диссертация (1097652), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Рис.3.6 для идентификации образцов).3.4.1.4б. Изменения петромагнитных свойств веществаПараметрыпетельгистерезисаиостаточныхпетельгистерезисавыявилисущественные ударно-индуцированные изменения в магнитных свойствах вещества (рис.3.26). 155 Рисунок 3.26. Сводка параметров гистерезиса нешокированных и ударно-метаморфизированных образцов.Прохождение ударной волны привело к возрастанию значений Mrs/Ms и остаточнойкоэрцитивнойсилыBcrпоотношениюксоответствующимзначениям,зарегистрированным в нешокированных образцах (рис. 3.26). Для образца og-2 из центрасферы ударно-индуцированные изменения свойства связаны с изменением агрегатногосостояния вещества – полным плавлением и кристаллизацией новых магнитных фазмагнетита/ тиатномагнетита, имеющих дендритовую структуру (рис.
3.27).Рисунок 3.27. AFM/ MFM снимки зоны полного плавления (зона I) диабаза og-2.Для более полной характеристики доменного состояния и возможного взаимодействиямагнитных зерен были измерены FORC (от англ. “first-order reversal curve”) диаграммынешокированных и ударно-метафорфизированных образцов (рис. 3.28-3.30). 156 Рисунок 3.28. FORC (от англ.
“first-order reversal curve”) диаграммы нешокированного и ударнометаморфизированных образцов og-1. FORC данные были конвертированы в FORC диаграммы прииспользовании программы FORCinel [Harrison and Feinberg, 2008].Также как и график Дэя, FORC диаграммы нешокированных образцов og-1 (рис.3.28) и og-2 (рис. 3.29) указывают на наличие псевдооднодоменных зерен (PSD). Ударноиндуцироанное увеличение магнитной жесткости наблюдается для обоих ударнометаморфизированных групп образцов og-1 и og-2, что наблюдается при простираниираспределения коэрцитивной силы вправо вдоль оси Нc.
Поведение все более близкое коднодоменному типу (SD-like) наблюдается с возрастающим пиковым давлением ударнойволны в направлении от периферии к центру сферы. С возрастанием пикового давленияударной волны наблюдается все более узко распределенное Нu и все более широкоераспределение Нc. 157 Рисунок 3.29. FORC (от англ. “first-order reversal curve”) диаграммы нешокированного и ударнометаморфизированных образцов og-2. FORC данные были конвертированы в FORC диаграммы прииспользовании программы FORCinel [Harrison and Feinberg, 2008].3.4.1.4в.
Изменения остататочной намагниченностиВсяподвыборкаударно-метаморфизированныхобразцовбыларазмагниченапеременным магнитным полем после сферического взрывного нагружения и распиловки идо проведения вышеописанных петромагнитных экспериментов. Наиболее типичныедиаграммы Зийдервельда приведены на рис. 3.30 для подвыборки og-2. Все образцы быливзаимно ориентированы. Образование термоостаточной намагниченности (TRM) вударных экспериментах для подвыборки образцов og-1 не наблюдалось, что согласуется состаточными температурами для og-1 (табл. 3.7). Также не наблюдается и первоначальнаяестественная остаточная намагниченности (NRM), что ведет к заключению об ударноиндуцированном размагничивании изначальной NRM.
158 Рисунок 3.30. Диаграммы Зийдервельда для ударно-метаморфизированных образцов og-2 (рис. 3.22): (а) og2s_a (зона I), (б) og-2s_c (зона III), (в) og-2s_e2 (зона IV) (см. табл. 3.6).Для подвыборки ударно-метаморфизированного образца og-2 наблюдается дваразных типа поведения остаточной намагниченности в результате прохождения ударнойволны.
На образцах og-2s_a, og-2s_b и og-2s_c наблюдаются две компоненты остаточнойнамагниченности. Магнитожесткая компонента с большой вероятностью соответствуетTRM, образованной в результате ударно-индуцированного нагрева до температур вышеточки Кюри титаномагнетитов и последующего охлаждения породы в магнитном полеЗемли. Вторая (более магнито магкая) компонента скорее всего соответствуетизотермической остаточной намагниченности, образованной в результате магнитнойконтаминации ввиду ее низкокоэрцитивной природы и сильной интенсивностью.
Образцыиз внешней части сферы не демонстрируют никаких следов термонамагничивания иобразования TRM (рис. 3.30в). Более того, в результате прохождения ударной волныпервоначальная NRM была размагничена (рис. 3.30в).3.4.1.5. Приложение результатов3.4.1.5а. Ударно-индуцированные изменения магнитных свойств и новый методразделения влияния динамических давлений и температурВ литературе обсуждается два противоположных магнитных эффекта в результатепрохождения ударной волны в горной породе с разными магнитными минералами:ударно-индуцированное увеличение магнитной жесткости породы [Cisowski and Fuller,1983; Pesonen et al., 1997; Langenhorst et al., 1999; Gattacceca et al., 2007; Louzada et al.,2007; Bezaeva et al., 2011; Mang et al., 2013] и ударно-индуцированное уменьшение 159 магнитной жесткости [Bezaeva et al., 2010a; Kohout et al., 2012].
