Questa è una grande domanda: si traduce essenzialmente in "come facciamo il paleomagnetismo"? Cercherò di fornire una breve panoramica e collegamenti a spiegazioni più dettagliate. Mi concentrerò anche sul "come" e lascerò il "perché" a qualcun altro (forse sarebbe meglio dividerlo in una domanda separata?). Per registrare il campo geomagnetico, sono necessarie tre cose:

1. Un minerale ferromagnetico, cioè uno che può essere magnetizzato come l'ago di una bussola.
2. Una situazione in cui i grani di questo minerale può avere la loro magnetizzazione allineata con il campo terrestre.
3. Un evento che blocca la magnetizzazione in posizione una volta che è allineata.

Ci sono un numero sorprendente di modi quello (2) e (3) può accadere, ma per questa risposta descriverò solo i due che tendono ad essere più utili: magnetizzazione residua termica (TRM) e magnetizzazione rimanente deposizionale (DRM).

La magnetizzazione termica rimanente viene indotta quando una roccia si raffredda da uno stato caldo (spesso fuso). Qui, (2) si verifica perché, al di sopra di una certa temperatura chiamata temperatura di blocco , la magnetizzazione di un minerale è in grado di cambiare liberamente per allinearsi con il campo magnetico terrestre. Quando la roccia si raffredda, diventa più difficile per la magnetizzazione allinearsi e alla fine viene bloccata in posizione.

La magnetizzazione residua rimanente si verifica nei sedimenti ed è indotta quando i granuli di un minerale magnetico cadono attraverso la colonna d'acqua e atterrare sul fondo del mare (o del lago). Mentre si trovano nella colonna d'acqua, i granuli sono liberi di muoversi e allinearsi con il campo geomagnetico. Una volta sul fondo, vengono gradualmente sepolti in più strati di sedimenti, fissando il loro orientamento originale.

In linea di principio, recuperare il campo registrato da un pezzo di roccia è molto semplice: si registra l'orientamento della roccia, la si taglia o si trapana dalla sua situazione attuale, quindi si misura il suo campo magnetico in un magnetometro da laboratorio. In un mondo ideale, il campo misurato corrisponderebbe al campo magnetico terrestre al momento della formazione della roccia. In pratica, raramente è così semplice e potrebbe essere necessario utilizzare il trattamento termico o la smagnetizzazione a campo alternato per "staccare" magnetizzazioni più deboli che sono state stratificate sopra la magnetizzazione originale nel corso degli anni.

Questo La risposta è una grossolana semplificazione e sorvola su una grande quantità di teoria, dettagli pratici e possibili complicazioni. Per approfondimenti, vorrei indirizzarvi a due eccellenti libri di testo che (grazie alla magnanimità dei loro autori) sono liberamente disponibili online:

Tauxe, L., Banerjee, SK, Butler, RF e van der Voo , R. (2014). Essentials of Paleomagnetism , terza edizione web. http://earthref.org/MAGIC/books/Tauxe/Essentials/ (visitato il 17 aprile 2014)

Butler, R. F., (2004). Paleomagnetismo: domini magnetici a terrestri geologici . edizione elettronica. http://www.geo.arizona.edu/Paleomag/book/ (visitato il 17 aprile 2014)

Tauxe et al. (2014) è più recente e più ampio; Butler (2004) è una ristampa elettronica di un libro del 1992, ma è ancora un eccellente lavoro introduttivo e fornisce (a mio avviso) un'introduzione leggermente più delicata di Tauxe et al. (2014). (Sebbene siano stati fatti molti progressi dal 1992, la teoria e le tecniche di base non sono cambiate.)

Se sei interessato al nocciolo duro di come le tecniche vengono effettivamente applicate, potresti voler guardare:

Richter, C., Acton, G., Endris, C. e Radsted, M. (2007). Manuale per paleomagnetisti di bordo . Nota tecnica ODP 34, Texas A&M University, College Station, Texas, USA: Ocean Drilling Program. http://www-odp.tamu.edu/publications/tnotes/tn34/TNOTE_34.PDF (visitato il 17 aprile 2014)

Il campo paleomagnetico viene registrato inizialmente da minerali con un dipolo magnetico, che è allineato con il campo magnetico circostante fintanto che la temperatura è al di sopra del cosiddetto punto di Curie. Quando questi minerali si raffreddano al di sotto di questa temperatura, il dipolo viene "congelato" e fissato fino a quando il minerale viene nuovamente esposto a una temperatura più elevata. Minerali diversi hanno il loro punto di Curie a temperature diverse, quindi raramente troverai una roccia con un unico orientamento paleomagnetico.

Per misurare in seguito questo orientamento la maggior parte delle volte i nuclei campione vengono perforati dalla roccia, registrando attentamente l'originale orientamento del nucleo e analizzato in un magnetometro. Questo dispositivo è schermato dai campi magnetici circostanti che sono invariabilmente più forti del dipolo magnetico immagazzinato nel campione. Riscaldando il campione o esponendolo a un campo elettromagnetico, viene rilevato il campo magnetico nel campione.

Dopo aver determinato questo, è necessario ricostruire attentamente il paleoorientamento del campione al momento della cattura del campo magnetico, ricostruendo la storia tettonica del campione, che potrebbe includere piegatura o fagliatura regionale o rotazione delle placche.