Остаточное намагничение. Коэффициент Q. Виды остаточной намагниченности(ориентационная, термостатическая, вязкая)

При остывании расплавленных минералов и горных пород и переходе их температуры через точку Кюри они намагничиваются окружающим магнитным полем, приобретая начальную остаточную намагниченность (Jr). Если напряженность магнитного поля начнет возрастать, то Jr также возрастет до некоторого предела. При уменьшении магнитного поля она уменьшается до некоторой остаточной намагниченности. Чтобы ее уничтожить, нужно приложить поле противоположного знака, называемое коэрцитивной силой. Она является мерой жесткости остаточной намагниченности. В истории Земли были многократные изменения не только интенсивности, но и знака магнитного поля. Поэтому существующая в настоящее время величина Jr отражает сложную магнитную жизнь породы и, может быть, неоднократную ее перенамагниченность.

Значения Jr очень большие (r i Q J / Jдостигает 100) у быстро охлаждавшихся излившихся изверженных пород типа базальтов. В породах, подвергшихся термальному метаморфизму, Q может достигать 10. Величина Q остальных пород обычно не превышает 0,1. Основным фактором, увеличивающим Jr пород, является наличие в них хотя бы малых концентраций ферромагнетиков.

У изверженных пород остаточная намагниченность возникает в ходе их охлаждения (перехода через точку Кюри), т.е. имеет кристаллизационную (химическую) природу. У осадочных пород она седиментационная. В ходе осаждения в водоемах твердые частицы намагничивались и сохраняли в консолидированных осадочных породах эту относительно стабильную ориентированную остаточную намагниченность. При интенсивной остаточной намагниченности Jr Ji пород они могут создавать аномалии другого знака, например отрицательного среди обычно положительных, если знаки древнего и современного поля противоположны. Остаточную намагниченность измеряют на образцах горных пород кубической или цилиндрической формы с размером 2–5 см, строго ориентированных в пространстве. Для этого, выбирая образец, его «привязывают» к горизонту, т.е. ставят на нем метки: х, у – по компасу и z – по отвесу. Для измерения Jr используются астатические или так называемые сверхпроводящие СКВИД-магнитометры

ОРИЕНТАЦИОННАЯ ОСТАТОЧНАЯНАМАГНИЧЕННОСТЬ

(J_ro) – остаточная намагниченность, образованная при осаждении в постоянном магнитном поле взвешенныхв жидкости или газе свободно ориентирующихся магнитных частиц, благодаря процессу статистическоговыравнивания магнитных моментов этих частиц по направлению внешнего поля. Свойства J_ro: 1) величинаее в малых магнитных полях пропорциональна величине напряженности внешнего магнитного поля. На этомпостроен способ определения палеонапряженности по сравнению величины J_n c величиной J_ro послепереосаждения того же осадка в постоянном поле известной напряженности (метод переосаждения); 2)направление J_ro совпадает с направлением внешнего магнитного поля; при уплотнении осадка в случаебольшого количества удлиненных частиц среди магнитных зерен наклонение J_rо заметно занижается (до 30).

Известны два типа J_ro: седиментационная, образующаяся в процессе свободного падения магнитныхчастиц в воде или газе, и постседиментационная, образующаяся на стадии существования полужидкогоосадка, когда магнитные частицы имеют возможность шевелиться между более крупными зернами силикатови других минералов осадка. Этот вид J_ro более характерен для песчано-алевритовых осадков, содержащихнезначительное количество вяжущего глинистого материала

ВЯЗКАЯ ОСТАТОЧНАЯНАМАГНИЧЕННОСТЬ

(Jrv, VRM) – часть намагниченности, образующаяся при изотермическом воздействии постоянногомагнитного поля во времени. В постоянном поле J_rv растет пропорционально логарифму времени. Онаприсутствует всегда в горных породах благодаря продолжительному воздействию на них геомагнитного поля.Стабильность J_rv возрастает со временем вплоть до того, что у древних гематитсодержащих пород J_rvпрактически не разрушается переменным магнитным полем. Поэтому для разрушения J_rv более эффективнатермочистка. J_rv растет с большей скоростью, если материал находится под давлением или при повышеннойтемпературе. Магнитная вязкость связана с двумя процессами: 1) с термическими флуктуациями(термической активизацией) в присутствии постоянного поля, этот процесс более характерен дляоднодоменных зерен и многодоменных с высокой плотностью дефектов; 2) с диффузией частиц и дефектовв кристаллической решетке магнитного минерала, чаще происходит в многодоменных зернах с малойдефектностью. Оба процесса существенно зависят от температуры.

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОСТАТОЧНАЯ(ТЕРМООСТАТОЧНАЯ) НАМАГНИЧЕННОСТЬ

(Jrt, TRM) – остаточная намагниченность, созданная при остывании магнитного материала от его точки Кюридо некоторой температуры в постоянном магнитном поле. J_rt в малых полях прямо пропорциональнавеличине напряженности постоянного поля ее создания, зависит от начальной и конечной температур, винтервале которых создавалась J_rt. Если начальная температура создания не ниже точки Кюри, а конечнаяравна 0 К, то это полное термонамагничивание, соответственно образуется полная термоостаточнаянамагниченность. В петромагнитной и палеомагнитной практике (и в природе) обычно создается J_rt дотемпературы, близкой комнатной и ее называют полной. Однозначного универсального диагностическогопризнака J_rt пока не существует. Наиболее распространен признак, необходимый, но не достаточный –сходство зависимостей J_n(T) и созданной на том же образце в лаборатории J_rt(T). Признак недостаточен, т. к.с J_rt(T) может быть сходно поведение и кристаллизационной, и химической остаточных намагниченностей.Примеры других признаков: а) сравнение поведения в переменном магнитном поле J_n и J_rt c J_rs, созданнойна том же исходном образце и после его нагрева при создании J_rt; б) сравнение J_n/J_ri c J_rt/J_ri (среднееотношение J_rt/J_ri, созданных в одном постоянном магнитном поле, равно 2,8, в случае преобладаниямногодоменных зерен и заметно взаимодействующих однодоменных); резкое занижение по сравнению сожидаемым отношения J_n/J_ri стабильной компоненты после Т-чистки – J_nt/J_rit в случае изверженных илиобожженных пород может означать, что J_n или J_nt не является полной термической; в) безнагревный тестприроды J_n как возможной J_rt – по коэрцитивным спектрам (N_t-тест Шолпо-Лузяниной): N_t0,25 означает, чтоисследуемая остаточная намагниченность является J_rt.

В случае однодоменных зерен J_rt имеет термоактивационную природу, из чего вытекает справедливостьзаконов Телье о независимости и аддитивности парциальных термонамагниченностей. Для многодоменныхзерен закон независимости нарушается, так как намагничивание идет путем смещения границ доменов.Взаимодействие зерен начинает сказываться с содержания магнитных минералов выше 1%. На соблюдениизакона аддитивности парциальных термонамагниченностей в случае однодоменных зерен и его нарушении вслучае многодоменных зерен построен термомагнитный тест Большакова-Щербаковой доменной структурымагнитных зерен в образце.