ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ В ЗАПАДОМ УЗБЕКИСТАНЕ

АННОТАЦИЯ

В данной статье речь идет главным образом о значении горючих сланцев в народном хозяйстве, о процессах появления и возможности использования горючих сланцев в народном хозяйстве. Также рассмтаривается извлечение различных горючих материалов из горючих сланцев, строение содержащихся в них полезных ископаемых и вопросы добычи полезных ископаемых с их рациональным использованием. Проводится обзор мест расположения нескольких месторождений горючих сланцев в нашей стране и объем запасов горючих сланцев по данным государственного баланса экономики Узбекистана. Изучается химический состав редких элементов земли в составе горючих сланцев и соотношение разницы между категориями запасов Дехконабадского, Сангрунтауского и Актауского рудников.

ABSTRACT

This article deals mainly with the importance of oil shale in the national economy, as well as the processes of appearance and the possibility of using oil shale in the national economy, the extraction of various combustible materials from oil shale, and the structure of the minerals contained in them. It also includes issues of mining and their rational use. And a review of the locations of several deposits of oil shale in our country and the volume of reserves of oil shale according to the state balance sheet of the economy of Uzbekistan, the chemical composition of rare and earth elements in the composition of oil shale and the ratio of the difference between the categories of reserves of the Dekhkonabad, Sangruntau and Aktau mines.

Ключевые слова: Гароючие сланец, нефть, природный газ, каменный уголь, масло топочное, дизельное, мазут топочный, бензин, керосин.

Keywords: Garoyuchie slanets, neft, prirodnyy gaz, kamennyy ugol, maslo topochnoe, dizelnoe, mazut topochnyy, benzin, kerosin.

В мире кроме нефти и газа ведут научные разработки выявлении альтернативных энергия ресурсы, хотя горючий сланец - относится к топливно-энергетическому и химическому сырью и является одним из основных источников углеводородного сырья. Сланцы называют топливом будущего, потому что их мировые запасы во много раз превышают запасы других горючих ископаемых (нефть, природный газ, каменный уголь), вместе взятых.

Горючий сланец состоит - кальцит, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и др. минералы и органических частей - кероген, битумы.

В качестве топлива они могут использоваться при непосредственном сжигании, а также после переработки - в виде сланцевого масла; при термической переработке горючих сланцев помимо сланцевого масла можно получить различные химические вещества. Промышленную ценность представляет, как органическая, так и минеральная часть горючих сланцев, включая редкие и рассеянные элементы [1].

Из горючих сланцев можно получать различные виды продукции:

• топливно-энергетическую (газ, масло топочное, дизельное, мазут топочный, бензин, керосин);
• химическую (бензол, толуол, тиофен, сера, фенолы, ихтиол, пр.);
• концентраты редких и рассеянных элементов;
• зола, образующаяся при сжигании горючих сланцев, является дешевым сырьем для производства строительных материалов.

Кроме этого сланцевая смола является хорошим изолятором, «защитником» от коррозии, в ряде случаев заменяет пайку и сварку. Она также используется для удобрения почвы.

В настоящее время уровень мирового потребления энергии оценивается более чем в 10 млрд т условного топлива/год [по данным ГП “Информационной центр”, Госкомгеологии]. Постоянное увеличение энергопотребления в мире приводит к истощению запасов традиционных энергоносителей, прежде всего нефти и газа. Поиски альтернативных источников сырья особенно актуальны для стран и регионов с напряженным топливно-энергетическим балансом. Одним из альтернативных источников энергии, в первую очередь благодаря огромным запасам являются горючие сланцы. Эти горные породы могут служить заменителем нефти, как для получения энергии, так и для производства разнообразных химических продуктов.

Таблица 1.

Экономический показатели запасов горючих сланцев, учитываемые Государственным баланс РУЗ

Горючие сланцы являются одним из наиболее распространенных видов твердого топлива. По некоторым оценкам, разведанные запасы органического углерода в мире составляют в нефти - 1011 тысячи тонн, в угле - 1013 тысячи тонн, в горючих сланцах - 1017 тысячи тонн. В мире известно более 550 месторождений горючих сланцев, которые встречаются во всех основных геолого-структурных типах - складчатых областях, древних и молодых платформах. Крупнейшее в мире месторождение горючих сланцев Green River с запасами около 60% мировых расположено в США [2].

