Палеомагнетизм, властивість гірських порід намагнічуватися в період свого формування під дією магнітного поля Землі і зберігати придбану намагніченість (залишкову намагніченість) в подальші епохи. Величина і напрям цій намагніченості відповідають магнітному полю, що існувало в даній точці земної поверхні при утворенні породи, тобто мільйони і сотні мільйонів років назад. П. дає можливість вивчати еволюцію геомагнітного поля (див. Земний магнетизм ) , «записану» в намагніченості гірських порід. У кожній породі міститься деяка кількість зерен ферро- або феррімагнітних мінералів (магнетиту, тітаномагнетітов, гематиту, ільменітов, маггеміта, пірротіна і ін.). У деяких породах вміст магнітних зерен складає лише долі відсотка, але проте саме ці зерна обумовлюють залишкову намагніченість гірських порід. Залежно від умов формування гірські породи набувають різної по інтенсивності і по стабільності (тобто по здатності протистояти розмагнічуючим діям) намагніченість. Для П. найбільш істотна залишкова термонамагніченность (TRM), яка утворюється при охолодженні гірської породи в геомагнітному полі починаючи з температури вище Кюрі точки Q. TRM виникає головним чином при охолоджуванні розплавів (лав, інтрузій), тобто властива виверженим породам. Зростання TRM при температурах Т £ Q йде інтенсивно; з охолоджуванням до «блокуючої» температури T b зростання різко сповільнюється і відбувається «заморожування» придбаної намагніченості (вектор намагніченості часток втрачає можливість орієнтуватися по полю). TRM може в десятки і сотні разів перевищувати намагніченість, що виникає в тому ж полі при кімнатній температурі. Для руйнування TRM потрібні магнітні поля, в десятки і сотні разів що перевищують поле, TRM, що створило. Існують ще залишкова хімічна намагніченість (CRM), що виникає при зростанні феромагнітних зерен в магнітному полі, в'язка залишкова намагніченість (VRM), що утворюється при тривалій дії магнітного поля на породу (за рахунок термоактівационних і дифузійних процесів), і, нарешті, орієнтаційна залишкова намагніченість (DRM). Остання утворюється в осадових породах: магнітні зерна з розмитих кристалічних порід, вже TRM, що володіють або CRM, осідаючи на дні водоймищ і річок, орієнтуються подібно до стрілки компаса в магнітному полі. Потім частки при твердінні осаду виявляються вцементірованнимі в нього і зберігають свою орієнтацію, яка і обумовлює залишкову намагніченість породи. CRM в осадових порід може утворитися як у момент їх формування, так і пізніше, а у вивержених порід CRM завжди вторинна, тобто виникає в процесі життя породи. VRM завжди вторинна, а значить, не має певного віку. Таким чином, TRM і DRM пов'язані з процесом формування породи, і якщо вік даної породи відомий (див. Геохронологія ) , те тим самим стає відомим і час виникнення намагніченості, необхідний для вивчення зміни геомагнітного поля в часі.
При палеомагнітних дослідженнях з'ясовують спочатку, яким з видів намагніченості володіє дана порода, прагнуть виділити первинну намагніченість (що утворилася разом з породою) і по ній визначити древнє геомагнітне поле. Існують польові і лабораторні методи дослідження, що дозволяють визначити первинний напрям вектора залишковій намагніченості шляхом статистичної обробки досить великої кількості вимірів, зроблених на окремих зразках. По напряму горизонтальній складовій вектора встановлюється напрям магнітного меридіана, по величині нахилу вектора в місці узяття породи визначається палеомагнітна широта j.
Систематичні палеомагнітні дослідження в різних країнах ведуться з початку 50-х рр. 20 ст Основні результати досліджень такі:
1) Впродовж останніх 600 млн. років напруженість геомагнітного поля, мабуть, істотно не мінялася.
2) Визначення положення геомагнітного полюса по гірських породах Європи і Північної Азії показують, що впродовж останніх 500—600 млн. років полюс переміщався з центральної частини Тихого океану (кембрій, 570—500 млн. років назад) через район, розташований до З.-В.(північний схід) від Японії (пермський період, 285—230 млн. років назад), і Північно-східну Азію до сучасного положення. Криві рухи полюси, побудовані по намагніченості порід інших материків або тектонічних платформ (наприклад Індійської платформи ), істотно відрізняються від європейської кривої (так, наприклад, полюс, визначений по пермських відкладеннях Австралії, розташовувався в районі Північно-західної Африки, надалі полюс рухався назустріч європейській кривій). В той же час значення палеомагнітної широти виявляють високу кореляцію з даними палеокліматології, що дозволяє передбачати, що магнітна вісь зазвичай збігалася з віссю обертання Землі (або розташовувалася поблизу неї).
3) Для поєднання кривих руху геомагнітного полюса, визначених по породах різних континентів ( мал. 1 ), виявляється необхідним передбачити, що континенти поступово міняли своє положення по відношенню один до одного і по відношенню до полюсів. Відповідні реконструкції, в яких досягається максимальне поєднання кривих, вельми близькі до тих, які були запропоновані геологами на підставі схожості контурів материкового схилу і геологічної будови роз'єднаних частин древніх палеозойських материків (наприклад, Африки і Південної Америки; див.(дивися) Мобілізм, Тектонічні гіпотези ) . Якщо ж прийняти, що материки не переміщалися, то виявляється невірним закон, по якому палеомагнітологи визначають положення геомагнітного полюса в минулі геологічні епохи, і тоді слід вважати, що поле в ті епохи не було дипольним. Дані ряду досліджень свідчать на користь першого припущення (дипольне поле), але однозначного рішення цього питання до цих пір не отримано.
4) Геомагнітне поле при одному і тому ж напрямі геомагнітній осі через інтервали часу, складові від 500 тис. до 50 млн. років, змінює свій напрям на зворотне; відбувається так звана інверсія геомагнітного поля. Південний магнітний полюс знаходиться в епохи нормальної полярності поблизу Північного географічного полюса, а в епохи зворотної полярності — поблизу Південного географічного полюса. Вивчення інверсій дає експериментальний базис для створення теорії геомагнітного поля (див. Земний магнетизм ) і дозволяє скласти магнітно-стратиграфічну шкалу геохронології. Хронологія геомагнітних інверсій добре встановлена лише для пізнього кайнозою (пліоцен, антропоген) і небагатьох ін. відрізань геологічного часу ( мал. 2 ). Моменти інверсій збережені в геологічних розрізах всієї земної кулі і дозволяють виробляти кореляцію далеко віддалених розрізів. По зміні напряму намагніченості порід, обумовленою інверсією, розчленовуються товщі осадових або вулканічних порід і уточнюються датування їх віку і послідовність геологічних подій.
Літ.: Храмів А. Н., Шолпо Л. Е., Палеомагнетизм, Л., 1967; Нагата Т., Магнетизм гірських порід, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1965: Creer До. М., A review of palaeomagnetism, «Earth Science Reviews», 1970, v. 6 № 6.
