Tectonic fabric revealed by AARM of the proterozoic mafic dike swarm in the Salvador city (Bahia state): Sao Francisco Craton, NE Brazil

Magnetic fabric and rock magnetism studies were performed on 25 unmetamorphosed mafic dikes of the Meso-Late Proterozoic (similar to 1.02 Ga) dike swarm from Salvador (Bahia State, NE Brazil). This area lies in the north-eastern part of the Sao Francisco Craton, which was dominantly formed/reworked during the Transamazonian orogeny (2.14-1.94 Ga). The dikes crop out along the beaches and in quarries around Salvador city, and cut across both amphibolite dikes and granulites. Their widths range from a few centimeters up to 30 m with an average of similar to 4 m, and show two main trends N 140-190 and N 100-120 with vertical dips. Magnetic fabrics were determined using both anisotropy of low-field magnetic susceptibility (AMS) and anisotropy of anhysteretic remanent magnetization (AARM). The magnetic mineralogy was investigated by many experiments including remanent magnetization measurements at variable low temperatures (10-300 K), Mossbauer spectroscopy, high temperature magnetization curves (25-700 degrees C) and scanning electron microscopy (SEM). The rock magnetism study suggests pseudo-single-domain magnetite grains carrying the bulk magnetic susceptibility and AARM fabrics. The magnetite grains found in these dikes are large and we discard the presence of single-domain grains. Its composition is close to stoichiometric with low Ti substitution, and its Verwey transition occurs around 120 K. The main AMS fabric recognized in the swarm is so-called normal, in which the K(max)-K(int) plane is parallel to the dike plane and the magnetic foliation pole K(min)) is perpendicular to it. This fabric is interpreted as due to magma flow, and analysis of the K m inclination permitted to infer that approximately 80% of the dikes were fed by horizontal or sub-horizontal flows (K(max) < 30 degrees). This interpretation is supported by structural field evidence found in five dikes. In addition, based on the plunge of K(max), two mantle sources could be inferred; one of them which fed about 80% of the swarm would be located in the southern part of the region, and the other underlied the Valeria quarry. However, for all dikes the AARM tensors are not coaxial with AMS fabrics and show a magnetic lineation (AARM(max)) oriented to N30-60E, suggesting that magnetite grains were rotated clockwise from dike plane. The orientation of AARM lineation is similar to the orientation of a system of faults in which the Salvador normal fault is the most important. These faults were formed during Cretaceous rifting in the Reconcavo-Tucano-jatoba assemblage that corresponds to an aborted intra-continental rift formed during the opening of the South Atlantic. Therefore, the AARM fabric found for the Salvador dikes is probably tectonic in origin and suggests that the dike swarm was affected by the important tectonic event responsible for the break-up of the Gondwanaland. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Magnetic response and critical current properties of mesoscopic-size YBCO superconducting samples

In this contribution superconducting specimens of YBa(2)Cu(3)O(7-delta) were synthesized by a modified polymeric precursor method, yielding a ceramic powder with particles of mesoscopic-size. Samples of this powder were then pressed into pellets and sintered under different conditions. The critical current density was analyzed by isothermal AC-susceptibility measurements as a function of the excitation field, as well as with isothermal DC-magnetization runs at different values of the applied field. Relevant features of the magnetic response could be associated to the microstructure of the specimens and, in particular, to the superconducting intra- and intergranular critical current properties.

Paleomagnetismo de rochas vulvânicas do Nordeste do Brasil e a época da abertura do Oceano Atlântico Sul

