ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В БЛИЗПОВЕРХНОСТНЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ С ПОМОЩЬЮ ПК «СЕЛЕКТОР» (НА ПРИМЕРЕ ВЛК. ГОЛОВНИНА, О. КУНАШИР)

Малышева К.С.

ORCID: 0000-0002-5490-9020, Институт Геологии и Минералогии СО РАН

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В БЛИЗПОВЕРХНОСТНЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ С ПОМОЩЬЮ ПК «СЕЛЕКТОР» (НА ПРИМЕРЕ ВЛК. ГОЛОВНИНА, О. КУНАШИР)

Аннотация

Произведен анализ химического состава газогидротерм вулкана Головнина (о. Кунашир, Курильские острова). Построены физико-химические модели типа «проточный реактор» для контрастных типов вод с помощью ПК «СЕЛЕКТОР» при различных условиях (Р=1 бар и Р=10 бар).

Воды классифицированы по химическому составу, выявлены зависимости физико-химических параметров растворов от содержания в них конкретных компонентов, определены фазовые соотношения внутри систем для контрастных групп на всем протяжении численного эксперимента, получены минеральные соотношения для твердой фазы.

Ключевые слова: ПК СЕЛЕКТОР, моделирование, физико-химические параметры, гидротермальные растворы, источники, о. Кунашир.

Malysheva K.S.

ORCID: 0000-0002-5490-9020, Institute of Geology and Mineralogy of the SB of RAS

INVESTIGATION OF CHEMICAL ELEMENT DISTRIBUTION IN THE NEAR-SURFACE HYDROTHERMAL SYSTEMS WITH THE HELP OF «SELECTOR PC» (IN EXAMPLE OF A GOLOVNINA VOLCANO, KUNASHIR ISLAND)

 Abstract

The chemical composition analysis of gas and thermal fluids of the Golovnin volcano (Kunashir Island, Kuril Islands) are done. The physical and chemical models of «flowing reactor» type for contrast kinds of fluids have been constructed with the help of the SELECTOR Program Complex (PC) at different conditions (P=1 bar and P=10 bar).

Solutions are divided into several groups according to its chemical composition – both to anion and to cation one. The relationship between physical and chemical parameters of springs and components content of ones are detected, the phase relations within systems for contrast groups throughout the numerical experiment are found out, the mineral ratio for solid phase are obtained.

Keywords: SELECTOR PC, modeling, physical and chemical parameters, hydrothermal solutions, springs, Kunashir Island.

Физико-химическое моделирование является основой при изучении процессов распределения химических элементов между фазами внутри системы – водной, газовой, твердой. Термодинамические модели помогают понять механизмы и процессы, происходящие в гидротермально-магматических системах [5], [ 9].

Поверхностные проявления вулкано-гидротермальных систем отражают результат сложных взаимодействий между магматическими газами, метеорными водами и вмещающими породами. Паро-газовые или водные разгрузки гидротерм являются «окном» в магматические системы и могут служить показателем активности вулканов [10], [11].

Области гетерогенизации гидротермальных растворов являются наиболее эффективными геохимическими барьерами при формировании эпитермальных месторождений, а также наиболее продуктивными зонами при эксплуатации месторождений термальных вод. Данные по широкому спектру химических элементов и их ассоциаций в термальных водах позволяют с некоторой долей условности определить их возможный генезис и источники вещества [6]. Геохимические исследования гидротермальных проявлений на активных вулканах (термальные источники, фумаролы, грязевые котлы) дают информацию о глубинных взаимодействиях и физико-химических процессах, которые происходят в гидротермальных резервуарах [1].

Кратерные озера являются накопителем магматогенных флюидов, разгружающихся на дне. Однако основной вклад в состав растворов озер вносят метеорные воды и их последующее взаимодействие с породами вулканической постройки. Во многих случаях представляется весьма сложным определение доли глубинного и метеорного источников в составе термальных проявлений.

