Принципиальная структура модели. Принимается, что из некоего источника, природа которого не обсуждается, один и тот же исходный раствор фильтруется изолированно по двум горизонтам метаморфических пород и взаимодействует с ними. Один из горизонтов представлен черными углеродсодержащими сланцами, другой - лейкократовыми безуглеродистыми метаморфитами (рис.4.4). Прореагировав каждый со "своей" породой и достигнув равновесия с ними, оба потока растворов смешиваются в зоне секущих нарушений и вступают в реакции друг с другом, осаждая за счет этого свой минеральный груз.
Масштабы моделей - мощность горизонтов, длина пути растворов по ним, конечные массы прореагировавших растворов и пород - не задаются. Считается, что они достаточны для достижения равновесия фильтрующихся растворов со средой в обоих горизонтах пород.
Температура и давление - 150oС и давление насыщенного пара - приняты в модели постоянными (аналогично моделям главы 3). Поэтому в безградиентном поле T и P для моделирования неважен наклон вектора генерального движения потоков по отношению к земной поверхности.
Состав пород. Метаморфические черные сланцы разных регионов отличаются широкими вариациями химического и минерального состава и, в частности, разным содержанием углерода. Чтобы иметь некий спектр составов, для моделей выбраны пять разностей таких пород из двух регионов - Оутокумпу (Финляндия) и Рудные горы (Германия). Поскольку органическое вещество пород обычно графитизируется при метаморфизме [Лаверов, Винокуров, 1988], содержания C(орг) в анализах приняты за содержания именно графита.
 |
| Рис. 4.4. Принципиальная схема моделируемого рудообразования |
Черные сланцы Оутокумпу [Peltola, 1960], вмещающие крупное медно-колчеданное месторождение, по составу похожи на основные изверженные породы (BS и GS в табл.4.1). Это диопсид-содержащие пиритизированные сланцы, в которых ~20-35% темноцветных минералов, 20-40% ПШп, 25-35% Кв, 8-14% Мс, 7-10% Пр, 3-7% Гр и <1% Кб (карбонат).
Черные сланцы Рудных гор (CS-1, CS-2 и CS-3 в табл.4.1) близки по составу к средним или кислым породам. Полосчатый сланец CS-1 содержит по ~17% Мк, Fe-хлорита (Дф) и Мс, ~35% Кв, карбонатные прослои (до 10% массы породы), следы Пр и ~3% Гр. CS-2 - это черный кварцит (86% Кв) с ~8% Fe-Mg хлорита, 1.6% Гр и <1% суммы Мк, Пр и Кб. В CS-3 преобладают ПШп (26% Аб и 18% Мк), здесь 27% Fe-Mg хлорита, ~17% Тр, всего 8% Кв и немного Пр (1.5%), Кб (0.2%) и Гр (2.5%).
Лейкократовые породы, вмещающие горизонты черных сланцев, имеют на реальных месторождениях изменчивый состав, в целом близкий к гранитоидам. Здесь для них использован состав липарита (L в табл.4.1).
Для черных сланцев и лейкократовых пород приняты одинаковые фоновые содержания урана - 5.10-4 и свинца - 2.10-3 мас.%.
Состав растворов. В природных среднетемпературных гидротермах среди анионов преобладают CO2 и Сl. Поэтому в качестве исходных для модели выбраны существенно-карбонатные растворы W2, W5, W8 и W10 и существенно-хлоридный раствор W13 (табл.4.2).
Методика расчетов модели. В каждом из вариантов модели анализируются процессы, протекающие в двух областях единой гидротермальной системы, представленной на рисунке 4.4. В первой из них реакциями типа "раствор+порода" описываются явления, происходящие при фильтрации исходного раствора отдельно по углеродсодержащей и по лейкократовой породе и уравновешивании его с той и другой отдельно. Во второй области реакциями типа "раствор+раствор" воспроизводится взаимодействие друг с другом растворов, поступающих в секущие разрывы из черных сланцев и из лейкократовой породы, при разных пропорциях их смешения в секущих разрывах.
Реакции обоих типов имитируются сериями локальных равновесий в гетерофазной 14-компонентной (К, Na, Са, Mg, Fe, Al, Si, H, O, С, Cl, S, U, Pb) системе (аналогично описанию, приведенному в главе 3).
Всего построено более 30 вариаций модели с разными комбинациями состава пород и исходных растворов. Ниже рассматриваются принципиальные особенности процессов, вызываемых фильтрацией растворов по метаморфическим породам и их смешением в зоне секущих разрывов.
Геологический факультет МГУ
 |
ЕЖЕГОДНЫЙ СЕМИНАР ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МИНЕРАЛОГИИ, ПЕТРОЛОГИИ И ГЕОХИМИИ (ЕСЭМПГ-2006).Программа семинара. 18-19 апреля 2006 г. |
|
 |
Фазовые отношения во фторсодержащей гранитной и нефелин-сиенитовой системах и распределение элементов между фазами: ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
|
|
|
|
|
|
