Масштабное исследование месторождений в качестве дипломных проектов студентов и диссертационных работ магистрантов и докторантов




На 2015-2016 учебный год по кафедре физики конденсированного состояния запланировано выполнение дипломных работ следующими студентами 4 курса специальности 5В011000 – физика:

1. Юсупова Баян по теме «Электронно- микроскопический анализ кремнесодержащих материалов по площади Жалпак».

2. Истляуп Асель по теме «Спектрофотометрический анализ кремнесодержащих материалов по площади Жалпак».

3. Инершиева Ақгул по теме «Физико- химический анализ кремнесодержащих материалов по площади Жалпак».

4. Жисова Айымгуль «Особенности люминесценции редкоземельных ионов».

В 2016 году планируются защита диссертации на соискание академической степени магистра по специальности 6М060400 – физика Темирбаевой Асем по теме «Спектроскопия наноструктурных образований в щелочногалоидных и кремнесодержащих материалах». В настоящее время она обучается в магистратуре на 2 курсе Актюбинского регионального государственного университета имени К. Жубанова.

В 2016 году планируется защита диссертации на соискание ученой степени доктора PhD по специальности 6D071000 – материаловедение и технология новых материалов Аймаганбетовой Зухры Кураниевны по теме

«Природа наноструктурных образований в щелочногалоидных и кремнесодержащих материалах».

 

Проведение расчетных работ по определению ресурсов диатомитовых пород по площади «Жалпак» в зависимости от формы естественного обнажения на основании навигационных исследований

Для проведения расчетных работ по определению площади диатомовых пород по территории «Жалпак» была разработана специальная компьютерная технология с использованием возможностей навигатора Garmin, программ Google Earth и Garmin Base Camp.

Технологию составления карты и проведения расчетных работ по определению ресурсов диатомовых пород по площади «Жалпак» можно представить в виде следующего рисунка (Рисунок 21).


Рисунок 21 - Технология проведения расчетных работ по определению ресурсов диатомитовых пород по площади «Жалпак» на основании

навигационных исследований

 

Данные, полученные с помощью навигатора экспортируются в специальную программу Base Camp, затем происходит обработка данных, используя специальные возможности программы.

Портативный навигатор Montana серии 600 компании Garmin— устройство, которое получает сигналы глобальной системы позиционирования с целью определения текущего местоположения устройства на Земле. Навигатор получает информацию со спутника в режиме нон-стоп, что позволяет GPS приемнику (навигатору) всегда получать достоверные данные в настоящее время и использовать навигацию в полном объеме. Устройства GPS обеспечивают информацию о широте, долготе и высоте треков. С помощью этого устройства возможно осуществлять регистрацию треков и рассчитывать значения площади, высоты, координат месторождений диатомитов по площади «Жалпак». Зарегистрированные треки сохраняются в файлах с расширением gpx в навигаторе и компьютере. Для обработки данных в формате gpx требуются специальные программы, такие как Google Earth и Garmin Base Camp. Зарегистрированные на навигаторе треки экспортируются в программу Garmin Base Camp.

Программа Garmin Base Camp предназначена для работы с картами, треками, маршрутами, путевыми точками. Позволяет осуществлять редактирование и обмениваться данными с приборами Garmin.

При работе с треками программа Garmin Base Camp позволяет:

- Просмотр на карте и редактирование путевых точек, маршрутов и треков.

- Обмен этими данными с приборами Garmin.


- Создание маршрута из маршрутных точек, из трека и просто на карте.

- Просмотр профиля высоты созданного маршрута.

- Расчет площади, описываемой треком.

- Преобразование маршрута в трек.

- Воспроизведение маршрута.

Расчет площади, описываемой треком в программе Base Сamp Garmin осуществляется следующим образом: задается команда «Измерение», затем курсором измерителя по профили трека обводится измеряемая площадь, по окончании обвода контура автоматически выводится значение площади.

В качестве примера на рисунках 22 и 23 показаны контуры останцев по площади «Жалпак» в программе Garmin Basecamp.

