Моделирование процессов самообращения намагниченности горных пород (1103921)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИМ. М.В. ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиУДК 550.382.3Безаева Наталья СергеевнаМОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ САМООБРАЩЕНИЯНАМАГНИЧЕННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОДСпециальность 25.00.10 – геофизика, геофизические методыпоиска полезных ископаемыхАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукМосква – 20062Работа выполнена на кафедре физики Земли физического факультета МосковскогоГосударственного Университета им. М.В. Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наукпрофессор В.И.
ТрухинОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наукпрофессор А.В. Ведяевдоктор геолого-минералогических наукпрофессор А.А. ШрейдерВедущая организация:Геологический ФакультетМосковского ГосударственногоУниверситета им. М.В. ЛомоносоваЗащита состоится « 22 » февраля 2007 г. в 15.00 на заседании ДиссертационногоСовета Д.501.001.63 при Московском Государственном Университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119992, Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, Физический факультет, ауд. СФА.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического факультетаМГУ им. М.В.
Ломоносова. Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенныйпечатью организации, просим направлять по указанному адресу.Автореферат разослан « 27 » декабря 2006 г.Учёный секретарьДиссертационного Совета Д.501.001.63кандидат физико-математических наукВ.Б. Смирнов3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫРаботапосвященанамагниченностигорныхСамообращениемисследованиюпород 1методомнамагниченностиявлениясамообращениячисленногомоделирования.называетсянамагничиваниеферримагнитных минералов, входящих в состав горных пород и в основномопределяющих магнетизм горных пород, антипараллельно намагничивающемуполю.Актуальность диссертационной темы.Вокруг Земного шара существует магнитное поле, напряжённостьюН ≈ 0.5 Э. Геомагнитное поле (ГМП) воздействует на живую и неживуюприроду, намагничивает все минералы и горные породы.
Прямые измеренияэлементов геомагнитного поля проводятся только на протяжении последних 400лет.ВсяисториядревнегоГМПвосстановленаприиспользованиипалеомагнитного метода, то есть метода исследования древнего ГМП поестественной остаточной намагниченности NRM (от англ. “Natural RemanentMagnetization”) горных пород разных геологических эпох.NRM изверженных горных пород образуется в результате процессаприродноготермонамагничивания,тоестьприохлаждениивГМПкристаллизовавшихся из магмы минералов горных пород до температурыЗемной поверхности. Процесс термонамагничивания легко моделируется влаборатории при охлаждении образцов горных пород в магнитном поле оттемпературы Т≥ТС, где ТС- точка Кюри, до комнатной температуры Т0, врезультате чего образуется термонамагниченность TM (от англ. “ThermoMagnetization”),апослеотключенияполяостаётсятермоостаточнаянамагниченность TRM (от англ.
“Thermo Remanent Magnetization).Во время палеомагнитных исследований было обнаружено, что примернополовина всех горных пород намагничена антипараллельно направлениюнапряжённости современного ГМП. Существование в природе обратнойнамагниченности позволило предположить, что в прошлые геологические эпохи1Здесь и везде далее речь идёт только об изверженных горных породах.4происходили инверсии (переполюсовки) ГМП, которых за последние 600 млн.лет насчитывается более 1000. Таким образом, обнаруженная в природеобратная намагниченность горных пород трактуется, как образовавшаяся вдревнем ГМП с полярностью, противоположной современной. Однако,существует альтернативный инверсиям ГМП механизм образования обратнойнамагниченности горных пород – самообращение намагниченности. Явлениесамообращения намагниченности никак не учитывается при палеомагнитныхисследованиях, что может привести к существенной погрешности приинтерпретации палеомагнитных данных и включению «ложных» инверсий вмировую магнитохронологическую шкалу инверсий.Инверсии ГМП имеют огромное экологическое значение, так как во времяинверсии напряжённость ГМП близка к нулю и быстрые частицы высокихэнергий солнечного и космического излучений могут достигнуть поверхностиЗемли и оказать существенное влияние на её биосферу.Изучать инверсии ГМП напрямую мы никогда не сможем, так как средняяпродолжительность инверсии составляет 5000 лет.
