ÍslenskaenEnglish

Aðilar að Skemmunni

Leit eftir:


LokaverkefniHáskóli Íslands>Verkfræði- og náttúruvísindasvið>Meistaraprófsritgerðir>

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/8707

Titill
en

Water-rock interaction of silicic rocks: An experimental and modelling approach

Útgáfa
Maí 2011
Útdrættir
  • en

    The water-silicic rock interaction under geothermal conditions was studied both experimentally and using reaction path simulations to get insights into to the process of rock alteration including secondary mineralogy, water chemistry and mass transfer as a function of rock composition and reaction progress (ξ). The experiments and model calculations were conducted at 240°C and water vapour saturation pressures on two glass samples, dacite from Askja and rhyolite from Hekla, and initial non-thermal groundwater containing ~5000 ppm NaCl, ~1600-3500 ppm CO2 and ~140 ppm H2S. The dissolution of the silicic glasses were found to be incongruent with the formation of secondary minerals including quartz, anhydrite, clays like montmorillonite, illite and/or mixed illite-smectite and chlorite, zeolites like analcime and phillipsite as well as traces of anatase and fluorite. Moreover, most of the observed minerals were found to be saturated or supersaturated. The changes in water chemistry were characterized by a decrease in CO2, Mg, Fe and Al concentrations, relatively steady concentrations for Na and SO4 whereas Si initially rose followed by decrease after ~40 days. For H2S, F and Ca considerable differences were observed depending on the starting material. The formation of secondary minerals greatly reduced the mobility of Al, Fe, Mg and Si and to lesser extent Ca and Na, however, K was observed to be mobile relative to B. The reaction path simulations demonstrate that the appearance of various secondary minerals in a closed system is a function of reaction progress, initially with the formation of clays and sulphides followed by the appearance of quartz and zeolites. Upon considerable reaction (>1 mol rock dissolution in 1 kg of water) other Al-Si minerals also become important and sometimes predominant including epidote, feldspars and chlorite, this last stage closely corresponds to the commonly observed alteration mineralogy associated with geothermal systems hosted by silicic rocks. The exact clay mineralogy was also found to be dependent on the initial system composition, with illite and mixed illite-smectite being more important associated with the rhyolite and montmorillonite associated with the dacite. In addition, comparison of the experimental results and reaction path simulations revealed that reaction kinetics may be of potential importance in the formation of Na, K and Si containing minerals with some profound influences on the respective elemental solution concentrations. This in turn affected the predicted geothermometry temperatures that were found to vary from <150 to >350°C and be a function of the extent of reaction for the 240°C experiments.

  • Samspil jarðhitavatns og súrs bergs var skoðað með tilraunum og með notkun líkanreikninga til að bæta innsýn á áhrif bergsamsetningar og uppleysingarmagns á ummyndunarferlið og efnasamsetningu vatnsins. Tilraunirnar og líkanreikningarnir voru gerðir við 240°C og gufuþrýsting vatns á tveimur sýnum, dasíti úr Öskju og rýólíti frá Heklu, og köldu grunnvatni sem bætt var við um 5000 ppm NaCl, ~1600-3500 ppm CO2 og ~140 ppm H2S. Uppleysing og ummyndun súrs bergs leiðir til myndunar ummyndunarsteinda eins og kvars, anhýdríts, leirs eins og montmórillóníts, illíts, blandleirs og klóríts, geislasteinda eins og analsíms og phillipsíts ásamt anatasi og fluoríti. Flestar þessarra steinda voru jafnframt mettaðar og/eða aðeins yfirmettaðar. Styrkur CO2, Mg, Fe og Al lækkaði með tíma á meðan styrkur Na og SO4 hélst nokkuð stöðugur og styrkur Si hækkaði og lækkaði síðan eftir um 40 daga. Styrkur H2S, F og Ca var nokkuð breytilegur. Af þessu leiðir að myndun ummyndunarsteinda lækkaði hreyfanleika margra efna eins og fyrir Al, Fe. Mg og Si á meðan Ca, Na og K voru mun hreyfnalegri. Niðurstöður líkanreikninganna benda til að myndun einstakra ummyndunarsteinda og styrkur efna í vatnslausn sé háður uppleysingarmagni súrs bergs. Við litla uppleysingu myndast leir og jafnvel súlfíð og síðan kvars og geislasteindir. Við nokkra uppleysingu bergs (>1 mól berg í 1 kg vatni) myndast síðan steindir eins og epídót, feldspöt og klórít, sem eru algengar steindir í náttúrlegum jarðhitakerfum við 250°C. Gerð leirsteinda reyndist einnig vera nokkuð háð samsetningu súra bergsins, þar sem ummyndun á ríólíti leiddi til myndunar á illíti, blandleirs og klóríts á meðan montmórillónít og klórít var algengari tengt ummynduna á dasíti. Samaburður á niðurstöðum tilraunanna og líkanreikninganna bendir einnig til þess að efnahvarfahraði geti skipti máli við jarðhitaaðstæður ekki síst tengt myndun Na, K og Si ríkra steinda sem hefur áhrif á efnastyrk vatnsins. Slíkt hafði áhrif á niðurstöður reikninga á hitastigi út frá efnahitamælum sem gáfu til kynna að hitastig vatnsins væri á bilinu <150 til >350°C og breyttist með tíma fyrir tiltekin efnahitamæli.

Birting
24.5.2011


Skrár
NafnRaðanlegtStærðRaðanlegtAðgangurRaðanlegtLýsingRaðanlegtSkráartegund
Alejandro MSc_thesis.pdf12,4MBOpinn Heildartexti PDF Skoða/Opna