Автореферат (1097651), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Зависимость интенсивности шоковой остаточной намагниченности SRM ипьезоостаточной намагниченности PRM образцов лунных морских базальтов отнапряженности внешнего магнитного поля. W – средняя интенсивность лазерного изучения,P – гидростатическое давление.В § 3.3 представлены результаты изучения магнитных свойствнешокированных базальтов и сформированных из них агглютинат-подобныхчастиц, образовавшихся в плоско-волновых экспериментах при обстрелебазальтовых мишеней в виде цилиндрических блоков ∼10 см высотой идиметром ∼10 см сферическими медными снарядами диаметром ∼5 мм.Средняя скорость соударения снаряда с мишенью составляла ∼6 км/с. Вкачестве метательного устройства использовалась легко-газовая пушкаИнститута Механики МГУ.
Было проведено семь независимых выстрелов сиспользованием четырех разных Fe3O4- и (Fe3O4)1-x(Fe2TiO4)x-содержащих типовбазальтовых мишеней. Образовавшиеся агглютинат-подобные частицыпредставляют собой смесь материала мишени в виде непереплавленныхкластов, гомогенного и гетерогенного стекла с материалом ударника - медью(рис.
10).Пиковые давления на фронте ударной волны достигали 91÷132 ГПа; приэтом разные фрагменты агглютинат-подобных частиц имеют разную степень24ударного метаморфизма, возникшего при прохождении ударной волны спиковыми давлениями не ниже Pmin ∈ [40; 45] ГПа.Рисунок 10. Изображения агглютинат-подобной частицы с электронного микроскопа вотраженных электронах. Белое – медные включения, черное – поры.По текстуре полученные агглютинат-подобные частицы похожи налунные агглютинаты, которые составляют до 16% материала лунного грунта[Korotev et al., 2010].
При этом бомбардирование базальтовых мишенейнемагнитными налетающими частицами позволило изучить изменениевнутренних магнитных свойств ударно-метаморфизированного материаламишени без привнесения налетающим снарядом нового магнитного материала.Автор показала, что ударное воздействие привело к существенному увеличениюмагнитной жесткости ударно-метаморфизированных образцов - агглютинатподобных частиц – по сравнению с нешокированным материалом базальтовоймишени: Всr увеличилось в 2÷7 раз. Количество рассеянного вещества ударникав агглютинат-подобных частицах составляет 5÷50 об.% и в среднем 10 об.%.Считается общепринятым, что базальт является земным аналогом коровогоматериала планет земной группы, что позволяет утверждать, что увеличениемагнитной жесткости при метеоритной бомбардировке может такженаблюдаться в ударно-взрывных кратерах на Земле, сложенных базальтами,например Lonar impact crater (Индия), а также в коре Марса, в которойвстречаются такие ферримагнитные минералы как Fe3O4 и (Fe3O4)1-x(Fe2TiO4)x, очем свидетельствует минеральный состав известных на сегодняшний деньмарсианских метеоритов.В § 3.4 приведены результаты исследования магнитных свойствнешокированных и ударно-метаморфизированных родственных образцов,полученных в сферических взрывных экспериментах на нешокированных25аналогах – базальте (og-1) и диабазе (og-2) – образцов из ударного кратеравнеземного происхождения, Slate Islands, Верхнего Озера, Канада.
Подобныеэксперименты были также проведены на монолитном и порошковом образцахобыкновенного хондрита Саратов. Пиковые давления механической ударнойволны и ударно-индуцированные температуры включают сверхвысокий P-Tдиапазон и составляют P ∈ [10; >100] ГПа и Т ∈ [300; >1200]°С дляэкспериментов на метеоритных аналогах.
Ударно-индуцированные изменениямагнитных свойств вещества обусловлены рядом сопряженных с ударнымметаморфизмом физических процессов, а именно: механическое разрушение ввиде трещин и микротрещин, наведенные дефекты и дислокации вкристаллической решетке образцов, фазовые превращения в магнитныхминералах, а также частичное или полное плавление вещества. Образец диабазапосле прохождения сферически-сходящейся ударной волны представлен нарис. 11.Рисунок 11. Меридиональное сечение образца диабаза (og-2) после прохождения сферическисходящейся ударной волны.
