Geochemical modeling
புவி வேதியியல் மாதிரியாக்கம் அல்லது கோட்பாட்டு புவி வேதியியல் என்பது வேதியியல் வெப்ப இயக்கவியல், வேதியியல் இயக்கவியல் அல்லது இரண்டையும் பயன்படுத்தி, புவியியல் அமைப்புகளை பாதிக்கும் வேதியியல் எதிர்வினைகளை பகுப்பாய்வு செய்யும் நடைமுறையாகும், பொதுவாக ஒரு கணினியின் உதவியுடன். பூமியின் உட்புறத்தில் ஆழமாக நிகழும் எதிர்வினைகளை உருவகப்படுத்த உயர் வெப்பநிலை புவி வேதியியலில் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது, உதாரணமாக, மாக்மா, அல்லது பூமியின் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள நீரிய கரைசல்களில் குறைந்த வெப்பநிலை எதிர்வினைகளை மாதிரியாக்க, இந்த கட்டுரையின் பொருள். நீர் அமைப்புகளுக்கான பயன்பாடுகள் புவி வேதியியல் மாதிரியாக்கம் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பு மற்றும் சீரமைப்பு, பெட்ரோலியத் தொழில் மற்றும் பொருளாதார புவியியல் உள்ளிட்ட பல்வேறு துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, இயற்கை நீரின் கலவையைப் புரிந்துகொள்ள மாதிரிகள் உருவாக்கப்படலாம்; பாயும் நிலத்தடி நீர் அல்லது மேற்பரப்பு நீரில் அசுத்தங்களின் இயக்கம் மற்றும் முறிவு; மண்ணில் தாவர ஊட்டச்சத்துக்களின் அயனி இனப்பெருக்கம் மற்றும் சேமிக்கப்பட்ட திடக் கழிவுகளில் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட உலோகங்கள்; தொழில்துறை கழிவுகள், நீராவி அல்லது கார்பன் டை ஆக்சைடு உட்செலுத்தப்படுவதற்கு பதிலளிக்கும் வகையில் புவியியல் அமைப்புகளில் பாறைகள் மற்றும் தாதுக்கள் உருவாக்கம் மற்றும் கலைத்தல்; கடல் நீரில் கார்பன் டை ஆக்சைடு கரைவது மற்றும் கடல் அமிலமயமாக்கலில் அதன் விளைவு; மற்றும் சுரங்கக் கழிவுகளிலிருந்து அமில நீர் மற்றும் உலோகங்களின் கசிவு உருவாக்கம். புவி வேதியியல் மாதிரியின் வளர்ச்சி கேரெல்ஸ் மற்றும் தாம்சன் (1962) முதன்முதலில் 25 டிகிரி செல்சியஸ் மற்றும் ஒரு வளிமண்டல மொத்த அழுத்தத்தில் புவி வேதியியலுக்கு வேதியியல் மாதிரியைப் பயன்படுத்தினர். கையால் கணக்கிடப்பட்ட அவற்றின் கணக்கீடு இப்போது ஒரு சமநிலை மாதிரி என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது மொத்த கரைசல் கலவையின் அளவீடுகளிலிருந்து இனங்கள் விநியோகம், கனிம செறிவு நிலைகள் மற்றும் வாயு ஃபுகேசிட்டிகளை முன்னறிவிக்கிறது. சமநிலையான நீரூற்று நீரில் இருந்து சிறிய அளவு கரைப்பான் நீரை அகற்றுவதன் மூலமும், இனங்களின் விநியோகத்தை மீண்டும் மீண்டும் கணக்கிடுவதன் மூலமும், கேரல்ஸ் மற்றும் மெக்கென்சி (1967) நீரூற்று நீர் ஆவியாகும்போது ஏற்படும் எதிர்வினைகளை உருவகப்படுத்தினர். எதிர்வினை பாதை மாதிரி என்று அழைக்கப்படும் சமநிலை மாதிரியுடன் வெகுஜன பரிமாற்றத்தின் இந்த இணைப்பு, புவி வேதியியலாளர்களுக்கு எதிர்வினை செயல்முறைகளை உருவகப்படுத்த உதவியது. ஹெல்கெசன் (1968) சமநிலை மற்றும் எதிர்வினை பாதை மாதிரிகளைத் தீர்ப்பதற்கான முதல் கணினி நிரலை அறிமுகப்படுத்தினார், இது அவரும் சக ஊழியர்களும் வானிலை, வண்டல் டயஜெனெசிஸ், ஆவியாதல், நீர் வெப்ப மாற்றம் மற்றும் தாது படிவு போன்ற