Lure_M.V._Gidrotermalnaya_cirkulyaciya_kak_osnovnoy_mehanizm_perenosa_veshchestva_v_zemnoy_kore
.pdfгде с,.- кончентрация s-й компоненты 13 ржт13оре; ((р,Т)- равно
весная кончентр;:щия той >ке компоненты при дамении р и тем
пер;пуре Т; 8, - концентрация s-й компоненты 13 породе;
Рпнлотность породы; t, -характерное 13ремя устано13ления
термодин:1.v.ическоrо р:1nно13есия, а таюке ур;шнение состояния
растrюра
(5)
Решение ра:~личных зада•r в р<lмках предст;шленной системы ур;:шнений осущест13лялосr, численно с широким использо13анием
компьютерной техники. Осно13ным nычислительным методом решения стационарных задач расчета гидротермальной циркуля
ции в пласт:~х различной конфигурации Я13лялся модифициро13ан
ный итер:1ционный ;1лгоритм Липман:~ - Зейделя.
Решение з<1дач, моделирующих различные геологические си туачии, позволили обнаруж:ип, немало интересных, далеко иду
щих закономерностей*.
Результаты численных расчетов
На рис.1 представлена картина линий тока гидротермальной
циркуляции, генерируемой исто•rником тепла 13 замкнутой ячей
ке 13мещающих пород.
На рисунке 13идны циркуляционные 13Ихри, 13озникающие в
ячейке с непроницаемыми границами. Над источником располо
жена 13осходящая •rасть течения, на периферии - нисходящие.
Картин<l течения изменяется в за13исимости от взаимного распо
ложения источника тепла и фильтрационной обл<~сти.
На рис.2 представлены результаты расчета гидротермальной циркуляции, возникающей 13 радиально симметри•rеском слое 13мещающих пород (oz- ось симметрии), моделирующем морс кое дно ( z=O ), под действием исто•шика тепла, расположенного ниже слоя на оси симметрии. Нижняя граница слоя считается не-
* Основны.: исследования, приведеиные ниже, были выполнены автором со
IJместно с его коллегами - профессором О.С.Брюховеlji<ИМ и аспирантом С.Б.Са
.вилкиным (Российский государственный rео.югоразведочный университет им. С.Ор ЛЖОН11Ю1дзе).
10
ной картиной линий тока (см. рис.3-4). Горяч;-~я жидкость над осью
магматического источника поднимается вверх, а холодная - под
текает с периферии к уентру. При этом жидкосп, н;-~гревастся,
становясь все более и более активной, выщелачив::1я те или иные веществ:1 из вмещающих пород. Если в этих породах имеется глу бокая трещина, то наподобие нефтяной скважины она интенсив но дренирует породы, обеспечивая тем самым мощный приток
гидротермального раствора к трещине. Когда горя•1ая вода, а точ
нее - гидротермальный раствор с температурой 300-350 11 С -
поднимаясь вверх по трещине, попадает в ледяную морскую воду
(4-6 ()С), многие содержащиеся в нем соединения, прежде всего
рудные компоненты металлов, выпадают в осадок, который вос
принимается наблюдателями как черный дым. Выпадающий оса док обеспе•1ивает рост чрезвычайно причудливой постройки, об
разующей тело <<курилы.уика>>.
Гидротермальный раствор выходит не только через трещи ну - трубу <<курилЫ.lJИКа>>, он выходит рассредоточенным пото
ком и через поверхность дна в окрестности «курилы.l}ика>>. Это
можно заметить, например, по дрожанию воды вокруг «куриЛI,
щиков>>, а таюке по сульфидным покрытиям камней на дне (акад. А.П.Лисиуын и др., 1990). Математическое моделирование этого
интереснейшего явления природы позволяет оценить расходы воды, прокачиваемой через дно магматическим уентром - своего
рода <<гидротермальным насосом>> а также соотношение между
расходами воды, идущими через <<трубу курильщика>>, и рассеян
ным расходом, выходящим через поверхность дна. Оба парамет
ра оставались до последнего времени неизученными.
Моделирование термофильтрачионных (Т-'Jf) полей в при
донном слое вмещающих пород (как правило, базальтов) осуще
ствлялось на базе основных уравнений (1-5) фильтрачионной те
ории, охарактеризованной выше.
Для радиаАьно симметрического случ:1я, в котором пара
метры явления зависят от радиальной и чилиндрической коор
динат, эти уравнения можно записать в виде
19