RÉSUMÉ

Le problème qui est à l’origine de ces recherches consiste à obtenir des renseignements sur l’histoire du champ magnétique terrestre d’après l’aimantation de corps naturels (laves, basaltes) ou fabriqués (briques, poteries). Ce problème a été l’objet de divers travaux. En l’approfondissant J'ai été conduit à établir des appareils nouveaux, sensibles et précis, pour la mesure de l’aimantation de ces corps puis à entreprendre une étude méthodique de l’aimantation d’argiles cuites au laboratoire dans diverses conditions, et c’est seulement ensuite que je me suis occupé des applications géophysiques de l’aimantation des terres cuites et des roches.

Mon travail comprend donc 3 parties :

17e PARTIE. — Installation d’un matériel adapté à l’étude complète des aimantations faibles et variées des terres cuites et des roches.

Outre la construction d’un four amagnétique permettant des euissons en champ uniforme connu, en atmosphère et à température déterminées, j'ai surtout étudié des appareils de mesures magnétiques : magnétomètres et appareils d’induction.

Les magnétomètres. -— J'ai construit, un système astatique, symétrique, à zéro stable et à sensibilité bien définie et variable à volonté. Ce système mobile a été utilisé dans deux appareils.

10 MAGNÉTOMÈTRE POUR LA MESURE DES AIMANTATIONS PERMANENTES. — Îl permet l'étude de. l’aimantation permanente, en direction et en valeur, sur des échantillons téillés On avait, jusqu'ici, opéré surtout sur des cubes (Brunhes et David, P. Mercanton, J. Kænigsberger). J’ai développé les calculs nécessaires pour l'étude de parallélépipèdes et établi des tables qui rendent la mesure simple dans le cas de briques ordinaires.

J'ai vérifié, par de nombreux essais, que cet appareil sensible, stable, et finalement très commode était exact pour des aimantations uniformes, mais ne l’était pas pour les corps naturels hétérogènes : malgré la répétition des mesures, chaque face du parallélépipède étant présentée quatre fois à l’aimant principal, on obtient des valeurs fortement erronées pour la grandeur et la direction du moment magnétique. Le magnétomètre n’est donc pas utilisable pour les mesures sur des corps naturels et j’ai dû avoir recours à un appareil d’induction.

20 MAGNÉTOMÈTRE POUR L’ÉTUDE MAGNÉTIQUE COMPLÈTE DES CORPS HOMOGÈNES. — Avec cet: appareil qui comporte une longue bobine verticale donnant des champs magnétiques connus, on étudie sur des cylindres homogènes : l’aimantation permanente, la susceptibilité et les propriétés ferromagnétiques. Sa sensibilité grande et définie pour un courant donné dans ses bobines de champ directeur est, d’autre part, indépendante du champ appliqué à l'échantillon. Ce magnétomètre a été précieux pour l’examen des terres cuites préparées au laboratoire (2€ partie).

Appareil d’induction. — J’ai recherché un appareil d’induetion sensible, à zéro stable, à champ uniforme dans un grand volume, et permettant des mesures exactes et faciles.

Le circuit mduit est un système de bobines d’Helmholtz ; un tel système présente l’avantage d’être facilement accessible dans sa région centrale où sont disposés les échantillons. Ses dimensions ont

‘été prévues pour qu'il donne un champ uniforme à 2 %, près dans un volume sphérique de 10 cen-

timètres de rayon.

“La stabili té du zéro est parfaite, grâce aux vob suivantes. ;

2 10 Le circuit induit est à 4 bobines identiques, équidistantes, les deux extrêmes étant en opposi:

tion par rapport aux deux autres. On a ainsi un circuit astatique, symétrique, qui présente u une insensibilité remarquable aux perturbations magnétiques extérieures. . 20 Tout le circuit est en cuivre, ce qui élimine toute force électromotrice thermo- “électrique.

