IX Международная конференция Новые идеи в науках о земле. Доклады

Подождите немного. Документ загружается.

S-XXX. Секция геоэтики 261

ГЕОЭТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ

В СИСТЕМЕ ЭФФЕКТИВНОГО ОСВОЕНИЯ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Л.П. Рыжова

Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

Геоэтика – это совокупность моральных норм, которым нужно следовать

при освоении геосферы. Как самостоятельное научное направление, геоэтика

оформилась в 1992 г на международном горнорудном Пржибрамском симпо-

зиуме (Чехия). Развитие геоэтики идет по пути дифференциации основных

направлений: теоретические аспекты (Немец Вюб Комаров М., Гольд Г,, Гри-

горьев Н., Трембецкий А., и др.); прикладная геоэтика (Немцова Л., Рыжова Л.,

Рыжов В., Кузьмин М., Красавин А.., и др.), социально-экономическая геоэти-

ка (Гур В., Сенатская Г., Рыжова Л., и др.) [Глобалистика – энциклопедиче-

ский словарь].

Геоэтика служит средством рационально-комплексного создания ресур-

сосберегающих тренд-технологий, предотвращения экологически кризисных

ситуаций, экономических, социально-политических рисков, связанных с гео-

логической наукой и практикой во взаимосвязи с минерально-сырьевым ком-

плексом.

Балансовые запасы, годовая производительность труда, кондиции, пока-

затели извлечения полезных ископаемых представляют собой горно-

экономические параметры тренд-модели выбора производственной мощности

горных предприятий. Сложно-структурные залегания рудных месторождений

предопределяют повышенные затраты на отработку, а также выбор технологи-

ческих решений на основании ТЭО с обязательными показателями надежности

и достоверности выполнения технологических процессов по показателям из-

влечения.

Существенным аспектом нового научного направления в области горно-

геологических, эколого-экономических, социально-политических наук – гео-

этики – являются вопросы рационального и комплексного освоения рудных

месторождений.

262 S-XXX. Секция геоэтики

К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ

ИНДЕКСНОГО АНАЛИЗА

ПРИ РЕШЕНИИ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Н. Тарасов

Индексный метод широко применяется для анализа роли отдельных фак-

торов в динамике социально-экономического явления. Изменение количест-

венной характеристики данного явления происходит под влиянием одного или

нескольких факторов, выступающих как множителей совокупного результата.

Мы применяли в работе индексный анализ для того, чтобы понять, какой

из экономических факторов в наибольшей степени повлиял на рост доходов

предприятия. Таких факторов было три:

• Увеличение добычи полезного ископаемого;

• Рост цен;

• Уменьшение производственных затрат.

Структура затрат и результатов производственной деятельности на

Рубцовском месторождении в базисном и отчетном периодах

Небольшая справочная информация:

Рубцовкое месторождение находится в 20 километрах от г. Рубцовска.

Запасы руды Рубцовского месторождения, содержащей свинец, медь,

цинк, золото и серебро, составляют 2 425 тыс. тонн. Согласно данным геоло-

гической разведки, нигде в России не встречаются залежи этих металлов в

таком сочетании. Есть единичные залежи руд меди, свинца, сочетания двух

или трех элементов в Казахстане, но только в недрах Алтайского края обна-

ружены все эти элементы в комплексе.

S-XXX. Секция геоэтики 263

ГЕОЭТИКА СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ФИРМ

В УСЛОВИЯХ КРИЗИСА

В.Н. Юсим, И.В. Денисов, М.В. Афанасьева

РЭА им. Г.В.Плеханова, Россия

Веденное чешскими учеными Вацлавом Немецом и Людмилой Немецо-

вой направление «геоэтика» рассматривает неживую природу в качестве объ-

ектов этического восприятия. Строительный комплекс, в свою очередь, пред-

полагает как использование природных ископаемых, так и их преобразование,

а на максимальном уровне абстракции взаимодействие непосредственно с

природой формируя новые объекты.

Строительный экономико-технологический комплекс (СЭТК) представ-

ляет собой множество всех фирм, реализующих процессы создания добавлен-

ной стоимости. С этой точки зрения мы можем рассматривать, например, от-

раслевой ЭТК как подмножество фирм, принадлежащих к одной отрасли,

территориальный ЭТК как подмножество фирм, расположенных на опреде-

ленной территории и национальный или ЭТК страны, являющийся генераль-

ным множеством всех фирм-резидентов и нерезидентов, работающих на тер-

ритории конкретного государства.

