Геологическое строение, минеральный состав и генезис Тихменевского месторождения бентонита: о-в Сахалин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.11, кандидат наук Белоусов, Петр Евгеньевич

• Белоусов, Петр Евгеньевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Белоусов, Петр Евгеньевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТИХМЕНЕВСКОМ

МЕСТОРОЖДЕНИИ

1.1 Физико-географический очерк

1.2 Геологическая изученность района работ 14 ГЛАВА И. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

2.1 Тектоника

2.2 Стратиграфия

2.3 Характеристика пластов бентонита и его качество

2.4 Магматизм

2.5 Полезные ископаемые 36 ГЛАВА III. ТИПЫ БЕНТОНИТОВ И ИХ ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Общие сведения о бентоните

3.2 Методы исследования

3.3 Методика опробования

3.4 Типы бентонитов Тихменевского месторождения, их вещественный состав и свойства

3.4.1 Бентонитовые гели

3.4.2 Бентониты с переменным катионообменным составом

3.4.3 Бентонитоподобные глины 71 ГЛАВА IV. ГЕНЕЗИС, УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ПРИРОДНАЯ ОРГАНОМОДИФИКАЦИЯ БЕНТОНИТОВ ТИХМЕНЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

4.1. Генезис и условия образования бентонитов 82 4.1.1 Причины неоднородности катионообменного состава

бентонитов 90 4.2 Природная органомодификация бентонитов и источник

органического вещества

4.2.1 Исследование органического вещества в бентонитах

4.2.2 Месторождения бентонитов в угленосных толщах, как новая формация

ГЛАВА V. ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕНТОНИТОВ

ТИХМЕНЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

5.1 Производство органомодифицированного бентонита

5.1.1 Органобентонит

5.1.2 Способ получения органобентонита

5.2 Использование бентонитов для производства буровых растворов

5.3 Использование бентонитов в формовочной промышленности 133 5.4. Использование бентонитов в металлургической

промышленности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геологическое строение, минеральный состав и генезис Тихменевского месторождения бентонита: о-в Сахалин»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

В настоящее время бентонит пользуется большим спросом и используется при производстве эффективных адсорбентов, литейных форм в машиностроении, железорудных окатышей в черной металлургии, при производстве буровых растворов различного назначения, создании экологических барьеров для охраны окружающей среды и др. Рост потребления бентонитовой глины отчетливо набирает темп в производстве органоглин для пластмасс, различного рода упаковочных материалов, строительных конструкций и т.д.

В мировой практике к бентонитам принято относить тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 70% из минералов группы смектита (монтмориллонита, бейделлита, нонтронита, сапонита и гекторита), которые обладают высокой связующей способностью, термической устойчивостью, а также адсорбционной и каталитической активностью.

Однако в России неизвестно ни одного месторождения высококачественных натриевых бентонитовых глин, по своим свойствам и качеству отвечающих требованиям большинства видов современного производства. В связи с этим, данное сырье импортируется из-за границы. Таким образом, расширение минерально-сырьевой базы бентонитовых глин России является актуальной проблемой.

Первые образцы бентонитов Тихменевского месторождения были изучены еще в 50-х годах прошлого века В.П. Петровым (ИГЕМ РАН), но, несмотря на это, добыча в промышленных масштабах до сих пор не велась. Тихменевское месторождение является уникальным не только с промышленной точки зрения, но и с научной. Образовавшись в результате гидратации кислых вулканических туфов, оно представляет собой перспективный источник высококачественного сырья, с высоким содержанием монтмориллонита и специфическими кристаллохимическими свойствами. Отличительной чертой

Тихменевского месторождения является развитие так называемых бентонитовых «гелей» по типу Асканского (Грузия) и Вайомингского (США) месторождений. В природе они встречается крайне редко.

Помимо этого Тихменевское месторождение является наглядным примером влияния органического и биокостного мира на формирование рудных месторождений. В данной работе впервые рассматривается влияние органического вещества, источником которого служат угленосные толщи, на формирование бентонитовых залежей Тихменевского месторождения.

Цель и задачи работы.

Целью данной работы являлось изучение геологического строения, минерального состава и генетических особенностей Тихменевского месторождения бентонитов.

Основными задачами являлось изучение условий образования бентонитов, выявление причин неоднородности бентонитов по катионному составу и выделение перспективных участков пластов.

В связи с проектом Министерства образования и науки РФ (ГК №16.523.11.3006) также стояла задача в разработке технологии получения органомодифицированных глин для производства нанокомпозитов.

Личный вклад автора, методы исследования и фактический материал.

Материал, на основе которого была написана данная диссертация, получен автором в результате полевых работ в 2012 году на о-ве Сахалин. Автором было изучено геологическое строение месторождения и проведено опробование пластов бентонита. Для всех образцов были проведены минералогические, петрографические, петрохимические и технологические исследования. Были получены результаты рентгенофлуоресцентного (30 обр.) и термического (110 шт.) анализов (ИГЕМ РАН), рентгенофазового анализа (190 шт.) (ГИН РАН), инфракрасной спектроскопии (27 шт.) (ИНЭОСТ РАН).

Автором были получены микрофотографии шлифов и порошковых препаратов (более 100 шт.), изучены электронно-микроскопические снимки (107 шт.), сделанные в НИЦ «Курчатовский институт», определена катионообменная емкость образцов (8 шт.). Были собраны и обобщены имеющиеся фондовые и опубликованные материалы по Тихменевскому месторождению и его району.

Автор принимал непосредственное участие в разработке технологии органомодификации бентонита (более 200 опытов) и исследовании реологических свойства бентонитов (158 опытов).

Научная новизна.

На основании структурно-вещественных признаков выделена новая формация бентонитовых глин, залегающих в угленосных отложениях. Обоснована парагенетическая связь между угленосными толщами, бентонитами, туфогенным материалом и органическим веществом.