புவியியல் செயல்முறைகளை மாதிரியாகப் பயன்படுத்தியது. புவி வேதியியல் மாதிரியின் பிற்கால முன்னேற்றங்களில் ஆளும் சமன்பாடுகளை முதலில் சாதாரண வேறுபட்ட சமன்பாடுகளாகவும் பின்னர் இயற்கணித சமன்பாடுகளாகவும் மறுசீரமைப்பது அடங்கும். கூடுதலாக, இரசாயன கூறுகள் மாதிரிகளில் நீரிய இனங்கள், தாதுக்கள் மற்றும் வாயுக்களால் குறிப்பிடப்பட்டன, மாறாக இனங்களை உருவாக்கும் உறுப்புகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களால் அல்ல, ஆளும் சமன்பாடுகளையும் அவற்றின் எண் தீர்வையும் எளிதாக்கியது. தனிநபர் கணினிகள் மற்றும் மாடலிங் மென்பொருளின் சக்தியில் சமீபத்திய மேம்பாடுகள் புவி வேதியியல் மாதிரிகளை மிகவும் அணுகக்கூடியதாகவும், அவற்றை செயல்படுத்துவதில் மிகவும் நெகிழ்வானதாகவும் ஆக்கியுள்ளன. புவி வேதியியலாளர்கள் இப்போது தங்கள் மடிக்கணினிகளில் சிக்கலான எதிர்வினை பாதை அல்லது எதிர்வினை போக்குவரத்து மாதிரிகளை உருவாக்க முடிகிறது, இதற்கு முன்பு ஒரு சூப்பர் கம்ப்யூட்டர் தேவைப்பட்டிருக்கும். ஒரு புவி வேதியியல் மாதிரியை அமைத்தல் ஒரு நீர் அமைப்பு அதன் வேதியியல் கலவை, வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தம் ஆகியவற்றால் தனித்துவமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. அத்தகைய அமைப்புகளின் புவி வேதியியல் மாதிரிகளை உருவாக்குவது அடிப்படை, நீரிய இனங்கள், தாதுக்கள் மற்றும் வாயுக்களின் தொகுப்பைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம் தொடங்குகிறது, அவை இரசாயன எதிர்வினைகளை எழுதுவதற்கும் கலவையை வெளிப்படுத்துவதற்கும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தேவையான அடிப்படை உள்ளீடுகளின் எண்ணிக்கை அமைப்பில் உள்ள கூறுகளின் எண்ணிக்கைக்கு சமம், இது வெப்ப இயக்கவியலின் கட்ட விதியால் நிர்ணயிக்கப்படுகிறது. பொதுவாக, அடிப்படை தண்ணீரால் ஆனது, ஒவ்வொரு கனிமமும் அமைப்புடன் சமநிலையில் உள்ளது, ஒவ்வொரு வாயுவும் அறியப்பட்ட ஃபுகசிட்டியில் உள்ளது மற்றும் முக்கியமான நீர்வாழ் இனங்கள். அடிப்படை வரையறுக்கப்பட்டவுடன், ஒரு மாதிரியாளர் சமநிலை நிலைக்கு தீர்க்க முடியும், இது ஒவ்வொரு கூறுக்கும் வெகுஜன நடவடிக்கை மற்றும் வெகுஜன சமநிலை சமன்பாடுகளால் விவரிக்கப்படுகிறது. சமநிலை நிலையைக் கண்டறிவதில், ஒரு புவி வேதியியல் மாதிரியாளர் அடிப்படையிலிருந்து உருவாகக்கூடிய அனைத்து இனங்கள், தாதுக்கள் மற்றும் வாயுக்களின் வெகுஜன விநியோகத்தை தீர்க்கிறார். இதில் நீரிய உயிரினங்களின் செயல்பாடு, செயல்பாட்டு குணகம் மற்றும் செறிவு, கனிமங்களின் செறிவு நிலை மற்றும் வாயுக்களின் ஃபுகசிட்டி ஆகியவை அடங்கும். பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமான செறிவூட்டல் குறியீடு (பதிவு Q/K) கொண்ட தாதுக்கள் திரவத்துடன் சமநிலையில் இருப்பதாகக் கூறப்படுகிறது. நேர்மறை செறிவூட்டல் குறியீடுகளைக் கொண்டவை சூப்பர்சாச்சுரேட்டட் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, அவை கரைசலில் இருந்து வீழ்படிவுக்கு விரும்பப்படுகின்றன என்பதைக் குறிக்கிறது. ஒரு கனிமத்தின் செறிவூட்டல் குறியீடு எதிர்மறையாக