Application of Thermal DSC/TG Analysis in Geological Research Practice
DOI:
https://doi.org/10.17072/psu.geol.24.4.298Keywords:
differential scanning calorimetry, thermogravimetry, mineralogy, petrography, lithology, caustobioliths, industrial safety, ecologyAbstract
This article examines aspects of the application of thermal analysis using the differential scanning calorimetry (DSK) and thermogravimetry (TG) methods based on the literature review of the large number of publications of domestic and international research teams. The main modern applications of the method include research in mineralogy, lithology, and petrography (detection of impurities in test samples, quantitative assessment of water forms, etc.), studies of caustobioliths of oil and coal series (study of dispersed organic matter, fractional composition of hydrocarbons, assessment of raw material quality, its heat capacity, and spontaneous combustion potential), research in the field of mineral processing, industrial safety (assessment of production process parameters, including spontaneous combustion of ores), and ecology (forms of soil organic matter).
References
Бариева Э.Р., Королёв Э.А., Ескин А.А. Стадийность термического преобразования органоминерального вещества горючих сланцев Среднего Поволжья при сжигании // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18, № 5 (3). С. 411–414. EDN: YVDLEQ
Белашев Б.З., Горьковец В.Я., Раевская М.Б. Опыт изучения структурных и магнитных свойств железистых кварцитов Южно-Корпангского участка Костомукшского рудного поля // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2012. Т. 1, № 8. С. 46–51. EDN: PKVVTN
Белоусов П.Е., Бочарникова Ю.И., Боева Н.М. Аналитические методы диагностики минерального состава бентонитовых глин // Вестник РУДН. Серия Инженерные исследования. 2015. № 4. С. 94–101. EDN: VBJUYT
Ибламинов Р.Г., Казымов К.П., Меньшикова Е.А., Осовецкий Б.М. Методические подходы к оценке взрывоопасности сульфидной пыли // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. 2014. № 17. С. 291–294. EDN: SEGIJJ
Игнатова А.М., Наумов С.В., Игнатов М.Н. Оценка пригодности и доступности базальтоидных и габброидных комплексов Западного Урала (Пермский край) для производства сварочных материалов // Вестник ПНИПУ. Машиностроение и материаловедение. 2010. № 4. С. 104–116. EDN: MUJOBD
Исаева Г.А., Меньшикова Е.А. Применение термического анализа при изучении соляных пород // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. 2014. № 14. С. 33–36. EDN: SGNPHP
Коробкин В.В., Саматов И.Б., Тулемисова Ж.С. Данные изучения минерального состава и рассеянного органического вещества в породах каменноугольно-пермского разреза юго-западной части Шу-Сарысуского бассейна // Геология и охрана недр. 2018. № 2 (67). С. 17–29. EDN: XQXGWD
Лыгина Т.З., Михайлова О.А., Наумкина Н.И., Губайдуллина А.М., Гревцев В.А., Сучкова Г.Г., Михайлов А.А., Гордеев А.С. Рациональный комплекс методов изучения состава и свойств природных сорбентов как основа выбора инновационных технологий переработки и перспективных направлений использования минерального сырья // Георесурсы. 2015. № 4 (63). С. 56–62. EDN: VLIYCD
Мартемьянов С.М. Моделирование подземного нагрева горючих сланцев: автореф. дис. … канд. техн. наук. Томск, 2013. 23 с. EDN: SUTSXV
Меньшикова Е.А. Характеристика гипсового сырья Соколино-Саркаевского месторождения с применением синхронного термического (ДСК/ТГ) анализа // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. 2016. № 19. С. 337–341. EDN: VQVAPL
