Физико-химическое моделирование в нефтегазовой геохимии. Часть 1. Теория и методология физико-химического моделирования. Бычинский В.А - 92 стр.

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ИГУ | Иркутск

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Рубрика: 

– 92 –
5.3. ÒÅÐÌÎÄÈÍÀÌÈ×ÅÑÊÈÅ ÌÎÄÅËÈ ÑÈÑÒÅÌÛ
C–H–N–O–S Â ÐÒ-ÓÑËÎÂÈßÕ ÇÅÌÍÎÉ ÊÎÐÛ,
ÂÅÐÕÍÅÉ ÌÀÍÒÈÈ È ÊÎÑÌÎÃÎÍÈ×ÅÑÊÈÕ
ÓÑËÎÂÈßÕ
Òåðìîäèíàìè÷åñêîå èçó÷åíèå Ñ–H–N–O–S ñèñòåì â ÐÒ-óñëî-
âèÿõ çåìíîé êîðû è âåðõíåé ìàíòèè íàñ÷èòûâàåò áîëåå ÷åì ïîëó-
âåêîâóþ èñòîðèþ. Âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé ïðèâëåêàëè âóëêàíè-
÷åñêèå ãàçû, ôëþèäíûå âêëþ÷åíèÿ ìàãìàòè÷åñêèõ, ìåòàìîðôè÷å-
ñêèõ ïîðîä è ãèäðîòåðìàëüíûå ïðîöåññû.
Ðàññìîòðèì ìîäåëè, êîòîðûå, êàê è ïðåæäå, ïðåäñòàâëÿþò íà-
ó÷íûé èíòåðåñ. Á.Ì. Ôðåí÷åì [114] èññëåäîâàíà ñèñòåìà Ñ–Í–Î â
èíòåðâàëå òåìïåðàòóð è äàâëåíèé (327–927 °Ñ; 1–10 êáàð), ñîîòâåò-
ñòâóþùåì óñëîâèÿì ìåòàìîðôè÷åñêèõ è íåêîòîðûõ ìàãìàòè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ. Îïðåäåëÿëîñü ïàðöèàëüíîå äàâëåíèå ñìåñè 5 ãàçîâ (Í
2
Î,
ÑÎ
2
, ÑÎ, Í
2
è ÑÍ
4
) â ðàâíîâåñèè ñ ãðàôèòîì. Óñòàíîâëåííûå â ðå-
çóëüòàòå ìîäåëèðîâàíèÿ çàêîíîìåðíîñòè â ñîñòàâå ãàçîâîé ôàçû ñâî-
äÿòñÿ ê ñëåäóþùåìó: ïðè ïîñòîÿííûõ Ò è
2
O
f
âîçðàñòàíèå äàâëå-
íèÿ ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ áîëåå âîññòàíîâëåííîé ãàçîâîé ôàçû,
îáîãàùåííîé ìåòàíîì è âîäîðîäîì; â óñëîâèÿõ êîãäà Ð è ôèê-
ñèðîâàíû, óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ îêèñ-
ëåííîé ãàçîâîé ôàçû, ñîäåðæàùåé Í
2
Î, ÑÎ
2
è ÑÍ
4
. Âîäû âñåãäà
áîëüøå, ÷åì óãëåêèñëîãî ãàçà, äàæå åñëè â ãàçîâîé ôàçå ïðåîáëàäà-
åò ìåòàí. Ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå è âûñîêîì äàâëåíèè, â óñëîâèÿõ
íèçêèõ çíà÷åíèé , äîìèíèðóþùèì êîìïîíåíòîì ãàçîâîé ôàçû
ÿâëÿåòñÿ ìåòàí. Âîçðàñòàíèå ñîïðîâîæäàåòñÿ óâåëè÷åíèåì äîëè
Í
2
Î, ÑÎ
2
è ÑÎ. Ðàâíîâåñèå ðàññ÷èòûâàëîñü ïî êîíñòàíòàì ðàâíî-
âåñèÿ.
Äæ. Õîëóâýé è Ð. Ðèç [130] èññëåäîâàëè ðàâíîâåñíûé ñî-
ñòàâ ñèñòåìû іΖH–N ïðè äàâëåíèè äî 10 êáàð, è òåìïåðàòóðå
800–1000 °Ñ. Èñïîëüçîâàëñÿ ìåòîä ìèíèìèçàöèè ñâîáîäíîé
ýíåðãèè Ãèááñà. Ñïèñîê ïîòåíöèàëüíî âîçìîæíûõ êîìïîíåíòîâ
âêëþ÷àë 47 íåîðãàíè÷åñêèõ ãàçîâ, â òîì ÷èñëå àçîòñîäåðæàùèõ
è îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ (Ñ
1
–Ñ
5
). Èñõîäíûé ñîñòàâ ñèñòåìû
ñîîòâåòñòâîâàë 1 ìîëþ ÑÍ
5
N
3
⋅HNO
3
, ñîäåðæàíèå Í
2
èçìåíÿëîñü
f
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                             – 92 –
     5.3. ÒÅÐÌÎÄÈÍÀÌÈ×ÅÑÊÈÅ ÌÎÄÅËÈ ÑÈÑÒÅÌÛ
          C–H–N–O–S Â ÐÒ-ÓÑËÎÂÈßÕ ÇÅÌÍÎÉ ÊÎÐÛ,
          ÂÅÐÕÍÅÉ ÌÀÍÒÈÈ È ÊÎÑÌÎÃÎÍÈ×ÅÑÊÈÕ
          ÓÑËÎÂÈßÕ

