Расчеты равновесных реакций гидротермального изменения пород




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Расчеты равновесных реакций гидротермального изменения пород

Расчеты равновесных реакций гидротермального изменения пород

07.09.2017


Расчеты равновесий между минералами и флюидами требуют точных термохимических данных о тех фазах, которые принимают участие в реакциях. К сожалению, несмотря на большие усилия, предпринятые в последние годы для сбора подобной информации, фундаментальные данные необходимой точности для многих геологически интересных фаз по-прежнему труднодоступны. Тем не менее некоторые из этих данных могут быть выведены на основании результатов определения фазовых равновесий или получены методом приближений, однако при этом необходима осторожность в оценке возможных ошибок и их влияния на производимые расчеты.
Связанная с этим проблема состоит в характеристике фаз, причем это касается и минералов, для которых термохимические параметры и условия стабильности получены экспериментально, и фаз, наблюдающихся в природе. Частные проблемы связаны с размером зерен, степенью кристалличности, наличием и активностями других компонентов в твердом растворе, замещениями порядок — беспорядок (как в полевых шпатах), «смешанослойной» структурой глинистых минералов, сорбцией катионов и анионов и т. д.
Термодинамические свойства флюидов и растворенных форм, участвующих в процессах гидротермального изменения пород, более сложны, чем те же свойства твердых веществ; обсуждение этого вопроса выходит за рамки настоящей работы. Заинтересованного читателя можно отослать к работам.
Подход, противоположный экспериментальному и термодинамическому подходам, заключается в том, что для создания диаграмм фазовых равновесий используются геологические наблюдения. Такой подход успешно применялся несколькими поколениями петрологов и геохимиков, и среди них К.Е. Тилли, H.JI. Боуэном, Дж. Б. Томпсоном мл., Р.М. Гаррелсом. Этот метод, по крайней мере в принципе, приложим к системам, для которых термодинамические и экспериментальные данные отсутствуют. Конечно, получающиеся таким путем диаграммы являются только схемами, и на их осях нет точных числовых привязок, но зато исследователь, построивший такую диаграмму, уверен по крайней мере в том, что для полевого геолога она окажется приемлемой, а самого себя он может убедить и в том, что она согласуется с основными законами термодинамики.
Этот метод включает: 1) выбор подходящей системы, описывающейся соответствующими компонентами; 2) составление списка всех фаз, которые могли бы существовать в этой системе; 3) составление списка всех возможных комбинаций фаз, не встречающихся совместно (на основе ограничений состава, экспериментальных данных, полевых соотношений или, на худой конец, догадок); 4) принятие допущения о том, что все остающиеся фазовые реакции возможны. Затем для расчета этих реакций и построения на этой основе фазовой диаграммы может быть использована программа на ЭВМ (REACTION). Топология построенной диаграммы конкретизирована уже при выборе комбинаций несовместимых друг с другом фаз (см. п. 3), а этот выбор в свою очередь определяется топологией пород, т. е. постоянной несовместимостью определенных минералов с другими минералами в природе. Если реакции происходят между твердыми веществами и зависят от T и Р, то для ограниченных интервалов этих параметров могут быть построены различные диаграммы, например диаграмма, показанная на рис. 5.13.
Преимущество описанного метода состоит в том, что в масштабе геологического времени природе удается избежать или свести к минимуму многие проблемы метастабильности, так основательно мешающие экспериментаторам. С другой стороны, в природных процессах не происходит закалки, поэтому интерпретация таких результатов должна учитывать процессы остывания.
Существование твердых растворов расширяет поля стабильности минералов, следовательно, и это должно быть принято во внимание. Именно из-за этого в описанном методе используются не столько данные о совместном нахождении минералов, сколько факты об их несовместимости. Так, тот факт, что два минерала в природе обычно касаются друг друга, необязательно должен служить указанием на совместимость конечных членов твердых растворов этих минералов, но если они, даже будучи минералами твердых растворов, никогда не касаются друг друга, то с достаточным основанием можно быть уверенным в том, что они несовместимы и в модельной системе. Некоторые конечные члены твердых растворов даже могут быть нестабильны при любых условиях, но их твердые растворы с другими компонентами обеспечивают их стабильное существование в природе (так, не существует стабильного железистого конечного члена серии доломит — анкерит).