30 Le galvanomètre, très sensible, est à cadre mobile.

J’ai calculé complètement (dimensions des bobines, nombre de spires, detre du fil) le circuit le plus convenable, répondant à des conditions i imposées. Grâce à des considérations simples sur la similitude des circuits (rappelées au $ 20, 3), mes résultats sont applicables, sans caleul, à la construction de tout autre appareil d’induction, en partant des dimensions maxima des objets à examiner, de la sensibilité et de l’uniformité de champ désirées. |

L'appareil réalisé permet la détermination de l’aimantation permanente, en grandeur et en direction, sur des corps de forme quelconque. Sa fidélité et son exactitude sont pratiquement parfaites et

‘ sa sensibilité est bien adaptée aux mesures géophysiques. Un cireuit peut être ajouté à l’intérieur du

précédent pour la détermination, par induction, en champ connu, des susceptibilités magnétiques sur les mêmes corps.

Tous ces appareïls, qui restent installés à l’Institut de Physique du Globe, permettent d'étudier rapidement et avec précision l’aimantation des corps naturels sous tous ses aspects (valeur, direction, stabilité de l’aimantation permanente ; aimantation induite ; ; propriétés ferromagnétiques, aimantation en champs

forts, trainage magnétique, etc.

2€ PARTIE. — Étude, sur des argiles euites au laboratoire, des aimantations pouvant intéresser le géophysicien.

J'ai examiné d’assez nombreuses questions, parmi lesquelles :

19 DIRECTION DE L’AIMANTATION PERMANENTE THERMIQUE. — La diréction du moment magnétique permanent, mesurée à l'appareil d’induction, coïncide exactement avec celle du champ magnétique ayant agi au refroidissement, même pour des corps très hétérogènes.

20 AIMANTATION COMPLÈTE PAR REFROIDISSEMENT EN CHAMP MAGNÉTIQUE. — Une argile est cuite à des températures connues T et refroidie complètement dans des champs DAgRSUUes H ; on détermine son aimantation spécifique & et sa susceptibilité y. Ces deux grandeurs qu’on Date croire

très capricieuses, sont en réalité à peu près définies pour une terre donnée, si les conditions de cuisson

sont elles-mêmes bien définies. Les valeurs c et x varient beaucoup avec ces conditions : T et atmosphère de cuisson (f 50) et champ H ($ 56). R

39 AIMANTATION PARTIELLE. — Lé champ magnétique agissant depuis le début du refroidissement est supprimé à une température T’’ variable. On trouve que la température d’aimantation commençante T, des terres cuites est tantôt 5800, tantôt 6700, Un champ magnétique agissant seulement au-dessus de ces températures ne laisse aucune aimantation thermique (conclusions $ 53).

49 RÉCHAUFFEMENT EN CHAMP NUL. — Une terre cuite aimantée thermiquement est réchauffée à des températures t croissantes et son aimantation est mesurée, chaque fois, après refroidissement complet. L’aimantation thermique diminue quand t s'élève pour disparaître à une température égale à T, ; ainsi, les températures d'apparition et de disparition de l’aimantation thermique sont identiques. Le réchauflements répétés à une même température ne modifient pas l’aimantation.

Si la terre n’a subi qu’une M n partielle Gun supprimé à T’’) un réchauflement à T’’ ne modifie pas l’aimantation thermique ($ 68). 50 RÉAIMANTATION DES TERRES CUITES. — Des terres cuites, d’abord aimantées thermiquement en champ H, sont désaimantées par réchauffement en atmosphère neutre, à T,, et réaimantées par refroidissement dans le même champ H :

les unes, magnétiquement instables, évoluent ;

les autres, magnétiquement stables, reprennent la même aimantation et gardent là même sus-

ceptibilité. Cette propriété est le point de départ d’une application géophysique importante, la re-

cherche de l’intensité du champ magnétique terrestre dans le passé.

6° PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES DES TERRES CUITES. — Parmi les propriétés ferromagnétiques des

terres cuites, j'ai étudié surtout l’aimantation rémanente laissée par action de champs magnétiques à la température ordinaire. Cette aimantation acquise à froid par les terres cuites est faible avec des champs inférieurs à 30 gauss ; pour des champs plus élevés, elle croît rapidement. |

Les aimantations thermique et rémanente d’un même corps paraissent ne pas être de même

nature ; la première est tout à fait stable dans les conditions ordinaires (température, champ terrestre), la dead évolue spontanément , Leurs courbes de disparition par réchauffement sont, d’autre part, différentes. :

De cette étude, il résulte principalement que la stabilité de l’aimantation thermique des terres cuites est grande. Cette aimantation est, pratiquement, insensible au champ terrestre actuel et aux

variations saisonmières de température ; seules des actions énergiques (champs de la foudre, réchauffe-

ments par incendies) auront pu la modifier.

