Моделирование низкотемпературного окисления титаномагнетита для оценки сохранности "палеомагнитного" сигнала его термоостаточной намагниченности

         Информация о древнем магнитном поле Земли хранится в термоостаточной намагниченности крошечных ферримагнитных минералов, случайным образом рассеянных в пара/диамагнитной матрице горной породы. Для вулканических горных пород, таких как базальт, характерен титаномагнетит (ТМ) — твердый раствор магнетита (Fe₃O₄) и ульвошпинели (Fe₂TiO₄). ТМ в условиях поверхности Земли химически нестабилен и может быть подвержен процессам окисления и распада, что самым негативным образом сказывается на сохранности его палеомагнитной информации.   До настоящего времени остается непонятным: возможно ли корректно расшифровать информацию о древнем магнитном поле (палеонапряженность и палеонаправление) по образцам ТМ, испытавшим низкотемпературное (ниже температуры Кюри) однофазное окисление в естественных условиях? В данной работе было проведено лабораторное моделирование подобного процесса посредством отжига образцов базальта П72/4 рифтовой зоны Красного моря при повышенных температурах в магнитном поле.

         Показано, что определение палеонапряженности методом Телье-Коэ[Coe, 1967] по термоостаточной намагниченности (TRM) титаномагнетита можно считать надежным, если титаномагнетит испытал низкотемпературное однофазное окисление степени не более Z=0.5 в магнитном поле, близком по направлению к TRM: расчетное значение поля (B_calc), определенное после лабораторного окисление титаномагнетита базальта при температуре 260°С в магнитном поле (B_an) параллельном TRM, совпало в пределах погрешности с лабораторным полем (B_lab) создания TRM для времен отжига 12,5-400 часов (степень окисления титаномагнетита Z<0.5.) В случае окисления титаномагнетита в магнитном поле перпендикулярно TRM — результаты определения палеонапряженности не надежны: расчетное значение поля B_calc, определенное после отжига в магнитном поле B_an⊥TRMдля t=12 часов оказывалось завышенным на ~40%, а в случае t=400 и 1300 часов занижено на ~20% относительно поля создания TRM.

        Таким образом установлено, что определение палеонапряженности по базальтам, содержащим однофазно-окисленный ТМ, зависит от направления магнитного поля, действовавшего в процессе его низкотемпературного окисления.

1. Coe R. S. The Determination of Paleo-Intensities of the Earth’s Magnetic Field with Emphasis on Mechanisms Which Could Cause Non-Ideal Behavior in Thellier’s Method // Journal of geomagnetism and geoelectricity. Res. 19, № 3 (1967),157.