 
 

Рисунок 22 - Контур останца диатомитов по площади С1 территории

«Жалпак», полученный с помощью навигатора фирмы Garmin, Montana-600.

Цифры на белом фоне показывают текущее расстояние до данной точки. Цифры на оранжевом фоне означают длину трека и площадь контура.

 

Из рисунков 23 и 24 видно, что протяженность по периметру останцев составляют 498,14м и 548,19 м, соответственно, площадь останцев - 10366,21 кв.м. и 18884,07 кв.м.

Таким образом, проходя по периметру каждого останца по площади

«Жалпак», регистрируя соответствующий трек, определяется его площадь. Суммарная площадь останцев диатомитов по площади «Жалпак» составила 3,5 кв. км.


На рисунке 24 показан контур диатомитов по площади «Жалпак», полученный с помощью навигатора компании Garmin.

Рисунок 23 - Контур останца диатомитов по площади С1 территории

«Жалпак», полученный с помощью навигатора фирмы Garmin, Montana-600

 
 

Рисунок 24 – Контур площади диатомитов по территории «Жалпак», полученный с помощью навигатора фирмы Garmin, Montana-600.


Общая площадь диатомитов по территории «Жалпак» составила 84,59 км2 (≈ 85 км2). Протяженность контура – 79,65 км.

Таким образом, с помощью разработанной технологии проведения расчетных работ по площади «Жалпак», основанной на специальных возможностях навигатора компании Garmin и программы Garmin Basecamp, рассчитана общая площадь диатомитов, составляющая 85 кв. км., в том числе, площадь останцев диатомитов – 3,5 кв.км.

 

На основе физико-химических анализов и навигационных исследований, а также экспедиционных работ составить в компьютерном исполнении геологическую карту современного состояния ресурсов диатомитовых пород по площади «Жалпак» Актюбинской области Мугалжарского района (Примугалжарье)

На основе рентгенодифракционного, электронномикроскопического и силикатного анализов установлены основные физико-химические свойства диатомитов по площади «Жалпак». Результаты рентгенодифракционного, электронномикроскопического и спектрофотометрического анализов были изложены выше в разделах 1, 2, и 3, соответственно. Навигационные исследования более подробно освещены в разделе 5.

В настоящем разделе будет изложены результаты силикатного (химического) анализа пробы диатомита с участков С и Д, которые получены в испытательной лаборатории ТОО «Геоплазма».

Поступившая для проведения анализа проба диатомита предварительно была издроблена на щековой дробилке типа ДГЩ-100, истерта до размера 70 меш на истирателевибрационном типа ИВ З.

В испытательной лаборатории пробу вскрывали методом сплавления, в качестве смеси для сплавления использовали натрий углекислый, натрий тетраборнокислый и калий углекислый смешивают в соотношении 1:1:1. Сплавление пробы проводилось в печи муфельной типа СНОЛ при температуре 10000 С.

Полученный сплав выщелачивали в смеси раствора соляной кислоты (1:3) и 40 мл раствора трилона Б (0,05 моль/л). Дальнейшее определение массовой доли каждого из определяемых элементов проводилось из раствора, отобранного из исходного раствора.

При определении массовой доли оксида алюминия, оксида железа (III), оксида кремния был использован спектрофотометрический метод. Использован спектроколориметр КФК. Ниже приведены протоколы анализа.

При анализе алюмосиликатных и кремнеземистых материалов навеску пробы массой 0,1 г помещают в платиновый тигель, если проба содержит органические вещества или свободный углерод, навеску прокаливают при температуре 10000 С в течение 10-15 минут. Смесь для сплавления натрий углекислый, натрий тетраборнокислый и калий углекислый смешивают в соотношении 1:1:1.


 

 



Остывший тигель опускают в стакан, в который предварительно налита смесь раствора соляной кислоты (1:3) и 40 мл раствора трилона Б (0,05 моль/л) Растворяют сплав при нагревании без кипячения. Полученный прозрачный раствор переводят в мерную колбу на 1000 мл, доводят до метки водой (исходный раствор).

