Разработка проблем термо- и барометрии проведена на основе новой схемы минеральных фаций метаморфизма, сопровождаемой расчетом линий моновариантных равновесий, с учетом последних экспериментальных данных. Исследуются различные методы термо- и барометрии, главные из которых изучение 1) равновесного распределения катионов между сосуществующими твердыми растворами, 2) внутрифазового распределения катионов в структурах породообразующих минералов, 3) минералообразующих сред. Обсуждается также возможность применения метода дискриминантных функций для определения принадлежности образцов к определенным полям на петрогенетической диаграмме. В результате изучения эффективности применения тех или иных методов оценки термодинамических условий метаморфического минералообразования рекомендован ряд термометров и барометров, которые при достаточно большой статистике определений дают достоверные результаты.
Петрологические работы при современных исследованиях сопровождаются, как правило, петрохимическими расчетами. В предлагаемом руководстве излагаются важнейшие петрохимические методы, применяемые как в Советском Союзе, так и за рубежом: методы Ф. Ю. Левинсона-Лессинга и А. Н. Заварицкого, „американский“ CIPW, П. Ниггли—нормативно-молекулярный и метод „чисел“. Впервые приводятся расширенный метод Е. А. Кузнецова и кислородный метод Т. Барта. Понимание петрохимической литературы требует четкого представления об указанных методах, а для возможности их самостоятельного применения необходимо уметь пользоваться рядом вспомогательных таблиц, которые, к сожалению, найти в настоящее время трудно, так как „Таблицы пересчета“, опубликованные А. Н. Заварицким в 1941 г., стали редкостью.
Возникновение в земной коре месторождений полезных ископаемых на фоне и за счет всеобщего рассеяния элементов происходит путем разделения и перемещения земного вещества с обязательной затратой соответствующего вида и количества энергии, подчиняющейся определенным математическим закономерностям, связывающим запасы руд месторождений с содержаниями в этих рудах ведущих (находящихся в промышленных концентрациях) рудных элементов. В качестве основы указанных закономерностей использованы законы термодинамики о взаимосвязях и взаимопревращениях энергии. Эти законы и представления об энергии рудообразования используются в целях перспективной оценки отдельных рудных объектов, рудных районов и полей и более крупных металлоносных территорий.
В работе приведены результаты применения расчетов энергии рудообразования в практике геологических работ.
В монографии рассмотрены основные метoдологические проблемы выделения и описания моделей развитая эндогенных флюид ных рудо образующих систем (ЭФ РС). Приводится краткая сводка физических характеристик, необходимых при решении задач дина мики тепломассопереноса в ЭФРС, классификация структурно-динамических типов ЭФРС, особенности синергетики (структурирования) открытых и закрытых по массе эндогенных систем, виды начальных и граничных условий взаимодействия ЭФРС с окружающей средой, типы термодинамических режимов развития ЭФРС. Книга предназначена для специалистов, изучающих эндогенные процессы в литосфере, явления тепломассопереноса в магматогенных системах.
В книге изложены результаты исследований автора по окислительно-восстановительным процессам в период формирования осадочных горных пород и методы, позволяющие выяснить характер этих процессов. Анализ каждого метода проводится с позиций его фактической обоснованности. В качестве индикаторов окислительно-восстановительных условий рассмотрены соотношения разновалентных форм железа и серы, органическое вещество, возможности использования восстановительной емкости, прямые электрометрического методы, ряд путигенных минералов-пидикаторов. Проведен анализ термодинамических диаграмм минералов железа.
Окислительно-восстановительные процессы в плах рассматриваются па основе разграничения факторов, определяющих окислительно-восстановительный потенциал, и факторов, подготавливающих среду для этого. Детально этот вопрос разъясняется на примере превращений серы. Большое внимание уделено сульфидам железа типа мельниковита и гидротроплита. Приведены расчеты, показывающие, что сульфиды трехвалентного железа должны быть также широко распространены в современных осадках и осадочных породах, как пирит.
Доказывается невозможность накопления сидерита в современных морских осадках.