В связи с этим большую рольприобретают исследования явления самообращения намагниченности горныхпород и исследования физического механизма самообращения намагниченности.Самообращение NRM, TM, TRM многократно наблюдалось во многихлабораториях мира, в том числе самообращение TM и TRM наблюдалось влаборатории Геомагнетизма кафедры физики Земли физического факультетаМГУ на кимберлитах и траппах Якутии, на синтезированных гемоильменитах ина подводных базальтах Атлантического Океана, содержащих титаномагнетиты.Единого мнения о механизме самообращения намагниченности горных пород насегодняшний день не существует.В 1951 году, одновременно с открытием в лаборатории явлениясамообращения намагниченности японским учёным Т.
Нагатой [1], французскийфизик-теоретик, впоследствии Нобелевский лауреат Л. Неель предложил четырефизических механизма самообращения намагниченности [2]. Первые двамеханизма являются однофазными и связаны со сменой знака спонтаннойнамагниченности IS ферримагнетика при изменении температуры T (кривые IS(T)5типа N по Неелю). Смена знака IS на кривой IS(T) обусловлена либо выборомконстант молекулярного поля α, β из диапазона N типа [3], либо диффузиеймагнитных ионов между ферримагнитными подрешётками. Однофазныймеханизм самообращения намагниченности, связанный с зависимостями IS(T)типа N будет далее именоваться механизмом N типа Нееля.
Последние двафизическихмеханизмасамообращениянамагниченностигорныхпородявляются двухфазными и связаны с магнитостатическим или обменнымвзаимодействием фаз.В лаборатории Геомагнетизма физического факультета МГУ былипроведеныдетальныеэкспериментальныеисследованияпроцессовсамообращения намагниченности горных пород на образцах кимберлитовЯкутии, содержащих пикроильмениты, которые с магнито-минералогическойточки зрения являются природными аналогами гемоильменитов [4]. Этиисследования позволили выдвинуть предположение о том, что наиболеевероятныйфизическиймеханизм,ответственныйзанаблюдаемоесамообращение намагниченности – это механизм N типа Нееля. Для проверкивыдвинутой гипотезы были специально синтезированы строго однофазныегемоильмениты аналогичного состава и снова получено самообращениенамагниченности [5], что подтверждает выдвинутую гипотезу.Следующим шагом на пути к пониманию физики явления самообращениянамагниченности горных пород является создание компьтеризированной моделиявления самообращения намагниченности, основанной на ясно понимаемомфизическоммеханизмесамообращения,иисследованиепроцессовсамообращения намагниченности методом математического моделирования.Цель работы.На основании теоретических работ Нееля [2-3] и экспериментальныхисследований процессов самообращения [4-6] построить модель явлениясамообращения намагниченности горных пород по механизму N типа Нееля,выполнить её компьютерную реализацию и, с помощью построенной модели,детально исследовать процессы самообращение намагниченности и физическиймеханизм самообращения N типа в широком диапазоне магнитных параметров.6Провести сопоставление результатов численного моделирования с даннымифизического эксперимента.Метод исследования: численное моделирование.Научная новизна работы.Впервые построена модель явления самообращения намагниченности помеханизму N типа Нееля, в рамках построенной модели проведено детальноеисследование процессов самообращения намагниченности горных пород ифизического механизма самообращения N типа в широком диапазоневнутренних магнитных параметров (таких как константы молекулярного поля α,β и др.), характеризующих ансамбль ферримагнитных зёрен, который выступаетв качестве модельного образца горной породы, и внешних параметров (таких каквеличинынапряжённостейпостоянныхмагнитныхполей,температура),действующих на модельный образец.
Проведено сопоставление результатовчисленного моделирования с экспериментальными данными и интерпретацияряда экспериментальных данных в рамках построенной модели.Научная и практическая ценность работы.Представленнаянамагниченностиэкспериментавдиссертациигорныхипородпозволяетмодельрасширяетдетальноявлениясамообращениявозможностиисследоватьфизическогосамообращениенамагниченности N типа и однофазный физический механизм N типа во всёмдиапазоне магнитных параметров (α, β, Н), где α, β - константы молекулярногополя, а Н – напряжённость намагничивающего поля, без необходимостисинтезировать или искать в природе соответствующие образцы горных пород.Построенная модель также позволяет проводить анализ любых уже полученныхэкспериментальныхзависимостейтемпературнойзависимоститермонамагниченности IT(T) и термоостаточной намагниченности IrT(T) ссамообращением с точки зрения физического механизма, ответственного занаблюдаемое явление.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
