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磁不稳定区形态及地磁场记录特征的微磁模拟研究

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磁不稳定区形态及地磁场记录特征的微磁模拟研究

作者：王宇钦东华理工大学

学位级别：硕士

古地磁学方法研究的前提是将有效的地磁信息从地质样品中的磁性物质内提取出来,但是磁性物质本身就受诸多因素控制,例如粒径、化学改造、颗粒形状、剩磁状态等。近期发现处于84-100 nm粒径区域的颗粒磁晶各向异性能差异很小,这些颗粒在... 详细信息

古地磁学方法研究的前提是将有效的地磁信息从地质样品中的磁性物质内提取出来,但是磁性物质本身就受诸多因素控制,例如粒径、化学改造、颗粒形状、剩磁状态等。近期发现处于84-100 nm粒径区域的颗粒磁晶各向异性能差异很小,这些颗粒在冷却过程时受微扰动下极易产生不同方向的磁化,从而形成多种不同的剩磁状态,他们称这个粒径范围为“磁不稳定区”。“磁不稳定区”颗粒易产生与初始磁场不同的磁化方向,这对各类剩磁记录的解译造成不利的影响。然而国内外却鲜有人对“磁不稳定区”进行细致研究,因此本文尝试使用微磁模拟方法对其进行精细研究,观察其内部磁化特征以及加场下的演化规律,以此探究其对地磁场记录的具体影响。本文对粒径位于为79-104 nm的等维截角八面体颗粒以及粒径范围为97-137nm的轻微拉长型截角八面体磁铁矿颗粒使用有限元分析软件进行剖分。紧接着使用软件MERRILL进行了不同粒径颗粒在常温以及变温环境下的多次重复模拟,模拟其剩磁状态和磁滞参数以此来细致研究磁不稳定区的磁学性质。并且结合已发表的数据进行非线性拟合,以此来初步定量的研究磁不稳定区对古地磁的影响。结合实验结果分析,本文获得了以下结论:(1)等维截角八面体磁铁矿颗粒剩磁状态随粒径的演变遵循"SD→HSV→ESV"的演化规律,轻微拉长型截角八面体磁铁矿颗粒的剩磁状态随粒径的演变遵循同样的演化规律,这为研究SD-SV磁畴形态过渡提供了较好的参考。(2)等维截角八面体磁铁矿颗粒的磁不稳定区宽约30 nm,其中SD状态和HSV状态主导区域的边界位于78-79 nm,HSV状态和ESV状态主导区域的边界位于97-98nm。而轻微拉长型磁铁矿颗粒有很大差异,其磁不稳定区只存在HSV状态且粒径范围超过36 nm宽,其宽度以及位置都与等维截角八面体磁铁矿颗粒明显不同。而且初步定量分析的结果表明磁不稳定区中磁铁矿颗粒对地质样品所带来的影响不可忽略,这为进一步锁定磁不稳定区的影响范围及颗粒整体磁记录的稳定性评价提供了依据。(3)在降温过程中,磁不稳定区中的磁铁矿颗粒的剩磁状态会发生变化,磁滞参数随温度变化也不稳定,说明该区域磁铁矿颗粒不能稳定记录地磁场信息,这为提高热退磁法精度开拓了一个新的思路。

关键词：古地磁学微磁模拟磁不稳定区温度粒径

低温等径角挤压制备1050铝合金在磁退火后的均匀延伸率和屈服下降现象

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稀有金属材料与工程 2023年第9期52卷 2993-3002页

作者：何立子陈健陈庆伦韩宁李力爽王美洋王宇钦东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819

采用低温等径角挤压(cryoECAP)制备了超细晶(UFG)1050铝合金。采用拉伸试验、透射电子显微镜和电子背散射衍射等方法,研究了UFG 1050铝合金在90~210℃、无磁场和12 T强磁场下退火4 h后的拉伸行为和显微组织。1050铝合金经cryoECAP退火后... 详细信息

采用低温等径角挤压(cryoECAP)制备了超细晶(UFG)1050铝合金。采用拉伸试验、透射电子显微镜和电子背散射衍射等方法,研究了UFG 1050铝合金在90~210℃、无磁场和12 T强磁场下退火4 h后的拉伸行为和显微组织。1050铝合金经cryoECAP退火后,晶粒尺寸为0.70~1.28μm,极限抗拉伸强度与屈服强度之比小于1.24,均匀延伸率小于2.3%。随着退火温度从90℃上升到210℃,屈服下降现象变得明显,这是因为在拉伸变形过程中,为了维持所施加的应变速率,可动位错有所减少。均匀延伸率从1.55%下降到0.55%,位错密度从5.6×10^(14)m^(-2)下降到4.2×10^(13)m^(-2),大角度晶界含量从63.8%增加到70.8%,使得位错湮灭速率提升,从而导致了应变硬化能力的降低。在90~210℃的强磁场退火条件下,低含量的大角度晶界(61.7%~66.2%)可以提供一个较慢的位错湮灭速率,从而导致较高的均匀延伸率(0.64%~1.60%)和更慢的屈服点后的流变应力下降。

