Магнитная минералогия

Магнитная минералогия — наука о магнитных свойствах минералов . Вклад минерала в общий магнетизм породы сильно зависит от типа магнитного порядка или беспорядка. Магнитно-неупорядоченные минералы ( диамагнетики и парамагнетики ) обладают слабым магнетизмом и не имеют остаточной намагниченности . Наиболее важными минералами для магнетизма горных пород являются минералы, которые могут быть магнитно упорядочены, по крайней мере, при некоторых температурах. Это ферромагнетики , ферримагнетики и некоторые виды антиферромагнетиков . Эти минералы гораздо сильнее реагируют на поле и могут иметь остаточную намагниченность.

Слабомагнитные минералы

Нежелезосодержащие минералы

Большинство минералов, не содержащих железа, диамагнитны. ^[1] Некоторые такие минералы могут иметь значительную положительную магнитную восприимчивость , например серпентин , ^[2] но это потому, что в минералах есть включения, содержащие сильно магнитные минералы, такие как магнетит . Восприимчивость таких минералов отрицательна и невелика (табл. 1).

Таблица 1. Восприимчивость нежелезосодержащих минералов ^[2]
Минерал	Объемная чувствительность при комнатной температуре $\times 10^{-6}$ (И)
graphite	-80 to -200
calcite	-7.5 to -39
anhydrite	-14 to -60
gypsum	-13 to -29
ice	-9
orthoclase	-13 to -17
magnesite	-15
forsterite	-12
halite	-10 to -16
galena	-33
quartz	-13 to -17
celestine	-16 to -18
sphalerite	-31 to -750

Железосодержащие парамагнитные минералы

Большинство железосодержащих карбонатов и силикатов парамагнитны при всех температурах. ^[1] Некоторые сульфиды парамагнитны, а некоторые сильно магнитны (см. ниже). Кроме того, многие из сильномагнитных минералов, обсуждаемых ниже, являются парамагнитными при температуре выше критической ( температура Кюри или температура Нееля ). В таблице 2 приведены восприимчивости к некоторым железосодержащим минералам. Восприимчивости положительны и на порядок или более превышают диамагнитную восприимчивость.

Таблица 2. Восприимчивость некоторых парамагнитных минералов ^[2]
Минерал	Объемная восприимчивость $\times 10^{-6}$ (И)
garnet	2,700
illite	410
montmorillonite	330-350
biotite	1,500-2,900
siderite	1,300-11,000
chromite	3,000-120,000
orthopyroxene	1,500-1,800
fayalite	5,500
olivine	1,600
jacobsite	25,000
franklinite	450,000

Сильномагнитные минералы

Оксиды железа и титана

Многие из наиболее важных магнитных минералов на Земле представляют собой оксиды железа и титана . Их составы удобно представить на троичном графике с осями, соответствующими пропорциям Из ⁴⁺, Фе ²⁺, и Фе ³⁺. К важным областям на диаграмме относятся титаномагнетиты , образующие линию составов. Fe _{3− x} Ti _x O ₄ для $x$ от 0 до 1. На $конце x = 0$ находится магнетит , а $x = 1$ состав представляет собой ульвошпинель . Титаномагнетиты имеют кристаллическую структуру инверсной шпинели и при высоких температурах представляют собой серию твердых растворов . Кристаллы, образовавшиеся из титаномагнетитов путем катион-дефицитного окисления, называются титаномаггемитами , важным примером которых является маггемит . Другая серия, титаногематиты , имеет в качестве конечных членов гематит и ильменит , поэтому их также называют гемоильменитами . ^[1] Кристаллическая структура гематита тригонально - гексагональная . Он имеет тот же состав, что и маггемит ; чтобы различать их, их химические формулы обычно обозначаются как γ. Fe ₂ O ₃ для гематита и α Fe ₂ O ₃ для маггемита.

Сульфиды железа

Другой важный класс сильномагнитных минералов — сульфиды железа , особенно грейгит и пирротин .

Железные сплавы

Во внеземной среде мало кислорода, поэтому в минералах его, как правило, очень мало. Фе ³⁺. Первичной магнитной фазой на Луне является феррит , объемноцентрированная кубическая (ОЦК) фаза железа. По мере уменьшения доли железа кристаллическая структура меняется с ОЦК на гранецентрированную кубическую (ГЦК). Смеси никеля и железа имеют тенденцию растворяться в смесь богатого железом камасита и бедного железом тэнита . ^[3]^: 27

См. также

Магнитохимия

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Данлоп, Дэвид Дж.; Оздемир, Озден (1997). Каменный магнетизм: основы и границы . Кембриджский университет Нажимать . ISBN 0-521-32514-5 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Хант, Кристофер П.; Московиц, Брюс П. (1995), «Магнитные свойства горных пород и минералов», в Аренс, Т.Дж. (ред.), Физика горных пород и фазовые отношения: Справочник физических констант , том. 3, Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, стр. 189–204.
^ О'Рейли, В. (1984). Горный и минеральный магнетизм . Бостон, Массачусетс: Springer US. ISBN 9781468484687 .

[Dunlop-1] Jump up to: ^а ^б ^с Данлоп, Дэвид Дж.; Оздемир, Озден (1997). Каменный магнетизм: основы и границы . Кембриджский университет Нажимать . ISBN 0-521-32514-5 .

[Hunt-2] Jump up to: ^а ^б ^с Хант, Кристофер П.; Московиц, Брюс П. (1995), «Магнитные свойства горных пород и минералов», в Аренс, Т.Дж. (ред.), Физика горных пород и фазовые отношения: Справочник физических констант , том. 3, Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, стр. 189–204.

[O'Reilly-3] О'Рейли, В. (1984). Горный и минеральный магнетизм . Бостон, Массачусетс: Springer US. ISBN 9781468484687 .

[1]

[2]

[3]