Rockmagnetism :: Статьи

Characterizing the superparamagnetic grain distribution f(V, Hk) by thermal fluctuation tomography.

Авторы: Jackson M., Carter-Stiglitz B., Egli R.

2006 г.

JGR, Solid Earth

In 1965, D. J. Dunlop showed that the joint distribution of particle volumes and microcoercivities f(V, Hk0) can be determined for magnetically monomineralic, thermally stable single-domain (SSD) ensembles by taking advantage of the joint temperature and field dependence of relaxation time. We have developed a procedure that follows Dunlop’s strategy to obtain f(V, Hk0) for ensembles containing both superparamagnetic and SSD grains, based on backfield remanence curves measured over a range of temperatures. Each point on the derivative curves represents the integrated contribution from grains that lie along a corresponding blocking contour on the Ne´el plot. A suitable set of such line integral samples can be used to reconstruct the f(V, Hk0) distribution using the methods of tomographic imaging. Samples of the basal Tiva Canyon Tuff have narrow size distributions of elongate Ti-poor titanomagnetite. Tomographic inversion of the low-temperature backfield spectra yield sharply peaked f(V, Hk0) distributions, from which we calculate modal grain dimensions in good agreement with those observed by transmission electron microscopy. Analysis of synthetic samples containing bimodal populations clearly distinguishes the two modes. Because our simplified forward calculations incompletely account for the effects of orientation distribution, the width of the coercivity distribution at each temperature is underestimated, and consequently, the inverse calculations yield grain distributions that are overly broad. Frequency- and temperature-dependent susceptibilities calculated for the inverted f(V, Hk0) distributions accord fairly well with measured susceptibilities for the weakly interacting Tiva Canyon samples, less well for a moderately interacting paleosol specimen, and poorly for a strongly interacting ferrofluid.

Файл: 332.pdf

Добавить коментарий

Имя:

25-12-2007, 19:04

Появление значительного (мне известно более 8) количества статей посвященых практическому применению FORC диаграмм для анализа магнитной фракции естественных образцов вызывает естественное желание прокомментировать данное событие, в особенности, учитывая тот факт, что отечественных лабораторий данная методика пока недоступна (требуется полностью автоматизированный и высокочувствительный вибромагнетометр) и учитывая общую обстановку может быть недоступна еще лет 20. Значительная часть ныне ныне действующих субъектов отечественного магнетизма горных пород может до этого и не дожить. Обратим внимание на рис.3.с из вышеприведенной статьи. Красным цветом на нем приведен график, непосредственно получаемый из FORC диаграммы, а черным цветом дан график, который требует математической обработки. Обработка состоит в поиске наилучшего разложения исходной кривой на сумму двух модельных кривых, форма каждой из которых рассчитывается по теоретическим предположениям. Само такое разложение является одновременно и простым (так как входит в набор встроенных в MATCAD алгоритмов), и не простым (наподобие численного дифференцирования) действием, свидетельствующим об определенном уровне культуры авторов работы. То, что для молодого поколения англоязычных исследователей (Egli, Muxworthy) является рутинной процедурой, для наших авторов может оказаться недоступным. Мой опыт показывает, что подобная процедура (минимизация разложения исходной кривой методом Левенберга-Маккарта) используется нашими исследователями работающими в физике магнетизма и пока еще ни разу не использовалась русскоязычными авторами в области магнетизма горных пород. После такого длительного вступления высказываю собственное мнение относительно FORC диаграмм. Так как само получение FORC диаграммы является сложной и длительной экспериментальной процедурой, предсказываю, что в будущем оно не войдет в широкую практику и останется нишевой процедурой (наподобие методики расчета коэрцитивных спектров с вхождением 2-ой производной /Кочегура, 1968/) для особо развитых. Если не обращать на мелкие детали, то в сущности, FORC диаграмма дает два основных графика, например, рис.3с и 3е из вышеприведенной статьи, первый график характеризует распределение частиц в анализируемом образце по их микрокоэрцитивностям, второй – магнитостатическое взаимодействие между ними. Первый график можно получить за несколько минут путем анализа кривой нормального намагничивания. Второй график получить намного сложнее, но общую степень магнитостатического взаимодействия в ферримагнитной фракции образца можно определить по взаимному ходу кривой намагничивания образца из размагниченного (нулевое) состояния и из состояния насыщения. А мелкие детали взаимодействия вряд ли заинтересуют исследователей, проводящих массовый эксперимент по восстановлению палеонапряженности древнего магнитного поля. Имеется более интересная (в сравнении с FORC) методика, описанная в статье: Jackson, Carter-Stiglitz. Characterizing the superparamagnetic grain distribution f(V, Hk) by thermal fluctuation tomography. (есть на данном сайте), в которой, для восстановления распределения ф-м частиц по размерам используется набор петель гистерезиса по остаточной намагниченности измеренных при различных температурах, от гелиевой до комнатной. Несмотря на с FORC трудоемкость (решается обратная задача по большому массиву экспериментальных данных), с моей точки зрения данную методику, ждет значительно больший успех чем анализ FORC диаграмм.

