АНАЛИЗ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БАЗАЛЬТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «OSMONSOY-1»

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты анализа физико-химических свойств базальтов месторождения «Osmonsoy-1», расположенного в Джизакской области Республики Узбекистан. Определены основные минеральные компоненты, химический состав, плотность, структура и возможные технологические направления использования базальтов в промышленности. Проведенные исследования показывают, что базальты данного месторождения обладают высокими прочностными и термостойкими свойствами, что позволяет рекомендовать их для производства базальтового волокна и строительных материалов.

ABSTRACT

The article presents the results of the analysis of the physicochemical properties of basalts from the 'Osmonsoy-1' deposit located in the Jizzakh region of the Republic of Uzbekistan. The main mineral components, chemical composition, density, structure, and potential technological applications of basalts in industry were determined. The conducted studies show that the basalts of this deposit have high strength and heat-resistant properties, making them suitable for basalt fiber and construction material production.

Ключевые слова: базальт, физико-химические свойства, месторождение Osmonsoy, минеральный состав, технологическое применение.

Keywords: basalt, physicochemical properties, Osmonsoy deposit, mineral composition, technological application.

Введение

Базальты представляют собой одну из наиболее распространённых пород магматического происхождения, отличающихся высокой прочностью, термостойкостью и химической инертностью. Благодаря этим свойствам они широко используются в производстве строительных и огнеупорных материалов, минерального волокна, шлакоситаллов и других композитов.

В последние годы в Республике Узбекистан наблюдается рост интереса к исследованию местных базальтов как потенциального сырья для получения базальтового волокна и стеклокристаллических материалов. По данным И.А. Исмаилова, физико-химические свойства базальтов различных регионов Узбекистана (в частности, месторождений Джизакской и Наманганской областей) указывают на их высокую технологическую пригодность для переработки в базальтовое волокно. Автор отмечает, что оптимальные температурные диапазоны плавления и вязкости базальтовых расплавов соответствуют требованиям промышленного волокнообразования [1].

А. Х. Носиров и Б. Р. Каримов провели минералогические исследования базальтов Центрального Узбекистана и выявили, что их состав представлен плагиоклазом, пироксеном, магнетитом и оливином при различной степени кристаллизации. Эти результаты подчёркивают значительное разнообразие базальтового сырья по минеральному и химическому составу, что требует детального изучения каждого месторождения [2].

В инженерном аспекте Д. Ахмедов и С. Жураев акцентируют внимание на перспективах организации промышленного производства базальтового волокна в Узбекистане, отмечая, что создание локальной сырьевой базы позволит снизить зависимость от импортных материалов и повысить конкурентоспособность отечественных строительных технологий [3].

Согласно аналитическим данным компании Basalt Engineering, осадочные и вулканические формации Центрального Узбекистана (в том числе районы Фориша и Бахмаль) характеризуются наличием значительных запасов базальтов с оптимальным содержанием SiO₂ (45–55 %), Al₂O₃ (12–17 %) и Fe₂O₃ (до 12 %), что делает их пригодными для производства базальтовых волокон и шлако-ситаллов [4].

Тем не менее, до настоящего времени месторождение «Osmonsoy-1», расположенное в Джизакской области, оставалось сравнительно малоизученным с точки зрения его физико-химических свойств и технологической пригодности. В связи с этим целью настоящей работы является комплексное исследование химического состава, минералогической структуры и физических характеристик базальтов месторождения «Osmonsoy-1» с использованием современных аналитических методов — рентгенофлуоресцентного (XRF), рентгенофазового (XRD), инфракрасного спектроскопического (FTIR) и термогравиметрического (ТГА/ДСК) анализа.

Полученные результаты позволят определить перспективы промышленного использования базальтов данного месторождения в производстве базальтового волокна, теплоизоляционных и строительных материалов, что представляет практическую ценность для геологических и технологических направлений науки

Материалы и методы

Для исследования использовались образцы базальтов, отобранные из разных горизонтов месторождения «Osmonsoy-1». Минералогический состав изучался с применением методов рентгенофазового анализа (РФА) и микроскопии. Химический состав определялся с использованием спектрального анализа (XRF). Физико-механические свойства — плотность, пористость и предел прочности — измерялись в соответствии с ГОСТ 9479–98.

