Метод очистки вязкой намагниченности горных руд Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 550.382.3

МЕТОД ОЧИСТКИ ВЯЗКОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ГОРНЫХ РУД © 2007 г. Б.И. Урусова, Ф.Х. Узденова, А.С. Чаушева

The research was carried on purification viscous magnetization in rocks of KCHR plagiogranite - porphyry and granite - aplite under the action of temperature. The energy of anizotrophy and the time of demagnetizations of the ore was computed.

Вязкая намагниченность относится к разряду вторичных, образовавшихся после сформирования первичной, синхронной времени образования горной руды. Поскольку палеомагнитные заключения делаются на основе анализа первичной намагниченности, в палеомагнетизме существует проблема избавления (чистки) вторичной намагниченности.

Целью данной работы является рассмотрение метода очистки вязкой намагниченности горных руд: плагиогранит-порфир (номер буровой скважины №1/1020, возраст - у ж Р23) и гранит-аплит (номер буровой скважины №2/1033, возраст - у ж 1У/3). взятых из левобережья р. Марухи Зеленчукского района Карачаево-Черкесской Республики (КЧР).

Для избавления от вязкой намагниченности горных руд плагиогранит-порфир и гранит-аплит их нагревали в диапазоне температур, где не происходят химические превращения этих руд.

Используя теорию Нее ля [1] при условии постоянства К (Т) (К - эффективная константа анизотропии, определяющая величину энергетического барьера, который надо преодолеть для перемагничивания образца), находили

Г21п</2>Г11п</1^ (1)

где - время намагничивания образца при температуре Ту; /2 - время, необходимое для размагничивания полученной намагниченности при повышенной температуре Т2; с - частотный фактор, определенный Неелем:

еН т

с = -—£-l3GÄ + /

2V

(2)

' л ОкТ

где ей т- заряд и масса электрона; II с - коэрцитивная сила; О - модуль сдвига; Я - относительное изменение размеров образца; Д - численный коэффициент; - намагниченность; к - постоянная Больцмана; V - объем образца.

Так как учет зависимости К изменяет пара-

метры чистки, поэтому справедливо соотношение

T ln С 2

Tin

(3)

туре T2, то время выдержки определяли согласно (3) по формуле

lg t2 =

!\ ' Л ^2 > Нс С2

^g <'| > Igt

(4)

2 Т2' I; С У1 с С >

При определении 12 4.2 , учитывали, что начальная часть кривой намагничивания определяется элементарными процессами, имеющими малое время релаксации и которые тем больше, чем больше время выдержки образца в магнитном поле, т.е. с увеличением времени выдержки горных руд в магнитном поле, время релаксации вязкого намагничивания увеличивается [2].

При повышении температуры горных руд плагио-гранит-порфир и гранит-аплит время релаксации определяли по формуле

т = т0 ехр

El

kT

(5)

где т0 - постоянная, равная 10 с; Еа - энергия активации процессов вязкого намагничивания, уменьшающая время релаксации, и поэтому размагничивание при повышенной температуре происходит быстрее. Зная энергию активации, можно определить во сколько раз изменится время релаксации при повышении температуры образца от Т1 до Т2. Если в формуле (5) считать Гц не меняющимся с температурой, то имеем

„Ф _т О_

exp

,EaTZ

I k

1 Eg<2

T2 EaT.

(6)

Энергии активации горных руд плагиогранит-порфир и гранит-аплит вычислялись по формуле

Е„ = KV = I;V,

(7)

<2 2 Нс 4- 2 2 I ; С У1 С С ,

Таким образом, вязкая намагниченность, приобретенная в магнитном поле при температуре Т за время ^ , должна полностью быть устранена при тех же параметрах Т и /1 после выключения поля. Когда размагничивание проводили при повышенной темпера-

где - намагниченность насыщения; V - объем исследуемой горной руды.

Намагниченность измеряли потенциометрическим методом [3].

Горные руды плагиогранит-порфир и гранит-аплит выдерживались в магнитных полях до 4 102А/м в течение 1,44-105 с при комнатной температуре. (При высоких магнитных полях наблюдается уничтожение магнитной составляющей). После этого они помещались в печь, и при температуре Т2 = 323 К наблюдался спад вязкой намагниченности - / .

2

Исследования показали, что энергия активации для плагиогранит-порфир и гранит-аплит соответственно равны: Еа =1,41 эВ и Еа =1,57 эВ.

Время размагничивания при температуре 323 К получали путем подстановки в (6) значений: г<^г1,44-105с, Еа =1,41 эВ и Еа=\,51 эВ,

к = 8,62 -103 эВ/град'т323 К.

Расчеты показали, что время размагничивания для плагиогранит-порфир равно 1,4-104с, а для гранит-

аплит - 1,7 • 104 с. Время чистки не зависит от распределения частиц по объемам, что, по-видимому, связано с тем, что размагничивание всех частиц имеет время релаксации меньше возраста горных пород.

На рисунке приведены результаты спада вязкой намагниченности горных руд (кривая 1 - плагиогранит-порфир; 2 - гранит-аплит).

Наши экспериментальные вычисления хорошо согласуются с теорией [2], причем для плагиогранит-

порфир за время 1,4-104 с и для гранит-аплит за

время 1,7-104 с снимается более 95% намагниченности, измеренной через 30 с после начала спада.

Таким образом, наши исследования при температурной очистке вязкой намагниченности горных руд плагиогранит-порфир и гранит-аплит показали следующее:

1. Чистку вязкой намагниченности можно считать эффективной, если снижается вязкость, обусловленная элементарными процессами с временами релаксации, равными времени намагничивания горной руды.

2. Время чистки не зависит от распределения частиц по объемам, так как размагничивание всех частиц, имеющих время релаксации меньше возраста ферромагнитных горных пород.

3. Горные породы плагиогранит-порфир и гранит-аплит размагничиваются более 95 % /..,,. измеренной через 30 с после начала спада вязкой намагниченности.

Карачаево-Черкесский государственный университет

Спад вязкой намагниченности горных руд в магнитном поле 4 • 102 А/м при комнатной температуре: 1 - плагиогранит-порфир; 2 - гранит-аплит

4. Высокие магнитные поля не применимы, так как уничтожают магнитную составляющую.

5. Температурная магнитная чистка, используемая для выделения первичной намагниченности, может применяться только в диапазоне температур, где не происходят химические превращения горных руд плагиогранит-порфир и гранит-аплит.

Литература

1. NeelL. //Ann. Geophys. 1949. Vol. 5. P. 99-136.

2. Урусова Б.И., Лайпанов М.З., Шидаков М.Т. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2006. № 1. С. 47 - 49.

3. Галкина О.С., Урусова Б.И., Шалашов В.Ф. // Физика металлов и металловедение. 1984. Т. 57. Вып. 4. С. 828-430.

23 мая 2007 г