В условия кризиса концепция экономико-технологического развития

строительной отрасли должна включать:

 систему государственного стимулирования конкуренции и поддержки фирм

комплекса в зависимости от их класса и типа рынка, в котором действует

фирма.

 систему разделения фирм по классам развития и применить ее к крупней-

шим фирмам комплекса.

 классификацию типов рынков, сложившихся в строительном комплексе.

Мировой экономический кризис однозначно показал необходимость под-

держки крупнейших системообразующих производителей, каковым, несо-

мненно, является строительный комплекс Москвы, ставший ведущим класте-

ром отрасли и жизненно необходимым элементом крупнейшего мегаполиса

страны.

Раскрытие темы предусматривает сравнение экономико-технологических

характеристик строительного комплекса Москвы с подобными комплексами,

сложившимися в США и Европе, и обоснование ведущей роли строительного

комплекса Москвы в решении стратегической задачи выхода отраслевого

строительного комплекса Росси на уровень конкурентных возможностей За-

падной Европы. Крупные фирмы доминируют в капиталоемких видах дея-

тельности, например в строительстве промышленных зданий, 70 фирм, состав-

ляющие лишь три процента от общего числа аналогичных компаний занимают

70% рынка (по объему продаж). В промышленном строительстве не связанном

с возведением зданий 52 фирмы (11%) контролируют 88% продаж

Согласно концепции, основные направления государственного воздействия

сводятся к повышению уровня конкуренции на внутриотраслевом уровне; фор-

мировании тенденции к стабилизации отраслевых цен; возрастании роли госу-

дарства в обеспечении экономико-технологического развития фирм и отраслей.

2002 County Business Patterns and 2002 Economic Census.

http://www.census.gov/epcd/susb/intousb.htm or http//www.census.gov/csd/susb/defterm.html

S-XXXI

СЕКЦИЯ

ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ПРИРОДНЫХ РУДООБРАЗУЮЩИХ

ФЛЮИДОВ

S-XXXI. Секция физической химии природных рудообразующих флюидов 265

ЦИНК В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ:

ГИДРОКСО- И ХЛОРИДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Н.Н. Акинфиев

, Б.Р. Тагиров

, А.М. Калимуллина

, М.В. Разумова

ИГЕМ РАН, Москва, Россия

РГГРУ имени Серго Орджоникидзе, Москва, Россия

В настоящее время хлоридные комплексы считаются важнейшими фор-

мами переноса тяжелых металлов, в том числе и цинка. Имеющиеся экспери-

ментальные данные, однако, носят противоречивый характер, а термодинами-

ческие свойства растворенных компонентов цинка, приведенные в

популярных среди геохимиков базах, рассчитаны без учета последних экспе-

риментальных данных для Zn

(Wesolovski et al., 1998) и его гидроксоком-

плексов (Benezeth et al., 1999, 2002). Цель настоящей работы состояла в пере-

смотре имеющихся экспериментальных данных по термодинамическим

свойствам гидроксо- и хлоридных комплексов цинка и выполнении «ключево-

го» эксперимента в системе Zn-Cl-S-O-H. На этой основе создана согласован-

ная термодинамическая сводка для компонентов водного раствора в системе

Zn-Cl-O-H, пригодная для использования в широком диапазоне температур

(0 – 600 °C) и давлений (1 – 3000 бар). Термодинамика хлоридных комплексов

цинка была увязана со структурой этих комплексов в водном окружении, оп-

тимизированной методами квантовой химии с учётом данных, полученных из

анализа спектров комбинационного рассеяния и XAFS спектров растворов

хлорида цинка (Shurvell, Dunham, 1978; Mayanovich et al., 1999).

Экспериментально изучена растворимость сфалерита (ZnS) в растворах

KCl + H

S в системе с буферированием рН (минеральный буфер ортоклаз-

мусковит-кварц) при 450

С, 1 кбар. Определён вклад хлоридных и гидросуль-

фидных комплексов в гидротермальный перенос цинка. Полученные данные

использованы при построении термодинамической модели рассматриваемой

системы.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 09-05-00643-а).