Na primeira parte deste trabalho foram desenvolvidos estudos de magnetismo de rochas e paleomagnetismo em amostras de rochas vulcânicas do Nordeste brasileiro. As idades das amostras compreende os períodos Jurássico e Cretáceo. Com este objetivo foram amostradas quatro áreas tendo sido estudado um total de 496 amostras em 55 sítios. Para a coleta foi utilizada uma perfuradora portátil que extrai amostras de 2.5 cm de diâmetro. A orientação das amostras foi feita por meio de uma bússola magnética e de um clinômetro. Os espécimes foram submetidos a desmagnetizações por campo magnético alternado e em alguns poucos casos foi empregada a desmagnetização térmica. Atribuindo-se peso unitário a cada sítio foi determinada a direção média da magnetização remanescente característica de cada uma das áreas estudadas. As rochas vulcânicas do período Jurássico, localizadas na borda oeste da Bacia do Maranhão (Porto Franco-Estreito), apresentaram uma direção media em que D= 3.9°, I= -17.9° com α₉₅= 9.3°, k= 17.9, N= 15 e todos os sítios apresentaram polaridade normal. Para esta área foi determinado o polo paleomagnético de coordenadas 85.3°N, 82.5°E (A₉₅= 6.9º) que se localiza próximo a outros polos paleomagnéticos conhecidos para esse período. As rochas da borda leste da Bacia do Maranhão (Teresina-Picos-Floriano) de idade cretácica inferior apresentaram uma direção média de magnetização remanescente característica tal que D= 174.7°, I= +6.0º com α₉₅= 2.8º, k= 122, N= 21 e todos os sítios apresentaram polaridade reversa. O polo paleomagnético associado a elas apresentou por coordenadas 83.6°N, 261.0°E (A₉₅=1.9°) e mostrou concordância com outros polos sul americanos de mesma idade. No Rio Grande do Norte foi estudado um enxame de diques toleíticos também de idade cretácica inferior, cuja direção média da magnetização remanescente característica encontrada foi D= 186.6º, I= +20.6º com α₉₅= 14.0° e k= 12.9, N= 10. Os sítios desta área apresentaram magnetizações com polaridades normal a reversa. O polo paleomagnético obtido se localiza em 80.6°N e 94.8°E com A₉₅= 9.5°. O estudo das rochas vulcânicas da província magnética do Cabo de Santo Agostinho indicou para a região um valor de D= 0.4º, I= -20.6º com α₉₅= 4.8° e k= 114, N= 9 para a magnetização remanescente característica. Todos os sítios apresentaram polaridade normal e o polo paleomagnético determinado apresentou as seguintes coordenadas: 87.6ºN, 135ºE com A₉₅= 4.5º. Foi discutida a eliminação da variação secular das direções obtidas, de forma que cada polo apresentado nesta dissertação é verdadeiramente um polo paleomagnético. A análise dos minerais magnéticos portadores da remanência, efetuada por curvas termomagnéticas ou por difração de Raio-X, indicou na maior parte das ocorrências, a presença de titanomagnetita pobre em titânio. A presença de maguemita e algumas vezes hematita, na maior parte das vezes resultado de intemperismo, não anulou a magnetização termoremanente associada à época de formação da rocha, que foi determinada após a aplicação de técnicas de desmagnetização aos espécimes. Pelas curvas termomagnéticas obteve-se, para a maioria das amostras, uma temperatura de Curie entre 500 e 600ºC. Os casos mais freqüentes indicaram a ocorrência de titanomagnetita exsolvida, em que foram observadas a presença de uma fase próxima à magnetita e outra fase rica em titânio, próxima à ilmenita, resultado de oxidação de alta temperatura. A segunda parte do trabalho diz respeito à determinação da época de abertura do oceano Atlântico Sul por meio de dados paleomagnéticos. Entretanto ao invés de se utilizar o procedimento comumente encontrado na literatura, e que se baseia nas curvas de deriva polar aparente de cada continente, foi aplicado um teste estatístico que avalia a probabilidade de determinada posição relativa entre os continentes ser válida ou não, para determinado período em estudo. Assim foi aplicado um teste F a polos paleomagnéticos da África e da América do Sul, dos períodos Triássico, Jurássico, Cretáceo Inferior e Cretáceo Médio-Superior, tendo sido estudadas situações que reconstituem a posição pré-deriva dos continentes e configurações que simulem um afastamento entre eles. Os resultados dos testes estatísticos indicaram, dentro de uma probabilidade de erro de menos de 5%, que a configuração pré-deriva de Martin et al (1981) é compatível com os dados paleomagnéticos do Triássico, mas apresenta uma diferença significativa para os paleopolos de Jurássico, Cretáceo Inferior, Cretáceo Médio-Superior. Outras reconstruções pré-deriva testadas apresentaram o mesmo resultado. A comparação entre os polos paleomagnéticos da América do Sul e da África, segundo uma reconstrução que admite uma pequena abertura entre os continentes, como a proposta por Sclater et al (1977) para 110 m.a. atrás, indicou que os dados do Triássico não são compatíveis com este afastamento. Por outro lado os paleopolos do Jurássico e do Cretáceo Inferior, embora mais antigos que a data sugerida pela reconstrução, são consistentes com esta separação dentro de uma probabilidade de erro de menos de 5%. Os dados do Cretáceo Médio-Superior se mostraram consistentes com a reconstrução sugerida para 80 m.a. atrás por Francheteau (1973) e que propõe uma separação maior entre os continentes. Com base na premissa de deslocamentos de blocos continentais rígidos a análise dos resultados obtidos indicou que América do Sul e África estavam unidas por suas margens continentais opostas no período Triássico e que uma pequena separação entre estes continentes, provavelmente devida a uma rutura inicial, ocorreu no Jurássico e se manteve, então, aproximadamente estacionária até o início do Cretáceo Inferior. Esta conclusão difere da maior parte dos trabalhos que discutem a abertura do oceano Atlântico Sul. Os dados do Cretáceo Médio-Superior são compatíveis com um afastamento rápido e significativo entre os continentes naquele período.

