磁赤铁矿的几种类型与特点分析

• 作者: Jan BLOEMENDAL John SHAW Paul HESSE Tim ROLPH 刘秀铭 毛学刚 蒋建中
• 来源期刊: 中国科学（地球科学）
• 关键词: 磁性矿物 磁赤铁矿 古地磁 环境磁学 热稳定性 携带热剩磁
• 年，卷（期）: 2010,（5）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 592-602
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1007/s11430-010-0030-2

摘要

随着环境磁学的广泛开展和应用,最近20年来磁赤铁矿(γ-Fe2O3)被人们所日益熟悉.现在它已经被发现是一种地表十分常见的矿物,与磁铁矿常常相伴随,是氧化透水通气环境的很好指示矿物.它也是制造音乐和录像磁带的重要磁性材料,在工业有很广泛的用途.磁赤铁矿的人工合成一般由磁铁矿通过在低于300℃的氧化环境中加热几个小时甚至几天时间来形成.它受热不稳定而产生化学变化的磁学性质是其重要特点,即加热到250℃之后该矿物一般就会被不同程度转变成为赤铁矿.因此实际上无法测量其居里点.后来对人工合成磁赤铁矿样品研究进一步发现,该矿物受热可以部分热稳定,居里温度约为645℃.本文通过不同粒度人工磁铁矿系列样品进行热磁测量实验时发现,超细粒级(假单畴(PSD)和多畴(MD)细粒)磁铁矿在快速加热过程中,形成了完全热稳定的磁赤铁矿.而且,用同样的样品在另外加热炉中快速加热到700℃高温,并且在该温度停留10 min,然后冷却下来,也可以达到相同的效果.即由此两个过程形成的磁赤铁矿,再从室温加到700℃的居里温度测量过程几乎达到百分之百可逆,即完全对热稳定性特点.我们用X衍射和穆斯堡尔谱技术来鉴定和确认加热前的磁铁矿和快速加热形成的磁赤铁矿(和赤铁矿),并且比较其磁铁矿的磁滞迥线、高温磁化强度、低温热退磁和低温磁化率特性,结果表明,这种过程通过超细磁铁矿加热快速氧化形成完全可逆具有热稳定性质的磁赤铁矿,可能暗示着在某些加热环境形成的磁赤铁矿也可能携带热剩磁.根据磁赤铁矿是否受热不稳定及其表现形式,将它详细分成4种类型探讨分析.受热后部分稳定和完全稳定的磁赤铁矿应当具备携带热剩磁的能力.人工合成磁赤铁矿的温度与其反应时间可能有个互补关系.磁赤铁受热后稳定与否可能与多种因素有关,如受纯度大小、受热温度高低和时间长短等影响,粒度大小可能也是重要因素之一.磁赤铁矿可能如同磁铁矿,也有不同粒级超顺磁(SP)、单畴(SD)和MD对应着不同的磁学特点.细粒PSD氧化的人工磁铁矿在低温磁学测量显示为Verwey转换被"抑制"的现象,其根本原因可能是,氧化后磁铁矿的内核直径实际上已经达到或者接近该矿物的SD粒径,所以它的Verwey转换显得被"抑制".