1. Для определения оксида кремния в мерную колбу вместимостью 100 мл отбирают 10 мл полученного раствора, приливают 50 мл раствора серной кислоты (0,125 моль/л), 10 мл раствора молибдата аммония(5%), перемешивают и оставляют на 15-20 минут, затем приливают 5 мл восстановительной смеси (5 г лимонной кислоты и 1г аскорбиновой кислоты растворяют на холоде в 100 мл воды. Раствор пригоден в течение 4-5 суток), доливают водой до метки, перемешивают и через 30 минут измеряют оптическую плотность синего кремнемолибденового комплекса на спектрофотометре.

2. В стакан вместимостью 250 мл отбирают 50 мл исходного раствора добавляют несколько капель азотной, накрывают часовым стеклом и доводят до кипения. Затем в стакан добавляют 10 мл насыщенного раствора хлористого аммония и раствор аммиака (1:1) до слабого запаха. Осадок гидроксидов выдерживают 10-15 минут на плите со слабым нагревом. Осадок отфильтровывают на фильтр средней плотности, осадок на фильтре промывают горячей водой, растворяют на фильтре подогретым раствором азотной кислоты (1:4)и промывают фильтр горячей водой, собирая раствор в стакан, в котором велось осаждение. Полученный раствор переводят в мерную колбу на 100 мл, доводят до метки, перемешивают.

Отобрать 5-10 мл раствора в мерную колбу на 100 мл, прибавляют 1 каплю раствора метилового красного (1%) и нейтрализуют раствором аммиака (1:1), затем приливают раствор азотной кислоты (1 моль/л) до перехода окраски индикатора. Добавляют 0,2 мл тиогликолевой кислоты (1:1),6 мл раствора эриохромцианина R (индикатор 0,14 г растирают в фарфоровой ступке с 0,3 мл азотной кислоты. Смесь после добавления воды и 0,05 г тиомочевины переносят в мерную колбу на 200 мл, доводят до метки и перемешивают) и 20 мл ацетатно-буферного раствора (278 г уксусного аммония и 109 г уксусно-кислого натрия отдельно растворяют в воде. После растворения растворы смешивают и разбавляют водой до 1000 мл. Рабочий раствор готовят разбавлением этого раствора 1:5). Доводят до метки водой и точно через 10 минут измеряют оптическую плотность раствора при длине волны 535 нм.

3. В мерную колбу на 100 мл отбирают 5 мл исходного раствора. Приливают 2 мл раствора гидроксиламина солянокислого (10%), перемешивают и оставляют стоять 10 минут. Затем добавляют 10-15 мл раствора натрия уксуснокислого (20%), доводят водой до метки.

Из силикатного анализа, выполненный в испытательной лаборатории ТОО «Геоплазма» следует, что из участка С (Zh1/4) оксида кремния(SiO2) составляет 71,48%, из участка D (Zh2:D-1/1) составляет 78,14% (Таблица 8)


Таблица 8

Пробы Содержание SiO2(в %)
1. С (Zh1/4) 71,48
2. D (Zh2:D-1/1) 78,14
  Предельные значения содержание SiO2 71,48 - 78,14

 

Эти результаты относятся к пробам диатомитов естественного происхождения, т.е. без технологии обработки. Известно, что после обработки с соблюдением соответствующей технологии, которую мы разрабатываем, будет зарегистрирован аморфный кремний в диатомитах. В настоящее время данная технологическая работа продолжается.

Данные о проведенных экспедиционных работах за отчетный период представлены в таблице 9.