இருந்தால், அது கரைவதற்கு விரும்பப்படுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. புவி வேதியியல் மாதிரிகள் பொதுவாக கலவை, வெப்பநிலை அல்லது அழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு அமைப்புகள் எவ்வாறு பதிலளிக்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்ள எதிர்வினை பாதை மாதிரிகளை உருவாக்குகின்றன. நிறை மற்றும் வெப்பப் பரிமாற்றம் குறிப்பிடப்படும் முறையை கட்டமைப்பதன் மூலம் (அதாவது, திறந்த அல்லது மூடிய அமைப்புகள்), மாதிரிகள் பல்வேறு புவி வேதியியல் செயல்முறைகளைக் குறிக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம். எதிர்வினை பாதைகள் வேதியியல் சமநிலையை எடுத்துக் கொள்ளலாம், அல்லது அவை எதிர்வினைகளின் நேரத்தைக் கணக்கிட இயக்க விகித விதிகளை இணைக்கலாம். ஒரு ஓட்டப்பாதையில் நிகழும் இரசாயன எதிர்வினைகளின் இடம் மற்றும் நேரத்தில் பரவலைக் கணிப்பதற்காக, புவி வேதியியல் மாதிரிகள் பெருகிய முறையில் வெகுஜன மற்றும் வெப்பப் போக்குவரத்தின் நீர்நிலை மாதிரிகளுடன் இணைக்கப்பட்டு எதிர்வினை போக்குவரத்து மாதிரிகளை உருவாக்குகின்றன. குறுக்கு-இணைக்கக்கூடிய மறு-நுழைவு மென்பொருள் பொருள்களாக வடிவமைக்கப்பட்ட சிறப்பு புவி வேதியியல் மாடலிங் நிரல்கள் எந்தவொரு ஓட்ட உள்ளமைவின் எதிர்வினை போக்குவரத்து மாதிரிகளை உருவாக்க உதவுகின்றன. எதிர்வினைகளின் வகைகள் புவி வேதியியல் மாதிரிகள் பல்வேறு வகையான எதிர்வினைகளை உருவகப்படுத்தும் திறன் கொண்டவை. அவற்றுள் பின்வருவன அடங்கும்ஃ அமில-கார எதிர்வினைகள் நீர்ச் சிக்கலானது கனிமக் கரைசல் மற்றும் மழைப்பொழிவு, இதில் ஆஸ்ட்வால்ட் பழுக்க வைப்பது குறைப்பு மற்றும் ஆக்சிஜனேற்றம் (ரெடாக்ஸ்) எதிர்வினைகள், இதில் என்சைம்கள், மேற்பரப்புகள் மற்றும் நுண்ணுயிரிகள் உறிஞ்சுதல், அயனி பரிமாற்றம் மற்றும் மேற்பரப்பு சிக்கலானது வாயுக் கரைப்பு மற்றும் கரைசல் நிலையான ஐசோடோப்பு பின்னம் கதிரியக்கச் சிதைவு இத்தகைய புவி வேதியியல் எதிர்வினைகளை விளக்குவதற்கு எளிய கட்ட வரைபடங்கள் அல்லது அடுக்குகள் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. Eh-pH (Pourbaix) வரைபடங்கள், எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு சிறப்பு வகை செயல்பாட்டு வரைபடமாகும், இது அமில-காரம் மற்றும் ரெடாக்ஸ் வேதியியலை வரைபடமாக குறிக்கிறது. புவி வேதியியல் மாதிரியில் நிச்சயமற்ற தன்மைகள் பல்வேறு ஆதாரங்கள் பலவிதமான உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகளுக்கு பங்களிக்க முடியும். உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகளின் வரம்பு மாதிரி நிச்சயமற்ற தன்மை என வரையறுக்கப்படுகிறது. அளவிட முடியாத மிக முக்கியமான ஆதாரங்களில் ஒன்று கருத்தியல் மாதிரி, இது மாடல்லரால் உருவாக்கப்பட்டு வரையறுக்கப்படுகிறது. ஹைட்ராலிக் (போக்குவரத்தை உருவகப்படுத்தும் போது மட்டுமே) மற்றும் கனிமவியல் பண்புகள் தொடர்பான மாதிரியின் அளவுருக்கள் மேலும் ஆதாரங்களாகும். புவி வேதியியல் உருவகப்படுத்துதல்களுக்கு பயன்படுத்தப்படும் அளவுருக்கள் மாதிரி நிச்சயமற்ற தன்மைக்கு பங்களிக்க