磁畴构造铁磁性物质分成许多小的区域

5.3　磁畴构造

铁磁性物质分成许多小的区域，每个小区域内自发磁化的指向各不相同，这种小区域称为磁畴。说起磁畴，我上大学二年级的时候，霍秉权教授讲授电磁学，当时要求学生写学年论文，所谓学年论文，就是一篇读书报告。霍秉权教授指定Physical Review（物理评论）上一篇有关磁畴的论文，要我阅读并写出报告。没想到后来我的一生中，主要的精力竟是从事与磁学有关的磁法勘探，当时我还没有转学地球物理勘探。岩石的磁性特征与岩石中磁性矿物颗粒的成分、数量以及微结构有关，岩石中磁性矿物颗粒数量一般不多。所谓微结构，特别是指颗粒大小、形状以及结晶程度。微结构对颗粒的磁畴状态有很大的影响。磁畴构造的最重要的控制因素是颗粒的大小。当颗粒相当小的时候，颗粒就形成单磁畴（单畴）构造（Single Domain structure，SD），它具有均匀的自发磁化。磁铁矿颗粒小于0.03μm时，就形成单畴构造。超细的SD颗粒的磁矩很容易顺着外磁场排列，因而具有很大的磁化率，这种特性称为超顺磁性（superparamanetism，SPM），这种颗粒称为超顺磁（SPM）颗粒。稍大一点的颗粒可以保持剩余磁化，这些稳定的SD颗粒是许多岩石剩磁的重要载体。颗粒体积再增大，颗粒就分成多个磁畴，各个磁畴的磁化方向各不相同。MD颗粒的剩磁比SD颗粒的剩磁更容易消磁，就是说磁性比较“软”，而且磁化强度也小很多。大于20μm的磁铁矿颗粒呈现MD的特性。大小在0.03～20μm之间的颗粒，其特性介于SD与MD之间，称为膺单畴（pseudosingle domain，PSD）颗粒。几微米大小的PSD颗粒磁性比较“硬”，具有较强的剩磁。因此，在许多岩石中，尽管PSD颗粒含量很少，却是最重要的剩磁载体。比较大的MD颗粒对岩石的磁化率贡献大^［2］。

总之，在SPM大小界限以上，某些重要的磁性特征随颗粒增大的变化趋势是：剩磁减小，磁化率增加。几种磁性矿物的超顺磁颗粒大小界限和单畴颗粒大小的临界值见表51。

表5-1　超顺磁颗粒大小界限和单畴临界大小

磁铁矿的自发磁化强度是480G［1G＝1000A/m（SI）］，这就是单畴磁铁矿的磁化强度。多畴磁铁矿的饱和磁化强度是40～50G。磁铁矿的居里点T_c是578℃。

实际上我国磁铁矿矿石最大的剩磁只有0.13G，一般只有0.06G，磁化率只有4π×（0.1～0.2）SI，感应磁化强度J_I≈0.05～0.1G^［3］。

由以上数据可知，如果火成岩中含有及少量的单畴磁铁矿颗粒，这种火成岩就可能具有可观的剩余磁化。至于形成的条件，就要了解所经历的地球物理与地质历史。