Остров Кунашир (Россия) – самый южный остров Большой Курильской гряды, который вытянут с северо-востока на юго-запад  (рис. 1). На Кунашире 4 действующих вулкана, одним из которых является вулкан Головнина, образующий кальдеру (541 м). Для него характерна циклическая, иногда взрывная вулканическая активность с базальт-андезит-риолитовым составом продуктов извержений. В немногочисленных обнажениях на склонах кальдеры описаны пирокластические породы — туфы состава гиперстенового и двупироксенового андезита [7]. Часто встречаются крупные глыбы андезитовых лав (56—58% SiO₂). Встречены также обломки дацита; в них плагиоклаз относится к андезину № 47, содержатся пироксены, встречаются зерна кварца. Поверхность конуса покрыта пемзой кальдерных взрывов, состав ее — дацит (66—70%) [8]. В настоящее время вулкан проявляет постоянную сольфатарную деятельность, большая часть которой сосредоточена по берегам озера Кипящего, расположенного в его кратере [6].

Рис. 1 - Географическое положение вулкана Головнина

 

Полевые работы в кальдере Головнина совместно сотрудниками ИГМ и ИНГГ СО РАН и ИМГГ ДВО РАН в 2011-2013 годах проводились согласно отработанной комплексной методологии. Пробы отбирались фторопластовым пробоотборником, контакты с металлами были исключены. При опробовании водных растворов на месте замерялась Т ºС, после некоторого отстаивания взвеси - рН, Eh. Измерение рН проходило с использованием стеклянного индикаторного электрода (ЭСК-10301/7). Для измерения окислительно-восстановительного потенциала Eh использовался платиновый электрод (ЭПВ-1 ср) и хлорсеребряный электрод сравнения (ЭСр-10101). Для лабораторного анализа в процессе отбора пробы воды фильтровались через мембранные фильтры (диаметр пор 0.45 µm). Нейтральные и субщелочные пробы подкислялись ультрачистой азотной кислотой до рН ~ 2. При транспортировке отобранные растворы хранились в пластиковых контейнерах. При лабораторном исследовании основной ионный состав части проб растворов определялся в ИВиС ДВО РАН стандартными методами: колориметрии, пламенно-фотометрическим, потенциометрическим, объемным с ошибкой определения не более 5%, в ИНХ СО РАН методом ионной хроматографии в испытательной лаборатории ДВ филиала ФГУ НПП «Росгеолфонд», г. Южно-Сахалинск.

Многоэлементный состав растворов анализировался методом ICP-AES, прибор IRIS фирмы Jarell Ash Corporation. Определение содержания РЗЭ, а также в некоторых случаях Rb, Sr, Ba, Pb, Th, U в анализируемых растворах методом ИСП-МС выполнено после разбавления и подкисления с использованием внешней градуировки в сочетании с внутренним стандартом, в качестве которого был выбран индий с концентрацией 1 ppb. В некоторых растворах основные катионы, микро- и рассеянные элементы проанализированы масс-спектральным методом в Институте проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (г. Черноголовка) с использованием IСP-MS, Agilent 7500 (табл. 1).

Современное термодинамическое моделирование [9], [13] представляет основу компьютерного исследования  процессов физико-химического  взаимодействия  и  превращения  вещества  в  природных  и  технологических системах, включая частично равновесные и метастабильные  процессы растворения, отложения, кристаллизации, фракционирования, ассимиляции, смешения,  контаминации, испарения, конденсации, горения, взрыва. В настоящее время в ПК «Селектор» используется модификация метода внутренних точек (МВТ-2) позволяющая получать сверхточные результаты расчётов.

Программный комплекс «Селектор» реализует подход выпуклого программирования к установлению равновесного физико-химического состава гетерогенных геологических систем посредством минимизации термодинамических потенциалов. В нём также присутствуют необходимые базы термодинамических данных, а также требующиеся для моделирования алгоритмы, работающие с большинством известных лицензионных операционных систем.

Структура ПК «Селектор» включает в себя следующие блоки:

1. Системы баз данных - стандартные БД компонентов водного  раствора,  газов,  жидких  углеводородов,  расплавов,  твердых  веществ  и  минералов
2. Блок формирования моделей – список потенциально возможных процессов и условий, в зависимости от которых выбирается один из термодинамических потенциалов.
3. Расчёт модели – настройка модели согласно выбранному сценарию.
4. Обработка результатов – автоматизирование работы по структурированию и выбору необходимой информации, а также отображение в табличном виде.

