Свойства ортогональных диаграмм и диаграмм Араи–Нагаты на титаномагнетитсодержащих базальтах с лабораторно индуцированными взаимно перпендикулярными термоостаточной и химической остаточной намагниченностями

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Дана оценка роли вторичной намагниченности для определения характеристической компоненты и палеонапряженности в базальтовых породах, в которых носителем остаточной намагниченности является титаномагнетит разной степени окисленности. С этой целью на базальте подводного хребта Рейкьянес (Северная Атлантика) выполнены лабораторные эксперименты по созданию “первичной” полной термоостаточной намагниченности TRM (образованной после некоторой выдержки образцов при 600°C с последующим охлаждением в магнитном поле 50 мкТл) и перпендикулярной к ней “вторичной” химической остаточной намагниченности CRM (наложенной при последующем 200-часовом воздействии при 350°C в том же по величине поле). Непосредственно при температуре 350°C проведен временной мониторинг изменений значений величин TRM- и CRM-компоненты. На образцах с лабораторно сформированными суммарными остаточными намагниченностями были выполнены эксперименты Телье, по результатам которых построены диаграммы Араи–Нагаты и Зийдервельда. Показано, что CRM образуется на новых ферримагнитных фазах, возникших в результате окисления нестабильной фракции титаномагнетита, а ее интенсивность критически зависит от степени окисленности первоначального материала. На всех полученных диаграммах выделяются разнонаклонные линейные сегменты в следующих интервалах: низкотемпературном (LT) от 20–350°С до 450°С, среднетемпературном (MT) от 450–475°С до 500–530°С и высокотемпературном (HT) от 500–530°С до 560–600°С. Показано, что присутствие вторичной компоненты приводит к ошибкам в определении как палеонаправления, так и палеонапряженности, выполненным по первичной компоненте, и эти ошибки тем больше, чем больше по отношению к первичной TRM вторичная CRM. Предлагается новый критерий надежности палеомагнитных данных, относящийся как к палеонапряженности, так и к палеонаправлениям: вторичная компонента по величине должна быть в несколько раз меньше первичной.