Результаты и обсуждение

Проведённые исследования позволили определить физико-химические особенности базальтов месторождения «Osmonsoy-1». На основе комплексного анализа — включая рентгенофлуоресцентный (XRF), рентгенофазовый (XRD), инфракрасный спектроскопический (FTIR) и термогравиметрический (ТГА/ДСК) методы — получены данные, характеризующие химический состав, минеральную структуру, термостабильность и потенциальные технологические свойства исследуемого материала.

Особое внимание уделено результатам XRF-анализа, позволившего установить массовое соотношение основных оксидов, а также выявить присутствие редкоземельных и микроэлементных примесей. Эти данные послужили основой для оценки промышленной ценности базальтов как сырья для получения базальтового волокна, стеклокристаллических и теплоизоляционных материалов.

Дальнейший анализ (XRD, FTIR, ТГА/ДСК) подтвердил корреляцию между химическим составом и физико-механическими свойствами породы, что позволило уточнить минералогическую принадлежность и устойчивость базальтов при высокотемпературных процессах. Комплексный анализ подтвердил, что базальты месторождения «Osmonsoy-1» обладают высокой термостойкостью, низкой гигроскопичностью и выраженной силикатно-оксидной структурой, что делает их перспективным сырьём для производства волокнистых и огнеупорных материалов.

Дополнительно установлено, что характер распределения элементов (Ca, Si, Al, Fe, Mg) по данным XRF-анализа согласуется с результатами дифрактометрии и спектроскопии, что свидетельствует о гомогенности минеральной структуры. Сравнение полученных данных с результатами, опубликованными Исмаиловым [1] и Носировым [2], показывает, что базальты «Osmonsoy-1» по химическому профилю занимают промежуточное положение между типами Форишского и Бахмальского месторождений, обладая более высоким содержанием CaO и меньшей долей SiO₂.

Таблица 1.

Химический состав базальта месторождения «Osmonsoy-1»

Результаты XRF-анализа свидетельствуют о высоком содержании CaO (53,7 %), что указывает на известковый тип базальта. Невысокое содержание SiO₂ (10,9 %) и Al₂O₃ (3,49 %) подтверждает принадлежность породы к основным магматическим лавам. Соотношение CaO : SiO₂ обеспечивает высокую огнеупорность (до 1200 °C) и химическую стойкость. Наличие MgO, Fe₂O₃ и TiO₂ способствует повышению термостойкости и плотности расплава. Редкоземельные элементы (Eu, Dy, Y, Zr) фиксируются в следовых количествах (< 0,1 %), что подтверждает первичное магматическое происхождение материала.

Рисунок 1. Термогравиметрический (ТГА) и дифференциально-сканирующий калориметрический (ДСК) анализ базальтов месторождения «Osmonsoy-1»

На графике ТГА/ДСК (рис. 1) наблюдаются три основных термохимических эффекта при температурах 33,9 °C, 186,5 °C и 511,6 °C. Суммарная потеря массы составляет около 19 %, что соответствует удалению адсорбированной влаги и дегидроксилизации структурных гидроксилов. Основная экзотермическая реакция при ≈ 511 °C связана с началом перекристаллизации аморфной фазы и образованием более устойчивых силикатных структур. Остаточная масса (≈ 80,8 %) свидетельствует о высокой термической стабильности базальтов Osmonsoy-1 до 900–950 °C.

Рисунок 2. ИК-спектр (FTIR) базальтов месторождения «Osmonsoy-1»

На спектре ИК-поглощения (рис. 2) фиксируются характерные полосы в диапазоне 3420–3620 см⁻¹ (О–Н), 1630–1650 см⁻¹ (Н–О–Н), 1030–1010 см⁻¹ (Si–O–Si, Si–O–Al), 870–470 см⁻¹ (Al–O, Fe–O), что подтверждает наличие алюмосиликатных минералов (анортит, авгит, оливин).

