Геохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования

Как говорилось выше, температурные градиенты на наших месторождениях могут достигать 20-40^oC на 100 м по восстанию жил [Ляхов и др., 1978, 1994; Лазько и др. 1981] и можно допустить, что падение температуры является одним из доминирующих факторов рудоотложения. Опираясь на это, мы моделируем изменение равновесий в восходящем потоке растворов, продуцируемых в зоне мобилизации металлов из гранитов садонского типа.

Рис. 6.13. Схема моделирования и структура моделей в области формирования жил выполнения

Модель жилы в расчетах представлена 21-26 последовательными проточными реакторами (рис.6.13). Первый реактор ("вход" в жилу снизу), в который поступает раствор из зоны мобилизации металлов, имеет температуру на 20^oС ниже, чем температура в зоне мобилизации (350^oС в большинстве рассмотренных моделей, но проанализированы и другие начальные температуры от 420^oС до 300^oС). В каждом следующем реакторе температура понижается на 10^oС. Давление во всех реакторах принято неизменным и равным 1 кбар в большинстве рассмотренных моделей. Но рассмотрены и модели с уменьшением давления в зоне мобилизации и рудоотложения. Последний реактор (или верхний "обрез" жилы) имеет температуру 100-150^oС. Волны (порции) раствора выщелачивания из зоны мобилизации последовательно проходят через все реакторы. В реакторах достигается термодинамическое равновесие (при этом образующиеся минералы остаются в каждом из реакторов, а равновесный раствор перемещается в следующий по восстанию реактор). Расчеты проведены для 20 волн раствора выщелачивания, поступающего из зоны мобилизации. Число (номера) порций или волн раствора можно рассматривать как относительную шкалу времени.

Кроме влияния температуры и давления на минералообразование в модельных жилах выполнения, рассмотрены также зависимости жильных парагенезисов от состава вмещающих пород (породы зоны мобилизации и породы, вмещающие жилы, одинаковы) и первичных гидротермальных растворов (входящих в зону мобилизации металлов и продуцирующих рудоносный раствор иного состава), и реакций с внутрисколовым алюмосиликатным материалом.

Мы приняли для анализа два крайних механизма формирования жил выполнения (см. рис.6.13). Первая модель - назовем ее "слоевой" и будем обозначать VL - каждая порция (волна) гидротермального раствора из зоны мобилизации проходит через ступенчатые реакторы отдельно. Минералы, образованные при прохождении через реакторы предшествующей волны раствора, не вступают в реакцию с последующей порцией нового гидротермального раствора из зоны мобилизации. Таким образом, каждая порция гидротермального раствора образует свою равновесную ассоциацию минералов или "слой" их. Вторая модель - назовем ее "реакционной" и будем обозначать VR - каждая следующая порция (волна) раствора из зоны мобилизации вступает в реакцию с минералами, образованными в жиле предшествующей волной раствора. Присходит, таким образом, полное реакционное преобразование минералов жилы.

Информация о реальности этих механизмов достаточно многочисленна. Это и наши собственные исследования (см. гл. 5), и данные о минералогии жил выполнения [Златогурская, 1960; Рудные месторождения СССР, 1978; Хетагуров и др., 1986, 1992; Добровольская, 1989].