диссертация (1097652), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Но поскольку никель не является ферримагнетиком, то эти работы,как и работа Гортера [Gorter, 1954], как правило, не упоминаются в магнетизме горныхпород. Однако установление механизма самообращения, например, никеля такжепредставляет большой научный интерес.Как видно даже из краткого обзора, самообращение намагниченности являетсядовольно распространённым в природе и часто встречается на синтезированныхферримагнетиках. 224 5.3.6.
Особенности эффектов самообращения.Эксперименты большинства вышеперечисленных авторов показывают, что именнообразцы с обратной NRM обладают свойством самообращения NRM или TRM (вотдельных работах речь идёт также о самообращении IRM (см., например, [Большаков идр., 1973]) и CRM (см., например, [McClelland, 1993]). Авторы работ [Haag et al., 1990;Merrill R, Grommé, 1969] уверенно утверждают, что обратная NRM их образцовобразовалась в природе в результате процесса самообращения намагниченности, а неинверсий ГМП в прошлые геологические эпохи. Такой вывод они сделали, наблюдаяэкспериментально практически полное совпадение кривых терморазмагничивания NRM иTRM, на которых намагниченность меняет знак при переходе через температурукомпенсации.
Рисунок 5.7. Циклическое терморазмагничивание естественной остаточной намагниченности Inобразца кимберлита из Якутской алмазоносной трубки "Мир", содержащего ферримагнитныепикроильмениты (природные аналоги гемоильменитов), в поле Н = 0.1 - нагрев образца до Т = 100°С;2 - охлаждение до Т0 ≈ 20°С и нагрев до Т = 320°С;3 - охлаждение до Т0 и нагрев до Т = 420°С;4 -охлаждение до Т0 и нагрев до 490°С;5 - охлаждение до Т0 и нагрев до 600°С; 6 - образование термоостаточной намагниченности IrT при охлаждении от Т = 600°С до Т0.Следует отметить, что эффект самообращения может наблюдаться как на кривыхтерморазмагничивания NRM, так и на кривых термонамагничивания в поле Н>0 (см.
рис.5.7) или терморазмагничивания TRM при Н=0 (рис. 5.7). В качестве иллюстрации эффектасамообращения разные авторы приводят в своих работах разные кривые температурной 225 зависимости намагниченности (ТЗН), но чаще смена знака намагниченности образцавстречается на кривых терморазмагничивания TRM.Самообращение намагниченности может быть «частичным» или «полным».Полным самообращением называется эффект, при котором намагниченность образцагорной породы меняет знак с изменением температуры при переходе через температурукомпенсации (рис. 5.6). Частичным самообращением называется аномальный спад накривойлабораторноготермонамагничиванияобразцаилинаоборот,увеличениенамагниченности при лабораторном терморазмагничивании TRM или NRM образца,которые не сопровождаются дальнейшей сменой знака намагниченности (рис.
5.7, кривые1, 2).Рисунок 5.8. Кривые образования парциальной термоостаточной намагниченности IrpTобразца базальта со дна трансформного разлома Романш (Центральная Атлантика),содержащего титаномагнетит xFe3O4(1-x)Fe2TiO4.1 - охлаждение в поле 0,5 мТл от Т = 280°С до 200°С, далее в отсутствие поля;2 - охлаждение в поле 0,5 мТл от Т = 280°С до 235°С, далее в отсутствие поля;3 - охлаждение в поле 0,5 мТл от Т = 290°С до 250°С, далее в отсутствие поля;4 - охлаждение в поле 0,5 мТл от Т = 290°С до 270°С, далее в отсутствие поля.Помимо полной термоостаточной намагниченности существует также парциальнаятермоостаточная намагниченность (PTRM), которая тоже может обладать свойствамисамообращения (см.
рис. 5.8) [Трухин и др., 2004]. Также как и TRM, PTRM образуетсяпри охлаждении образца в поле, с той только разницей, что поле включается не во всём[ТС, Т0], где ТС – точка Кюри, Т0 – комнатная температура, а только в определённомтемпературном интервале величиной от одного до нескольких сотен градусов. Послеприобретения PTRM и при дальнейшем охлаждении без поля образец может проявлятьсвойства самообращения, это и будет самообращение парциальной термоостаточнойнамагниченности PTRM. 226 Итак, класс минералов, обладающих свойством самообращения намагниченностиочень узок: это в основном гемоильмениты, титаномагнетиты и их аналоги. Необходимоотметить, что в охлаждающейся после извержения на поверхности Земли магме вбольшинстве случаев кристаллизуются титаномагнетиты.
Другие ферримагнитныеминералы, в частности гемоильмениты, появляются, как правило, в результатепоследующих химических превращений. Следует также подчеркнуть, что самообращениенаблюдалось в основном на изверженных горных породах. Осадочные горные породы,которые образуются в результате переработки и переотложения изверженных, неизучаются так широко, как извереженные.
Проведение экспериментов на осадочныхгорных породах с целью выявления свойств самообращения технически сложно, так какосадочные горные породы очень сильно подвержены химическим превращениям при ихнагревании до высоких температур с последующим охлаждением в магнитном поле. Темне менее, самообращение намагниченности осадков было получено в работе [Петрова идр., 1965], следовательно, осадки тоже могут обладать свойствами самообращения ивопрос о механизме самообращения намагниченности осадочных горных пород такжеявляется актуальным. Следует ещё раз подчеркнуть, что осадочные горные породы тожеявляются носителями обратной NRM в природе.
