![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Цель – развитие теории гидротермального рудообразования на основе совершенствования геохимических исследований, методов и программного обеспечения равновесно-динамического моделирования природных процессов на ЭВМ. Задачи исследования направлены на реконструкцию условий формирования гидротермальных месторождений различных типов (жильных полиметаллических, колчеданных, золоторудных): 1) источники рудных компонентов и флюида; 2) физико-химические параметры и их изменение при рудообразовании; 3) причины и механизмы концентрирования и разделения элементов при формировании рудных тел и ореолов; 4) эволюция рудообразующих систем. Для решения этих задач необходимо: развитие термодинамического, алгоритмического и программного обеспечения для расширения возможностей моделирования геохимических процессов на ЭВМ (программный комплекс HCh); новые подходы исследования закономерностей распределения элементов в рудных телах и околожильных породах для совершенствования геологических моделей объектов и верификации результатов моделирования. В области жильного рудообразования основное направление работ будет связано с исследованием моделей с комбинированным источником рудных компонентов, где основное внимание будет связано с оценкой влияния составов пород субстрата на рудообразование и разработкой новых методик моделирования. В части моделирования эпитермальных золоторудных месторождений будут построены и исследованы термодинамические модели эпитермальных систем со смешанным – магматическим и экзогенным – морским или атмосферным питанием, будет исследовано поведение золота в областях разгрузки этих систем. Для расширения областей применения термодинамического моделирования в геохимии планируется развитие пакета HCh на задачи минимизации свободной энергии Гельмгольца при заданных значениях T и V. Это позволит адекватно моделировать поведение природных и экспериментальных систем, состояние контролируется температурой и объёмом.
The goal is the development of the theory of hydrothermal ore formation on the basis of improving geochemical studies, methods and software for the equilibrium-dynamic modeling of natural processes on a computer. The research objectives are aimed at the reconstruction of conditions for the formation of hydrothermal deposits of various types (vein polymetallic, pyrite, gold ore): 1) sources of ore components and fluid; 2) physicochemical parameters and their change during ore formation; 3) causes and mechanisms of concentration and separation of elements in the formation of ore bodies and halos; 4) evolution of ore-forming systems. To solve these problems, it is necessary: the development of thermodynamic, algorithmic and software to expand the capabilities of modeling geochemical processes on a computer (software complex HCh); new approaches to the study of patterns of distribution of elements in ore bodies and surrounding rocks for improving geological models of objects and verification of simulation results. In the area of vein ore formation, the main area of work will be associated with the study of models with a combined source of ore components, where the main attention will be paid to the evaluation of the influence of the rock composition of the substrate on ore formation and the development of new modeling techniques. In the modeling of epithermal gold deposits, thermodynamic models of epithermal systems with mixed - magmatic and exogenous - marine or atmospheric feeding will be constructed and investigated, and the behavior of gold in the areas of unloading of these systems will be investigated. To expand the scope of application of thermodynamic modeling in geochemistry, it is planned to develop the HCh package for minimizing the Helmholtz free energy for given values of T and V. This will allow to adequately simulate the behavior of natural and experimental systems, the state is controlled by temperature and volume. Переводчик Google для бизнеса –Инструменты переводчика
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Равновесно-динамические модели гидротермальных рудообразующих систем (этап 2017 г.) |