 

Таблица 9 – Экспедиции по площади «Жалпак»

Дата Маршрут Результат
1. 3-5 октября Обзорный координатный мониторинг по уточнению базы данных по секторам A, B, C1, С2, D, E и F. Осуществлен обзорный координатный мониторинг по уточнению базы данных по секторам A, B, C1, С2 и D. Получены пробы для анализа из участков A, B, E и F с соблюдением технологии свойств материала. Установлено, что участки E и F являются шлифом и находятся ниже горизонтали, характерной для диатомитов.
3. 10-11 октября Координатный мониторинг по определению контура диатомитовых скоплений с помощью портативного навигатора фирмы Garmin, Montana-600. Определены наибольшие скопления диатомитов по территории «Жалпак» и определены их площади с помощью современного портативного навигатора фирмы Garmin, Montana-600.
4. 17-18 октября Определения общего контура диатомитовых полей по территории «Жалпак» с помощью навигатора фирмы Garmin, Montana-600. Установлены общая площадь диатомитовых полей по территории «Жалпак» с помощью навигатора фирмы Garmin, Montana-600.
5. 14-15 ноября Определение контура диатомитовых полей по территории «Жалпак» с помощью навигатора фирмы Garmin, Montana- 600 в качестве буровых работ для определения запасов диатомитов. Установлены площади для проведения буровых работ по определению запасов диатомитов с помощью навигатора фирмы Garmin, Montana-600.

С целью составления геологической карты залежей диатомитов площади

«Жалпак» было пройдено несколько геологических маршрутов с навигатором. Получены следующие данные.

В южной части площади «Жалпак» от р.Аулья на север встречены кварц глауконитовые песчаники тыкбутакской свиты палеогена, подстилающие диатомитовую пачку пород. При прослеживании на север кварц- глауконитовые песчаники сменились серыми и светло-серыми опоками. Высотная отметка почвы опокового слоя 265 м. При прослежовании опок на север было встречено обнажение диатомитов, залегающих на опоках. Высотная отметка контакта диатомитов с опоками 278 м над уровнем моря.

Следующий маршрут проходил по северному склону диатомитового плато в сторону р. Кундызды с задачей отыскания подошвы толщи диатомитов. Наблюдение велось по промоинам в русле меридионального сая, впадающего в р.Кундызды близ одинокой могилы. Точка наблюдения в промоине русла сая – развалы и разрушенные коренные выходы светло- серых опок.

Таким образом, по данным маршрутных наблюдений установлено:

- наличие переходного от кварц-глауконитовых песчаников к диатомитам слоя опок мощностью 10-15 м;

- почти идеально горизонтальное залегание диатомитовой толщи

«Жалпак» в еѐ западной части с отметкой основания толщи +280 м.

В связи с этим, отрисовка контура диатомитовой толщи «Жалпак» в еѐ западной части с отметкой основания толщи +280 м.

В связи с этим, отрисовка контура диатомитовой толщи «Жалпак» в еѐ западной части, на прилагаемой геологической карте выполнена по горизонтали 280 м. Верхний уровень (кровля) диатомитовой толщи

«Жалпак» в еѐ западной части отмечается высотными отметками +320 м. Контактов диатомитов с перекрывающими их песками и песчаниками саксаульской свиты здесь.

Граница акчатской (диатомиты) и саксаульской (пески) свит ожидается восточнее на высотных отметках примерно +325-330 м.

К северо-востоку от г. Эмба, в междуречье р. Аулья, Кундызды и Эмба выделено Жалпакское поле диатомитов площадью 85 км2. Здесь диатомиты обнажаются в виде эффектных белых обрывов высотой до 25 м и образуют плато с перекрывающим диатомиты чехлом более поздних пород мощностью 0,5-1,0м.

На основании навигационных исследований включая экспедиционные работы составлены спутниковые, топографические и геологические карты современного состояния диатомитов площади «Жалпак» (рисунки 25-29).


Рисунок 25 - Спутниковая карта (1:100 000) площади«Жалпак» с указанием диатомитовых залежей по горизонталям – 280 м, 300 м и 320 м.


 

 


Рисунок 26 - Спутниковая карта (1:100 000) площади «Жалпак» с указанием контура диатомитовых залежей и останцев. Площадь останцев – 3,5км2.


Рисунок 27 - Топографическая карта (1:100 000) площади «Жалпак» с указанием диатомитовых залежей по горизонталям – 280 м, 300 м и 320 м.


 

 


Рисунок 28 - Топографическая карта (1:100 000) площади «Жалпак» с указанием диатомитовых залежей и останцев. Площадь останцев – 3,5 км2.