     Òåðìîäèíàìè÷åñêîå èçó÷åíèå Ñ–H–N–O–S ñèñòåì â ÐÒ-óñëî-
âèÿõ çåìíîé êîðû è âåðõíåé ìàíòèè íàñ÷èòûâàåò áîëåå ÷åì ïîëó-
âåêîâóþ èñòîðèþ. Âíèìàíèå èññëåäîâàòåëåé ïðèâëåêàëè âóëêàíè-
÷åñêèå ãàçû, ôëþèäíûå âêëþ÷åíèÿ ìàãìàòè÷åñêèõ, ìåòàìîðôè÷å-
ñêèõ ïîðîä è ãèäðîòåðìàëüíûå ïðîöåññû.
     Ðàññìîòðèì ìîäåëè, êîòîðûå, êàê è ïðåæäå, ïðåäñòàâëÿþò íà-
ó÷íûé èíòåðåñ. Á.Ì. Ôðåí÷åì [114] èññëåäîâàíà ñèñòåìà Ñ–Í–Î â
èíòåðâàëå òåìïåðàòóð è äàâëåíèé (327–927 °Ñ; 1–10 êáàð), ñîîòâåò-
ñòâóþùåì óñëîâèÿì ìåòàìîðôè÷åñêèõ è íåêîòîðûõ ìàãìàòè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ. Îïðåäåëÿëîñü ïàðöèàëüíîå äàâëåíèå ñìåñè 5 ãàçîâ (Í2Î,
ÑÎ2, ÑÎ, Í2 è ÑÍ4) â ðàâíîâåñèè ñ ãðàôèòîì. Óñòàíîâëåííûå â ðå-
çóëüòàòå ìîäåëèðîâàíèÿ çàêîíîìåðíîñòè â ñîñòàâå ãàçîâîé ôàçû ñâî-
äÿòñÿ ê ñëåäóþùåìó: ïðè ïîñòîÿííûõ Ò è f O2 âîçðàñòàíèå äàâëå-
íèÿ ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ áîëåå âîññòàíîâëåííîé ãàçîâîé ôàçû,
îáîãàùåííîé ìåòàíîì è âîäîðîäîì; â óñëîâèÿõ êîãäà Ð è       ôèê-
ñèðîâàíû, óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ îêèñ-
ëåííîé ãàçîâîé ôàçû, ñîäåðæàùåé Í 2Î, ÑÎ2 è ÑÍ4. Âîäû âñåãäà
áîëüøå, ÷åì óãëåêèñëîãî ãàçà, äàæå åñëè â ãàçîâîé ôàçå ïðåîáëàäà-
åò ìåòàí. Ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå è âûñîêîì äàâëåíèè, â óñëîâèÿõ
íèçêèõ çíà÷åíèé fO 2 , äîìèíèðóþùèì êîìïîíåíòîì ãàçîâîé ôàçû
ÿâëÿåòñÿ ìåòàí. Âîçðàñòàíèå fO 2 ñîïðîâîæäàåòñÿ óâåëè÷åíèåì äîëè
Í2Î, ÑÎ2 è ÑÎ. Ðàâíîâåñèå ðàññ÷èòûâàëîñü ïî êîíñòàíòàì ðàâíî-
âåñèÿ.
     Äæ. Õîëóâýé è Ð. Ðèç [130] èññëåäîâàëè ðàâíîâåñíûé ñî-
ñòàâ ñèñòåìû іΖH–N ïðè äàâëåíèè äî 10 êáàð, è òåìïåðàòóðå
800–1000 °Ñ. Èñïîëüçîâàëñÿ ìåòîä ìèíèìèçàöèè ñâîáîäíîé
ýíåðãèè Ãèááñà. Ñïèñîê ïîòåíöèàëüíî âîçìîæíûõ êîìïîíåíòîâ
âêëþ÷àë 47 íåîðãàíè÷åñêèõ ãàçîâ, â òîì ÷èñëå àçîòñîäåðæàùèõ
è îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ (Ñ 1–Ñ 5). Èñõîäíûé ñîñòàâ ñèñòåìû
ñîîòâåòñòâîâàë 1 ìîëþ ÑÍ 5N3 ⋅HNO3, ñîäåðæàíèå Í 2 èçìåíÿëîñü

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