Low- and high-temperature oxidation of titanomagnetite in relation to irreversible changes in the magnetic properties of submarine basalts

Abstract

Re‐examination of the sintering process of Akimoto, Katsura, and Yoshida indicates that titanomagnetite made according to this process does not undergo low‐temperature oxidation to a single‐phase cation‐deficient spinel (γ‐titanomaghemite) but instead oxidizes and unmixes to Mtss and Ilss at about 350–400°C, and Mtss, Ht, rutile, and pseudobrookite at about 600°C. Since this unmixing (high‐temperature oxidation) reduces the Ti content in the spinel phase, the saturation magnetization Js and Curie point increase up to 4 μB (Bohr magnetons at 0°K) and 580°C, respectively, and the lattice parameter decreases down to 8.39 A. From experimental results on synthesized titanomagnetite and titanomaghemite, we conclude that the irreversible increase in Js and Curie point of some submarine basalts during heating in air or in vacuo is the result of unmixing of Ti‐rich titanomagnetite and/or breakdown of γ‐titanomaghemite into Mtss, Ht, pseudobrookite, and rutile. This conclusion is supported by microscopic obervation and chemical and X‐ray analysis.

The Stability of NRM of Deccan Traps Basalts in India

“…The results are basically similar to those obtained by several authors (MCELHINNY, 1968;PAL, 1969;WENSINK and KLODTWIJK, 1971). For convenience we briefly review the paleomagnetic results of KoNo et al (1972).…”

“…To check our hypothesis that the oxidation of titanomagnetite grains occurred shortly after eruption we heated small fragments of basalt in air at constant temperature and observed the change in Js as a function of time (CREEK et al, 1970;KoNo, 1968;OzIMA et al, 1968). For these experiments a vibrating sample magnetometer (V.S.M.)…”

“…Very thick succession of the lavas is exposed along the scarp forming the western margin of the Western Ghats parallel to the Arabian coast line. Many paleomagnetic results have been obtained from the Deccan Trap Formation (ATHAVALE et al, 1964;ATHAVALE, 1970;BLACKETT et al, 1960;CLEGG et al, 1956CLEGG et al, , 1957DEUTSCH et al, 1958;DEUTSCH, 1959;MCELHINNY, 1968;PAL, 1969;PAL and BHIMA-SANKARAM, 1971;VERMA and RAO, 1963;WENSINK and KLOOTWIJK, 1971;WENSINK, 1972). Two interpretations have been based on these paleomagnetic studies.…”

Un calcul du paramètre cristallin des titanomagnétites oxydées

“…3) et se distinguent de celles d'Akimoto surtout au voisinage de la magnetite, par une diminution moms rapide du parametre cristallin d'une titanomagnetite de rapport X=Fe/Fe+Ti donne, au cours de son oxydation. Ceci traduit probablement le fait que les titanomagnetites oxydees obtenues par Akimoto sont plus pauvres en Ti que la titanomagnetite vraie originelle (Ozima et Larson, 1970) 5. Application a l'identification des titanomagnetites naturelles Cette methode de calcul du parametre cristallin peut titre utilisee, reciproquement, pour identifier une titanomagnetite naturelle dont on ne connait que la teneur en elements metalliques et le parametre A. Selon Zeller et Babkine (1965), le parametre de ces mineraux vane sensiblement d'une faron lineaire avec x. Une telle evolution est comparable a celle que l'on obtient, avec notre methode de calcul, en utilisant le modele Akimoto (Fig.…”

“…Les courbes obtenues par Akimoto et al (1957), qui ne couvrent qu'une partie de ce domaine, sont deduites d'experiences d'oxydation de titanomagnetites synthetiques. Elles ne sont probablement pas utilisables (Sanver et O'Reilly, 1970), car le procede experimental employe conduisait, en fait, non a une phase spinelle lacunaire unique, mais a plusieurs phases distinctes (O'Reilly et Ozima et Larson, 1970). Zeller et Babkine (1965) ont propose un autre reseau de courbes, etabli, moyennant certaines hypotheses simplificatrices, a partir de resultats experimentaux relatifs, pour la plupart, a des mineraux naturels.…”