ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СУБМАРИННЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ

2.1. Методы моделирования инфильтрационно-метасоматических колонок

2.1.1. Инфильтрационный метасоматоз и его свойства в теории Д.С.Коржинского

    В современной петрологии и геохимии представления о закономерностях инфильтрационного метасоматоза базируются на теории метасоматической зональности, разработанной Д.С.Коржинским [Коржинский, 1969]. Д.С.Коржинский, постулировав весьма небольшое число основных свойств инфильтрационного метасоматоза (логическую схему), путем анализа системы уравнений (теоретической модели), описывающих эту схему, вывел следствия, которым должны подчиняться свойства инфильтрационно-метасоматических колонок. Если при термодинамическом моделировании гидротермально-метасоматических процессов нами ставится задача воспроизведения зональности метасоматических колонок, и условия модели отвечают постулатам теории Д.С.Коржинского, в численной модели должны выполняться и ее следствия.

    При выводе теории Д.С.Коржинский принял следующие условия:

I. Фильтрация раствора происходит через однородную проницаемую среду. Движение раствора ламинарное, отвечает поршневому вытеснению, гидродинамической дисперсии нет.

II. Взаимодействие раствора с твердыми фазами происходит мгновенно и все части твердой фазы равно доступны для реагирования.

    Кроме того, неявно предполагалось, что содержание компонентов в растворенном состоянии в единичном объеме пористой среды пренебрежимо мало по сравнению с их содержанием в твердой фазе.

    Из этих условий для случая изотермической метасоматической колонки, не содержащей минералы переменного состава (этот вариант наиболее нагляден для проверки методов термодинамического моделирования) были получены следующие ее свойства:

1. В начальный момент фильтрации метасоматическая колонка формируется мгновенно, в полном и окончательном виде, и затем только лишь разрастается.

2. Разрастание метасоматических зон происходит линейно во времени. Скорость движения каждой последующей границы больше, чем у предыдущей, вследствие чего колонка сохраняет устойчивость своего строения.

3. Процентные содержания минералов в каждой метасоматической зоне постоянны по всей ее длине.

4. Состав порового раствора меняется скачкообразно на границах зон и постоянен в пределах каждой метасоматической зоны.

Такой специфический динамический режим Д.С.Коржинский назвал условно-стационарной системой [Коржинский, 1979], подчеркивая, что свойства ее постоянны при рассмотрении во время-зависимом линейном масштабе x/t (x - расстояние от начала колонки, t - время).

Методика моделирования инфильтрационно-метасоматической зональности, если она предполагает выполнение условий I-II, должна давать результирующую колонку с определенными свойствами - следствиями 1-4¹. Это открывает возможность проверки внутренней непротиворечивости и работоспособности методов численного моделирования.