Физика Земли, 2020, № 5, стр. 70-80

Однофазное окисление ферримагнитных зерен как причина L-образной формы диаграмм Араи–Нагата

В. П. Щербаков 1*, С. К. Грибов 1, Н. А. Афиногенова 1, В. А. Цельмович 1

1 ГО “Борок” ИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН
п. Борок, Ярославская область, Россия

* E-mail: shcherbakovv@list.ru

Поступила в редакцию 31.01.2020
После доработки 22.03.2020
Принята к публикации 23.04.2020

Аннотация

Эксперименты по определению палеонапряженности геомагнитного поля Banc методом Телье по базальтам коллекций Берд (юра) и Паравакар (мел), отобранных на северо-востоке Армении в 2006 г., показали аномальное поведение диаграмм Араи–Нагата, выражающееся в резком спаде интенсивности естественной остаточной намагниченности (NRM) при нагреве образцов до температуры около 400°С, которое сопровождается очень слабым приобретением парциальных термоостаточных намагниченностей (pTRMs) на этом температурном отрезке. Последующее увеличение температуры приводит к обратному явлению – неожиданно резкому увеличению интенсивности pTRMs при почти отсутствующем уменьшении NRM, что создает L-образную форму диаграммы Араи–Нагата. Аналогичное явление резкого спада при терморазмагничивании обнаружено и для остаточной намагниченности насыщения Mrs(T). Нами выполнен ряд магнитоминералогических экспериментов, на основе которых мы полагаем, что, в соответствии с гипотезой (см. [Kosterov, Prevot, 1998]), резкий спад Mrs(T) и NRM(T) обусловлен переходами доменной структуры из метастабильной конфигурации в более стабильную, которые инициированы процессами одно- и гетерофазного окисления первичных титаномагнетитов при лабораторном нагреве образцов до умеренных температур.

Ключевые слова: Метод Телье, L-образные диаграммы Араи–Нагата, метастабильность.

DOI: 10.31857/S0002333720050105

Список литературы

  1. Белоконь В.И., Кочегура В.В., Шолпо Л.Е. Методы палеомагнитных исследований горных пород. Л.: Недра. 1973. 248 с.

  2. Большаков А.С., Солодовников Г.М. О напряженности геомагнитного поля в поздней юре // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1980. № 11. С. 74–86.

  3. Большаков А.С., Солодовников Г.М. О напряженности геомагнитного поля в позднемеловое время // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1981. № 10. С. 58–68.

  4. Глевасская А.М. Магнитные минералы и магнетизм вулканитов. Киев: Наук. Думка. 1983. 208 с.

  5. Нагата Т. Магнетизм горных пород. М.: Мир. 1965. 348 с.

  6. Щербаков В.П., Грибов С.К. Теория окисления титаномагнетитовых зерен при коэффициенте диффузии, резко зависящем от степени окисления // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1986. № 4. С. 105–112.

  7. Щербакова В.В., Щербаков В.П., Жидков Г.В., Павлов В.Э., Виноградов Ю.К. Определение палеонапряженности на породах Армении мелового и юрского возрастов (предварительные результаты). Палеомагнетизм и магнетизм горных пород; теория, практика, эксперимент. Материалы семинара. Борок. 18–21 октября 2007 г. М.: ГЕОС. 2007. С. 186–191.

  8. Coe R.S. The determination of paleointensities of the Earth’s magnetic field with special emphasize on mechanisms which could cause nonideal behavior in Thellier method // J. Geomag. Geoelectr. 1967. V. 19. № 3. P. 157–179.

  9. Coe R.S., Grommé C.S., Mankinen E.A. Geomagnetic paleointensities from radiocarbon-dated lava flows on Hawaii and the question of the Pacific nondipole low // J. Geophys. Res. 1978. V. 83. № B4. P. 1740–1756.

  10. Day R., Fuller M., Schmidt V.A. Hysteresis properties of titanomagnetites: Grain-size and compositional dependence // Phys. Earth Planet. Inter. 1977. V. 13. № 4. P. 260–267.

  11. Dunlop D.J., Özdemir Ö. Rock magnetism: Fundamentals and frontiers, Cambridge: Univ. Press. 1997. 573 p.

  12. Fabian K., Shcherbakov V.P., McEnroe S.A. Measuring the Curie temperature // Geochem. Geophys. Geosys. 2013. V. 14. № 4. P. 947–961.

  13. Gapeev A.K., Gribov S.K. Kinetics of single-phase oxidation of titanomagnetite // Phys. Earth Planet. Inter. 1990. V. 63. № 1–2. P. 58–65.

  14. Kosterov A. A., Prévot M. Possible mechanisms causing failure of Thellier palaeointensity experiments in some basalts // Geophys. J. Int. 1998. V. 134. P. 554–572.

  15. Nagata T., Arai Y., Momose K. Secular variation of the geomagnetic total force during the last 5000 years // J. Geophys. Res. 1963. V. 68. № 18. P. 5277–5281.

  16. Nishitani T., Kono M. Curie temperature and lattice constant of oxidized titanomagnetite // Geophys. J. Int. 1983. V. 74. № 2. P. 585–600.

  17. Petersen N., Vali H. Observation of shrinkage cracks in ocean floor titanomagnetite // Phys. Earth Planet. Inter. 1987. V. 46. № 1–3. P. 197–205.

  18. Prévot M., Mankinen E., Grommé S., Lecaille A. High paleointensities of the geomagnetic field from thermomagnetic studies on rift valley pillow basalts from the Mid-Atlantic Ridge // J. Geophys. Res. 1983. V. 88. № B3. P. 2316–2326.

  19. Richards J.C.W., O’Donovan J.B., Hauptman Z., O’Reilly W., Creer K.M. A magnetic study of titanomagnetite substituted by magnesium and aluminium // Phys. Earth Planet. Inter. 1973. V. 7. № 4. P. 437–444.

  20. Shcherbakov V.P., Fabian K. On the determination of magnetic grain-size distributions of superparamagnetic particle ensembles using the frequency dependence of susceptibility at different temperatures // Geophys. J. Int. 2005. V. 162. № 3. P. 736–746.

  21. Shcherbakova V.V., Perrin M., Shcherbakov V.P., Pavlov V.E., Ayvaz’yan A., Zhidkov G.V. Rock magnetic and paleointensity results from Mesozoic baked contacts of Armenia // Earth Planets Space. 2009. V. 61. P. 23–39.

  22. Stacey F.D., Banerjee S.K. The physical principles of the rock magnetism. Elsevier, Amsterdam. 1974. 195 p.

  23. Thellier E., Thellier O. Sur l’intensité du champ magnétique terrestre dans le passé historique et géologique // Ann. Geophys. 1959. V. 15. P. 285–376.

Дополнительные материалы отсутствуют.