ЧИСЛЕННАЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СРЕДНЕ- И ПОЗДНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ
РУДОНОСНЫХ ГРАНИТОИДОВ
ВИТИМСКОГО ПЛОСКОГОРЬЯ
Васильев В.И., Хрусталев В.К.
Геологический институт СО
РАН, Улан-Удэ, Россия, vasil@gin.bscnet.ru,
vkhrustalev@yandex.ru
Предпринята попытка рассмотреть
рудоносность средне- и позднепалеозойских гранитоидов Витимского
плоскогорья с позиций гидротермального гранито- и рудообразования. В
свете поставленной задачи на базе авторского программного обеспечения
с использованием ПК «Селектор» была разработана и
рассчитана численная термодинамическая модель для трех теоретических
сценариев эволюции глубинного рудоносного раствора. Предполагалось,
что примитивный рудоносный раствор сначала реагирует с
раннепалеозойскими гранитоидами, а затем попадает во вмещающие породы
магматического и осадочного состава в соответствии со сценарием. При
расчетах использовался метод проточного реактора для группы подвижных
фаз «раствор + газ» (рис. 1).
Р-Т условия зон в обстановке орогенеза были
рассчитаны на авторском программном обеспечении (Васильев, Жатнуев,
2007) таким образом, чтобы исходный глубинный (трансмагматический)
раствор имел температуру, близкую к гранитной эвтектике. Исходный
состав рудоносного трансмагматического раствора был рассчитан из
равновесия с редкими элементами неизмененных вмещающих эффузивов (Ti,
Mn,
Cr,
Ni,
Co,
V,
Mo,
Cu,
Pb,
Zn,
Sn,
Zr,
Be,
Y,
Sr,
Ba)
и рудоносных гранитоидов (Li,
Rb,
W,
B,
F,
U)
(табл. 1).
Данные элементы вместе с
элементами оксидов силикатного анализа составили набор независимых
компонентов модели. Усредненные исходные составы зон, собранные по
трем первичным отчетам и монографии (Хрусталев, 1990), приведены в
таблице 2.
Набор зависимых компонентов
модели ограничивался только составами баз данных ПК «Селектор»
– это 109 конденсированных фаз (базы данных b_Berman,
s_Janaf,
s_Sprons98,
s_Yokokawa),
83 компонента водного раствора (база данных a_Sprons98)
и 12 компонентов газовой фазы (база данных g_Reid).
Таблица 1.
Расчетный состав
рудоносного раствора
Компонент
|
Содержание, моль/кг
раствора
|
Li
|
0,018729290
|
Be
|
0,000035840
|
B
|
0,003607437
|
F
|
0,044740610
|
Ti
|
0,009695071
|
V
|
0,000129443
|
Cr
|
0,000072159
|
Mn
|
0,004635767
|
Ni
|
0,000037110
|
Co
|
0,000020192
|
Cu
|
0,000026595
|
Zn
|
0,000114268
|
Rb
|
0,002457066
|
Sr
|
0,000461843
|
Y
|
0,000042652
|
Zr
|
0,000368324
|
Mo
|
0,000001376
|
Sn
|
0,000003044
|
Ba
|
0,000604251
|
W
|
0,000027196
|
Pb
|
0,000013021
|
U
|
0,000043272
|
H2O
|
55,389069220
|
|
Таблица 2.
Исходные составы раннепалеозойских
гранитоидов и вмещающих пород,
масс. %
Оксиды
|
Гранитоиды PZ
1
|
Эффузивы
|
Осадки
|
SiO2
|
69,53
|
56,57
|
61,67
|
TiO2
|
0,36
|
0,93
|
0,93
|
Al2O3
|
14,95
|
15,33
|
16,23
|
Fe2O3
|
1,26
|
2,60
|
1,72
|
FeO
|
1,68
|
5,00
|
5,41
|
MnO
|
0,05
|
0,18
|
0,12
|
MgO
|
0,88
|
3,80
|
3,78
|
CaO
|
2,21
|
7,38
|
3,90
|
Na2O
|
3,74
|
2,50
|
1,06
|
K2O
|
4,47
|
1,97
|
2,31
|
H2O
|
-
|
0,02
|
0,08
|
P2O5
|
0,15
|
0,19
|
0,16
|
SO3
|
-
|
0,04
|
0,25
|
Σ
|
99,28
|
96,51
|
97,63
|
|
Расчет модели показал принципиальную возможность
формирования химического и минерального состава,
близкого к гранитному, с повышенными концентрациями редких элементов
в результате эволюции раствора по III
сценарию и без таковых – по I
сценарию. Полученные данные достаточно хорошо соотносятся с составами
природных рудоносных и нерудоносных средне- и позднепалеозойских
гранитоидов (табл. 3).
