Lure_M.V._Gidrotermalnaya_cirkulyaciya_kak_osnovnoy_mehanizm_perenosa_veshchestva_v_zemnoy_kore

где 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