диссертация (1097652), страница 32
Текст из файла (страница 32)
3.24). Постнагревныеизмерения нешокированных образцов (использованные в термомагнитных анализах,нагрев проводился в атмосфере гелия или аргона) выявил увеличение Bcr во фрагментеобразца og-1 в результате нагрева (рис. 3.31). Вввиду наличия таких результатов и с цельюдополнительного подтверждения того факта, что обнаруженное в настоящей работеударно-индуцированное увеличение магнитной жесткости преимущественно связано снаблюдаемым трещенообразованием ферримагнитных зерен (рис. 3.26), а не с ударноиндуцированным нагревом, были проведены дополнительные нагревные эксперименты(нагрев в вакууме) на нешокированных фрагментах og-1 и og-2 с высокой (>60°С/мин.) инизкой (10°С/мин.) скоростями нагрева-охлаждения.
Скорость охлаждения в первой серииэкспериментов была сравнима со скоростью охлаждения образцов после прохожденияударной волны.Результаты дополнительных нагревных экспериментов представлены на рис. 3.31.На рис. 3.31 показана зависимость Bcr от пост-ударной остаточной температуры дляударно-метаморфизированных, нешокированных нагретых и ненагретых образцов. 161 (a)(б)Рисунок 3.31.
Результаты дополнительных нагревных экспериментов: температурная зависимостьостаточной коэрцитивной силы для (a) og-1 и (б) og-2. Untreated samples – нешокироанные и негретыеобразцы. Нагревные эксперименты с низкой скоростью нагрева (черные кружки) были проведены пошаговона одном и том же образце. Нагревы в атмосфере гелия и аргона (красные кружки) были проведены наотдельных образцах.
Нагревные эксперименты с высокой скоростью нагрева были проведены на сериинешокированных подобразцов из одной материнской породы (один образец на один температурный шаг).Ударно-метаморфизированные образцы показаны для сравнения. Их температуры соответствуютостаточным температурам. 162 Все нагревные эксперименты проводились в вакууме (результаты нагревов ватмосфере гелия и аргона представлены для сравнения и демонстрируют принципиальнуюнезависимость результатов от среды нагрева: вакуум, аргон или гелий).Как видно из рис. 3.31а, за исключением образца og-1s_a, который частичносодержит материал ударного расплава, значения Bcr для всех шокированных образцов og-1располагаются значительно выше значений Bcr нешокированных эквивалентов (какгретых, так и негретых).
Как видно из рис. 3.31б, термо-индуцированные изменения в Bcrлежат гораздо ниже значений Bcr для всех ударно-метаморфизированных образцов.Это позволяет заключить, что наблюдание ударно-индуцированное возрастаниемагнитнойжесткостишокированныхобразцовсвязаносвышеописаннымимеханическими повреждениями ударной волны, а не с влиянием ударно-индуцированныхтемператур.Таким образом, проведение дополнительных нагревных экспериментов на образцахнешокированных аналогов в условиях, близких к условиям ударного нагружения,представляет собой новый экспериментальный метод разделения между влиянием термои механичеких эффектов ударной нагрузки на магнитные свойства при их одновременномвоздействии, что не предлагалось в предыдущих ударных экспериментах.3.4.1.5б. Процессы ударно-индуцированных намагничивания и размагничиванияРанее было показано, что шоковая остаточная намагниченность (SRM) образуется ввещества при прохождении ударной волны с пиковыми давлениями от с 0.1 ГПа (см.
§3.2) до <10 ГПа в магнитном поле. Выше 10 ГПа образование SRM не наблюдается[Gattacceca et al., 2007] – именно этот диапазон пиковых давлений ударной волнырассматривается а настоящем параграфе.Как указано в пункте 3.4.2.4в, прохождение ударной волны с пиковыми давлениямииз диапазона P ∈ [10; >140] ГПа ведет в размагничиванию или намагничиванию горнойпороды. Вышеописанные эксперимента показали, что размагничивание первоначальнойNRM (рис.
3.29в) является доминирующим эффектом в диапазоне 11-23 ГПа и до 53 ГПа вслучае, если соответствущие ударно-индуцированные остаточные температуры нижеточки Кюри Tc доминирующего ферримагнитного минерала, то есть, магнетита (og-1) илинизкотитанистого титаномагнетита (og-2). Для диапазона пиковых давлений ударнойволны ≥44 ГПа и при условии наличия остаточных температур выше Tc доминирующихферримагнитных минералов (>620°C для образцов og-2s_a - c, см.
табл. 3.6), наблюдаетсятермонамагничивание с последующим образованием полной TRM (рис. 3.30а-б). Таким 163 образом, в диапазоне пиковых давлений ударной волны >10 ГПа, возникновение эффектаразмагничивания или термонамагничивания зависит как от пикового давления ударнойволны, так и от ударно-индуцированных остаточных температур, которые могут бытьразными для разных минералов при одних и тех же значениях P.3.4.1.5в.
Интерпретация результатов в контексте солнечной системыКосмические и другие исследования выявили начилие многочисленных гигантскихимпакт-кратеров на Земле, Марсе, Луне и на поверхности других твердых тел солнечнойсистемы. Образование таких импактных структур с большой вероятностью связано с P-Tдиапазоном, рассмотренным в настоящей работе. Таким образом, размагничиваниепервоначальной остаточной намагниченности и, для более высоких давлений итемператур, термонамагничивание будет играть более важную роль в процессахкратерообразования в режиме сверхвысоких P-T, чем образование SRM в результатепрохожденияударнойволны.Такжесбольшойвероятностьюударно-метаморфизированные породы могут быть более магнитожесткими, а значит и болеестойкими к процессам перемагничивания и приобретения любого вида намагниченности(SRM, TRM, низкокоэрцитивная IRM) в результате повторных ударных событий ввидуувеличения магнитной жескости в результате первичного ударного события (рис.
3.25).§ 3.5. Выводы главы 31. Лунные морские базальты приобретают шоковую остаточную намагниченность SRMпри прохождении ударной волны с пиковыми давлениями P ∈ [0.1; 5] ГПа в магнитномполе напряженностью B ∈ [200; 400] мкТл. Ударное воздействие генерировалось приоблучении образцов наносекундными лазерными импульсами в диапазоне интенсивности0.5-4 ГВт/см2 на длине волны 1.064 мкм. Интенсивность SRM прямо пропорциональна B иP.
В первом приближении для типичных образцов лунного грунта, содержащихмногодоменные зерна FeNi, максимальное значение SRM при низкоинтенсивном ударномвоздействии с пиковым P<10 ГПа можно оценить как: SRMmax [Ам2/кг] = 1.2⋅10-4 × SIRM[Ам2/кг] × B [млТл]. Таким образом, наблюдаемые коровые магнитные аномалии луны сбольшой вероятностью образовались в результате метеоритной бомбардировки луннойповерхности (§ 3.2). 164 2. При обстреле Fe3O4 и (Fe3O4)1-x(Fe2TiO4)x-содержащих базальтовых мишенейсферическими медными снарядами диаметром ∼5 мм со средней скоростью соударения∼6 км/с и пиковыми давлениями на фронте ударной волны 91-132 ГПа в серии плосковолновых экспериментов образовались частицы, по текстуре подобные луннымагглютинатам - важной составляющей компоненты лунного грунта - и представляющиесобой смесь материала мишени в виде непереплавленных кластов, гомогенного игетерогенного стекла с материалом ударника (снарядов).
Разные фрагменты агглютинатподобных частиц имеют разную степень ударного метаморфизма, возникшего припрохождении ударной волны с пиковыми давлениями не ниже Pmin ∈ [40; 45] ГПа. Приэтом бомбардирование базальтовых мишеней немагнитными налетающими частицамипозволилоизучитьизменениевнутреннихмагнитныхсвойствударно-метаморфизированного материала мишени без привнесения налетающим снарядом новогомагнитного материала. Ударное воздействие привело к существенному увеличениюмагнитной жесткости ударно-метаморфизированных образцов - агглютинат-подобныхчастиц – по сравнению с нешокированным материалом базальтовой мишени: Всrувеличилось в 2-7 раз.
Количество рассеянного вещества ударника в агглютинат-подобныхчастицах составляет 5-50 об.% и в среднем 10 об.%. Считается общепринятым, чтобазальт является земным аналогом корового материала планет земной группы, чтопозволяетутверждать,чтоувеличениемагнитнойжесткостиприметеоритнойбомбардидовке может также наблюдаться в ударно-взрывных кратерах на земле,сложенных базальтами, а также в коре Марса, в которой встречаются такиеферримагнитные минералы как Fe3O4 и (Fe3O4)1-x(Fe2TiO4)x, о чем свидетельствуетминеральный состав известных на сегодняшний день марсианских метеоритов (§ 3.3).3.
Исследование ряда образцов - обыкновенный хондрит Саратов, ряд базальтов ианалогов, подвергавшихся сверхинтенсивному воздействия динамических давлений итемператур в плоско-волновых ударных и сферических взрывных экспериментах показало,что в результате ударных воздействий магнитные свойства шокированного вещества могутсущественноменяться,причемсверхвысокиедавлениянеизбежноприводяткразогреванию материала мишени - возрастанию ударно-индуцированных пиковых иостаточных температур ударно-метаморфизированного вещества; при этом влияниетемпературы на магнитные свойства вещества является доминирующим в случаеизменения агрегатного состояния вещества - полного или частичного плавления,изменения его химического состава (например, в результате окисления), термоиндуцированного магнитного разупорядочения или фазовых превращениях в магнитных 165 минералах мишени (таких как тетратэнит → тэнит). В случае сверхвысоких температуршоковая остаточная намагниченность не образуется, а наблюдается образованиетермоостаточной намагниченности при разогревании магнитных минералов вышесоответствующих точек Кюри и их последующем остывании в магнитном поле земли.
Вслучае отсутствия фазовых превращений в магнитных минералах при прохожденииударной волны, магнитная жесткость вещества мишени увеличивается, что, вероятно,связано с образованием микротрещин и дефектов в кристаллической решетке магнитныхминералов вещества мишени, что было проиллюстрировано на соответствующих снимкахсо сканирующего электронного и атомного силового микроскопов (§ 3.4).4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
