Formation of Nitrogen-Rich Hot Springs in the Water–Granite and Water–Porphyrite Systems

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The processes of evolutionary transformation of solutions in crystalline rocks of different composition under formation parameters of nitrogen-bearing hot springs have been studied using physicochemical modeling. It has been established that the fundamental factor in the formation of solutions that correspond to modern nitrogen hot springs in composition is the presence of elements that produce anions in the host rocks in appropriate concentrations. They create a characteristic geochemical environment that controls their concentrations and speciation in the solutions and the crystallization/dissolution timing and amounts of secondary minerals at each step of changing the value of the rock/water ratio. Both cations and anions clearly maintain the sequence of their presence in the solution in accordance to their concentration in the rock until the time when the crystallization of secondary minerals modifies the trends of component concentrations in the solution. The reasons for low and very low mineralization of nitrogen hot springs, low concentrations of Mg, Ca, and K and high contents of Na and Si are elucidated. Modern nitrogen terms cannot be formed in rocks containing elements that form anions in an amount corresponding to their average values. Based on the revealed high discreteness of the distribution of these elements in space and their extremely poor understanding, it is concluded that the successful study of hydrogeochemical processes is impossible without taking into account the geological heterogeneity, which is a key problem of hydrogeochemistry and is not taken into account when the processes of interaction in the water/rock system are studied.

Авторлар туралы

S. Pavlov

Institute of the Earth's Crust, Russian Academy of Sciences, Siberian branch,
Russian Federation

Email: spavlov@crust.irk.ru
664033 Irkutsk, 128 Lermontov Street

K. Chudnenko

A.P. Vinogradov Institute of Geochemistry, Russian Academy of Sciences, Siberian
branch

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: spavlov@crust.irk.ru
Russian Federation, 664033 Irkutsk, 1a Favorsky Street

