И месторождений фосфоритов

Фосфориты – это породы экзогенного происхождения, связанные с геологическими процессами, протекающими в поверхностных частях земли, которые в данном случае приурочены, главным образом, к морским отложениям.

Встречаются также месторождения, обязанные своим происхождением вторичным процессам, протекающим в континентальных условиях. Наконец, известны фосфоритные залежи, в которых под влиянием высокой температуры и давления все минералы, в том числе и фосфатные, претерпели глубокие изменения. Это так называемые метаморфизованные месторождения.

Классификация фосфоритных месторождений, предложенная Б.М. Гиммельфарбом, охватывает основные наиболее типичные месторождения фосфоритов.

Классификация делит фосфоритовые месторождения на три типа: два основных типа месторождений осадочных фосфоритов – платформенные и геосинклинальные и третий тип – месторождения метаморфогенных фосфоритов.

Каждый из первых двух типов месторождений подразделяется по крупности фосфоритоносных компонентов на три подтипа: месторождения желваковых, зернистых и ракушечных, пластовых (микрозернистых) фосфоритов.

Месторождения желваковых фосфоритов представляют собой горную породу, в которой находятся, с различной степенью концентрации, отдельные конкреции (желваки) фосфоритов. Вмещающей породой служат песок, глина, мел, известняк, фосфоритная плита, фосфоритный конгломерат и др. Желваки имеют неправильную форму, обычно неровную, бугристую поверхность темно-серого или бурого цвета. Они бывают разного размера: от 0,5 до 35 см, но чаще всего встречаются довольно крупные – до 5–10 см.

Желваки состоят из различных нефосфатных минералов (кварца, глинистых минералов, глауконита и др.), сцементированных фосфатным веществом в плотную конкрецию. В ряде случаев отдельные желваки скрепляются обычно фосфатно-карбонатным, иногда железистым цементом в один сплошной слой, называемый фосфоритной плитой. Мощность продуктивных фосфоритоносных слоев обычно составляет 0,25–0,75 м, редко превышает 1,0 м.

В зависимости от состава и размера минеральных компонентов выделяются следующие литологические разности фосфоритных желваков.

Сферолитовые желваки, отличающиеся кристаллической структурой и состоящие почти целиком из радиально-лучистого фосфата. Вследствие незначительных примесей посторонних минералов желваки отличаются высоким качеством и содержат до 35 % и более P₂O₅ (Подольские месторождения).

Глинистые, характеризующиеся весьма мелкими размерами минеральных компонентов (около 0,05 мм) и преобладанием фосфатной массы над другими минеральными компонентами. Содержание P₂O₅ в желваках равно 24–29 %, SiO₂ – 10–15 % и менее (месторождения Вятско-Камское, Чувашское, нижние горизонты Егорьевского и др.).

Глауконитовые, отличающиеся большим количеством глауконитовых зерен, что обусловливает наличие в этих фосфоритах большого количества полуторных окислов (4–12 % Fe₂O₃ + Al₂O₃). Содержание P₂O₅ в желваках обычно равно 18–24 % (верхние горизонты Егорьевского месторождения и др.).

Песчанистые желваки характеризуются обилием нефосфатных минералов, часто преобладающих над фосфатным цементом и представленных обычно терригенным кварцем, зерна которого гораздо крупнее, чем у других разновидностей (в среднем – 0,3 мм). Содержание P₂O₅ в желваках равно 12–18 %; SiO₂ – 30–50 % (месторождения Щигровское, Трухачевское и другие в Курской области, Полпинское в Брянской области, Слободско-Которецкое и другие в Калужской области, Сожское в Смоленской области, месторождения Актюбинской области и др.).

Месторождения зернистых и ракущечных фосфоритов. Зернистые фосфориты представляют собой породу, содержащую те или иные количества мелких, различимых простым глазом зерен фосфорита (0,5–0,7; реже 1,0–1,2 мм), сцементированных глинисто-железистым или карбонатным цементом. Зерна фосфорита имеют темно-коричневый цвет различных оттенков. В зависимости от количества и характера цемента порода может быть или фосфоритным песчаником, или фосфатизированным известняком, или мелом и пр.

Иногда цементация в ней очень слабо выражена или отсутствует, в этом случае порода представляет собой фосфоритный песок. Мощность пластов обычно колеблется от нескольких десятков сантиметров до 1–2 м (Каратагское месторождение в Таджикистане).

Ракушечные фосфориты представляют собой слои песчано-алевритовых пород, вмещающих фосфатизированные ракушки. По своему генезису это органогенные фосфориты. Раковины встречаются преимущественно в виде обломков. Размер целых раковин обычно не превышает 10 мм в поперечнике, а обломки их так же, как и зерна обломочного материала вмещающей песчаной породы, – от 0,1 до 1,0 мм. Цвет раковин различен: черный, коричневый, серый различных оттенков до почти белого. Мощность продуктивных слоев ракушечных фосфоритов составляет 0,5–4,0 м (месторождения в Эстонии и Ленинградской области).

Пластовые месторождения фосфоритов залегают в виде мощных пластов сплошной породы, в которой невооруженным глазом нельзя различить фосфатные и нефосфатные минералы. Порода целиком фосфатизирована. Обычно она состоит из мельчайших (чаще всего от 0,01 до 0,1 мм) оолитов или микроскопических зёрен чистого фосфатного вещества, сцементированных также фосфатно-карбонатным и фосфатно-кремнистым веществом. Мощность пластов бывает от десятков сантиметров до 10–15 м. Большая часть месторождений пластовых фосфоритов связана с геосинклиналями. К ним относятся большинство месторождений бассейна Каратау, фосфоритоносные районы в Скалистых горах США и др. К пластовым платформенным месторождениям фосфоритов относятся месторождения в бассейне реки Хопер, месторождения Теннесси, Флориды в США, Египта.

Метаморфогенные фосфориты образуются на контакте осадочных фосфоритов с интрузивными породами. Под влиянием контактового метаморфизма фосфатная порода претерпевает глубокие изменения, происходит перекристаллизация фосфатного вещества до раскристаллизованного апатита. Метаморфизм в основном проявляется среди фосфоритов геосинклинальных отложений (некоторые месторождения бассейна Каратау, в частности эксплуатируемое Чулак-Тау, апатитоносные кварцево-диопсидовые породы Слюдянки в Прибайкалье и др.).

Фосфоритам могут сопутствовать соединения урана, ванадия, циркония и редких земель, которые иногда целесообразно извлекать.

В России фосфориты были открыты академиком В.Севергиным на Урале в 1798 г. В 1932 г. П.Языков нашел фосфориты среди меловых отложений Поволжья. Фосфориты издавна были известны в Брянской, Курской, Воронежской и соседних областях под названием «курский самород», который тогда принимали за железистый песчаник. На протяжении многих столетий его разрабатывали и применяли в качестве строительного камня для кладки фундаментов зданий, для мощения улиц, тротуаров и покрытия шоссе. Еще и теперь можно видеть этот камень на улицах и тротуарах Курска, Дмитровска и других близлежащих городов. «Курский самород» был описан в 1787 г. В.Зуевым, а в 1845 г. А.Ходнев химическими анализами доказал, что «курский самород» является фосфоритом. В 1935 г. в горах Каратау (Казахстан), Подолии были открыты огромные залежи фосфоритов.