диссертация (1097652), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Однако, современные палеомагнитные исследования показали, что коллекции –например, коллекция долеритов долины р.Нижняя Тунгуска - могут содержать до 50%образцов со свойствами самообращения [Щербаков и др., 2015]1, что делает изучение 1 В работе зарегистрировано частичное самообращение намагниченности: в образцах была обнаруженаантиподальная компонента естественной остаточной намагниченности NRM, образовавшаяся в результатепроцессов частичного самообращения намагниченности и не отражающая направление ГМП в моментформирования горной породы. 8 процессов и физического механизма самообращения намагниченности горных породкрайне актуальным, ввиду того, что без учета процессов самообращения такая обратнаянамагниченность может ошибочно интерпретироваться как свидетельство инверсии ГМПиспособствоватьвключению“ложных”инверсийГМПвмировуюмагнитохронологическую шкалу инверсий.
Несмотря на то, что самообращениенамагниченности горных пород и физические механизмы самообращения широкообсуждаются в научной литературе, теоретической модели самообращения, основанной наясно понимаемом физическом механизме самообращения, нет. Поэтому следующимшагом на пути к пониманию физики явления самообращения намагниченности являетсясоздание теоретической модели явления самообращения намагниченности, основанной наясном понимаемом физическом механизме самообращения, и исследование процессовсамообращения наманиченности методом численного моделирования.Цели работыНастоящая работа имеет несколько целей:- выявить наличие, оценить и классифицировать закономерности изменений магнитныхсвойств внеземного вещества при ударных воздействиях и облучениях SEP и GCR вкосмическом пространстве через постановку ряда экспериментальных исследований влабораторных условиях, а именно:- исследование поведения остаточной намагниченности широкого спектра образцовс наиболее распространенными во внеземном веществе и горных породахдоминирующими магнитными минералами при воздействии точно калибруемыхгидростатических давлений в расширенном диапазоне до 2 ГПа.- исследование зависимости магнитных свойств лунного и марсианского коровогоматериала от ударных механических воздействий и воздействия статическихдавлений.- исследование всего спектра эффектов ударного метаморфизма от чистомеханических ударных воздействий: P≤10 ГПа, до сверхвысоких P-T: P≥100 ГПа,T≥1200°С и последующего полного плавления на магнитные свойства метеоритов ианалогов, используя новую, с точки зрения изучения магнетизма, техникусферических взрывных экспериментов, позволяющую при проведении одногоударно-взрывного эксперимента на сфере получить подвыборку образцов вдольрадиуса сферы с разной степенью ударного метаморфизма.
9 - облучение метеоритов и аналогов протонами и тяжелыми ионами с энергиями,приближающимися к энергиями SEP и GCR и исследование изменений магнитныхсвойств образцов в связи с радиационными повреждениями, в частности исследование возможности образования радиационно-индуцированной остаточнойнамагниченности RIRM.- построить теоретическую модель явления самообращения намагниченности горныхпород и на ее основе детально исследовать процессы самообращение намагниченности вшироком диапазоне значений магнитных параметров.
Провести анализ результатовчисленного моделирования и данных физического эксперимента.Объекты исследованийОбразцы внеземного вещества для исследований были получены из национальнойколлекции лунного грунта и коллекции метеоритов РАН, хранящихся в ГЕОХИ РАН, атакжефранцузскойнациональнойколлекцииметеоритовПарижскогоМузеяЕстественной Истории (Museum National d’Histoire Naturelle) и НАСА (США).Методы исследованийФизическийэксперимент,построениетеоретическихмоделей,численноемоделирование.
Эксперименты проводились в ряде крупных всероссийских и зарубежныхнаучных центров, включая, лабораторию CEREGE/ Университет Экс-Марсель (г. Экс-анПрованс, Франция), Институт магнетизма горных пород Университета штата Миннесоты(Institute for Rock Magnetism, University of Minnesota, г. Миннеаполис, США), УниверситетКочи (Center for Advanced Marine Core Research, Kochi University, г. Нанкоку, Япония),Университет Беркли (США), лаборатория горения и взрыва Университета Пуатье(Laboratoire de Combustion et de Détonique, ENSMA/ Université de Poitiers, г. Пуатье,Франция), лаборатория облучения твердых тел, Политехнической Школы (Laboratoire desSolides Irradiés, Ecole Polytechnique/ CEA/CNRS, г. Палезо, Франция), Центр ядернойспектрометрии и масс-спектрометрии (Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométriede Masse, г.
Орсэ, Франция), Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.ВернадскогогеомагнетизмаприиспользованиикафедрыфизикиэкспериментальногоЗемлифизическогооборудованияфакультеталабораторииМГУ,НИЛпалеомагнетизма и магнетизма горных пород Казанского Федерального Университета,лаборатория главного геомагнитного поля и петромагнетизма Института Физики Земли 10 им. О.Ю. Шмидта, Институт Механики МГУ, Институт Экспериментальной МинералогииРАН (г.
Черноголовка), Институт Ядерных Исследований РАН (г. Троицк), ИнститутФизики Высоких Давлений РАН (г. Троицк).Научная новизна работыНа обширном материале образцов метеоритов и аналогов исследована остаточнаянамагниченность при воздействии сверхвысоких гидростатических давлений до 2 ГПа сиспользованиемкомпактныхнемагнитныхкомпозитныхкамерывысокогогидростатического давления, позволяющих проводить измерения крупных образцов поддавлением, и исследована остаточная намагниченность широкого ряда образцов привоздействии гидростатических давлений до 2 ГПа.
