диссертация (1097652), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Возможно этосвязано с вышеупомянутой «узостью географии»: малым количеством географическихточек, из которых извлекаются изучаемые образцы.В 1965 А.Д. Харвард, М. Левис [Havard, Lewis, 1965] изучив базальты Индии,содержащие титаномагнетиты,происходитврезультатепредположили, что самообращение намагниченностимагнитостатическоговзаимодействиямеждуфазойтитаномагнетита и фазой титаномаггемита, образовавшейся в результате частичногоокисления титаномагнетита (двухфазный механизм Нееля). Действием аналогичногомеханизма П.Ж.С. Риал, Ж.М. Аде-Холл в 1975 году [Ryall, Ade-Hall, 1975]) объяснилиполученное ими самообращение на подводных базальтах центральной Атлантики, а В.Хеллер, Х. Маркерт, Е. Шмидбауэр в 1979 году [Heller et al., 1979] привлекли этотмеханизм для объяснения самообращения NRM континентальных базальтов горы Этна(Сицилия).
Новое утверждение последних авторов состоит в том, что модельотрицательного магнитостатического взаимодействия требует специфической геометрии:для реализации самообращения нужны некоторые особые геометрические условия. 236 Возможно они образовались в изученной авторами лаве 1669 года. Авторы работы [Helleret al., 1979] предполагают, что это может быть связано как со структурой потока лавы, таки с медленной скоростью её охлаждения. П. Ж. С. Риал, Ж.М. Холл (1979 [Ryall, Hall,1979]), придерживаясь аналогичного механизма как ответственного за наблюдаемое наподводных базальтах самообращение, добавили, что объём образовавшегося в зернетитаномаггемита зависит от времени нагревания. В работах [Tucker, O'Reilly, 1980; Heller,Petersen, 1982] вышеописанный механизм привлекался для объяснения наблюдаемого влаборатории самообращения на природных и синтезированных титаномагнетитах.
Причёмосновная идея не обязательно связана с образованием при окислении титаномаггемита:скорее она связана просто с наличием в одном и том же зерне двух фаз титаномагнетита сразной степенью окисления и магнитостатическим взаимодействием между ними.В.O’Релли,С.К.Бенерджи(1966[O’Reilly,Banerjee,1966])изучилисинтезированные образцы титаномагнетитов и, получив на них самообращение,предположили, что оно также происходит за счёт окисления титаномагнетита, врезультате которого образуются зёрна N-типа Нееля. То есть, фактически речь идёт ободнофазном механизме N-типа, но не в «чистом» виде, поскольку принципиальную рольздесь играет химические превращения, в частности, окисление титаномагнетита.М.
Озима, Е.Е. Ларсон (1968 [Ozima, Larson, 1968]) изучили подводные базальты изразных участков Тихого океана и предположили, что самообращение также происходит врезультатевзаимодействиятитаномагнетитовойититаномаггемитовойфаз,сосуществующих в одном и том же магнитоупорядоченном зерне горной породы, но этовзаимодействие уже носит обменный характер. Авторы работы [Ozima, Larson, 1968]схематически объяснили механизм самообращения следующим образом. Они ввели Афазу: первоначальная фаза титаномагнетита с ТС=250°С, и В-фазу: вторичная фаза сТС=300°С, образовавшаяся в результате окисления. Если образец содержит двевзаимопроникающие фазы, то при охлаждении от 300°С до Т0 в поле, фаза Внамагнитится в направлении внешнего поля сразу ниже 300°С.
Примерно при 250°С Афаза,подвлияниемантипараллельноВ-фазынаправлению(отрицательноевнешнегополя.взаимодействие),Возможно,чтонамагнититсясуммарнаянамагниченность сразу ниже 250°С будет параллельна внешнему полю и близка к нулю.При дальнейшем охлаждении намагниченность А-фазы будет расти быстрее, чемнамагниченность В-фазы, и при определённой температуре намагниченность А-фазыстанет преобладающей. Именно при этой температуре произойдёт самообращениенамагниченности. Следует подчеркнуть, как это делают авторы, что знак обратной TRM 237 критически зависит от относительного содержания двух фаз, что, в свою очередь, зависитот времени нагревания и температуры.Авторы работы [Ozima, Larson, 1968] обращают внимание на то, что механизмсамообращения намагниченности ферримагнетиков глубоководных базальтов не такой,как для образцов г.
Харуна. Ферримагнитная фракция подводных базальтов и образцов г.Харуна имеют разные химические составы. К тому же в природе Харуна-лавыпретерпевают быстрое охлаждение, что уменьшает шанс высокотемпературногоокисления. В воде кристаллы титаномагнетита могут подвергаться низкотемпературномуоднофазному окислению, что приводит к образованию титаномаггемита (при температурепорядка 600°С).Везде ниже при упоминании титаномаггемитовой фазы предполагается, если неутверждается обратное, что она образовалась в результате окисления титаномагнетита, иотдельно это подчёркиваться не будет.