Благодаря сверхточным расчетам и верному подходу к реализации того или иного численного эксперимента, с помощью ПК «Селектор» можно производить сложнейшие расчёты химических равновесий в различных условиях: изобарно-изотермических, изохорических, адиабатических. При этом в мультиситемах одновременно могут присутствовать: водный раствор электролита, газовая смесь, жидкие и твёрдые углеводороды, минералы в виде твёрдых растворов и однокомпонентных фаз, расплавы и др. Данный ПК позволяет проводить исследование метастабильных, неполных и промежуточных равновесий с включением дополнительных ограничивающих условий, а также изучение неравновесной эволюции систем на основе принципа частичного равновесия.

Рис. 2 – диаграмма pH-Eh ультракислых (черные) и близких к нейтральным (синие) растворов при давлении 1 бар

Рис. 3 – Диаграмма pH-Eh ультракислых растворов при давлении 1 бар

 

Выходы термальных источников на поверхность в кальдере Головнина сосредоточены по берегам озера Кипящего. Эти растворы характеризуются большим разбросом физико-химических параметров, а также одной из особенностей является низкое значение Eh (рис. 2), (рис. 3). Из рисунка 2 видно, что обстановка в водах этих термальных полей варьирует от слабоокислительных до слабовосстановительных.

 

Таблица 1 - Состав растворов термальных источников в кальдере Головнина, фумарольные поля на берегах оз. Кипящее

При этом кислотность среды также изменяется от кислых и ультракислых до слабощелочных и нейтральных значений. Интересной особенностью этих источников является то, что на поверхность они выходят на расстоянии нескольких метров друг от друга.

Опираясь на химический состав вод, представленный в виде формул Курлова, можно выделить три группы растворов согласно их анионному составу: сульфатные, сульфатно-гидрокарбонатные и хлоридно-сульфатные. В некоторых пробах также обнаружены нитрат- и фторид-анионы (первые проценты). Такое разнообразие анионного состава растворов (табл. 2) может свидетельствовать о различных путях миграции растворов, о различном химическом составе пород, прорабатываемых ими на глубине, а также о смешении в различных соотношениях с метеорным источником.

 

Таблица 2 - Химический состав гидротермальных растворов с термальных полей озера Кипящего, записанный в виде формул Курлова

Катионный состав источников (табл. 2) ещё более разнообразен по сравнению с анионным.

1. Магниево-натриево-кальциевый тип вод с низкой минерализацией (Mg-Na-Ca «m»). К нему относятся пробы КГ-1 и КГ-4 со слабощелочной средой, а также низкой суммарной минерализацией. Воды практический не содержат Fe и Al, однако содержание ионов К не опускается ниже 3%.
2. Магниево-натриево-кальциевый тип вод с высоким содержанием алюминия и железа (Mg-Na-Ca «+Al, +Fe»). К нему относятся пробы КГ-2, КГ-3, КГ-5 и КГ-10. Общая минерализация этих растворов примерно в 2 раза больше таковой первого типа.
3. Магниево-кальциево-натриевый тип вод с повышенным содержанием ионов бора (Mg-Ca-Na «+B»). Этому типу соответствуют пробы КГ-7, КГ-8 и КГ-9. Минерализация этих растворов занимает промежуточное значение между первым и вторым типами.

Несмотря на низкую минерализацию растворов первого типа (Mg-Na-Ca «m»), для них характерно значительное количество таких микроэлементов, как  Ва и Sr, а также низкое содержание и даже отсутствие V (КГ-4) и As (обе пробы). Из щелочных элементов можно выделить отсутствие Rb и относительно низкий Li.  Среди анионных комплексов можно также отметить пониженное содержание F.

Рис. 4 - Графическое представление химического состава растворов с помощью диаграммы Пайпера

 

Растворы второго типа (Mg-Na-Ca «+Al, +Fe») характеризуются повышенным содержанием V и As.

Растворам третьего типа (Mg-Ca-Na «+B») свойственно высокое содержание Mn, Zn, Rb наряду с отсутствием Co. Из анионных комплексов ощутимую концентрацию имеет NO₃^-.