Aspectos fundamentais das medidas e interpretação de registros paleomagnéticos em rochas sedimentares da Formação Longá-Bacia do Parnaíba

Considerando que o número de dados paleomagnéticos para o Paleozóico Superior, principalmente Devoniano da América do Sul, é ainda insuficiente não permitindo que uma Curva de Deriva Polar confiável possa ser construída, foram amostrados 43 níveis estratigráficos da Formação Longá, os quais foram estudados paleomagneticamente com o propósito de contribuir para que uma Curva mais confiável possa ser construída. A amostragem foi feita segundo o método dos blocos ao longo dos perfis Teresina, Barras, Batalha, na rodovia PI-13 e Floriano, Nazaré do Piauí, Oeiras nas rodovias PI-24 e BR-230, no estado do Piauí. Os tratamentos foram iniciados no laboratório de Paleomagnetismo do IAG-USP e complementados no do NCGG-UFPa. Utilizou-se as técnicas de desmagnetização progressiva por campos alternados até 700 e/ou temperaturas até 670-700ºC. A interpretação dos resultados foi feita por meio dos diagramas vetoriais de Zijderveld, pelas curvas J-T/C de variação da intensidade magnética com os campos ou temperaturas, e pelos gráficos de variação na direção do vetor magnetização. Os cálculos de direção média e polos foram feitos segundo a Estatística de Fisher (1953). Foram identificadas 4 direções de magnetização remanente: 1. Uma secundária de origem química (CRM) e polaridade reversa, cujo mineral responsável é a hematita produzida provavelmente por alteração deutérica a partir da magnetita. Esta magnetização (identificada pela letra B) quando datada paleomagneticamente (coordenadas do polo 80ºS, 3°E, A₉₅ = 13.6°) indicou idade correspondente ao intervalo Carbonífero-Permiano. 2. Uma componente isotérmica (IRM) dura de espectro totalmente superposto à magnetização inicial que não foi afetada por nenhum dos tratamentos. Esta magnetização foi denominada D e apresentou direção muito estável em torno do ponto de declinação = 234.23º e inclinação = 41.94º. 3. Um grupo de direções de magnetização de origem viscosa (VRM) moles, identificados pela letra C, cuja direção média é dada por: declinação = 15º e inclinação = -20º. Foram removidas a temperatura entre 300 – 600ºC. 4. Finalmente uma magnetização principal, de polaridade normal, denominada A, provavelmente de origem detrítica (DRM) cujo correspondente polo paleomagnético (de coordenadas: 48ºS, 331.7ºE; A₉₅ = 9.9º) mostrou-se compatível com a idade da Formação (Devoniano Superior). Esta magnetização foi considerada inicial. Os polos paleomagnéticos correspondentes às magnetizações A e B, juntamente com outros da América do Sul, foram rotacionados para a África segundo a configuração pré-deriva de Smith e Hallam (1970) e comparados a polos Africanos e Australianos de mesma idade, mostrando-se coerentes. Suas polaridades também estão em acordo com as escalas magnetoestratigráficas publicadas por Irving e Pullaiah (1976) e Khramov e Rodionov (1981).