Выявлены генетические особенности образования бентонитов Тихменевского месторождения, восстановлены условия и стадии их образования.

В процессе изучения глин была обнаружена частичная природная органомодификация бентонита. Впервые для Тихменевского месторождения было изучено влияние органической компоненты на качество глин, выявлен ее состав и источник.

Практическое значение.

Основным практическим вкладом является разработка технологии искусственной органомодификации бентонитовых глин для производства нанокомпозитов. Разработанная технология прошла испытания в НИЦ «Курчатовский институт» и применена на практике в ЗАО «Метаклэй».

Даны рекомендации на возможность использования бентонитов Тихменевского месторождения для производства буровых растворов и литейных форм.

Разработаны критерии выделения 3-х разновидностей бентонитов, которые необходимо учитывать при освоении месторождения.

Основные защищаемые положения.

Положение 1. Тихменевское месторождение бентонитов относится к особому формационно-генетическому типу месторождений, залегающих среди угленосных и вулканогенных пород. Оно образовалось в результате постседиментационной гидратации вулканического стекла риолитового и дацитового составов. Гидратация первичного стекла происходила в слабощелочных условиях в опресненных лагунах, либо приморских зонах.

Положение 2. В стадию диагенеза на свойства бетонитов оказало влияние органическое вещество, источником которого являются угольные пласты. В структуре бентонита методами инфракрасной спектроскопии и термического анализа были зафиксированы группы СНП, карбоновые кислоты и аминокислоты.

Положение 3. Бентонитовые глины Тихменевского месторождения делятся на бентонитовые гели, бентониты с переменным катионообменным составом и бентонитоподобные глины. Бентонитовые гели содержат более 90% смектита, состоят из частиц менее 1 мкм и обладают высокими реологическими свойствами без дополнительной активации. Бентониты с переменным катионообменным составом содержат 70-90% смектита, состоят из частиц крупнее 1 мкм и проявляют свои реологические свойства только после активации. Бентонитоподобные глины содержат менее 70% смектита и слабо проявляют реологические свойства даже после активации.

Положение 4. На основе бентонитов Тихменевского месторождения удалось синтезировать специальные органослоистые материалы различного назначения. Также получены буровые растворы с различными технологическими характеристиками и проведены исследования на возможность использования бентонитов в формовочном производстве.

Апробация работы.

Полученные результаты исследований были представлены и докладывались: на 7-м Российском семинаре «Прогнозная оценка технологических свойств полезных ископаемых методами прикладной минералогии» в ВИМСе (Москва, 2012), на 2-й научной молодежной школе с международным участием «Новое в познании процессов рудообразования» в ИГЕМе (Москва, 2012), на 2-м Российском рабочем совещании «Глины и глинистые минералы» (Пущино, 2012), на 4-м Российском совещании по органической минералогии с международным участием (Черноголовка, 2013), а также на заседаниях лаборатории рудных полезных ископаемых в ИГЕМ РАН.

Материалы диссертации отражены в шести статьях, две из которых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем работы составляет 153 страницы текста, содержит 82 рисунков и 18 таблиц. Список литературы включает 105 источников.

Благодарности.

Автор работы выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю, д.г.-м.н. В.В. Наседкину за чуткое руководство и помощь в подготовке диссертации, руководству ООО «С АХ АЛИНУ ГО ЛЬ» в лице A.M. Меренкова за помощь в организации полевых работ, к.г.-м.н. Н.М. Боевой за помощь в термических методах исследования, а также заведующему кафедры МПИ твердых полезных ископаемых РУДН д.г.-м.н., В.В. Дьяконову, к.г.н. Г.Н. Колосовой, заведующему лабораторией рудных месторождений ИГЕМ РАН член-корр. РАН Ю.Г. Сафонову, д.г.-м.н. И.В. Викентьеву за ценные замечания и всестороннюю поддержку.

ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТИХМЕИЕВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ

1.1 Физико-географический очерк

Тихменевское месторождение бентонитовых глин расположено на восточном побережье центральной части о. Сахалин и административно входит в состав Поронайского района Сахалинской области РФ. Месторождение находится в пределах одноименного буроугольного месторождения и расположено в 15 км западнее районного центра - г. Поронайск [1].

Абсолютные отметки поверхности в пределах участка составляют 68-275 м, в руслах рек - 68-100 м, на возвышенности - 209-275 м. В районе распространения основных пластов бентонита преобладают абсолютные отметки от 120-140 до 200 м.

Основными орографическими элементами данного региона являются: на западе - Камышовый хребет и входящий в его систему Восточно-Лисянский и Макаровский хребты, на востоке - Поронайская низменность с побережьем залива Терпения Охотского моря (рис. 1.1 и 1.2) [2].

Рельеф местности на территории района резко расчленен речной эрозией, а на площади самих участков нарушен длительным техногенным воздействием в процессе угледобычи, проводимой как подземным, так и открытым способами на Тихменевском буроугольных месторождениях.

Последнее в настоящее время находится в недропользовании ООО «Сахалинуголь-7». Добычные работы ведутся на участке «Западный» данного месторождения. До 2003 года велась разработка карьера на междуречье Тихменевка и Средний. Его протяженность здесь около 600 м, ширина до 300 м. Максимальная глубина отработки в водораздельной части междуречья составляла около 50-70 м. В настоящее время горные работы здесь уже не ведутся, а сам карьер используется для внутреннего отвалообразования. С 2004 г. добыча угля проводится на междуречье Бол. Тихменевка и Средний [3].

