диссертация (1097652), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Авторы работы [Heller, Petersen, 1982] исследовали серию образцов лав Ласшам и Олби и обнаружили самообращение NRM, что позволило выдвинуть предположение о том, что обратная намагниченность вышеупомянутых лав не связана с экскурсом ГМП, а связана с процессами самообращения намагниченности. 258 понимания того, какие химические превращения могут привести к самообращениюнамагниченности (кроме окисления, которое хорошо изучено) требуется постановкадополнительных экспериментов.Проведённые нами [Трухин и др., 1997, 2004; , Трухин, Караевский, 1996] и рядомдругих авторов [Doubrovine, Tarduno, 004] исследованияпоказывают, что наиболеевероятным физическим механизмом самообращения является механизм N-типа Нееля смена знака IS двухподрешёточного ферримагнетика.
Это наиболее простой иэффективный механизм. Обменные взаимодействия внутри отдельных подрешёток имежду подрешётками характеризуются большими величинами энергий, и труднопредставить в минерале другой механизм взаимодействия, который мог бы бытьэнергетически более конкурентоспособен, чем механизм N-типа.В наших исследованиях представлены не только косвенные [Трухин, Караевский,1996], но и прямые доказательства действия механизма N-типа в исследованных намислучаях самообращения [Трухин и др., 1997; Безаева и др., 2005].Для того чтобы расширить возможности исследования кривых температурнойзависимости намагниченности самообращающихся образцов горных пород, количествокоторых всегда ограничено, нами была построена компьютерная модель самообращенияN-типа [Безаева и др., 2005].Эта модель даёт возможность, варьируя величины спонтанных намагниченностейподрешёток, обменных взаимодействий внутри и между подрешётками, напряжённостивнешних магнитных полей, получать самые разнообразные кривые температурнойзависимости намагниченности (ТЗН).С помощью модели нам удалось получить практически все представленные влитературе кривые IТ(T) в том числе и кривые IТ(T) тех авторов, которые объясняютполученные ими случаи самообращения другими физическими механизмами, а немеханизмом N-типа.
Это указывает на некоторую универсальность нашей модели,основанной на механизме N-типа. А тем самым и на универсальность действия механизмаN-типа.Дополнительного изучения требует эффект самообращения намагниченностиосадочных горных пород. Как было сказано выше, это сопряжено с определённымитехническим трудностями из-за того, что осадки сильно подвержены химическимпревращениям при нагревании, но, тем не менее, попытки изучения самообращениянамагниченностиосадковследуетпроводить.Это,вчастности,полезнодляпоследующего сравнения эффекта самообращения на изверженных и осадочных горных 259 породах и выявления возможных отличий.
Однако, по нашему мнению, самообращениенамагниченности в осадочных породах также может происходить по механизму N-типа.К настоящему времени абсолютно не изучены свойства самообращения внеземныхпород, в частности метеоритов. Во время падения метеориты сильно нагреваются за счёттрения, а после падения на поверхность Земли они остывают в ГМП, подобноизверженным горным породам в процессе термонамагничивания. Возможно, чтонаибольшую часть своей намагниченности метеориты приобретают именно в процессе ихтермонамагничиванияизверженнымгорнымвГМП.породам,Поэтому,логичнометеоритытакжепредположить,могутчтообладатьподобносвойствамисамообращения при лабораторном термонамагничивании или терморазмагничивании.Помимо этого, метеориты, при соприкосновении с поверхностью Земли, испытываютвоздействие больших импульсных давлений и их магнитные характеристики в сравнениис теми, что были in situ, изменяются.
В этот момент также возможно приобретениесвойств самообращения.Подытоживая можно сказать, что изучение самообращения само по себе имееточень большое научное значение. Кроме того, результаты такого изучения будутспособствовать более глубокому пониманию эволюции ГМП и Земли, а также болееправильной интерпретации других ПМ данных. 260 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Выводы диссертации: 1. Впервые изучено поведение остаточной намагниченности внеземного вещества(обыкновенные хондриты, SNC или марсианские метеориты, румурутиты или Rхондриты, железные метеориты и др.)а также природных и синтезированныхземных аналогов (горные породы, порошки железа, магнетита и пирротина вэпоксидной смоле, соответственно) при комнатной температуре при воздействиивысокихгидростатическихдавленийдо2ГПаиприиспользованиивысокочувствительного сквид-магнитометра 2G Enterprises вместе со специальноразработанными компактными немагнитными композитными камерами высокогогидростатического давления.
На обширном материале образцов - более 60,характеризующихся широким спектром магнитных минералов, а именно магнетитFe3O4, титаномагнетит (Fe3O4)1-x(Fe2TiO4)x, пирротин Fe7S8, железо Fe0 и никелистоежелезо FeNi, гематит α-Fe2O3, гëтит α-FeOOH, грейгит Fe3S4, показано, чтоприложение гидростатических давлений в магнитном поле <5 µT при комнатнойтемпературе приводит к необратимому размагничиванию образцов: уменьшениюостаточной намагниченности до 83% [Глава 2].2.
Показано, что степень размагничивания остаточной намагниченности давлением,также как и дальнейшее поведение образцов после снятия давления контролируетсяв первую очередь магнитной минералогией образцов. После снятия давления взависимости от конкретной минералогии наблюдается либо отсутствие изменений востаточной намагниченности образцов, либо дальнейшее убывание или возрастаниеостаточной намагниченности на 0-19%. Для одной и той же магнитной минералогиистепеньразмагничиваниядавлениемобратнопропорциональнамагнитнойжесткости образцов (Bcr – остаточная коэрцитивная сила). При этом разные видыостаточнойнамагниченности:естественнаяостаточнаянамагниченность,термоостаточная намагниченность, изотермическая остаточная намагниченностьимеютразнуюустойчивостьквоздействиюгидростатическихдавлений.Естественная остаточная намагниченность наиболее устойчива к воздействиюгидростатических давлений, термоостаточная намагниченность и остаточнаянамагниченность насыщения характеризуются меньшей, но сравнимой между собойустойчивостью к воздействию гидростатических давлений [Глава 2].