При нанесении составов растворов на треугольную диаграмму Пайпера (рис. 4) отмечается низкое содержание Mg во всех пробах, однако пробы первого типа (рН=6,03 и рН=6,35) стоят особняком (синий и коричневый квадратики). Это связанно с ярко выраженным отличием по анионному составу от других вод. Растворы второго и третьего типов схожи по содержанию базовых анионов и катионов.

Более детально в статье приведены данные по моделированию и анализу растворов с рН=1,93 и pH=6,35 для Юго-Восточного и Северо-Восточного сольфатарных полей соответственно, как наиболее контрастных по составу вод.

Рис. 5 - Р-Т области, использованные при построении моделей

 

По мере подъёма флюида от источника до земной поверхности в пределах гидротермально-магматической системы, его химический состав претерпевает различные изменения. После отделения первичного магматогенного флюида от очага, он проходит зону конвективных трещин, по ним происходит его подъём в двухфазную зону. В этой зоне более низких температур и давлений происходит его вскипание и разделение на две фазы – раствор и пар. Эта зона может находиться вблизи подземных вод, что приводит к охлаждению пароводяной смеси с её последующей конденсацией и смешением с более холодными водами [1]. Паровая фаза зачастую представлена главным образом CO₂ и H₂S. Разгрузка гидротермального раствора происходит в приповерхностных условиях, где давление не превышает 1-10 атм., а значение температуры колеблется в интервале от 40 до 200 ^оС.

Изначально была построена модель типа «Мегасистема». В таких моделях достижение равновесия происходит в закрытой системе, т.е. без какого-либо поступления вещества извне. В таких системах при добавлении в них некоторого количества породы (1 кг андезита в каждый резервуар реактора), равновесие достигается  путём взаимодействия раствора с андезитом. При этом происходит обмен компонентами внутри системы, полное перемешивание раствора (в каждом резервуаре), отложение/растворение минеральных фаз, дегазация или переход газовой фазы в жидкую и т.д.

При сравнении показателей растворов было уделено особое внимание их кислотно-основным свойствам и кислотно-основным потенциалам. В каждом резервуаре при отсутствии породы раствор при достижении равновесия обладает схожими показателями, какие были получены при натурных измерениях на местности. Расхождения в измеренных и модельных значениях могут быть объяснены погрешностями при измерении. При более низких температурах (30 ^оC и 50 ^оC), наиболее близких к температуре замера на местности, показатели раствора практически идентичны тем, что были определены натурно, что говорит о хорошей сходимости модели и о возможности использовать её результаты для интерпретации.

При дальнейшем анализе процессов при последующем моделировании была затронута зона разгрузки. Она располагается на глубине первых метров от земной поверхности, и химический состав слагающих её пород близок к андезитовому.

Для последующего физико-химического моделирования использовалась модель ступенчатого проточного реактора с идеальным смешением. Он представляет собой каскад из отдельных изолированных резервуаров, каждый из которых содержит внешнюю среду  (вмещающая порода) и внутреннюю среду (газ, раствор, жидкий углеводород). Был использован каскад из восьми таких резервуаров. В качестве внутренней среды для всех 8-ми резервуаров выступал андезит, непосредственно отобранный в 2010-2011 гг. с кальдеры Головнина. В качестве внешней среды для каждой модели использовался соответствующий состав проб раствора. В качестве растворителя использовалась вода. Для более детального представления и описания динамики компонентов температурный интервал был выбран от 200 ^оС до 40 ^оС с шагом в 20 ^оС. Такой шаг позволяет отследить количество каждого компонента или фазы в реакторе на протяжении всего эксперимента с большей точностью, что ведёт к более подробному описанию процесса. Принцип действия вышеописанного каскадного реактора заключается в том, что ламинарный поток флюида движется непрерывно из одного химического резервуара в другой. Поступивший в первый резервуар свежий флюид начинает реагировать с вмещающей породой (в данном случае андезитом).

Вследствие этого взаимодействия в реакторе может происходить образование минералов, выделение газовой фазы, растворение уже существующих фаз (андезита, образовавшихся ранее минеральных фаз) и т.д. Перетекание раствора и газа в следующий резервуар происходит сразу после достижения равновесия в исходном резервуаре при заданных нами температуре и давлении. Для каждого резервуара характерны свои РТ-параметры.

