Вестник МГТУ. 2020, Т. 23, № 1.

Введение Магнитоупругий эффект, как известно, связан с изменением магнитного состояния тела примеханических напряжениях. При этом происходит изменение доменной структуры, которая определяет намагниченность вещества. Обратный магнитострикционный эффект достаточно хорошо изучен на кристаллах ферромагнетиков, однако не исключен и в таких сложных вещественных ансамблях, как горные породы. Более того, в настоящее время активно развивается направление контроля тектонического состояния горных массивов на основе анализа тектономагнитных аномалий (Тюремнов и др., 2008).Установлено, что намагниченность пород меняется под влиянием техногенных и природных процессов, а также статических нагрузок при высоких давлениях и температурах (Тюремнов, 2002; Исследования..., 1977; Лебедев и др., 1981; Фейман и др., 1977). Целью работы является изучение характера изменений магнитных свойств горных пород под действием упругих механических колебаний. Зависимость остаточной намагниченности от деформации, детально изученная в магнитных кристаллах, остается недостаточно исследованной в таких сложных гетерогенных комплексах, как горная порода. В отношении этих объектов выполняемые исследования важны с точки зрения рассмотрения возможных механизмов электромагнитных возмущений (Электромагнитные..., 1982; Сурков, 2000). Рядом исследований (Электромагнитные..., 1982; Сурков, 2000; Соболев и др., 2001; Zhirovaetal, 2013 и др.) показано, что часть этих эффектов, возможно, несет значение предвестников сильных землетрясений. Поэтому лабораторные наблюдения магнитоупругого эффекта могут быть полезны для определения деформаций в земной коре и диагностики напряженно-деформированного состояния в процессе подготовки землетрясений. Материалы и методы В настоящей работе магнито-акустические исследования выполнены на основе магнетитсодержащих пород и руд из следующих геологических структур Кольского региона: Ковдорский массив; структура хребта Серповидный; Оленегорская рудная структура; Нюсюкская дайка Печенгского района, секущая породы Кольского составного террейна; Панская расслоенная интрузия и структуры Куру-Ваара Беломорского подвижного пояса. В процессе исследований менялись такие параметры ультразвукового прозвучивания (УЗП), как амплитуда колебаний, направление фронта акустической волны и время воздействия. Исследование начато с изучения влияния амплитуды сигнала на намагниченность породы. Использован образец породы из структуры хребта Серповидный, который представлен магнетитсодержащим амфиболитом, условно обозначенным как СР001.Изучаемая порода (кубики СР001/02, СР001/05, СР001/06, СР001/10, СР001/16) была подвергнута воздействию механических колебаний с различной амплитудой. На первом этапе эксперимент выполнялся с использованием "монохромного сигнала, с относительно небольшой амплитудой, равной 5 В. При этом был задействован аппаратурный комплекс, в который входит генератор синусоидального сигнала Г3-102. В дальнейшем в ходе эксперимента использовался импульсный сигнал с большей амплитудой в 20 В, воспроизводимый импульсным генератором ГИ-1"(Жирова, 2016, с. 493). Время ультразвукового воздействия обоих сигналов составляло 60 с. Циклическое ультразвуковое прозвучивание образца производилось по всем направлениям и чередовалось с этапами размагничивания (Р). Процедура магнитной чистки образцов является необходимым элементом данного эксперимента. На практике используются различные методы чистки, в том числе термальная (Щербаков и др., 2017; Песков и др.,2014; Кулакова и др., 2017; Голованова и др., 2017; Бахмутов и др., 2014; Гнибиденко и др., 2014) и переменным полем (Главацкий и др., 2016; Матюшкин и др., 2016; Zhirova, 2015). В настоящей работе магнитная чистка заключалась в воздействии на образец переменного по амплитуде синусоидального магнитного поля. Изучалось влияние на остаточную намагниченность (ОН) не только амплитуды сигнала, но также и направления УЗП относительно вектора намагниченности при циклическом облучении и размагничивании породы ( Жирова, 2012 ). Использовались образцы трех различных генетических типов пород с разным содержанием ферромагнетика. Это образцы: магнетит-кальцитовой породы КВ001 (4 кубика: КВ001/03; КВ001/04; КВ001/06; КВ001/07), магнетитсодержащего амфиболита СР001 (18 кубиков: (СР001/01; СР001/02 и т. д.) и железистого кварцита ОЛ001 (10 кубиков: ОЛ001/01; ОЛ001/02 и т. д.). Названия отображают принадлежность к различным геологическим структурам: Ковдорскому массиву, структуре хребта Серповидный и Оленегорской рудной структуре. Изначальная намагниченность сильномагнитного образца КВ001 составляла около 100 А/м. Замеры значений намагниченности Оленегорского образца (ОЛ001) показали значения не более 32 А/м. Второй же образец (СР001) отличается минимальной естественной намагниченностью около 0,5 А/м. Образцы предварительно были подвергнуты процедуре магнитной чистки. Для используемых в исследовании пьезоэлектрических датчиков были построены амплитудно-частотные характеристики. С помощью специальной установки, включающей генератор импульсов, на образцы циклически воздействовали акустическими колебаниями в течение 60 с. При ультразвуковом облучении образцов происходила смена направления генерируемых колебаний относительно направления вектора намагниченности кубиков. На заключительном этапе исследования также было изучено влияние на остаточную намагниченность образцов такого параметра, как время акустического воздействия. С этой целью анализировались образцы из Ковдорского массива, Нюсюкской дайки Печенгского района, Панской расслоенной интрузии и структуры