У С .1 О В 11 ы к

ЛПТОМОШЫЬНЫГ ЛОСОГН по значению

О Ii О I II Л Ч К II II я

IIUUIIIHWI ПЯ1КТЫ

федеральные территориальные

по категории и покрытию

Автодорог* с усовершенствованным покрытие и (уч^окгршг мет »ом иные шоссе)

Автодорог* с поирмтжем (шоссе)

Автодорог* bei покрытия (улучшенные грунтовые дороги) Номера федеральны* мтодоро! России

I про 1.1

ЮЖНО-САХАЛИНСК hUKAKOB мвмы h

ДНИвА

М ККИКК) AIIU ш

I MHMKI Ю ММНММ АПК И(1 •ч Ю <кт ю so 'ИИ» лик к и

Mi Iii С 1(1 (NW АН К k II

Расстояния ПО автодорогам (в километра»)

между крупными населенными пунктами и перекреттками дорог

ТоТ

между прочими и лее денными пунктами

ПОСС 1КН ЮрОККОЮ IHN.» Hui пк*« w wv tu (им) *шс

( WMpHWl Ol iMMI t,l Ю (НИ) «III! ICH

1y»'03 NKltvi * (X*» AHll K-II

, OlllMtHUl UM« КЦННОЙ

II II iv i, IKl>N UlpOKklUO (»Sil 1

Населенные шмнгы се 1ьского мнта

t>*mi*i* ОТ I ГМН1 ц> * IHN) All К iL« MCCMMMV мешл I «ни» АПК км

} МОЧИЛИ lillH V ЯН I км

* »Ü HU< if»M.klM . <>1 В. tM<Ut l р.* III*

Hl»M »MK. H-K.C KUlit-K

клши IbilUt. V M<p\4.

lUw« ниьн i^t-mniK

грунтом« проселочные полей* и лесные

Дорожные сооружения

.. *» Туннели «ютке Шохины с Проезжей пястью Мосты и путепроводы ......... №кыпн

ОБЪЕКТЫ АВТОДОРОЖНОГО СЕРВИСА

£ Аатомлравочны* станин* (АЭС)

Центры технического обслуживания

автомобилей 1ЦТОА>

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ. УСЛУГИ

ГИЬДД районов ■ городов обмет« Контрольно-« рппуекмые посты ГИБДД Охраняемы* и платные автостоянки Гостинмоы Почтамт

Почтовые отделения саяди Телеграф телефон

_ Пункты СГМЦН*-1И»ИрОМННОЙ

хирургической к травматологической медицинской помощи Ш Дежурные аптеки Щ Аптеки

¡2 Сахалинска« таможня ф Таможенные посты

ДОСТОПРИМЕЧАТЕЛЬНОСТИ. ОБЪЕКТЫ ОТДЫХА

О Спортивные сооружения

Важнейшие памятники истерии архитектуры искусства

Муж»

/7\ Памятями *р*е<могнк

Памятники природы интересные объекты природы

н Санатории профилактории

" дома отдым

Uj Туристски* вазы

+ Церкви монастыри

ПУТИСООЫЦГННЯ

Прочие дороги (движение автотранспорта затруднено)

тракторные

Ас к uiut. 1 С "| V <ы>м1 KHIIUV *> и As ч «к « р. * ил «.t k xlt H im »IJ I * ai iw i lau uii< 4 |H ни *«■ Ii ui i ■{> M <f4*Hl I <pit4 U|< kUHii и .

M (чьигирсчж* ав \ ip» in pt V Л ч* " "р'ы »мчи

ix vjojh *nwi in и im

I »tllHIl H 14 I l»l 4UI4HMC HVHklM 1 I llpbllv I к чсрний ЖННЪЙ HUI ч

К * » dpi 1

£* И 1М1Ы1' lUpoMHUr IW[V IfMhbf

ШаЧЛШИ

ГРАНИЦЫ

мжимдиияоя

А'

■¡/

м,

J/<

государств

I ИДРО! РАФИЯ. РЫЫ Ф. PUТИП Jbllblii ПОКРОВ Г PVИ!Ы

Реки и рччи* ¡ix тоннные пересычакнаие R^Sü (алы и пороги

Пидчнные и npn-tatA>ot.uii учкткя рек На v>«»-«H«e <«чеч*« Судихигные реки на ал» суди^дим Оиетми уреюв я^ды

О«е1»П0(Тояйнме »«.(ччи^юлие л с плремеинги ftfp*.(чаон мнне» Mi>/iHnpaTHbiiuv кака.*ы

Арп <ианскле <u.wnw ИкТ<чникм мючи icAiepw Г< "iHWHia.iH fwprurpHSH

Tlrpf КАЛЫ

Ol метин выют над уроя|«>ммо,>н Отыетки гЛУЛии Скати н с»ал< сты« обры*и ОЛрики Гка/*ы-ос*аицм Олелш лгжашн* ммня Кошеры вуклч! а

Лаа а) гнсцемные Л) смешанны« вУ хвойные Садоно-огородные учлеткм Низноросця рас» Узкие по'огч л<ча Гкпота

tSS И

С -#

»K, ей % Л

Тихменевский участок

Рис. 1.1 Обзорная карта района размещения Тихменевского месторождения [3]. Масштаб 1:200 ООО

Наиболее крупными реками в районе месторождения являются реки Бол. Тихменевка, Голубка, протекающие в субширотном направлении южнее участка «Водопадный» и являющиеся притоками р. Леонидовка. Основным же водотоком является р. Леонидовка, которая протекает вдоль северо-западной границы участка на расстоянии 0,5 км от его границы. Длина реки 95 км, площадь водосбора 850 км2, средний уклон 10,3%. До п. Леонидово река имеет горный характер, русло реки умеренно-извилистое, ширина его 5-20 м, высота берегов 0,7-2,0 м. Общий среднегодовой сток р. Леонидовка колеблется от 7,2 до 18,8 м3/с, модуль общего стока - 16,0-41,7 л/с км2. Среднегодовой подземный сток изменяется от 2,89 до 8,72 м3/с, модуль подземного стока изменяется от 6,41 до 19,33 л/с км2. Участок находится за границей водоохраной зоны р. Леонидовка.

