Магнитная минералогия

Магнитная минералогия - это изучение магнитных свойств 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 . Более важные минералы для магнетизма горных пород - это минералы, которые можно магнитно упорядочить, по крайней мере, при некоторых температурах. Это ферромагнетики , ферримагнетики и некоторые виды антиферромагнетиков.. Эти минералы имеют гораздо более сильную реакцию на поле и могут иметь остаточную намагниченность.

Слабомагнитные минералы [ править ]

Минералы, не содержащие железа [ править ]

Большинство минералов без содержания железа диамагнитны. ^[1] Некоторые такие минералы могут иметь значительную положительную магнитную восприимчивость , например серпентин , ^[2] но это потому, что минералы имеют включения, содержащие сильномагнитные минералы, такие как магнетит . Восприимчивость таких минералов отрицательная и мала (таблица 1).

Таблица 1. Восприимчивость не содержащих железо минералов ^[2]
Минеральная	Восприимчивость к объему при комнатной температуре (SI) ${\ displaystyle \ times 10 ^ {- 6}}$
графит	От -80 до -200
кальцит	От -7,5 до -39
ангидрит	От -14 до -60
гипс	От -13 до -29
лед	-9
ортоклаз	От -13 до -17
магнезит	-15
форстерит	-12
галит	От -10 до -16
галенит	-33
кварц	От -13 до -17
Селестина	От -16 до -18
сфалерит	От -31 до -750

Железосодержащие парамагнитные минералы [ править ]

Красноватые кристаллы: биотит.

Большинство железосодержащих карбонатов и силикатов парамагнитны при всех температурах. ^[1] Некоторые сульфиды парамагнитны, но некоторые - сильно магнитные (см. Ниже). Кроме того, многие из обсуждаемых ниже сильномагнитных минералов являются парамагнитными выше критической температуры ( температуры Кюри или температуры Нееля ). В Таблице 2 дана восприимчивость к некоторым железосодержащим минералам. Восприимчивости положительны и на порядок или более превышают диамагнитную восприимчивость.

Таблица 2. Восприимчивость некоторых парамагнитных минералов ^[2]
Минеральная	Восприимчивость к объему (SI) ${\ displaystyle \ times 10 ^ {- 6}}$
гранат	2 700
иллит	410
монтмориллонит	330-350
биотит	1,500-2,900
сидерит	1 300–11 000
хромит	3 000–120 000
ортопироксен	1,500–1800
фаялит	5 500
оливин	1,600
якобит	25 000
франклинит	450 000

Сильно магнитные минералы [ править ]

Оксиды железа-титана [ править ]

Магнетитовый магнит, обладающий сильными магнитными свойствами.

Многие из самых важных магнитных минералов на Земле - это оксиды железа и титана . Их составы удобно представить на тройном графике с осями, соответствующими пропорциям Ti ⁴⁺ , Fe ²⁺ и Fe ³⁺ . Важные области на диаграмме включают титаномагнетиты , которые образуют линию составов Fe _3-xTi _xO _4.для $x$ от 0 до 1. На конце $x = 0$ находится магнетит , а состав $x = 1$ - ульвошпинель . Титаномагнетиты имеют обратную кристаллическую структуру шпинели и при высоких температурах представляют собой серию твердых растворов . Кристаллы, образованные из титаномагнетитов путем катионодефицитного окисления, называются титаномагемитами , важным примером которых является маггемит . Другая серия, титаногематиты , включает в себя гематит и ильменит в качестве конечных членов, поэтому их также называют гемоильменитами .^[1] Кристаллическая структура гематита тригональной - гексагональной . Имеет тот же состав, что и маггемит ; чтобы различать их, их химические формулы обычно обозначаются как γ Fe ₂O ₃для гематита и α Fe ₂O ₃ для маггемита.

Сульфиды железа [ править ]

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

Железные сплавы [ править ]

Кусочек метеорита в срастании камасита и тенита.

Внеземная среда с низким содержанием кислорода, минералы, как правило, имеют очень мало Fe ³⁺ . Первичной магнитной фазой на Луне является феррит , объемно-центрированная кубическая (ОЦК) фаза железа. По мере уменьшения доли железа кристаллическая структура изменяется от ОЦК к кубической гранецентрированной (ГЦК). Смеси никель-железо имеют тенденцию растворяться в смеси богатого железом камасита и бедного железом тенита . ^[3]^{: 27}

См. Также [ править ]

Магнитохимия

Ссылки [ править ]

^ a b c Данлоп, Дэвид Дж .; Оздемир, Озден (1997). Рок-магнетизм: основы и границы . Cambridge Univ. Нажмите . ISBN 0-521-32514-5.
^ a b c Хант, Кристофер П .; Московиц, Брюс П. (1995), "Магнитные свойства горных пород и минералов", в Аренсе, Т.Дж. (ред.), Физика горных пород и фазовые отношения: Справочник физических констант , 3 , Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, стр. 189–204
Перейти ↑ O'Reilly, W. (1984). Каменный и минеральный магнетизм . Бостон, Массачусетс: Springer США. ISBN 9781468484687.

[Dunlop-1] Данлоп, Дэвид Дж .; Оздемир, Озден (1997). Рок-магнетизм: основы и границы . Cambridge Univ. Нажмите . ISBN 0-521-32514-5.

[Hunt-2] Хант, Кристофер П .; Московиц, Брюс П. (1995), "Магнитные свойства горных пород и минералов", в Аренсе, Т.Дж. (ред.), Физика горных пород и фазовые отношения: Справочник физических констант , 3 , Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз, стр. 189–204

[O'Reilly-3] Перейти ↑ O'Reilly, W. (1984). Каменный и минеральный магнетизм . Бостон, Массачусетс: Springer США. ISBN 9781468484687.

[1]