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科学网岩石磁学演绎 第7章:磁化率概念进三阶

作者: 雪缘园足彩 来源: 雪缘园足彩   日期:2020-02-08 18:36

Bartington磁化率仪是目前使用最广泛的磁化率测量仪器。Bartington磁化率仪是以10毫升水作为标样标定的。该标样在SI单位下的读数为-0.9,对应的体积磁化率为–0.9´10-5。在SI单位系统下,这个值是没有单位的。而对于其他体积为10毫升的样品,其体积磁化率值为仪器的读数乘以10-5。对于体积不是10毫升的样品,则需要对其体积进行归一化,其体积磁化率为仪器读数乘以10-5,然后乘以10,再除以样品的体积(单位为毫升)。

       由于10毫升水的质量为10克,则在SI单位下-0.9的读数对应的质量磁化率为–0.9´10-8. SI 单位下,这个值的单位为“m3/kg”。而对于其他质量为10克的样品,其质量磁化率为仪器的读数乘以10-8,单位为m3/kg。如果样品的质量不是10克,则其质量磁化率等于仪器读数乘以10-8,然后乘以10,再除以样品的质量(单位为克)。

此外,卡帕桥系列(KappaBridge)也是测量磁化率的主要仪器,测量精度要比Bartington磁化率仪器高。值得注意的是,卡帕桥磁化率仪器测量读数的单位是10-6 SI。但是,卡帕桥磁化率仪的测量频率固定,不能测量频率磁化率。为了克服这一缺点,Agico公司新近设计的MFK磁化率仪可以变换频率,成为新一代磁化率仪器的主打仪器。

SD颗粒在升温过程中,驰豫时间t减小,也就是振动加快,在TB会发生解阻,从SD状态变成SP状态,其磁化率会突然增加。温度再进一步增加,就会趋向TC,磁化率急剧下降。这两种性质叠加在一起,就会在TB处形成一个磁化率峰。

我们前面已经学过,体积越大的SD颗粒,其TB值就越大,磁化率峰也就随之向TC移动。当TB非常接近TC时,磁化率会出现一个非常狭窄尖锐的峰,即霍普金森峰(Hopkinson Peak)。

MD颗粒一般不会出现这种行为。通过磁化率随着温度变化曲线的特征,可以初步判定磁化率的携带者是处于怎样的粒径范围。

与铁磁性物质不同,顺磁性物质的磁化率(cpara)随着温度增加而降低,服从居里定律:

 cpara = C/T

其中C是常量,可以通过cpara1/T的关系图做线性拟合进行估算。

对于反铁磁性矿物,其磁化率随着温度的变化比较复杂。这类矿物具有大小相等,方向完全相反的两组磁矩。在其尼尔温度之下,沿着磁矩和垂直于磁矩方向,磁化率随温度变化并不一致。在平行方向,c//受到热扰动和外场共同控制。在尼尔温度点,c//最大,温度降低时,由于热扰动影响逐渐降低,它的值也降低。在垂直方向,c^由磁矩的偏转引起。因此,它受温度的影响不大。此外,c^永远大于c//。对于随机分布的颗粒,其体磁化率为c = 1/3c^ + 2/3c//。当温度高于尼尔温度时,反铁磁性物质变为顺磁性质物质,随温度继续增增加,磁化率服从居里定律而逐渐减小。

在低温(<300 K),一些磁性矿物存在着特殊的矿相转化点,比如,磁铁矿的Verwey转换(120 K),以及赤铁矿的Morin转换(260 K)。因此,可以通过磁化率在这些温度点的剧烈变化特征来判断这些特定磁性矿物的存在。