Палеомагнитология, петромагнитология и геология (стр. 36 )

Появление и свойства магнитных минералов определяются такими термодинамическими параметрами, как давление Р, температура Т, летучесть кислорода fO2, водородный показатель pH и другие менее существенные. По данным экспериментов, появление феррошпинелей возможно при Т≤1200°С и Р≤20кбар, титаномагнетитов – Т≤1100°С и Р≤13кбар. С ростом давления образуются парамагнитные феррошпинели с большей плотностью и гранат. Давление 13кбар соответствует глубине в литосфере 45км, 20кбар – 70км. Следовательно, источники магнитных аномалий могут образоваться преимущественно в верхней части литосферы, до глубин менее 45 км.

Внутри Р-Т области существования магнитных минералов их образование определяется, в первую очередь, температурой и окислительными условиями. На диаграмме Р-Т-fO2 выделяются четыре термодинамические зоны условий образования магнитных минералов:

"гематитовая" – высокоокислительные условия у поверхности Земли, где образуются минералы, содержащие только трехвалентное железо (гематит, маггемит, гидроокислы железа, Fe3+-силикаты);

"магнетитовая" – слабоокислительные условия, где образуются минералы, содержащие Fe2+ и Fe3+ (титаномагнетиты и другие феррошпинели, гемоильмениты, пирротин);

"силикатная" – относительно восстановительные условия, где практически отсутствует Fe3+, соответственно, образуются ильменит, ульвошпинель, герцинит и др. Fe2+-феррошпинели, Fe2+-cиликаты;

"Fe-металлическая" – высоковосстановительные условия, помимо минералов "силикатной" зоны, появляется свободное металлическое железо. В литосфере Земли – это экзотические случаи; видимо, "металлическая" зона находится в нижней мантии близ ядра и в ядре Земли, она типична для лунных пород и метеоритов. Границы между перечисленными зонами примерно соответствуют буферам гематит-магнетит, кварц-магнетит-фаялит, железо-фаялит.

На территории Северной Евразии практически немагнитные и слабомагнитные магматические породы локализуются главным образом в зонах преимущественного сжатия, коллизии (время складчатости); магнитные магматические породы приурочены в основном к зонам разломов в пределах жестких структур, к зонам, где преобладают растяжения.

В результате консерватизма термодинамической системы равновесные условия для кристаллизации магнитных минералов определенного состава, существующие в магмовом очаге, сохраняются какое-то время даже после излияния магмы на поверхность Земли, соответственно первичные магнитные минералы в своем составе сохраняют "память" о последних равновесных Р-Т-fO2 условиях в магме, т. е. в ее очаге. В результате экспериментов и данных по природным объектам выявлена близкая к линейной зависимость между составом первичных титаномагнетитов базальтовых лав и глубиной их очагов (длительного стояния расплава, где его равновесное состояние не было нарушено). Например, по составу первичных титаномагнетитов в рифтовых зонах океанов и континентов глубина магмовых очагов однородна: 50-60км, тогда как очаги островодужного вулканизма варьируют по глубине от 60-70км до 20км и менее.

См. магнитные минералы магматических пород, магнитные минералы метаморфических пород, магнитные минералы осадков и осадочных пород, магмовый очаг.

назад

Ф

назад

ФАЗА – термин многозначный, широко используется в физике, геологии; в термодинамике это – термодинамическое равновесное состояние вещества, отличающееся по физическим свойствам от других возможных равновесных состояний того же вещества. Неравновесное метастабильное состояние вещества нередко называется метастабильной фазой.

ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД (ПРЕВРАЩЕНИЕ) – переход вещества из одной фазы в другую при изменении внешних условий. Различаются фазовые переходы двух родов. При фазовом переходе первого рода скачком изменяются такие термодинамические характеристики, как энергия, плотность и концентрация компонентов. Выделяется или поглощается определенное количество теплоты. К фазовым переходам первого рода относятся все агрегатные превращения, переходы одних кристаллических модификаций в другие и т. п. При фазовом переходе второго рода скачок испытывают производные термодинамических потенциалов по физическим параметрам. К таким переходам относится, например, переход ферромагнетика и антиферромагнетика в парамагнетик.

ФАЦИЯ – совокупность горных пород, определяемая единой обстановкой их накопления. В случае осадков – это, прежде всего, физико-географическая обстановка. Термин применяется ко всем генетическим типам пород, при этом нет четкого единого определения термина.

ФАЯЛИТ – минерал, Fe2SiO4; конечный член ряда твердых растворов оливинов фаялит-форстерит. Встречается в кислых, реже щелочных магматических породах, в метаморфизованных железистых осадках, в пегматитах.

ФЕЛЬДШПАТИЗАЦИЯ – обогащение горной породы новообразованиями полевых шпатов в результате щелочного метасоматоза, гидротермальных изменений. При преобладании Na – альбитизация, К – калишпатизация.

ФЕЛЬЗИТ – кислая вулканическая порода без порфировых выделений.

