Введение к работе
- разработка математической модели, адекватно описывающей процессы
изотопного обмена в гидротермальных условиях;
- разработка алгоритма численного решения системы- уравнений,
описывающей фракционирование изотопов в рассматриваемых системах.
и его реализация в виде программ для ЭВМ;
теоретическое изучение закономерностей фракционирования изотопот кислорода и водорода в системах вода-порода;
разработка методов определения параметров гидротермальных систем по изотопным данным и их применение при интерпретации, изотопных вариаций на реальных объектах.
Цахзная_новизна_ра0дты. Построена математическая модель изотопного
1-138/у
і
обмэна вода-порода, учитывающая комплекс термодинамических-, кинетических и динамических особенностей протекания этого процесса в природных услозиях. Выяачены и изучены неизвестнее ранее закономерности фракционирования .изотоігов, обусловленные одновременным азаимодєйстЕием нескольких изотопно обменивающихся фаз, наличием адвективного переноса флюидов, неизотермичностыо процесса. Разработаны новые метода интерпретации вариаций изотопного состава кислорода и водорода, существенно повышающие надежность выводов, полученных на основании анализа изотопных данных и позволяющие распространить применение изотопных методов на изучение большого числа параметров гидротермальных: процессов. Применение данного подхода для интерпретации изотопных вариаций на природных объектах позволяло определить источники и структуру потоков флюидов, оценить количество воды, участвовавши вс взаимодействии с породой. Пйактическая_вначимость_ваботы определяется возможность» использования разработанных методов интерпретации для изучения гидротермальных процессов, протекающих на реальных объектах. При этом предполагаемый подход применим как при разработке фундаментальных проблем рудообразования (ньпример, при изучении основных чьрт конвективных процессов.протекающих в земной коре), так и при реше-илі практических задач,связанных с поиском и изучением гидротермальных месторождений (идентификация зон, характеризующихся восходящим или нивходящим движением флюидов, определение последо-ваіальности формирования различных участков месторождений и т.д.). ' Зицёмда_гголок_екия,
1. Рнзрабстака оригинальная математическая модель, адекватно
описывающая изотопный обмен кислорода и Еодорода между водой и
минералами породы в гидротермальных условиях.
2. Лля систем Еода-порода характеризующихся наличием адвективного
переноса флюидов теоретически .'исследованы закономерности
фракционирования изотопов в реакциях изотопного обмена между
фазами. Установлены принципиальные отличия в характере влияния
параметров, определяющих генетические, гидродинамические,
температурные и временные особенности взаимодействия на вид
пространств*:шю временного распределения изотопов.
,3. Разработаны практические методы интерпретации позволяющие по ипотопгым вариациям кислорода и водорода на гидротермальных объектах определить: исто'шик и общие чертч структуры потоков Флгадов; количйстдо воды, прошедшей по породе за определенные
периоды времени; скоростл остывания пород; особенности пространственного распределения температуры в зонах рудо-образования для различных моментов Бремени; последовательность формирования различных участков месторокдений; 4. Применение разработанных методов для интерпретации изотопных зариаций кислорода и водорода позволило установить,что: -миграция флюидов в базальтах океанической коры вблизи средшко-окваняческих хребтов характеризуется Сольизй концентрацией конзективных потоков вод океанического генезиса над магма пиеской камерой в пиллоу лавах и дайковок комплексе (суммарное отношение Еода/порода более единицы) при налижи менее мощной но более широкой конвективной системы захватывающей слои габбро (суммарное отношение вода/порода менее 0.2); -оловорудное месторождение Солнечное (Дальний Восток СССР) сформировано водами метеорлого генезиса, котор"е на пути к зоне рудообразования взаимодействовали с вмещающими алевропесчазниками и гранитоидным интрузивом (отношение вода/порода порядка 0.3). Апробация_рабдты_.Результаты исследований докладывались на X.XI, XII Всесоюзных симпозиумах по стабильным изотопа» в геохимии (Москва ,ГЕОХИ, 1984,1986,1989) I и II Всесоюзних отиюзиумах "Термодинамика в геологии" (Суздаль 1985, Миаос 1988),Ученом совете ГЕОХИ (1988), 28 Международном геологическом конгрессе (Вашингтон 1989), III Международном симпозиуме по гидротермальным реакциям (Фрунзе 1989) и др. По результатам исследований опубликоваю 10 работ. Ст2уктура_и_объем_работыл Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения,__приложения, содержит/-страниц машинописного текста, ^'рисунков и ^таблицы. Библиография включает/^'наименований.
Автор глубоко признателен научному руководителю Л.А.БангшкоЕой за постоянное внимание и поддержку. Автор благодарит Э.М.Галимова, Б.Н.Рыкеяко, Т.М.Сущевскую,Ю.А.Шуколюкова, сотрудников лабораторий геохимии углерода,геохимии изотопов ГЕОХИ и других за плодотворные дискуссии и помощь в работе. Автор признателен А.С.Бубнову, Н.В.Сильверс, Е.П.Лобачевой, К.Е.Сергеевой за помощь в оформлении материала.
Обозначения.
Безразмерный изотопный состав кислорода или водорода:о (x,t)-минерала (средний по зерну); o^x.t.l )-минерала (в точке зерна) p(x,t)-флюида; о*,о*,а -начальные значения.
Безразмерные координаты: х-по линии тока; t-время; іі-по зерну.
Критерии подобия_ R*(x,t) : R* = аігіт / k*c| ( поверхностный механизм); R* = кхтгт / к_1* (диффузионный механизм ); Rg = v % / L; R* = Iа / 0і; RJ = к1 о| / as р
f1- кинетическая функция обмена
v-скорость фильтрации; г-время взаимодействия; L-длина линии тока; р-пористость; а^-содержание 0 или Н во флюиде.
Характеристики для i-ro минерала: А - поверхностная' плошадь; к -объемное содержание; о|-содержание 0 или Н; 1*-размер зерна; Р1(Т)- коэффициент равновесного фракционирования; г - константа скорости поверхностной реакции изотопного обмена с водой, гі= r*exp(-E*/RT) где Е^-энергия активации,Т-температура; d*= D*exp(-E*/RT)-коэффициент Езаимодиффузии изотопов кислорода или водорода; .0Х= о*- aQ.
