Динамика метасоматоза

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]

Глава 7 ДИНАМИКА МЕТАСОМАТОЗА [c.114]

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДИНАМИКИ МЕТАСОМАТОЗА [c.115]

Основная задача теории динамики метасоматоза — выявить на основе изучения определенной модели процесса распределение концентраций реагирующих веществ в пространстве и времени при начальных и граничных условиях. Сформулируем следующую модель. Предположим, что вмещающие породы однородны. Неравновесный с породой многокомпонентный раствор фильтруется в поровом пространстве в направлении, принятом за ось х, с постоянной скоростью и. Допустим, что в области л <0 раствор слабо взаимодействует с окружающими породами (что может быть обусловлено определенным составом пород) и это взаимодействие [c.115]

Гидротермальный раствор, производящий метасоматическое преобразование породы, имеет другую температуру, чем вмещаю-, щие породы. В процессе фильтрации он обменивается теплом с вмещающими породами. Вследствие этого температура раствора не остается постоянной, а меняется в пространстве и времени. Взаимодействие раствора с породами в общем случае протекает в неизотермических условиях. Для характеристики динамики метасоматоза необходимо знать распределение температуры раствора Т (и пород 0) в среде в любой момент времени, так как величина Т посредством выражения (7.3) входит в уравнение кинетики (7.2). Функции Гиб могут быть найдены путем решения дифференциальных уравнений сохранения количества тепла в фильтрующемся растворе (в частном случае эти уравнения имеют вид (5.1) —(5.3)). [c.116]

Следовательно, изменение температуры раствора в ходе процесса (за счет теплообмена с породами) влияет лишь на распределение концентраций метасоматических минералов на фронтах замещения. В то же время скорости движения этих фронтов, а следовательно, и характер образующейся,- зональности не зависит от температурного фактора. В настоящее время данные по распределению концентраций минералов на фронтах замещения практически неизвестны, имеются сведения лишь об изменении минерального состава в зонах метасоматических колонок. Характер такого изменения может быть установлен с помощью изотермической теории динамики метасоматоза. [c.117]

ДИНАМИКА МЕТАСОМАТОЗА ПРИ ПРОТЕКАНИИ НЕЗАВИСИМЫХ РЕАКЦИЙ [c.117]

Сформулированная задача описывается уравнениями, аналогичными уравнениям (4.2), (4.35) (если ввести знак i ) задачи динамики фильтрационного массообмена при учете продольной диффузии. Поэтому динамика метасоматоза характеризуется на- [c.118]

Применяя результаты изучения диффузии и массообмена в горных породах при исследовании динамики метасоматоза, легко выявляются следующие закономерности формирования метасоматической зональности [c.118]

Учет лимитирующих стадий гетерогенных реакций замещения (см. главу 4) принципиально не изменяет закономерности динамики метасоматоза, основанной на формальной кинетике [уравнения (7.1), (7.5)], хотя и вносит определенные коррективы в нее. Так, при большой скорости растворения минерала породы кон центрация образующегося минерала может не достигать концентрации исходного ( частичное замещение ) из-за уноса растворенного вещества породы потоком. Благодаря существованию подвижной зоны полного растворения замещаемого минерала тыловая граница метасоматической зоны имеет в общем случае нерезкий характер. [c.119]

Динамика метасоматоза характеризуется уравнением (7.1) баланса массы растворенного -вещества и кинетики реакции с его участием (которую примем протекающей по первому порядку) [c.120]

Аналогично анализируется динамика метасоматоза при протекании последовательных реакций иного типа, в частности, когда во взаимодействие с промежуточными минералами вступает одно и то же растворенное вещество. Закономерности динамики метасоматоза при протекании определенного типа параллельно-последовательных реакций Голубев В. С., Шарапов В. Н., 1974] близки рассмотренному случаю последовательных реакций. [c.121]

Обсудим динамику метасоматоза в диффузионной области. Полагая в (4.8) к=оо, имеем следующее условие на подвижной границе замещения (для удобства знак 1 можно не вводить) [c.122]

Выше рассмотрена неравновесная теория динамики метасоматоза в предположении, что кислотность раствора во времени существенно не меняется, а метасоматоз развивается через обменные реакции раствора с породой. Однако для-многих природных процессов, в том числе и постмагматических, характерно закономерное изменение кислотности растворов, вследствие чего метасоматоз протекает путем кислотного выщелачивания пород с последующим осаждением из раствора оснований Коржинский Д. С., 1969]. Динамика данного процесса характеризуется особыми закономерностями. [c.124]

О теоретических закономерностях динамики метасоматоза на подвижном щелочном барьере [c.129]

Зональность с увеличением числа минералов по направлению к неизмененной породе и со сменой кислотного выщелачивания пород осаждением оснований широко распространена в природных процессах (в том числе постмагматических, при формировании кор выветривания и др.). При небольшом видоизменении развитая модель может быть применена для характеристики динамики метасоматоза на подвижных геохимических барьерах других физико-химических типов. [c.130]

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]

Анализ природных метасоматических колонок на основе теории метасоматической зональности позволяет вывести эмпирические ряды дифференциальной подвижности компонентов при метасоматозе [Жариков В. А., 1959]. С использованием рассмотренной выше теории динамики метасоматоза, а также данных по распределению метасоматических минералов в зонах и их размерам можно определить тип и порядок реакций замещения, константы скоростей, а также оценить длительность процесса. Из-за отсутствия данных для количественного анализа ограничимся качественным рассмотрением метасоматической зональности скарнов с позиций предлагаемой теории. [c.131]

Задача динамики гранитизации без плавления по существу является конкретным случаем задачи динамики метасоматоза (см. главу 7). Если происходит плавление пород, первоначальный состав которых мало отличается от гранитного, то имеем дело с задачей конвективного плавления горных пород, рассмотренной в главе 5. Более общим является случай, когда плавление пород невозможно без их предварительной гранитизации — при условии, что температура глубинного флюида больше температуры плавления полностью или частично граиитизированных пород, Н0 меньше температуры плавлеиия неизмененных пород. [c.100]

В первом случае процессы гранитизации и плавления гранити-зированной породы взаимонезависимы, так что гранитизация протекает согласно законам теории динамики метасоматоза (см. главу 7), а плавление — согласно законам, теории конвективного плавления пород (см. главу 5). Для реализации данного процеС" са. необходимо, чтобы флюид имел высокую концентрацию компонентов, гранитизировавших породы [Шарапов В. Н., Голубев В. С., 1976]. Действительно, скорость движения тыловой зоны метасоматической колонки [c.101]

Обсудим задачу динамики фильтрационного метасоматоза на основе следующей модели [Голубев В. С., 1977г, 1979]. Пусть кислый раствор, содержащий основной компонент Ме концентрации Со, фильтруется через породы по направлению оси х с постоянной скоростью и. На фронте взаимодействия кислоты с породой pH раствора возрастает и происходит гидролиз Ме с образованием соответствующего основания или основной соли, выпадающими в осадок. Фронт кислотного выщелачивания играет роль подвижного щелочного барьера [Перельман А. И., 1968], на котором осаждаются основания. Задача динамики метасоматоза состоит в том, чтобы для любого времени t найти распределение по х веществ-участников процесса. [c.125]