(а) Изображение экваториального сечения, полученное порезультатам микротомографического сканирования ударно-метаморфизированного образцадиабаза в гермочехле c пространственным разрешением 33 мкм (ООО “Нева Технолоджи”,Nikon Metrology); зоны ударного метаморфизма указаны цифрами I, II, III, IV (см.
текст); (б)Фотография экваториального спила диабаза с указанием подвыборки образцов вдоль радиуса,использованных для магнитных исследований.Прохождение через образцы сферически-сходящейся ударной волныпривело к образованию концентрических зон ударного метаморфизма: I – зонаполного плавления, II – зона частичного плавления, III – зона полного перехода26плагиоклаза в диаплектовое стекло и IV – зона твердотельных ударныхтрансформаций. Ударно-индуцированные изменения магнитных свойстввключают увеличение магнитой жесткости Bcr, а также частичнуюмикрофрагментацию ферримагнитных зерен.
Прохождение механическойударной волны привело к стиранию естественной остаточной намагниченностиNRM ударно-метаморфизированных образцов и, в некоторых случаях, кобразованию термоостаточной намагниченности TRM при ударноиндуцированном нагреве материала и его последующем охлаждении вмагнитном поле Земли от температур выше точки Кюри входящих в его составферримагнитных минералов до комнатной температуры.При проведении механических ударных экспериментов авторомпредложен и реализован метод разделения влияния ударно-индуцированногонагрева и динамических давлений ударной волны на магнитные свойстваметеоритов и аналогов при их одновременном воздействии. Метод заключаетсяв проведении дополнительных экспериментов по нагреву нешокированноговещества в условиях с максимально возможной контролируемой скоростьюнагрева νн в вакууме от Т0 до T, достигаемых в ударных экспериментах впроцессе прохождения ударной волны, а также контролируемой скоростьюохлаждения νо, сравнимой с νо вещества после прохождения ударной волны, ипоследующем сравнении изменения магнитных характеристик исследуемоговещества, в частности Bcr при нагреве и при прохождении механическойударной волны (рис.
12).Таким образом были выявлены доминирующие физические воздействия,которые привели к ударно-индуцированному изменению Bcr в экспериментах посферически-симметричному ударно-взрывному нагружению хондрита Саратови метеоритных аналогов. В случае базальта и диабаза (рис. 11-12) динамическоенагружение не привело к ударно-индуцированным фазовым превращениям вмагнитных минералах образцов, а ударно-индуцированное увеличение Bcrсвязано с преимущественным воздействием механических поврежденийударной волны (рис. 12).
В случае хондрита Саратов ударно-индуцированноеуменьшение Bcr с большой вероятностью связано с ударно-индуцированнымнагревом, который привел к термо-индуцированному разупорядочениютетратэнита в тэнит. Известно, что такой термо-индуцированный переход имеетместо при температуре ~550ºС.В § 3.5 автор приводит выводы третьей главы.27Рисунок 12. Зависимость остаточной коэрцитивной силы Bcr от температуры длянешокированных и ударно-метафорфизированных образцов (а) базальта og-1, и (б) диабаза og-2(см. рис. 11). 1 – нешокированные образцы (серая зона), 2 – образцы после нагрева в вакууме(медленная скорость нагрева νн и охлаждения νо ∼ 10°С/мин), 3 – ударно-метаморфизированныеобразцы (а – центр сферы, e и f – периферия сферы, см.
