Комбинированная гидродинамическая и термодинамическая модель конвективной гидротермальной системы.
1. Маркерный метод моделирования.

(C) 1997 г. А.В. Тутубалин, Д.В. Гричук

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова,
Геологический факультет
119899 Москва, Воробьевы горы

Разработана комбинированная модель конвективной гидротермальной системы в срединно-океаническом хребте. Метод моделирования включает два этапа расчетов. На первом этапе происходит расчет линий движения ``маркеров'' -- точечных порций раствора, начальные координаты которых заданы, -- и для каждого участка траектории маркеров рассчитываются температуры, давления и скорости фильтрации. На втором этапе рассчитываются составы метасоматических минеральных ассоциаций и равновесного гидротермального раствора для каждого участка системы. Данные о температурах и давлениях входят в термодинамические расчеты непосредственно, а данные о скоростях фильтрации используются для оценки интенсивности взаимодействия между раствором и вмещающей породой. Расчет гидродинамической части модели основан на численном решении уравнения Дарси и уравнения теплопереноса методом конечных элементов. На термодинамическом этапе модели использовалась методика проточного ступенчатого реактора, на каждой ступени которого рассчитывалось локальное равновесие раствора с породой.

Результаты моделирования показали, что в гидротермальной системе формируется конвективная ячейка с широкой областью нисходящего движения и узкой областью восходящего течения по трещинной зоне над интрузивным телом. При этом рядом с восходящей ветвью возникает область с замкнутыми линиями тока, однако она нестационарна и со временем вырождается. Положение изотерм в системе субпараллельно контакту с магматической камерой. Отношения порода/раствор увеличиваются в приконтактовой части системы и достигают наибольших значений над апикальной частью магматической камеры. Рассчитанное распределение метасоматических минералов соответствует наблюдаемому в разрезах офиолитов. Оценено время прохождения порции морской воды через конвективную систему, которое имеет для системы в целом порядок 1000 лет, но для отрезка пути с активным взаимодействием раствора с породой -- всего лишь первые десятки лет.


[Back]