СОВМЕСТНЫЙ РАСЧЕТ ХИМИЧЕСКИХ И ИЗОТОПНЫХ РАВНОВЕСИЙ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ GEOCHEQ_ISOTOPE: ИЗОТОПЫ КИСЛОРОДАстатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 12 января 2022 г.
Аннотация:Программный комплекс GEOCHEQ_Isotope, раннее разработанный для моделирования химических и изотопных равновесий углерода в гидротермальных и гидрогеохимических системах методом минимизации энергии Гиббса, распространен на одновременный расчет изотопных эффектов углерода и кислорода. Как и в случае углерода при разработке алгоритмов и базы данных для расчета изотопных эффектов кислорода использовали формализм β-фактора. Согласно разработанному алгоритму энергия Гиббса G*(P, T) образования редкого изотополога рассчитывалась через энергиюГиббса образования основного изотополога с учетом величины β18O-фактора этого вещества и соотношения масс редкого (18O) и основного изотопов (16O) химического элемента. Используется приближение идеальности смеси изотопов. Температурная зависимость β-фактора унифицирована в виде полинома по обратным степеням абсолютной температуры. Критически проанализирована необходимая информация по кислородным изотопным равновесиям, включающим важные геохимические соединения, проведены согласование и модификация имеющихся данных. С учетом этого оптимизированы температурные зависимости β18O-факторов. База термодинамических данных пополнена информацией по температурным зависимостям β18O-факторов, заключающейся в введении полиномиальных коэффициентов для каждого из веществ. Практическая реализация программного комплекса и соответствующей базы данных продемонстрирована на примере использования программного комплекса GEOCHEQ_Isotope для моделирования зависимости факторов фракционирования изотопов кислорода и углерода от показателя кислотности раствора (pH) в карбонатной гидротермальной системе. Получено хорошее согласие результатов моделирования с имеющимися литературными экспериментальными данными. При повышении pH системы происходит уменьшение обогащения растворенных карбонатов тяжелым изотопом кислорода 18O относительно воды. В то же время повышение pH приводит к уменьшению отрицательного углеродного изотопного сдвига между кальцитом и растворенными карбонатами. При высоких значениях pH (~11) наблюдается инверсия изотопного сдвига и растворенный карбонат обогащен тяжелым изотопом углерода относительно кальцита.