Второй эффект являетсяболее редким и имеет место либо в результате фазовых трансформаций в магнитныхминералах [Bezaeva et al., 2010a], либо как результат прохождения ударной волны впористых мишенях [Kohout et al., 2012]. В ударных экспериментах на базальте и диабазене использовались пористые мишени, а также не зарегистрировано фазовых превращенийв магнитных минералах. Рис. 3.26 иллюстрирует ударно-индуцированное увеличениемагнитной жесткости всех шокированных образцов подвыборки og-1 и og-2.
Какостаточная коэрцитивная сила Bcr, так и коэрцитивная сила Bc возрастают для всех ударнометаморфизированных образцов вплоть до полного ударно-индуцированного плавления(табл. 3.6). Образец стекла og-2s_a (рис. 3.26) выбивается из общей зависимости и будетрассмотрен отдельно, однако, ударно-индуцированные изменения, наблюдаемые в другихобразцах, связаны с ударным метаморфизмом магнитных зерен без соответствующегоизменения агрегатного состояния вещества (твердофазные превращения) и могут бытьотнесеныкпрохождениюмеханическойударнойволны,котораяприводиткперманентным изменениям в ферримагнитных зернах. Ранее была выдвинута гипотеза,что ударно-индуцированное увеличение коэрцитивной силы может быть связано стрещенообразованием и наведением дислокаций в ферримагнитных зерных [Gattacceca etal., 2007].
Такие признаки наблюдались при получении изображений ударнометаморфизированных образцов и их нешокированных эквивалентов с помощьюэлектронной SEM и атомной/магнитной силовой микроскопии AFM/ MFM (рис. 3.25). Всамом деле, изображения с SEM и MFM иллюстрируют ударно-индуцированноеобразование микротрещин, многочисленных трещин, дефектов и дислокаций (рис. 3.25).Эта работа является продолжением работы [Gattacceca et al., 2007], в которой наблюдалосьзначительное возрастание коэрцитивной силы для пиковых давлений выше 10 ГПа.В настоящей работе прохождение ударной волны с пиковыми давлениями издиапазона P ∈ [10; >140] ГПа привело к значительному увеличению Bc и Bcr как результатрастрескивания магнитных зерен (рис.
3.25) и разделению или закреплению (пиннингу)доменных стенок в многодоменных зерных. Это хорошо согласуется с ударноиндуцированным возрастанием Mrs/Ms (рис. 3.26) и сдвигом ударно-индуцированныхобразцов влево на драфике Дэя, что указывается на более близкое к однодоменномуповедение после ударно-взрывного нагружения.Внастоящихэкспериментахненаблюдалосьударно-индуцированногоразупорядочения магнитного фаз, однако, наблюдалось образование новой магнитнойфазы в зоне I образца og-2. На рис.
3.27 видна сложная дендритовая структуракристаллизовавшихся из расплава магнитных образований магнетита/ титаномагнетита 160 (sample og-2s_a). Такие дендриты встречаются в базальтовых стеклах природных потоковлавы [Shaar and Feinberg, 2013]. Переплавленный образец с магнитными дендритами,которые занимают весь объем образца, характеризуются более близким к однодоменномуповедением(повышенноезначениеMrs/Ms)всравнениисдругимиударно-метаморфизированными образцами ввиду быстрого охлаждения ударного расплава,которое препятствовало образованию магнитных зерен большего размера. Такоймеханизм увеличения Mrs/Ms принципиально отличается от механизма, связанного смеханическим трещенообразованием, обсуждаемым выше.В отличие от авторов работы [Van der Moortele et al., 2007], в ударныхэкспериментахнабазальтеидиабазененаблюдалосьударно-индуцированноеобразование суперпарамагнитных частиц в образцах, что следует из факта отсутствиячастотной зависимости синфазной и несинфазной компонент магнитной восприимчивостиво всем температурном диапазоне от 5 до 300К.Небольшая частотная зависимость в температурном интервале 50-100К являетсяизвестной особенностью псевдооднодоменных и многодоменных титаномагнетитов,связанной с перегруппировкой и локализацией Fe2+-Fe3+ катионов внутри доменныхстенок [Carter-Stiglitz et al., 2006; Church et al., 2011].Высокоинтенсивный режим ударного нагружения произвел существенный ударноиндуцированный нагрев в обоих образцах: og-1 и og-2 (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