С каждым новым временем в систему поступает новая порция свежего флюида, которая начинает взаимодействовать с уже прореагировавшей с предыдущей порцией вмещающей породой. Количество полных таких циклов в данном случае было сведено к 7-ми (или 6-ти). При построении моделей также учитывалась подвижность компонентов в жидкой и газовой фазах, и одним из необходимых условий было отложение/растворение минеральных фаз. В данном случае для растворов  с рН=1,93 и 6,35 были построены такие модели с давлением 1 бар и 10 бар. Р-Т области для данных условий выделены красным (1 бар) и синим (10 бар) на диаграмме (рис. 5). Были выбраны именно эти РТ-зоны для моделирования, чтобы избежать вскипания раствора при высоких температурах, а также, частичного или полного удаления жидкой фазы. В моделях типа «проточный реактор» установление равновесия достигается путём взаимодействия раствора с породой (андезитом) в каждом резервуаре по отдельности. В ходе этого процесса возникает обмен компонентами внутри системы, полное перемешивание раствора, отложение/растворение минералов в разрезе, дегазация и т.д.

Из систем баз термодинамических данных использовались одни и те же TDB для обеих РТ-областей. Температурный интервал от 120 до 20 или 15 ^оС с шагом от 20 до 5 ^оС. Был выбран именно такой температурный интервал, чтобы отследить, как ведёт себя фазовое соотношение при более высоком давлении и при низких температурах, а также для выявления миграции компонентов между фазами в пределах системы.

 

Таблица 3 - Краткая справка о TDB, включённых в модели

Имя базы данных	Комментарии
s_Yokokawa	Сводка термодинамических свойств конденсированных веществ Yokokawa [3].
g_Reid	Система термодинамических свойств газов [12] адаптирована к ПК «Селектор».
a_Sprons	Система термодинамических свойств компонентов водного раствора из SPRONS92.DAT [2], адаптирована в ПК «Селектор».

 

Анализ физико-химических параметров систем показывает, что после вступления раствора в реакцию с породой и установления равновесия в первом резервуаре, уровень рН раствора, поступающего во второй резервуар, близок к нейтральному значению (в пределах 6,97 для кислого раствора и в пределах 6,89-6,98 для нейтрального раствора). При температуре <100 С^о в обоих случаях наблюдается резкое возрастание уровня рН (с 6,00 до 8,65 для кислого и с 7,94 до 9,88 для нейтрального раствора), что свидетельствует о процессе нейтрализации раствора породой. Таким образом, происходит выщелачивание породы, что приводит к росту рН жидкой фазы. Схожие анализы были проведены с результатами по моделям тех же самых растворов при давлении 10 бар. Они показывают, что при Р=10 бар кислотно-основной потенциал раствора, поступающего во второй реактор после реакции с породой в первом, близок к нейтральному значению (в пределах 7,9-8,8 для кислого раствора и в пределах 7,9-8,9 для нейтрального).

 Электрохимический потенциал также возрастает (рис. 6). Процентное соотношение фаз в системах показывает практически полное отсутствие газа для Р=10бар, что объясняется невозможностью существования конденсата при таких условиях согласно фазовой диаграмме (рис. 6). Для нормального давления (1 бар) напротив  наблюдается накопление газа в системах вплоть до Т=120-100^оС. Ниже этой температурной границы происходит фазовый переход газа в жидкость и как следствие увеличение процентного содержания раствора в резервуарах относительно газа.

Поскольку вмещающая порода (андезит) содержит достаточное количество свободного кремнезёма, вынос именно этого компонента с его последующим переотложением происходит интенсивней остальных. Процентное соотношение равновесных минералов твёрдой фазы при давлении 1 бар демонстрирует большое количество кварца, что говорит о его выносе из породы в растворенном виде и переотложении. При давлении 10 бар явного доминирования оксида кремния над другими минеральными фазами не наблюдается. При таком давлении для систем характерно присутствие в достаточном количестве сразу нескольких групп минералов: иллиты, цеолиты, альбит.