261 3. При обобщении экспериментальных данных по размагничиванию остаточнойнамагниченности образцов при воздействии гидростатических давлений построенафеноменологическаямодель,которая,взависимостиоттипамагнитнойминералогии образца и его магнитной жесткости (Bcr), позволяет оценить степеньразмагничиванияостаточнойнамагниченностиобразцапривоздействиигидростатических давлений 1.2 ГПа (1.8 ГПа для Fe0 и FeNi-содержащих образцов)[Глава 2]. 4. Для реализации экспериментальных исследований, представленных во второйглаве диссертации, совместно с Институтом Физики Высоких Давлений РАН былоразработаноиреализованоновоеэкспериментальноеоборудование:двекомпактные немагнитные композитные камеры высокого гидростатическогодавлениятипапоршень-цилиндр,которыепозволилиподнятьуровеньгидростатических давлений последовательно до 1.2 ГПа и 2 ГПа и дизайн которыхпозволяет измерять при комнатной температуре магнитный момент достаточнокрупных фрагментов горных пород (без необходимости прибегать к магнитнойсепарации,несмотрянаиспользованиеслабомагнитныхматериалов)накриогенном сквид-магнитометре 2G SQUID как непосредственно при воздействиигидростатических давлений, так и после декомпрессии.
Остаточный магнитныймомент каждой камеры давления составляет не более 10% от измеряемогоостаточного магнитного момента изучаемых образцов. Контроль давления внутрикамеры давления осуществляется непосредственно во время эксперимента прииспользованииспециальногоманганиновогодатчикасопротивления.Приразработке камер высокого гидростатического давления был решен ряд физикотехнических проблем, а именно: подбор материалов сплавов, которые имеютодновременнонеобходимуютвердостьиминимальнуюостаточнуюнамагниченность, создание геометрической конструкции камер давления всоответствии с размером отверстия в сквид-магнитометре и необходимостьюизучатьдостаточнокрупныеобъекты,чтонакладывалоограничениянаминимальный размер внутреннего канала камер, и др.
[Глава 2].5. Исследование ряда образцов - обыкновенный хондрит Саратов, железный метеоритЧинге, ряд базальтов и аналогов, подвергавшихся сверхинтенсивному воздействиядинамических давлений и температур в плоско-волновых ударных и сферических 262 взрывных экспериментах показало, что в результате ударных воздействиймагнитные свойства шокированного вещества могут существенно меняться, причемсверхвысокие давления неизбежно приводят к разогреванию материала мишени возрастанию ударно-индуцированных пиковых и остаточных температур ударнометаморфизированного вещества; при этом влияние температуры на магнитныесвойства вещества является доминирующим в случае изменения агрегатногосостояния вещества - полного или частичного плавления, изменения егохимического состава (например, в результате окисления), термо-индуцированногомагнитного разупорядочения или фазовых превращениях в магнитных минералахмишени (таких как тетратэнит → тэнит).
В случае сверхвысоких температуршоковая остаточная намагниченность не образуется, а наблюдается образованиетермоостаточной намагниченности при разогревании магнитных минералов вышесоответствующих точек Кюри и их последующем остывании в магнитном полеземли. В случае отсутствия фазовых превращений минералов при прохожденииударной волны, магнитная жесткость вещества мишени увеличивается, что,вероятно, связано с образованием микротрещин и дефектов в кристаллическойрешетке магнитных минералов вещества мишени, что было проиллюстрировано насоответствующих снимках со сканирующего электронного и атомного силовогомикроскопов [Глава 3].6. Впервые предложена и апробирована методика разделения в механических ударныхэкспериментах последствий ударно-индуцированного нагрева и динамическихдавлений ударной волны при их одновременном воздействии на магнитныесвойства метеоритов и аналогов, заключающаяся в проведении дополнительныхэкспериментов по нагреву нешокированного вещества в условиях с максимальновозможной контролируемой скоростью нагрева Vн в вакууме от Т0 до T,достигаемых в ударных экспериментах в процессе прохождения ударной волны, атакже контролируемой скоростью охлаждения Vо, сравнимой с Vо вещества послепрохождения ударной волны, и последующем сравнением изменения магнитныххарактеристик исследуемого вещества, в частности Bcr при нагреве и припрохождении ударной волны.
Таким образом была выявлена природа ударноиндуцированного изменения Bcrв трех случаях сферически-симметричногоударного-взрывного нагружения метеоритов и аналогов, заключающаяся впреимущественном воздействие механических повреждений ударной волны при 263 увеличении Bcr и преимущественном воздействии термо-индуцированного нагревапри уменьшении Bcr [Глава 3].7. Впервые экспериментально обнаружен и зарегистрирован новый тип остаточнойнамагниченности - радиационно-индуцированная остаточная намагниченностьRIRM (от англ. “Radiation-Induced Remanent Magnetization”) - при облучении рядаобразцов метеоритов и аналогов протонами и ионами свинца в магнитном полепорядка ∼146 µТл.
Этот новый тип остаточной намагниченности был предсказанранее в литературе [Rowe, 1978], однако до сих пор не получал экспериментальныхподтверждений. RIRM характеризуется низкими значениями медианного поляразрушения, интенсивность RIRM зависит от конкретной магнитной минералогии, анаиболее эффективное образование RIRM наблюдается на титаномагнетитсодержащих образцах, а также порошковых образцах железа и моноклинногопирротина в эпоксидной смоле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
