What Does the Archaeomagnetic Record of Fired Ceramics Reflect?

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

A complex of archaeomagnetic and rock-magnetic studies is conducted to compare the archaeomagnetic intensity determined by the Thellier–Coe and Wilson methods with the known “true” value of the geomagnetic field during the firing of the ceramic samples manufactured on February 21, 2017 in Myshkin, Yaroslavl region, Russia.

The obtained results show two different values of archaeomagnetic intensity corresponding to two temperature intervals. The values obtained in the low-temperature interval (∼150–350°C) are approximately 13 µT lower than the true value, while the values obtained in the interval of ∼350–600°C are fairly close to the “true” ones. The cause of the phenomenon is likely due to the presence of small magnetic grains in the ceramic under study, which are close in size to superparamagnetic ones and are capable of resuming their growth upon heating and reaching the particle sizes in a single-domain state.

The results of rock-magnetic studies suggest that thermoremanent magnetization in the studied ceramics is carried by grains of oxidized magnetite, hematite, and possibly ε-Fe2O3. 

全文:

受限制的访问

作者简介

O.  Pilipenko

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: pilipenko@ifz.ru
俄罗斯联邦, Moscow

G.  Markov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: gpmarkov@yandex.ru
俄罗斯联邦, Moscow

N.  Salnaya

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: natasavi@inbox.ru
俄罗斯联邦, Moscow

P.  Minaev

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: ps1100@ya.ru
俄罗斯联邦, Moscow

N.  Aphinogenova

Borok Geophysical Observatory, Branch of the Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: aphina312@mail.ru
俄罗斯联邦, Borok, Yaroslavl Region

参考

  1. Веселовский Р.В., Дубиня Н.В., Пономарев А.В. и др. Центр коллективного пользования Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН “Петрофизика, геомеханика и палеомагнетизм” // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13. № 2. 0579. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2-0579
  2. Виноградов Ю.К., Марков Г.П. О влиянии вторичного низкотемпературного прогрева на магнитное состояние многодоменного магнетита. Исследования в области палеомагнетизма и магнетизма горных пород / Щербакова В.В. (ред.). М.: ИФЗ РАН. 1989. С. 31–39.
  3. Сальная Н.В. Эволюция напряженности магнитного поля на территории Европейской части России во втором тысячелетии нашей эры. Дис. … канд. физ.-мат. наук. Санкт-Петербург. 2022. 210 с.
  4. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир. 1985. 272 с.
  5. Bukhtiyarova G.A., Shuvaeva M.A, Bayukov O.A., Martyanov O.N. Facile synthesis of nanosized ε-Fe2O3 particles on the silica support // Journal of Nanoparticle Research. 2011. V. 13. № 10. Pp. 5527–5534.
  6. Coe R.S. Paleointensities of the Earth’s magnetic field determined from tertiary and quaternary rocks // J. Geophys. Res. 1967. V. 72. P. 3247–3262.
  7. Coe R.S., Gromme S., Mankinen E.A. Geomagnetic paleointensity from radiocarbon-dated flows on Hawaii and the question of the Pacific nondipole low // J. Geophys. Res. 1978. V. 83. P. 1740–1756.
  8. Gromme C.S.,Wright T.L., Peck D.L. Magnetic properties and oxidation of iron-titanium oxide minerals in Alae and Makaopuhi lava lakes, Hawaii // J. Geophys. Res.1969. V. 74. P. 5277–5294.
  9. Kissel C., Laj C. Improvements in procedure and paleointensity selection criteria (PICRIT-03) for Thellier and Thellier determintions: application to Hawaiian basaltic long cores // Phys. Earth Planet. Inter. 2004. V. 147. P. 155–169.
  10. Kosterov A., Kovacheva M., Kostadinova-Avramova M., Minaev P., Salnaia N., Surovitskii L., Yanson S., Sergienko E., Kharitonskii P. High-coercvity magnetic minerals in archaeological baked clay and bricks // Geophys. J Int. 2021. V. 224. P. 1256–1271.
  11. Kurmoo M., Rehspringer J.L., Hutlova A., D’Orleans C., Vilminot S., Estournes C., Niznansky D. Formation of nanoparticles of ε-Fe2O3 from yttrium iron garnet in a silica matrix: an unusually hard magnet with a Morin-like transition below 150 K // Chem. Mater. 2005. V. 17. P. 1106–1114.
  12. Lowrie W. Identification of ferromagnetic minerals in a rock by coercivity and unblocking temperature properties // Geophys. Res. Lett. 1990. V. 17. P. 159–162.
  13. Nagata T., Arai Y., Momose K. Secular variation of the geomagnetic total force during the last 5000 years // J. Geophys. Res. 1963. V. 68. P. 5277–5281.
  14. Namai A., Sakurai S., Nakajima M., Suemoto T., Matsumoto K., Goto M., Sasaki S., Ohkoshi S. Synthesis of an electromagnetic wave absorber for high-speed wireless communication // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 1170–1173.
  15. Prevot M., Mankinen E.A., Coe R.S., Gromme S.C. The Steens Mountain (Oregon) geomagnetic polarity transition 2. Field intensity variations and discussion of reversal models // J. Geophys. Res. 1985. V. 90. № B12. P. 10417–10448.
  16. Roberts A.P., Cui Y., Verosub K.L. Wasp-waisted hysteresis loops: Mineral magnetic characteristics and determination of components in mixed magnetic systems // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 17909–17924.
  17. Rietveld H.M. A profile refinement method for nuclear and magnetic structures // J. Appl. Crystallogr. 1969. V. 2. P. 65–71.
  18. Selkin P.A., Tauxe L. Long-term variations in palaeointensity // Philos. Trans. R. Soc. London, Ser A. 2000. V. 358. P. 1065–1088.
  19. Shcherbakova V.V., Shcherbakov V.P., Heider F. Properties of partial thermoremanent magnetization in pseudosingle domain and multidomain magnetite grains // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 767–781.
  20. Thellier E., Thellier O. Sur l’intensité du champ magnéttique terrestre dans le passé historique et géologique // Ann. Geophys. 1959. V. 15. P. 285–378.
  21. Tronc E., Chaneac C., Jolivet J.P. Structural and magnetic characterization of ε-Fe2O3 // J. Solid State Chem. 1998. V. 139. P. 93–104.
  22. Wilson R.L. Paleomagnetism in Northern Iceland. Pt. 1: The thermal demagnetization of natural magnetic moments in rock // Geophys. J. Roy. Astr. Soc. 1961. V. 5. P. 45–69.
  23. Zijderveld J.D.A. Demagnetization of rocks: analysis of results. Methods in Paleomagnetism. Amstredam: Elsevier. 1967. P. 254–286.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. TMA results of two samples from different plates on the dependence of saturation magnetization Js on temperature T. Purple color corresponds to heating up to 450°C, pink color - up to 500°C, orange color - up to 600°C, blue color - up to 700°C. No. 1, No. 2 are plate numbers.

