Propiedades de Histeresis Magnética de la Magnetita: Tendencias con el Tamaño y la Forma de las Partículas

Resumen Las mediciones de histeresis magnética se realizan de manera rutinaria en las ciencias de la Tierra y planetarias para identificar registradores magnéticos geológicamente significativos y estudiar variaciones en entornos presentes y pasados. La interpretación de los datos de histeresis magnética en términos de estado de dominio y estabilidad paleomagnética son las principales motivaciones para llevar a cabo estas mediciones, pero las interpretaciones siguen estando plagadas de desafíos y ambigüedades. Para arrojar nueva luz sobre estas ambigüedades, hemos realizado un estudio micromagnético sistemático para cuantificar el comportamiento de histeresis magnética de la magnetita a temperatura ambiente como función del tamaño de las partículas (45–195 nm; diámetro de volumen esférico equivalente) y la forma (oblata, prolata y equante); nuestros modelos abarcan desde dominio único (SD) uniformemente magnetizado hasta estados de vórtice único no uniformemente magnetizado (SV). Dentro de nuestros modelos, la magnetización reducida asociada con partículas SV marca un límite claro entre la magnetita SD (≥0.5) y SV (<0.5). Además, identificamos tamaños y formas de partículas con coercitividad y coercitividad de remanencia inesperadamente bajas. Estas regiones de baja coercitividad corresponden a partículas de magnetita que típicamente tienen múltiples configuraciones posibles de estado de dominio magnético, que se han vinculado previamente a una zona de registradores magnéticos inestables. De todos los parámetros de histeresis investigados, la histeresis transitoria es la más sensible a las partículas que exhiben tal multiplicidad de estado de dominio. Cuando se compara la histeresis transitoria experimental con el comportamiento de paleointensidad, mostramos que un aumento en la transitoriedad corresponde a gráficos de Arai más curvados y resultados de paleointensidad menos precisos. Por lo tanto, sugerimos encarecidamente que el comportamiento transitorio debería medirse de manera más rutinaria durante las investigaciones magnéticas en rocas.