Непосредственно на месторождении развита сеть мелких водотоков, представленных верховьями р. Голубка (на юге участка) и правых притоков р. Леонидовка (на севере участка) - ручьи (с запада на восток) Петрушки, без названия и Водопадный. Протяженность рек и ручьев не превышает 10 км. Ширина водоохранных зон водотоков участка - 100 м, прибрежных защитных полос - 50 м. Расход воды в них зависит, в основном, от количества выпадающих атмосферных осадков. Часть мелких водотоков в засушливый период пересыхает.

По химическому составу поверхностные воды гидрокарбонатно-сульфатные или сульфатно-гидрокарбонатные смешанные по катионам, с преобладанием натрия и кальция. Общая минерализация вод не более 0,2 г/л.

Растительность типично таежная, умеренной зоны. Лес на территории участка значительно вырублен. В долинах рек развиты заросли ивняка и ольхи.

Климат района морской, умеренно холодный. Сильное влияние на климат оказывает Охотское море, в котором до июля встречаются плавающие льды. Зима влажная и снежная, лето прохладное, дождливое. Самым теплым месяцем года является август со средней температурой +16° - +18°, самым холодным -январь -17°. Среднегодовая температура воздуха изменяется от +18° до -1°.

Снеговой покров устанавливается в конце октября, стаивает в апреле-начале мая. Высота снежного покрова составляет 0,5-0,6 м, увеличиваясь за счет надувания в низинах до нескольких метров. Почва промерзает до глубины 1,5 м. Годовое количество осадков достигает 1000 мм. Преобладающее направление ветров зимой северное, летом - южное. Осенью и зимой часто держится штормовая погода.

По сейсмическому районированию ОСР-97, в баллах шкалы М8К-64 Поронайский район расположен в 9 бальной зоне землетрясений.

Обнаженность пород на участке удовлетворительная. Естественные обнажения встречаются, в основном, по долинам водотоков и по бортам глубоко врезанных распадков, получивших широкое распространение на площади участка недр. На водоразделах и склонах обнажения встречаются реже.

Ближайшими к участку работ населенными пунктами являются: с. Леонидово, расположенное в 4 км северо-восточнее северной границы участка, и с. Тихменево, находящееся в 5 км юго-восточнее южной границы участка. В с. Леонидово имеется железнодорожная станция Олень; через село проходит автомобильная дорога с грунтовым покрытием, соединяющая север и юг острова. В 20 км от с. Леонидово расположен районный центр г. Поронайск, через него осуществляется железнодорожное и автомобильное сообщение с областным центром г. Южно-Сахалинском (рис. 1.2). В г. Поронайске имеется морской порт, в настоящее время недействующий. От с. Тихменево до южной границы участка «Тихменевский» имеются грунтовые технологические дороги, используемые ООО «Сахалинуголь-7» для вывозки угля и вскрышных пород с эксплуатируемого им участка Западный.

В районе развита угольная, лесная промышленность, рыбная отрасль, предприятия пищевой промышленности. Электроснабжение осуществляется по линии электропередач от Южно-Сахалинской ГРЭС, расположенной в п. Вахрушев [1].

I \ к'кл. ан |р< • < аи 1Шкк№

(>и

Ц|<р(Чи|и1. < СЙСрО-К\ рн

III I I ЧМрММЧ

(»\niKkmt

I к^тшк мш ( си«.-|ч> -К>ри

I ЦИ^М^-Ъ I

(■•чармнсьим

И >*»|ч к\р« Терри юрка »«■

рЛЦМИ I К >А1К-<

|Р*СН0Г0РС1

шминск

Ш - Тихменевскии участок

Рис. 1.2 Карта административно-территориального устройства Сахалинской

области [3]. Масштаб 1: 4 ООО ООО

1.2 Геологическая изученность района работ

Первые данные о наличии в районе залежей бентонитов были получены еще японцами в период освоения ими южной половины острова. В частности, по сохранившейся до наших дней информации пласты бентонитовых глин были отмечены на Тихменевском месторождении при заложении шахты "Найкава". Какие-либо уточняющие сведения о точном местоположении этих глин и видах проведенных лабораторных исследований отсутствуют.

Наиболее обширная информация по бентонитовым глинам начала поступать в советский период освоения Сахалина при проведении крупномасштабных геологоразведочных работ на уголь, в процессе которых пласты бентонита как небольшой мощности, так и достаточно мощные попутно вскрывались и описывались геологоразведочными выработками, пройденными для разведки угля. В этот период бентонитовые глины Тихменевского месторождения, равно как и Вахрушевского и Макаровского месторождений, применялись для приготовления растворов при бурении разведочных скважин на уголь.

Первые исследования образцов бентонита из Тихменевского месторождения были изучены еще в 50-х годах прошлого века В.П. Петровым. Первые специализированные геологопоисковые работы на бентонитовые глины на территории Сахалина были проведены в 1953 году З.А.Чернышевской [4]. Работы выполнялись на площади Макаровского, Тихменевского и Вахрушевского буроугольных месторождений. Изучение глин проводилось только как сырья для буровых растворов. В ходе работ были отобраны единичные пробы глин из шурфов, естественных обнажений и керна скважин. По результатам лабораторных испытаний глинам дана в целом положительная оценка.

В последующий 30-летний период, после проведения в конце 50-х годов поисковых и разведочных работ на уголь, бентонитовые глины изучались лишь эпизодически.

В 1970-80 гг. глины некоторых месторождений и проявлений Сахалина были изучены по отдельным пробам в ЦНИИгеолнеруде. Было установлено, что бентониты в основной своей массе являются щелочными. Анализ и обобщение накопленного материала позволили институту выделить Сахалинскую бентонитоносную провинцию. Развитая в ее пределах углисто-песчано-глинистая формация миоценового возраста характеризуется наличием пластов бентонитов, приуроченных большей частью к надугольной части разреза верхнедуйской свиты. Было рекомендовано проведение геологоразведочных работ с целью выявления промышленных месторождений высококачественных щелочных и щелочно-щелочноземельных бентонитов для обеспечения потребностей Дальневосточного экономического района и возможного экспорта их в страны юго-восточной Азии. В 1993 г. Сахалинская ГРЭ провела поисковые работы в центральной и южной частях о.Сахалин с целью выявления перспективных участков бентонитов, пригодных для производства тонкой керамики [5]. В ходе поисковых работах наряду с другими был выделен Тихменевский участок, на котором выполнен следующий комплекс исследований: поисковые маршруты с проходкой шурфов и расчисток, проходка магистральных канав, отбор по выработкам бороздовых и штуфных проб, лабораторные исследования.

