диссертация (1097652), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Поэтому необходимо выяснить,насколько можно сравнивать PRM и SRM с точки зрения интенсивности и других свойств.Было проведено сравнение обеих типов остаточной намагниченности для земногобазальта и метеорита - углистого хондрита Allende. Петрографические и магнитныесвойства использованного базальта описаны в работе [Gattacceca et al., 2008],доминирующий магнитный минерал – титаномагнетит.
Метеорит Allende содержит смесьнескольких магнитных минералов: магнетит, пирротин и FeNi [Butler, 1972]. Определениеинтенсивности SRM от давления для ударных экспериментов с использованием лазерабыло проведено при распиловке образцов на подобразцы миллиметрового размера сувеличивающимся расстоянием от точки контакта с лазерным пучком. Результатыпоказали, что в диапазоне давлений от 0.1 до нескольких ГПа, PRM и SRM имеютодинаковый порядок величины (рис. 3.7). Таким образом, можно обоснованно утверждать,что образуемая намагниченность не зависит длительности приложения пиковогодавления. Кроме того, ранее уже было продемонстрировано качественное подобие междуэффектом размагничивания динамическим давлением (лазерно-индуцированным) истатическим давлением[Gattacceca et al., 2010]. Очень вероятно, что эффектыразмагничивания и намагничивания давлением не зависят от длительности действиядавления вввиду того, что любая длительность в любом случае превышает характерноевремя переориентации спинов (∼10-10 с [Walton et al., 1991]).На каждом из пяти изучаемых образцов лунного материала была созданаизмеримая PRM (табл.
3.2). Величина PRM линейно возрастает с увеличениемнапряженности намагничивающего поля (рис. 3.6а), поэтому интенсивности PRM далееприводятся приведенными в напряженности намагничивающего поля. Экспериментывоспроизводимы: для повторного приложения давления одной и той же величины, 117 вариации PRM составляют в среднем 4 процента от среднего значения PRM.Рисунок 3.7. Пьезо-остаточная намагниченность PRM (кружки, PRM образована при использовании камерыдавления и экспериментального протокола, описанного выше) и шоковая остаточная намагниченность(красные ромбы, SRM образована при прохождении ударной волны, сгенерированной лазером, иизмереннойнамиллиметровыхориентированныхподобразцах,вырезанныхвдольнаправленияраспространения ударной волны с увеличивающимся расстоянием от точки контакта лазерного пучка спородой) как функция пиковых давления для (а) титаномагнетит-содержащего базальта и (б) метеорита –углистого хондрита Allende.
В случае Allende в гидростатических экспериментах по созданию PRMиспользовались два разных образца (полые и заполненные кружки, соответственно). 118 Рисунок 3.8. Зависимость пьезо-остаточной намагниченности PRM, нормированная на величинунапряженности намагничивающего поля, от гидростатического давления для образцов лунных морскихбазальтов 14053 и 70215 и лунных материковых брекчий NEA 001 и NWA 5406 (пустые кружки). Награфиках также представлены значения PRM после размагничивания переменным полем 2 мТл (3 мТл дляобразца NWA 5406) (сшлошные кружки), ввиду того, что это позволяет исключить ложнуюнамагниченность, которая, вероятно, могла образоваться во время гидростатических экспериментов.
Дляобразцов 14053 и 70215 лазерно-индуцированная SRM представлена пустыми звездочками (сплошныезвездочки соответствуют величине SRM после размагничивания переменным магнитным полем в 2 мТл),при этом указанное давление соответствует среднему (0.2 ГПа, см. Рис. 3.3).Интенсивность PRM возрастает как минимум до давлений 1.8 ГПа, за исключениемобразца 14053, который достигает плато, начиная с 0.4 ГПа (рис.