முடியும். இவை பயன்படுத்தப்படும் வெப்ப இயக்கவியல் தரவுத்தளம் மற்றும் இயக்கவியல் கனிமங்கள் கலைப்புக்கான அளவுருக்கள் ஆகும். வெப்ப இயக்கவியல் தரவுகளில் உள்ள வேறுபாடுகள் (அதாவது. சமநிலை மாறிலிகள், வெப்பநிலை திருத்தத்திற்கான அளவுருக்கள், செயல்பாட்டு சமன்பாடுகள் மற்றும் குணகங்கள்) பெரிய நிச்சயமற்ற தன்மைகளுக்கு வழிவகுக்கும். மேலும், கனிமங்கள் கரைப்பு விகித விதிகளுக்கான சோதனை ரீதியாக பெறப்பட்ட விகித மாறிலிகளின் பெரிய இடைவெளிகள் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகளில் பெரிய மாறுபாடுகளை ஏற்படுத்தும். இது நன்கு அறியப்பட்டிருந்தாலும், புவி வேதியியல் மாதிரியை நடத்தும்போது நிச்சயமற்ற தன்மைகள் அடிக்கடி கருதப்படுவதில்லை. சோதனைத் தரவுகளுடன் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகளை ஒப்பிடுவதன் மூலம் நிச்சயமற்ற தன்மைகளைக் குறைக்கலாம், இருப்பினும் சோதனைத் தரவு ஒவ்வொரு வெப்பநிலை-அழுத்த நிலையிலும் ஒவ்வொரு இரசாயன அமைப்பிலும் இல்லை. அத்தகைய ஒப்பீடு அல்லது அளவுத்திருத்தத்தை நடத்த முடியாது என்றாலும், புவி வேதியியல் குறியீடுகள் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் தரவுத்தளங்கள் அதிநவீன மற்றும் புவி வேதியியல் செயல்முறைகளை கணிப்பதற்கான மிகவும் பயனுள்ள கருவிகளாகும். பொதுவான பயன்பாட்டில் உள்ள மென்பொருள் நிரல்கள் ChemEQL ChemPlugin CHESS, HYTEC CHILLER, CHIM-XPT CrunchFlo EQ3/EQ6 GEOCHEM-EZ புவி வேதியியலாளரின் பணிமனை GWB சமூக பதிப்பு GEMS-PSI HYDROGEOCHEM MINEQL + MINTEQA2 ORCHESTRA PHREEQC Reaktoro SOLMINEQ.88, GAMSPATH.99 TUGHREACT விஷுவல் MINTEQ WATEQ4F WHAM மேலே பட்டியலிடப்பட்டுள்ள பல மென்பொருள்களுக்கு USGS வலைத்தளம் இலவச அணுகலை வழங்குகிறது. வேதியியல் வெப்ப இயக்கவியல் வேதியியல் இயக்கவியல் புவி வேதியியல் புவி நுண்ணுயிரியல் நீர்நிலையியல் நிலத்தடி நீர் மாதிரி எதிர்வினை போக்குவரத்து மாதிரி நீர்த்தேக்கம் உருவகப்படுத்துதல் வேதியியல் செயல்முறை மாடலிங் வேதியியல் போக்குவரத்து மாதிரி மேலும் வாசிப்பு அப்பெலோ, சி. ஏ. ஜே. மற்றும் டி. போஸ்ட்மா, 2005, புவி வேதியியல், நிலத்தடி நீர் மற்றும் மாசுபாடு. டெய்லர் & பிரான்சிஸ், 683 pp. பெத்கே, சி. எம்., 2008, புவி வேதியியல் மற்றும் உயிர் வேதியியல் எதிர்வினை மாடலிங். கேம்பிரிட்ஜ் யுனிவர்சிட்டி பிரஸ், 547 பிபி. மேர்க்கெல், பி. ஜே., பி. பிளானர்-ஃப்ரைட்ரிச் மற்றும் டி. கே. நார்ட்ஸ்ட்ரோம், 2008, நிலத்தடி நீர் புவி வேதியியல்ஃ இயற்கை மற்றும் மாசுபட்ட நீர்வாழ் அமைப்புகளின் மாதிரியை உருவாக்குவதற்கான ஒரு நடைமுறை வழிகாட்டி. ஸ்ப்ரிங்கர், 242 pp. ஓல்கர்ஸ், ஈ. எச். மற்றும் ஜே. ஷாட் (பதிப்புகள். ), 2009, நீர்-பாறை இடைவினையின் வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் இயக்கவியல். கனிமவியல் மற்றும் புவி வேதியியல் பற்றிய விமர்சனங்கள் 70,569 pp. ஜு, சி. மற்றும் ஜி. ஆண்டர்சன், 2002, புவி வேதியியல் மாதிரியின் சுற்றுச்சூழல் பயன்பாடுகள். கேம்பிரிட்ஜ் யுனிவர்சிட்டி பிரஸ், 300 பிபி. குறிப்புகள் புவியியல் மாடலிங்