В целом, в независимости от кислотности среды, наличие основных минеральных фаз неизменно. Меняется лишь их процентное соотношение между собой. Это связано с идентичным температурным интервалом для каждого значения давления, выбранным для численного эксперимента, а также с широким полем устойчивости самих фаз в отношении кислотности среды. Также это объясняется интенсивным выщелачиванием андезита раствором уже на первых стадиях процесса, что приводит к установлению химического равновесия между андезитом и флюидом, и как следствие – к увеличению уровня рН раствора до слабокислых или близких к нейтральным значений.

Рис. 6 - Физико-химические характеристики, фазовое соотношение и минеральные ассоциации (сверху вниз) для растворов: а) рН=1,93, Р=1 бар; b) pH=6,35, Р=1 бар; с) рН=1,93, Р=10 бар; d) рН=6,35, Р=10 бар

Список литературы / References

1. Giggenbach W. F. The origin and evolution of fluids in magmatic-hydrothermal systems / W. F. Giggenbach // Geochemistry of hydrothermal ore deposits. – 1997. − P. 737–796.
2. Johnson J. W. SUPCRT92: software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of mineral, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bars and 0 to 1000 °C / J. W. Johnson, E. H. Oelkers, H. C. Helgeson // Comput. Geo-sci. - 1992. - Vol. 18. - P. 899-947.
3. Yokokawa H. Tables of thermodynamic properties of inorganic compounds / Yokokawa // J. Nat. Chem. Lab. Indust. - 1988. - Vol. 83. - P. 27-121.
4. Авченко, О. В. Основы физико-химического моделирования минеральных систем / О. В. Авченко, К. В. Чудненко, И. А. Александров. – М.: Наука, 2009. - 229 с.
5. Артименко М. В. Физико-химическое моделирование потока гидротермального флюида в зонах гидротермально-магматической системы / М. В. Артименко, К. В. Чудненко, Г. П. Королёва // Наука о Земле. – 2012. - Т. 5 - № 1. С. 64-82.
6. Бортникова С. Б. Газогидротермы активных вулканов Камчатки и Курильских островов: состав, строение, генезис / С. Б. Бортникова, Е. П. Бессонова, М. П. Гора, и др.; отв. ред. О. Л. Гаськова, А. К. Манштейн. - Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2013. - 282 с.
7. Брайцева О.А. Геохронология крупнейших эксплозивных извержений Камчатки в голоцене и их отражение в Гренландском ледниковом щите / О. А. Брайцева, Л. Д. Сулержицкий, В. В. Пономарева и др.  // Доклад РАН. - 1997. - Т. 352. - № 4. - С. 516-518.
8. Горшков Г. С. Вулканизм Курильской островной дуги / Г. С. Горшков. – М.: Наука, 1967. – 78 с.
9. Гричук Д. В. Термодинамические модели субмаринных гидротермальных систем / Д. В. Гричук. - М.: Научный мир, 2000. - 299 c.
10. Жарков Р. В. Типы термальных вод южных Курил и севера Сахалина и их влияние на ландшафты: дис. ... канд. геогр. наук: 25.00.36: защищена 12.08 / Жарков Рафаэль Владимирович. - Хабаровск, 2008. - 244 с.
11. Коваленко В. И. Летучие компоненты (H₂O, CO₂, Cl, F, S) в магмах среднего и кислого составов различных геодинамических обстановок по данным изучении расплавных включений и закалочных стёкол / В. И. Коваленко, В. Б. Наумов, В. В. Ярмолюк и др. // Петрология. - 2000. - Т. 8. - № 6. - С. 586-619.
12. Рид Р. Свойства газов и жидкостей: Справ, пособие / Р. Рид, Дж. Праусниц Т. Шервуд. - Л.: Химия, 1982. - 592 с.
13. Чудненко К. В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения / К. В. Чудненко - Новосибирское академическое издательство «ГЕО», 2010. – 287 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Giggenbach W. F. The origin and evolution of fluids in magmatic-hydrothermal systems / W. F. Giggenbach // Geochemistry of hydrothermal ore deposits. – 1997. − P. 737–796.