3.8). Данные при 0 ГПасоответствуют эксперименту, в котором образцы помещались в камеру давления согласностандартной процедуре (см. § 2.2), намагничивающее поле прилагалось в течениинескольких минут (согласно стандартному протоколу), но при этом образец находилсяпри атмосферном давлении. Очень слабая намагниченность,образованная в этихэкспериментах при атмосферном давлении, доказывает, что намагниченность, образуемаяпри более высоких давлениях, не является вязкой остаточной намагниченностью или 119 изотермическойостаточнойнамагниченностью,образованнойприприложениинамагничивающего поля в несколько сотен мкТл. С увеличением давления коэрцитивныйспектр PRM сдвигается в сторону более высоких значений коэрцитивности (рис.
3.9).Рисунок 3.9. Зависимость нормированной пьезо-остаточной намагниченности PRM от переменногомагнитного поля для разных максимальных значений гидростатических давлений для лунных образцов14053 и NWA 5406. 120 Значения REM’, определяемое как отношение потери PRM для данного интервалапеременного магнитного поля к потере IRM для того же интервала переменногомагнитного поля [Gattacceca and Rochette, 2004], далее обозначенные как REM’PRM,представлены на рис. 3.10.Рисунок 3.10.
REM' как функция от переменного магнитного поля для пьезо-остаточной намагниченностиPRM лунных образцов, образованной при давлении 1.8 ГПа в намагничивающем поле 881 мкТл (1762 мкТлдля образца 70215), нормированная на напряженность внешнего магнитного поля 100 мкТл.Эти значения отражают эффективность намагничивания давлением разных составляющихобразца, характеризующихся разной коэрцитивностью. Важно отметить, что для PRMобразца 14053 наблюдается плато ∼0.4 ГПа, ввиду коэрцитивного спектра образца,преимущественного характеризующегося низкой коэрцитивностью (рис. 3.3), в связи счем в образце отсутствуют высококоэрцитивные магнитные зерна, которые могли быэффективно намагничиваться при приложении давлений выше 0.4 ГПа.
Такое поведениетакже отражено на графике зависимости REM’PRM от переменного магнитного поля (рис.3.10) в виде достаточно достаточно слабого изменения значений REM’PRM во всемдиапазоне переменных магнитных полей.3.2.7. Эффективность образования шоковой остаточной намагниченности лунных породи приложение результатов к лунному палеомагнетизму Принимая вовниманиевышеописанные121 статическиеидинамическиеэксперименты по намагничиванию образцов лунного грунта, можно обоснованноутверждать, что лунные породы могут намагничиваться при ударах. Проведенныеэксперименты позволяют оценить шоковую остаточную намагниченность SRM какфункцию пикового давления и внешнего магнитного поля.
Как было показано выше, SRMи PRM имеют эквивалентные свойства, поэтому далее в настоящем параграфе будетиспользован общий термин SRM.За исключением образца 14053, который характеризуется специфическимимагнитнымиминераламисдоминирующимвкладомкогенита,всеобразцыдемонстрируют достаточно сходную эффективность образования SRM (нормированнуюна SIRM): в среднем 1.2×10-4 мкТл-1 (±0.4×10-4 мкТл-1). Это значение можнорассматривать как грубую оценку максимального значения SRM, которая можетобразоваться в лунном коровом материале со стандартными магнитными минералами(многодоменный FeNi c низким содержанием Ni) при низкоинтенсивном ударномвоздействии с пиковыми давлениями <10 ГПа.
TRM для лунных пород можно оценить,используя эмпирическую зависимость B = 3×10-3 TRM/SIRM [Gattacceca and Rochette,2004], где B – внешнее магнитное поле присутствующее во время термонамагничивания,что дает TRM/SIRM ∼3.3×10-4 мкТл-1. Таким образом, для одного и того женамагничивающего поля процессы термонамагничивания примерно в три раза болееэффективны, чем процессы ударного намагничивания: в намагничивающем поле одной итой же напряженности интенсивность TRM примерно в три раза превышаетинтенсивность SRM. ARM также можно использовать как лабораторный аналог TRM,используя эмпирическую зависимость TRM = f´ × ARM (при этом значению TRM и ARMнормированы на значения напряженности намагничивающего поля), где f´=1.34 дляравноразмерного многодоменного железа [Stephenson and Collison, 1974].
