Стабильные изотопы легких элементов в процессах контаминации и взаимодействия флюид-порода

  • автор:
  • специальность ВАК РФ: 25.00.09
  • научная степень: Докторская
  • год, место защиты: 2013, Москва
  • количество страниц: 407 с. : ил.
  • бесплатно скачать автореферат
  • стоимость: 240,00 руб.
  • нашли дешевле: сделаем скидку
  • формат: PDF + TXT (текстовый слой)
pdftxt

действует скидка от количества
2 диссертации по 223 руб.
3, 4 диссертации по 216 руб.
5, 6 диссертаций по 204 руб.
7 и более диссертаций по 192 руб.
Титульный лист Стабильные изотопы легких элементов в процессах контаминации и взаимодействия флюид-порода
Оглавление Стабильные изотопы легких элементов в процессах контаминации и взаимодействия флюид-порода
Содержание Стабильные изотопы легких элементов в процессах контаминации и взаимодействия флюид-порода
Вы всегда можете написать нам и мы предоставим оригиналы страниц диссертации для ознакомления
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В СИСТЕМЕ МИНЕРАЛ-ФЛЮИД: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ
И КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
1.1. Общие сведения и основные понятия
1.2. Экспериментальные зависимости коэффициентов фракционирования изотопов в системе
«МИНЕРАЛ-ВОДИЫЙ ФЛЮИД» ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
1.2.1. Методы оценки степени приближения системы к изотопному равновесию
1.2.2. Особенности и проблемы эксперимента в системе «минерал-водный флюид»
1.2.3. Экспериментальные данные для конкретных систем
1.3. Кинетическая модель фракционирования изотопов при растворении-кристаллизации минерала
1.3.1. Изотопное фракционирование при формировании минерала
1.3.2. Изотопное фракционирование при перекристаллизации минерала без пространственного разделения зон растворения и кристаллизации
1.3.3. Изотопное фракционирование при перекристаллизации минерала с пространственным разделением зон растворения и кристаллизации
1.3.4. Следствия и применение модели
1.4. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛОВ, ПОРОД И ПРИРОДНЫХ РАСТВОРОВ
2.1. Стандартизация масс-спектрометрических измерений изотопного состава легких элементов
2.2. Изотопный анализ кислорода окислов и силикатов
2.1.1. Фторирование с применением внешнего нагрева (объемное фторирование)
2.1.2. Фторирование с применением лазерного нагрева
2.1.4. Изотопный анализ кислорода силикатных пород сложного состава
2.3. Изотопный анализ водорода и кислорода природных вод
2.3.1. Изотопный анализ водорода
2.3.2. Изотопный анализ кислорода природных вод в режиме И1-1ЯМ8
2.3.2. Изотопный анализ кислорода природных вод в режиме СИНЯМЭ
2.4. Изотопный АНАЛИЗ кислорода и углерода карбонатов
2.5. Изотопный анализ серы сульфидов и сульфатов
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. РЕАКЦИОННАЯ КОНТАМИНАЦИЯ В ФОРМИРОВАНИИ ИЗОТОПНОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД
(НА ПРИМЕРЕ ГРАНИТОИДОВ Р-НА КАВКАЗСКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД)
3.1. ИЗОТОПНАЯ СИСТЕМАТИКА ГРАНИТОИДОВ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД СТРУКТУРЫ КМВ
3.1.1. Краткая характеристика гранитоидов структуры КМВ
3.1.2. Ксенолиты и включения в гранитоидах КМВ
3.1.3. Вмещающие (боковые) породы
3.2. Изотопная (С, О) систематика карбонатного материала структуры КМВ
3.2.1. Приконтактовые изменения вмеи/ающих пород
3.2.2. Карбонатный материал включений в граносиенитах и сиенитах
3.2.3. Карбонатный материал метасоматических проявлений в гранитоидах и вмещающих породах
3.2.4. Палеогидротермальные карбонатные проявления
3.3. УСЛОВИЯ И МЕХАНИЗМ контаминации ГРАНИТОИДОВ КМВ
3.3.1. Модель поведения изотопного состава кислорода в процессе контаминации гранитоидов структуры КМВ
3.3.2. Сопоставление результатов моделирования с наблюдаемыми изотопно-геохимическими характеристиками гранитоидов структуры КМВ
3.4. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. СТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ГИДРОТЕРМАЛЬНОМ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИИ В ОКЕАНЕ (НА ПРИМЕРЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ПОЛЯ ЛОСТ СИТИ 30 °СШ, САХ)
4.1. КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
4.2. ИЗУЧЕНИЕ ФЛЮИДНОЙ ФАЗЫ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ ПОЛЕЙ САХ И ПОРОД МАССИВА ЛТЛАНТИС