В 1998-2001 гг. по ряду участков (включая Тихменевский участок) выполнено комплексное изучение качества бентонитового сырья Сахалина с целью выявления новых, ранее не изученных, направлений его использования [6]. В процессе этих работ оценены прогнозные ресурсы щелочных бентонитов Тихменевского месторождения, пригодных по данным оценки для производства буровых растворов, использования в литейном производстве, применения в качестве адсорбционного сырья. Ресурсы оценены по категории Р] (для южной половины разведочного участка Западный) в количестве 959,4 тыс.т и по категории Рг (для всей площади Тихменевского месторождения) в количестве 3274 тыс.т.

На основании полученных данных, в 2003-05 гг. Сахалинской ГРЭ проведены поисково-оценочные работы на щелочные бентониты в пределах Восточно-Сахалинской зоны [3], в процессе которых был выявлен и изучен ряд участков развития пластов бентонитов, среди которых по результатам изучения вещественного состава и технологических свойств, выполненного Аналитико-технологическим сертификационным испытательным центром ФГУП «ЦНИИгеолнеруд», были выделены натриевые, кальций-натриевые и кальциевые бентониты, а также каолинитсодержащие глины. На наиболее перспективных участках, включая участок Тихменевский, были проведены детализационные поисково-оценочные работы, изучены особенности вещественного состава бентонитов и их технологические свойства, обоснованы приоритетные направления использования бентонитов, дана геолого-экономическая оценка участков, оценены запасы категории С2 (800 тыс. т. [3]). прогнозные ресурсы категории Р|. При поисково-оценочных работах на участке Тихменевском проведены поисковые маршруты, вскрытие залежей бентонитовых глин поверхностными горными выработками, отбор проб и их испытание, геолого-экономическая оценка в объеме ТЭС. В результате этих работ на Тихменевском участке среди туфо-терригенных угленосных отложений верхнедуйской свиты выявлено и изучено 6 бентонитовых пластов различной протяженности[1].

Проведя общий анализ всех перечисленных выше работ по изучению бентонитоносности Сахалина более чем за полувековой период можно констатировать следующее:

1. Исследования бентонитовых глин преимущественно носили эпизодический характер. Наибольший объем работ выполнен в середине 50-х годов но, в основном, по Вахрушевскому месторождению. В последующий 30-летний период до начала 90-х годов их изучение ограничивалось анализом единичных проб. В 1993 г. были обследованы и другие участки, но масштабы работ были по прежнему невелики и они недостаточны для выдачи

обоснованных рекомендаций по продолжению дальнейших геологических исследований.

2. Основной объем выполненных лабораторных исследований глин был ориентирован на их использование как сырья для буровых растворов, либо строительной керамики. Другие направления применения глин, в т.ч. как формовочного сырья в литейном производстве, как сорбенты в различных областях промышленности оценивались только по единичным пробам Вахрушевского участка. Однако, полученные результаты нельзя распространять на глины других участков, ввиду различия их вещественного состава.

Существенным недостатком в проведенных ранее лабораторных исследованиях является слабая изученность их вещественного состава и, как следствие, отсутствие единой систематики глинистых пород по данному признаку. В этой связи, каолинитсодержащая глина Взморьевского участка в некоторых работах неверно классифицировалась как бентонитовая. При проведении разведочных работ на уголь к бентонитовым глинам ошибочно относились и другие глинистые породы полиминерального типа.

3. Использование глин в промышленности не имело системного характера. Их добыча проводилась эпизодически и только для получения глинистого раствора, который применялся при бурении скважин в период проведения геологоразведочных работ на уголь. При этом, потребности в глинопорошке при проведении глубокого промыслового и разведочного бурения на нефть и газ в северной части острова удовлетворялись за счет его завоза с месторождений европейской части бывшего Советского Союза, в т.ч. союзных республик Закавказья и Средней Азии. Местные источники получения глинопорошка оставались невостребованными.

Таким образом, можно считать, что в настоящее время в Сахалинской области, несмотря на высокие перспективы этого региона, нет ни одного действующего месторождения бентонитового сырья. Кроме того, имеющийся на данный период материал предшествующих геологических исследований

является далеко недостаточным для выбора конкретного участка бентонитовых глин, качество которых было бы изучено всесторонне по различным направлениям его использования, а условия геологического строения позволяли бы рекомендовать участок для дальнейшего геологического изучения и постановки опытно-промышленной добычи сырья [6].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Белоусов, Петр Евгеньевич, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Борячок H.H., Сафронов А.Д., Чуняев С.Н. Проект на геологическое изучение, разведку, и опытно-промышленную разработку (ОПР) участка недр «Водопадный» Тихменевского месторождения бентонитовых глин. Сахалинуголь, 2011.

2. Красный Л.И. Геология Северо-восточной Азии. Том I. Геоморфология. -Ленинград, Недра, 1972.

3.Лапшин А.Г. Геологический отчет по результатам работ за 2003-2005 гг. по объекту № 88: «Поисково-оценочные работы на щелочные бентониты в пределах Восточно-Сахалинской зоны», г.Южно-Сахалинск, 2005г.

4. Чернышевская З.А. Месторождения бентонитовых глин в Макаровском и Поронайском районах о. Сахалин. - Южно-Сахалинск, 1954.

