|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Распределение компонентов между газом и жидкостью и закономерности формирования состава гидротермальных флюидовНИР
The distribution of components between gas and liquid and the formation of the hydrothermal fluids composition
- Руководитель НИР: Николаева И.Ю.
- Участники НИР: Бычков А.Ю., Ермина О.С., Лубнина Н.В., Николаева А.Г., Осадчий В.О., Попова Ю.А., Тарнопольская М.Е., Филатова О.Р., Фяйзуллина Р.В.
- Подразделение: Лаборатория экспериментальной геохимии
- Срок исполнения: 1 апреля 2017 г. - 31 декабря 2019 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 17-05-00257
- Номер ЦИТИС: АААА-А17-117040510210-0
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Комплексные фундаментальные исследования вещества и динамики геосфер Земли, разработка моделей ее глубинного строения, открытие минералов и создание новых материалов
- ПН России: Рациональное природопользование
-
Рубрики ГРНТИ:
- 38.33.15 Геохимия отдельных элементов
- 38.33.17 Геохимия природных процессов
-
Ключевые слова:
распределение компонентов, гидротермальный флюид, формы переноса, современные термальные системы
distribution of components, modern thermal systems, hydrothermal fluid -
Описание:
Цель проекта - установить закономерности распределения компонентов между подвижными фазами гидротермальных флюидов, определить зависимость коэффициентов распределения от температуры и состава раствора. Основные задачи: экспериментальное исследование коэффициентов распределения широкого круга элементов между жидкостью и газом при температуре 100-350 С; отбор проб конденсатов современных гидротермальных систем Камчатки и изучение коэффициентов распределения газ/жидкость; проведение термодинамических расчетов форм переноса элементов в газе и жидкости; построение модели переноса элементов в кипящих гидротермальных системах и формирования состава флюида. Главный результат – выявление факторов переноса и концентрирования элементов в гетерофазных гидротермальных системах. Будут получены принципиально новые данные о распределении элементов между жидкостью и газом для термальных систем Камчатки, проведен анализ равновесного распределения и факторов нарушения равновесия. Неравновесный перегретый пар является важной транспортной средой, роль которой недостаточно учитывается при построении моделей формирования состава гидротермального раствора. Данная работа позволит установить масштаб выноса элементов в газопаровой фазе.
-
Планируемые результаты:
Главный результат – выявление факторов переноса и концентрирования элементов в гетерофазных гидротермальных системах. Будут получены принципиально новые данные о распределении элементов между жидкостью и газом для термальных систем Камчатки, проведен анализ равновесного распределения и факторов нарушения равновесия. Неравновесный перегретый пар является важной транспортной средой, роль которой недостаточно учитывается при построении моделей формирования состава гидротермального раствора. Данная работа позволит установить масштаб выноса элементов в газопаровой фазе.
-
Научный задел:
В настоящее время нами накоплен большой фактический материал по распределению бора и других элементов между газовой и жидкой фазами для ряда гидротермальных систем Камчатки. Наиболее интересны данные по термопроявлениям Мутновского вулкана, где наблюдается большое разнообразие типов вод.