4.2.1. Изучение фрагментов карбонат-бруситовых построек
4.2.2. Изучение флюидной фазы гидротермальных полей САХ
4.2.3. Изучение силикатных пород массива Атлантис
4.3. Изотопные параметры измененных пород массива Лтлантис
4.4. Изотопные параметры флюида Лост Сити
4.5. Соотношение флюид-порода при серпентинизации
4.5.1. Модель изотопно-кислородного фракционирования при серпентинизации
4.5.2. Применение модели изотопного фракционирования при серпентинизации
к породам массива Атлантис и флюиду Лост Сити
4.6. Процессы серпентинизации и диагенетические изменения в формировании
изото! шых параметров карбонатов построек поля Лост Сити
4.6.1. Процессы серпентинизации и изотопные параметры построек поля Лост Сити
4.6.2. Диагенетические преобразования и изотопные параметры построек поля Лост Сити
4.7. Процессы смешения гидротермального флюида с океанской водой в формировании
изотопных параметров карбонатов построек поля Лост Сити
4.8. Выводы
ГЛАВА 5. СТАБИЛЬНЫЕ ИЗОТОПЫ ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ФОРМИРОВАНИИ
РУДНЫХ ЖИЛ (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АКЧАТАУ И СУХОЙ ЛОГ)
5.1. Изотопно-кислородная систематика гранитов Акчатау и связанных с ними рудных жил
5.1.1. Характеристика месторождения
5.1.2. Изотопно-кислородная термометрия жильных тел и гранитов Акчатау
5.1.3. Соотношение флюид-порода при рудообразовании на месторождении Акчатау
5.1.4. Формирование рудных жил месторождения Акчатау
5.2. Изотопно-кислородная систематика рудных жил и вмещающих пород
месторождения Сухой Лог
5.2.1. Характеристика месторождения
5.2.2. Изотопно-кислородная термометрия жильных тел и вмещающих сланцев Сухого Лога
5.2.3. Соотношение флюид-порода при рудообразовании на месторождении Сухой Лог
5.2.4. Формирование рудных жил на месторождении Сухой Лог
5.3. ВЫВОДЫ
ГЛАВА 6. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОТОПНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИРОДНЫХ ВОД
ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПОРОДАМИ
6.1. формирование изотопных характеристик ВОД ЗОНЫ ЗАМЕДЛЕННОГО ВОДООБМЕНА
(НА ПРИМЕРЕ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ ТАМАНИ (РОССИЯ) И КАХЕТИИ (ВОСТОЧНАЯ ГРУЗИЯ))
6.1.1. Характеристика объекта
6.1.2. Изотопный (О, И) и химический состав вод грязевулканических выбросов
6.1.3. Процессы постседимеитационного преобразования минерального и органического вещества
в формировании изотопных характеристик вод грязевых вулканов
6.2. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОТОПНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД СМЕШАННОГО ГЕНЕЗИСА
(на примере углекислых вод Большого Кавказа)
6.2.1. Характеристика объекта
6.2.2. Изотопный (0,Н) и химический состав минеральных вод
6.2.3. Процессы смешения и взаимодействия вода-порода в формировании
изотопных характеристик минеральных вод
6.3. Формирование изотопных характеристик инфильтрационных атмосферных вод
(НА ПРИМЕРЕ ИСТОЧНИКОВ ТУЛУКУЕВСКОГО КАРЬЕРА, ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)
6.3.1. Характеристика объекта
6.3.2. Изотопный (О, Н) состав инфильтрационных атмосферных вод
6.3.3.Изменение во времени изотопных характеристик инфильтрационных вод
при фильтрации в порово-трещинном пространстве пород
6.4. ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Изотопы легких элементов (Н, С, О, Б) обладают наибольшей относительной разницей масс и, как следствие, максимальной способностью к фракционированию в природных процессах. Широкая распространенность этих элементов в литосфере, гидросфере и биосфере Земли, способность формировать ковалентные связи и менять степень окисления в химических реакциях, определяют их уникальность как объекта исследований и позволяют использовать в качестве природных индикаторов при изучении механизмов и условий протекания геохимических процессов.
Актуальность. Исследование закономерностей формирования изотопного состава легких элементов в минералах, породах и природных растворах позволяет решить широкий круг проблем современной геохимии: установление источников материала, поступающего в магматические системы при контаминации расплавов, определение условий транспорта и отложения вещества в рудных системах, оценка роли водного флюида в процессах метаморфизма, метасоматоза и гидротермальной деятельности. Изучение формирования изотопно-геохимического облика пород, испытавших взаимодействие с флюидом, отчетливо связано с проблемами рудной геологии, поскольку породы являются транспортной средой для флюидных потоков в земной коре. Исследование поведения изотопно-геохимических характеристик природных вод и растворов в процессах взаимодействия с породами расширяет круг решаемых проблем, так как природные воды - это не только компонент рудообразующих систем, но и важнейший ресурс, не менее ценный, чем запасы углеводородов и минеральных ископаемых.
Для успешного применения легких элементов в области изотопной геохимии, требуется постоянное развитие методов масс-спектрометрического анализа, позволяющих повышать точность изотопных данных при уменьшении количества вещества.
Изотопные исследования геохимических процессов должны опираться не только на соответствующую аналитическую базу, но и на применение современных теоретических представлений. Создание моделей, адекватно описывающих наблюдаемые изогоино-геохимические характеристики природных объектов, является неотъемлемой стадией в получении новой количественной информации и понимании механизмов и путей протекания природных процессов.
Представленное исследование закономерностей поведения стабильных изотопов легких элементов заполняет существующие пробелы наших знаний о поведении изотопных систем легких элементов при контаминации расплавов и взаимодействии флюид-порода. Проведенные исследования в области методов изотопной масс-спектрометрии, полученные

