),
1110-1124. doi: 10.1093/gji/ggu287
Valet, J.P., Fournier, A., Cour-
tillot, V. y Herrero-Bervera, E.
(2012). Dynamical similarity of geo-
magnetic field reversals. Nature,
490, 89–94.
785 . 4
785 . 5
785 . 9
786. 0
786. 1
786.2
789 . 4
786 . 6
786.1-786.0
Fig. 3: Reconstrucción del recorrido del polo geomagnético virtual (VGP) durante la última inversión de
polaridad del campo geomagnético, a partir de datos paleomagnéticos obtenidos en la cuenca de Sulmona
(modificada de Sagnotti et al., 2014).
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
We present new stratigraphic, palaeomagnetic, 87Sr/86Sr and 40Ar/39Ar data from a lacustrine succession of the Sulmona basin, central Italy, which, according to an early study, included six unconformity bounded lacustrine units (from SUL6, oldest, to SUL1, youngest) spanning the interval >600 to 2 ka. The results of the present study, on the one hand confirm some of the previous conclusions, but by contrast reveal that units SUL2 and SUL1, previously attributed to the Holocene, are actually equivalent to the older SUL6 and SUL5 units – here dated to �814–>530 ka and �530–<457 ka, respectively – and that the U-series dates previously published for both former SUL2 and SUL1 units yielded abnormally young ages. In light of the present results, a reassessment of the chronology of the Sulmona basin succession and a revision of the tephrostratigraphy of the SUL2/SUL6 and SUL1/SUL5 units is in order.
Reconstrucción del recorrido del polo geomagnético virtual (VGP) durante la última inversión de polaridad del campo geomagnético, a partir de datos paleomagnéticos obtenidos en la cuenca de Sulmona
  • Sagnotti Modificada De
Fig. 3: Reconstrucción del recorrido del polo geomagnético virtual (VGP) durante la última inversión de polaridad del campo geomagnético, a partir de datos paleomagnéticos obtenidos en la cuenca de Sulmona (modificada de Sagnotti et al., 2014).