- Добавил в систему: Николаева Ирина Юрьевна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 апреля 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Распределение компонентов между газом и жидкостью и закономерности формирования состава гидротермальных флюидов |
| Результаты этапа: Проведена систематизация данных по составам растворов и конденсатов спонтанных газов термальных систем Камчатки. Имеющийся массив данных представлен 250 пробами на 45 элементов, 80 проб пар вода-конд. Проведена обработка распределения редкоземельных элементов для термальных источников Мутновского вулкана, Ga, Al для различных гидротермальных систем Камчатки. Начато построение термодинамической модели формирования состава термальных вод. Модель включает в себя процессы кипения, конденсации, взаимодействие вода-порода и смешение различных типов вод. | ||
| 2 | 15 февраля 2018 г.-15 декабря 2018 г. | Распределение компонентов между газом и жидкостью и закономерности формирования состава гидротермальных флюидов |
| Результаты этапа: На базе прецизионных анализов содержаний La,Ce и основных компонентов в гидротермах и породах Узон-Гейзерной вулкано-тектонической депрессии, с привлечением опубликованных аналитических материалов по ряду современных высокотемпературных гидротермальных систем Камчатки и двух регионов мира, установлены генетически важные закономерности распределения содержаний РЗЭ. Концентрация La и Ce в продуктах современных гидротермальных контролируется составом боковых пород, анионным составом растворов, а также процессами абсорбции, зависящими от рН-Еh среды. Прослежен процесс изменения физико-химических характеристик водной массы кальдерного Карымского озера за период с января 1996г, когда в нем произошло фреато-магматическое извержение, до 2015г. Приведены доказательства относительной стабилизации водного баланса и химического состава озера к 2015 г. По результатам гидрохимического мониторинга прослежен процесс изменения химического состава и физико-химических характеристик гидротерм в береговом обрамлении Карымского озера за период 1996-2015 гг. Установленные в процессе наших наблюдений факторы указывают на возможное угасание в них гидротермальной деятельности. Определены формы нахождения элементов в термальных водах Мутновского вулкана. С помощью программы Hch (Шваров,2008) проведен расчет основных форм фтора в кислых термальных водах при концентрации фтора 26 мг/кг, что соответствует измеренной концентрации фтора в грязевых котлах донного поля вулкана Мутновский. Был проведен расчет форм нахождения основных компонентов термальных вод. Аналогичный расчет был проведен в кислых термальных водах, насыщенных по флюориту, где содержание фтора составляет 400 мг/кг. Проведен расчет форм переноса основных компонентов вулканических растворов при высокой концентрации фтора (400 мг/кг). На основании проведенных расчетов, можно сделать вывод о том, что в кислых вулканических растворах, с высокой концентрацией фтора, основной формой фтора являются комплексы алюминия, железа, кремния, галлия и бора. Систематизированы и проанализированы данные прошлых экспедиций по распределению компонентов между жидкостью и газом для термальных систем Камчатки. Было показано, что в зависимости от условий разгрузки источники можно разделить на 2 типа: «равновесные» и «неравновесные». По содержанию бора были выбраны «равновесные» источники, полагая, что и другие элементы распределяются между газом и жидкостью равновесно. Для этих источников были построены зависимости коэффициента распределения жидкость-газ от рН термальной воды. Распределение бора и мышьяка не зависит от кислотности раствора, поскольку во всем диапазоне рН преобладают B(OH)3(aq) и H3AsO3(aq), которые соответствуют газовым молекулам, обеспечивающим их перенос в паровой фазе. Для многих других элементов прослеживается зависимость от рН раствора, что свидетельствует о смене преобладающих форм. | ||
| 3 | 15 февраля 2019 г.-15 декабря 2019 г. | Распределение компонентов между газом и жидкостью и закономерности формирования состава гидротермальных флюидов |
| Результаты этапа: Систематизированы и проанализированы данные прошлых экспедиций по распределению компонентов между жидкостью и газом для термальных систем Камчатки. Были построены зависимости коэффициента распределения жидкость-газ от рН термальной воды. Для многих элементов прослеживается зависимость от рН раствора, что свидетельствует о смене преобладающих форм. Помимо кислотности, необходимо также учитывать и другие параметры: минерализацию, активность сульфидной серы и окислительно-восстановительный потенциал для правильного определения доминирующих форм переноса. Изучение распределения жидкость-газ для современных гидротермальных систем дает информацию о новых малоизученных формах переноса элементов в газах. В газовой фазе термальных источников Камчатки постоянно определяются заметные концентрации фосфора, что не может быть объяснено распределением фосфора (V) и можно предположить формы с низкими валентностями. Было проведено экспериментальное изучение переноса фосфора в газовой фазе в различной окислительно-восстановительной обстановке. Проведенные термодинамические расчеты, показали, что вероятной формой переноса является PO2(gas). Фракционирование изотопов бора исследовано в системе H2O-H3BO3. Были проведены опыты при 100 °С и атмосферном давлении, а также при повышенных температуре (200-350 ºС) и давлении с использованием автоклава с отбором газовой. Эти значения впервые исследованы экспериментально | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".