Методы физико-химического моделирования на ЭВМ взаимодействия "вода - горные породы" в геохимии

• Автор: Казьмин, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 04.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 251 c. : ил

ГЛАВА I. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС "СЕЛЕКТОР"

1.1. Историческая справка

1.2. Программный комплекс "Селектор"

Глава II. АЛГОРИТМЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ "ВОДА - ГОРНЫЕ порода"

2.1. Принципиальная схема алгоритма

2.2. Связь степени протекания реакции с кинетикой и динамикой процессов

2.3. Типы взаимодействия "вода - горные породы" и методы их алгоритмической реализации

Элементарные типы взаимодействия

2.4. Взаимодействия с перестройкой на г-ом этапе структуры матрицы Ар

2.5. Теоретический вывод алгоритма и формулы решения задачи физико-химического моделировании в открытых мультисистемах
Глава III. ВХОДНАЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ, СОГЛАСОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАВИСИМЫХ КОМПОНЕНТОВ
3.1. Входная термодинамическая информация
3.2. Функция компонентов водного раствора
3.3. Расчет термодинамических величин на основе регрессионного анализа
Расчет функции^- смешанослойных силикатов
Расчет функции компонентов водного раствора
3.4. Определение функции компонентов водного раствора методом минимизации свободной энергии

Определение функции 4Т водного комплекса
У а ОН*р-р
Глава IV. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ МЕТОДОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ "ВОДА - ГОРНЫЕ ГОРДЫ"
4.1. Расчет химических равновесий и уточнение термодинамических констант в системе У г Н2 О
Система У а 2 £ - Нг О . • ♦ . .
Система Нг$ -Н20
4.2. Формирование низкотемпературной метасоматической зональности в корах выветривания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Процесс развития современной геохимии вызывает необходимость перехода от преимущественно химико-аналитических методов исследования, в основном описательного характера, к более точным, основанным на использовании законов физической химии и химической термодинамики. В связи с этим особо важным представляется создание методов физико-химического моделирования на ЭВМ природных процессов минерало- и рудообразования, позволяющих на строго количественной основе решать многие геохимические проблемы. Этим и вызвана необходимость постановки такой работы в Институте геохимии им. А.П.Виноградова СО АН СССР под руководством И.К.Карпова. Исследования включали ряд проблем, в число которых и входит всестороннее изучение процессов взаимодействия в системах "вода -горные породы", создание физико-химических моделей, разработка алгоритмов и программного обеспечения, позволяющих эффективнее с применением современных ЭВМ проводить научно-исследовательские работы.
Актуальность проблемы. Изучение процессов взаимодействия "вода - горные породы" представляет одну из важнейших методических проблем современной геохимии, поскольку подавляющая часть природных процессов, таких, как - гипергенное и гидротермальное минералообразование, осадкообразование, диагенез, метаморфизм, метасоматоз, растворение и перенос рудных компонентов, рудоотло-жение, формирование грунтовых и минеральных вод - включает различный характер и типы этих взаимоотношений. Специфические особенности природных геохимических процессов, сложность их количественного изучения в непосредственном эксперименте, большое разнообразие природных систем и их многокомпонентность - все это огра-

^ - подмножество тех компонентов породы , мольные количества которых в системе превышает число £ и с числом компонентов более одного, то есть фазы-растворы.
Однокомпонентные фазы и фазы-растворы объединяются подмножеством 3 ~ $И и
В процессе эволюции мультисистемы к конечному равновесному состоянию, одни фазы будут исчезать, другие появляться. Будут изменяться и мольные количества зависимых компонентов у и независимых 11 . Таким образом, каждый г-ый шаг моделируемого процесса, будет иметь свое численное значение уравнения баланса вещества (2.1) и свой локально-равновесный парагенезис, включая водный раствор и газовую фазу.
Введем условную величину 1 - степень протекания реакции /Пригожин, Дефэй, 1966; НеСде Ъоп , 1968/, характеризующую изменение величины фазы в реакции о< , элементарного этапа Л, и величину ^ - показатель степени протекания реакции.
С целью удобства расчетов и графических построений, основание необходимо принять равное 10, тогда = £
Приведем общую схему алгоритма необратимой эволюции геохимических мультисистем на основе принципа частичного равновесия /Карпов, 1971а; Карпов и др., 1971; Карпов и др., 1973; Карпов и др., 1976а, 19766; Карпов, 1981/. Будем считать, что скорости реакций растворения породы или минералов известны, или в относительном выражении, или в абсолютном. Тогда /- -ый шаг алгоритма в обобщенном виде можно представить следующими операциями:
I. = "'У или МГ = 0 ~ £
Изменение степени протекания реакции может происходить по сте-1енной зависимости: г+1