Геология полезных ископаемых - Смирнов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Степень свободы определяется возможностью изменить равновесие системы при изменении переменных величин. Число степеней свободы представляет собой наибольшее число переменных величин, которые могут меняться независимо друг от друга, не вызывая уменьшения числа сосуществующих фаз. Оно определяется по формуле
F = 2 + n — r,
где F — число степеней свободы; п — число компонентов; г — число фаз.
Систему, лишенную степеней свободы, называют инвариантной (нонвариантной); с одной степенью свободы — моновариантной; с двумя — дивариантной и т. д.
Условием равновесия изолированной системы іявляется достижение ею максимальной энтропии, возможной при данной внутренней энергии системы. Химический потенциал определяется как пай внутренней энергии системы, приходящейся на единичные молекулярные количества компонентов, и вычисляется по формуле
где [її — химический потенциал; ц/ —величина, постоянная при данных температуре и давлении; R — универсальная газовая постоянная; Ni— мольная доля компонента в идеальном растворе.
Согласно Д. Нежинскому, компоненты, массы или моли которых являются факторами равновесия системы, могут быть названы инертными. В закрытых системах все компоненты инертны. Но в открытых природных минеральных системах могут быть вполне подвижные компоненты, химические потенциалы которых являются факторами равновесия системы. С каждым вполне подвижным компонентом связан один интенсивный фактор равновесия (химический потенциал, парциальное давление пара или концентрация этого компонента в одной из фаз). С каждым инертным компонентом связан один экстенсивный фактор равновесия (масса или мольное количество этого компонента).
Растворимость минеральных солей резко возрастает в комплексных растворам, играющих первостепенную роль при гидротермальном рудообразовании. Комплексом называют "Находящиеся в растворе частицы, образованные путем соединения двух или более простых частиц, каждая из .которых может существовать независимо. В них различают ядро и лиганды. Ядро выступает їв роли- катиона и обычно представлено двух-, трех-, четырехвалентными металлами; оно может состоять из одного или -нескольких элементов. Лиганды образованы отрицательно заряженными ионами или молекулами, связанными1 с ядром таким образом, что их максимальное число соответствует максимальному 'координационному числу центрального катиона. Заряд комплексного иона, как правило, равен алгебраической сумме зарядов ядра и окружающих его лигандов.
В процессе формирования постмагматических рудных месторождений существенная роль принадлежит галогенидным, преимущественно хлоридньгм комплексам (К. Бэрнем, Р. Рафальский, Г. Колонии, Г. Хелгесон и др.). Ряд ученых (Д. Смит, X. Варне, И. Ходаковский и др.) придают большое значение сульфидным комплексам. Для рудообразующих гидротермальных растворов выделяются также карбонатные, бикарбонатные, силикатные и другие комплексы, их полимеризо-ванные, аквакомплексные разновидности — посредством водородной (H+) и оксониевой (H/)+) связи.
X. Варне заметил, что увеличение прочности 'комплексов хорошо коррелируется со степенью удаленности 'руд соответствующих металлов от пункта зарождения рудоносных растворов.
Температура образования гидротермальных месторождений
Завершение раскристаллизации гранитной магмы на глубине происходит при температуре 1000—800°С. Начальная температура гранитного пегматитового расплава определяется в 800—7000C Непосредственное измерение температуры газовых струй современных вулканов показывает, что хотя в отдельных редких случаях она достигает 10180C (вулкан Парикутин в Мексике), обычно же лежит ниже 7000C Так, например, температура вулканогенных эксгаляций в разных пунктах «Долины десяти тысяч дымов» (Аляска) колеблется от 645 до 50°С. Определение температуры осаждения минералов некоторые гидротермальных жил по их газово-жидким включениям показывает максимальное ее значение в 540—5600C (кварц из месторождений Дальнего Востока, топаз из месторождения Забайкалья и др.). Все это позволяет считать, что начальная температура гидротермального рудообразования близка 700—6000C и, постепенно понижаясь, опускается до 50—250C Наиболее обильное гидротермальное рудообразование происходит в интервале 400—1000C
Любопытно, что согласно исследованиям Ф. Летникова и др., горячая вода после охлаждения может некоторое иремя находиться в метастабильном состоянии и обладать повышенной растворяющей способностью.
Все приемы определения температуры отложения минералов из гидротермальных растворов, согласно Н. Ермакову и И. Ингерсону, разделяются на обсервативные, связанные с наблюдениями за некоторыми признаками минералов геологических термометров, и исследовательские, обусловленные необходимостью выполнения тех пли иных лабораторных исследований этих минералов для оценки температуры их образования.
Температура формирования минералов по первой группе признаков определяется согласно точкам их плавления, диссоциации, полиморфных переходов, распада твердых растворов, перекристаллизации,
