В горных породах за намагничивание ответственно смещение доменных границ, а не вращения вектора спонтанной намагниченности – Is, по-видимому, и поэтому термоостаточная намагниченность – Irt тоже происходит за счет смещения доменных границ.
При этом ось трудного намагничивания магнитного момента M связана с преодолением потенциального барьера высотой – Eδ, с учетом последнего можно вычислить время релаксации – tr по формуле
, (1)
где ω0 – характерная частота для преодоления потенциального барьера;
к – постоянная Больцмана.
Зная, что потенциальный барьер обладает высотой, которую можно вычислить по формуле
, (2)
где 
Гн / м – магнитная постоянная;
Nδ – размагничивающий фактор;
Is – намагниченность насыщения.
При повышении температуры высота потенциального барьера и время релаксации – tr растут при росте температуры. Это означит, что для каждой области имеется некоторая температура Tb, при которой tr = t0.
Учитывая этот факт в формуле (1), имеем
кTb = Eδ / 25, (3)
где Tb – блокирующая температура, ниже которой направление магнитного момента «замораживается».
Такое «замораживание» магнитных моментов и есть процесс образования частичной термоостаточной намагниченности – Irt.
Цель данной работы – экспериментально исследовать частичную термоостаточную намагниченность горных пород габбро-базальта и базальта при малых внешних магнитных полях и комнатной температуре.
Материалы и методы исследования
Ранее нами в работах [1, 2] разработана методика измерения термоостаточной намагниченности горных пород. Зная термоостаточную намагниченность горной породы, можно определить частичную термоостаточную намагниченность при охлаждении от T1 до T2 при воздействии внешнего магнитного поля – Hех, приложенном только в данном интервале температур [3]:
, где T1 > T2. (4)
Используя предложенную в работах [1, 2] методику, авторы впервые экспериментально исследовали частичную термоостаточную намагниченность горных пород (габбро-базальта и базальта) Карачаево-Черкесии (Северный Кавказ). Образцы были взяты из Зеленчукского района, водораздел р. Маруха, Карачаево-Черкесии (Северный Кавказ), с номером буровой скважины и возрастом соответственно 7/1051, 17/1942 и 
[4, 5].
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты экспериментальных исследований частичной термоостаточной намагниченности горных пород габбро-базальта и базальта приведены на рис. 1.
Из рисунка видно, что при охлаждении в магнитном поле в интервале ниже Tкр – критической температуры наиболее выгодно для образования частичной термоостаточной намагниченности.
Полученные кривые частичной термоостаточной намагниченности 
– горной породы габбро-базальт в процессе охлаждения более крутые вблизи блокирующей температуры – Tb. А кривая горной породы базальт (рис. 1) проходит выше кривой габбро-базальта и более крутая. По-видимому, это связано с наличием в горной породе базальт ферромагнитных минералов с различными температурами Кюри. Причем каждый домен имеет свою блокирующую температуру – Tb, которая ниже температуры Кюри. Блокирующая температура – Tb зависит от константы анизотропии, магнитострикции, напряжения, формы и размеров горных пород.
Величина частичной термоостаточной намагниченности 
связана с температурным интервалом, в течение которого образец остывал в магнитном поле [6], что можно найти по формуле
. (5)
Сравнивая количественно полученные результаты на рис. 1, имеем
, (6)
, (7)
что частичная термоостаточная намагниченность подчиняется аддитивному закону.
Далее, можно найти сумму этой закономерности, которая равна
, (8)
где 
Рис. 1. Частичная термоостаточная намагниченность: (о) – габбро-базальт; (х) – базальт
А пунктирные кривые (рис. 1) изображают следующие кривые:
(9)
(10)
На основании формул (9) и (10) получаем
(11)
Если T1 > T2, то имеем
, (12)
где 
– характеристическая функция частичной термоостаточной намагниченности.
На рис. 2 приведены результаты температурных изменений частичной термоостаточной намагниченности горных пород габбро-базальта и базальта. Из рисунка видно, что частичная температурная намагниченность – 
не обратима по отношению к температуре в отсутствие внешнего поля до тех пор, пока T2 > T и изменяется необратимо при T > T2, исчезает при T = T2 – происходит терморазмагничивание [7].
Учитывая закон аддитивности и терморазмагничивания для частичной термоостаточной намагниченности, имеем
, (13)
где Tc > T1 > T0, Tc – комнатная температура.
. (14)
Получено, что
, (15)
где 
является остатком 
после размагничивания при нагревании до T1.
Заключение
1. Частичная термоостаточная намагниченность горных пород габбро-базальта и базальта при охлаждении от T1 до T2 во внешнем магнитном поле – Hех не зависит от намагниченности, полученной при остывании в поле, приложенном в других температурах.
2. Количественное сравнение кривых частичной термоостаточной намагниченности горных пород габбро-базальта, базальта приводит к закону аддитивности.
3. Частичная термоостаточная намагниченность устойчива по отношению а) к размагничивающему действию переменного магнитного поля; б) обратным магнитным полям, необходимым для ее разрушения в горных породах габбро-базальт, базальт; в) при комнатной температуре не изменяется в течение длительного времени.
4. В области остаточной намагниченности образцов габбро-базальта и базальта каждый домен имеет свою блокирующую температуру – Тb, которая находится ниже температуры Кюри.
Рис. 2. Температурные изменения 
при H = 0 горной породы базальт (изменение обратно при T < T2 )
5. Блокирующая температура – Тb в области частичной термоостаточной намагниченности зависит от константы анизотропии, от магнитострикции, от напряжения, от формы и размера горных пород габбро-базальта и базальта.
6. Полученные результаты и предложенная методика измерения магнитных свойств горных пород использованы и успешно внедрены Управлением по недропользованию Карачаево-Черкесской Республики, что зафиксировано Актом о внедрении.
Библиографическая ссылка
Урусова Б.И., Болатчиева М.С.-Х., Узденов Ш.Х. ОСОБЕННОСТИ ЧАСТИЧНОЙ ТЕРМООСТАТОЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕСИИ (СЕВЕРНЫЙ КАВКАЗ) // Успехи современного естествознания. – 2023. – № 4. – С. 115-119;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=38033 (дата обращения: 20.04.2024).