关键词：磁场退火超细晶均匀延伸率屈服点现象大角度晶界位错

几何形状控制下磁铁矿磁不稳定区的微磁模拟研究

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几何形状控制下磁铁矿磁不稳定区的微磁模拟研究

2022年中国地球科学联合学术年会

作者：王宇钦葛坤朋东华理工大学地球物理与测控技术学院

古地磁学研究的前提条件是将有效的剩磁信息从样品中提取出来,然而样品中的剩磁信息受很多因素影响,例如:粒径、磁畴状态、形状等.近期Nagy等人对80-1000 nm磁铁矿颗粒进行微磁模拟发现,在84-100 nm粒径区域内存在奇特的磁畴状态转换,...

古地磁学研究的前提条件是将有效的剩磁信息从样品中提取出来,然而样品中的剩磁信息受很多因素影响,例如:粒径、磁畴状态、形状等.近期Nagy等人对80-1000 nm磁铁矿颗粒进行微磁模拟发现,在84-100 nm粒径区域内存在奇特的磁畴状态转换,颗粒畴态从花状转变成难轴[0 0 1]指向的SV(HSV)状态而不是易轴[1 1 1]指向的SV(ESV)状态,这个区域的颗粒易产生和初始磁场不同的磁化方向,会对样品剩磁记录解译的准确性造成不利的影响.

关键词：

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磁铁矿粒径精细变化下的磁性特征研究

江西科学 2022年第1期40卷 129-133,176页

作者：王宇钦黄宇豪刘洋李静东华理工大学地球物理与测控技术学院南昌330013

在古地磁学研究中,精细粒径磁性样品中能否提取有效古地磁信息是古地磁学研究能否顺利开展的前提条件。基于这一问题,应用MERRILL软件对30 nm、60 nm、88 nm、150 nm截角八面体磁铁矿颗粒进行多次微磁模拟,发现:1)在常温下单畴(single d... 详细信息

在古地磁学研究中,精细粒径磁性样品中能否提取有效古地磁信息是古地磁学研究能否顺利开展的前提条件。基于这一问题,应用MERRILL软件对30 nm、60 nm、88 nm、150 nm截角八面体磁铁矿颗粒进行多次微磁模拟,发现:1)在常温下单畴(single domain,SD)、易轴指向单涡(easy-axis aligned single vortex,ESV)颗粒具有较高且稳定的矫顽力,而难轴指向单涡(hard-axis aligned single vortex,HSV)颗粒则存在波动;2)温度变化情况下,SD、ESV颗粒依旧保持较强的热稳定性,而HSV颗粒依旧存在波动。据此,推断SD结构与ESV结构磁铁矿颗粒可以作为古地磁学研究的良好信息载体。总之,该项研究在一定程度上拓宽了良好载磁颗粒的粒径范围,从而提高了有效古地磁信息的提取。

关键词：古地磁学微磁模拟磁畴状态磁滞回线

钻孔岩心重定向的古地磁学新方法及其在华南铀矿床岩心定向中的初步应用

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地球物理学报 2020年第8期63卷 3037-3049页

作者：葛坤朋谢基海应阳根仇登登王宇钦邓居智东华理工大学核资源与环境国家重点实验室南昌330013 东华理工大学地球物理与测控技术学院南昌330013 江西省核工业地质局261大队江西鹰潭344400 广东省核工业地质局293大队广州510800

基于岩石剩余磁化强度的矢量特性,使用古地磁学方法对钻孔岩心进行重新定向,对于解译地下构造、分析应力特征、判定成矿方向等问题具有重要意义.针对华南地区复杂构造下的倾斜钻孔岩心,本文构建了古地磁学岩心定向新方法理论,结合多次... 详细信息

基于岩石剩余磁化强度的矢量特性,使用古地磁学方法对钻孔岩心进行重新定向,对于解译地下构造、分析应力特征、判定成矿方向等问题具有重要意义.针对华南地区复杂构造下的倾斜钻孔岩心,本文构建了古地磁学岩心定向新方法理论,结合多次坐标转换和磁场一致性扫描,实现了基于黏滞剩磁的岩心重定向;设计了定向所需的成套古地磁学岩心定向、测量、取样装置,并将该方法和装置应用于华南铀矿钻孔的重定向,恢复后的岩心特征剩磁计算获得的早白垩世古地磁极位置与同期华南地块的极位置一致.该方法对地球物理深部探矿技术的改进有一定意义.此外,所设计的研究装置在古地磁学研究对象的拓展中也具有应用前景.

