By this author

PHYSICO-CHEMICAL MECHANISMS OF FORMATION OF CONCENTRICALLY BANDED AGATES IN BASALTS: HYPOTHESES AND EXPERIMENTS

Issue number 3 from 17.03.2025

На основании литературных данных суммированы основные свойства агатов и условия их образования, а также выполнен критический анализ гипотез образования агатов. Наиболее адекватной оказалась гипотеза послойного осаждения и раскристаллизации кремнезема, извлеченного из вмещающей породы (в частности, базальта). Однако остались трудности в объяснении перемещения SiO от вмещающего базальта к агатовым полостям, причин осаждения SiO, роли фазовых превращений и механизма образования полосчатости. Для прояснения этих вопросов выполнены эксперименты по растворению образцов базальта в воде в течение 4 мес. при 300 °С. Образование кремнезема было заметным лишь в опытах, где образец базальта был погружен в воду наполовину. В частности, в порах и на поверхности образца выше уровня воды отложился аморфный кремнезем (опал-А), который образовал агатоподобные слоистые текстуры и местами заместился халцедоном. Результаты экспериментов объясняются в рамках дистилляционной гипотезы, которая может быть пригодной и для образования агатов. Гипотеза совмещает возможности переноса SiO в области низких концентраций и осаждения SiO в области высоких концентраций, а также объясняет полосчатость агата колебанием баланса поставки и потребления растворенного кремнезема в реакциях осаждения и фазовых превращений.

82 0

Transfer of Metals under Hydrothermal Conditions in the Form of Colloidal Particles and Supersaturated True Solutions

Issue number 6 from 01.06.2023

Коллоиды металлов в гидротермальных растворах изучены значительно хуже, чем в поверхностных и подземных водах. Тем не менее из опубликованных работ следует, что коллоидные частицы, содержащие металлы, присутствуют в гидротермальных минералах, в геогазе и в подземных водах над рудными телами, во флюидных включениях минералов, в геотермальных растворах. Образование этих частиц обычно связывают с нуклеацией в пересыщенном растворе, который образуется в реакциях превращения минералов или при вскипании флюидов. Опубликованные экспериментальные данные подтверждают возможность образования коллоидных частиц и сохранения их стабильности в гидротермальных условиях. Для всесторонней оценки мобильности коллоидных частиц в этих условиях не хватает экспериментов по фильтрации пересыщенных и коллоидных растворов в пористых средах при повышенных температурах. Участие коллоидов в гидротермальном рудном процессе наиболее наглядно проявилось при формировании богатых эпитермальных Au месторождений. На примере кварцевого геотермометра показана возможность переноса металлов в истинном пересыщенном растворе, что может быть даже более эффективным, чем коллоидный перенос. Таким образом, перенос металлов в гидротермальном процессе возможен в значительно более высоких концентрациях, чем следует из традиционного подхода, основанного на равновесной термодинамике.

64 0

Assessment of kinetic conditions of quartz geothermometer application: experiment and modeling

from 01.07.2025

Кварцевый геотермометр (КГ) позволяет определять температуру геотермального резервуара (ГР), расположенного на глубине, по концентрации SiO2 (m) в растворе, изливающемся из этого резервуара на поверхность. В первоначальном моделировании КГ была допущена ошибка, занизившая скорость осаждения кварца, и, таким образом, необоснованно расширилась область применения КГ. Другой недостаток раннего моделирования заключался в игнорировании возможности осаждения метастабильных модификаций кремнезема. Для устранения этих недостатков выполнено новое математическое моделирование КГ методом конечных разностей с использованием актуальных кинетических данных. Достоверность данных оценивалась их использованием в моделировании медленного охлаждения системы кварц–вода и сравнением результатов моделирования с экспериментальными результатами этого процесса. Наилучшее согласие экспериментов и расчетов получено при использовании в расчетах двухступенчатого осаждения SiO2, когда выше и ниже растворимости аморфного кремнезема (АК) использовались разные кинетические константы, которые описывали осаждение, соответственно, АК и других метастабильных модификаций кремнезема. Результаты нового моделирования КГ с использованием новых кинетических данных были одинаковыми при одинаковом отношении двух исходных параметров, которые характеризуют площадь поверхности осаждения, нормированную к массе воды (S/M), и скорость подъема раствора (v). Определены реальные граничные значения этого отношения, S/M и v, при которых модель предсказывает верные показания КГ для разных температур раствора в ГР и у поверхности. Кинетические уравнения, использованные при моделировании, не учитывают многие особенности механизма реакции осаждения кремнезема. Экспериментальное изучение этих особенностей позволит создать более точную модель, приближенную к реальным природным системам.

2 0

Assessment of kinetic conditions of quartz geothermometer application: experiment and modeling

Issue number 7 from 08.04.2025

Кварцевый геотермометр (КГ) позволяет определять температуру геотермального резервуара (ГР), расположенного на глубине, по концентрации SiO2 (m) в растворе, изливающемся из этого резервуара на поверхность. В первоначальном моделировании КГ была допущена ошибка, занизившая скорость осаждения кварца, и, таким образом, необоснованно расширилась область применения КГ. Другой недостаток раннего моделирования заключался в игнорировании возможности осаждения метастабильных модификаций кремнезема. Для устранения этих недостатков выполнено новое математическое моделирование КГ методом конечных разностей с использованием актуальных кинетических данных. Достоверность данных оценивалась их использованием в моделировании медленного охлаждения системы кварц–вода и сравнением результатов моделирования с экспериментальными результатами этого процесса. Наилучшее согласие экспериментов и расчетов получено при использовании в расчетах двухступенчатого осаждения SiO2, когда выше и ниже растворимости аморфного кремнезема (АК) использовались разные кинетические константы, которые описывали осаждение, соответственно, АК и других метастабильных модификаций кремнезема. Результаты нового моделирования КГ с использованием новых кинетических данных были одинаковыми при одинаковом отношении двух исходных параметров, которые характеризуют площадь поверхности осаждения, нормированную к массе воды (S/M), и скорость подъема раствора (v). Определены реальные граничные значения этого отношения, S/M и v, при которых модель предсказывает верные показания КГ для разных температур раствора в ГР и у поверхности. Кинетические уравнения, использованные при моделировании, не учитывают многие особенности механизма реакции осаждения кремнезема. Экспериментальное изучение этих особенностей позволит создать более точную модель, приближенную к реальным природным системам.

20 0