Теория безгистерезисной остаточной намагниченности для хаотически ориентированных в пространстве одноосных однодоменных частиц

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Дано обобщение теории образования безгистерезисной остаточной намагниченности (ARM) для невзаимодействующих хаотически ориентированных в пространстве одноосных однодоменных (ОД) частиц. Показано, что при оценочных суждениях вполне допустимы приближенные выражения для интенсивности ARM, данные в работах [Щербаков, Щербакова, 1977; Victora, 1989; Egli, 2002]. Однако расчеты выявили разительное несоответствие между теоретическими выводами и экспериментальными результатами. Из теории следует, что интенсивность ARM в несколько раз превосходит интенсивность TRM, в то время как эксперимент свидетельствует об обратном соотношении между ARM и TRM. Для разрешения полученного парадокса и понимания механизма образования ARM в горных породах необходимо дополнить представленную здесь теорию учетом магнитостатического взаимодействия, а с экспериментальной стороны — провести эксперименты по созданию ARM и TRM в ансамблях невзаимодействующих зерен, то есть при предельной малой их концентрации в образце.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. П. Щербаков

Геофизическая обсерватория “Борок” ИФЗ им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shcherbakovv@list.ru
Россия, п. Борок, Ярославская область

Список литературы

  1. Афремов Л.Л., Харитонский П.В. О магнитостатическом взаимодействии в ансамбле растущих однодоменных зерен // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1988. № 2. С. 101–105.
  2. Белоконь В.И., Нефедев К.В. Функция распределения случайных полей взаимодействия в неупорядоченных магнетиках. Спиновое и макроспиновое стекло // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2001. Т. 120. Вып.1 (7). С. 156–164.
  3. Борисова Г.П., Шолпо Л. Е. О возможности статистических оценок палеонапряженности геомагнитного поля // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1985. № 7. С. 71–79.
  4. Методы палеомагнитных исследований горных пород [Текст] / В.И. Белоконь, В.В. Кочегура, Л.Е. Шолпо (ред.). Мин. геологии СССР. Всесоюз. науч.-исслед. геол. ин-т (ВСЕГЕИ). Л.: Недра. Ленингр. отд-ние. 1973. 247 с.
  5. Нагата Т. Магнетизм горных пород. М.: Мир. 1965. 348 c.
  6. Щербаков В.П., Щербакова В.В. К расчету термоостаточной и идеальной намагниченностей ансамбля взаимодействующих однодоменных зерен // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1977. № 6. С. 69–83.
  7. Щербаков В.П., Сычева Н.К. Теория безгистерезисной остаточной намагниченности однодоменных зерен // Физика Земли. 2023. № 5. С. 3–12. doi: 10.31857/S0002333723050095
  8. Brown W. F. Thermal fluctuation of a single-domain particle // Phys. Rev. 1963. V. 130. P. 1677–1686.
  9. Dekkers M.J., Böhnel H.N. Reliable absolute palaeointensities independent of magnetic domain state // Earth Planet. Sci. Lett. 2006. V. 248. P. 507–516.
  10. de Groot L.V., Biggin A.J., Dekkers M.J., Langereis C.G., Herrero-Bervera E. Rapid regional perturbations to the recent global geomagnetic decay revealed by a new Hawaiian record // Nat. Commun. 2013. № 4. doi: 10.1038/ncomms3727
  11. Dunlop D., Ozdemir O. Rock magnetism. Fundamentals and frontiers. Cambridge University Press. 1997. 573 p.
  12. Egli R., Lowrie W. Anhysteretic remanent magnetization of fine magnetic particles //
  13. Journal of Geophysical Research. 2002. V. 107. № B10, 2209. doi: 10.1029/2001JB000671
  14. Jaep W. F. Anhysteretic magnetization of an assembly of single-domain Particles // J. Appl. Phys. 1969. V. 40. P. 1297–1298.
  15. Paterson Greig A., Heslop David and Yongxin Pan The pseudo-Thellier palaeointensity method: new calibration and uncertainty estimates // Geophys. J. Int. 2016. V. 207. P. 1596–1608. doi: 10.1093/gji/ggw349
  16. Shaw J. A new method of determining the magnitude of the paleomagnetic field // Geophys. J. R. Astron. Soc. 1974. V. 39. P. 133–141.
  17. Shcherbakov V.P., Sycheva N.K., Lamash B.E. Monte Carlo modelling of TRM and CRM acquisition and comparision of their properties in an ensemble of interacting SD grains // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 26. № 20. P. 2827–2830.
  18. Shcherbakov V. P., Lhuillier F., Sycheva N. K. Exact Analytical Solutions for Kinetic Equations Describing Thermochemical Remanence Acquisition for Single-Domain Grains: Implications for Absolute Paleointensity Determinations // JGR Solid Earth. 2021. V. 126. Is. 5. P. 1-24. doi: 10.1029/2020JB021536
  19. Stacey F.D., Banerjee S.K. The physical principles of the rock magnetism. Amsterdam: Elsevier. 1974. 195 p.
  20. Stoner E.C., Wohlfarth E.P. Coercive force of fine particles // Philosophical Transactions of The Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences. 1948. V. 240. P. 599–601. doi: 10.1098/rsta.1948.0007
  21. Sugiura N. ARM, TRM, and magnetic interactions: concentration dependence // Earth Planet. Sci. Lett. 1979. V. 42. P. 451–455.
  22. Tauxe L., Pick T., Kok Y. S. Relative paleointensity in sediments: A pseudo-Thellier approach // Geophys. Res. Lett. 1995. V. 22. P. 2885–2888.
  23. Victora R. H. Predicted time dependence of the switching field for magnetic materials // Phys. Rev. Lett. 1989. V. 63. P. 457–460.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) — Схема взаимного расположения векторов внешнего магнитного поля B, магнитного момента частицы m и легкой оси частицы l; (б) — E(q) при y = p/4, b = 0.0 (черная линия), 0.25 (серая линия), 0.5 (пунктир); (в) — E(q) при y = p/4, b = 0.0 (черная линия), -0.25 (серая линия), -0.5 (пунктир). Согласно (4), bcr(p/4) = 0.5, так что кривые E(q) при b = 0.5 и b = -0.5 на рис. 1б и 1в соответствуют ситуации перемагничивания (схлопывания метастабильного минимума и максимума в одну точку).

