диссертация (1097652), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Петромагнитные свойства выборки обыкновенных хондритов из Парижского МузеяяЕстественной Истории (Франция).Ранее подтвержденная тенденция зависимости степени размагничивания SIRMдавлением от магнитной жесткости образца Bcr сохраняется и описывается линейнымуравнением типа y = a x + b (рис. 2.18).Рисунок2.18.Обобщенныйграфикзависимостиостаточнойнамагниченностипривоздействиигидростатического давления до 1.8 ГПа от остаточного коэрцитивного поля Bcr для ряда образцовобыкновенных хондритов из коллекции Национального Музея Естественной Истории г. Париж (MuséumNational d’Histoire Naturelle).
Остаточная намагниченность IRMp нормирована на изотермическуюостаточную намагниченность насыщения SIRM того же образца до приложения давления. 92 § 2.6. Магнитные свойства модельного образца синтезированного пирротина Fe7S8 Моноклинный пирротин Fe7S8 является ключевым магнитным минералом –носителем намагниченности широкого круга горных пород и метеоритов; однодоменныймоноклинный пирротин рассматривается как один из основных возможных носителейнаблюдаемых магнитных аномалий марсианской коры [Dunlop and Arkani-Hamed, 2005].Induced Magnetization (Am2kg-1)9.08.01st thermal cycle7.02nd thermal cycle6.05.04.03.02.01.00.0300350400450500550600650Temperature (K)(a)1201st thermal cycleχ0 (× 10-6 m3kg-1)1002nd thermal cycle806040200300350400450500550600650700Temperature (K)(б)Рисунок 2.19.
Термомагнитные анализы. (а) Температурная зависимость индуцированной намагниченностиMs(T) в магнитном поле напряженностью 200 мТл – двойной цикл нагрева в воздухе образца mpo3 в в воздухе(кривые охлаждения не регистрировались). Близкий ход кривых первого и второго нагрева указывает наотсутствие вторичных изменений при первом нагреве в воздухе. (б) Температурная зависимость магнитнойвосприимчивости χ0(T) – двойной цикл нагрев-охлаждение для образца mpo в атмосфере аргона.
93 Для верификации изучаемых эффектов на чистом веществе без примесей былсинтезирован порошок неидеального однодоменного Fe7S8 (Д.А. Чареев, ИЯИ РАН) прииспользовании метода синтеза в расплавах солей [Moh, Taylor, 1971].Былапроведенаполнаямагнитнаяхарактеристикамодельногообразцасинтезированного порошка моноклинного пирротина Fe7S8, диспергированного вэпоксидной смоле до проведения экспериментов по размагничиванию гидростатическимдавлением до 2 ГПа (при использовании камеры давления №3, см. § 2.2) такого образца.По единой схеме было проведено три серии синтеза образцов порошкового пирротина:образцы mpo1, mpo2, mpo3. При этом образцы использовались в двух формах – порошки(mpo1, mpo2, mpo3) и порошковые образцы, равномерно диспергированные в эпоксидной(mpo1*,смолеmpo2*,mpo3*).Рентгено-фазовыйанализибазоваямагнитнаяхарактеристика репрезентативной выборки образцов из всех серий показала, чтоиспользуемыйметодсинтезавоспроизводимидаетидентичныерезультаты.Моноклинный пирротин без примесей был независимо подтвержден при проведениитермомагнитныханализов(рис.2.19).Анализтемпературныхзависимостейиндуцированной намагниченности Ms(T) и магнитной восприимчивости χ0(T) выявляетединственную точку Кюри Тс≈320°С, характерную для моноклинного пирротина Fe7S8.ПриэтомпикГопкинсона,наблюдаемыйнакривыхнагреваχ0(T)являетсядополнительным подтверждением однодоменной магнитной фракции образцов.Основные петромагнитные свойства синтезированных образцов представлены втабл.
