Лаборатория моделирования динамики эндогенных процессов по-видимому является самой старой по продолжительности
существования в Институте геологии, поскольку в отчетном году исполнилось 57 лет с момента ее организации Г.Л.
Поспеловым в Зап.Сиб. филиале АН СССР. Это была первая академическая лаборатория за Уралом.
Основные направления фундаментальных и прикладных исследований,
проводимых в лаборатории - создание методологических и методических основ построения корректных
геолого-генетических и физических моделей эндогенных, главным образом гетерофазных, систем.
Основным объектом такого рода исследований являются магматические и магматогенные процессы, с которыми
сопряжено формирование рудообразующих систем. Прикладными результатами таких разработок являются корректные
генетические модели рудообразования, позволяющие строить прогнозно- поисковые критерии на
поиски магматических (ликавационных) месторождений, связанных с базитовыми интрузивами внутриплитных
зон спрединга, ортомагматическими
и смешанными флюидными системами срединно-океанических хребтов, а также
областей проявления траппов. На первое место в работе лаборатории ставится создание методологии
исследований. Лаборатория просуществовала более 50 лет лишь только потому, что всегда в ней эта задача была основной,
поскольку 38 лет назад Г.Л. Поспелов ввел в практику генетических исследований системный подход,
который и остается основным направлением. За последние 25 лет этот подход существенно формализован, вводом
в него необходимый объем методов теории моделирования, которые модифицированы к специфике палеосистем.
В последние пять лет в лаборатории создан новый метод построения корректных физических моделей
гетерофазных систем. На ряду с ним используются наиболее пока
уотребымые методы осреденения. Его применение позволило впервые получить ряд внутренне непротиворечивых моделей
динамики таких явлений как сульфуризация и ликвирование базитовых магм, обобщенную модель метасоматоза и метаморфизма
Коржинского с учетом и случая деформируемых сред, сепарирования летучей фазы в потоке магмы, полную теорию гипотезы Лифшица экстрагирования поверхностно активными веществами примесных компонентов в гетерофазных системах при распаде и кипении жидкости (теория показывает гидродинамический механизм увеличения скорости экстракции в сравнении с диффузионной на 5-8 порядков) и показать физику флюидоотдачи их пласта газированной жидкости при слабых механических воздействиях на деформируемую среду - это известные, но пока не имевшие корректного решения задачи вибровоздействия на нефтяной пласт и интрудирования базитовой магмы из частично расплавленного субстрата.
Этот подход гибко комбинируется с классическим методом осреднения и равновесной термодинамики, что позволяет
строить весьма сложные модели эндогенных систем.
Это можно продемонстрировать на примере завершенной в 1999 году разработки
модели динамики рудно-магматической системы океанических зон спредиенга.
Уровень таких разработок сравним с мировым, поскольку среди механиков только начинает внедряться предложенный В.Н. Доровским и дополненный Ю.В. Перепечко подход. По части использования метода осреднения - наши разработки пока не имеют аналогов в отношении описания динамики ретроградного кипения и описания динамики интрудирования расплавов, односкоростная модель динамики конвектирования мантии в приближении ЕВА не уступает лучшим разработкам Пармантье, Моргана или Ито. Ее двухскоростная модификация не имеет аналогов. Нами используются новейшие версии ПК СЕЛЕКТОР и ПК КОМАГМАТ, которые являются лучшими в этом классе пакетов. Ряд методов
анализа устойчивости многокомпонентных растворов разработал А.Н. Киргинцев, которым попутно были открыты некоторые не известные ранее
свойства таких фазовых диаграмм.
Лаборатория проводит совместные исследования с сотрудниками
лабораторий рудного и петрографического профиля, а также с нефтяниками, имея совместные комплексные
планы НИР и гранты РФФИ, мы имеем совместные публикации с сотрудниками ГЕОХИ СО РАН, ИМ, ВЦ, ИТФ, ИТПМ и ИГД.
Четыре сотрудника лаборатории преподавали и преподают на разных факультетах
НГУ, Ю.В. Перепечко получил официальный диплом доцента Марсельского универститета. В.Н. Доровский выполнил индивидуальный грант НАСА, а также участвовал в гранте CDRF по заданию фирмы Шлембурже.
Наиболе интересные результаты получены на основе решения сопряженного комплекса физико-химических и динамических задач - нестационарного неизотермического интрудирования котектических магм, заполнения камер и питания трещинных вулканов (оттестированы по данным изучения Гавайской системы); ретроградного кипения базитовых магм с учетом различных механизмов кипения; оценки состава фаз на ликвидусе методом Френкеля-Арискина, и гетерофазных равновесий газ-твердая фаза с помощью ПК СЕЛЕКТОР из учета наблюденных составов стекол, порфировых вкрапленников, состава рудных капель и сублиматов; решения задачи динамики
сепарирования газовой фазы в базитовом потоке; динамики ликвирования и экстракции примесей при барбатировании гетерофазной системы в присутствии поверхностно активных веществ:
- на основе модели активного спрединга Б.В. Лунева (1996) была построена нестационарная модель конвектирования верхней мантии в приближении ЕВА, в рамках которой оценены параметры, контролирующие образование зоны разуплотнения мантийных толщ в области апвелинга, образования хребта и его гребня над зоной декомпрессионного плавления разуплотненных пород. Обнаружено, что область частичного плавления располагается на глубинах не менее 40-45 км и по своим параметрам близка таковой современной Гавайской системы;
- распределение MORB в сегментах разноскоростных СОХ является зональным, при этом рудные расплавы и гидротермальные системы пространственно сопряжены с ферробазальтами, которые фиксируются в областях сопряжения СОХ и трансформных разломов;
- генерирующие рудные расплавы и ортомагматические флюиды базиты являются продуктами фракционирования в малоглубинных интрузивных камерах (давления в системе не более 4 кбар) обогащенных выплавок из указанных очагов;
- рудообразующие ортомагматические или смешанные флюидные системы связаны с ретроградными кипением отмеченных ферробазитовых расплавов, в которых начальное содержание воды не менее 0,3% масс;
- при отделении флюидов в интервале температур ликвидус-солидус просматривается две характерных стадии, которые условно могут быть названы «сульфидной» (Т> 11500С) и «галоидной» (T <11500C). Проявление рудных сублиматов и гидротермальных руд связано со второй стадией, появление несмесимости и наиболее широкое развитие рудных расплавов, похоже, отвечает области перехода между указанными стадиями;
- формирование рудоносных магматических флюидов связано с экстрагированием компонентов газовой фазой в зоне ликвирования остаточных расплавов в процессе кристаллизационной дифференциации ферробазитовой магмы в малоглубинных камерах.