Об авторах

С. К. Грибов

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

Email: gribov@borok.yar.ru
Ярославская обл., пос. Борок

В. П. Щербаков

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

Email: shcherbakovv@list.ru
Ярославская обл., пос. Борок

В. А. Цельмович

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

Email: tselm@mail.ru
Ярославская обл., пос. Борок

Н. А. Афиногенова

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

Email: aphina312@mail.ru
Ярославская обл., пос. Борок

Список литературы

  1. Белоконь В.И., Кучма Ф.С., Соппа И.В. Некоторые закономерности образования остаточной намагниченности в процессе химических превращений, сопровождающихся изменением точки Кюри продуктов реакции // Физика Земли. 1995. № 11. С. 84–91.
  2. Белоконь В.И., Соппа И.В., Семкин С.В. Образование химической остаточной намагниченности в процессе роста спонтанной намагниченности продуктов реакции. Химическая намагниченность: теория и эксперимент. Владивосток: изд-во ДВГУ. 1991. С. 3–13.
  3. Гапеев А.К., Грибов С.К. Оценка скоростей однофазного окисления зерен магнетита в условиях земной поверхности // Физика Земли. 1997. № 8. С. 70–75.
  4. Грибов С.К. Оценка влияния процессов однофазного окисления и последующего распада природных титаномагнетитов на результаты определения палеонапряженности методом Телье (по данным лабораторного моделирования). "Палеомагнетизм и магнетизм горных пород: теория, практика, эксперимент". Материалы Международной школы-семинара по проблемам палеомагнетизма и магнетизма горных пород. Санкт-Петербург, Петергоф 3–7 октября 2016. Ярославль: Филигрань. 2016. С. 40–47. ISBN 978-5-906682-69-7
  5. Грибов С.К. Экспериментальное исследование влияния химического намагничивания титаномагнетитсодержащих базальтов на результаты определения палеонапряженности методом Телье // Геофизические исследования. 2017. Т. 18. № 1. С. 37–48. https://doi.org/10.21455/gr2017.1–3
  6. Грибов С.К., Долотов А.В., Щербаков В.П. Экспериментальное моделирование химической остаточной намагниченности и методики Телье на титаномагнетитсодержащих базальтах // Физика Земли. 2017. № 2. С. 109–128. doi: 10.7868/S0002333717010069
  7. Грибов С.К., Щербаков В.П., Афиногенова Н.А. Лабораторное моделирование метода определения палеонапряженности по процедуре Телье–Коэ на породах, несущих TCRM. Проблемы геокосмоса. Материалы 12-й международной школы-конференции. Санкт-Петербург, Петергоф. 8-12 октября 2018 г. СПб.: изд-во ВВМ. 2018. С. 64–70.
  8. Грибов С.К., Щербаков В.П., Цельмович В.А., Афиногенова Н.А. Свойства термохимической остаточной намагниченности, образованной при медленном лабораторном охлаждении титаномагнетитсодержащих базальтовых образцов от различных температур, и результаты применения к ней методики Телье // Физика Земли. 2021. № 6. С. 107–121. https://doi.org/10.31857/S0002333721060016
  9. Грибов С.К., Щербаков В.П., Цельмович В.А., Афиногенова Н.А. Свойства термохимической остаточной намагниченности, полученной на базальтовых образцах, содержащих примесные титаномагнетиты с повышенной термостабильностью // Физика Земли. 2022. № 6. С. 72–89. https://doi.org/10.31857/S0002333722060035
  10. Максимочкин В.И., Грачев Р.А., Целебровский А.Н. Определение поля формирования искусственной CRM и pTRM методом Телье на различных стадиях окисления природного титаномагнетита // Физика Земли. 2020. № 3. С. 134–146. https://doi.org/10.31857/S0002333720030047
  11. Максимочкин В.И., Грачев Р.А., Целебровский А.Н. Влияние однофазного окисления титаномагнетита в базальтах на определение величины и направления древнего магнитного поля // Физика Земли. 2022. № 2. С. 73–87. https://doi.org/10.31857/S0002333722020077
  12. Палеомагнитология / Храмов А.Н. (ред.). Ленинград: Недра. 1982. 312 с.
  13. Хайг Г. Возникновение остаточной намагниченности при химических изменениях. Палеомагнетизм / Петрова Г.Н. (ред.) М.: ИЛ. 1962. С. 67–86.
