Geochemical modeling
جیو کیمیکل ماڈلنگ یا نظریاتی جیو کیمسٹری کیمیائی تھرموڈینامکس، کیمیائی حرکیات، یا دونوں کا استعمال کرنے کا عمل ہے، تاکہ ارضیاتی نظاموں کو متاثر کرنے والے کیمیائی رد عمل کا تجزیہ کیا جا سکے، عام طور پر کمپیوٹر کی مدد سے۔ یہ اعلی درجہ حرارت کی جیو کیمسٹری میں زمین کے اندرونی حصے میں واقع ہونے والے رد عمل کی تقلید کے لیے استعمال ہوتا ہے، مثال کے طور پر میگما میں، یا زمین کی سطح کے قریب آبی حلوں میں کم درجہ حرارت کے رد عمل کا نمونہ بنانے کے لیے، جو اس مضمون کا موضوع ہے۔ آبی نظاموں کے لیے ایپلی کیشنز جیو کیمیکل ماڈلنگ مختلف شعبوں میں استعمال ہوتی ہے، بشمول ماحولیاتی تحفظ اور تدارک، پٹرولیم کی صنعت، اور اقتصادی ارضیات۔ نمونے بنائے جا سکتے ہیں، مثال کے طور پر، قدرتی پانی کی ساخت کو سمجھنے کے لیے ؛ بہتے ہوئے زیر زمین یا سطحی پانی میں آلودگیوں کی نقل و حرکت اور خرابی ؛ مٹی میں پودوں کے غذائی اجزاء اور ذخیرہ شدہ ٹھوس فضلوں میں منظم دھاتوں کی آئن سپیسیشن ؛ صنعتی فضلہ، بھاپ، یا کاربن ڈائی آکسائیڈ کے انجیکشن کے جواب میں ارضیاتی شکلوں میں چٹانوں اور معدنیات کی تشکیل اور تحلیل ؛ سمندری پانی میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا تحلیل اور سمندری تیزابیت پر اس کے اثرات ؛ اور تیزابیت والے پانی کی پیداوار اور کان کے فضلے سے دھاتوں کا اخراج۔ جیو کیمیکل ماڈلنگ کی ترقی گیرلز اور تھامسن (1962) نے سب سے پہلے 25 ڈگری سیلسیس اور ایک ماحول کے کل دباؤ میں جیو کیمسٹری پر کیمیائی ماڈلنگ کا اطلاق کیا۔ ان کا حساب، جو ہاتھ سے شمار کیا جاتا ہے، اب ایک توازن ماڈل کے طور پر جانا جاتا ہے، جو بلک حل کی ساخت کی پیمائش سے پرجاتیوں کی تقسیم، معدنی سنترپتی کی حالتوں اور گیس کے فوگاسیٹیز کی پیش گوئی کرتا ہے۔ ایک متوازن چشمے کے پانی سے سالوینٹ پانی کے چھوٹے الکوٹس کو ہٹا کر اور پرجاتیوں کی تقسیم کا بار بار دوبارہ حساب لگا کر، گیرلز اور میکنزی (1967) نے ان رد عمل کی تقلید کی جو بہار کے پانی کے بخارات کے طور پر پائے جاتے ہیں۔ ایک توازن ماڈل کے ساتھ بڑے پیمانے پر منتقلی کے اس جوڑے، جسے رد عمل کے راستے کے ماڈل کے نام سے جانا جاتا ہے، نے جیو کیمسٹس کو رد عمل کے عمل کی تقلید کرنے کے قابل بنایا۔ ہیلجسن (1968) نے توازن اور رد عمل کے راستے کے نمونوں کو حل کرنے کے لیے پہلا کمپیوٹر پروگرام متعارف کرایا، جسے وہ اور ساتھی کارکن ارضیاتی عمل جیسے موسمیاتی، تلچھٹ ڈائیجینیسیس، بخارات، ہائیڈروتھرمل تبدیلی، اور ایسک کے جمع ہونے کے نمونوں کے لیے استعمال کرتے تھے۔ جیو کیمیکل ماڈلنگ میں بعد کی پیشرفتوں میں گورننگ مساوات کی اصلاح شامل تھی، پہلے عام تفریق مساوات کے طور پر، پھر بعد میں الجبرائی مساوات کے طور پر۔ مزید برآں، کیمیائی اجزاء کی نمائندگی نمونوں میں آبی انواع، معدنیات اور گیسوں کے ذریعہ کی گئی، بجائے اس کے کہ عناصر اور الیکٹرانوں کے ذریعہ جو انواع کو تشکیل دیتے ہیں، گورننگ مساوات اور ان کے عددی حل کو آسان بناتے ہیں۔ پرسنل کمپیوٹرز اور ماڈلنگ سافٹ ویئر کی طاقت میں حالیہ بہتریوں نے جیو کیمیکل ماڈلز کو ان کے نفاذ میں زیادہ قابل رسائی اور زیادہ لچکدار بنا دیا ہے۔ جیو کیمسٹ اب اپنے لیپ ٹاپ پر پیچیدہ ری ایکشن پاتھ یا ری ایکٹیو ٹرانسپورٹ ماڈل بنانے کے قابل ہیں جن کے لیے پہلے سپر کمپیوٹر کی ضرورت ہوتی۔ جیو کیمیکل ماڈل کا قیام ایک آبی نظام کی منفرد تعریف اس کی کیمیائی ساخت، درجہ حرارت اور دباؤ سے ہوتی ہے۔ اس طرح کے نظاموں کے جیو کیمیکل ماڈل بنانے کا آغاز بنیاد، آبی انواع، معدنیات اور گیسوں کے سیٹ کو منتخب کرنے سے ہوتا ہے جو کیمیائی رد عمل لکھنے اور ساخت کو ظاہر کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ مطلوبہ بنیادی اندراجات کی تعداد نظام میں اجزاء کی تعداد کے برابر ہوتی ہے، جو تھرموڈینامکس کے فیز رول کے ذریعے طے کی جاتی ہے۔ عام طور پر، بنیاد پانی پر مشتمل ہوتی ہے، ہر معدنیات نظام کے ساتھ توازن میں ہوتی ہے، ہر گیس معروف فوگسیٹی پر ہوتی ہے، اور اہم آبی انواع۔ ایک بار بنیاد کی وضاحت ہو جانے کے بعد، ایک ماڈلر توازن کی حالت کے لیے حل کر سکتا ہے، جسے ہر جزو کے لیے ماس ایکشن اور ماس بیلنس مساوات کے ذریعے بیان کیا جاتا ہے۔ توازن کی حالت کو تلاش کرنے میں، ایک جیو کیمیکل ماڈلر تمام پرجاتیوں، معدنیات اور گیسوں کی بڑے پیمانے پر تقسیم کے لیے حل کرتا ہے جو بنیاد سے تشکیل پا سکتے ہیں۔ اس میں سرگرمی، سرگرمی کا گتانک، اور آبی انواع کا ارتکاز، معدنیات کی سنترپتی کی حالت، اور گیسوں کی فوگسیٹی شامل ہیں۔ جن معدنیات کا سیچوریشن انڈیکس (لاگ کیو/کے) صفر کے برابر ہے، ان کے بارے میں کہا جاتا ہے کہ وہ سیال کے ساتھ توازن میں ہیں۔ مثبت سیچوریشن انڈیکس والے اشاریہ جات کو سپرسیچوریٹڈ کہا جاتا ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ وہ حل سے تیز ہونے کے حق میں ہیں۔ اگر کسی معدنیات کا سنترپتی اشاریہ منفی ہو تو اسے غیر سنترپت کیا جاتا ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ اسے تحلیل کرنا پسند ہے۔ جیو کیمیکل ماڈلرز عام طور پر رد عمل کے راستے کے ماڈل بناتے ہیں تاکہ یہ سمجھا جا سکے کہ نظام ساخت، درجہ حرارت یا دباؤ میں ہونے والی تبدیلیوں کا کس طرح جواب دیتے ہیں۔ اس طریقے کو ترتیب دے کر جس میں کمیت اور حرارت کی منتقلی کی وضاحت کی جاتی ہے (یعنی کھلے یا بند نظام)، نمونوں کو مختلف جیو کیمیکل عمل کی نمائندگی کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ رد عمل کے راستے کیمیائی توازن اختیار کر سکتے ہیں، یا وہ رد عمل کے وقت کا حساب لگانے کے لیے حرکی شرح کے قوانین کو شامل کر سکتے ہیں۔ فلو پاتھ کے ساتھ ہونے والے کیمیائی رد عمل کی جگہ اور وقت میں تقسیم کی پیش گوئی کرنے کے لیے، جیو کیمیکل ماڈلز کو تیزی سے بڑے پیمانے پر اور حرارت کی نقل و حمل کے ہائیڈرولوجک ماڈلز کے ساتھ جوڑا جا رہا ہے تاکہ رد عمل والے نقل و حمل کے ماڈل بنائے جا سکیں۔ خصوصی جیو کیمیکل ماڈلنگ پروگرام جو کراس لنک ایبل ری اینٹرنٹ سافٹ ویئر آبجیکٹ کے طور پر ڈیزائن کیے گئے ہیں، کسی بھی بہاؤ کی ترتیب کے رد عمل والے ٹرانسپورٹ ماڈل کی تعمیر کو قابل بناتے ہیں۔ رد عمل کی اقسام جیو کیمیکل ماڈل بہت سے مختلف قسم کے رد عمل کی تقلید کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ ان میں شامل ہیں: ایسڈ بیس رد عمل آبی پیچیدگی معدنی تحلیل اور بارش، بشمول آسٹ والڈ پکنے میں کمی اور آکسیکرن (ریڈوکس) رد عمل، بشمول انزائمز، سطحوں، اور مائکروجنزموں کے ذریعے اتپریرک، جذب، آئن کا تبادلہ، اور سطح کی پیچیدگی گیس کی تحلیل اور اخراج مستحکم آاسوٹوپ فریکشنشن تابکار انحطاط سادہ مرحلے کے خاکے یا پلاٹ عام طور پر اس طرح کے جیو کیمیکل رد عمل کی وضاحت کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر ایہ-پی ایچ (پور بائیکس) خاکے ایک خاص قسم کا سرگرمی خاکہ ہیں جو ایسڈ بیس اور ریڈوکس کیمسٹری کو گرافک طور پر پیش کرتے ہیں۔ جیو کیمیکل ماڈلنگ میں غیر یقینی صورتحال مختلف ذرائع تخروپن کے نتائج کی ایک رینج میں حصہ ڈال سکتے ہیں۔ تخروپن کے نتائج کی حد کو ماڈل کی غیر یقینی صورتحال کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ سب سے اہم ذرائع میں سے ایک جس کی مقدار طے کرنا ممکن نہیں ہے وہ تصوراتی ماڈل ہے، جسے ماڈلر تیار کرتا ہے اور اس کی وضاحت کرتا ہے۔ مزید ذرائع ہائیڈرولک (صرف نقل و حمل کی تقلید کرتے وقت) اور معدنی خصوصیات کے حوالے سے ماڈل کی پیرامیٹرائزیشن ہیں۔ جیو کیمیکل تخروپن کے لیے استعمال ہونے والے پیرامیٹرز بھی ماڈل کی غیر یقینی صورتحال میں حصہ ڈال سکتے ہیں۔ یہ لاگو تھرموڈینامک ڈیٹا بیس اور حرکی معدنیات کے تحلیل کے پیرامیٹرز ہیں۔ تھرموڈینامک ڈیٹا میں فرق (یعنی۔ توازن کے مستقل، درجہ حرارت کی اصلاح کے پیرامیٹرز، سرگرمی کی مساوات اور کوفیشنٹس) کے نتیجے میں بڑی غیر یقینی صورتحال پیدا ہو سکتی ہیں۔ مزید برآں، معدنیات کے تحلیل کی شرح کے قوانین کے لیے تجرباتی طور پر اخذ کردہ شرح کے مستقل کے بڑے پھیلاؤ تخروپن کے نتائج میں بڑی تغیرات کا سبب بن سکتے ہیں۔ اس کے باوجود معروف ہے، جیو کیمیکل ماڈلنگ کرتے وقت غیر یقینی صورتحال پر اکثر غور نہیں کیا جاتا ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار کے ساتھ تخروپن کے نتائج کا موازنہ کرکے غیر یقینی صورتحال کو کم کیا جا سکتا ہے، حالانکہ تجرباتی اعداد و شمار ہر درجہ حرارت کے دباؤ کی حالت اور ہر کیمیائی نظام کے لیے موجود نہیں ہیں۔ اگرچہ اس طرح کا موازنہ یا انشانکن نہیں کیا جا سکتا ہے اس کے نتیجے میں جیو کیمیکل کوڈز اور تھرموڈینامک ڈیٹا بیس جدید ترین اور جیو کیمیکل عمل کی پیش گوئی کے لیے سب سے مفید اوزار ہیں۔ عام استعمال میں سافٹ ویئر پروگرام ChemEQL ChemPlugin CHESS، HYTEC CHILLER، CHIM-XPT CrunchFlo EQ3/EQ6 GEOCHEM-EZ جیو کیمسٹ کا ورک بینچ GWB کمیونٹی ایڈیشن GEMS-PSI HYDROGEOCHEM MINEQL + MINTEQA2 ORCHESTRA PHREEQC Reaktoro SOLMINEQ.88، GAMSPATH.99 TUGHREACT بصری MINTEQ WATEQ4F WHAM USGS ویب سائٹ اوپر درج کردہ بہت سے سافٹ ویئر تک مفت رسائی فراہم کرتی ہے۔ کیمیائی تھرموڈینامکس کیمیائی حرکیات جیو کیمسٹری جیو مائکروبیولوجی ہائیڈروجیولوجی زیر زمین پانی ماڈل رد عمل نقل و حمل ماڈل ریزروائر تخروپن کیمیائی عمل ماڈلنگ کیمیائی نقل و حمل ماڈل مزید پڑھنے کے لیے ایپیلو، سی اے جے دیکھیں۔ اور ڈی۔ پوسٹما، 2005، جیو کیمسٹری، زیر زمین پانی، اور آلودگی۔ ٹیلر اینڈ فرانسس، 683 پی پی۔ بیتھکے، سی۔ ایم۔، 2008، جیو کیمیکل اینڈ بائیو جیو کیمیکل ری ایکشن ماڈلنگ۔ کیمبرج یونیورسٹی پریس، 547 پی پی۔ میرکل، بی جے، بی پلانر فریڈرچ، اور ڈی کے۔ نورڈسٹروم، 2008، گراؤنڈ واٹر جیو کیمسٹری: قدرتی اور آلودہ آبی نظاموں کی ماڈلنگ کے لیے ایک عملی گائیڈ۔ سپرنگر، 242 پی پی۔ اویلکرز، ای۔ ایچ۔ اور جے۔ شاٹ (ایڈز۔ )، 2009، تھرموڈینامکس اینڈ کینیٹکس آف واٹر راک انٹرایکشن۔ معدنیات اور جیو کیمسٹری میں جائزے 70، 569 پی پی۔ زو، سی۔ اور جی۔ اینڈرسن، 2002، جیو کیمیکل ماڈلنگ کی ماحولیاتی ایپلی کیشنز۔ کیمبرج یونیورسٹی پریس، 300 پی پی۔ حوالہ جات ارضیاتی ماڈلنگ