Результаты этапа: Цель проекта – развитие теории гидротермального рудообразования на основе совершенствования геохимических исследований, методов и программного обеспечения равновесно-динамического моделирования природных процессов на ЭВМ. Получены новые данные по распределению рудных элементов и лантаноидов в пробах по разрезу через околожильные породы и жилу Центральная (штольня 3, рудная зона Бозанг, месторождение Джими), которые были отобраны ранее (15 проб). Показано, что источник рудного вещества на Джими эволюционирует и является комбинированным, включая породы субстрата различного состава. Данные по распределению элементов по разрезу через Pb-Zn жилу Гацировская (месторождение В.Згид) показали, что в процессе формирования жилы происходят значительные изменения спектров РЗЭ в рудных пробах. Резкий рост LaN/YbN, LaN/NdN, GdN/HoN и GdN/YbN отношений приурочен к интервалам жилы, где отлагается максимальное количество рудных компонентов. Сопоставление спектров РЗЭ руд с характеристиками спектров околожильных и вмещающих пород позволяет предположить, что отложение вещества жилы происходило из растворов, составы которых по РЗЭ изменялся во времени. Фракционирование РЗЭ происходило за счет мобилизации компонентов гидротермальными растворами при их реакции с вмещающими палеозойскими гранитами. Разработана новая методика и исследованы термодинамические модели, позволяющие оценить влияние смешения флюидных потоков из разных источников на процессы жильного полиметаллического рудообразования. Результаты моделирования со смещенными в пространстве областями мобилизации рудных компонентов позволяют получить значительно лучшее согласие с природными данными, чем предшествующие модели с комбинированными источниками. Верификация моделей проведена по геохимическим данным для месторождения Джими. Построена термодинамическая модель подводной гидротермальной системы в островодужной коре с конвективным и комбинированным (магматическим и морским) питанием с переменными температурами и давлениями в области разгрузки, обеспечивающими образование зоны кипения в восходящем канале системы. Выявлено существенное различие переноса золота в системах с разным питанием, ведущее к разной оценке перспектив золотоносности рудных построек в таких системах. Подобные модели в мировой литературе до сих пор не использовались. Пакет термодинамического моделирования HCh получил очередное развитие. Введённая в него на предыдущем этапе дополнительная (опциональная) возможность расчёта мольных объёмов фаз и зависимых компонентов равновесного состава химической системы теперь может использоваться и для расчёта изохорно-изотермических равновесий. Для включения этой возможности пользователю HCh не нужно создавать никаких дополнительных файлов – достаточно при запуске на счёт обычного задания добавить опцию командной строки “/v=…”, указав в ней нужный объём системы. | ||
2 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Равновесно-динамические модели гидротермальных рудообразующих систем (этап 2018 г.) |
Результаты этапа: Цель проекта – развитие теории гидротермального рудообразования на основе совершенствования геохимических исследований, методов и программного обеспечения равновесно-динамического моделирования природных процессов на ЭВМ. В 2018 г. проведены полевые работы в Садонском рудном районе (Северная Осетия). Основная задача состояла с исследованием пород, которые могли являться источниками рудных компонентов Pb-Zn месторождений, а также ряда рудных объектов, имеющих выходы на поверхность. Опробованы метаморфические породы буронской свиты (PR3-PZ1), которые являются основой рудовмещающей толщей для месторождения Джими, и коренные выходы рудопроявления Урсдон, локализованного в карбонатных породах оксфорда (J3). Получены новые данные по распределению РЗЭ в пробах по двум полным разрезам через апофизы Западная-1 и -3 (месторождение Джими). Установлено, что в образовании апофиз приняли участие гидротермальные растворы из разных комбинированных и эволюционирующих источников. Исследованные спектры представляют собой суммарный эффект. Ранняя ассоциация минералов (кварц с небольшой долей сульфидов) формируется раствором, получившим нагрузку РЗЭ при взаимодействии с породами, где доля метаморфитов была преобладающей. Основная масса рудных сульфидов отлагается позже из раствора, нагрузка цинка и лантаноидов в котором получена при взаимодействии с породами, где преобладает палеозойский гранит. Новые данные дают основание для создания новых вариантов равновесно-динамическких моделей жильного рудообразования. В этих моделях комбинированные источники рудных компонентов (преобладание той или иной породы в зоне мобилизации) будут сменяться во времени. Получены новые результаты по моделям жильного гидротермального рудообразования с участием твердых растворов сфалерита и пирротина. Установлены закономерности изменения составов сфалерита и пирротина в зависимости от пропорций и степени участия пород субстрата в комбинированном источнике рудных компонентов в области мобилизации. Рассчитана модель, описывающая распределение золота в растущем гидротермально-осадочном рудном теле (аналоге «черного курильщика»). В варианте модели, когда гидротермальная система питается гидротермальным раствором, образовавшимся из нагретой морской воды, золото при росте рудного тела перераспределяется в его периферическую холодную зону. При добавке магматического флюида в питающий раствор подвижность золота резко возрастает, и оно выносится из рудного тела вследствие высокой кислотности флюида. В результате продуктивность по золоту колчеданных руд в системах с конвективным питанием оказывается выше, чем в системах с магматогенным питанием. Разработана новая программа OptimG, предназначенная для определения термодинамических свойств газов (стандартных свободных энергий образования) по экспериментальным данным. Принцип работы программы – решение обратной задачи расчёта равновесного состава при заданных значениях температуры и объёма системы. | ||
