Anisotropie magnétique

L'énergie anisotrope ou énergie magnéto-cristalline existe dans les cristaux ferromagnétiques, forçant l'aimantation à suivre certains axes cristallographiques, appelés axes de facile aimantation.

Le terme principal[3] de cette énergie s'écrit:

$${\displaystyle E_{a}=K_{u}sin^{2}\theta }$$

où θ est l'angle entre le vecteur aimantation ${\displaystyle {\vec {M}}}$et l'axe de facile aimantation et K_u est la constante d'anisotropie, mesurée en J.m^-3.

Les valeurs d'énergie varient typiquement entre 1 J.m^-3 et 10 MJ.m^-3.

Des chercheurs mesurent en laboratoire la fabrique magnétique des matériaux géologiques. Le but de cette mesure est de caractériser l'état de déformation finie de roches ayant subi des régimes de contraintes naturelles, souvent invisibles à l'œil nu. Les massifs, les plutons de granites et même les formations sédimentaires étudiés sont surtout à l'extérieur des chaînes de montagnes. La fabrique magnétique permet dans ces différentes zones de retrouver les marqueurs de la déformation quasiment invisibles à l'affleurement : étude de la déformation interne des roches. Souvent c'est en contexte tectonique cassant. L'anisotropie magnétique est rapide au niveau acquisition des données, sensible et aussi simple à mettre en œuvre. Une mesure moyenne de l'orientation préférentielle d'une centaine de grains qui peuvent être de trois sortes :

• ferromagnétique : hématite, magnétite, sulfure de fer, etc. ;
• paramagnétique : argile, silicate… ;
• diamagnétique : calcite, quartz…

• Anisotropie de susceptibilité magnétique mesurée en champ faible ou plus communément ASM est la méthode la plus fréquemment utilisée pour mesurer la fabrique magnétique des roches.
• Anisotropie de rémanence (AR) obtenue à partir de deux mesures :
  • Aimantation rémanente isotherme (ou ARI).
  • Aimantation rémanente anhystérésique (ou ARA).
• L'erreur sur l'inclinaison magnétique sera estimée à partir de l'AR.

Une forte anisotropie intrinsèque des différents minéraux de type ferromagnétique présents dans la roche, induira une déviation de l'aimantation rémanente naturelle par rapport au champ magnétique terrestre.

Alors que l'anisotropie de rémanence ou AR permet d'accéder aux seules espèces de types ferromagnétique, l'anisotropie de susceptibilité magnétique moyenne la distribution de l'ensemble de toutes les espèces (diamagnétique, paramagnétique et enfin ferromagnétique).

Pour l'ASM :

• un pont d'impédance de type Kappabridge AGICO KLY3S

Pour l'AR :

• ARA : une bobine système AGICOAMU-1 comprenant une bobine en champ alternatif (champ maximum applicable 100 nT) couplée à une bobine en champ continu (de 0 à 200 nT) ;
• une cage d'Helmholtz permettant de s'affranchir du champ magnétique terrestre lorsqu'on fait les mesures.

• ASM ou Anisotropie de Susceptibilité Magnétique
• AR ou Anisotropie de Rémanence
• ARI ou Anisotropie de Rémanence Isotherme
• ARA ou Anisotropie de Rémanence Anhystérétique