Большинство сланцев мира характеризуются низким выходом смолы при термической переработке. Однако история развития и многолетний опыт показывают, что технически возможна и экономически целесообразна переработка сланцев достаточно низкого качества - с выходом смолы 4-8%. Одними из лучших в мире по качеству являются сланцы Прибалтийского бассейна с выходом смолы 21-24%, разработка месторождений этих сланцев продолжается уже почти 100 лет. Горючие сланцы отдельных месторождений имеют высокое содержание Сu, Мо, Рb, Zn, V и оцениваются как рудное сырьё. Вместе с тем в разных регионах мира отмечается растущий интерес к возможности получения сланцевой смолы как альтернативного источника энергии. Это обусловлено наличием значительных ресурсов горючих сланцев при увеличивающихся энергетических потребностях и ограниченности либо истощении запасов традиционных источников углеводородов в ряде стран.

Сланцевая нефть - один из важнейших «резервов» для дальнейшего развития топливно-энергетического комплекса.

На сегодняшний день технологии добычи сланцевой нефти все еще находятся в начальной стадии развития. Себестоимость получаемого сырья хотя и имеет тенденцию к снижению, но, тем не менее, значительно выше себестоимости добычи традиционной нефти. Поэтому сланцевая нефть остается пока скорее перспективным резервом на будущее и вряд ли значительно повлияет на существующий рынок нефти. Такой же «революции», какая случилась на газовом рынке в связи с развитием добычи сланцевого газа, на рынке нефти ждать не приходится.

На территории Узбекистана размещаются два горюче-сланцевых бассейна палеогеновой седиментации: Сырдарьинский и Амударьинский, где ресурсы оценивались до глубины 600м от дневной поверхности, составляя 47 млрд.т. [3]. Горючие сланцы Узбекистана отличаются высоким содержанием битумов, на порядок превышающим их количество в керогене большинства известных в мире месторождений.

Многими научно исследовательскими институтам было разработано технологий попутного извлечения ряда промышленно ценных редких, рассеянных элементов (урана, молибдена, ванадия и др.). В процессе экономической оценки существенно может повлиять на себестоимость добычи и переработки горючих сланцев - как резервного углеводородного сырья при повышении уровня цен на нефть и комплексной добычи редких, редкорассеянных и редкоземельных элементов.

Горючи сланцы из Байсунского месторождения определена ряда редких (Мо, V, W, Se, Y, Re), радиоактивных (U) и цветных металлов (Ni, Со, Сu, Сd, Zn). И по экс-периментальны данным (в лаборатории ГУ «ИМР» и др.) методом биовыщелачивания из-влечён ванадия, урана, молибден, РЗЭ методом экстракции органическими реагентами. [4]

Месторождение Сангрунтау обрамляет юго-восточную и северо-восточную оконечность гор Сангрунтау и Нура и административно относится к Тамдынскому району Навоийской области Республики Узбекистан, в 110 км к северу от города Зафарабад. Ближайшая железнодорожная станция находится в 90 км западнее месторождения Сангрунтау. С этими пунктами оно связано грунтовыми дорогами.

В геологическом строении района принимают участие отложения палеозойской (O-S), меловой (K), палеогеновой (P), неогеновой (N) и четвертичной (Q) системы.

Палеозойские отложения верхнего ордовика - нижнего силура (О₃-S₁) залегают в основании разреза и распространены в центральной части площади месторождения в пределах возвышенностей Сангрунтау и Нура, представлены двумя толщами: карбонатной и терригенно-карбонатной. В основании доломитов, известняков и мраморов залегают базальные гравелиты кремнисто-кварцевого состава от 0,2 до 2м). Верхняя толща представлена переслаивающимися серыми аргиллитами и полимиктовыми песчаниками с линзами гравелитов и известняков.

 Отложения девона представлены Сангрунтауской свитой (D-S₁). В основании свиты залегают в основном вулканиты основного состава - базальты, андезит базальты и туфы. Среди вулканитов отмечаются олистолиты и глыбы аргиллитов, кремней и известняков.

Рисунок 1. Карта размещений месторождений и перспективных проявлений горючих сланцев

Отложения карбона представлены фрагментарно вдоль северного склона гор Сангрунтау песчаниками, алевролитами, аргиллитами и известняками Гарашкудукской (С₂ gr) и Ажриктинской (С₂ aj) свит.

Мезозойские отложения представлены прибрежно-морскими отложениями Каракатинской свиты (К₂ кm-m). Состоит из двух подсвит: - нижняя - желтовато-зеленые пятнистые песчаники, гравеллиты с прослоями глин; верхняя - пески, песчаники серые с прослоями глин и светло-серых известняков, ракушников.

Поскольку полезный пласт приурочен к разрезу палеогеновой системы, описание разреза начинается с разреза палеогена и выше.