Имя:

25-12-2007, 19:02

Появление значительного (мне известно более 8) количества статей посвященых практическому применению FORC диаграмм для анализа магнитной фракции естественных образцов вызывает естественное желание прокомментировать данное событие, в особенности, учитывая тот факт, что отечественных лабораторий данная методика пока недоступна (требуется полностью автоматизированный и высокочувствительный вибромагнетометр) и учитывая общую обстановку может быть недоступна еще лет 20. Значительная часть ныне ныне действующих субъектов отечественного магнетизма горных пород может до этого и не дожить. Обратим внимание на рис.3.с из вышеприведенной статьи. Красным цветом на нем приведен график, непосредственно получаемый из FORC диаграммы, а черным цветом дан график, который требует математической обработки. Обработка состоит в поиске наилучшего разложения исходной кривой на сумму двух модельных кривых, форма каждой из которых рассчитывается по теоретическим предположениям. Само такое разложение является одновременно и простым (так как входит в набор встроенных в MATCAD алгоритмов), и не простым (наподобие численного дифференцирования) действием, свидетельствующим об определенном уровне культуры авторов работы. То, что для молодого поколения англоязычных исследователей (Egli, Muxworthy) является рутинной процедурой, для наших авторов может оказаться недоступным. Мой опыт показывает, что подобная процедура (минимизация разложения исходной кривой методом Левенберга-Маккарта) используется нашими исследователями работающими в физике магнетизма и пока еще ни разу не использовалась русскоязычными авторами в области магнетизма горных пород. После такого длительного вступления высказываю собственное мнение относительно FORC диаграмм. Так как само получение FORC диаграммы является сложной и длительной экспериментальной процедурой, предсказываю, что в будущем оно не войдет в широкую практику и останется нишевой процедурой (наподобие методики расчета коэрцитивных спектров с вхождением 2-ой производной /Кочегура, 1968/) для особо развитых. Если не обращать на мелкие детали, то в сущности, FORC диаграмма дает два основных графика, например, рис.3с и 3е из вышеприведенной статьи, первый график характеризует распределение частиц в анализируемом образце по их микрокоэрцитивностям, второй – магнитостатическое взаимодействие между ними. Первый график можно получить за несколько минут получить при анализе кривой нормального намагничивания. Второй график получить намного сложнее, но общую степень магнитостатического взаимодействия в ферримагнитной фракции образца можно определить по взаимному ходу кривой намагничивания образца из размагниченного (нулевое) состояния и из состояния насыщения. А мелкие детали взаимодействия вряд ли заинтересуют исследователей, проводящих массовый эксперимент по восстановлению палеонапряженности древнего магнитного поля. Имеется более интересная (в сравнении с FORC) методика, описанная в статье: Jackson, Carter-Stiglitz. Characterizing the superparamagnetic grain distribution f(V, Hk) by thermal fluctuation tomography. (есть на данном сайте), в которой, для восстановления распределения ф-м частиц по размерам используется набор петель гистерезиса по остаточной намагниченности измеренных при различных температурах, от гелиевой до комнатной. Несмотря на с FORC трудоемкость (решается обратная задача по большому массиву экспериментальных данных), с моей точки зрения данную методику, ждет значительно больший успех чем анализ FORC диаграмм.