  14. Шрейдер А.А., Беляев И.И., Попов Э.А., Пальшин Н.А., Трухин В.И., Кашинская И.В. Геомагнитные исследования в рифтовой зоне хребта Рейкьянес. Рифтовая зона хребта Рейкьянес / А.П. Лисицин, Л.П. Зоненшайн (ред.). М.: Наука. 1990. С. 62–78.
  15. Щербаков В.П., Сычева Н.К., Грибов С.К. Экспериментальное и численное моделирование процесса образования химической остаточной намагниченности и методики Телье // Физика Земли. 2017. № 5. С. 30–43. https://doi.org/10.7868/S0002333717040081
  16. Щербакова В.В., Жидков Г. В., Щербаков В.П., Голованова И.В., Данукалов К.Н., Сальманова Р.Ю. Ультранизкая напряженность геомагнитного поля в девоне по породам Южного Урала // Физика Земли. 2021. № 6. С. 93–106. https://doi.org/10.31857/s0002333721060077
  17. Biggin A.J., Paterson G.A. A new set of qualitative reliability criteria to aid inferences on palaeomagnetic dipole moment variations through geological time // Front. Earth Sci. 2014. V. 2. https://doi.org/10.3389/feart.2014.00024
  18. Coe R.S. The determination of paleointensities of the Earth's magnetic field with special emphasis on mechanisms which could cause nonideal behavior in Thellier method // J. Geomag. Geoelectr. 1967. V. 19. № 3. P. 157–179. https://doi.org/10.5636/jgg.19.157
  19. Coe R.S., Grommé C.S., Mankinen E.A. Geomagnetic paleointensities from radiocarbon-dated lava flows on Hawaii and the question of the Pacific nondipole low // J. Geophys. Res.: Solid Earth, 1978. V. 83. № B4. P. 1740–1756. https://doi.org/10.1029/JB083iB04p01740
  20. Draeger U., Prévot M., Poidras T., Riisager J. Single-domain chemical, thermochemical and thermal remanences in a basaltic rock // Geophys. J. Int. 2006. V. 166. № 1. P. 12–32. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.02862.x
  21. Dunlop D., Özdemir Ö. Effect of grain size and domain state on thermal demagnetization tails // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27. № 9. P. 1311–1314. https://doi.org/10.1029/1999gl008461
  22. Dunlop D., Özdemir Ö. Rock Magnetism. Fundamentals and Frontiers. Cambridge Univ. Press. N.Y. 1997. 573 pp. https://doi.org/10.1017/CBO9780511612794
  23. Fabian K. A theoretical treatment of paleointensity determination experiments on rocks containing pseudo-single or multi domain magnetic particles // Earth planet. Sci. Lett. 2001. V. 188. № 1–2. P. 45–58. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(01)00313-2
  24. Gapeev A.K., Gribov S.K. Kinetics of single-phase oxidation of titanomagnetite // Phys. Earth Planet. Inter. 1990. V. 63. № 1–2. P. 58–65. https://doi.org/10.1016/0031-9201(90)90059-7
  25. Gribov S.K., Shcherbakov V.P., Aphinogenova N.A. Magnetic properties of artificial CRM created on titanomagnetite-bearing oceanic basalts. Recent advances in rock magnetism, environmental magnetism and paleomagnetism / Nurgaliev D., Shcherbakov V., Kosterov A., Spassov S. (eds.). Cham: Springer. 2019. P. 173–194. https://doi.org/10.1007/978-3-319-90437-5_14
  26. Lhuillier F., Shcherbakov V.P., Sycheva N.K. Detecting dipolarity of the geomagnetic field in the paleomagnetic record // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2023. V. 120. № 25. e2220887120. https://doi.org/10.1073/pnas.2220887120
  27. Nagata T., Arai Y., Momose K. Secular variation of the geomagnetic total force during the last 5000 years // J. Geophys. Res. 1963. V. 68. № 18. P. 5277–5281. https://doi.org/10.1029/j.2156-2202.1963.tb00005.x
  28. Néel L. Some theoretical aspects of rock-magnetism // Advances in Physics. 1955. V. 4. № 14. P. 191–243. https://doi.org/10.1080/00018735500101204
  29. Nishitani T., Kono M. Curie temperature and lattice constant of oxidized titanomagnetite // Geophys. J. R. Astr. Soc. 1983. V. 74. № 2. P. 585–600. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1983.tb01890.x
  30. Paterson G.A., Tauxe L., Biggin A.J., Shaar R., Jonestrask L.C. On improving the selection of Thellier-type paleointensity data // Geochem. Geophys. Geosyst. 2014. V. 15. № 4. P. 1180–1192. https://doi.org/10.1002/2013GC005135