266 S-XXXI. Секция физической химии природных рудообразующих флюидов

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОЛИЭЛЕМЕНТНОЙ

ГАЗОВОЙ И АЭРОЗОЛЬНОЙ ЭМИССИИ

Ю.В. Алехин, М.А. Макарова (Фроликова), Р.В. Мухамадиярова

МГУ им. М.В. Ломоносова, геологический факультет, Москва, Россия

Ранее было показано, что растворимость труднолетучих компонентов во

флюидах низкой плотности связана не столько с их собственной летучестью,

сколько с реакциями ассоциации, комплексообразования и сольватации с бо-

лее летучими газовыми компонентами. В данном исследовании подход разви-

вается также на свойства более сложных реальных форм переноса – газовые

кластеры и наноразмерные аэрозоли, которые, подчиняясь законам газовой

динамики, способны к эмиссии из почв и термальных вод, особенно, в элек-

трическом поле околоземной атмосферы (газовый электрофорез). Сконструи-

рованы, изготовлены и использованы при проведении полевых и лаборатор-

ных экспериментов холодильные и криогенные установки для изучения

эмиссии микроэлементов из почв климатически разных регионов России.

Впервые отбор конденсатов выполнен из различных горизонтов почвенных

разрезов для определения глубин и механизмов поступления различных ком-

понентов в конденсаты. Методами, ранее развитыми авторами, осуществлен не

только отбор конденсатов, но и газово-аэрозольных фаз в условиях их конвек-

тивного переноса с фиксацией состава на кислотных и щелочных барботерах.

Разработанная техника отбора почвенных аэрозольных конденсатов в экспе-

риментах с доминированием диффузионного или конвективного массоперено-

са показала ведущую роль условий перемешивания в концентрационных зави-

симостях и определяющую роль электрических полей в формировании

ассоциаций главных элементов и микроэлементов. Применение метода ИСП-

МС и ультрафильтрации позволяет получить коэффициенты распределения

для широкого набора элементов фаз аэрозолей и между исходными газом,

жидкостью и органо-минеральными фазами почв.

Мы полагаем, что аэрозольный перенос устойчивых газовых кластеров

размером менее 1 мкм, когда к ним применимы уравнения газовой динамики и

наблюдается броуновское движение без седиментации – абсолютно реальное и

важное явление флюидного переноса компонентов в различных геохимиче-

ских обстановках. Переход – от простых газовых форм через газовые поли-

мерные комплексы к надмолекулярным кластерам и аэрозолям, – непрерывен,

но термодинамическое описание состава газовых кластеров и аэрозолей долж-

но проводиться в терминах термодинамики малых ансамблей, – такие объекты

в качестве объемных фрагментов жидкой или твердой фазы непредставитель-

ны статистически. Дуализм образований зафиксирован в последние десятиле-

тия в терминах типа «геогаз» и ему подобных. Результаты по содержаниям

ртути и эмиссии ее моноатомных паров, в том числе, в газо-гидротермальных

системах Камчатки (влк. Мутновский, влк. Карымский, влк. Узон, Апапель-

ские источники), используются в качестве трассера.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проекты №№ 05-08-00581-а,

06-05-72550НЦНИЛ-а.

S-XXXI. Секция физической химии природных рудообразующих флюидов 267

ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ NaCl

И НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ СОЛЕЙ

ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ

Г.В. Бондаренко, Ю.Е. Горбатый

Институт экспериментальной минералогии РАН, Черноголовка, Россия

Методами колебательной спектроскопии, рентгеновского рассеяния и

молекулярной динамики исследованы водные растворы NaCl (1.1 М) при по-

стоянном давлении 1000 бар в температурном диапазоне 25 – 500 °С. Полу-

ченные результаты сравниваются с такими же данными для чистой воды. Цель

этих исследований заключалась в том, чтобы понять, каким образом растворе-

ние электролита влияет на характер водородного связывания и структурные

особенности воды. Удивительно, что спектры ИК поглощения и спектры ком-

бинационного рассеяния не обнаруживают существенной разницы между рас-

твором и растворителем. Однако корреляционные функции и результаты ком-

пьютерного моделирования показывают, что, в действительности, это

совершенно разные вещества. Особенностью структуры растворов NaCl явля-

ется значительный вклад сильных взаимодействий O-H···Cl

–

. При повышении

температуры вклад этих взаимодействий уменьшается благодаря явлению

«спаривания» ионов. Поэтому при высоких сверхкритических температурах

свойства растворов электролитов все более приближаются к свойствам воды.

В докладе также обсуждается термическая устойчивость ионов [PO

]

3–

, [NO

]

–

в водных растворах NaNO

, Zn(NO

)

и ортофосфорной кислоты.

Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаменталь-

ных Исследований (грант 06-02-16291).

268 S-XXXI. Секция физической химии природных рудообразующих флюидов

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ГЕОМИГРАЦИИ В ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

М.Б. Букаты

ТФ ИНГГ СО РАН, Томск, Россия

Моделирование геомиграции, в современной постановке, включает совме-

стное рассмотрение физико-химических превращений и транспорта и относится

к наиболее сложному и все ещё сравнительно мало изученному классу задач

гидрогеологии. В настоящее время для этого используется два подхода. В пер-

вом случае решается совместная система уравнений переноса массы, тепла и

физико-химических превращений. Этот путь более сложен и трудоемок в вы-

числительном отношении, поэтому в последнее время чаще применяется вто-

рой подход, предусматривающий расщепление вычислений на условно незави-

симые гидродинамическую, геотермическую и геохимическую составляющие.

При моделировании рассматриваемая область фильтрации разбивается на

относительно однородные по фильтрационно-ёмкостным свойствам и составу

пород и флюидов блоки, образующие 1-, 2- или 3-мерную пространственную

сетку. Между ячейками такой сетки имитируется фильтрация водных раство-

ров и других флюидов, теплоперенос, смешение и связанные с ними процессы

гидродинамической и диффузионной дисперсии вещества. На каждом шаге

или через заданное число временных шагов геофильтрации и теплопереноса,

для всех расчетных блоков выполняется моделирование действия внешних и

внутренних источников-стоков вещества. Под последними подразумеваются

привнос-вынос флюидов или их составляющих и гидрогеохимические процес-

сы: растворение-осаждение, сорбция-десорбция, радиоактивный распад или

биодеградация, причем каждый из таких процессов также рассматривается как

условно независимый.

Такой подход позволяет учесть пространственную неоднородность

фильтрационных свойств и состава пород и флюидов, сложный характер и

разнообразие граничных условий, инфильтрацию, перетекание, изменение РТ-

условий и другие факторы, реально присущие сложным гидрогеологическим

объектам, и дает возможность получения более точных и достоверных оценок

поведения водоносной системы. В то же время, в определенных ситуациях при

применении численных методов может возникать накопление ошибок, связан-

ных с дискретной аппроксимацией дифференциальных уравнений разностны-

ми методами, достигающее иногда катастрофического уровня. Кроме того,

современный уровень как теоретического, так и практического развития мето-

дов, программ и технического обеспечения численного моделирования геоми-

грации во многих случаях пока еще недостаточно развит и универсален для их

применения в реальных сложных гидрогеологических условиях без сущест-

венного их упрощения и схематизации.

В докладе рассматриваются пути решения перечисленных проблем на

примере программного комплекса HydroGeo, разрабатываемого автором.

Работа выполнена при поддержке РФФИ и Минпромнауки РФ (гранты

06-05-64166, 07-05-00877, НШ-9542.2006.5).

S-XXXI. Секция физической химии природных рудообразующих флюидов 269

РАЗЛИЧНЫЕ РЕЖИМЫ ГЕТЕРОГЕННОГО ТРАНСПОРТА ФЛЮИДОВ

В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

А.Ю. Бычков

, Т.М. Сущевская

, С.С. Матвеева

, А.В. Игнатьев

Геологический ф-т МГУ, Москва, Россия

ГЕОХИ РАН, Москва, Россия

ДВГИ ДВО РАН, Владивосток, Россия

Кипение и гетерогенизация флюида в гидротермальных системах при-

знано одним из важных факторов рудоотложения. При образовании газовой

фазы происходит резкое изменение свойств гидротермального раствора. Тер-

модинамические расчеты моделей рудообразования для месторождений жиль-

ного-грейзенового типа показали, что эффективность кипения, как фактора

рудоотложения зависит от динамических параметров процесса. Выделяется

два режима взаимодействия газовой и жидкой фаз при совместном транспорте:

без пространственного разделения фаз («закрытая система») и с отделением

газовой фазы («открытая система»). При последовательном выводе газовой

фазы из равновесия происходит более глубокое изменение термодинамических

характеристик остаточной жидкости и химическое исчерпание летучих компо-

нентов. Критерием динамики фильтрации гетерогенного флюида и интенсив-

ности разделения фаз может служить изотопный состав углерода флюидных

включений в кварце. Вариации δ

С связаны с фракционированием изотопов

углерода между фазами флюида (углерод жидкой фазы обедняется

С). В от-

сутствие разделения фаз изотопный эффект не превышает 1‰. В случае выво-

да газовой фазы из равновесия возникает изотопное исчерпание и δ

С жидкой

фазы может снижаться на 10-15‰. На месторождении Акчатау и Спокойное

реализуются оба режима фракционирования, что обусловлено структурными

особенностями рудных тел. В маломощных жилах δ

С флюидов близко к зна-

чению в неизмененных гранитах, что свидетельствует об отсутствии простран-

ственного разделении флюидных фаз. При формировании крупных и богатых

рудных тел наблюдается резкое изменение изотопного состава углерода

флюида, что говорит о пространственном разделении флюидных фаз. На ме-

сторождении Иультин заметного изменения изотопного состава углерода

флюидов не выявлено. Другим критерием разделения фаз является отношение

содержаний элементов, контрастно распределяющихся в системе газ-

жидкость. Таким примером может быть отношение Ga/Al в мусковите. По-

следние экспериментальные данные показывают, что галлий может переносится

в газовой фазе, в отличие от алюминия. Для крупных рудных тел месторожде-

ния Акчатау массовое отношение Ga/Al меняется от 5·10

-4

до 12·10

-4

, что может

быть объяснено разделением этих элементов при двухфазном транспорте.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проекты 07-05-00432 и 09-05-

00370.

270 S-XXXI. Секция физической химии природных рудообразующих флюидов

К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРИРОДНЫХ ГЛИН

ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ СОРБЦИОННОГО ТИПА

О.Л. Гаськова, В.Г. Кабанник

Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск, Россия

Горнодобывающие и обогатительные предприятия (технологические

объекты), включаясь в комплекс сложных связей с окружающей средой (зона

техногенного влияния) образуют геосистемы, к изучению процессов в которых

применимы классические методы физической химии растворов и образования

минералов. Неизбежность разрушения гармонии природных взаимодействий в

рассматриваемых системах не должна означать предопределенность их гибе-

ли. Например, значительная минимизация вредных последствий от выноса

тяжелых металлов дренажными водами с отвалов и хвостохранилищ предпри-

ятий, остановленных по причине нерентабельности, достигается уже создани-

ем и сохранением условий, максимально равновесных с естественной геологи-

ческой средой (с учетом типа вмещающих пород, гидрохимического состава

поверхностных вод и т.д.). Более глубокую очистку целесообразно проводить

с использованием индифферентных к микроорганизмам и окружающей среде

сорбентов, к которым относятся глинистые минералы, ведущие природные

хемосорбенты зон гипергенеза.

Настоящая работа посвящена изучению сорбционных свойств бентони-

товых глин Красноярского края с целью их использования для очистки от тя-

желых металлов сточных вод с насыпных сульфидсодержащих хвостохрани-

лищ. Запасы природных бентонитовых глин Камалинского месторождения

составляют по категории С

145,6 млн. т. Возможность практического приме-

нения столь крупных запасов сибирских глин не вызывает сомнения, этим

обусловлена актуальность наших данных. Для экспериментов использовались

природные разности бентонита, ни декантированию от грубой фракции, ни

модифицированию они не подвергались. Это объясняется поставленной прак-

тической задачей создания дешевых (без дополнительных затрат) геохимиче-

ских барьеров вокруг отходов законсервированных нерентабельных предпри-

ятия бывшего Союза. На основании наблюдений in situ и лабораторных

экспериментов предполагается действие двух типов комплексных геохимиче-

ских барьеров. 1. При окислении сульфидов образуются кислые дренажные

воды (рН 3-4) с высоким содержанием Fe и тяжелых металлов. Они обычно

задерживаются в обводных канавах, а в экспериментах получены приготовле-

нием водных вытяжек из вещества хвостов. Разбавление ведет, в том числе, к

повышению рН и обильному выпадению гидроксидов Fe, переводящих до 50%

металлов (эксперимент) в твердую фазу. Далее целесообразно использовать

добавки глинистых сорбентов 2. Дренаж стекает в болота-отстойники (в экс-

периментах использовали пробы воды отстойников с рН 4-5). Железа в них

минимум, а Cu, Zn, SO

столько, что в равновесных донных осадках обнару-

жены соответствующие сульфаты. Эффективность глинистых сорбентов для

доочистки вод получена только после нейтрализации растворов добавками

кальцита (известняков) до рН ~7.