Defesa de tese de doutorado
Estudante: Ualisson Donardelli Bellon
Programa: Geofísica
Título: “Structure and magnetic stability of natural iron oxides in the vortex-state”
Título em português: "Estrutura e estabilidade magnética de óxidos de ferro naturais no estado de vórtice"
Orientador: Prof. Dr. Ricardo Ivan Ferreira da Trindade
Comissão Julgadora
- Prof. Dr. Ricardo Ivan Ferreira da Trindade – Orientador - IAG/USP
- Dr. Lesley Nagy - University of Liverpool, United Kingdom
- Prof. Dra. Lisa Tauxe - University of California San Diego, US
- Prof. Dr. Richard J. Harrison - University of Cambridge, United Kingdom
- Prof. Dr. Liao Chang - Peking University, China
Resumo
Os minerais magnéticos guardam registros de campos magnéticos antigos, proporcionando pistas sobre a história geológica dos planetas. Vários processos físicos e químicos geram minerais magnéticos com diferentes tamanhos de grão e morfologias, afetando diretamente suas propriedades físicas e sua capacidade de registrar campos magnéticos. Enquanto os grãos mono-domínio uniformemente magnetizados (single domain, SD) são bem compreendidos, as propriedades dos grãos de pseudo-mono-domínio (pseudo- single domain, PSD), que são ligeiramente maiores e magnetizados de maneira não uniforme, permanecem pouco estudadas. Este trabalho combinou modelagem numérica, análises clássicas de magnetismo de rocha e técnicas químicas/tomográficas a partir de luz síncrotron para explorar como as características dos grãos em escala nanométrica influenciam suas propriedades magnéticas em escala macroscópica. O foco foi dado aos carbonatos de capa neoproterozoicos da América do Sul, com o intuito de estudar o crescimento de minerais magnéticos em ambientes sedimentares. Essas rochas exibem magnetização natural secundária com propriedades magnéticas únicas, como ciclos de histerese distorcidos e razões de histerese anômalas. Para abordar as histereses distorcidas, foi proposta uma função Gamma-Cauchy modificada para desmisturar componentes de coercividade, correlacionando-as com diferentes populações magnéticas nas amostras. Medições magnéticas e análises químicas in-situ utilizando luz síncrotron revelaram magnetita submicrométrica associada a minerais argilosos, indicando a formação de grãos PSD devido a processos desencadeados termicamente que ocorreram durante a formação do supercontinente Gondwana, e um resfriamento subsequente que bloqueou sua remanência. Uma vez identificados e caracterizados adequadamente os grãos PSD nas amostras estudadas, a investigação transitou da análise macroscópica para a nanoscópica. O potencial da Nano-tomografia Pticográfica Computadorizada de Raios-X (PXCT) e da modelagem micromagnética foi então explorado ao analisar as propriedades magnéticas de grãos de maghemita micrométrica, modelando magnetofósseis gigantes do Paleoproterozoico alinhados em uma estrutura semelhante a um magnetossomo. Este modelo demonstrou que cadeias de grãos multivórtices podem produzir magnetotaxia eficiente mesmo em intensidades de campo magnético baixas. Aplicando esses métodos às rochas carbonáticas, a PXCT identificou centenas de grãos de óxido de ferro com tamanhos e formas variadas. Alguns grãos, particularmente aqueles próximos à transição de SD para o estado de vórtice único (SV), exibiram estados de domínio múltiplos que eram instáveis para o registro de campo a longo prazo. Além disso, certos grãos mostraram probabilidades de ocupação de estados de domínio dependentes da temperatura, complicando a recuperação das intensidades de campos magnéticos passados. Em resumo, mostramos que técnicas avançadas de imagem e análise química, combinadas com modelos numéricos, podem desvendar uma ampla gama de propriedades magnéticas macroscópicas. Esta metodologia versátil tem o potencial de ser aplicada a diversos materiais terrestres e extraterrestres, oferecendo novas perspectivas sobre as histórias magnéticas dos planetas e de outros corpos celestes.
Palavras-chave: Mineralogia magnética, Nano-tomografia, Estado de vórtice magnético, Modelos micromagnéticos, Paleomagnetismo