Палеогеновая система. Верхний мел - палеоцен, нерасчлененные верхне-меловые и палеоценовые отложения, обнажаются вдоль юго-западного склона гор Сангрунтау. Они прослеживаются полосой с запада на восток, где обрамляют вслед за отложениями верхнего турона и сенонского надъяруса систему горы Нуры, обнажаются в антиклинальной складке севернее колодца Машикудук и сохраняются в виде останцов в северо-западной части. Описываемые отложения с размывом, но без видимого углового несогласия залегают на отложениях сенонского надъяруса. Представлены они кварцевыми, по-левошпат-кварцевыми песками и известковистыми песчаниками, сливными песчаниками, песчанистыми ракушниками и мергелями. В основании толщи залегает горизонт мель-когалечного конгломерата, переходящего в грубообломочный, мощностью от 0,4 до 2,5 м.

Нижний эоцен (сузакские слои, полезная толща). Отложения сузакских слоев согласно залегают на образованиях верхнего палеоцена и представлены битуминозными глинами с одним пластом горючих сланцев, прослоями мергелей, бентонитоподобных глин. Мощность отдельных слоев глин меняется от 4,5м до 85м. В средней части слоев, в глинах, отмечаются редкие, плохо сохранившиеся органические остатки.

В нижний части разреза, на расстоянии от 0,5 до 25,0 м подошвы сузакских слоев, прослеживается пласт горючих сланцев, являющийся предметом изучения. В западной части месторождения от профиля ПР-05 до ПР-14 пласт горючих сланцев залегает непосредственно на песчаниках и песках палеоцена. Мощность пласта колеблется от 0,6 м до 2,5м, в среднем 1,76м. Сланец коричневато-темный, местами почти черный, тонко- и мелко слоистый, плотный, с прослойками загипсованных пород, с мелкими многочисленными остатками зубов и чешуи ископаемых рыб, на дневной поверхности сильно ожелезненный и выветрелый. Общая мощность пород от 124,5м до 144м.

Средний эоцен (алайские слои). Образования среднего эоцена согласно залегают на породах сузакских слоев, представлены мергелями с прослоями песков и глин. Хорошо прослеживаются на местности и образуют узкие гряды высотой до 10 м.

Верхний эоцен (туркестанские слои). На кровле алайских слоев залегают зеленовато-серые с линзообразными прослоями песчаников и мергелей глины туркестанских слоев. Мощность отложений среднего и верхнего эоцена от 188м до 200м.

Неогеновая - четвертичная система. Отложения неогена залегают на размытой поверхности палеогена. Нижняя часть неогеновых образований, мощностью от 70м до 100м, сложена красноцветными глинами и алевролитами. Четвертичные отложения, на площади месторождения имеют широкое распространение и представлены: эоловыми песками, аллювиальными, аллювиально-пролювиальными и делювиальными образованиями. Мощность от 10 до 30 м.

Магматизм. Интрузивные образования в регионе представлены Казахтауским изометричным гранитоидным массивом площадью порядка 60 км², приуроченным к осевой части гор Казахтау. Коренные обнажения интрузива ограничиваются двумя-тремя незначительными выходами, представленные средне- и крупнозернистыми порфировидными адамеллитами, прорывающие докембрийские габбро тамдытау-нуратинского комплекса. Образованиями этого комплекса трассирован крупнейший в Южном Тянь-Шане тектонический шов, протягивающийся более чем на тысячу километров из района Тамдытау, через предгорья Северного Нуратау в Южную Фергану и Алайский хребет.

Непосредственно в районе месторождения Сангрунтау интрузивные образования представлены гранитоидным штоком (γ-γδP₁) площадью порядка 3,9 км², приуроченным к северо-западной части гор Сангрунтау, окаймленного габброидами (νδ С₃) и вулканогенно-осадочными породами Сангрунтауской свиты (D₃-С₂ sn).

Тектоника. Тектонику чехла района определяет два различных этапа развития территории: платформенный в поздний мел - палеогене и орогенный (новейший) в неоген-четвертичное время. С конца палеозоя происходила платформенная стадия развития, во время которой на территории района происходило накопление рыхлых покровных отложений мела и палеогена, подвергшихся слабым дислокациям. В конце неогена активизировавшиеся вертикальные тектонические движения создали крупную блоковую горную систему Нуратинского хребта, а северо-западнее его - ещё ряд подобных, но более мелких поднятий: Сангрунтау, Тамдытау и др. Благодаря этим позднейшим движениям сформировался современный структурный облик района, как часть активизированной эпигерцинской платформы, носящая название Центрально-Кызылкумского свода.

Все осадочно-метаморфические и осадочные образования, участвующие в строении района, составляют три структурных яруса.