2. Johnson J. W. SUPCRT92: software package for calculating the standard molal thermodynamic properties of mineral, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bars and 0 to 1000 °C / J. W. Johnson, E. H. Oelkers, H. C. Helgeson // Comput. Geo-sci. - 1992. - Vol. 18. - P. 899-947.
3. Yokokawa H. Tables of thermodynamic properties of inorganic compounds / H. Yokokawa // J. Nat. Chem. Lab. Indust. - 1988. - Vol. 83. - P. 27-121.
4. Avchenko, O. V. Osnovy fiziko-himicheskogo modelirovanija mineral'nyh system [Basis of mineral system physical and chemical modeling] / O. V. Avchenko, K. V. Chudnenko, I. A. Aleksandrov. – M.: Nauka, 2009. - 229 p. [in Russia]
5. Artimenko M. V. Fiziko-himicheskoe modelirovanie potoka gidrotermal'nogo fljuida v zonah gidrotermal'no-magmaticheskoj sistemy [Physical and chemical modeling of hydrothermal fluid flow in hydrothermal and magmatic system zones] / M. V. Artimenko, K. V. Chudnenko, G. P. Koroljova // Nauka o Zemle. – 2012. - V. 5 - № 1. P. 64-82. [in Russia]
6. Bortnikova S. B. Gazogidrotermy aktivnyh vulkanov Kamchatki i Kuril'skih ostrovov: sostav, stroenie, genezis [Gaseous fluids of the Kamchatka and Kuril Islands active volcanoes: composition, structure, genesis.] / S. B. Bortnikova, E. P. Bessonova, M. P. Gora, and others; executive editor. O. L. Gas'kova, A. K. Manshtejn. - Novosibirsk: INGG SO RAN, 2013. - 282 p. [in Russia]
7. Brajceva O.A. Geohronologija krupnejshih jeksplozivnyh izverzhenij Kamchatki v golocene i ih otrazhenie v Grenlandskom lednikovom shhite [Geochronology of the greatest explosive eruptions of the Kamchatka in Holocene and its reflection in Greenlandic glacial shield] / Brajceva, L. D. Sulerzhickij, V. V. Ponomareva and others.  // Doklad RAN. - 1997. - V. 352. - № 4. - P. 516-518. [in Russia]
8. Gorshkov G. S. Vulkanizm Kuril'skoj ostrovnoj dugi [The Kuril Island Arc volcanism] / G. S. Gorshkov. – M.: Nauka, 1967. – 78 p. [in Russia]
9. Grichuk D. V. Termodinamicheskie modeli submarinnyh gidrotermal'nyh sistem [Thermodynamic models of submarines hydrothermal systems] / D. V. Grichuk. - M.: Nauchnyj mir, 2000. - 299 p. [in Russia]
10. Zharkov R. V. Tipy termal'nyh vod juzhnyh Kuril i severa Sahalina i ih vlijanie na landshafty [Thermal springs types of South Kuril and North-Sakhalin Island and its influence on the landscapes]: dis. ... of PhD in geoography: 25.00.36: approoved 12.08 / Zharkov Rafajel' Vladimirovich. - Habarovsk, 2008. - 244 p. [in Russian]
11. Kovalenko V. I. Letuchie komponenty (H₂O, CO₂, Cl, F, S) v magmah srednego i kislogo sostavov razlichnyh geodinamicheskih obstanovok po dannym izuchenii rasplavnyh vkljuchenij i zakalochnyh stjokol [Volatile components (H₂O, CO₂, Cl, F, S) in medium and acid magmas of different geodynamic settings according to melt inclusions and hardening glasses investigation] / V. I. Kovalenko, V. B. Naumov, V. V. Jarmoljuk and others // Petrologija. - 2000. - V. 8. - № 6. - P. 586-619. [in Russia]
12. Rid R. Svojstva gazov i zhidkostej: Sprav, posobie [Gases and liquids properties: Handbook.] / R. Rid, Dzh. Prausnic T. Shervud. - L.: Himija, 1982. - 592 p. [in Russia]
13. Chudnenko K. V. Termodinamicheskoe modelirovanie v geohimii: teorija, algoritmy, programmnoe obespechenie, prilozhenija [Thermodynamic modeling in geochemistry: theory, algorithms, software, apps] / K. V. Chudnenko - Novosibirskoe akademicheskoe izdatel'stvo «GEO», 2010. – 287 p. [in Russia]