Магнітні властивості мінералів

Ковалентні з’єднання мають, як правило, дуже слабкий магнетизм; магнітна сприйнятливість іонних з’єднань змінюється в більш широких межах і пов’язана з валентністю іонів. Так, Cu, C, Ti, які мають вільні електрони на внутрішніх орбітах, характеризуються підвищеним магнітним моментом і є парамагнітними. А в з’єднаннях іони Cu²⁺, C⁶⁺_2-, Ti⁴⁺ не мають незв’язаних електронів, тож їх мінерали діамагнітні. Діа- або парамагнітними є беззалізисті породоутворючі та акцесорні мінерали, магнітна сприйнятливість яких визначається хімічним складом і структурою решітки, а також типом кристалічного зв’язку. Реальні значення магнітної сприйнятливості мінералів можуть дещо відрізнятися від наведених в таблиці 8.23 за рахунок впливу ізоморфних домішок, дефектів і мінеральних домішок. Так, для графіту зафіксовані значення æ в діапазоні ‑80¼+2000×10^-6 од. СІ, а для кальциту - ‑7,5¼+39×10^-6 од. СІ.

Парамагнітна сприйнятливість залізовмісних силікатів і алюмосилікатів (табл.8.24) пов’язана, головним чином, із присутністю дво- і тривалентного заліза, яке, входячи до складу слюд, олівінів, піроксенів, гранатів і інших залізистих мінералів, створює підвищену парамагнітну сприйнятливість. Дослідження показали, що для більшості таких мінералів характерна змішана природа магнетизму - параферомагнітна. ЇЇ існування зумовлене парамагнітною сприйнятливістю чистих мінералів, яка не перевищує 200×10^-6 од. СІ, і феромагнітною сприйнятливістю сингенетичних та епігенетичних мікродомішок феромагнетиків. Вміст феромагнетиків (С_фм) у парамагнітних мінералах складає 10^-5-10^-1% і корелюється з залишковою намагніченістю насичення J_rs. Темноколірні мінерали метаморфічних порід у залежності від складу вихідних утворень містять різну (аж до повної відсутності) кількість мікродомішок феромагнетиків. Вищий вміст мікродомішок феромагнетиків, переважно магнетиту, є типовим для магнезіальних відмін фемічних мінералів.

Найбільш поширеними мінералами для яких є характерним прояв явища феромагнетизму є окисні з’єднання заліза - магнетит, титаномагнетит, маггеміт, гематит; із сульфідних мінералів - піротин. Слабкі магнітні властивості має ще ряд мінералів заліза (табл. 8.25). Найбільш стабільними параметрами для хімічно чистих феромагнітних мінералів є намагніченість насичення J_S і температура Кюрі. Інші параметри - магнітна сприйнятливість, залишкова намагніченість насичення, коерцитивна сила змінюються в значних межах і залежать від хімічного складу, механічних домішок, дефектів кристалічної гратки, а також від розмірів кристалів. Зокрема, із зростанням розмірів кристалів магнетиту зростає магнітна сприйнятливість, а коерцитивна сила, залишкова намагніченість насичення та залишкова термонамагніченість – зменшуються.

За магнітними властивостями можна виділити чотири основні групи мінералів:

1) беззалізисті діамагнітні і парамагнітні мінерали, що характеризуються дуже низькою магнітною сприйнятливістю, які складають основний об’єм магматичних і метаморфічних порід кислого складу;

2) залізисті феропарамагнітні мінерали, які складають значну частину об’єму порід основного й ультраосновного складу;

3) феромагнітні мінерали з дуже високою сприйнятливістю і часто дуже високою залишковою намагніченістю - характерні акцесорні мінерали магматичних і метаморфічних порід;

4) феромагнітні мінерали з низькими магнітними властивостями – специфічні, головним чином, для осадових і метасоматично-змінених порід.

Таблиця 8.23 - Магнітна сприйнятливість (в 10^-6 од. СІ) деяких діамагнітних і парамагнітних беззалізистих мінералів (дані наведено для хімічно чистих речовин за [9])

Таблиця 8.24 - Магнітна сприйнятливість (в 10^-3 од. СІ) деяких залізовмісних мінералів (за [9])

Таблиця 8.25 – Характерні значення магнітних властивостей деяких поширених феромагнітних мінералів (за [9])