关键词：古地磁学岩心重定向坐标转换剩磁

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华南铀矿磁学研究方法及展望

华南铀矿磁学研究方法及展望

第二届全国矿产勘查大会

作者：葛坤朋刘青松邓居智王彦国王宇钦黄宇豪东华理工大学南方科技大学中国科学院大学

1前言2016年习近平总书记在全国创新大会上讲话指出:地球内部可利用的成矿空间分布从地表到地下1万米,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。因能够在一定程度上圈定铀矿床汇集的源头(深部大规模岩浆活动)以及铀成矿运移的有利...

1前言2016年习近平总书记在全国创新大会上讲话指出:地球内部可利用的成矿空间分布从地表到地下1万米,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。因能够在一定程度上圈定铀矿床汇集的源头(深部大规模岩浆活动)以及铀成矿运移的有利通道(深部大型断裂),磁法勘探等地球物理勘探方法是深部铀矿勘探的有效方法。在热液铀矿床为主要铀矿类型的华南地区,使用磁学技术准确探索深部火山通道以及基性岩深部交汇位置,将有可能成为该地区攻深找盲的关键点。

关键词：

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古地磁学在华南铀矿床深部找矿中的初步应用

古地磁学在华南铀矿床深部找矿中的初步应用

2022年中国地球科学联合学术年会

作者：葛坤朋刘青松谢基海邓居智王彦国王宇钦东华理工大学南方科技大学

华南铀成矿省是我国脉型铀矿分布最密集的铀矿省,该区域位于我国东南部,东以丽水—莲花山断裂带为界,西以钦杭古板块结合带为界,面积约40万km2。在该成矿省江西、广东境内,以及赣粤、赣湘粤、赣闽、湘粤交界处已发现多处火山岩型、花岗...

华南铀成矿省是我国脉型铀矿分布最密集的铀矿省,该区域位于我国东南部,东以丽水—莲花山断裂带为界,西以钦杭古板块结合带为界,面积约40万km2。在该成矿省江西、广东境内,以及赣粤、赣湘粤、赣闽、湘粤交界处已发现多处火山岩型、花岗岩型铀矿田,如相山矿田、下庄矿田等。随着浅层铀矿的持续消耗,铀矿勘查业已发展到攻深找盲阶段。地球物理方法(如磁法、重力等勘探方法)因其能够在一定程度上圈定铀矿床汇集的源头(深部大规模岩浆活动)以及铀成矿运移的有利通道(深部大型断裂),为铀矿床的深部勘探提供了有效途径。

关键词：

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磁不稳定区颗粒的微磁模拟及其影响探究

磁不稳定区颗粒的微磁模拟及其影响探究

2020年中国地球科学联合学术年会

作者：王宇钦葛坤朋东华理工大学

古地磁学方法的研究前提是将有效的地磁信息从地质样品的磁性物质中提取出来。然而,磁性物质本身就受诸多因素控制,例如粒径、化学改造、磁畴状态等。以前关于岩石和陨石中磁性晶体记录机制的理论都是基于晶体内部的磁性结构接近均匀的...

古地磁学方法的研究前提是将有效的地磁信息从地质样品的磁性物质中提取出来。然而,磁性物质本身就受诸多因素控制,例如粒径、化学改造、磁畴状态等。以前关于岩石和陨石中磁性晶体记录机制的理论都是基于晶体内部的磁性结构接近均匀的观点。但是,岩石或是陨石内部不仅仅只含有SD颗粒还有大量的PSD颗粒且占比不低,近期Nagy等发现当晶体尺寸过大,

关键词：

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钻头产生的干扰磁场对岩芯磁化影响的探讨

西部探矿工程 2021年第2期33卷 45-47,50页

作者：樊罡一谢浩然葛坤朋王宇钦刘洋李静东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 东华理工大学地球物理与测控技术学院江西南昌330013

在野外使用市面上的手持钻机采集古地磁小岩芯的过程中,小钻头自身会产生次级磁场。通过理论模拟计算,对该次级干扰磁场进行了定量评估。计算发现,钻头内部所产生的磁场峰值约为7500nT,相较于地磁场的25000~65000nT小了一个数量级。结... 详细信息

在野外使用市面上的手持钻机采集古地磁小岩芯的过程中,小钻头自身会产生次级磁场。通过理论模拟计算,对该次级干扰磁场进行了定量评估。计算发现,钻头内部所产生的磁场峰值约为7500nT,相较于地磁场的25000~65000nT小了一个数量级。结果证明岩石钻头所产生的次级磁场均不足以造成岩芯的被重新磁化,因此岩石钻头对内部磁性样品的影响可忽略。为微古地磁样品采集和利用提供了进一步拓展的理论依据。

关键词：岩石钻头古地磁学干扰磁场磁化强度