5. Пачин А.Г. Геологический отчет по поискам бентонитовых глин в центральной и южной частях о. Сахалин в 1993 г. - Южно-Сахалинск, 1994.

6. Лапшин А.Г. Геологический отчет по теме: «Оценка перспектив новых направлений использования бентонитового сырья Сахалина. Южно-Сахалинск, 2001.

7. http://bg.convdocs.org/docs/index-162559.html

8. Сабитов A.A., Конюхова Т.П., Трофимова Ф.А., Зайнуллин И.И., Евсеев В.Ф., Лапшин А.Г., Речкин А.Н. Бентониты Сахалина. Разведка и охрана недр. - М.: ВИМС, 2007.

9. Меренков A.M. Полезные ископаемые Сахалинской области. - Южно-Сахалинск, Сахалинское книжное издательство, 2002.

10. Пущаровский Ю.М. Проблемы тектоники и нефтегазоносности Тихоокеанского кайнозойского тектонического кольца. - М.: Геотектоника, 1965, № 1.

11. Полевой П.И., Тихонович H.H. Полезные ископаемые Сахалина. По данным экспедиции 1908-1910 гг. Том XXIX. - М.: Геол. ком., 1911.

12. Капица А. А. Главные геоморфологические и геоструктурные черты Сахалина, его тектоническая история и районирование. В кн.: «Геол. и нефтегазоносность Сахалина». - Труды ВНИГРИ, JI. вып. 224, 1963.

13. Соловьев A.B. О структурно-тектонической схеме Сахалина. - Сообщения СахКНИИ СО АН СССР, вып. 6, - Южно-Сахалинск, 1958.

14. Соловьев A.B. К вопросу о тектонической схеме Сахалина. - Изв. АН-СССР, сер. геол., № 12, 1958.

15. Власов Г.М. Приохотские складчатые области (Сахалин, Курильские острова, Камчатка и Корякское нагорье). В кн.: «Геологическое строение СССР». Том 3. Тектоника. - М.: Госгеолтехиздат, 1958.

16. Красный Л.И. Схема геолого-структурного районирования Охотского моря и окаймляющих его складчатых сооружений. Том 107. - Докл. АН СССР, № 1, 1956.

17. Кропоткин П.Н., Шахварстова К.А. Геологическое строение Тихоокеанского подвижного пояса. - Труды ГИН АН СССР, вып. 135. - М.: Наука, 1965.

18. Гаврилов В.П. Как устроены и чем богаты наши недра. - Ленинград, Недра, 1981, стр.192.

19. Мирзоев М.Д. Геология СССР. Том XXXIII. Остров Сахалин. Геологическое описание. - Ленинград, Недра, 1970.

20. Калишевич Т.Г., Посыльный В.Я. Об отсутствии перерыва в осадконакоплении между кайнозоем и мезозоем в районе Синегорска на Сахалине. - Докл. АН СССР, т. 119, № 4, 1958.

21. Потапова З.П. Конгломератная и бошняковская свиты Западного Сахалина и проблема соотношения мела и палеогена. - МГК, XXI сессия, докл. сов. геологов, пробл. 5. - М: АН СССР, 1960.

22. Красный Л.И. Геология Северо-восточной Азии. Том I I. Стратиграфия и палеогеография. - Ленинград, Недра, 1972.

23. Ициксона М.И., Путинцева В.К., Тихомирова Н.И., Шаталова Е.Т. Геология Северо-восточной Азии. Том III. Магматизм. - Ленинград, Недра, 1973.

24. Красный Л.И. Геология Северо-восточной Азии. Том IV. Геологическое развитие и общие закономерности металлогении, углеобразования и распределения нефти и газа. - Ленинград, Недра, 1973.

25. Геология СССР. Том XXX11I. Остров Сахалин. Полезные ископаемые. -Ленинград, Недра, 1974.

26. ГКЗ. Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. - М.: Глинистые породы, 2007.

27. Наседкин В.В., Кваша Ф.С., Стаханов В.В. Бентонит в промышленности России. - М.: ГЕОС, 2001, стр. 135.

28. Демиденок К.В., Ладыгина Г.В., Лыгач В.Н., Наседкин В.В. Вещественный состав и технические свойства бентонитоподобных глин Центрального региона России и оценка возможности повышения их качества для использования в наиболее важных отраслях современного производства. - М.: Актуальные инновационные исследования: наука и практика, 2011, №4.

29. Петрова В.П. Неметаллические полезные ископаемые. - СССР, М.: Недра, 1984.

30. Овчаренко Ф.Д., Ничипоренко С.П., Круглицкий Н.Н., Третинник В.Ф. -Исследование в области физико-химической механики дисперсий глинистых минералов. - Киев, издательство АН УССР, 1965.

31. http ://www. fid-tech.com/bd/tec/1.844. shtml

32. Осипов В.И„ Соколов В.Н. Глины и их свойства. - М.:ГЕОС, 2013.

33. Наседкин В.В., Демиденок К.В., Боева Н.М., Белоусов П.Е., Васильев A.JL, Органоглины. Производство и основные направления использования. Актуальные инновационные исследования: наука и практика. 2012. №3.

34. Симаков В.А., Вахонин Н.С., Исаев В.Е. Рентгено- спектральное флуоресцентное определение фтора, натрия, магния, алюминия, кремния, фосфора, калия, кальция, скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, стронция, циркония, ниобия в горных породах, рудах и продуктах их переработки. - М.: ВИМС, 2000.

35. ОСТ РФ 41-08-205-99 Управление качеством аналитических работ. Методики количественного анализа. Разработка, аттестация, утверждение

36. ГОСТ 9169-83.

37. Mermut A.R., Lagaly G. Baseline stadies of the clay minerals society source clays: layer-charge determination and characteristics of those minerals containing 2:1 layers.- Clay and clay minerals, 2001, V. 49, №5, p. 393-397.