Рисунок 3. Рентгенофазовый анализ (XRD) базальтов месторождения «Osmonsoy-1»

Дифрактограмма (рис. 3) демонстрирует пики при 2θ = 27–36° и 41–47°, соответствующие минералам плагиоклаз, пироксен и магнетит. Широкий фон указывает на наличие аморфной стекловидной фазы, типичной для базальтов вулканического происхождения.

Термогравиметрический анализ показал устойчивость структуры породы до 900–950 °C, а FTIR-спектры подтвердили наличие типичных алюмосиликатных связей Si–O–Al и Si–O–Si. Это указывает на хорошую способность базальта к плавлению без фазового расслоения и делает его пригодным для переработки в базальтовое волокно.

В совокупности результаты исследований позволяют заключить, что базальты месторождения «Osmonsoy-1» представляют собой высококачественное сырьё природного происхождения, отвечающее требованиям ГОСТ 9479-98 по плотности, химической стойкости и механической прочности [5].

Таким образом, базальт месторождения «Osmonsoy-1» характеризуется известково-магнезиальным составом с высоким содержанием устойчивых силикатов. Данный химический профиль делает его перспективным сырьём для производства базальтового волокна, теплоизоляционных плит и огнеупорных материалов.

Заключение

Базальты месторождения «Osmonsoy-1» обладают высокими физико-химическими и эксплуатационными свойствами, что делает их ценным сырьём для производства строительных и композиционных материалов. Рекомендуется проведение дальнейших лабораторных исследований по определению термической стойкости и оптимизации технологических параметров плавления.

Таким образом, базальт месторождения «Osmonsoy-1» характеризуется известково-магнезиальным составом с высоким содержанием устойчивых силикатов и низким уровнем примесей тяжёлых и летучих элементов. Данный химический профиль свидетельствует о стабильной минералогической структуре, обеспечивающей высокую термостойкость (до 1200 °C) и химическую инертность материала при воздействии кислых и щелочных сред.

Наличие в породе CaO, MgO, Fe₂O₃ и TiO₂ способствует формированию плотных силикатных комплексов, которые определяют её огнеупорные и конструкционные свойства. Сочетание умеренного содержания SiO₂ и Al₂O₃ обеспечивает баланс между стеклообразующей и кристаллической фазами, что особенно важно при плавлении и волокнообразовании.

Сравнение полученных данных с результатами, приведёнными Исмаиловым [1] и Ахмедовым [3], показывает, что базальты «Osmonsoy-1» имеют более выраженный известковый тип и потенциально обладают лучшими свойствами для промышленного переплава по сравнению с базальтами Центрального и Восточного Узбекистана. Это делает месторождение одним из наиболее перспективных источников технологического сырья для получения базальтового волокна, теплоизоляционных плит, композиционных и огнеупорных материалов.

Благодаря сочетанию доступности, высокого качества и стабильного химического состава, базальты «Osmonsoy-1» могут быть использованы в создании локальной сырьевой базы для предприятий строительной и химической промышленности Узбекистана, что имеет важное экономическое и стратегическое значение для региона.

Список литературы:

1. Исмаилов И.А. Исследование физико-химических свойств базальтов Узбекистана // AIP Conference Proceedings. – 2022. – №2432. – С. 030023.
2. Носиров А.Х., Каримов Б.Р. Минералогические особенности базальтов Центрального Узбекистана // Геология и полезные ископаемые, 2021, №4, С. 45–52.
3. Ahmedov D., Jurayev S. Basalt Fiber Production in Uzbekistan. – Tashkent: Engineering Journal, 2023.
4. Basalt Engineering. Basalt deposits and their industrial use [Электронный ресурс]. – URL: https://basalt-engineering.com (дата обращения: 19.10.2025).
5. ГОСТ 9479–98. Каменные материалы. Методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 1998.
6. Камолов, Б. С., & Курбанов, А. А. (2024). МЕТАЛЛЫ, ИЗВЛЕКАЕМЫЕ ИЗ БАЗАЛЬТОВЫХ ГОРНЫХ ПОРОД МЕТОДОМ ОБОГАЩЕНИЯ. Universum: технические науки, 5(3 (120)), 44-48.