Идея механизма самообращения, связанного собменным взаимодействием на границе двух сосуществующих в одном зерне фазмногократнопривлекаласьразнымиавторамидляобъяснениялабораторно-индуцированного самообращения (см., например, [Krasa, 2002, 2003 ]).А. Шульт [Schult, 1968, 1976] получил самообращение на образцах третичныхбазальтов, также содержащих титаномагнетиты и пришёл к выводу, что самообращениепроисходит по однофазному механизму N-типа, а вот зёрна становятся зёрнами N-типа врезультате низкотемпературного окисления титаномагнетитов. Это идея была высказанаранее О’Релли, Бенерджи [O’Reilly, Banerjee, 1966], но А.
Шульт просто её развил и болееподробно изучил эволюцию типа спонтанной намагниченности зёрен с окислением. ПриокислениититаномагнетитакриваяIS(T)претерпеваетследующиеизменения:Q→P→L→N. И титаномаггемит, на котором происходит самообращение засчёт ионногоперераспределения, должен иметь зёрна типа N.А. Шульт также впервые обратил внимание, а П. Дубровин, Ж.A. Тардуно[Doubrovine, Tarduno, 2004] подкрепили своими экспериментальными данными и развилиследующую идею: помимо мелких однодоменных зёрен N-типа (с разной степеньюокисления и разными ТК и ТС) в образцах часто присутствуют многодоменные менееокисленные зёрна, которые могут затуманивать сигнал от зёрен N-типа. Поэтому IS(T) вобразце с зёрнами N-типа не всегда имеет ярковыраженную N-типа ТЗН: на образцах,показавших наличие двух антипараллельных компонент NRM, вместо чёткого минимуманаблюдается либо широкий спектр минимумов и точек компенсаций, выше и ниже Т0,либо «горбы» (и ТК точно не достигается).
На образцах c одной компонентой NRMнаблюдается широкий спектр минимумов и точек компенсаций, ниже 0°С. Аналогичный 238 вывод получен В.И. Трухиным и др. в работе [Трухин и др., 1997] и в рамках моделиявления самообращения по механизму N-типа [Безаева и др., 2005], которая детальнорассмотрена в пункте 4.3.Рассмотрим более подробно работу П. Дубровина, Ж.А. Тардуно [Doubrovine,Tarduno, 2004], в которой самообращение было получено на титаномаггемитах, входящихв состав океанских базальтов. По мнению авторов [Doubrovine, Tarduno, 2004], механизм,ответственный за самообращение, - это однофазный механизм N-типа Нееля. Основнаяидея авторов [Doubrovine, Tarduno, 2004], основана на идее Ж. Верхугена [Verhoogen,1956,1962],которыйпервымпредположил,чтоионноеперераспределениевтитаномагемите может стать причиной самообращение намагниченности.
В работе[Doubrovine, Tarduno, 2004] также используется идея A. Шульта, который, какупоминалось выше, впервые показал, что при окислении титаномагнетит с ISA>ISBпревращается в титаномаггемит с ISA<ISB, то есть образуются зёрна N-типа и происходитсамообращение IS(Т). Остаточная намагниченность образца с такими (псевдо-)однодоменными зёрнами также будет самообращаться. Основываясь на вышеупомянутыхработах, П. Дубровин, Ж.А. Тардуно интерпретировали наблюдаемый в экспериментеэффект самообращения следующим образом: подводное низкотемпературное окислениебазальтов может привести к ионному перераспределению между подрешётками А и В, врезультатекотороготитаномаггемитовыеобразуютсязёрнаN-типаоднодоменные(сТК<Т0),иявляющиесяпсевдооднодоменныеответственнымизанаблюдаемое частичное самообращение NRM и полученное в лаборатории частичное иполное самообращение PTRM и TRM.Детальное изучение эффекта самообращения намагниченности на образцахокеанскихбазальтов,содержащихтитаномагемиты,позволилоавторамработы[Doubrovine, Tarduno, 2004] выдвинуть гипотезу о том, что уменьшение с возрастомамплитуд магнитных аномалий океанской коры, сформировавшейся за последние 30 млн.лет, возможно не только в результате окисления исходных магнитных минералов, но и врезультате самообращения намагниченности минералов, содержащих титаномаггемиты.Следует заметить, что теоретических работ по самообращению крайне мало.
Ктаким работам относится ряд работ A. Cтефенсона [Stephenson, 1969, 1972, 1975, 1976].Рассмотрим их более подробно. В теоретической работе 1969 года A. Cтефенсон[Stephenson, 1969] показал, что самообращение может быть связано с катионнымперераспределением, которое имеет место при окислении. В теоретической работе[Stephenson, 1972] 1972 года автор рассчитал, согласно приближению молекулярногополя, температурные зависимости спонтанных намагниченностей катион-дефицитных 239 титаномагнетитов и показал, что при определённом катионном распределении, кривыеТЗН могут быть N-типа с точкой компенсации выше 450°С. В работе 1975 года[Stephenson, 1975] тот же автор предложил в качестве физического механизмасамообращения так называемую модель «магнитного экранирования», согласно которойфаза с более высокой ТС, полностью окружённая фазой с более низкой ТС, может бытьмагнитно экранирована как только низкотемпературная ТС достигается при охлаждении.A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