下载 (256KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Examples of thermomagnetic analysis by dependence of the residual saturation magnetization Jrs on temperature T. Bold line - the first heating, thin line - the second heating. No. 1, No. 2 - plate numbers.

下载 (160KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Results of stepwise thermomagnetic analysis on the dependence of magnetic susceptibility K on temperature T. Stepwise heating up to 400, 500 and 600°C. Red, orange, violet colors - heating. Blue, blue, green - cooling. No. 1, No. 2 - plate numbers.

下载 (344KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Magnetic hysteresis loops before removal of paramagnetic and diamagnetic contributions - thin line and after - bold line (a), (c). Remagnetization curves in the reverse magnetic gender (b), (d). No. 1, No. 2 - plate numbers.

下载 (309KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Dependences of residual coercivity Bcr (a) and coercivity Bc (b) on temperature.

下载 (177KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Lauri test. To create residual magnetization Jrs, the samples were magnetized in three orthogonal directions: (a), (c) - along the X axis in a magnetic field of 1.6 Tesla, along the Y axis in a magnetic field of 0.5 Tesla, along the Z axis in a magnetic field of 0.3 Tesla; (b), (d) - along the X axis in a magnetic field of 0.3 Tesla, along the Y axis in a magnetic field of 0.1 Tesla, along the Z axis in a magnetic field of 0.05 Tesla.

下载 (552KB)
索引源数据
8. Fig. 7. (a) - Stereographic projections of the main axes of the AMS ellipsoid in the coordinate system of samples, in which X and Y coordinate axes lie in the plane of "clay dough" rolling, and Z axis is perpendicular to this plane: K1 - maximum axis; K2 - intermediate axis; K3 - minimum axis of the AMS ellipsoid; (b) - plots of dependence of the degree of magnetic anisotropy P on magnetic susceptibility K.

下载 (197KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Examples of Zijderveld diagrams of NRM- (a) and TRM- (b) thermodemagnetization of pilot sample 1-1 to account for TRM anisotropy.

下载 (217KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Examples of Arai-Nagata (a), (c), (e) and Zijderveld (b), (d), (f) diagrams with cooling rate of 1°/s and Arai-Nagata (g) and Zijderveld (h) diagrams with cooling rate of 0.2°/s. Numbers near the points indicate heating temperatures in °C.

下载 (882KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Examples of Arai-Nagata (a), (c) and Zijderveld (b), (d) diagrams with a cooling rate of 1°/s. The calculation of the magnetic field archeonvoltage was carried out practically over the entire temperature range. The numbers near the points indicate heating temperatures in °C.

下载 (400KB)
索引源数据
12. Fig. 11. Temperature demagnetization curves of NRM and TRMlab - (a), (c). NRM(TRMlab) dependence curve - red line (b), (d). The blue line is a linear approximation. Numbers near the points on the curve denote heating temperatures in °C.

下载 (538KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

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».