Theory of Anhysteretic Remanent Magnetization of Single-Domain Grains

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Abstract—A new approach to the solution of kinetic equations describing the process of formation of anhysteretic remanent magnetization (ARM) is proposed, which made it possible to accelerate the numerical calculation of the process of formation of ARM by two orders of magnitude for uniaxial oriented non-interacting single-domain particles, while practically not yielding in accuracy to a strict numerical solution. It follows from the calculation results that the susceptibility of ARM is entirely determined by the magnitude of the particle’s coercivity parameter. The data of the previous approximate calculations of ARM value are compared with the exact results presented here and it is shown that the discrepancy between the exact data and the approximate estimates increases with the growth of g, but remains relatively small, within 23%. The proposed algorithm for the rapid calculation of kinetic equations allows us to analyze with physical rigor the method of pseudo-Thellier estimation of paleointensivity for an ensemble of single-domain particles, which is supposed to be done in subsequent works.

About the authors

V. P. Shcherbakov

Borok Geophysical Observatory, Schmidt Institute of Physics of the Earth

Author for correspondence.
Email: shcherbakovv@list.ru
Russia, 152742, Yaroslavl Region, , Borok

N. K. Sycheva

Borok Geophysical Observatory, Schmidt Institute of Physics of the Earth

Author for correspondence.
Email: sycheva@borok.yar.ru
Russia, 152742, Yaroslavl Region, , Borok

References

  1. Борисова Г.П., Шолпо Л.Е. О возможности статистических оценок палеонапряженности геомагнитного поля // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1985. № 7. С. 71–79.
  2. Грибов С.К., Щербаков В.П., Цельмович В.А., Афиногенова Н.А. Свойства термохимической остаточной намагниченности, образованной при медленном лабораторном охлаждении титаномагнетитсодержащих базальтовых образцов от различных температур, и результаты применения к ней методики Телье // Физика Земли. 2021. № 6. С. 107–121. https://doi.org/10.31857/S0002333721060016
  3. Нагата Т. Магнетизм горных пород. М.: Мир. 1965. 348 с.
  4. Щербаков В.П., Грибов С.К., Афиногенова Н.А., Цельмович В.А. Однофазное окисление ферримагнитных зерен как причина L-образной формы диаграмм Араи–Нагата // Физика Земли. 2020. № 5. С. 70–80. https://doi.org/10.31857/S0002333720050105
  5. Щербаков В.П., Щербакова В.В. О магнитостатическом взаимодействии в системе однодоменных зерен // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1975. № 9.
  6. Щербаков В.П., Щербакова В.В. К расчету термоостаточной и идеальной намагниченностей ансамбля взаимодействующих однодоменных зерен // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. 1977. № 6. С. 69–83.
  7. Brown W.F. Thermal fluctuation of a single-domain particle // Phys. Rev. 1963. V. 130. P. 1677–1686.
  8. de Groot L.V., Biggin A.J., Dekkers M.J., Langereis C.G., Herrero-Bervera E. Rapid regional perturbations to the recent global geomagnetic decay revealed by a new Hawaiian record // Nat. Commun. 2013. V. 4. https://doi.org/10.1038/ncomms3727
  9. de Groot L.V., Dekkers M.J., Visscher M., ter Maat G.W. Magnetic properties and paleointensities as function of depth in a Hawaiian lava flow // Geochem. Geophys. Geosyst. 2014. V. 15. P. 1096–1112.
  10. de Groot L.V. et al. High paleointensities for the Canary Islands constrain the Levant geomagnetic high // Earth planet. Sci. Lett. 2015. V. 419. P. 154–167.
  11. de Groot L.V., Pimentel A., Di Chiara A. The multi-method paleointensity approach applied to volcanics from Terceira: full-vector geomagnetic data for the past 50 kyr // Geophys. J. Int. 2016. V. 206(1). P. 590–604.
  12. Dunlop D., Ozdemir O. Rock magnetism. Fundamentals and frontiers. Cambridge University Press. 1997. 573 p.
  13. Egli R., Lowrie W. Anhysteretic remanent magnetization of fine magnetic particles // Journal of Geophysical Research. 2002. V. 107. № B10. P. 2209, https://doi.org/10.1029/2001JB000671
  14. Jaep W.F. Anhysteretic magnetization of an assembly of single-domain Particles // J. Appl. Phys. 1969. V. 40. P. 1297– 1298.
  15. Néel L. Some theoretical aspects of rock-magnetism // Advances in Physics. 1955. V. 4(14). P. 191–243. https://doi.org/10.1080/00018735500101204
  16. Paterson G.A., Heslop D., Yongxin P. The pseudo-Thellier palaeointensity method: new calibration and uncertainty estimates // Geophys. J. Int. 2016. V. 207. P. 1596–1608. https://doi.org/10.1093/gji/ggw349
  17. Shaw J. A new method of determining the magnitude of the paleomagnetic field // Geophys. J. R. Astron. Soc. 1974. V. 39. P. 133–141.
  18. Shcherbakov V.P., Lhuillier F., Sycheva N.K. Exact Analytical Solutions for Kinetic Equations Describing Thermochemical Remanence Acquisition for Single-Domain Grains: Implications for Absolute Paleointensity Determinations // JGR Solid Earth. 2021. V. 126. № 5. P. 1–24. https://doi.org/10.1029/2020JB021536
  19. Stacey F.D., Banerjee S.K. The physical principles of the rock magnetism. Elsevier, Amsterdam. 1974. 195 p.
  20. Sugiura N. ARM, TRM, and magnetic interactions: concentration dependence // Earth Planet. Sci. Lett. 1979. V. 42. P. 451–455.
  21. Tauxe L., Pick T., Kok Y.S. Relative paleointensity in sediments: A pseudo-Thellier approach // Geophys. Res. Lett. 1995. V. 22. P. 2885–2888.
  22. Victora R.H. Predicted time dependence of the switching field for magnetic materials // Phys. Rev. Lett. 1989. V. 63. P. 457–460.
  23. Walton D. A theory of anhysteretic remanent magnetization of singledomain grains // J. Magn. Magn. Mater. 1990. V. 87. P. 369–374.
  24. Wohlfarth E.P. A review of the problem of fine-particle interactions with special reference to magnetic recording // J. Appl. Phys. 1964. V. 35. P. 783–790.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (427KB)
3.

Download (87KB)
4.

Download (210KB)
5.

Download (149KB)
6.

Download (60KB)
7.

Download (92KB)
8.

Download (69KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».