Рисунок 29 – Геологическая карта площади диатомитов по территории «Жалпак» в масштабе 1: 100 000


УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

f2 tk тыкбутакская свита. Опоки светло-серые. Слой переходный к диатомитам   f2-3 sk средний –верхний палеоген, саксаульская свита. Пески кварцевые и кварцитовидные песчаники
f2 tk средний палеоген, тыкбутакская свита. Кварц-глауконитовые пески и песчаники тѐмные серо-зелѐные f2 ak   средний палеоген, акчатская свита. Диатомиты светло- серые и желтоватые
    предполагаемая граница для проведения буровых работ в 2016 году с целью определения запасов диатомитов как месторождения «Жалпак»  

 

Приводится краткое описание геологического строения Жалпакской диатомитовой площади на основе геологической карты, представленной на рисунке 29.

Жалпакская диатомитовая площадь представляет собой компактно ограниченный реками Эмба, Кундызды, Ащысай и Аулья блок палеогеновых пород с удовлетворительной обнажѐнностью и хорошей диагностируемостью. Структурно блок расположен в Примугалжарской зоне, ограниченной на востоке Западно-Мугалжарской зоной разломов, восточнее которых начинается уже собственно Западно-Мугалжарская рифтогенная зона, сложенная эффузивными породами силура-девона (палеозой, возраст 360-440 млн. лет).

Палеогеновые породы Жалпакской площади относятся к палеоцену- эоцену среднего палеогена (65-40 млн. лет). В пределах Жалпакской площади распространены породы трѐх свит палеогена (рисунок 29): тыкбутакская (f2tk); акчатская (f2ak) и саксаульская (f2-3sk).

Тыкбутакская свита (f2tk); морских отложений, впервые описанных в 1972 году Сегединым Р. А. по р. Тыкбутак у западного подножья Мугалжар, широко распространена в Западном Примугалжарье. Характер отложений тыкбутакской свиты – их литологический состав, изменения его снизу вверх по разрезу и фациальная зональность в направлении с востока на запад – сохраняется на всей территории, начиная от южного Примугалжарья до северной части Казахского Урала. Установлены закономерности изменения


мощности свиты от 4,0 до 20,0 м в зоне Западно-Мугалжарского разлома и от 20,0 до 64,0 м по мере удаления на запад, а также сокращение в разрезе свиты доли песчаных и замещение их глинистыми породами.

В пределах представляемой нами геологической карты отложения тыкбутакской свиты представлены серо-зелѐными кварц-глауконитовыми песчаниками и песками, которые можно встретить в пониженных частях рельефа, в промоинах саѐв, на склонах речных долин. Маршрутными исследованиями с навигатором установлена граница кровли кварц- глауконитовых песчаников на 270 м над уровнем моря. В состав тыкбутакской свиты нами включѐн слой опок, переходный между тыкбутакской и акчатской свитами. Переходная пачка опок залегает между высотными отметками 270 и 280 м над уровнем моря. Она подстилает диатомиты во всех, нами проверенных точках, и на геологической карте обрамляет толщу диатомитов с юга, запада, севера.

Таким образом, по совокупности палеонтологических данных возраст отложений тыкбутакской свиты определяется интервалом от второй половины или конца палеоцена по нижний эоцен.

Акчатская свита (f2ak) впервые была установлена в разрезе морского палеогена Водорезовым Г. И. в 1937 году. В центральной части междуречий акчатская свита перекрыта морскими и континентальными отложениями эоцена и олигоцена. На склонах долин, где осадки размыты, отложения акчатской свиты часто создают крутые склоны и холмы с характерными округлыми вершинами лишѐнными растительности и поэтому выделяющимися на фоне окружающей местности светлой окраской.

Характерными для акчатской свиты породами, отличающими еѐ от других толщ морского палеогена, являются светлые трепела, лѐгкие белые, жѐлтые опоки и диатомиты с подчинѐнным количеством опоковидных глин, алевролитов и глинистых песков.