Таким образом, достоинством
модели можно считать математически доказанную принципиальную
возможность гидротермального генезиса как рудоносных (III
сценарий), так и нерудоносных (I
сценарий) средне- и позднепалеозойских гранитоидов Витимского
плоскогорья по первому и третьему сценарию.
Недостатком концептуальной
химической модели всех трех сценариев, несомненно, является
отсутствие углерода как независимого компонента, при наличии которого
возможно было бы рассмотреть генезис черных сланцев, пространственно
ассоциирующих с гранитоидами. К сожалению, необходимые данные по
содержанию углерода в геологических отчетах и доступной литературе
отсутствуют.
Таблица 3.
Сравнение усредненных природных и расчетных составов рудоносных и
нерудоносных средне- и
позднепалеозойских гранитоидов.
Компонент
|
Нерудоносные,
масс. %
|
Рудоносные,
масс. %
|
Природный
|
Расчетный
(I сценарий)
|
Природный
|
Расчетный
(III сценарий)
|
SiO2
|
74,90
|
72,71
|
75,31
|
75,47
|
TiO2
|
0,17
|
0,57
|
0,17
|
0,20
|
Al2O3
|
12,84
|
13,03
|
12,59
|
12,62
|
Fe2O3
|
1,07
|
1,17
|
1,09
|
1,17
|
FeO
|
0,77
|
1,23
|
0,93
|
1,02
|
MnO
|
0,05
|
0,59
|
0,04
|
0,12
|
MgO
|
0,35
|
0,22
|
0,47
|
0,48
|
CaO
|
0,65
|
1,03
|
0,64
|
0,67
|
Na2O
|
3,85
|
3,80
|
3,42
|
3,45
|
K2O
|
4,78
|
4,95
|
4,42
|
4,49
|
P2O5
|
0,03
|
0,58
|
0,04
|
0,10
|
Li
|
0,00340
|
0,00246
|
0,01300
|
0,01386
|
Rb
|
0,01800
|
0,01792
|
0,02100
|
0,02126
|
Pb
|
0,00230
|
0,00147
|
0,00290
|
0,00364
|
Zn
|
0,00470
|
0,00463
|
0,00640
|
0,00691
|
Sn
|
0,00032
|
0,00019
|
0,00090
|
0,00140
|
W
|
0,00016
|
0,00029
|
0,00050
|
0,00124
|
Mo
|
0,00011
|
0,00013
|
0,00030
|
0,00122
|
Be
|
0,00036
|
0,00028
|
0,00063
|
0,00145
|
B
|
0,00130
|
0,00050
|
0,00390
|
0,00480
|
F
|
0,03000
|
0,02912
|
0,08500
|
0,08599
|
Ba
|
0,03500
|
0,03397
|
0,04000
|
0,04100
|
Sr
|
0,01600
|
0,01527
|
0,01500
|
0,01593
|
U
|
0,00065
|
0,00007
|
0,00103
|
0,00185
|
Примечание:
расчетные составы приведены к 100%. Среднеквадратическая ошибка для
оксидов силикатного анализа ± 0,00743840, для редких элементов
± 0,00006188
Литература
Васильев В.И., Жатнуев Н.С. Реализация модели
распределения вещества и тепла при коллизии на языке СИ++ с
привлечением ПК «СЕЛЕКТОР» // Геохимия и рудообразование
радиоактивных, благородных и редких металлов в эндогенных и
экзогенных процессах. Материалы Всероссийской конференции. Том 2.
Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2007. С.119-121.
Хрусталев В.К. Геохимия и рудоносность палеозойских
гранитоидов Витимского плоскогорья. Новосибирск: Наука, 1990. 135с.
|