Әдебиет тізімі

  1. Архипов Б.С. (2009) Химический состав и металлоносность термальных вод Северо-Восточного Сихотэ-Алиня (Дальний Восток). Тихоокеанская геология. 28(4), 116-122.
  2. Барабанов Л.Н., Дислер В.Н. (1968) Азотные термы СССР. М.: Недра, 198 с.
  3. Басков Е.А., Суриков С.Н. (1989) Гидротермы Земли. Л.: Недра, 245 с.
  4. Богатиков О.А., Косарева Л.В., Шарков Е.В. (1987) Средние химические составы магматических горных пород: Справочник. М.: Недра, 152 с.
  5. Борисов М.В., Бычков Д.А., Шваров Ю.В. (2006) Геохимические структуры полиметаллических жил выполнения и параметры гидротермального рудообразования. Геохимия. (11), 1218-1239.
  6. Borisov M.V., Bychkov D.A., Shvarov Yu.V. (2006) Geochemistry structure of base-metal filling veins and parameters of hydrothermal ore formation. Geochem. Int. 44(11), 1129-1147.
  7. Борисов М.В., Волкова М.М. Бычков Д.А. (2016) Оценка источника вещества полиметаллических жил Джимидонского месторождения (Северная Осетия, Россия) на основе распределения редкоземельных элементов в рудах и вмещающих породах. Геохимия. (4), 371-388.
  8. Borisov M.V., Bychkov D.A., Volkova M.M. (2016) Ore sources of the base-metal veins at the Dzhimidon deposit, North Ossetia, Russia: evidence from REE distribution in the ores and host rocs. Geochem. Int. 54(4), 346-361.
  9. Булдыгеров В.В., Собаченко В.Н., (2005) Проблемы геологии Северо-Байкальского вулкано-плутонического пояса. Иркутск: ИГУ, 184 с.
  10. Бушляков И.Н., Холоднов В.В. (1986) Галогены в петрогенезисе и рудоносности гранитоидов. М.: Наука, 192 с.
  11. Виноградов А.П. (1962) Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры. Геохимия. (7), 555-571.
  12. Замана Л.B. (2000) О происхождении сульфатного состава азотных терм Байкальской рифтовой зоны. ДАН. 372(3), 361-363.
  13. Карпов И.К. (1981) Физико-химическое моделирование на ЭВМ в геохимии. Новосибирск: Наука, 247 с.
  14. Коваль П.В. (1998) Региональный геохимический анализ гранитоидов. Новосибирск: Изд-во СО РАН НИЦ, ОИГГМ, 491 с.
  15. Козлова П.С., Рыбалова Э.К. (1965) Геологическое положение и особенности петрографического и химического составов верхнепалеозойских интрузивных комплексов среднего течения р. Ангрен (Средняя Азия). Геология и геохимия гранитных пород. (Под ред. Коптева-Дворникова В.С.). М.: Наука, 82-143.
  16. Комаров П.В. (1978) Поиски оруденения по петрогенным элементам, фтору и сере. М.: Наука. 146 с.
  17. Крайнов С.Р. (1973) Геохимия редких элементов в подземных водах (в связи с геохимическими поисками месторождений). М.: Недра, 296 с.
  18. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н. (1996) Моделирование геохимических процессов в системе гранит/вода с летучими анионогенными (Cl, S, C) компонентами в связи с дискуссионными вопросами геохимии термальных подземных вод. Геохимия. (3), 228-241.
  19. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н. (1997) Анализ проблемы происхождения хлоридных подземных вод и рассолов в массивах кристаллических пород методами термодинамического моделирования геохимических процессов в системах гранит/вода. Геохимия. (10), 1035-1057.
  20. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н., Соломин Г.А. (2004) Физико-химическое компьютерное моделирование качества подземных вод: Фундаментальные основы. Фтороносные воды. Геохимия. (3), 319-331.
  21. Krainov S.R., Ryzhenko B.N., Solomin G.A., (2004) Physicochemical Computer Simulation of Groundwater Quality: Fundamentals. Fluorine-Bearing Waters. Geochem. Int. 42(3), 264-275.
  22. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н. Шваров Ю.В. (1983) Возможности и ограничения физико-химического моделирования на ЭВМ взаимодействий вода–порода при решении вопросов формирования химического состава подземных вод. Геохимия. (9), 1342-1359.
