Геохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования

Роль летучих в системе "алюмосиликатная порода - вода"

Рассмотрим теперь взаимодействие водного раствора, содержащего СО₂ и хлориды с алюмосиликатной породой гранитного состава. В качестве состава гранита принят средний состав гранитной оболочки континентальной коры (по А.А. Беусу).

Введение в систему новых компонентов приводит к изменению состава раствора и равновесной ассоциации фаз. Так, введение в систему углекислоты (кислотный компонент) приводит, с одной стороны, к понижению щелочности раствора, равновесного с твердой фазой, и , следовательно, понижению концентрации тех форм химических элементов, которые характерны для щелочной среды (H₂SiO₄^2-, H₃SiO₄^-, Аl(OH)₄^-, MgOH⁺ и т.д.), с другой - происходит комплексообразование между существующими в растворе частицами и частицами углекислоты и хлора и, таким образом, повышение концентрации элементов, ассоциирующих с летучими компонентами (в основном, это щелочные и щелочноземельные элементы).

Уменьшение концентрации равновесных с минералами растворенных форм приводит к дальнейшему растворению минералов (вплоть до их полного исчезновения), а увеличение концентрации - к осаждению, в том числе и новых, минералов. Из данных таблиц 2.7 и 2.8 следует, что введение углекислоты в систему "гранит-вода" приводит к подкислению раствора, исчезновению полевых шпатов и появлению кальцита в равновесной ассоциации минералов.

Концентрации элементов в растворе, равновесном с твердой фазой, изменяются в соответствии с характером их комплексообразования. При введении хлора концентрации щелочей и щелочных земель возрастают (более интенсивно для последних), концентрации же кремния и алюминия из-за уменьшения щелочности раствора несколько убывают (см. табл.2.8).

В таблице 2.9 приведены данные об изменении концентраций элементов для системы "гранит - водный раствор" под давлением CO₂ в зависимости от соотношения порода/вода. Данные по системе "базальт - водный раствор" приводятся в работе [Рыженко и др., 1977]. Происходит накопление в водной фазе всех элементов с увеличением отношения порода/вода, но по мере насыщения раствора относительно все большего числа твердых фаз пути различных элементов расходятся.

Расчет равновесного состава водной фазы в системе "гранит-раствор" выполнен для различных концентраций хлорида в исходном растворе. В растворе предполагалось образование хлоридных, гидрокарбонатных, карбонатных, сульфатных и гидросульфидных комплексных частиц. В таблице 2.10 приведены концентрации элементов в растворе, равновесном с гранитом при изменении отношения порода/вода, содержащем хлор с концентрацией 350 мг/л и находящемся под парциальными давлениями СО₂, Н₂ и H₂S (P_H2=10^-15.8 Па при 25^oС и 10^-13.9 Па при 50^oС; PH2S = 10^-20 Па) при температурах 25 и 50^oС. Величина P_H2 , выбрана так, чтобы поддерживать в растворе окислительно-восстановительную среду, когда P_O2= P_H2. Величина P_H2S выбрана так, чтобы при избранном Eh концентрация сульфатной серы соответствовала значениям, характерным для природных вод.

Главным результатом введения летучих (углекислота, хлор и т. д.) в систему "алюмосиликаты-вода" является извлечение из породы щелочей и щелочных земель, пропорциональное массе введенных летучих и приводящее к соответствующему изменению состава породы.