Анизотропиямагнитной восприимчивости те же образцов лунного грунта Аполлон [Rochette et al.,2010] является слабой, со степенью анизотропии ферримагнитной фракции менее 8%, чтодает возможность предположить, что зерна FeNi в лунных породах являются вдостаточной степени равноразмерными. Такой подход приводит к тому же результату:TRM примерно в 2-3 раза выше максимального значения SRM (за исключением образца14053, для которого TRM ~ 1.4 SRM).Можно сравнить значения NRM и SRM для трех изученных образцов лунногогрунта Аполлон (14053, 15556, 70215).
Нормированные кривые размагничивания NRM иSRM переменным магнитным полем указывают на то, что наблюдаемая NRM образцов70215 и 14053 может иметь ударно-индуцированную природу, как следует как следует изпрактически неразделимых коэрцитивных спектров NRM и SRM в отличие от заметно 122 отличных коэрцитивных спектров ARM и SIRM (рис. 3.11).Рисунок 3.11. Зависимость приведенных значений SRM, NRM, PRM, SIRM от переменного магнитногополя для образцов лунных морских базальтов (а) 14053, (б) 70215, (в) 15556. 123 Интересно заметить, что в случае образцв 14053, спектр размагничивания NRM ближе кPRM, образованной при приложении давления 0.9 ГПа, чем к PRM, образованной приприложении давления 1.8 ГПа. Наоборот для образца лунного грунта 15556, даженесмотряназашумленныйспектрразмагничиванияNRM,абсолютноразныекоэрцитивные спектры SRM и NRM не согласуются с ударно-индуцированныммеханизмом образования NRM.
Этот факт и факт близких коэрцитивных спектров NRM иARM (рис. 3.10в), которую часто рассматривают как лабораторный аналог TRM, могутсвидетельствовать в пользу термоостаточной природы образования наблюдаемой наобразец 15556 NRM, которая, в свою очередь, требует наличия стабильного магнитногтполя (то есть, динамо-индуцированного), напряженность которого можно оценить в ~55мкТл, используя соотношение REM’ на интервале переменных полей 5-20 мТл, накотором можно выделить стабильную компоненту NRM [Gattacceca and Rochette, 2004].На сегодняшний день нет достоверных оценок напряженности магнитного поля,сренерированного как результат действия механизма лунного динамо. Но оценкапалеополя ~95 мкТл является, вероятно, близкой к верхней возможной границе [Wieczoreket al, 2006] правдоподобных значений напряженности магнитного поля луны.
С другойстороны, любое первоначальное магнитное поле, включая поле лунного динамо, можетбыть кратковременно амплифицировано при расширении частично ионизированногооблака из пара и расплава, образуемого как результат высокоскоростных ударов сосверхзвуковыми скоростями [Hood and Artemieva, 2008].Вышеописанные эксперименты позволяют вынести заключение относительноантиподной модели лунных коровых магнитных аномалий.
Результаты экспериментовпоказали, что лунный грунт, реголитовые брекчии и примерно 40% материковых пород(включающих реголитовые и ударно-метаморфизированные брекчии) в верхней частилунной коры могут быть намагничены при низкоинтенсивном ударном воздействии (спиковыми давлениями ударной волны <10 ГПа) в достаточной степени для объяснениянаблюдаемых лунных антиподных аномалий при условии, что окружающее магнитноеполе в антиподной области достигает 100 мкТл, как было предложено в работе [Hood andArtemieva, 2008]. Таким образом, антиподная модель намагничивания являетсяубедительной в свете представленых выше экспериментальных результатов при условиинесколько километров реголитизированных и ударно-метаморфизированных пород могутбыть найдены в областях-антиподах больших ударных кратеров лунной коры, апредставленные экспериментальные результаты позволяют проводить последующеечисленное моделирование процессов и постоение теории атиподного намагничивания,включая воздействие пиковых давлений и намагничивающих полей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