  23. Крайнов С.Р., Рыженко Б.H., Швец В.М. (2012) Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты. Изд. второе, дополненное. М.: ЦентрЛитНефтегаз, 672 с.
  24. Кулаков В.В. (2011) Геохимия подземных вод Приамурья. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 254 с.
  25. Кулаков В.В. (2014.) Геолого-структурные и геотермальные условия формирования термальных подземных вод Приамурья. Тихоокеанская геология. (5), 66-79.
  26. Кулаков В.В., Сидоренко С.В. (2017) Минеральные, воды и лечебные грязи Приамурья. Хабаровск: Изд-во ДВМГУ, 474 с.
  27. Ломоносов И.С. (1974) Геохимия и формирование современных гидротерм Байкальской рифтовой зоны. Новосибирск: Наука, 166 с.
  28. Методы геохимического моделирования и прогнозирования в гидрогеологии (1988). М.: Недра, 254 с.
  29. Павлов С.Х., Чудненко К.В. (2013а) Формирование азотных терм: моделирование физико-химических взаимодействий в системе “вода–гранит”. Геохимия. (12), 1090-1104.
  30. Pavlov S.Kh., Chudnenko K.V., (2013) Formation of Nitrogen-Rich Hot Springs: Modeling Physicochemical Interactions in a Water-Granite System Geochem. Int. 51(12), 981-993.
  31. Павлов С.Х., Чудненко К.В. (2013б) Физико-химические взаимодействия в системе “вода–порода” в условиях формирования азотных терм. Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. (82–95).
  32. Павлов С.Х., Чудненко К.В., Голубев В.А., Оргильянов А.И., Бадминов П.С., Крюкова И.Г. (2018) Геологические факторы и физико-химические процессы формирования подземных вод Тункинской впадины Геодинамика и тектонофизика. 9(1), 221-248.
  33. Павлов С.Х., Чудненко К.В., Хромов А.В. (2020) Моделирование формирования фторидных азотных терм в системе вода–кристаллическая порода Геодинамика и тектонофизика. 11(2), 378-396.
  34. Плюснин А.М., Замана Л.В., Шварцев С.Л., Токаренко О.Г., Чернявский М.К. (2013) Гидрогеохимические особенности состава азотных терм Байкальской рифтовой зоны. Геология и геофизика. 54(5), 647-664.
  35. Рыженко Б.Н. (1994) Физико-химические основы гидрогеохимических и гидротермальных процессов. Геохимия. (6), 825-835.
  36. Рыженко Б.Н., Крайнов С.Р., Шваров Ю.В. (2003) Физико-химические факторы формирования состава поземных вод (верификация модели “порода–вода”). Геохимия. (6), 630-640.
  37. Ryzhenko B.N., Krainov S.R., Shvarov Yu.V. (2003) Phisicochemical factors forming the composition of natural waters: verification of the rock-water model Geochem. Int. 41(6), 565-575.
  38. Саньков В.А., Днепровский Ю.И., Коваленко С.Н., Борняков С.А., Гилева Н.Г., Горбунова Н.Г. (1991) Разломы и сейсмичность Северо-Муйского геодинамического полигона. Новосибирск: Наука, 111 с.
  39. Соловьев А.Т., Чупров В.В., Мойжес И.Б. (1967) Геохимические особенности поведения фтора в щелочных породах Западного Забайкалья. Геохимия. (3), 321-329.
  40. Таусон Л.В. (1977) Геохимические типы и потенциальная рудоносность гранитоидов. М.: Наука, 268 с.
  41. Челноков, Г.А., Калитина Е.Г., Брагин И.В., Харитонова Н.А. (2014) Гидрогеохимия и генезис термальных вод источника Горячий Ключ, Приморье (Дальний Восток России). Тихоокеанская Геология. 33(6), 99-110.
  42. Чудаев О.В., Чудаева В.А. (2009) Состав и генезис гидротермальных систем областей островодужного вулканизма. Вестник ДВО РАН. (4), 24-29
  43. Чудненко К.В. (2010) Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. Новосибирск: Гео, 287 с.
  44. Шварцев С.Л. (1975) О некоторых вопросах эволюции объема и состава подземных инфильтрационных вод в алюмосиликатных породах. Геохимия. (6), 905-917.
  45. Шварцев С.Л. (2017) Механизмы концентрирования фтора в азотных термах. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринггеоресурсов 328(12), 105-117.
  46. Шварцев С.Л., Замана Л.В., Плюснин А.М., Токаренко О.Г. (2015) Равновесие азотных терм Байкальской рифтовой зоны с минералами водовмещающих пород как основа для выявления механизмов их формирования. Геохимия. (8), 720-733.
  47. Shvartsev S.L., Zamana L.V., Plyusnin A.M., Tokarenko O.G. (2015) Equilibrium of Nitrogen-Rich Spring Waters of the Baikal Rift Zone with Host Rock Minerals as a Basis for Determining Mechanisms of Their Formation. Geochem. Int. 53(8), 713-725.
  48. Шварцев С.Л., Зиппа Е.В., Борзенко С.В. (2020) Природа низкой солености и особенности состава термальных вод провинции Цзянси (Китай). Геология и геофизика. 51(2), 243-262.
  49. Шпейзер Г.М. (1992) Гидрохимия минеральных вод горно-складчатых областей. Иркутск: ИГУ. 240 с.
  50. Dolejs D., Wagner T. (2008) Thermodynamic Modeling of Non-Ideal Mineral–Fluid Equilibria in the System Si–Al–Fe–Mg–Ca–Na–K–H–O–Cl at Elevated Temperatures and Pressures: Implications for Hydrothermal Mass Transfer in Granitic Rocks. Geochim. Cosmochim. Acta. 72(2), 526-553.
  51. Dutova E.M., Nikitenkov A.N., Pokrovsky V.D., Banks D., Frangstad B.S., Parnachev V.P. (2017) Modeling the Dissolution and Reprecipitation of Uranium under Oxidation Conditions in the Shallow Groundwater Circulation Zone. J. Environ. Radioact. 178–179, 63-76.
  52. Chae G.T., Yun S.T., Mayer B., Kim K.-H., Kim S.Y., Kwon J. S., Kim K., Koh Y.-K. (2007) Fluorine geochemistry in bedrock groundwater of South Korea. Sci. Total Environ. (385), 272-283.
  53. Cuccuru S., Deluca F., Mongelli G., Oggiano G. (2020) Granite- and andesite-hosted thermal water: geochemistry and environmental issues in northern Sardinia, Italy. Environ. Earth Sci. (79), a. n. 257.
  54. Deng Y., Nordstrom D.K., McCleskey R.B. (2011) Fluoride geochemistry of thermal waters in Yellowstone National Park: I. Aqueous fluoride speciation. Geochim. Cosmochim. Acta. (75), 4476-4489.
  55. Fuge R., Power G.M., (1969) Chlorine and Fluorine in Granitic Rocks from SW England. Geochim. Cosmochim. Acta. 33(7), 888-893.
  56. Johnson J.W., Oelkers E.H., Helgeson H.C. (1992) SUPCRT92: software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of mineral, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bars and 0° to 1000°C. Computers Geosci. (18), 899-947.
  57. Lottermoser B.G. and Cleverley J.S. (2007) Controls on the genesis of a high-fluoride thermal spring: Innot Hot Springs, north Queensland. Australian J. Earth Sciences. (54), 597-607.
  58. Michard, G. (1990) Behaviour of Major Elements and Some Trace Elements (LI, Rb, Cs, Sr, Fe, Mn, W, F) in Deep Hot Waters from Granitis. Areas. Chem. Geol. (89), 117-134.
  59. Seelig U., Bucher K. (2010) Halogens in water from the crystalline basement of the Gotthard rail base tunnel (central Alps). Geochim. Cosmochim. Acta. 74(9), 2581-2595.
  60. Chatterjee S., Dutta A., Gupta R. K., Sinha U.K. (2022) Genesis, evolution, speciation and fluid-mineral equilibrium study of an unexplored geothermal area in Northeast Himalaya, India. Geothermics. (105), n. a., 102483.
  61. Shock E.L., Sassani D.C., Willis M. (1997) Inorganic species in geologic fluids: Correlations among standard molal thermodynamic properties of aqueuos ions and hydroxide complexes. Geochim. Cosmochim. Acta. 61(5), 907-950.
  62. Žáček V., Rapprich V., Šíma J., Škoda R., Laufek F., Legesa F. (2015) Kogarkoite, Na3(SO4)F, from the Shalo hot spring, Main Ethiopian Rift: implications for F-enrichment of thermal groundwater related to alkaline silicic volcanic rocks. J. Geosciences, 60, 171-179
  63. Zhang W, Zhou1 L., Tang1 H., Li H., Song W., Chen Z. (2015) Modeling geochemical factors controlling fluoride concentration in groundwater. Arab J Geosci. (8), 9133-9147.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2.

Жүктеу (162KB)
3.

Жүктеу (184KB)
4.

Жүктеу (364KB)

© С.Х. Павлов, К.В. Чудненко, 2023

Осы сайт cookie-файлдарды пайдаланады

Біздің сайтты пайдалануды жалғастыра отырып, сіз сайттың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін cookie файлдарын өңдеуге келісім бересіз.< / br>< / br>cookie файлдары туралы< / a>