рис. 11), 4 – образцы после нагрева ватмосфере аргона Ar или гелия He (νн и νо ∼ 10°С/мин), 5 – образцы после нагрева в вакууме(быстрые νн и νо ∼ 60°С/мин), 6 – отожженный в вакууме образец (18ч отжига при 700°С).28В четвертой главе “Магнитные свойства метеоритов и аналогов приоблучениях”, после введения (§ 4.1), обзора литературы (§ 4.2) и описанияматериалов и методов (§ 4.3), в § 4.4 приведены результаты экспериментовавтора по воздействию бомбардировки протонами и ионами свинца наостаточную намагниченность и магнитные свойства ряда образцов5 смагнитными носителями Fe0, Fe-Ni, Fe3O4, (Fe3O4)1-x(Fe2TiO4)x, Fe7S8, Fe1-xS.Эксперименты проведены с целью оценки возможного воздействия солнечныхкосмических лучей (SEP) и галактических космических лучей (GCR) намагнитные свойства внеземного вещества. Для сравнения также проведеныэксперименты по облучению ионами Ar2+ метеоритов группы HED6.Автором впервые экспериментально обнаружен и зарегистрирован (§ 4.4)новый тип остаточной намагниченности - радиационно-индуцированнаяостаточная намагниченность RIRM - при облучении ряда образцов метеоритов ианалогов протонами в магнитном поле напряженностью ∼146 мкТл.
Этот типостаточной намагниченности был предсказан ранее в литературе [Rowe, 1978],однако до сих пор не имел экспериментальных подтверждений. RIRMхарактеризуется низкими значениями медианного поля разрушения,интенсивность RIRM составляет 3-12% от изотермической остаточнойнамагниченности насыщения SIRM и зависит от конкретного магнитногоминерала, а наиболее эффективное образование RIRM наблюдается на (Fe3O4)10x(Fe2TiO4)x-содержащих образцах, а также порошковых образцах Fe и Fe7S8 вэпоксидной смоле (рис. 13). В случае других магнитных минералов протонная исвинцово-ионная бомбардировки приводят к дальнейшему размагничиваниюматериала мишени, то есть, разрушению их остаточной намагниченности.Облучение ряда образцов метеоритов и аналогов протонами, ионамиаргона и ионами свинца привело к существенным изменениям ряда объемныхмагнитных свойств, и в частности магнитной жесткости облученных образцов,количественно выражающейся через остаточную коэрцитивную силу Bcr.
Приэтом, в зависимости от доминирующего магнитного минерала образцов,наблюдался весь спектр изменений. Для всех Fe0 и Fe-Ni-содержащих образцов,5Тэнит-содержащий обыкновенный хондрит Bensour, (Fe3O4)1-x(Fe2TiO4)x–содержащийбазальт, Fe3O4-содержащий микродиорит, синтетические порошки Fe3O4 и Fe0 и природныепорошки Fe7S8, диспергированные в эпоксидной смоле, природный образец гексагональногоFe1-xS c примесью Fe7S8.6HED (от англ. “Howardite–Eucrite–Diogenite”): говардиты-эвкриты-диогениты – группадифференцированных метеоритов предположительно с астероида Веста.29облученных протонами и ионами свинца, наблюдалось значительное снижениемагнитной жесткости (до 93%).Рисунок 13.
Компонента остаточной намагниченности вдоль направления распространенияпучка протонов до (слева) и после (справа) облучения в % от изотермической остаточнойнамагниченности насыщения SIRM.Такой эффект, вероятно, связан с радиационно-индуцированной аморфизациейили атомным разупорядочением металлических фаз. Некоторые Fe3O4содержащие образцы демонстрировали обратный эффект радиацинно-30индуцированного увеличения магнитной жесткости, что наблюдалось и наобразцах метеоритов группы HED в результате их облучения ионами аргона.Протонное и свинцово-ионное облучения не привели к изменению магнитнойжесткости Fe7S8-содержащих образцов.Выводы автора указывают на то, что совокупный эффект облученийвнеземного вещества в космическом пространстве солнечными космическимилучами с проникающей способностью до сотен мкм и галактическимикосмическими лучами с проникающей способностью до нескольких метровследует учитывать при изучении магнитных свойств микрометеоритов, брекчий,реголитовых и полимиктовых метеоритов, лунного и астероидного реголита, атакже любого поверхностного вещества твердых тел Солнечной системы.Обнаружение следов облучения солнечным ветром в метеоритах крайнемаловероятно ввиду ограниченной проникающей способности протоновсолнечного ветра в вещество (∼нм) и испарения наружной облученной части приабляции метеороида в атмосфере Земли.В работе [Бродская, 1968] выдвинута идея о возможной связисамообращения намагниченности с облучениями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
