Магнітні властивості ґрунтів

Всі ґрунти у більшій чи меншій мірі володіють магнітними властивостями. Це зумовлено тим, що основна частина ґрунтотворних і породотворних мінералів відноситься до групи парамагнетиків. Крім того, у ґрунтах та породах практично завжди міститься деяка кількість феромагнітних з'єднань (магнетит, ільменіт, гематит та ін.).

У якості параметрів, які характеризують магнітні властивості ґрунтів, зокрема порід, переважно використовують величини магнітної сприйнятливості, залишкової намагніченості та ін.

Намагніченістю (І) називається результативний магнітний момент одиниці об'єму ґрунту, який викликаний однорідним магнітним полем. Ця величина представляє соболю вектор і вимірюється у гс/см³.

Для одних речовин (феромагнетиків) намагніченість є складною функцією зовнішнього магнітного поля, для інших (діа- і парамагнетиків) - у визначених інтервалах полів і температур ця функція може бути лінійною:

І = X * Н, де

І - намагніченість;

Н - напруженість магнітного поля;

X - магнітна сприйнятливість.

Магнітна сприйнятливість є коефіцієнтом пропорційності між намагніченістю і зовнішнім магнітним полем, яке її створило, чисельно дорівнює відношенню намагніченості до напруженості магнітного поля:

X = I/H

Магнітна сприйнятливість є одною із важливих характеристик магнітних властивостей. За її величиною всі речовини формально поділяють на два класи: якщо х <0> то матеріал відносять до класу діамагнетиків (у них величина х має порядок 10), якщо X > 0, то до класу парамагнетиків (х порядку 10"⁶). Деякі матеріали характеризуються позитивною магнітною сприйнятливістю і високими її значеннями (10-10⁵). Вони можуть мати дуже сильну намагніченість. Такі матеріали називають феромагнетиками. Приналежність мінералів до того чи іншого класу визначається структурою електронних оболонок атомів, які входять до складу мінералу, і структурою його кристалічної решітки.

До діамагнітних мінералів відносяться багато самородних металів (мідь, цинк, срібло, золото та ін.), сірка, графіт, а також такі важливі породотворні і ґрунтотворні мінерали, як кварц, кальцит, гіпс, ангідрит, галіт. Серед гірських порід до чистих діамагнетиків можуть бути віднесені кам'яна сіль, крейда і вапняк.

Більша частина мінералів у гірських породах відноситься до групи сильних парамагнетиків (пірит, рутил, епідот, турмалін, шпінель, авгіт, рогова обманка, сидерит, доломіт, біотит і ін.).

До власне феромагнетиків відносяться самородне залізо, магнітна сприйнятливість якого досягає тисяч одиниць. Більшість мінералів заліза є феромагнетиками (магнетит, титано-магнетити, піротин та ін.). Магнітна сприйнятливість магнетиту досягає 20, у інших мінералів - не більше 0,4.

Магнітні властивості ґрунтів визначаються їх хіміко-мінералогічним складом і структурою - співвідношенням у ґрунтах діа-, пара- і феромагнітних мінералів та їхнім взаємозв'язком. Однак ведуча роль у створенні визначених магнітних властивостей ґрунтів належить феромагнетикам, оскільки їхня магнітна сприйнятливість переважно на багато порядків перевищує магнітну сприйнятливість основних породотвірних діа- та парамагнітних мінералів.

Найбільшою магнітною сприйнятливістю характеризуються породи магматичного походження, у метаморфічних порід вона менша, в порівнянні з магматичними. Осадові породи переважно практично немагнітні або дуже слабомагнітні.

Магнітні властивості мають значення при формуванні різних типів порід і ґрунтів, особливо тонкодисперсних глинистих різновидностей, оскільки магнітні властивості мінералів і магнітне поле суттєво впливають на процес осадження глинистих порід і формування їх структурно-текстурних особливостей, відповідно, на механічні та реологічні властивості як глинистих суспензій, так і сформованих осадів. Особливо сильною є дія магнітного поля на формування мезоструктури глинистих порід. Збільшення напруженості магнітного поля викликає зростання агрегованості частинок і підвищення орієнтації як самих частинок, так і їх агрегатів.

Поиск по сайту: