АКУСТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МАГНИТНОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА

Кандидат технических наук, научный сотрудник, Геологический институт Кольского научного центра Российской Академии Наук, Апатиты,

ACOUSTIC INFLUENCE ON THE MAGNETIC STATE OF VARIOUS ROCKS OF THE KOLA PENINSULA

Zhirova Anzhela Maksimovna

Candidate of Science, Scientific Researcher, Geological Institute of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Science, Apatity

АННОТАЦИЯ

Целью исследования является изучение магнитных эффектов в различных горных породах Кольского полуострова, отличающихся содержанием ферромагнитных минералов. В результате трех циклов эксперимента установлено, что магнетит-кальцитовая порода с крупными кристаллами магнетита и сложной доменной структурой обнаруживает значительные изменения вектора остаточной намагниченности и его зависимость от времени воздействия упругих колебаний. В то время как магнитные свойства образцов с незначительными включениями ферромагнетика являются более стабильными.

ABSTRACT

The aim of the research is to study the magnetic effects in samples of various rocks of the Kola Peninsula with the different contents of the ferromagnetic minerals. As a result of three cycles of the experiment it is found that the magnetite-calcite rock with the large crystals of magnetite and the complex domain structure reveals significant changes of the vector of the residual magnetization and its dependence on time of the influence of the elastic oscillations. While the magnetic properties of the samples with insignificant inclusions of the ferromagnetic are more stable.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Ключевые слова: магнитные эффекты; остаточная намагниченность; ферромагнетики.

Keywords: magnetic effects; residual magnetization; ferromagnetic.

Магнитоакустические исследования состоят в изучении влияния ультразвуковых колебаний на остаточную намагниченность магнетитсодержащих пород. Исследования проводятся в развитии работ, начатых [1]. впервые установлено, что остаточная намагниченность и ее направление меняются в зависимости от частоты колебаний и от магнитного состояния пород. Полученные результаты и дальнейшее исследования в этой области представляют несомненный интерес в развитии проблем нелинейной геофизики, а также в решении некоторых вопросов в материаловедении.

В настоящей работе изучается магнитное состояние пород из различных геологических структур Кольского полуострова при изменении времени ультразвукового облучения. Исследуемые образцы отличаются содержанием ферромагнитного минерала. Изучено влияние времени облучения на остаточную намагниченность магнетит-кальцитовой породы с высоким содержанием магнетита из Ковдорского массива, а также магнитоупругие эффекты в слабомагнитных породах: а) в ультраосновной породе из Нюсюкской дайки Печенсгкого района, секущей породы Кольского составного террейна; б) в габбро-норите из Панской расслоенной интрузии; в) в метагаббро-норите из структуры Куру-Ваара Беломорского подвижного пояса.

Методически эксперимент осуществлен по следующей схеме. Предварительно размагниченные переменным магнитным полем образцы кубической формы подвергнуты трем циклам ультразвукового облучения. Каждый цикл представляет собой прозвучивание кубиков по направлению вектора остаточной намагниченности с нарастающим временем облучения. На основе исследования времени акустического воздействия на остаточную намагниченность магнетитсодержащего образца из Ковдорского массива можно сделать следующие выводы. При ультразвуковом воздействии на сильномагнитную магнетит-кальцитовую породу с естественной остаточной намагниченностью (ЕН) до 159,4 А/м, происходит изменение значения и направления вектора намагниченности. Так, на рис. 1 наблюдается увеличение намагниченности образца (см. намагниченность кубиков КВ01/08-10). Установлена зависимость вектора остаточной намагниченности от времени прозвучивания (рис. 1). Особенно заметно это на 1-м цикле облучения, суммарное время воздействия которого составляет 106 с. Градиент изменения значения модуля на этом участке несколько выше, чем на последующих двух циклах.

Жирова Рис1Рисунок.1. График зависимости модуля остаточной намагниченности (In) от времени акустического воздействия

В результате многократного облучения образца габбро-норита (кубики ПАН01/01-04), ультраосновной породы (НЮС01/01-04), метагаббро-норита (КР02/01-04) установлено слабое изменение вектора остаточной намагниченности (см. рис. 1). На первых двух циклах не наблюдается зависимости магнитного состояния образцов от времени воздействия упругих колебаний. Причем, использование в эксперименте образцов с естественной намагниченностью, не подвергнутых предварительной процедуре размагничивания переменным магнитным полем (образцы НЮС01 и КР02), не изменило результат эксперимента: зависимости от времени облучения не наблюдается. На последнем цикле исследования для 2-х кубиков ультраосновной породы (НЮС01/03 и НЮС01/04) заметно некоторое повышение значения модуля вектора.

Таким образом, в результате исследования остаточной намагниченности образцов с различным содержанием ферромагнетика обнаружено существенное различие в характере магнитного отклика пород. Так, сильномагнитная магнетит-кальцитовая порода из Ковдорского массива обнаруживает значительное увеличение намагниченности с первых же секунд ультразвукового воздействия. Магнитный отклик остальных пород на внешнее воздействие слабее. Зависимость остаточной намагниченности от времени облучения либо вообще не наблюдается, либо наблюдается на последнем цикле эксперимента при значительном увеличении времени воздействия.

Как известно, магнитные свойства горных пород обусловлены содержанием ферромагнитных минералов. Эти минералы обычно рассеяны в виде мелких зерен в общей диа - и парамагнитной массе, составляющей основной объем породы. Количество рассеянных (акцессорных) минералов и определяет магнитную восприимчивость и остаточную намагниченность горных пород. Ковдорская магнетит-кальцитовая порода, обнаружившая зависимость магнитного состояния от времени облучения, содержит значительное количество ферромагнетика. В то время как в остальных исследуемых образцах его содержание не превышает 1¸2 %. Известны результаты исследований [2], в которых изучена зависимость магнитного отклика пород с различным размером ферромагнитных включений на воздействие внешних факторов - давлений или температур. Результаты этих исследований показали, что изменение магнитных свойств существенно зависит от размеров магнитных частиц: наиболее стабильны при внешнем воздействии системы мелких частиц размером от 0,5 до 1 мкм. Под воздействием давления изменение намагниченности становится более значительным по мере роста размера частиц. При больших размерах ферромагнитного минерала энергетически выгодна сложная доменная структура с множеством областей спонтанной намагниченности. Изменение магнитных параметров в системах магнитных частиц больших размеров под воздействием внешних факторов является более значительным. У однодоменных частиц изменения под влиянием внешних воздействий значительно меньше, чем у многодоменных. Под действием внешних сил изменение намагниченности вещества со сложной доменной структурой может происходить за счет изменения размеров доменов и направления векторов. Если же речь идет о малых частицах - включениях ферромагнитного минерала, размеры которых не превышают пределов однодоменного состояния (dcp = 0,05 ÷ 0,1 мкм), то изменение намагниченности происходит в меньшей мере: возможен только процесс изменения направления векторов. Для магнетит-кальцитовой породы с крупными кристаллами магнетита и сложной доменной структурой наблюдаются значительные изменения вектора остаточной намагниченности и его зависимость от времени воздействия упругих механических колебаний. В то время как магнитные свойства образцов с незначительными включениями ферромагнетика при акустическом воздействии более стабильны.

Литература:

1.  , , Осипенко влияния акустических колебаний на магнитное состояние и остаточную намагниченность магнетитовых руд (Кольский полуостров). // Материалы Международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поиска, экологическая геология». – Воронеж: Воронежпечать. 2008. С.63-65.

2.  Магнитное общество. Нанокомпозиты. Гл. редактор: проф. . Т. 8. 2007 г.