Ферромагнетики
Атомы Fe с заполненными внешними орбитами создают ферромагнитные минералы. Не заполненные внешние орбиты создают магнитные моменты у минералов Co, Ni, Ga.
Электроны в атомах ферромагнетиков также скомпенсированы не полностью. Спиновые моменты электронов параллельны и в отсутствии
магнитного поля создают самопроизвольную намагниченность, т.е. у ферромагнетиков имеется остаточная намагниченность J n > 0.
Если спиновые моменты электронов атомов параллельны, но разнонаправлены, то содержащие их минералы называются антиферромагнетики. Они намагничиваются очень слабо.
Слабые ферромагнетики называют – ферримагнетиками (или парамагнетиками).
Ферромагнетик, нагретый до температуры Кюри теряет ферромагнитные свойства и переходит в парамагнетик; остывший он имеет термоостаточную намагниченность J r t ( а если меньше, чем до температуры Кюри – частичную термоостаточную намагниченности J rt p).
Больше всего ферромагнетиков содержится в базальтах и габбро, меньше в гранитах.
К ферромагнитным минералам относятся:
Магнетит с
= (8–25) ед.СИ;
Титаномагнетит, представляющий собой раствор магнетита в ульвошпинели. Его = 13•10-5;
маггемит образуется при частичном окислении магнетита. Он имеет = (8–25) ед.СИ. При нагревании переходит в гематит;
гематит – антиферромагненик. Его = (1–13)•10–5 ед.СИ;
пирротин – может быть ферромагнетиком с = (80– 2000) •10-5 ед.СИ или ферримагнетиком с меньшей , что зависит от содержания иона Fe +3;
сидерит; он слабомагнитен, его = (200–700) •10-5 ед.СИ.
Структура расположения магнитных доменов ферромагнетиков дана на рисунке 2а. Процесс намагничивания ферромагнетиков, имеет обратимый характер, что показано на рис.2,б. Эта зависимость называется «петлей магнитного гистерезиса».
Рис. 2.а. Рис. 2.б.
Здесь по оси абсцисс отложена напряженность магнитного поля Н, по оси ординат - интенсивность намагничивания J :
Jr – остаточная намагниченность, приобретаемая образцом, если Н не достигла величины Нs . Если Н достигает Нs , то наступает нормальная намагниченность насыщения Js. При уменьшении Нs до нуля, намагниченность уменьшается до J rs; это остаточная намагниченность насыщения.
Напряженность магнитного поля Земли гораздо ниже, чем намагниченность насыщения Нs . Для размагничивания породы необходимо чтобы магнитное поле достигло напряженности –Нс. Эта величина называется коэрцетивной силой.
Магнитная жесткость минерала определяется отношением Jrs /J s . Её величина колеблется от 0 до 1. Петля гистерезиса имеет прямоугольную форму, если J rs = J s. (Такие магнетики применялись ранее для создания магнитной памяти).
Чем больше магнитная жесткость минерала, тем бòльшая магнитная сила Нс, необходимая для его размагничивания. Размагниченный ферромагнетик
состоит из очень мелких областей (доменов) намагниченных до насыщения. Но из-за хаотической их ориентировки суммарный магнитный момент близок к нулю. В слабых магнитных полях структура ферромагнетика оказываются однодоменной. В этом случае J = H, где J i = J (Н) – J (0) – индуцированная намагниченность.
Магнитные свойства породы характеризуются также фактором Q = Jn / J i , где Jn – остаточная намагниченность породы в отсутствии магнитного поля Земли.