диссертация (1097652), страница 9
Текст из файла (страница 9)
никаких других работ,посвященным магнитным свойствам метеорита Челябинск опубликовано не было. На момент публикациивторой (более подробной) работы автора [Bezaeva et al., 2014] в июне 2014 вышли две другие работы срезультатами анализов магнитной восприимчивости χ0 небольшой выборки образцов (49 образцовметеорита Челябинск из коллекции Уральского Федерального Университета [Kohout et al., 2013]) и рядамагнитных характеристик единичного образца только при комнатной температуре [Popova et al., 2013]. 30 намагниченностьNRM(отнамагниченностьнасыщенияангл.“NaturalSIRM(отRemanentангл.Magnetization”),“SaturationIsothermalостаточнаяRemanentMagnetization”) и спектры их размагничивания в переменных магнитных полях, а такжепараметрыпетельнамагниченностьгистерезисанасыщенияMrs,(намагниченностькоэрцитивнаясиланасыщенияBc)иMs ,остаточнаякривыхостаточнойнамагниченности (остаточная коэрцитивная сила Bcr, отражающая магнитную жесткостьобразцов), характерные точки Кюри или точки фазовых переходов α→γ (далее tс)доминирующих магнитных фаз и характерный размер металлических зерен.1.4.2.
Материалы и методы исследования1.4.2.1. Описание образцовВ результате работ по сбору выпавшего метеоритного вещества, проведенныхсотрудниками лаборатории метеоритики ГЕОХИ РАН в районе поселков Депутатский,Первомайский и Еманжелинка примерно в 40 км к юго-западу от Челябинска, вметеоритную коллекцию РАН поступило 464 метеоритных фрагментов общей массойболее 3.5 кг. Среди собранных фрагментов установлены две компоненты: светлая,доминирующая (2/3 образцов) и представляющая собой обыкновенный хондрит LL5 стонкими прожилками ударного расплава, и темная – фрагменты ударно-расплавнойбрекчии (рис.
1.1). 31 Рисунок 1.1. Светлая (наверху) и темная (внизу) литологии обыкновенного хондрита ЧелябинскПо химическому составу светлая и темная компонента почти не отличаются.Ударная стадия хондрита Челябинск - S4 (30-35 ГПа [Stoffler et al., 1991]).
Температуратермального метаморфизма по оливин-хромитовому термометру оценивается в 680°С.Средняя плотность обыкновенных хондритов типа LL составляет 3.3 г/см3 с учетомпористости и 3.55 г/см3 без учета пористости [Consolmagno et al., 2006].Проведенные исследования образцов хондрита Челябинск выявили в его составеследующие (типичные для хондритов) минералы, представляющие интерес с точки зренияинтерпретации магнитных свойств: хромит, троилит (FeS) и Fe-Ni сплавы: камасит (αфаза, объёмноцентрированная кубическая решетка, далее оцк; Ni≤7%) и тэнит (γ-фаза,гранецентрированная кубическая решетка, далее гцк; Ni≥7%). При этом средний составкамасита - 5.5 мас.% Ni, 1.8 мас.% Co, а тэнита - 35.3 мас.% Ni; 0.86 мас.% Co.
Попредварительным данным доля камасита в металле составляет 20 мас.% а тэнита,соответственно, 80 мас.%.Дляопределенияраспределениямагнитнойвосприимчивостиизучено174фрагмента метеорита Челябинск с массой более 3 г. Распределение фрагментовЧелябинского метеоритного дождя по массам представлено на гистограмме (рис. 1.2)В работе [Rochette et al., 2003] указано, что вклад коры плавления в χ0пренебрежимо мал для образцов с массой 3 г (~1 см3) и выше (в связи с ее малымобъемным соотношением по отношению к основному метеоритному веществу). Поэтому внастоящей работе для исследования распределения χ0 из коллекции выбирались именно 32 такие фрагменты.
При этом в изученной выборке 135 образцов представлены светлойкомпонентой и 39 образцов - ударно-расплавной брекчией. Рисунок 1.2. Распределение по массам фрагментов Челябинского метеоритного дождя, доставленных первойэкспедицией ГЕОХИ РАН (февраль 2013).Для более детальных магнитных исследований (см. ниже) были использованы дваобразца, полностью покрытые корой плавления: образец 11-12 (10.4 г), состоящий изсветлой компоненты, и образец 10-126 (7.8 г) - ударно-расплавной брекчии. Эти образцыбыли распилены на более мелкие фрагменты с использованием низкоскоростной пилы сводяным охлаждением, после чего с помощью микробора Dremel и специальной круговойнасадки с них была удалена кора плавления (на нескольких образцах кора плавления быласохранена для сравнения, табл. 1.6).
Изучаемые образцы были получены из центральныхчастей фрагментов метеорита, для чего сначала фрагменты распиливались на пластины,которые далее распиливались на кубики и образцы нерегулярной формы (для образцов сбоковой части). Массы образцов приведены в табл. 1.6. 33 34 1.4.2.2. Описание оборудования и методов исследованияИзмерения магнитной восприимчивости χ0 фрагментов метеорита Челябинск былипроведены в ГЕОХИ РАН при использовании измерителя магнитной восприимчивостиИМВО-М компании Геологоразведка (Россия). С целью усреднения анизотропии веществадля каждого образца проводилось три измерения χ0 с пространственной ориентациейобразца в трех перпендикулярных направлениях. В настоящей работе для каждого образцавсегда приводится среднее значение χ0.