2.7.Tcχ0PTχhfMIFMDFiMrsMsMrs/MsBcBcrBcr/Bcmpo159330.2--1.51--7.914.90.5335411.17mpo1*--1.2680.799-65---0.5842511.21mpo1p**------30--0.5643531.23Образец'mpo1'– порошок Fe7S8 из первой серсии синтеза; 'mpo1*' and 'mpo1**' – образцы порошка mpo1,диспергированные в эпоксидной смоле. 'mpo1p**' - образец 'mpo1**' после приложениягидростатического давления 2 GPa. Tc – температура Кюри (в К); χ0 – магнитная восприимчивость (в10-6 м3/кг); P и T – уровень анизотропии магнитной восприимчивости (AMS) и параметр формыAMS, соответственно; χhf - магнитная восприимчивость в сильном поле (в 10-6 м3/кг); MIF –медианное индуктивное поле (в мТл); MDFi - медианное поле разрушения SIRM (в мТл), SIRM –изотермическая остаточная намагниченность насыщения; Ms и Mrs – намагниченность насыщения иостаточная намагниченность насыщения (в Ам2/кг), соответственно; Bc – коэрцитивная сила (в мТл),Bcr – остаточная коэрцитивная сила (в мТл).Таблица 2.7.
Петромагнитные свойства образцов группы “mpo1”. 94 После проведения стандартной магнитной характеристики образцов, были такжепроведены эксперименты по размагничиванию SIRM гидростатическим давлением до 1.82 ГПа (рис. 2.20). Из рис. 2.20 видно, что приложение гидростатических давлений 1.8-2ГПа приводит к размагничиванию SIRM на 32-38%.
Повторное же приложение давленияприводит к дальнейшему размагничиванию образца: до 44% за три цикла приложения иснятия максимального давления (рис. 2.20 б,г).1.000.951st cell1st cell2nd cell2nd cellnormalized IRM0.900.850.800.750.700.650.600.550.500.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.2Pressure (GPa)(а)1.000.95normalized IRM0.900.850.800.750.700.650.600.550.500.00.20.40.60.81.0Pressure (GPa)(б) 95 1.21.41.61.8Demagnetization degree (%)1009080706050403020100123Number of pressure cycle(в)Рисунок 2.20. (а) Независимые циклы давлений 0-1.8 ГПа и 0-2 ГПа для порошкового образцамоноклинного пирротина, диспергированного в эпоксидной смоле ('mpo1**'): зависимость остаточнойнамагниченности под давлением, нормированной на величину SIRM до компрессии от гидростатическогодавления до 1.8 ГПа и 2 ГПа; (б) три последовательных цикла давления 0 ГПа - 1.8 ГПа - 0 ГПа; (в)Зависимость степени размагничивания от Δ (in %) от количества циклов компрессия-декомпрессия.
Надписина рисунке: “Normalized IRM” – остаточная намагниченность IRM под давлением, нормированная на SIRM,“Pressure (GPa)” – гидростатическое давление в ГПа, “Demagnetization degree (%)” – степеньразмагничивания давлением в %, “Number of pressure cycle” – номер цикла приложения давления идекомпрессии.ОписанныймоноклинногомеждународныйвнастоящемпирротинастандартFe7S8дляпараграфеможетобразецбытьвзаимнойвнеидеальногодальнейшемкалибровкиоднодоменногоиспользованмагнитометроввкакразныхлабораториях мира. § 2.7. Выводы главы 21. Для реализации экспериментальных исследований, представленных во второй главедиссертации, совместно с Институтом Физики Высоких Давлений РАН было разработанои реализовано новое экспериментальное оборудование: две компактные немагнитныекомпозитные камеры высокого гидростатического давления типа поршень-цилиндр,которые позволили поднять уровень гидростатических давлений последовательно до 1.2ГПа и 2 ГПа и дизайн которых позволяет измерять при комнатной температуре магнитныймомент достаточно крупных фрагментов горных пород (без необходимости прибегать к 96 магнитной сепарации, несмотря на использование слабомагнитных материалов) накриогенном (сквид) магнитометре производства 2G Enterprises как непосредственно привоздействии гидростатических давлений, так и после декомпрессии.
Остаточныймагнитный момент каждой камеры давления составляет не более 10% от измеряемогоостаточного магнитного момента изучаемых образцов. Контроль давления внутри камерыдавления осуществляется непосредственно во время эксперимента при использованииспециального манганинового датчика сопротивления. При разработке камер высокогогидростатического давления был решен ряд физико-технических проблем, а именно:подбор материалов сплавов, которые имеют одновременно необходимую твердость иминимальную остаточную намагниченность, создание геометрической конструкции камердавления в соответствии с размером отверстия в сквид-магнитометре и необходимостьюизучать достаточно крупные объекты, что накладывало ограничения на минимальныйразмер внутреннего канала камер, и др.
