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.
|