Desenvolvimento de técnicas de filtragem e sua aplicação a dados aeromagnéticos da Bacia Amazônica

Dois métodos de filtragem são combinados neste trabalho com a finalidade de ressaltar determinadas feições, em um mapa aeromagnético, tais como lineamentos e anomalias de grande porte, provindos do embasamento. A filtragem visual consiste na observação estereoscópica de pares de mapas, especialmente elaborados para este fim. A filtragem numérica consiste na eliminação dos componentes espectrais indesejáveis (ruído) e no realce dos componentes espectrais de interesse (sinal). Ambos os métodos foram aplicados a mapas aeromagnéticos da Bacia do Médio Amazonas. As operações de filtragem numérica foram todas efetuadas no domínio dos espaços, através de convolução dos dados com filtros de dimensões 13x13. A análise preliminar do espectro é enfatizada como guia na elaboração de filtros. Os resultados da aplicação de cada filtro são discutidos em detalhe. Além das filtragens visual e numérica, vários modelos de falhas e de anomalias do intraembasamento e do supraembasemento são apresentados. A análise de modelos constitui um método de interpretação independente e complementar dos métodos de filtragens. Uma interpretação estrutural do embasamento da Bacia do Médio Amazonas é incluída. As direções principais dos lineamentos aeromagnéticos são E-W, NW60°, N-S, NF45° e NE6O°. Dois grabens sao bem evidenciados um com direção N-S, o mais recente próximo à borda do Alto do Purus. O outro, mais antigo, situa-se a leste do primeiro e tem direção NE45°. Duas anomalias de grande e médio porte (15-60km) possuem magnetização remanente com altos valores de inclinação negativa, o que corrobora a posição muito mais ao sul da Bacia Amazônica, no Paleozóico. Na integração dos dados aeromagnéticos com outros dados geofísicos, como sísmica e gravimetria, e resultados de fotointerpretação geológica, a consistência das informações independentes, em relação à interpretação aeromagnética, concorre para aumentar a viabilidade e a confiabilidade das técnicas aplica das neste trabalho.

Prismatic magnetite magnetosomes from cultivated Magnetovibrio blakemorei strain MV-1: a magnetic fingerprint in marine sediments?

The magnetic properties (first-order reversal curves, ferromagnetic resonance and decomposition of saturation remanent magnetization acquisition) of Magnetovibrio blakemorei, a cultivated marine magnetotactic bacterium, differ from those of other magnetotactic species from sediments deposited in lakes and marine habitats previously studied. This finding suggests that magnetite produced by some magnetotactic bacteria retains magnetic properties in relation to the crystallographic structure of the magnetic phase produced and thus might represent a magnetic fingerprint for a specific magnetotactic bacterium. The use of this fingerprint is a non-destructive, new technology that might allow for the identification and presence of specific species or types of magnetotactic bacteria in certain environments such as sediments.

Magnetic fabrics and their relationship with the emplacement of the Piracaia pluton, SE Brazil

Magnetic fabric and rock-magnetism studies were performed on the four units of the 578 +/- 3-Ma-old Piracaia pluton (NW of Sao Paulo State, southern Brazil). This intrusion is roughly elliptical (similar to 32 km(2)), composed of (i) coarse-grained monzodiorite (MZD-c), (ii) fine-grained monzodiorite (MZD-f), which is predominant in the pluton, (iii) monzonite heterogeneous (MZN-het), and (iv) quartz syenite (Qz-Sy). Magnetic fabrics were determined by applying both anisotropy of low-field magnetic susceptibility (AMS) and anisotropy of anhysteretic remanent magnetization (AARM). The two fabrics are coaxial. The parallelism between AMS and AARM tensors excludes the presence of a single domain (SD) effect on the AMS fabric of the units. Several rock-magnetism experiments performed in one specimen from each sampled units show that for all of them, the magnetic susceptibility and magnetic fabrics are carried by magnetite grains, which was also observed in the thin sections. Foliations and lineations in the units were successfully determined by applying magnetic methods. Most of the magnetic foliations are steeply dipping or vertical in all units and are roughly parallel to the foliation measured in the field and in the country rocks. In contrast, the magnetic lineations present mostly low plunges for the whole pluton. However, for eight sites, they are steep up to vertical. Thin-section analyses show that rocks from the Piracaia pluton were affected by the regional strain during and after emplacement since magmatic foliation evolves to solid-state fabric in the north of the pluton, indicating that magnetic fabrics in this area of the pluton are related to this strain. Otherwise, the lack of solid-state deformation at outcrop scale and in thin sections precludes deformation in the SW of the pluton. This evidence allows us to interpret the observed magnetic fabrics as primary in origin (magmatic) acquired when the rocks were solidified as a result of magma flow, in which steeply plunging magnetic lineation suggests that a feeder zone could underlie this area.

