잔류자화

1. 개요2. 종류

殘留磁化 / Remanent Magnetization

1. 개요

자성체가 외부 자기장에 의해 자화한 후 그 자기장이 없어져도 자화가 남아 있는 것을 말한다. 강한 자기장을 걸어 자화를 포화시킨 다음 자기장을 제거해도 남아 있는 자화를 포화잔류자화라고 하며, 포화잔류자화가 큰 것은 영구 자석용 재료의 필수 조건 중 하나이다. 특히 자연계에서는 자철석(magnetite, Fe₃O₄)이나 적철석(hematite, Fe₂O₃) 같이 암석에 포함된 자성광물이 약한 잔류자화를 가지는데, 이를 자연잔류자화라고 한다. 자연잔류자화는 낙뢰로 인해 생기는 경우도 있으나 대부분의 경우 암석이 형성될 당시의 지구자기장을 기록하고 있다. 따라서 암석의 잔류자화를 측정하는 것은 과거의 지구자기장을 추측하는 데 많은 단서를 제공한다.

2. 종류

열잔류자화(thermoremanent magnetization)

철이나 타이타늄과 같은 강자성체가 함유된 광물은 특정 온도 이상에서는 자성을 잃고 특정 온도 이하에서는 다시 자성을 가진다. 이때의 온도를 '퀴리 온도(Curry temperature)'라고 하며, 예를 들어 자철석은 690℃, 적철석은 580℃가 임계 온도다. 화성암이 생성될 때 마그마로부터 정출된 광물이 이 퀴리 온도 이하의 온도까지 냉각되면 주변 자기장의 법선 방향으로 자화된다. 이와 같은 과정을 통해 형성된 잔류자화를 열잔류자화라고 부른다. 열잔류자화는 상온에서 불안정하여 시간의 흐름에 따라 주변 환경 변화에 민감하게 반응하나, 연대측정법을 통해 변화값을 보정하면 암석 형성 당시의 자기장을 역산할 수 있음이 알려져 있다.

퇴적잔류자화(depositional remanent magnetization 또는 detrimental remanent magnetization)

해저나 호수 바닥에 퇴적되는 자성 광물이 지자기의 영향을 받아서 특정 방향을 따라 통계적으로 배열됨으로써 생기는 잔류자화로, 퇴적암에서 확인할 수 있다. 자화되는 정도가 열잔류자화보다 강해 상대적으로 측정이 용이하다. 또한 특별한 지질학적인 사건이 없는 이상 퇴적물은 오랜 시간에 걸쳐 천천히 쌓이기 때문에, 시간에 따른 지구자기장의 연속적인 변화를 관찰하기에 좋다.

화학잔류자화(chemical remanent magnetization)

퀴리 온도 이하의 낮은 온도에서 화학 반응에 의해 강자성 광물이 생성되고 성장함으로써 얻는 잔류자화로, 주로 퇴적암이나 변성암에서 확인할 수 있다. 대표적으로 자철석이 함유된 암석에서 산화 반응에 의해 적철석이 성장하는 경우가 있다.

점성잔류자화(viscous remanent magnetization)

점성이 큰 물질을 함유하는 자성 광물에서 나타나는 잔류자화다. 대표적인 2차 잔류자화로, 암석이 형성된 이후로도 시간에 따라 누적되어 당시 자화의 방향과 세기를 왜곡시킨다. 따라서 암석을 이용해서 고지자기를 연구할 때는 점성잔류자화에 의한 왜곡을 보정할 필요가 있다.

등온잔류자화(isothermal remanent magnetization)

온도나 화확적 변화 없이 강한 자기장을 걸었을 때 나타나는 잔류자화로, 낙뢰에 의한 것이 대표적이다.

잔류자화

1. 개요

2. 종류

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