38. Madeiova J., Komadel P. . Baseline stadies of the clay minerals society source clays: infrared methods. - Clay and clay minerals, 2001, V. 49, №5, p. 410-432.

39. Наседкин B.B., Шириндзе H.A. Даш-Салахлинское месторождение бентонита. Становление и перспективы развития. - М.: ГЕОС, 2008.

40. http://aestpharm.ru/7page_icH40

41. Дриц В. А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы, смектиты, смешанослойные образования. - М.: Наука, 1990.

42. Шлыков В.Г. Рентгеновские исследования грунтов. - М.: издательство Московского Университета, 1991.

43. Fernando Nieto, Isabel Abad, Jose M, Azanon. Smectite quantification in sediments and soikls by thermogravimetric analyses. - Applied Clay Science 38, 2008, p. 288-296.

44. Guggenheim S., Koster A.F. van Groos. Baseline studies of the clay minerals society source clays: thermal analysis. - Clay and clay minerals, 2001, vol. 49, №5, p. 433-443.

45. Шлыков В.Г. Рентгеновский анализ минерального состава дисперсных грунтов. - М.: ГЕОС, 2006.

46. Кирасанов Н.В., Ратеев М.А., Сабитов А.А. Генетические типы и закономерности распространения месторождений бентонитов в СССР. - М.: Недра, 1981.

47. William F. Moll, Jr. Baseline studies of the clay minerals society source clays: geological origin. - Clay and clay minerals, 2001, vol. 49, №5, p. 374-380.

48. Петров В.П. Генетические типы и закономерности распространения бентонитов в СССР. - М.: Недра, 1981.

49. - Белоусов П.Е. Тихменевское месторождение натриевых бентонитов о-ва Сахалин. Особенности минерального состава и генезиса. Вторая научная молодежная школа с международным участием «Новое в познании процессов рудообразования». ИГЕМ РАН. 2012.

50. Наседкин В.В, Водосодержащие вулканические стекла кислого состава, их генезис и изменения. Труды ИГЕМ РАН Выпуск 98. Изд. Академии наук СССР. 1963

51. Наседкин В.В. Петров В.П. Перлиты. - М.: изд-во «Наука», 1981.

52. Winchester J.A., Floyd P.A. Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements. - Chem. Geol., 1977, №20, p. 325-343.

53. George E. Christidis, Peter W. Scott, Theodor Marcopoulos. Origin of the bentonite deposites of eastern Milos, Aegean, Greece: geological, mineralogical and geochemical evidence. - Clay and clay minerals, 1995, vol. 43, №1, p. 63-77.

54. http://maps.yandex.ru

55. Уоррел У. Глины и керамическое сырье. - М.: Мир, 1978.

56. Теодорович Г.И. Минералы осадочных пород, как показатели физико-химической обстановки. Сб. «Вопросы минералогии, геохимии и петрографии». Посвящен памяти Ферсмана А.Е. - Киев, издательство АН СССР, 1946.

57. Авакян Г.С. О бентонитизации вулканогенных пород различной кислотности на примере Саригюхского и Ноемберянского месторождения Армении. Известия НАН РА, Науки о Земле, 2004. Т. ГУН. №2. С. 23-27.

58. Свешников К.И„ Лобзова Р.В. Магматические горные породы: петрография и вопросы происхождения. М. Российский университет дружбы народов. 2008.

59. Наседкин В.В., Боева Н.М., Белоусов П.Е., Гарбузова И.А., Демиденок К.В., Меренков A.M. Месторождения бентонитов в угленосных толщах - новый тип природной органомодификации смектитов. - Пущино, Материалы II Российского рабочего совещания: Глины и глинистые минералы, 2012.

60. Страхов Н.М. О периодичности и необратимой эволюции осадкообразования в истории Земли. - Киев, издательство АН СССР, 1946, сер. Геол., №6.

61. Жемчужников Ю.А. Общая геология ископаемых углей. - М.: Углетехиздат, 1948.

62. Теодорович Г.И. Учение об осадочных породах. - Ленинград, Гостоптехиздат, 1958.

63. Кринари Г.А., Гиниятуллин К.Г., Шинкарев A.A. (мл), и др. О возможности образования органо-смекитовых комплексов в природных условиях. -М.: Георесурсы, 2008, №1.

64. Шинкарев A.A., Гиниятуллин К.Г., Шинкарев A.A. (младший), Кринари Г.А., Лыгина Т.З., Губайдуллина A.M. Особенности образования органо-смектитовых комплексов в лесостепных почвах // Гумусное состояние почв. Материалы Междунар. науч. конф., посвященной 100-летию со дня рождения проф. Л.Н. Александровой. С-Пб.: Издательский Дом С-Пб. Гос. ун-та, 2008. - С. 96-98.

65. Васильев A.B., Гриненко Е.В., Щукин А.О., Федулина Т.Г. Инфракрасная спектроскопия органических и природных соединений. - СПБ.: СПбГЛТА, 2007.

66. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы. - М.: МГУ, 2012.

67. Kodama H., Evidence for interlammelar adsorption by clay in a podzol soil // Can. J. Soil Sei. - 1971. V.51. P. 509-512.

68. Yony, Spycher, - 1979.

69. Наседкин В.В., Боева Н.М. Изучение вещественного состава бентонитов Аккалканского месторождения, оценка промышленного значения месторождения. - М.: 2008.

70. Туркин В. А. Особенности образования щелочных бентонитов в угленосных отложениях балахонской серии Кузбасса. - М.: Советская геология, 1978, №6, стр. 111-114.

71. Ломоносова Т.К., Акулов Н.И. Бентониты угленосной формации палеозоя Приангарья (Тунгусская синеклиза). Межвузовский научный тематический сборник: Геология угольных месторождений. Екатеринбург. 1995. С. 197-203.

72. Романович И.Ф., Филиппова И.А., Дорофеева И.И., Тимофеев П.П., Михейкин В.И., Семенович В.В., Шумилин М.В. Полезные ископаемые. 2-е издание. М.: Недра. 1992.