Терригенно-карбонатные отложения нижнего, среднего и верхнего палеозоя составляют нижний структурный ярус, сформированный варисским тектогенезом. Интенсивно метаморфизованные и дислоцированные породы этого яруса обнажаются в районе гор Сангрунтау и г. Нура. Сангрунтауский горст в пределах изучаемой площади представлен юго-восточным фрагментарным окончанием и выходом горы Нура и пологопогружающимся к юго-западу моноклинальным склоном.

Альпийская орогения проявилась в районе главным образом в виде разломов, сопровождавшиеся блоковыми перемещениями фундамента, и в меньшей мере выразилась в складкообразовании. Наиболее крупным пликативным элементом второго структурного этажа является Каракатинская впадина, размером 75x55 км, ориентированная длинной осью в северо-восточном направлении. Выполнена осадками чехла мощностью до 650 м. В целом эта депрессия представляет собой синклинальную складку с пологим падением крыльев - до трех градусов; более крутые углы наблюдаются на крыльях близ горных сооружений Сангрунтау и Аристантау. Глубина

залегания палеозойского фундамента в пределах котловины достигает абсолютной отметки - 400м. Северное крыло впадины осложнено Каракатинским сбросом, северо-восточное целой серией ступенчатых сбросов (Лявляканским, Южно-Лявляканским, Бешкакским). Кроме того, в районе имеется ряд пликативных дислокаций в виде небольших пологих складок и флексурных перегибов. Указанные структуры, как правило, по простиранию или быстро выполаживаются и затухают, или превращаются в разломы типа взбросов, с амплитудами перемещения от 20 до 90м.

Помимо описанных пликативных структур широкое распространение получила в районе альпийская разрывная тектоника. Развитие разрывов в районе явилось следствием активизации платформы в плиоценовое время. Все разрывные нарушения в районе группируются в две системы, одна из которых имеет северо-западную ориентировку, другая-северо-восточную, близкую к широтной. Разломы, ориентированные в северо-западном направлении, как правило, более крупные по амплитуде и простиранию, чем другие, что с учетом такой же ориентировки герцинских структур можно предполагать о заложении разломов северо-западного простирания в период варисского тектогенеза.

Таким образом на основании вышесказанного можно сделать нижеследующие выводы:

Мощности горючих сланцев варьируют от 0,50 - 3,0 м. По изменчивости мощности пласты относятся к выдержанным и имеют простое строение. По сложности геологического строения месторождение отнесено ко II группе сложности;

По всем блокам определены металлы с содержаниями выше кларковыми. Технологическими исследованиями показана возможность извлечения в раствор из золы полукокса: Cu – 68,7-68,9%;  Zn - 76,6-77,4%;  Ni – 78,0-81%;  Mo – 78,0-79,0%;  U - 52,0-56,3%;  V – 60,9 - 61,5%.

Список литературы:

1. Нишонходжаев Р.Н., Семашева И.Н., Капустенский У.Д. К геохимии в туранс-ких горючих сланцах // Науч.тр.ТашГУ.-1974.-Вып.438.-С.141-148.
2. Соатов И.С., Эшпўлатов О.С. Бассейны горючих сланцев в Узбекистане. Экономика Научно-аналитические электронный журнал № 3. Июль 2022г. С.72-73.
3. Евдокимов Л.А., Кудинов А.А., Василев П.Д. Металлоносные горючие сланцы – источник расширения топливно-энергетического баланса и сырьевой базы радиоактивных и редкоземельных металлов. Горный вестник 2007г. С. 21-24..
4. Шарипов Х.Т.,Абдиев О.Н.,Ашуров Б.Х.,Турсебеков А.Х., Васелевский Б.Б., Рахимов Р.Р./Перспективы освоения месторождения горючих ссланцев республика узбекистан // Техналогии переработки местного сырья и продуктов: Тр. респ. науч.-техн.конф.-Т.,2008.- 124с
5. Поконов Ю.В., Грабовский А.И. Сорбционное  выделение  благородных металлов адсорбентом из сланцепродуктов // Цветные металлы.-1989.-№1.-С.121-122. Х
6. Поплавко Е.М. и др.Осенности металлоносности горючих сланцев и некорторые предположения об их генезисе// Геохимия.-1978.-№8. С
7. 7.Прохоренко Г.А., Лузановский АГ., Артемова Н.М. Металоносные горючие сланцы Республика узбекистан.-Т.:Фан,1999.-154 с.
8. Саидахмедов Ш.М., Хамидов Б.Н., Нарметова Г.Р., Гуро В.П./ Смолы горючих сланцев – перспективный источник углеводородов // Нефть и газ -2013.С.76-87
9. Исоков М.У., Борминский С.И.,Хожиев А.О./Современных техналогиях ком-плексной переработки горючих сланцев Узбекистана// Мат-лы Респ.науч .-техн.конф.-Т.:ГП «НИИМР», 2012.-С.166-167.