Меньшикова Е.А., Казымов К.П., Исаева Г.А. (и др.) Исследование пород Пермского края для оценки их пригодности как сырья для производства базальтового волокна // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. 620 с. EDN: TODTGN
Минерально-сырьевая база Пермского края для производства базальтового волокна: справочник / С.М. Блинов, С.С. Ваганов, И.В. Векслер (и др.). Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т, 2015. 269 с. ISBN: 978-5-7944-2537-6 EDN: KKJGDJ
Миронова Е.В., Юргенсон Г.А., Лимберова В.В., Филенко Р.А. Влияние висмута и сурьмы на термические свойства руд месторождений золота Забайкальского края // Вестник ЗабГУ. 2017. № 6. С. 20–30. EDN: ZEWCLP
Нгуен Н.Н., Лай Т.Б., Фам Д.А. Оценка эффективности методов рентгеноструктурного анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии при анализе глинистых минералов // Науки о Земле и недропользование. 2019. № 42 (2). С. 221–229. doi: 10.21285/2541-9455-2019-42-2-221-229 EDN: DVWDCK
Петрова Ю.Ю., Таныкова Н.Г., Спасенных М.Ю., Козлова Е.В., Леушина Е.А., Костина Ю.В. Комплексная оценка содержания органического вещества в породах методами ИКспектроскопии, термического анализа и пиролиза // Актуальные вопросы исследований пластовых систем месторождений углеводородов. 2022. № 3 (52). С. 109–116. EDN: CZTROY
Пшевлодский М.А., Меньшикова Е.А., Мусакулова С.В. Некоторые практические результаты термического (ДСК/ТГ) анализа карбонатных пород // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. 2025. № 28. С. 156–161. doi: 10.17072/chirvinsky.2025.156 EDN: LALOJI
Репях Н.А., Ганеева Ю.М., Юсупова Т.Н., Бишимбаев В.К., Башкирцева Н.Ю. Использование метода термического анализа для оценки эффективности действия ультразвуковой обработки на нефтебитуминозные породы // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 6. С. 170–173. EDN: OWNQIV
Рыльникова М.В., Айнбиндер Г.И., Митишова Н.А., Гаджиева Л.А. Исследование закономерностей возгорания сульфидных руд и пород при комбинированной разработке месторождений // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2020. С. 341–356.
Сергиевич О.А. Комплексное исследование каолинов республики Беларусь и керамические материалы с их использованием: автореф. дисс. … канд. техн. наук. Минск, 2017. 26 с. EDN: TJEEFI
Середин В.В., Ядзинская М.Р., Андрианов А.В. Классификация форм связанной воды в каолинитовых глинах // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 6. С. 73–81. doi: 10.18799/24131830/2021/6/3237 EDN: FULUOP
Синица С.М., Филенко Р.А., Василенко Е.А., Вильмова Е.С. Первая находка голоценового каличе в Забайкалье // Вестник ЗабГУ. 2019. № 2. С. 34–43. doi: 10.21209/2227-9245-2019-25-2-34-43 EDN: YZIWUH
Спивак Л.В., Наумов В.А., Плюснина К.И., Щепина Н.Е. Дифференциальная сканирующая калориметрия природного золота // Вестник Пермского университета. Серия Физика. 2022. Вып. 1. С. 44–48. doi: 10.17072/1994-3598-2022-1-44-48 EDN: XOTCTN
Филенко Р.А. Рожденные подземным пожаром // Наука из первых рук. 2014. № 3–4 (57–58). С. 208–213. EDN: STBSDP
Ходжиев С.К., Назаров Х.М., Хочиён М.М., Ахмедов М.З., Баротов Б.Б., Пулатов М.С., Мирсаидов И.У. Возможности переработки урансодержащих руд месторождения «Центральный Таджикистан» // Доклады Академии наук республики Таджикистан. 2017. Т. 60, № 3–4. С. 168–172.
