диссертация (1097652), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Точка Кюри магнетита 585°С, пирротина – 350 °С.При охлаждении от температуры 585°С до 350 °С в поле 1 Гс сначала намагничивалсямагнетит, затем в размагничивающем поле магнетита, которое было антипараллельновнешнему магнитному полю и больше него по напряжённости, намагничивался пирротин.Врезультатесуммарнаянамагниченностьдвухобразцовимеланаправление,антипараллельное намагничивающему полю. В этом эксперименте надёжно установлено,что самообращение происходит в результате действия двухфазного механизма.Первый случай самообращения термоостаточной намагниченности образца горнойпороды, полученный в лаборатории Нагатой на гемоильменитах дацитовых пемз горы 229 Харуна, автор объяснял как магнитостатическим [Нагата, 1965], так и обменным [Nagata,Uyeda, 1959] взаимодействием на границе двух фаз гемоильменита.С. Уеда [Uyeda, 1957, 1958] тоже исследовал образцы изверженных горных породгоры Харуна, содержащих гемоильмениты, и получил на них самообращение.
Он такжеобъяснилсамообращениенамагниченностиизученныхимобразцовобменнымвзаимодействием на границе двух гемоильменитовых фаз одинакового химическогосостава, но с разными точками Кюри. Первая фаза является, согласно автору работ[Uyeda, 1957, 1958], упорядоченной ферримагнитной фазой (далее она будет обозначатьсяфаза FM от англ. «ferrimagnetic») с более низкой TC. А вторая фаза являетсяразупорядоченной антиферромагнитной (со слабым ферромагнетизмом, далее она будетобозначаться фаза WF от англ. «weak ferromagnetic») и обладает более высокой TC. Приохлаждении разупорядоченная фаза намагничивается раньше упорядоченной из-за еёболее высокой точки Кюри, она намагничивается в направлении приложенного внешнегомагнитногополя.ПридальнейшемохлажденииFMфазанамагничиваетсяантипараллельно намагничивающему полю в результате отрицательного обменноговзаимодействия с WF фазой, энергия которого на несколько порядков больше энергиивнешнегомагнитногополя.Носителемобратнойнамагниченностиявляетсяупорядоченная ферримагнитная гемоильменитовая фаза с молекулярной фракциейильменита х≈0.5, причём, если в результате охлаждения до комнатной температуры Т0прямая компонента намагниченности меньше обратной компоненты, то образецоказывается обратно намагниченным.
Автор не утверждает, что это универсальныймеханизм самообращения и применяет его только для объяснения самообращения дацитовгоры Харуна, содержащих гемоильмениты. М. Хааг и др. [Haag et al., 1990a, 1990б, 1993]также использует эту модель для объяснения самообращения намагниченности изученныхим андезитовых пемз извержения 1985 года Нервадо дель Руиз (Колумбия), ноутверждает, что две взаимопроникающие гемоильменитовые фазы (FM и WF), обменноевзаимодействие между которыми является ответственным за самообращение, имеютнесколько разный химический состав. Возможно подавление эффекта самообращения всвязи с процессом образования доменной стенки внутри обратнонамагниченной фазы, сувеличением поля стенка двигается к границе фаз, в высоких полях прямонамагниченныйдомен будет подавлять обратнонамагниченный.И. Ишикава [Ishikawa, 1962] заметил, что заключение Уеды [Uyeda, 1957, 1958] омеханизме взаимодействия двух гемоильменитовых фаз, которое и обуславливаетобразование обратной TRM, не является верным, потому что, как показываютэкспериментальные данные, если обе фазы имеют одинаковый состав, то точка Кюри 230 упорядоченной фазы выше точки Кюри разупорядоченной фазы.
На этом основании И.Ишикава, И. Сионо [Ishikawa, Syono, 1962, 1963] ввели так называемую «х-фазу» ипредложили трёхфазную модель самообращения намагниченности.Остановимся подробно на трёхфазной модели самообращения, предложенной, И.Ишикава, И. Сионо [Ishikawa, Syono, 1962, 1963]. Как будет показано ниже, она широкоприменяется разными авторами для объяснения самообращения намагниченности разныхизверженных горных пород.
Авторы [Ishikawa, Syono, 1962, 1963] детально изучилипереход « порядок – беспорядок » (в иностранной литературе « order – disorder ») иобратнуюTRMсинтезированныхтвёрдыхрастворовгемоильменитовxFeTiO3·(1−x)Fe2O3 с х≈0.5 и заключили, что обратная TRM тесно связана с переходом «порядок – беспорядок » в гемоильменитах.
