Термодинамические расчеты параметров состояния гидротермальной среды для моделирования процесса зарождения биосферы

В.Н. Компаниченко, О.В. Авченко

Аннотация


В контексте гидротермального сценария зарождения биосферы выполнены термодинамические расчеты равновесий в гидротермальном растворе, включающие твердую, жидкую и газообразную фазы. В качестве исходных эталонов взяты реальные составы архейского метабазита и хлоридно-натрового термального раствора из кальдеры Узон на Камчатке. Расчеты проводились при температурах от 25 до 150º, давлении от 1 до 50 бар, и соотношении вода-порода от 1000 до 0,05. Результаты показывают наличие больших колебаний химизма жидкой фазы при изменении данных параметров. Это доказывает существование значительных флуктуаций параметров гидротермального раствора при его подъеме к поверхности. Такие флуктуации рассматриваются как важное условие возникновения простейших форм жизни на ранней Земле.

Ключевые слова


гидротермальная система; гидрохимический состав; давление; температура; расчет; флуктуация; зарождение биосферы

Полный текст:

PDF

Литература


Авченко О.В. Петрология Охотского метаморфического комплекса. М.: Наука, 1977.

Авченко О.В., Чудненко К.В., Александров И.А. Основы физико-химического моделирования минеральных систем. М.: Наука, 2009. 229 с.

Авченко О.В., Чудненко К.В., Александров И.А., Худоложкин В.О. Адаптация программного комплекса «Селектор_С» к решению проблем петрогенезиса метаморфических пород // Геохимия. 2011. № 2. С.149–164.

Кирюхин А.В., Лесных М.Д., Поляков А.Ю. Естественный гидродинамический режим Мутновского геотермального резервуара и его связь с сейсмической активностью // Вулканология и сейсмология. 2002. №1. С. 51–60.

Кирюхин А.В., Москалев Л.К., Поляков А.Ю., Чернев И.И. Изменение термогидродинамического и газогидрохимического режима резервуара в процессе эксплуатации Мутновского геотермального месторождения // XVIII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Иркутск, 2006. С. 267–271.

Компаниченко В.Н. Этапы перехода от доклеточных органических микросистем к первичным сообществам прокариот // Известия РАН. Сер. биологическая. 2011. № 5. С. 630–640.

Компаниченко В.Н., Шлюфман К.В. Амплитудно-частотная характеристика колебаний давления пароводяной смеси в Верхне-Мутновской гидротермальной системе // Вулканология и сейсмология. 2013. № 5. С. 51–58.

Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2010. 287с.

Brown Kevin M., Tryon Michael D., DeShon Heather R., Dorman LeRoy M. and Schwartz Susan Y. Correlated transient fluid pulsing and seismic tremor in the Costa Rica subduction zone // Earth and Planetary Science Letters. 2005. Vol. 238, N 1–2. P. 189–203.

Cleaves HJ., Aubrey AD., Bada JL. An evaluation of critical parameters for abiotic peptide synthesis in submarine hydrothermal systems // Origins of Life and Evolution of Biospheres. 2009. Vol. 39. P. 109–126.

Corliss JB., Baross JA., Hoffman SE. An hypothesis concerning the relationship between submarine hot springs and the origin of life on the Earth // Oceanological Acta. 1981. SP 4. P. 59–69.

Deamer DW. Prebiotic amphiphilic compounds. In: Seckbach J (ed) Origins. Kluwer, Netherlands, 2004. P. 75–89.

Diener J.F.A., Powell R., White R.W., Holland T.J.B. A new thermodynamic model for clino- and orthoamphiboles in the system Na2O–CaO–FeO–MgO–Al2O3–SiO2–H2O–O // Journal of Metamorphic Geology. 2007. Vol. 25. P. 631–656.

Green E., Holland T.J.B., Powell R. An order disorder model for omphacitic pyroxenes in the system jadeite – diopside – hedenbergite – acmite, with applications to eclogitic rocks // American Mineralogist. 2007. Vol. 92, N 7. P. 1181–1189.

Holland T.J.B., Powell R. An internally consistent thermodynamic data set for phases of petrological interest // Journal of Metamorphic Geology. 1998. Vol. 16, N 3. P. 309–343.

Kompanichenko V.N. Inversion concept of the origin of life // Origins of Life and Evolution of Biospheres. 2012. Vol. 42 (2–3). P. 153–178.

Kompanichenko V.N., Poturay V.A., Shlufman K.V. Hydrothermal systems of Kamchatka are models of the prebiotic environment. Origin of Life and Evolution of Biospheres. 2015. DOI 10.1007/s11084-015-9429-2.

Kralj Pt., Kralj Pol. Thermal and mineral waters in north-eastern Slovenia // Environmental Geology. 2000. Vol. 39, N 5. P. 488–498.

Lee B.I., Kesler M.G. Generalized thermodynamic correlations based on three parameter corresponding // AICHEJ. 1975. Vol. 21, N 3. P. 510–527.

Marshall WL. Hydrothermal synthesis of amino acids // Geochimical et Cosmochimical Acta. 1994. Vol. 58. P. 2099–2106.

Martin W, Russell JM. On the origin of biochemistry at an alkaline hydrothermal vent // Philosophical Transactions of Royal Society B. 2007. Vol. 362. P. 1887–1925.

Stefansson V. The Krafla geothermal field, North-East Iceland // Geothermal Systems: Principles and Case Histories. New York: Perhamon Press, 1981. P. 271–294.

Tajcmanova L., Connolly J.A.D., Cesare B. A thermodynamic model for titanium and ferric iron solution in biotite // Journal of Metamorphic Geology. 2009. Vol. 27. P. 153–165.

White R.W., Powell R., Clarke G.L. The interpretation of reaction textures in Fe_rich metapelitic granulites of the Musgrave Block, central Australia: constraints from mineral equilibria calculations in the system K2O–FeO–MgO–Al2O3–SiO2–H2O–TiO2–Fe2O3 // Journal of Metamorphic Geology. 2002. Vol. 20. P. 41–55.

White R.W., Pomroy N.E., Powell R. An in situ metatexite–diatexite transition in upper amphibolite facies rocks from Broken Hill, Australia // Journal of Metamorphic Geology. 2005. Vol. 23. P. 579–602.


Ссылки

  • Ссылки не определены.