Шишкин Ю.Л. Определение количества и качества органического вещества пород, генетического потенциала керогена термическими, оптическими и механическими методами // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2009. С. 39–49. EDN: LOZWMZ
Alver B.E., Sakizci M., Yörükoğullari E. Investigation of clinoptilolite rich natural zeolites from Turkey: a combined XRF, TG/DTG, DTA and DSC study // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2010. No. 100. Р. 19–26. DOI: 10.1007/s10973-009-0118-0 EDN: QQVSWA
Boguta P, Sokołowska Z, Skic K. Use of thermal analysis coupled with differential scanning calorimetry, quadrupole mass spectrometry and infrared spectroscopy (TG-DSC-QMS-FTIR) to monitor chemical properties and thermal stability of fulvic and humic acids. PLoSONE. 2017. No. 12 (12). e0189653 doi: 10.1371/journal.pone.0189653
Dabiri R., Karimi Shahraki B., Mollaei H., Ghaffari M. Thermal treatment investigation of natural lizardite at the atmospheric pressure, based on XRD and DTA/TG analysis methods // Iranian Journal of Crystallography and Mineralogy. 2009. Vol. 17, No. 3. P. 395–404.
Gürtekýn G., Albayrak M. Thermal reaction of antigorite: a XRD, DTA-TG work. Mineral Res. Exp., Bull. 2006. No. 133. P. 41–49.
Hassid A., Klinger M., Krzack S., Cohen H. TGA–DSC Combined Coal Analysis as a Tool for QC (Quality Control) and Reactivity Patterns of Coals. ACS Omega. 2022. No. 7 (2). P. 1893–1907. doi: 10.1021/acsomega.1c05296 EDN: ELIDIV
Iordanidis A., Georgakopoulos A., Markova K., Filippidis A., Kassoli-Fournaraki A. Application of TG–DTA to the study of Amynteon lignites, northern Greece. Thermochimica Acta. 2001. Vol. 371, Iss. 1–2. P. 137–141. doi: 10.1016/S0040-6031(01)00418-X EDN: AMWZAP
Kostova B., Petkova V., Kostov-Kytin Vl., Tzvetanova Y., Avadeev G. TG/DTG-DSC and high temperature in-situ XRD analysis of natural thaumasite. Thermochimica Acta. 2021. Vol. 697. doi: 10.1016/j.tca.2021.178863 EDN: TYGGWA
Kumar Mohalik N., Mandal S., Kumar Ray S., Mobin Khan A., Mishra D., Krishna Pandey J. TGA/DSC study to characterise and classify coal seams conforming to susceptibility towards spontaneous combustion // International Journal of Mining Science and Technology. 2022. Vol. 32, Iss. 1. P. 75–88. doi: 10.1016/j.ijmst.2021.12.002 EDN: NLDIIY
Labus M., Matyasik I. Application of different thermal analysis techniques for the evaluation of petroleum source rocks // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2019. No. 136. P. 1185–1194. doi: 10.1007/s10973-018-7752-3
Labus M., Lempart M. Studies of Polish Paleozoic shale rocks using FTIR and TG/DSC methods // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 161. P. 311–318. ISSN 0920-4105. doi: 10.1016/j.petrol.2017.11.057 EDN: YDTVET
Pires J. Simultaneous ThermogravimetryDifferential Scanning Calorimetry (TG-DSC) in Nanoporous Materials: Examples of Data for Zeolites, Metal–Organic Frameworks (MOFs), Clay Based and Mesostructured Solids // Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials. 2024. No. 34. P. 3346–3359. doi: 10.1007/s10904-024-03048-w EDN: DNOQXB
Wanfen Pu, Shishi Pang, Hu Jia. Using DSC/TG/DTA techniques to re-evaluate the effect of clays on crude oil oxidation kinetics // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2015. Vol. 134. P. 123–130. doi: 10.1016/j.petrol.2015.07.014
Zhuang D., Chen Z., Sun B. Thermal Decomposition of Calcium Carbonate at Multiple Heating Rates in Different Atmospheres Using the Techniques of TG, DTG, and DSC. Crystals. 2025. No. 15 (2). P. 108. doi: 10.3390/cryst15020108 EDN: LNHAQA
Downloads
Published
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