В процессе измерений насыщения прибора ни разуне достигалось. Использованные частота и амплитуда переменного поля составляли 1025Гц и 300 А/м, соответственно. Как указывалось выше, преимуществом этого типамагнитных измерений – измерений χ0 -является отсутствие необходимости нагрева(измерения проводятся при комнатной температуре).
Помимо прочего, они не влекут засобой механических разрушений, нарушения магнитной структуры или стирание(переписывание) первоначального палеомагнитного сигнала – естественной остаточнойнамагниченности NRM.Остальные магнитные измерения были проведены в Институте магнетизма горныхпород (Institute for Rock Magnetism, г. Миннеаполис, США).
Значения магнитнойвосприимчивости при 20ºС измерялись на каппометре KLY2-СS2 компании Agico. NRM икривые размагничивания NRM переменным магнитным полем до 170 мТл (далее AF отангл. “Alternating Field”), а также и кривые SIRM(AF) были измерены на SQUIDмагнитометре компании 2G Enterprises со встроенной размагничивающей установкой,который позволяет измерять магнитный момент вплоть до 10-4 Ам2 с уровнем шумапорядка 10-11 Ам2(и размагничивать образцы переменным магнитным полем смаксимальной амплитудой до 170 мТл).
Лабораторно-индуцированная SIRM создаваласьприкомнатнойтемпературевполе1Тлприиспользованииимпульсногонамагничивающего устройства 2G670 компании 2G Enterprises. Петли гистерезиса (стакими характерными параметрами как Bc, Ms, Mrs), и кривые остаточной намагниченности(с характерными параметрами Mrs и Bcr) в температурном диапазоне от 10K до 700ºС, атакже температурные зависимости Ms(t) (далее – термомагнитные (ТМ) кривые) втемпературном диапазоне от 20ºС до 700ºС были измерены на вибрационном магнитометреMicroMag VSM компании Princeton с высокотемпературной печью и криостатом (нагревпроизводился в атмосфере гелия). Чувствительность прибора и максимальное магнитноеполе составляют 0.5 нАм2 и 1.5 Тл, соответственно.
tc материала определялись из ТМкривых Ms(t). Зависимость магнитной восприимчивости от частоты переменногомагнитного поля была измерена при использовании прибора MPMS (Magnetic Properties 35 Measurement System) компании Quantum Designs, позволяющего проводить измерения вдиапазоне температур от 2.1 К до 300 К и магнитных полей - от 0 до 5 Тл.1.4.3.
Результаты и их обсуждение1.4.3.1. Магнитная восприимчивость коллекции фрагментов ЧелябинскаРезультаты магнитных измерений представлены на рис. 1.3-1.4.Рисунок 1.3. Диаграмма распределения значений логарифма магнитной восприимчивости χ0 для разныхпетрологических типов обыкновенных хондритов (данные работы [Rochette et al., 2003]).
LV – светлаякомпонента метеорита Челябинск, DV – ударно-расплавная брекчия метеорита Челябинск.Среднее значение lgχ0 (здесь и далее, lgχ0 представлен в единицах 10-9 м3/кг)составляет 4.57±0.09 (минимальное значение: 4.24; максимальное значение: 4.71) длясветлой компоненты и 4.65±0.09 (минимальное значение: 4.44; максимальное значение:4.86) для ударно-расплавной брекчии. Как следует из рис. 3, значения lgχ0 для светлойкомпоненты (основное вещество) попадают в область LL5, а значения для темнойкомпоненты (ударный расплав) располагаются на диаграмме несколько выше (между LL5и L5, ближе к LL5), что может указывать на большее содержание металлического железа вударном расплаве (см.
ниже). 36 (а)(б)Рисунок 1.4. Гистограммы распределения lgχ0 (×10-9 м3 кг-1) для (а) светлой литологии и (б) темнойлитологии хондрита Челябинск. Интервал гистограмм составляет 0.025 и 0.05 для светлой и темнойлитологий, соответственно. 37 В целом, по магнитной классификации метеорит Челябинск попадает в область LL5,но может быть немного богаче металлом, чем типичные метеориты класса LL5 (в этомотношении Челябинск наиболее похож на хондриты LL5: Alldsworth, Richmond, Paragould[Rochette et al., 2003]). В одном фрагменте темной компоненты (образец 10-90; 3.7 г)измерено очень высокое значение lgχ0=5.24, которое типично для Н хондритов.Дополнительное изучение этого фрагмента показало, что он обогащен металлическимжелезом в виде крупного включения (рис.
1.5). Такое локальное обогащениеметаллическимжелезоммоглоиметьместоврезультатепроцессовударногометаморфизма на родительком теле. Других аномалий в коллекции не обнаружено.Рисунок 1.5. Фотомозаика, составленная из снимков с оптичекого микроскопа фрагментов образца 10-90 (вотраженном свете). Большое металлическое включение указано стрелкой.Зависимость χ0 от частоты переменного магнитного поля (использовались трирабочие частоты: 1, 10 и 100 Гц) была исследована в температурном диапазоне от 2.1 до300 К для одного образца светлой компоненты и одного образца ударного расплава.Дисперсия χ0 в основном не превышает 0.25%, что свидетельствует об отсутствии (илипренебрежимо малом количестве) суперпарамагнитных зерен металла (с характернымразмером при комнатной температуре менее 20 нм [Rochette et al., 2009]).Анизотропия магнитной восприимчивости была измерена для ряда образцов.Соответствующие результаты представлены в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