3 | 1 января 2019 г.-15 декабря 2019 г. | Равновесно-динамические модели гидротермальных рудообразующих систем (этап 2019 г.) |
Результаты этапа: Цель проекта – развитие теории гидротермального рудообразования на основе совершенствования геохимических исследований, методов и программного обеспечения равновесно-динамического моделирования природных процессов на ЭВМ. Получены новые данные по распределению рудных и РЗЭ в пробах по околожильным породам и полным разрезам (шаг опробования 2-4 см) через Pb-Zn жилу Центральная (штольни 3 и 47, рудная зона Бозанг, Джими) и апофизам Западная-1 и -3 (более 50 проб). Установлено, что в образовании рудных тел принимали участие гидротермальные растворы из разных комбинированных и эволюционирующих источников. Соотношение пород субстрата (метаморфиты PR3-PZ1 и граниты PZ3) в комбинированных источниках можно установить по характерным чертам спектров РЗЭ по интервалам опробования в разрезах. Эти данные лежат в основе новых вариантов равновесно-динамическких моделей жильного рудообразования. В моделях комбинированные источники рудных компонентов сменяться в пространстве и времени. Данные по распределению элементов по разрезу через жилу Гацировская (вмещающие породы – граниты PZ3, месторождение В.Згид) показали, что в процессе формирования жилы происходят значительные изменения спектров РЗЭ в рудных пробах. Резкий рост La/Yb, La/Nd, Gd/Ho и Gd/Yb отношений приурочен к интервалам жилы, где отлагается максимальное количество рудных компонентов. Сопоставление данных по жиле со спектрами околожильных и вмещающих пород позволяет предположить, что при отложении вещества жилы происходило фракционирование РЗЭ. Разработаны новые методики и исследованы термодинамические модели, позволяющие оценить влияние смешения флюидных потоков из разных источников на процессы жильного полиметаллического рудообразования. Результаты моделирования со смещенными в пространстве областями мобилизации рудных компонентов позволяют получить значительно лучшее согласие с природными данными, чем предшествующие модели с комбинированными источниками. Верификация моделей проведена по геохимическим данным для месторождения Джими. Рассчитана модель, описывающая распределение золота в растущем гидротермально-осадочном рудном теле (аналоге «черного курильщика»). Результаты моделирования показали, что нагретая морская вода способна полностью извлекать Au из пород, вмещающих гидротермальную систему. При росте придонного рудного тела поступающее с флюидом золото перераспределяется в его периферическую холодную зону. В конвективных системах, питающихся нагретой морской воды, отложение Au происходит в интервале температур 240-210°С внутри постройки. Участие магматического флюида в питании системы оказывает негативное влияние на отложение золота, оно выносится из рудного тела из-за высокой кислотности раствора (при доле флюида более 3% - полностью). В результате продуктивность по золоту колчеданных руд в системах с конвективным питанием оказывается выше, чем в системах с участием магматического флюида. Расчеты поведения золота в субаэральных системах с атмосферным питанием и развитием кипения в подрудном канале показали сходные свойства, что указывает на неэффективность разработанной модели (кипение и конденсация в подрудном канале) для объяснения формирования гидротермально-осадочных и эпитермальных месторождений золота, и необходимость введения в модель дополнительных факторов. Пакет термодинамического моделирования HCh получил очередное развитие. Появившаяся в нём возможность расчёта мольных объёмов фаз и парциальных мольных объёмов зависимых компонентов равновесного состава химической системы теперь может использоваться и для расчёта изохорно-изотермических равновесий. На основе разработанного подхода создана новая программа OptimG, предназначенная для определения термодинамических свойств газов (стандартных свободных энергий образования) по результатам экспериментов, проведённых в автоклавах, не имеющих барометров. Эта программа решает обратные задачи расчёта равновесных составов при заданных значениях температуры и объёма системы. Также разработанный подход позволяет решать некоторые практические задачи геохимии, например, определять температуру гомогенизации содержимого газово-жидких включений, и может, таким образом, использоваться в качестве геохимического геотермобарометра. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".