Magnetic Barkhausen Noise Measurements on Rocks

Abstract

Contexto: Las propiedades magnéticas de las rocas pueden reflejar la abundancia modal, la composición y la microestructura de los granos magnéticos que estas contienen, usualmente en muy pequeña proporción. El ruido magnético Barkhausen (RMB) es una técnica no destructiva que se aplica en materiales magnéticos y es muy sensible a la microestructura y a las tensiones residuales. En este trabajo se realizan mediciones para estudiar el RMB en muestras de rocas extraídas de la naturaleza que contienen proporciones variables de magnetita. Método: Se realizaron mediciones excitando magnéticamente cada una de las muestras cilíndricas mediante un yugo magnético y midiendo el campo inducido en la roca como consecuencia de la excitación. Para la detección se utilizó una bobina sensora colocada sobre la superficie excitada en una de las caras planas de cada cilindro. Se digitalizaron las señales obtenidas de RMB y se les aplicó un filtro digital Butterworth de 5-200 kHz, calculándose el valor cuadrático medio (RMS). Resultados: El ajuste lineal de los valores del RMS de RMB con el porcentaje progresivo de minerales ferromagnéticos mostró una tendencia creciente con una correlación moderada. Se observó una correlación entre la fuerza coercitiva y los valores RMS del RMB solo para muestras con abundante magnetita (>25 vol%). Conclusiones: Se observó una variación creciente de los valores RMS de las señales de RMB en relación con la fuerza coercitiva para muestras con magnetita abundante. Esto puede estar relacionado con los procesos geológicos involucrados en la génesis de la magnetita.

Context: The magnetic properties of rocks may reflect the modal abundance, composition, and microstructure of the magnetic grains contained within them, usually in a very small proportion. Magnetic Barkhausen Noise (MBN) is a nondestructive technique applied to magnetic materials, and it is very sensitive to microstructure and residual stresses. In this work, measurements of MBN in samples of rocks extracted from nature and containing varying proportions of magnetite were studied and analyzed.Method: Measurements were taken by magnetically exciting the cylindrical samples, using a magnetic yoke and measuring the induced field inside the rock as a consequence of the excitation. For the detection, a sensor coil placed on the excited surface on one of the flat faces of each cylinder was used. The signals obtained from the MBN were digitized, and a digital 5-200 kHz Butterworth filter was applied, calculating the root mean square (RMS) values.Results: The linear fit of the MBN RMS values with the increasing percentage of ferromagnetic minerals showed an increasing trend with a moderate correlation. A correlation between coercive force and the MBN RMS values was observed only for samples with abundant magnetite ( >25 vol %).Conclusions: An increasing variation of the RMS values of the MBN signals was observed in relation with coercive force for abundant magnetite samples. This may be related to the geological processes involved in magnetite genesis.