Детально рассмотрены существующие представления о так называемом окислительно-восстановительном разделе, по одну сторону от которого должно наблюдаться непрерывное усиление окислительных, а по другую восстановительных процессов. Приведены факты, доказывающие, что макси- мум восстановленности приходится на небольшой слой илов, вверх и вниз от которого четко намечается сдвиг в сторону окисленности. Сделана попытка объяснить это явление, сопровождающее диагенез, с позиций затухания микробиологических процессов, вслед за ним идущими минералогическими преобразованиями и сменой потенциалопределяющих систем.
Приводится ряд предложений, решение которых позволит более четко определять физико-химические условия формирования осадочных горных пород.
В учебнике представлен полный курс основ физической геохимии. Рассмотрены предмет и методы физической геохимии как науки о физико-химических закономерностях образования минералов, горных пород и руд. Даны общие положения термодинамики равновесных природных систем, являющихся особым типом систем с вполне подвижными компонентами. Выведены главные термодинамические соотношения, характеризующие природные процессы, показано их применение.
Подробно изложены вопросы теории, топологии, методы построения диаграмм, используемых в геохимии, петрологии, учении о минеральных месторождениях.
Для студентов, аспирантов и всех специалистов, занимающихся изучением физико-химических закономерностей природных процессов.
Классический труд В. И. Вернадского оказал глубокое влияние на развитие геохимических идей, на становление систематического геохимического мышления.
Большинство проблем, четко поставленных и частично рассмотренных В. И. Вернадским, не утратило своего научного значения. Особенно интересны его идеи в период интенсивного развития космических исследований и постановки глубинного бурения на континенте и в океанах.
Не менее важны мысли Вернадского о термодинамических равновесиях в пределах различных геосфер, а также о влиянии форм нахождения химических элементов на геохимические процессы.
В сборнике представлены материалы по разработке общей теории и алгоритмизации изучения многокомпонентных систем. Предлагаются примеры и обсуждаются проблемы, возникающие при их решении. Рассматриваются фигуры конверсий для химических реакций в системе и использование этих фигур для определения фазовых составов и приращений аддитивных функций для любой точки полиэдра составов, а также конкретный пример исследования взаимных солевых систем с помощью элементов фигур конверсий. Часть статей сборника касается построения диаграмм состояния многокомпонентных систем на ЭВМ, которые иллюстрируются конкретным примером пучка реакций в метагипербазитах Юго-Западного Памира. Изучение природных систем обсуждается также со стороны статистики природных парагенезисов, что позволяет выбрать оптимальный набор влияющих на систему компонентов и внешних факторов. В части работ рассматривается методика обработки данных при исследовании диаграмм плавкости многокомпонентных систем методом дифференциально-термического анализа, позволяющая достаточно быстро находить нонвариантные точки по исследованию составов отрезка, выбранного подходящим образом. Заключительная статья посвящена обработке экспериментальных данных и упрощению вычислительных процедур в рентгено-спектральном микроанализе многокомпонентных минералов и сплавов.
В монографии приводятся результаты комплексных термобарогеохимических исследований ртутных, полиметаллических, колчеданных и скарновых редкометальных месторождений Большого Кавказа. Описывается методика региональных термобарогеохимических анализов, аппаратура экспериментальных работ и способы оценки интенсивности процессов минералогенеза по количественным термобарогеохимическим критериям. Впервые обобщен большой фактический материал по термодинамическим барьерам рудообразования, показаны закономерности эволюции флюидных систем и определены причины выделения твердых фаз из растворов на основе теоретического рассмотрения эффекта взрывообразного снижения РТ-параметров от высоких значений к глубокому вакууму и низким температурам.
Книга предназначена для широкого круга геологов, геохимиков, минералогов, занимающихся проблемами формирования эндогенных рудных месторождений.
В сборнике приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований, доложенных на рабочем совещании «Экспериментальные методы исследований рудных систем в гидротермальных условиях» (Новосибирск, сентябрь – октябрь 1977 г.). В публикуемых статьях описаны методики и результаты спектрофотометрических, электрохимических кинетических и других исследований условий гидротермального рудообразования, а также машинные методы математической обработки и планирования экспериментов.
Книга представляет интерес для геохимиков и химиков, занимающихся изучением водных растворов при повышенных температурах и давлениях.