  31. Prévot M., Mankinen E., Grommé S., Lecaille A. High paleointensities of the geomagnetic field from thermomagnetic studies on rift valley pillow basalts from the Mid-Atlantic Ridge // J. Geophys. Res. 1983. V. 88. № B3. P. 2316–2326. https://doi.org/10.1029/JB088iB03p02316
  32. Riisager P., Riisager J. Detecting multidomain magnetic grains in Thellier palaeointensity experiments // Phys. Earth Planet. Inter. 2001. V. 125. № 1-4. P. 111–117. https://doi.org/10.1016/S0031-9201(01)00236-9
  33. Selkin P.A., Tauxe L. Long-term variations in palaeointensity // Philos. Trans. R. Soc. London, ser. A. 2000. V. 358. № 1768. P. 1065–1088. https://doi.org/10.1098/rsta.2000.0574
  34. Shcherbakov V.P., Gribov S.K., Lhuillier F., Aphinogenova N.A., Tsel'movich V.A. On the reliability of absolute palaeointensity determinations on basaltic rocks bearing a thermochemical remanences // J. Geophys. Res. 2019. V. 124. № 8. P. 7616–7632. https://doi.org/10.1029/2019JB017873
  35. Shcherbakov V.P., Lhuiller F., Gribov S.K., Tselmovich V.A., Aphinogenova N.A. Potential bias in volcanic paleomagnetic records due to superimposed chemical remanent magnetization // Geophys. Res. Lett. 2024. V. 51. № 12. e2024GL109630. https://doi.org/10.1029/2024GL109630
  36. Shcherbakov V.P., Lhuillier F., Sycheva N.K. Exact analytical solution for kinetic equations describing thermochemical remanences acquisition for single-domain grains: implications for absolute paleointensity determinations // J. Geophys. Res. 2021. V. 126. e2020JB021536. https://doi.org/10.1029/2020JB021536
  37. Shcherbakov V. P., Shcherbakova V. V. On the suitability of the Thellier method of palaeointensity determinations on pseudo-single-domain and multidomain grains // Geophys. J. Int. 2001. V. 146. № 1. P. 20–30. https://doi.org/10.1046/j.0956-540x.2001.01421.x
  38. Shcherbakov V.P., Shcherbakova V.V., Vinogradov Y.K., Heider F. Thermal stability of pTRMs created from different magnetic states // Phys. Earth planet. Inter. 2001. V. 126. № 1–2. P. 59–73. https://doi.org/10.1016/S0031-9201(01)00244-8
  39. Shcherbakov V.P., Zhidkov G.V. Multivectorial paleointensity determination by the Thellier method // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2006. V. 111. №. B12S32. https://doi.org/10.1029/2006JB004504
  40. Shcherbakova V.V., Shcherbakov V.P., Heider F. Properties of partial thermoremanent magnetization in PSD and MD magnetite grains // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. № B1. P. 767–782. https://doi.org/10.1029/1999JB900235
  41. Shcherbakov V. P., Shcherbakova V. V. On the suitability of the Thellier method of palaeointensity determinations on pseudo-single-domain and multidomain grains // Geophys. J. Int. 2001. V. 146. № 1. P. 20–30. https://doi.org/10.1046/j.0956-540x.2001.01421.x
  42. Stacey F.D., Banerjee S.K. The Physical Principles of the Rock Magnetism, Amsterdam: Elsevier. 1974. 195 pp.
  43. Thellier E., Thellier O. Sur l'intensité du champ magnétique terrestre dans le passé historique et géologique // Ann. Geophys. 1959. V. 15. № 3. P. 285–376.
  44. Van der Voo R. The reliability of paleomagnetic data // Tectonophysics. 1990. V. 184. № 1. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/0040-1951(90)90116-P
  45. Wang D., Van der Voo R. The hysteresis properties of multidomain magnetite and titanomagnetite/titanomaghemite in mid-ocean ridge basalts // Earth and Planet. Sci. Lett. 2004. V. 220. № 1–2. P. 175–184. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(04)00052-4
  46. Yu Y., Dunlop D.J. Multivectorial paleointensity determination from the Cordova Gabbro, southern Ontario // Earth Planet. Sci. Lett. 2002. V. 203. № 3–4. P. 983–998. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)00900-7
  47. Zijderveld J.D.A. AC Demagnetization of Rocks: Analysis of Results. Methods in Palaeomagnetism / D.V. Collins, K.M. Creer, S.K. Runcorn. (eds.). Amsterdam: Elsevier. 1967. P. 254–286

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).