Мощность акчатской свиты у подножья Мугалжар не превышает 10 м, но к западу увеличивается до 40,0-50,0 м.

В контурах прилагаемой нами карты отложения акчатской свиты представлены диатомитами (Рисунок 29).

В результате экспедиционных работ установлено:

1. Отметка почвы диатомитовой залежи достаточно надѐжно определена с помощью навигатора в нескольких точках на уровне 280 м над уровнем моря. Отметка кровли диатомитовой залежи (поверхность диатомитового плато) соответствует 320 м над уровнем моря. Максимальная мощность диатомитов

– 40 м.

2. При профильном прослеживании в меридиональном направлении от р. Аулья к р. Кундызды установлено, что на протяжении 11 км рельеф


местности и мощность залежей диатомитов приобретают вид одногорбой кривой с мощностью диатомитов от 3 м на юге до 40 м на плато с последующим выклиниванием на север к р. Кундызды. Такая же тенденция отмечается в направлении на запад к р. Эмба. На востоке залежь диатомитов перекрывается песками и песчаниками саксаульской свиты.

Морские отложения саксаульской свиты (f2-3sk) развиты в пределах Примугалжарской и Западно-тургайской зон. Отложения саксаульской свиты отнесены к морским фациям на основании находок в ней морских моллюсков и диатомовых водорослей.

В литологическом разрезе наиболее характерно для свиты преобладание кварцевых песков с незначительной примесью глинистого материала. Пески имеют серовато-белую окраску, местами за счѐт ожелезнения приобретают различные оттенки светло-коричневого и бурого цветов. Такую же окраску имеют и песчаники, характеризующиеся различной степенью цементации – от слабосцементированных до сливных кварцитовидных, горизонтально- косослоистых, иногда ноздреватых. Мощность свиты колеблется в широком диапазоне, достигая максимума 42,0 м.

Возраст саксаульской свиты определяется как среднеэоценовый по косвенным данным (расположение между двумя фаунистически охарактеризованными морскими толщами акчатской и кундуздинской свит).

Таким образом, анализ геологического строения Жалпакской диатомитовой площади показывает, что акчатская свита является богатой диатомитовыми залежами.

На карте густым крапом и условной границей (см. условные обозначения рисунка 29) выделена часть диатомитовой залежи, подготовленная к проведению буровых работ для перевода прогнозных ресурсов диатомитов в промышленные запасы.


Выводы

1. Методами силикатного, спектрофотометрического, рентгено- дифракционного, рентгено-спектрального, химического, электронно- микроскопического анализов исследован состав диатомовых пород по площади «Жалпак». По результатам исследований определено значение концентрации двуокиси кремния в природном диатомите, которое варьируется от 72,69% до 78,14%, что свидетельствует об однородности диатомовых пород.

2. На базе научного центра «Радиационная физика материалов» разработана методика по регистрации спектров поглощения (максимум при 305÷335 нм) аморфного кремния (диатомита) и трех оксидных компонентов SiO2, Al2O3 и Fe2O3 с помощью современного спектрофотометра «Evolution 300».

3. По результатам экспедиций, навигационных работ и геологических особенностей местности, включая горизонтали диатомовых пород, определены следующие площади диатомитов территории «Жалпак»:

– общая площадь территории «Жалпак» составляет 270 км2 или 270 млн.кв.м;

– площадь диатомовых пород составляет 85 км2 или 85 млн.кв.м;

– площадь диатомовых останцев составляет 3,5 км2 или 3,5 млн.кв.м.

4. Расчетный объем ресурсов диатомитов по территории «Жалпак» при средней мощности 25 м составляет 2,125.109 м3 или 2,125 млрд.куб.м., в том числе останцев (при средней мощности 30 м) – 105.106 м3 или 105 млн.куб.м.

5. На основе навигационных исследований, а также экспедиционных работ составлены в компьютерном исполнении спутниковые, топографические и геологическая карты современного состояния ресурсов диатомовых пород по площади «Жалпак» Мугалжарского района (Примугалжарье) Актюбинской области.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-06-17 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: