диссертация (1097652), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Уменьшение значений Bcнаблюдалось для образцов 3-4 и 3-5 и при нагреве (см. табл. 4.4). Однако, в результатенагрева наблюдалось одновременное увеличение Ms и значительное уменьшение Bcr, чтоне наблюдается в экспериментах по свинцово-ионному облучению.В отличие от железосодержащих образцов, оба магнетитсодержащие образцадемонстрируют радиационно-индуцированный эффект увеличения магнитной жесткости(увеличение Bcr на ~20%), который также сопровождается увеличением значений Bc на 1125% и изменением значений SIRM (образец 1-а: увеличение на 8%; образец 8-a:уменьшение на 16%). Эти результаты согласуются с наблюдаемым увеличением значений 193 MDFi на 4-9%.
Эффект увеличения магнитной жесткости ранее наблюдался на тех жетипах образцов (1-1, 8-3) в результате протонной бомбардировки. На образце базальта 2-aне наблюдалось никаких радиационно-индуцированных изменений, за исключениемуменьшения значений SIRM и MDFi на 6%.С точки зрения радиационно-индуцированных изменений в магнитных свойствахматериала мишени, свинцово-ионная бомбардировка не является более эффективной, чемпротонная бомбардировка. Это согласуется с сопоставимым числом выбитых атомов наодну налетающую частицу в среднем каскаде столкновений: 7.4 для протонов (с обеимиэнергиями облучения) и 8.5 для ионов свинца. 4.4.2.2.
Радиационно-индуцированное намагничивание и размагничивание образцовВ результате свинцово-ионной бомбардировки некоторые образцы приобрелизначительную остаточную намагниченность. Ионный пучок был перпендикуляренповерхностиобразцов,иприобретеннаянамагниченностьобразоваласьвдольнаправления распространения пучка. В отличие от экспериментов по протоннойбомбардировке, в данном случае для всех образцов х-компонента пострадиационнойостаточной намагниченности (Irx) коллинеарна направлению, обратному к направлениюраспространения ионного пучка.Образование RIRM имело место для двух облученных образцов. Интенсивность RIRMобразца микродиорита (1-а) и образца метеорит Bensour (7-a) составляет 4.8% и 23% отпострадиационных значений SIRM, соответственно.
Оба образца характеризуютсярадиационно-индуцированным увеличением значений SIRM (на 8% для 1-а и на 37% для7-а) и изменениями значений Bcr (увеличение на 17% для 1-а и уменьшение на 6% для 7а), что согласуется с образованием RIRM. Медианное поле разрушения RIRM составляет4 мТл для образца 1-а и 14 мТл для образца 7-а. Для всех остальных образцов подвоздействием свинцово-ионного пучка наблюдался эффект размагничивания (см. табл.4.3).4.4.3. Облучение ионами аргонаМы исследовали магнитные свойства двух метеоритов, ранее облученных коллективомавторов работы [Vernazza et al., 2006].
Первоначальной задачей этих экспериментов пооблучению ионами аргона Ar2+ было изучение эффекта космического выветриванияповерхности астероида Веста, что подробно описано ниже. 194 Поток частиц от солнца приводит к покраснению и почернению внеземных горныхпород. Но поверхность Весты – второго наиболее крупного из известных астероидовсолнечной системы – выглядит на удивление “свежей”.
Вернацца и др. [Vernazza et al.,2006] провели эксперименты по облучению образцов метеоритов-эвкритов, которыеявляются характерными для поверхности Весты, ионами аргона для симуляции SWоблучения поверхности этого астероида. В радиационных экспериментах былииспользованы ионы аргона, а не протоны с энергией 1 кэВ, которые являются гораздоболее обильными в SW, потому что ранее было показано, что радиационное воздействиетакихионовнаспектральныесвойстварядасиликатовгораздосоответствующее радиационное воздействие протонов [Brunetto,больше,чемStrazzulla, 2005].Исследование [Vernazza et al., 2006] показало, что поверхность Весты должна бытьзначительно более выветрена, чем это наблюдается на сегодняшний день.
Авторыисследования предполагают, что это связано с наличием у поверхности астероида Вестымагнитного поля напряженностью не менее 0.2 мкТл, которое в несколько сотен разменьше геомагнитного поля, но которое отклоняет повреждающие ионы. Эта гипотезаможет объяснить, почему поверхность Весты выглядит «свежей» (невыветренной).Ввиду того, что магнитные свойства облученных ионами аргона образцов не былиизучены до соответствующего облучения, представляется невозможным оценитьрадиационное влияние на остаточную намагниченность образцов. Магнитные свойстваоблученных и необлученных образцов метеоритов Tatahouine и Bereba представлены втабл. 4.5.Название образцаχ0SIRMMDFiBcBcrBcr/BcMsMrs/Ms1Bereba (а)2.5332511423.8476.60.082Bereba (б)[2.5; 2.8][41; 45]2515473.1[329.5; 364.1]0.103Tatahouine (а)0.50.6145±225±4[3.0; 9.7]157.2±134.40.02±0.014Tatahouine (б)[2.1; 2.3][27; 30]2312473.9[303.7; 335.7]0.07χ0 – магнитная восприимчивость (в 10-6 м3/кг); SIRM – остаточная намагниченность насыщения, полученная вмагнитном поле напряженностью 3 Тл (в мАм2/кг) и измеренная при использовании 2G SQUID магнитометра; MDFi –медианное поле разрушения SIRM (в мTл); Bc и Bcr – коэрцитивная сила и остаточная коэрцитивная сила (в мТл),соответственно; Ms и Mrs – намагниченность насыщения (в мAм2/кг) и остаточная намагниченность насыщения,соответственно.
Каждая из строк 1, 2 и 4 соответствует одному порошковому образцу метеорита, спрессованному втаблетку; в строке 3 представлены средние значения и соответствующие среднеквадратичные отклонения для девятиметеоритных фрагментов (значения χ0, SIRM и MDFi получены только для одного фрагмента). В строках 2 и 4 вместоединичных значений приведены диапазоны нормированных на массу значений χ0, SIRM and Ms, что связано спределами погрешности оценки массы метеоритного порошка в каждом облученном образце.Таблица 4.5.
Основные магнитные свойства необлученных (а) и облученных (б) ионами аргона образцовметеоритов Tatahouine и Bereba. 195 Для проверки однородности объемных магнитных свойств образцов метеоритаTatahouine, мы изучили объемные магнитные свойства девяти разных фрагментов смассой от 79 до 631 мг. Результаты показали однородность магнитных свойств материалав вышеуказанных масштабах со средними значениями Bc=5±2 мТл и Bcr=25±4 мТл.Подтверждение однородности магнитных свойств по объему позволяет сравниватьмагнитные свойства разных необлученных и облученных фрагментов одних и тех жеметеоритов.
Значения Bc и Bcr согласуются с соответствующим средним значениемBc=4.0±3.0 мТл, полученным для семи диогенитов (падения) [Gattacceca et al., 2008b] исредним значением Bcr=53±19 мТл, полученным для трех диогенитов (падения) (нашинеопубликованные данные). Но они значительно ниже, чем соответствующие значениядля облученного образца (Bc=12 мТл, Bcr=47 мТл). Таким образом, радиационноиндуцированное увеличение магнитной жесткости наблюдается для обоих облученныхобразцов Tatahouine и Bereba. Это согласуется с результатами экспериментов понейтронной бомбардировке [Butler, Cox, 1971, 1974] и сопровождается одновременнымувеличением значений SIRM и увеличением или отсутствием изменений в значенияхMDFi, что, вероятно, связано с созданием точечных дефектов в кристаллическойструктуре облученных образцов.
Для образца метеорита Bereba наблюдается отсутствиерадиационно-индуцированных изменений в значениях χ0 и уменьшение значения Ms,тогда как для образца метеорита Tatahouine наблюдалось небольшое увеличение χ0, чтосогласуется с одновременным увеличением значения Ms.§ 4.5.
Выводы главы 4Были проведены эксперименты по облучению образцов протонами и ионами с цельюоценить возможные последствия воздействий SEP и GCR на магнитные свойства горныхпород и минералов. Оба типа облучения привели к существенным изменениям объемныхмагнитных свойств (SIRM, Ms, Bcr) изученных образцов. Для всех Fe0- и FeNi-содержащихобразцов наблюдалось значительное снижение магнитной жесткости: до 93% уменьшениязначенияBcr.аморфизациейТакойилиэффект,атомнымвероятно,связанразупорядочениемсрадиационно-индуцированнойметаллическихфаз.Некоторыемагнетитсодержащие образцы демонстрировали обратный эффект увеличения магнитнойжесткости после протонной и свинцово-ионной бомбардировок.
Такой же эффектполучился для образцов метеоритов группы HED (Tatahouine и Bereba), облученныхионами аргона с энергией 400 кэВ. 196 Протонная и свинцово-ионная бомбардировки в магнитном поле порядка земногоприводят либо к размагничиванию, либо к намагничиванию материала мишени, что взначительной степени зависит от типа магнитной минералогии материала и, в некоторыхслучаях, типа ионизирующего облучения.Во втором случае наблюдалось образование так называемой радиационной остаточнойнамагниченности RIRM.
Этот новый тип остаточной намагниченности характеризуетсянизкими значениями медианного поля разрушения (MDF); интенсивность RIRM можетзависеть как от конкретной магнитной минералогии, так и от дозы облучения. Наиболееэффективное образование RIRM наблюдалось на титаномагнетитсодержащих образцах, атакже на порошковых образцах железа и моноклинного пирротина в эпоксидной смоле.Вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что совокупный эффект облучений SEP(с проникающей способностью до сотен микрометров) и GCR на магнитные свойствавнеземноговеществанельзяигнорироватьприизучениимикрометеоритов,брекчированных метеоритов и реголита, а также любого поверхностного веществатвердых тел солнечной системы. Обнаружение следов SW радиации в метеоритах крайнемаловероятно ввиду ограниченной проникающей способности SW протонов в вещество(~нм) и испарения наружной облученной части при абляции метеороида в атмосфереЗемлиКосмическая радиация может привести к уменьшению магнитной жесткости Fe0содержащихматериалов,материалови,вероятно,увеличениюкмагнитнойотсутствиюжесткостиизмененийвмагнетитсодержащихмагнитнойжесткостипирротинсодержащих материалов.Для дальнейшего изучения характерных свойств RIRM (таких, например, какинтенсивность, стабильность к температурной чистке) требуются дополнительныерадиационные эксперименты.
В частности, для того, чтобы оценить возможный вкладRIRM в естественную остаточную намагниченность некоторых метеоритов и Лунныхобразцов, необходимо выяснить, зависит ли интенсивность RIRM от направления ивеличины напряженности магнитного поля в зоне облучения и может ли RIRMобразоваться в практически нулевом магнитном поле. 197 ГЛАВА 5: МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ САМООБРАЩЕНИЯНАМАГНИЧЕННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОДКраткое содержание главы 5: В настоящей главе рассмотрены процессы самообращения намагниченности горных пород и построена теоретическая модель явления самообращения намагниченности горных пород, а также проведено сопоставление результатов численного моделирования с результатами экмпериментов других авторов.
Также представлен глобальный геофизический контекст и экологическое значение переполюсовок геомагнитного поля. § 5.1. Введение Данная глава посвящёна необычному физическому явлению – намагничиваниюферримагнитных веществ антипараллельно намагничивающему полю. Это явлениеназываетсясамообращениемнамагниченности.Самообращение,какправило,наблюдается в ферримагнитных материалах (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