Исследовано поведение остаточнойнамагниченности марсианского и лунного корового материала при воздействиигидростатических давлений до 1.2 ГПа (марсианские метеориты) и 1.8 ГПа (лунный грунт)и ударных воздействий (лунный грунт) и количественно оценена потенциальнаявосприимчивость лунного грунта к намагничиванию в результате ударов. Проведеноизучение ударно-индуцированных изменений магнитных свойств метеоритов и аналогов всериисферическихударно-взрывныхэкспериментов.Вусловияхпроведениямеханических ударных экспериментов при одновременном воздействии динамическихдавлений и ударно-индуцированных температур предложен и реализован методразделения этих эффектов на магнитные свойства ударно-метаморфизированноговещества.
Обнаружен и зарегистрирован новый вид остаточной намагниченности приоблучении – радиационно-индуцированная остаточная намагниченность RIRM, а такжеисследовано влияние облучений протонами, ионами аргона и ионами свинца на другиемагнитные свойства образцов. Построена теоретическая модель явления самообращениянамагниченности по однофазному механизму N типа Нееля, в рамках построенной моделиметодом численного моделирования проведено детальное исследование процессовсамообращения намагниченности горных пород в широком диапазоне внутреннихмагнитныхпараметров-такихкакконстантымолекулярногополяидр.,характеризующих модельный образец горной породы и внешних магнитных параметров таких как величины напряжённостей постоянных магнитных полей, действующих намодельныйобразец.Проведенанализмоделирования экспериментальным данным.
11 соответствиярезультатовчисленногоНаучная и практическая ценность работыПредставленные в диссертации результаты могут быть использованы для оценкисовокупного влияния ударных воздействий разной интенсивности и космической радиациина палеомагнитный сигнал и магнитные свойства внеземного вещества, включающего всебянаиболеетипичныемагнитныеминералы.Результатыпозволяютоценитьмаксимально возможную шоковую остаточную намагниченность SRM2 лунного грунта позначениюизотермическойостаточнойнамагниченностинасыщенияSIRM3припрохождении ударной волны с пиковыми давлениями <10 ГПа.
Показано, что сферическиеударные эксперименты являются новой эффективной технологией для изучениязависимости магнитных свойств от степени ударного метаморфизма образцов во всемнепрерывном диапазоне пиковых давленийи температурвключая сверхвысокийдиапазон: P≥100 ГПа, T≥1200°C. Разработанное для реализации настоящей работы новоефизическое оборудование – компактные немагнитные композитные камеры высокогогидростатического давления - могут далее эффективно использоваться для любыхприкладныхгеофизическихзадач,вкоторыхнеобходимонамагничиватьилиразмагничивать образцы и проводить измерения in situ при непосредственном воздействиигидростатических давлений до 1.2 ГПа и 2 ГПа. Работа также заложила основу длядальнейшего развития такого направления, как влияние радиационно-индуцированныхповреждений на магнетизм внеземного вещества.
Представленная в диссертациитеоретическая модель явления самообращения намагниченности горных пород расширяетвозможности физического эксперимента и позволяет детально исследовать самообращениенамагниченности N типа и однофазный физический механизм N типа во всём диапазонемагнитных параметров (α, β, Н), где α, β - константы молекулярного поля, а Н –напряжённость намагничивающего поля, без необходимости синтезировать или искать вприроде соответствующие образцы горных пород. Построенная модель являетсяуниверсальноприменимойдлярасчетовповедениянамагниченностиансамбляферримагнитных зерен не только N-типа, но и P, Q и других типов ферримагнитных зеренпо Неелю в том числе без эффекта самообращения намагниченности.
2 SRM – от англ. “Shock Remanent Magnetization”. 3 SIRM – от англ. “Saturation Isothermal Remanent Magnetization”. 12 Защищаемые положения1. Обнаружено, что приложение гидростатических давлений до 1.2 ГПа при комнатнойтемпературевокружающеммагнитномполеблизкомкнулевомузначению(напряженностью <5 мкТл) к материалу марсианской коры приводит к необратимомуразмагничиванию изотермической остаточной намагниченности насыщения SIRMобразцов марсианских метеоритов на 6-23%. С большой вероятностью этот эффектявляется причиной перемагничивания марсианской поверхности, и, как следствие,марсианских метеоритов в результате метеоритной бомбардировки, и позволяет сделатьвывод о незначительном размагничивании in situ глубоко залегающих пород в коре Марса,составляющем ≤5-15%.2.Показанонаобширнойвыборкеметеоритовианалогов,чтоприложениегидростатических давлений в расширенном диапазоне P ∈ [1.2; 2.0] ГПа при комнатнойтемпературевокружающеммагнитномполеблизкомкнулевомузначению(напряженностью <5 мкТл) приводит к необратимому размагничиванию SIRM образцовдо 84% в зависимости от типа магнитного минерала (ММ) и магнитной жесткости образца.После декомпрессии в зависимости от ММ наблюдается три типа поведения остаточнойнамагниченности: отсутствие изменений, дальнейшее уменьшение на δ до 7% от SIRMили восстановление на δ до 19% от SIRM.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