32 PARTIE. — Applications à la Physique du Globe. CHAPITRE I. — Le champ terrestre dans le passé : direction et valeur. 19 DirecTioN. — Cas des roches. — J'ai proposé une nouvelle méthode de prélèvement d’échan-

tillons de roches avec repérage d’orientation, qui est simple et exacte. Elle a été utilisée pour l’étude

de quelques basaltes d'Auvergne. Grâce à la fidélité de l'appareil d’induction, j’ai pu montrer que

leur aimantation permanente, contrairement à celle des terres cuites, était mal définie. La même observation ayant été faite sur des basaltes provenant de régions diverses, j'ai cru pouvoir conclure que ces roches étaient à peu près sans intérêt pour l'étude historique du champ terrestre.

Cas des terres cuites. — J’ai recherché sur des lots de briques d’âges connus, l’inclinaison du

champ magnétique terrestre dans le passé. J’ai discuté la méthode ($$ 81 à 83) et donné le détail des

séries utilisées ($ 84), d'âge compris entre 1400 et 1750. La courbe de l’inclinaison obtenue prolonge bien celle des mesures directes et elle donne un maximum de 74030’ pour Paris, vers 1730 ($ 85).

J’ai étudié aussi quelques objets d’origine gallo-romaine.

29 INTENSITÉ. — J'ai proposé une méthode de recherche de l'intensité du champ Dee D terrestre dans le passé. Quelques essais sur des briques actuelles et anciennes, faits avec une installation provisoire, semblent encourageants. Par exemple, j’ai obtenu pour intensité actuelle du champ terrestre dans la Seine-Inférieure, sur 4 échantillons

0,470 0,460 0,480 0,475 valeur moyenne : 0,471 valeur vraie : 0,463.

Ayant maintenant un four adapté à l’étude de briques entières, je vais poursuivre cette recherche sur diverses séries d’âge connu.

Thèse Tkellier. 19

CHaprrre II. — Les He et le champ magnétique terrestre actuel. sai déterminé pour un nombre os de roches, les aimantations permanentes 7 et ls sus-

j ceptibilités x. Les résultats de ces mesures ont été donnés et le rapport "Hi étudié (H intensité actuelle

: du champ terrestre). Avec le matériel actuellement installé, on peut déterminer, en peu de temps, les valeurs c et x des roches d’une importante collection. Cetravail représente une grosse somme d'efforts expérimentaux ; pour ne pas donner un développement trop grand à mon mémoire, j'ai dû renoncer à publier : |

1 les tables calculées pour l’étude de parallélépipèdes, au magnétomètre ;

2 la plupart des calculs concernant le magnétomètre et surtout l’appareil d’induction ;

3 beaucoup de renseignements sur les échantillons étudiés : dimensions, masses, densité, détails de mesure, courbes d’aimantation : He 4-un certain nombre d’ ou secondaires (anisotropie des roches, aimantation par la foudre, ÉtGu).:

5 de nombreux renseignements bibliographiques.

Enfin toutes les fois a des résultats avaient déjà été publiés (C. R. et annales de LEP:-C) 7e ne les ai pas reproduits et j’ai renvoyé à mes publications.

Cette étude géophysique sera continuée. La 1€ partie ne subira sans doute pas de modification, lés appareils donnant toute satisfaction. La 2€ partie sera complétée par qua essais : CUISSONS en champs faibles, étude rapide de terres de compositions diverses. La 32 partie n’est qu’ébauchée ; je me propose maintenant de préciser la courbe d’inclinaison et de la prolonger dans le passé, de rechercher la variation de l'intensité du champ terrestre et de continuer, à différents points de vue, l'étude de É aimantation des roches.

. J’ose espérer que les chercheurs qui ont bien voulu me confier l’étude magnétique de certains de leurs échantillons continueront à me témoigner leur confiance et que archéologues et architectes des monuments historiques voudront bien me procurer de nouveaux matériaux datés, pour l'examen 7. le laboratoire de l’Institut de Physique du Globe est parfaitement outillé, grâce à l'intérêt que son Directeur M. Ch. Maurain porte à ces études.