Скачать (321KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Величины потенциальных барьеров DEn1(y,b) (черная линия) и DEn2(y,b) (серая линия) как функции приложенного поля b при b > 0: (a) y = (1/20)p; (б) y = (1/4)p; (в) y = (9/20)p. Пунктиром показан результат DEn2(y,b) расчета по приближению (5).

Скачать (278KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Величина нормированного потенциального барьера DE2,1[y,b(t)]/mBc как функции времени t для первых 5 периодов: (a) y = (1/20)p; (б) y = (1/4)p; (в) y = (9/20)p.

Скачать (351KB)
Метаданные
5. Рис. 4. h = 0.001, n = 1000, g = 200, y = p/4. Графики y(t), рассчитанные по формуле (11) с величиной потенциального барьера, определяемого по формуле (9). Серая линия представляет решение (11) с использованием приближения (5) для величины потенциального барьера.

Скачать (183KB)
Метаданные
6. Рис. 5. h = 0.001, n = 1000. (a) — график интенсивности y(y,g) как функции y, рассчитанной по формулам (11) и (9) для различных значений параметров коэрцитивности g; (б) 1 — интенсивность ARM(g), полученная усреднением y(y, g) по y (кривая 1); 2 — ARM(g), рассчитанная с использованием приближения (5) для величины потенциального барьера; 3 — ARM(g), полученная по приближенной формуле (15); 4 — зависимость TRM(g).

Скачать (424KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025