диссертация (1097652), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Лаусон [Nord, Lawson, 1989] также развивая модель И.Ишикава, И. Сионо и предположили, что двойная граница вокруг катион-упорядоченныхдоменов (WF фаза) играет роль х-фазы: при охлаждении она первая намагничивается внаправлении приложенного поля, а отрицательное обменное взаимодействие границы скатион-упорядоченным доменом (FM фаза) заставляет катион-упорядоченную областьнамагничиватьсяантипараллельноприложенномуполю.Этажемодельбылаиспользована Л.П.
Кеннеди, М.Д. Осборн [Kennedy, Osborne, 1987] для объяснениясамообращения намагниченности, которое авторы наблюдали на дацитовых образцах. 232 В 1996 году В. Хофман, К.Т. Фехр [Hoffmann, Fehr, 1996] наблюдалисамообращение намагниченности образцов дацитовой пемзы извержения 1991 годавулкана Пенатубо (Филлипины).
На основании микромагнитных и минералогическихисследований авторысамообращенияработы [Hoffmann, Fehr, 1996] также объяснили эффектобменнымвзаимодействиеммеждудвумявзаимопроникающимигемоильменитовыми фазами WF и FM. Фаза WF - это поверхностная фаза, имеющаяформу кольца, а фаза FM- это фаза ядра. Слабая WF фаза кольца приобретает TRMпараллельную внешнему полю, а ферримагнитная фаза ядра приобретает обратную TRM врезультате отрицательного обменного взаимодействия двух гемоильменитовых фаз.Суммарная TRM обращается из-за более высокой намагниченности насыщения фазы ядра.По мнению авторов работы [Hoffmann, Fehr, 1996] переходная зона между двумягемоильменитовыми фазами тоже может играть важную роль для самообращения.После магнитоминералогического исследования 39 образцов дацитовых пемз тогоже извержения горы Пенатубо, М.
Бина и др. [Bina M et al., 1999] пришли к выводу, чтонаблюдаемое на образцах самообращение намагниченности можно объяснить моделью,аналогичной описанной выше, то есть предложенной В. Хофманом, К.Т. Фехром в 1996,только вместо каркасной структуры (ядро-оболочка) авторы предложили зоннуюструктуру гемоильменитовых фаз. Вся остальная логика остаётся неизменной.Следует заметить, что две последние модели принципиально не отличаются отмодели, предложенной И. Ишикава, И. Сионо в 1963 [Ozima, Funaki, 2001]: во всех трёхмоделях упорядоченная FM фаза намагничивается антипараллельно намагничивающемуполю в результате взаимодействия с богатой железом разупорядоченной фазой : WFфазой или промежуточной х-фазой.
Главную роль здесь играет не геометрия и структурадвух фаз (WF и FM), а сосуществование этих фаз в одном и том же гемоильменитовомкристалле и их взаимодействие, приводящее к самообращению намагниченности. Этоподтверждает работа [Ozima, Funaki, 2001], в которой исследовалась микромагнитнаяструктура гемоильменитовых кристаллов дацитовых пемз горы Харуна. Целью этойработы была проверка адекватности модели, предложенной В. Хофман, К. Т.
Фехр[Hoffmann,Fehr,1996].Микромагнитныеисследованиявыявилиналичиедвухгемоильменитовых фаз, но не выявили никакой структуры фаз: ни каркасной [Hoffmann,Fehr, 1996], ни зонной [Bina et al., 1999], границы между фазами также не обнаружено.Отсюда авторы работы [Ozima, Funaki, 2001] заключили, что геометрия и структура фазсами по себе не являются существенными для самообращения.
А это единственноеотличие между двумя вышеупомянутыми моделями и моделью И. Ишикава, И. Сионо. 233 Значит, можно сделать вывод о том, что все три модели - это принципиально одна и та жемодель самообращения.В ряде работ по самообращению на дацитах горы Харуна, Окаджи и Самбре M.Озима и др. [Ozima, Funaki, 2001, 2003 Ozima M et al., 2003] выдвигают предположение,что физический механизм ответственный за самообращение также связан с обменнымвзаимодействием на границе двух гемоильменитовых фаз. В работе [Ozima, Funaki, 2003]авторы исследовали дацитовые пемзы вулканов Акаджи, Онтаке и Самбре, носителямиобратной TRM которых являются гемоильменитовые кристаллы с ильменитовойфракцией0.4≤х≤0.7.Полученныерезультатысравнилисрезультатамипосамообращению, полученными на образцах горы Харуна [Ozima, Funaki, 2001] и Пенатубо[Ozima et al., 1992].МикромагнитныенаблюденияспомощьютехникиБиттеравыявилимногодоменность зёрен.
В основном, зёрна не имеют структуры, но на образце дацитовойпемзы горы Самбе наблюдается каркасная структура зерна («shell-structure» виностранной литературе): ферримагнитное ядро и антиферромагнитная (+слабыйферромагнетизм) оболочка. Эта структура зерна очень похожа на структуру зёренобразцов Пенатубо [Ozima, Funaki, 2001; Hoffmann, Fehr, 1996]. Гемоильменитовые зёрнаобразцов с вулкана Акаджи с сильной компонентой обратной TRM (образец Akg)обладают сложной нерегулярной структурой, а со слабой компонентой TRM (образецAka) чёткой ферримагнитно-упорядоченной структурой с параллельными доменными180º стенками. Нерегулярная структура гемоильменитовых зёрен означает, что образецбыл охлаждён настолько быстро, что времени на отжиг было мало, а следовательно,упорядоченная фаза гемоильменита не могла полностью сформироваться. Авторы[Ozima, Funaki, 2003]снова подчёркивают, что для того, чтобы кристалл гемоильменитаприобретал обратную TRM, необходимо, чтобы две фазы гемоильменита сосуществовалив одном и том же зерне, а структура фаз не имеет решающего значения.
