Министерство науки и образования РФ Государственное образовательное учреждение

Министерство науки и образования РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт природных ресурсов Кафедра ГИГЭ Моделирование средствами программного комплекса Hydro. Geo взаимодействия растворпорода-газ и его интерпретация Щепакина Мария Группа 2 А 180 Томск - 2012

Из первичной породы, воды и газа стадийно образуется гамма вторичных продуктов, ассоциирующих со строго определенными геохимическими типами воды. Система вода-порода обладает способностью концентрировать одни элементы и рассеивать другие, что в конечном итоге приводит к изменению их соотношения в разных минеральных фазах и геохимических типах воды.

Результатом моделирования процесса взаимодействия раствор-порода-газ является оценка взаимодействия первичной горной породы (кварцевого песка – Si. O 2) с природными водами различного генезиса, то есть определение какие минералы и в каком количестве растворяются, а какие осаждаются после взаимодействия в системе «вода-порода-газ»

Состав вод, участвующих во взаимодействии с кварцевым песком

Создание гидрогеохимической модели После запуска программного комплекса Hydro. Geo во вкладке гидрогеохимия выбираем пункт настройка модели – база данных

Выбираем базу данных «с учетом Eh» , после чего закрываем окно базы данных Открываем вкладку «гидрогеохимия» → настройка модели→настройка

Настраиваем базовые ионы: добавляем H+, Ca 2+, Mg 2+, Na+, Fe 3+, Al 3+, (SO 4)2 -, (HCO 3)-, Cl-, Si. O 2, (UO 2)2+, K+, электрон (е-), H 2 O, OH-.

Настраиваем ассоциаты: добавляем

Выбираем последний элемент в списке «Включенные в систему» и жмем на синюю стрелку, жмем кнопку «принять» .

Настраиваем минералы: устанавливаем вид параметров G и S= экспер. +табл. Добавляем минералы (набор, стандартный для гранитоидов и сопутствующих им вторичных минералов): Паргасит(роговая обманка) Альбит Анортит Кварц Полевой шпат Биотит Пренит Кальцит Арагонит Доломит Сидерит Гётит Гематит Гиббсит Монтмориллонит Халцедон Иллит Глин. Минерал Бейделлит Хлорит Мусковит Каолинит Тальк

Роговая обманка Анортит Альбит Кварц Арагонит Полевой шпат Кальцит Сидерит Биотит Доломит

Сохраняем в файл, жмем принять, закрываем окно.

Переходим к пересчету состава раствора: гидрогеохимия→пересчеты состава раствора→валовый раствор. Включаем Davies/Pitzer, оставляем выключенным «расчет р. Н» , в качестве восстановителя электронейтральности выбираем «Cl-» , вводим значение Eh и состав исходного раствора для подземных вод (вод зоны гипергенеза) (таблица 1), жмем кнопку «пересчет» , выводим в протокол

Переходим во вкладку «состав породы» . Вводим значение открытой пористости=3%. Вводим содержание кварца=100

Жмем «пересчет» . Переходим во вкладку «растворение-осаждение» . В правом верхнем углу ставим галочку у параметра «все» . В области «управление» выставляем переключатели «табл. » и «граф. » в положение «высажено из раствора, мг/л» . Жмем кнопку «расчет» , тем самым запуская моделирование. Ждем не меньше 1 минуты до окончания моделирования. Результаты выводим в протокол.

В результате протекания подземных вод через кварцевый песок образуются такие минералы, как: кварц Si. O 2 кв (5, 9 мг/л), халцедон Si. O 2 x (0, 00012 мг/л), то есть кремний выпадает из раствора в виде минералов группы кварца.

Далее переходим во вкладку «валовый раствор» , жмем кнопку «обнулить» и повторяем те же самые шаги для речных, морских и вод Казахстана

Результаты расчетов для речных вод При взаимодействии речных вод с первичной горной породой – кварцевый песок образуются следующие минералы: кварц Si. O 2 кв (1, 3 мг/л), халцедон Si. O 2 x (0, 00013 мг/л). Следовательно, из данного типа вод осаждается кремний в виде минералов группы кварца.

Результаты расчетов для морских вод

В результате протекания морских вод через первичную горную породу – кварцевый песок образуются следующие минералы: гетит (Fe 3+)OOH (0, 049 мг/л), доломит Ca. Mg(CO 3)2 (2, 3 E 2 мг/л), гематит (Fe 3+)2 O 3 (3, 6 Е-6 мг/л), хлорит (Mg) Mg 6 Si 4 O 10(OH)8 x (0, 0012 мг/л), тальк Mg 3 Si 4 O 10(OH)2 (0, 0015 мг/л). В этих водах растворяются такие минералы: халцедон Si. O 2 x (-0, 00018 мг/л), арагонит Ca. CO 3 a (-0, 017 мг/л), кварц Si. O 2 кв (-5, 6 мг/л). Следовательно, в форме вышеперечисленных минералов выпадают такие химические элементы, как: железо, кальций, магний. Но кальций также частично растворяется в составе арагонита. Также растворяется значительное количество кремния в виде кварца.

Результаты расчетов для вод Казахстана Здесь образуются следующие минералы: доломит Ca. Mg(CO 3)2 (51 мг/л), халцедон Si. O 2 x (3, 6 Е-5 мг/л), кварц Si. O 2 кв (9, 2 мг/л) Растворение никаких минералов в этих водах не наблюдается. Из раствора в виде минералов выходят следующие химические элементы: кальций, магний и кремний.

Зависимость содержания кварца от величины Eh Si. O 2, мг/л 10 8 6 4 2 Eh, м. В 0 -150 -100 -50 -2 0 50 100 150 200 250 -4 -6 -8 Из графика видно, что чем выше значение Eh, тем меньше в растворе содержится кварца. Следовательно, в окислительных условиях (Eh>0) кварц растворяется, а в восстановительных условиях (Eh<0) – осаждается.

Выводы в подземных и речных водах в основном выпадают минералы группы кварца (химический элемент кремний), а в морских водах в очень больших количествах выпадает доломит (химические элементы – кальций, магний, карбонат-ион) и в подчиненных количествах выпадают минералы, имеющие в своем составе железо. Следует заметить, что интенсивность выпадения минералов в морских высокоминерализованных водах значительно больше, чем в пресных речных и подземных водах. Исходя из этого, можно сделать вывод, что чем выше минерализация вод, тем в больших объемах выпадают минералы. Причем также наблюдаются различия в группах выпадающих минералов.

Что касается вод Казахстана (индивидуальное задание), то их можно отнести к переходному типу вод, так как при их протекании через кварцевый песок выпадают минералы как группы кальцита (доломит), так и минералы группы кварца.

Спасибо за внимание!