73. Наседкин В.В., Белоусов П.Е. Месторождение бентонитов в угленосных толщах. - Актуальные инновационные исследования: наука и практика, 2012, №4.

74. Shen Y.-H. Chemosphere. - 2001, №44, p. 989-995.

75. Dennis H.R., Hunter D.L., Chang D„ Kim S„ White J.L., Cho J.W., Paul D.R. Polymer. - 2001, №42, p. 9513-9522.

76. Williams A. Nanocomposites, Nanoparticles, Nanoclays, And Nanotubes. -BCC Research, 2006.

77. Robert A. Schoonheydt. Smectite-type clay minerals as nanocomposits. - Clay and clay minerals, 2002, vol. 50, №4, p. 411-420.

78. Yunfei Xi, Ray L. Frost, Hongping He. Modification of surfaces of Wayoming montmorillonite by the cationic surfactants alkyl trimethyl, dialkyl dimethyl and trialkyl methyl ammonium bromides. Journal of colloid and interface. - Science, 2008, V. 305(1), p. 150-158.

79. Seung Yeop Lee, Soo Jin Kim. Expansion of smectite by hexadecyltrimethylammonium. - Clay and clay minerals, 2002, vol. 50, №4, p. 435445.

80. Наседкин В.В., Демиденок К.В., Боева Н.М., Лыгач В.Н., Васильев А.Л., Белоусов П.Е., Покровская Е.В., Гарбузова И.А., Меренков A.M. Органоглины. Вопросы теории и практики. Сборник научных статей посвященный 7-му Российскому семинару «Прогнозная оценка технологических свойств полезных ископаемых методами прикладной минералогии». ВИМС, 2012.

81. http://kk.convdocs.org/docs/index-156322.html

82. Chang J.-H., An Y.U., Kim S.J., Im. S. Polymer. - 2003, V. 44, №22, p. 56555661.

83. Mikitaev A.K., Bcdanokov A.Y., Lednev O.B., Mikitaev M.A. Polymer/silicate nanocomposites based on organomodified clays/ Polymers, Polymer Blends, Polymer Composites and Filled Polymers. Synthesis, Properties, Application. - New York, Nova Science Publishers, 2006.

84. Maes A., Stul M.S. and Cremers A. Layer charge-cation-exchange capacity relationships in montmorillonite. - Clays and Clay Minerals, 1979, vol. 27, No. 5.

85. Mopapy B.H., Маркова С.А., Овчаренко Ф. Д. Адсорбция катионных поверхностно-активных веществ на монтмориллоните из водных растворов. -Укр. хим. журн., 1981, т. 47, №10, стр. 1058-1064.

86. Burgentzle D., Duchet J., Gerard J.F. et al. Solvent-based nanocomposite coatings I. Dispersion of organophilic montmorillonite in organic solvents. Journal of colloid and interface. - Science, 2004, V. 278, p. 26-39.

87. Yang J.-H., Han Y.-S., Choy J.-H., Tateyama H., - J. of Mater. Chem. -2001,V. 11, p. 1305.

88. Vaia R.A., Teukolsky R.K., Giannelis E.P. Interlayer structure and molecular environment of alkylammonium layered silicates. - Ghem. Mater, 1994, V.6, p. 10171026.

89. http://www.rusnano.com/about/press-centre/news/75760

90. ГОСТ 25796.0-83 Сырье глинистое в производстве глинопорошков для буровых растворов. Общие требования к методам испытаний

91. Микитаев А.К., Каладжян А.А., Леднев О.Б., Микитаев М.А., Давыдов Э.М. Нанокомпозитные полимерные материалы на основе органоглины с повышенной огнестойкостью. - Электронный журнал «Исследовано в России», 2004, стр. 1365-1389.

92. Боева Н.М., Бочарникова Ю.И., Наседкин В.В., Белоусов П.Е., Демиденок К. В. Термический анализ - экспресс-метод оценки качественных и количественных характеристик природных и синтезированных органоглин. -М.: Российские нанотехнологии, 2013, №3-4.

93. Morgan А.В., Gilman J.W. J. App. Polym. Sci., - 2003, №87, p. 1329.

94. Brinker C.J., SchererG.W. Sol-Gel Science. - Boston, 1990.

95. Vikas Mittal. Polymer layered silicate nanocomposites: A review. - Materials Open Access Journal, 2009, №2, p. 992-1057.

96. Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Fukushima Y., Kurauchi Т., Kamigaito O. Mechanical properties of nylon 6-clay hybrid. - J Mater Res, 1993, V. 8, p. 1185.

97. Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi Т., Kamigaito O. Synthesis of nylon-6 hybrid by montmorillonite intercalated with s -caprolactam. - J Polym Sci, Part A: Polym Chem, 1993, V. 31, p. 983.

98. http://www.kaiequipment.com/fenn/viscosity35.html

99. http: //www. whitegoo ds. ru/goods/32 75 0. html

100. Шарафутдинов 3.3., Шарафутдинова Р.З. Буровые растворы на водной основе и управление их реологическими параметрами. - М.: Нефтегазовое дело, 2004.

101. ГОСТ 25796.5.-83 Сырье глинистое в производстве глинопорошков для буровых растворов. Метод определения показателя модифицируемост

102. Белоусов П.Е. Сравнительная характеристика месторождений высококачественных Бентонитов России и некоторых зарубежных стран. -Вестник Российского Университета Дружбы Народов, серия: инженерные исследования, 2013, №2.

103. Наседкин В.В., Сеник М.Г. Способ определения термоустойчивости бентонитовых глин. Патент на изобретение № 2380682.

104. ГОСТ 28177-89. Глины формовочные бентонитовые. Общие технические условия

105. Наседкин В.В., Галкин Г.П. Некоторые аспекты использования бентонитов в литейном производстве. - М.: ГЕОС, 2008.