Так образцывулканов Харуна и Акаджи обладают нерегулярной структурой, в то время как образцыПинатубо и Самбе обладают каркасной структурой. Но механизм самообращения во всехвышеупомянутых случаях всегда один и тот же.Согласно [Ishikawa, Syono, 1962, 1963; Ishikawa, 1962], охлаждённый, слабоотожжённый гемоильменит приобретает интенсивную обратную TRM, тогда как сильноотожжённыйгемоильменитприобретаеточеньслабуюобратнуюTRM.Экспериментальные данные с образцов вулкана Акаджи подтверждают данноезаключение. Авторами работы [Ozima, Funaki, 2003] был сделан вывод о том, что само посебе наличие определённого химического состава гемоильменита, (то есть х-фракция 234 ильменита), при котором гемоильменит способен приобретать обратную TRM, недостаточен для самообращения TRM: скорость охлаждения образца наравне с другимитермическимиусловиямиохлаждениятакжевлияютнасамообращениеTRMгемоильменитов.
И в случае образцов пемзы вулкана Онтаке, не проявляющей свойствсамообращения, гемоильменит состоит из полностью разупорядоченной WF фазы.Следовательоно, для выявления свойств самообращения недостаточно иметьобразцы, которые могут потенциально проявлять такие свойства. Техника эксперимента:скорость охлаждения, время и температура отжига также играют значительную роль. Всеидеи вышеупомянутых работ М. Озима и др. [Ozima, Funaki, 2001; Ozima, Oshima et al.,2003] были сформулированы ранее, а авторы просто ещё раз их подтвердили приэкспериментальномисследованиинесколькихсерийобразцов.Каквидноизвышесказанного, всё опять сводится к трёхфазной модели самообращения И. Ишикава, И.Сионо, а она, в свою очередь основана на идеи Л.
Нееля о механизме самообращения врезультате обменного взаимодействия на границе фаз.Остановимся более подробно на нанофазной модели самообращения для серииильменит-гематитовых твёрдых растворов, предложенной M. Превот и др. в 2001 [Prévotet al., 2001]. Она интересна прежде всего тем, что авторы модели считают её правомернойкак для полученных ими в лаборатории случаев самообращения на дацитовых пемзах лавПинатубо (извержение 1991 года), так и для образцов горы Харуна и дацитовых андезитоввулкана Нервадо дель Руиз (извержение 1985 года). То есть, феноменологическая модель,о которой идёт речь, претендует на некую универсальность. Основная идея остаётся такойже, как и в моделях «типа» И. Ишикава, И Сионо: самообращение происходит за счётобменного взаимодействия двух гемоильменитовых фаз c разной степенью катионногоупорядочения.Новымявляетсяидеянано-размераферримагнитныхкатион-упорядоченных доменов, расбросанных в катион-разупорядоченной антиферромагнитнойматрице.В описываемой "нанофазной" модели самообращения для серии ильменитгематитовых твердых растворов обратная TRM (rTRM) и прямая TRM (nTRM)компоненты несутся ядрами и краями частично катион-упорядоченных наблюдаемых вмикроскоп доменов нано-размера.
Из-за частичного катионного упорядочения, ожидается,что и ядро и край каждого домена будет вести себя ферримагнитным образом притемпературах ниже их соответствующих точек Кюри. Идея «каркасной структуры» (ядрокрай) позаимствована у модели самообращения, предложенной В. Хофман, К.Т.
Фехр[Hoffmann, Fehr, 1996]. 235 Поскольку, согласно авторам [Prévot et al., 2001], наиболее разумно предположить,что каждый край («х-фаза») будет слегка более Fe-обогащенным, чем внутреннее ядро, топри охлаждении края первыми приобретают остаточную намагниченность (nTRM). Затем,при дальнейшем охлаждении, учитывая, что внутрислоевые и межслоевые суперобменныевзаимодействиясближайшимисоседямиявляютсяферромагнитнымииантиферромагнитными, соответственно, чистый магнитный момент материала ядрадолжен быть противоположно выровненным (создание rTRM).Области наноразмера в самом деле будут вести себя суперпарамагнитным образомв случае отсутствия магнитного спаривания с соседним веществом; однако, спины краёв(х-фаза) должны быть сцеплены со спинами окружающей разупорядоченной матрицы,которая тоже должна быть локально богата железом.
Если так, то намагниченность х-фазыможет быть одновременно и высоко коэрцитивной, и термостабильной, как наблюдалось вэксперименте.Вышеописанная модель является последней из предложенных на сегодняшнийдень многофазных моделей самообращения намагниченности гемоильменитов. После еёподробного описания становится понятным, что ничего принципиально нового поотношению к модели И. Ишикава, И Сионо [Ishikawa, Syono, 1962,1963] она не содержит.Рассмотрим далее механизмы самообращения континентальных и океанскихбазальтов, содержащих титаномагнетиты. Как будет показано ниже, идей здесь такжемало, как и в случае самообращения намагниченности гемоильменитов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