что указывало на отсутствие стадии изотопного обмена «кальцит-вода» на поверхности растущих зерен кальцита. В результате, полученные составы кальцита не соответствовали равновесию с водой. Те же явления, но в меньшей степени, проявлялись и при рН~8, и только в области рН~6, мы получали составы, близкие к области равновесия кальцит-вода (рис. 7).
Необходимо отметить, что неравновесный изотопный состав кислорода, сформировавшийся в растущем слое кристалла, может быть захоронен последующими слоями роста, если скорость кристаллизации превышает скорость диффузии в открытом слое кристалла (т.е. если не выполняется условие диффузионной релаксации на растущей поверхности (Чернов, 1981, Dubinina, Lakshtanov, 1997, Дубинина, Лакштанов, 1997, Watson, 2004)). В работе (Gabitov et al., 2012) было показано экспериментально (in situ), что кристаллизация кальцита с изотопно-неравновесным поверхностным слоем сопровождается дальнейшей сохранностью этого слоя в объеме кристалла. Эта работа подтверждает многие, в том числе и наши (Dubinina, Lakshtanov, 1997), теоретические построения. Низкие экспериментальные температуры препятствуют протеканию диффузионной релаксации, поэтому приобретенные карбонатами неравновесные составы, с большой долей вероятности, будут сохранены в объеме кристалла даже при невысоких скоростях осаждения.

1.020 1.
Рис. 7. Экспериментальные зависимости коэффициента фракционирования кальцит-вода (новообразованный кальцит, newCC) от изотопного состава кислорода стартового раствора Иа2СОз при pH раствора 6.3, 9.6, 8.1 (Дубинина, Лакштанов, 2004, Lakshtanov el al., 2004).
Обобщение экспериментальных данных и теоретических расчетов в системе «карбонатные минералы - вода», включая область повышенных температур, было приведено в обзоре (Zheng, 2011), где отмечалось, что фракционирование изотопов кислорода в карбонатных минералах может осложняться полиморфными переходами (арагонит-кальцит)

Ct newCc-water
у = 0.7502Х + 0.2564
у = 0.396х + 0.6206

□ pH 6.3 о pH 9.6 Д pH
□ pH 6.3, W

С1 soda-water
у = 0.0731х + 0.9539!
020 1.030 1.040 1.050 1.060 1.070 1.080 1.090 1
Вы всегда можете написать нам и мы предоставим оригиналы страниц диссертации для ознакомления

Рекомендуемые диссертации данного раздела