Осадочные горные породы более широкоиспользуются при ПМ исследованиях, чем изверженные [Jacobs, 1994].Как видно из приведенного выше исторического обзора, образцы горных пород,обладающие свойствами самообращения, были отобраны из очень ограниченногоколичества мест (рис. 5.9).
Как будет показано в пункте 4, единого мнения о механизмесамообращения нет. Но сторонников двухфазных механизмов больше. Это, вероятно,также можно объяснить «узостью географии»: авторы – сторонники двухфазныхмеханизмов самообращения намагниченности, а следует заметить, что далеко не всеавторы работ по самообращению намагниченности задавались целью определенияконкретного физического механизма, ответственного за самообращение, в основном,изучали изверженные породы горы Харуна и др.
вулканов Японии, а также образцы лавгоры Пенатубо (Филлипины) и Нервадо дель Руиз (Колумбия). Общепринятое мнение омеханизме самообращения может измениться после изучения самообращающихсяобразцов из других географических точек мира. Это было частично сделано (см. рис. 5.9),но основная дискуссия о механизме самообращения разворачивается на примере образцовиз вышеупомянутых географических точек мира.
Отсюда и «перекос» в сторонудвухфазных механизмов самообращения. 227 Рисунок 5.9. Карта мира. Кружками указаны географические точки отбора образцов,проявивших свойства самообращения при их изучении в лаборатории.1 - Калифорния, США (гора Шаста); 2 - Колумбия (вулкан Нервадо дель Руиз); 3 - Франция(Ласшам и Олби, муниципальная область Овернь); 4 - Германия (Фогельсберг); 5 Центральная Словакия (горы Стиавника, Жавори, Полана [Orlicky, 2002]); 6 - Кольскийполуостров, Россия (рудный комплекс Ковдорского магнетитового месторождения); 7 Якутия, Россия; 8 - Камчатский полуостров, Россия; 9 - Япония (вулканы Харуна, Акаджи,Самбре и др.); 10 - Филиппины (горы Пенатубо, Натиб); 11 - Индия; 12 - Австралия (г.
НьюСауф Уэлс) [Hoffmann, 1982]. На сегодняшний день над эффектом самообращения намагниченности горныхпород в мире работают несколько научных групп: группа профессора Трухина В.И.(Россия), группа M. Озимы (Япония), а также Д. Данлоп (Канада), Ф. Хеллер (Германия),Д. Краса (Германия), Н Петерсен (Германия) и др. Каждая научная группа и каждыйотдельный автор, как правило, имеет своё мнение о механизме самообращения ипридерживается его при изучении различных образцов горных пород.
§ 5.4. Возможные физические механизмы экспериментально установленных случаевсамообращения и модель явления Как было упомянуто выше, горные породы имеют очень сложный состав. Горнаяпорода представляет собой матрицу из диа- и парамагнитных минералов с вкраплённымив неё ферримагнитными минералами в виде, как правило, мелких зёрен. Зёрна могут бытьоднодоменными, псевдооднодоменными или многодоменными. Зёрна также могутобладать одноосной или трёхосной магнитной анизотропией. Ферримагнитные минералыв виде одноосных (анизотропия формы) однодоменных ферримагнитных зёрен частовстречаются в горных породах.
Зёрна также могут быть однофазными или многофазными,то есть состоять из одной или нескольких минеральных (и/или магнитных) фаз. ТочкиКюри разных фаз, как правило, отличаются. 228 Ферримагнитные зёрна, входящие в состав горной породы, в свою очередь, такжемогут иметь сложное строение, кроме того, в состав горной породы могут входитферримагнитные вкрапления разного химического состава. Таким образом, горная породапредставляет собой некий конгломерат неоднородных по составу минералов, причёмточный химический состав конкретного образца горной породы редко известендостоверно.
Именно поэтому, как будет показано ниже, единого мнения о механизмесамообращения нет. И выявление минерала(ов), ответственных за самообращение вкаждом конкретном случае, является само по себе очень сложной задачей.В монографиях [Merill et al., 1998; Jacobs, 1994; Dunlop, Ozdemir, 1997; Stacey,Banerjee, 1974], опубликованы обзоры по проблеме самообращения намагниченности,причём обзор [Jacobs, 1994] является наиболее подробным. В настоящем обзорерассматриваются наиболее интересные, на наш взгляд, работы по самообращению,опубликованные в статьях, обзорах и монографиях.5.4.1. Механизмы самообращения намагниченности природных и синтезированныхферримагнетиков.Рассмотримсначалавхронологическомпорядкемоделисамообращенияприродных ферримагнетиков. Здесь следует подчеркнуть, что все модели, о которыхпойдет речь, чисто эмпирические и феноменологические, основанные на двухфазныхмеханизмах самообращения, предложенных Л.Неелем в 1951 году.В 1954 году М.А.
Грабовский и А.Н. Пушков [Грабовский, Пушков, 1954] впервыеэкспериментальнопоказали,чтомагнитостатическоевзаимодействиедвухфаздействительно может привести к самообращению намагниченности, наблюдаемому влаборатории. Авторы работы [Грабовский, Пушков, 1954] плотно соединили дваферримагнетика: магнетит и пирротин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