ФЕНОКРИСТАЛЛЫ – вкрапленники, порфировые относительно более крупные выделения кристаллов в магматических и других породах. Породы, содержащие фенокристаллы, называются порфировыми, порфирами (кислые), порфиритами (средние и основные).

ФЕРРИМАГНЕТИЗМ – см. магнитное упорядочение.

ФЕРРИМАГНЕТИК – материал, обладающий ферримагнетизмом. Наиболее распространенные природные ферримагнетики – титаномагнетиты, магнетит, пирротин.

ФЕРРИТЫ – минералы, двойные окислы переходных металлов, прежде всего – железа. Большинство ферритов – ферримагнетики. Бывают ферриты с кубической структурой шпинели, со структурой граната, гексагональной структурой и др. Неэквивалентность подрешеток, приводящая к ферримагнетизму ферритов, может быть как за счет разного числа магнитных ионов, так и за счет разной величины атомных магнитных моментов переходных элементов, входящих в данный феррит.

См. феррошпинели.

ФЕРРОАКТИНОЛИТ – минерал, Ca2Fe5[(OH, F)Si4O11]2, амфибол, конечный член серии твердых растворов тремолит-ферроактинолит. Довольно редок, широко распространены промежуточные члены серии.

ФЕРРОГАББРО – горная порода из группы габбро, обогащенная железом и титаном, обычно содержит 5-10% титаномагнетита, распавшегося. Характерна весьма высокая железистость цветных минералов. Обычно образуется в результате кристаллизационной дифференциации, как продукт остаточного расплава базальтовой магмы, обогащенного железом. См. габбро, расслоенные интрузивы.

ФЕРРОЛИТ – магнетитовая руда магматогенного происхождения, состоящая в основном из титаномагнетита, магнетита. Продукт затвердевания расплавов, оставшихся после кристаллизации силикатных расплавов, образующих габбро, сиениты. Обычно первичный титаномагнетит не сохраняется, он распадается еще на стадии остывания породы, это агрегат сростков магнетита и ильменита – продуктов гетерофазного изменения первичного титаномагнетита. См. габбро.

ФЕРРОМАГНЕТИЗМ – см. магнитное упорядочение.

ФЕРРОСИЛИТ – минерал, FeSiO3; конечный член серии твердых растворов ромбических пироксенов энстатит-ферросилит. Встречается в метаморфизованных железистых осадках; вместе с фаялитом, геденбергитом.

ФЕРРОШПИНЕЛИ – минералы группы шпинели, обязательно содержащие железо. Общая формула: М2+О. М3+2О3. По распределению катионов по подрешеткам выделяются два типа шпинельной структуры: 1) нормальная (парамагнетик) – ионы М2+ входят в тетраэдрическую подрешетку, Fe3+ – в октаэдрическую – М2+[Fe3+M3+]O4; 2) обращенная (ферримагнетик) – ион М2+ входит в октаэдрическую подрешетку, Fe3+ – в тетраэдрическую и октаэдрическую – Fe3+[M2+Fe3+]O4. Основные параметры некоторых обращенных феррошпинелей, крайних членов твердых растворов (кроме титаномагнетитов) – в таблице.

Таблица

Минерал	Формула	aо, нм	Плотность упаковки	Тc,°С	Js, Aм2/kг
Якобсит	МnFe2O4	0.851	0.147	300	84
Треворит	NiFe2O4	0.843	0.157	581	51
Магнезиоферрит	МgFe2O4	0.838	0.158	310	24

Феррошпинели образуют непрерывные ряды твердых растворов. В результате их параметры перекрываются, т. е. каждый из них не является однозначным диагностическим признаком определенной феррошпинели. См. ферриты.

ФИБРОФЕРРИТ – минерал из зоны окисления, Fe3+[OHSO4].5H2O. Образует радиально-волокнистые, чешуйчатые и т. п. агрегаты.

ФИЗИКА ЗЕМЛИ – см. геофизика.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПАЛЕОМАГНЕТИЗМА – раздел палеомагнитологии, посвященный теоретическим и экспериментальным исследованиям в области физики магнитных явлений, служащим основой палеомагнетизма. Это, в частности, исследование магнетизма ансамблей мелких магнитных частиц, видов остаточной намагниченности, образованных в слабых магнитных полях, магнитного состояния магнитных минералов; создание новых методических приемов надежной оценки элементов древнего геомагнитного поля; выработка физических признаков палеомагнитной надежности. См. палеомагнитология, петромагнитология, остаточная намагниченность и др.

ФИЗИЧЕСКИЕ (ПЕТРОМАГНИТНЫЕ) ПРИЗНАКИ ПАЛЕОМАГНИТНОЙ НАДЕЖНОСТИ. В сущности, это – физические основы палеомагнетизма, прежде всего оценка природы естественной остаточной намагниченности и/или ее компонент.

См. палеомагнитная надежность.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД – совокупность физических характеристик, в частности, механические свойства (плотность, упругость, пористость и другие), магнитные свойства, теплопроводность, электропроводность, радиоактивность и другие. Изучение физических свойств пород помогает судить о составе, структуре, происхождении горных пород, о природе аномалий геофизических полей.

См. петрофизика.