Математические модели динамики геохимических процессов

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ [c.95]

Позже автором настоящей работы была разработана теория динамики метасоматоза. В дальнейшем возникла необходимость на основе учета кинетики процесса сформулировать задачу и метод исследования динамики геохимических процессов и описать их основные математические модели. Рассматривая настоящую книгу как введение в теорию динамики геохимических процессов, автор надеется, что ее опубликование будет стимулировать исследования в этом быстро прогрессирующем направлении. Имеющиеся немногочисленные книги по данной проблеме посвящены частным вопросам и нередко уже не отражают современный уровень исследований. В предлагаемой работе последовательно изложены теоретические основы динамики физических и химических явлений, происходящих при геологических процессах теплопроводности, плавления, кристаллизации, растворения, химических реакций. На этой базе рассмотрены математические модели геохимических процессов. Следствия из математических моделей сопоставлены с результатами экспериментальных исследований и с геологическими данными по ряду конкретных природных объектов, на основе чего выясняется генезис последних. В работе приведены новые данные по динамике геохимических процессов, а также развиты и уточнены основные результаты предыдущих исследований. [c.4]

Основная задача исследований по динамике геохимических процессов — изучить эволюцию этих процессов, их развитие в пространстве и времени. С этой целью формулируется и исследуется математическая модель природного процесса, характеризующая определенные его свойства (температуру, давление, концентрацию веществ-участников химических реакций и др.) в зависимости от пространственных координат (х, у, г) и времени 1). О плодотворности модели судят по совпадению следствий из модели с соответствующими природными закономерностями, наблюдаемыми на изученных объектах. При наличии такого совпадения предложенная модель фактически и характеризует происхождение (генезис) объекта. Тогда удается выявить определенные геохимические критерии генезиса геологических образований и использовать их на практике при изучении новых объектов. [c.6]

Основной метод физической геохимии — термодинамический, который в других геологических науках играет лишь вспомогательную роль. Математическое моделирование является главным инструментом исследования динамики геохимических процессов, поскольку в эксперименте не могут быть непосредственно воспроизведены их длительность и масштабы. Тем не менее, результаты математического моделирования могут быть проверены экспериментально (в лабораторных или полевых опытах) при привлечении соответствующей теории подобия. Кроме того, многие искусственные геохимические процессы (подземное выщелачивание, плавление и др.) по существу моделируют природные процессы и являются удобным объектом для проверки следствий из математических моделей. [c.6]

Описанные выше математические модели естественных процессов во многих случаях могут быть применены для описания динамики соответствующих искусственных процессов. Это открывает возможность экспериментальной проверки следствий из теоретических моделей естественных геохимических процессов на их искусственных аналогах, а также расчета и оптимизации последних. [c.190]

Математические модели метасоматического преобразования пород, рассмотренные выше, развивают теорию метасоматической зональности Д. С. Коржинского (1969) на основе учета кинетики Гетерогенных реакций и существования разных типов геохимических барьеров. Из аналитических решений задачи динамики метасоматоза (полученных впервые автором) следует, что. характер развития зональности определяется типом реакции замещения. Характер границ между зонами (резкие или размытые) зависит от соотношения скоростей диффузии и фильтрации компонентов раствора и реакций замещения. Порядок химических реакций влияет лишь на распределение содержаний минералов вблизи границ зон, при этом в стадию существования стационарного фронта динамика процесса замещения не зависит от порядка необратимых реакций. [c.130]

Плодотворность математического моделирования динамики современного инфильтрационного рудообразования (см. главу 8) позволяет надеяться, что аналогичным способом можно будет исследовать и динамику гидротермальных рудообразующих процессов, протекавших в прошлом. Построение предлагаемой ниже модели гидротермального рудообразования основано лишь на допущении о существовании в геологическом прошлом устойчивого потока рудообразующих растворов, эволюция которого приводила к возникновению фильтрационных геохимических барьеров третьего рода, на которых отлагались растворенные рудные компоненты. Такое допущение не противоречит современным представлениям о генезисе гидротермальных месторождений. [c.157]

Рассмотрена динамикй физических и химических явлений, происходящих при геологических процессах,— теплопроводности, плавления, кристаллизации, растворения, гетерогенных химических реакций. Даны математические модели природных (метасоматического, магматического, гидротермального и экзогенного ин-фильтрационного рудообразующих, гипергенных) и искусственных (подземного выщелачивания руд, генерирования пара в подземных пластах-коллекторах) геохимических процессов. Модели сопоставлены с результатами экспериментальных исследований и с конкретными геологическими данными. Освещены теоретические основы количественных методов оптимизации подземного выщелачивания руд. [c.2]

Решение основной задачи может быть проведено в три этапа 1) построение математической модели природного процесса (прямая задача динамики) 2) проверка следствий из модели (с целью ее видоизменения или корректировки) в лабораторном эксперименте и на соответствующих геологических объектах в отношении тех их характеристик, которые непосредственно наблюдаемы (из эксперимента может быть определен ряд кинетических и динамических параметров) 3) применение модели для расшифровки генезиса природных объектов (обратная задача). В результате этих исследований выявляются параметры природного процесса (длительность, эффективные константы скоростей химических реакций, скорости движения геохимических барьеров, концентрации в палеорастворах и т. п. — в зависимости от типа исследуемого процесса), характеризующие его генезис, которые не могут быть непосредственно определены в ходе геологических исследований. [c.199]