(§ 2.2).2. Приложение гидростатических давлений до 1.2 ГПа при комнатной температуре вокружающем магнитном поле близком к нулевому значению (напряженностью <5 мкТл) кматериалу марсианской коры приводит к необратимому размагничиванию изотермическойостаточной намагниченности насыщения SIRM образцов марсианских метеоритов на 623%. С большой вероятностью этот эффект является причиной перемагничиваниямарсианской поверхности, и, как следствие, марсианских метеоритов в результатеметеоритнойбомбардировки,ипозволяетсделатьвыводонезначительномразмагничивании in situ глубоко залегающих пород в коре Марса, составляющем ≤5-15%(§ 2.3).3.
Изучено поведение остаточной намагниченности внеземного вещества (обыкновенныехондриты, SNC или марсианские метеориты, румурутиты или R-хондриты, железныеметеориты и др.) а также природных и синтезированных земных аналогов (горные породы,порошки железа, магнетита и пирротина в эпоксидной смоле, соответственно) прикомнатной температуре при воздействии высоких гидростатических давлений до 2 ГПа ипри использовании высокочувствительного сквид-магнитометра 2G Enterprises вместе соспециально разработанными компактными немагнитными композитными камерамивысокого гидростатического давления. На обширном материале образцов - более 60,характеризующихся широким спектром магнитных минералов, а именно магнетит Fe3O4,титаномагнетит (Fe3O4)1-x(Fe2TiO4)x, пирротин Fe7S8, железо Fe0 и никелистое железо FeNi,гематит α-Fe2O3,гëтитα-FeOOH,грейгит97 Fe3S4,показано,чтоприложениегидростатических давлений в магнитном поле <5 µT при комнатной температуре приводитк необратимому размагничиванию образцов: уменьшению остаточной намагниченности до83% (§ 2.4).4.
Степень размагничивания остаточной намагниченности давлением, также как идальнейшее поведение образцов после снятия давления контролируется в первую очередьмагнитной минералогией образцов. После снятия давления в зависимости от конкретнойминералогии наблюдается либо отсутствие изменений в остаточной намагниченностиобразцов, либо дальнейшее убывание или возрастание остаточной намагниченности на 019%. Для одной и той же магнитной минералогии степень размагничивания давлениемобратно пропорциональна магнитной жесткости образцов (Bcr – остаточная коэрцитивнаясила). При этом разные виды остаточной намагниченности: естественная остаточнаянамагниченность,термоостаточнаянамагниченность,изотермическаяостаточнаянамагниченность имеют разную устойчивость к воздействию гидростатических давлений.Естественнаяостаточнаягидростатическихнамагниченностьдавлений,наиболеетермоостаточнаяустойчиванамагниченностькивоздействиюостаточнаянамагниченность насыщения характеризуются меньшей, но сравнимой между собойустойчивостью к воздействию гидростатических давлений (§ 2.4).5.
При обобщении экспериментальных данных по размагничиванию остаточнойнамагниченности образцов при воздействии гидростатических давлений построенафеноменологическая модель, которая, в зависимости от типа магнитной минералогииобразца и его магнитной жесткости (Bcr), позволяет оценить степень размагничиванияостаточной намагниченности образца при воздействии гидростатических давлений 1.2 ГПа(1.8 ГПа для Fe0 и FeNi-содержащих образцов) (§ 2.4-2.5). 98 ГЛАВА 3: МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МЕТЕОРИТОВ И АНАЛОГОВПРИ УДАРНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Краткое содержание главы 3: В настоящей главе представлены результаты исследований магнитных свойств внеземного вещества и аналогов до и после ударного нагружения в серии плоско-‐волновых и сферически-‐симметричных ударно-‐взрывных экспериментов.
Исследованы процессы ударного намагничивания лунного грунта Аполлон, в серии из семи проско-‐волновых экспериментов исследованы процессы ударно-‐индуцированного образования агглютинат-‐подобных частиц, характерных для лунного реголита, и их магнитные свойства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