Причём обратная TRM наблюдается только наобразцах в состоянии метастабильного равновесия, а не на полностью упорядоченных илиполностью разупорядоченных образцах. Помимо двух гемоильменитовых фаз: FM и WF,авторы работ [Ishikawa, Syono, 1962, 1963] вводят третью метастабильную фазу или такназываемую«х-фазу»,онасоздаётсявокругупорядоченнойфазывпроцессеупорядочения и потом пропадает.
Согласно модели, ТС метастабильной фазы выше ТСFM-фазы, а потому она намагничивается первой и в направлении намагничивающегополя.АобратнаяTRMобразуетсяврезультатеотрицательногообменноговзаимодействия между магнитными моментами упорядоченной фазы и моментамибогатой железом метастабильной фазы, или х-фазы, которая создаётся вокругупорядоченной структуры в ходе упорядочивания.
И. Ишикава, И. Сионо подчёркивают,что свойства обратной TRM, такие, как, например, её интенсивность, тесно связаны сусловиями охлаждения, например, временем охлаждения и температурой отжига.Модель самообращения намагниченности, предложенная И. Ишикава, И. Сионо в1963 году в течение долгого времени не имела аналогов: она использовалась ииспользуется многими авторами для объяснения самообращения намагниченностиизученных ими образцов изверженных горных пород, содержащих гемоильмениты, илититаногематиты [Ozima et al., 2003; Fujiwara et al, 1992; Haag et al., 1990].Вышеописанная модель имеет одно слабое место: авторы не указывают точныйсостав слабомагнитной х-фазы, ничего не говорится об её природе, геометрии, а также отом, как она образуется в гемоильменитовом кристалле. Поэтому в дальнейшем разныеавторы уточняли модель И.
Ишикава, И. Сионо, объясняя, что же такое х-фаза на самомделе. Кроме того, ни один из авторов не приводит полностью рассмотрения всехфизических взаимодействий в используемой им модели, приводящих к самообращениюнамагниченности. 231 K. A. Хофман [Hoffman, 1975] наблюдал самообращение на синтезированныхгемоильменитах с составом в центре серии твёрдых растворов, что указывает на тот факт,что образование катион-упорядоченных областей может происходить при температуре нанесколько сотен градусов выше температуры перехода « порядок – беспорядок ».
А этонесовместимо с моделью самообращения И. Ишикава, И. Сионо. Поэтому для объяснениянаблюдаемого эффекта самообращения K.A. Хофман предложил уточнённую модель И.Ишикава, И. Сионо. При охлаждении образца происходит его расслоение с образованиемвнутри образца маленьких областей богатых ильменитом и областей, богатых гематитом.При дальнейшем охлаждении ильменитовые области (ТСильм>ТСгем) упорядочиваютсяпервыми и далее служат «ядром» дальнейшего упорядочивания. Области, богатыегематитом, являются в этом случае «х-фазой».
При контакте гематитовой области сокружающей её упорядоченной областью, которая упорядочилась при контакте сильменитовой областью, она намагничивается (при прохождении ТС гематита) внаправлении намагничивающего поля в результате обменного взаимодействия междугематитовой областью или х-фазой и упорядоченной фазой. При дальнейшем охлажденииупорядоченная фаза намагничивается антипараллельно намагничивающему полю врезультате чего образуется обратная TRM.
K. A. Хофман [Hoffman, 1975] подчёркивает,что обменное взаимодействие между х-фазой и упорядоченной фазой заставляет их спинывыравниваться антипараллельно, но механизм упорядочения спинов ясен не до конца.Указанный механизм Хофман уточняет в работе [Hoffman, 1992], в которой авторснова предположил, что х-фаза- это ни что иное, как богатая железом, катионразупорядоченная граница между двумя типами катион-упорядоченных доменов, аобратная TRM образуется только при условии, что в зерне существуют оба типа катионупорядоченных доменов (ильменитовых и гематитовых) в равной пропорции. Авторработы [Hoffman, 1992], также полагает, что обратная TRM растёт во время охлажденияобразца в поле при вращении отдельных спинов Fe внутри катион-упорядоченныхдоменов.В 1989 Г.Л. Норд и C.A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
