Магнитные граниты

Магнитные граниты

Магнитные граниты представляют собой разновидность гранитных пород, характеризующуюся повышенным содержанием ферромагнитных минералов. Основными минералами, определяющими магнитные свойства этих гранитов, являются магнетит (Fe₃O₄), гематит (Fe₂O₃), и иногда титаномагнетит ((Fe,Ti)₃O₄).

Кварц и полевой шпат — составляют основную часть гранитной матрицы. Их роль в магнитных свойствах минимальна, однако они влияют на механическую стабильность породы и распределение магнитных минералов.
Магнетит — главный носитель ферромагнитного отклика. Его концентрация напрямую связана с величиной намагниченности и коэрцитивной силы гранита.
Гематит и титаномагнетит — обеспечивают слабую ферримагнитную и антиферромагнитную компоненты, что приводит к сложной температурной и полевой зависимости намагниченности.

Минералы в граните обычно распределены неравномерно: магнетит концентрируется в жилах, вкраплениях или субмикронных зернах, что создаёт локальные магнитные аномалии.

Магнитные свойства

Магнитные граниты демонстрируют широкий диапазон свойств в зависимости от концентрации и состояния магнетита:

Насыщенная намагниченность (Mₛ) — зависит от объёма ферромагнитных минералов и их кристаллографического состояния. Крупные зерна магнетита дают высокую Mₛ, а мелкозернистый магнетит (сверхтонкие частицы) увеличивает влияние суперпарамагнитного поведения.
Коэрцитивная сила (Hc) — определяется дефектами кристаллической решётки и размером зерен магнетита. У гранитов с преобладанием крупных кристаллов Hc низкая, у тонкозернистых — высокая.
Реманентная намагниченность (Mr) — сохраняется после снятия внешнего магнитного поля. В магнитных гранитах Mr может составлять до 20–40% от насыщенной намагниченности.

Температурная зависимость

Магнитные свойства гранитов проявляют сложную температурную зависимость:

Температура Кюри для магнетита около 580 °C. При нагреве выше этой температуры ферромагнитная намагниченность исчезает, и минерал переходит в парамагнитное состояние.
Магнитная аномалия при низких температурах возникает из-за присутствия гематита и титаномагнетита. Эти минералы могут демонстрировать феромагнитные или антиферромагнитные переходы при 200–680 K.

Геофизические методы исследования

Магнитные граниты активно изучаются с помощью геофизических методов, что позволяет оценивать их распределение и свойства:

Магнитная съемка — выявляет локальные аномалии за счёт контрастного содержания магнетита.
Магнитная спектроскопия — позволяет определить тип и размер ферромагнитных минералов.
Термическое размагничивание — используется для идентификации минералов по их температуре Кюри и коэрцитивным свойствам.

Генетические аспекты

Магнитные граниты формируются в магматических очагах, где условия остывания и насыщение магмы железом определяют концентрацию ферромагнитных минералов:

Медленное остывание способствует формированию крупных кристаллов магнетита, что увеличивает насыщенную намагниченность.
Быстрое остывание приводит к мелкозернистой структуре, усиленному суперпарамагнитному поведению и повышенной коэрцитивной силе.

Кроме того, метаморфические процессы могут изменять состав и структуру магнитных минералов, создавая вторичные магнитные аномалии.

Практическое значение

Магнитные граниты имеют важное значение в геофизике, палеомагнетизме и инженерных изысканиях:

Служат индикаторами железосодержащих зон и полезных ископаемых.
Используются для определения древних направлений магнитного поля Земли.
В строительстве требуют учета повышенной намагниченности, влияющей на точность геофизических приборов и магнитных компасов.

Ключевые моменты

Магнитные свойства определяются содержанием и структурой магнетита.
Насыщенная и реманентная намагниченность зависят от размера зерен и кристаллического состояния ферромагнитных минералов.
Температурная зависимость отражает переходы ферромагнитных и антиферромагнитных компонентов.
Геофизические методы позволяют картировать распределение и оценивать магнитные свойства гранитов.
Генезис гранитов и скорость охлаждения магмы критически влияют на концентрацию и морфологию магнитных минералов.