Millennial-scale climate cycles in Permian-Carboniferous rhythmites: Permanent feature throughout geologic time?

Two late Paleozoic glacial rhythmite successions from the Itarare Group (Parana Basin, Brazil) were examined for paleoclimate variations. Paleomagnetic (characteristic remanent magnetization, ChRM) and magnetic susceptibility (K(z)) measurements taken from the rhythmites are interpreted as paleoclimatic proxies. Ratios of low-frequency components in the K(z) variations suggest Milankovitch periodicities; this leads to recognition of other, millennial-scale variations reminiscent of abrupt climate changes during late Quaternary time, and are suggestive of Bond cycles and the 2.4 k.y. solar cycle. We infer from these patterns that millennial-scale climate change is not restricted to the Quaternary Period, and that millennial forcing mechanisms may have been prevalent throughout geologic time.

Paleosecular variation of the magnetic field recorded in Pleistocene-holocene volcanics from Pantelleria (italy) and Azores archipelago (portugal): implications for local volcanic history

The primary goal of volcanological studies is to reconstruct the eruptive history of active volcanoes, by correlating and dating volcanic deposits, in order to depict a future scenario and determine the volcanic hazard of an area. However, alternative methods are necessary where the lack of outcrops, the deposit variability and discontinuity make the correlation difficult, and suitable materials for an accurate dating lack. In this thesis, paleomagnetism (a branch of Geophysics studying the remanent magnetization preserved in rocks) is used as a correlating and dating tool. The correlation is based on the assumption that coeval rocks record similar paleomagnetic directions; the dating relies upon the comparison between paleomagnetic directions recorded by rocks with the expected values from references Paleo-Secular Variation curves (PSV, the variation of the geomagnetic field along time). I first used paleomagnetism to refine the knowledge of the pre – 50 ka geologic history of the Pantelleria island (Strait of Sicily, Italy), by correlating five ignimbrites and two breccias deposits emplaced during that period. Since the use of the paleomagnetic dating is limited by the availability of PSV curves for the studied area, I firstly recovered both paleomagnetic directions and intensities (using a modified Thellier method) from radiocarbon dated lava flows in São Miguel (Azores Islands, Portugal), reconstructing the first PSV reference curve for the Atlantic Ocean for the last 3 ka. Afterwards, I applied paleomagnetism to unravel the chronology and characteristics of Holocene volcanic activity at Faial (Azores) where geochronological age constraints lack. I correlated scoria cones and lava flows yielded by the same eruption on the Capelo Peninsula and dated eruptive events (by comparing paleomagnetic directions with PSV from France and United Kingdom), finding that the volcanics exposed at the Capelo Peninsula are younger than previously believed, and entirely comprised in the last 4 ka.

Magnetostratigraphy of ODP Leg 207 sediments

Ocean Drilling Program (ODP) Sites 1257-1261 recovered thick sections of Upper Cretaceous-Eocene oceanic sediments on Demerara Rise off the east coast of Surinam and French Guiana, South America. Paleomagnetic and rock magnetic measurements of ~800 minicores established a high-resolution composite magnetostratigraphy spanning most of the Maastrichtian-Eocene. Magnetic behavior during demagnetization varied among lithologies, but thermal demagnetization steps >200°C were generally successful in removing present-day normal polarity overprints and a downward overprint induced during the ODP coring process. Characteristic remanent magnetizations and associated polarity interpretations were generally assigned to directions observed at 200°-400°C, and the associated polarity interpretations were partially based on whether the characteristic direction was aligned or apparently opposite to the low-temperature "north-directed" overprint. Biostratigraphy and polarity patterns constrained assignment of polarity chrons. The composite sections have a complete polarity record of Chrons C18n (middle Eocene)-C34n (Late Cretaceous).

Magnetic properties and chemical composition at DSDP Hole 77-538A

Magnetic properties of doleritic and some metamorphic basement rocks underlying Catoche Knoll are studied. Doleritic rocks show a high saturation magnetic moment (2-5 emu/g) compared to metamorphic rocks (0.1-1 emu/g). Magnetic minerals of rocks from this hole show a high stability when heated in vacuo up to 600°C at a fixed rate of heating. Curie temperatures are distributed close to 550°C. These properties differ markedly from those of common submarine basalts observed before. X-ray microprobe analysis techniques were used to determine internal structures of ferromagnetic minerals; in most of ferromagnetic minerals there exist two different types of magnetic phases (i.e., products of high-temperature and low-temperature oxidations). Interpretations on the coexisting, seemingly contradictory, phases can be made based upon present analyses.

Magnetic properties of Cenozoic MORB and Cretaceous MORB from DSDP and ODP holes

The fact that the natural remanent magnetization (NRM) intensity of mid-oceanic-ridge basalt (MORB) samples shows systematic variations as a function of age has long been recognized: maximum as well as average intensities are generally high for very young samples, falling off rather rapidly to less than half the recent values in samples between 10 and 30 Ma, whereupon they slowly rise in the early Tertiary and Cretaceous to values that approach those of the very young samples. NRM intensities measured in this study follow the same trends as those observed in previous publications. In this study, we take a statistical approach and examine whether this pattern can be explained by variations in one or more of all previously proposed mechanisms: chemical composition of the magnetic minerals, abundance of these magnetization carriers, vectorial superposition of parallel or antiparallel components of magnetization, magnetic grain or domain size patterns, low-temperature oxidation to titanomaghemite, or geomagnetic field behavior. We find that the samples do not show any compositional, petrological, rock-magnetic, or paleomagnetic patterns that can explain the trends. Geomagnetic field intensity is the only effect that cannot be directly tested on the same samples, but it shows a similar pattern as our measured NRM intensities. We therefore conclude that the geomagnetic field strength was, on-average, significantly greater during the Cretaceous than during the Oligocene and Miocene.

(Table T1) Magnetic properties of MORB from ODP Leg 187 sites

The core samples of mid-ocean-ridge basalts (including Indian and Pacific type) recovered from the Southeast Indian Ridge (SEIR) area near the Australian Antarctic Discordance during Ocean Drilling Program Leg 187 were studied using rock magnetism, mineralogy, and petrography methods. On the basis of thermomagnetic analyses and low-temperature magnetometry, the dominant magnetic carrier in most of the basalt samples (pillow basalts) is characterized as titanomaghemite, which presumably formed by low-temperature oxidation of primary titanomagnetite. Some samples from unaltered massive basalts contain nearly unoxidized titanomagnetite as the main magnetic mineral. A metadiabase sample showing greenschist facies metamorphism contains magnetic minerals dominated by magnetite. The pillow basalts contain titanomaghemite ranging from stable single-domain to pseudosingle-domain (PSD) grains, and the majority are characterized by a single stable component of remanence. The massive basalts show hysteresis features of larger PSD grains and contain a very low coercivity remanence. The values of natural remanent magnetization (NRM) of the samples in this SEIR area are on the same order as those of other oceanic ridge basalts. They show a general decreasing trend of NRM with increasing crust age. However, the values of NRM show no correlation either with the tectonic zonations (Zone A vs. Zone B) or with the mantle provinces (Pacific vs. Indian types).

Magnetic properties and oxide petrography of ODP Hole 111-504B

Magnetic properties measurements were performed on 47 samples drilled during Leg 111 of the Ocean Drilling Program and oxide petrography was studied in 32 samples taken at depths throughout the sheeted dike complex in Hole 504B. Integration of these data with results from previous DSDP legs shows that while natural remanent magnetization is constant with depth, magnetic susceptibility increases and median demagnetizing field and the Q ratio decrease with depth in the section. These trends appear to be a result of an increase in deuteric oxidation and a decrease in hydrothermal alteration of primary titanomagnetite with depth. A distinct change in stable magnetic inclination occurs between the extrusive basalts and the sheeted dikes and may be a result of tectonic rotation of the upper extrusive basalts.