Промышленные типы месторождений фосфоритов
Фосфориты являются экзогенными образованиями – осадочными и выветривания, последние играют резко подчиненную роль. Среди осадочных месторождений различают биохимические – морские (современные и ископаемые) и континентальные.
Важнейшими факторами образования и нахождения фосфоритов являются тесно связанные климатические, палеогеографические и фациально-литологические условия. Палеогеографические реконструкции показывают, что крупнейшие скопления происходили на океанических шельфах в условиях мощного апвеллинга, что характерно для экваториального пояса, ограниченного на севере и юге широтами почти 500.
В мировом балансе запасов фосфоритов резко преобладают зернистые руды (свыше 60%). Это месторождения Североафриканской провинции. Доля микрозернистых руд составляет 30% (месторождения – Саянское в России, Каратауское в Казахстане, Фосфория в США и др.). На желваковые фосфориты приходится 7% мировых запасов (месторождения Восточно-Европейской платформы: Вятско-Камское, Егорьевское и др.).
Осадочные морские биохимические месторождения наиболее важны в промышленном отношении. Они возникают в результате накопления богатых фосфором раковин, выпадения фосфатов из растворов, их диагенетического и механического перераспределения в виде конкреций.
Современные скопления фосфоритов пока не имеют промышленного значения. Ископаемые месторождения подразделяются на геосинклинальные и платформенные.
Геосинклинальные фосфоритовые месторождения (месторождения хр. Каратау – рис. 24, Скалистых гор – США) – характеризуются линейной вытянутостью, прослеживаются на несколько сотен километров при ширине в десятки километров. В пределах месторождения развита кремнисто-карбонатная фосфоритовая формация мощностью до 100 метров с мелкозернистыми рудами, слагающими до 10 пластов суммарной мощностью до 40 метров. Фосфоритовые формации подвержены интенсивным деформациям – как складчатым, так и разрывным, нередко прорваны магматическими породами, на контакте с которыми фосфориты метаморфизованы и переходят в апатит.
Рис. 24. Схема размещения выходов фосфоритового пласта в хр. Каратау (по Г. И. Бушинскому). Мощность фосфоритового пласта с содержанием Р2О5 выше 25% (м): I - до I; 2 — 1-5; 3 - более 5.
Фосфоритовые руды богатые: содержание P2O5 до 36%. Для руд характерно присутствие Sr, V, TR.
Руды сложены в основном фосфатами, кварцем, халцедоном, доломитом, гидрослюдой. В местах размыва микрозернистые руды сменяются фосфоритовыми конгломератами и гравелитами, состоящими из галек фосфоритов и вмещающих пород. Основная масса фосфоритов представлена фторкарбонатапатитом, в котором часть фосфора замещена углеродом.
Платформенные месторождения представлены изометричными или вытянутыми на сотни и тысячи квадратных километров залежами. Фосфориты входят в состав маломощных органогенно-терригенных формаций. В разрезе формаций 1-3 рабочих пласта фосфоритов суммарной мощностью 1-4 метра, сложенных ракушечными или желваковыми типами руд. Основные породообразующие минералы фосфоритов – фосфаты, глауконит, кварц, кальцит, сидерит, глинистые минералы. В рудах встречаются многочисленные фораминиферы, радиолярии, спикули губок и другая фауна. Фосфориты и вмещающие породы залегают практически горизонтально. Содержание P2O5 3-18%, руды нуждаются в обогащении.
В мировом балансе фосфатного сырья такие месторождения имеют небольшое значение (около 3,5%). Для России их роль достаточно велика как по запасам (около 25%), так и по добыче (10-11%). Основные запасы сосредоточены в Восточно-Европейской провинции, в состав которой входят месторождения Вятско-Камское, Егорьевское и др. Месторождения желваковых фосфоритов обнаружены в Тунгусско-Вилюйском бассейне, а также в Бельгии, Франции, Великобритании.
Месторождения переходные от платформенных к геосинклинальным широко распространены и образуют крупнейшие бассейны в Северной Африке – в Марокко, Алжире, Тунисе и др.
Осадочные механические месторождения образуются в процессе морской абразии ранее сформированных фосфоритов различных генетических типов. Они приурочены к терригенно-глауконитовым формациям и представлены галечниковыми и конгломератовыми типами руд. Примером являются месторождения полуострова Флорида (США). На долю галечниковых фосфоритов приходится около 1% мировых запасов фосфатного сырья, но отдельные месторождения имеют важное промышленное значение.
Месторождения выветривания образуются при физическом и химическом выветривании фосфатсодержащих осадочных и магматических пород. Среди них выделяются остаточные и остаточно-инфильтрационные.
Остаточные месторождения формируются при накоплении продуктов выветривания на месте разрушения фосфатсодержащих пород. При разрушении, растворении и выносе нефосфатных минералов происходит вторичное обогащение фосфоритов с образованием рыхлых разновидностей. Остаточно-инфильтрационные встречаются чаще, поскольку часто образование месторождения сопровождается переотложением продуктов выветривания, при этом образуются каменистые разновидности. Наиболее благоприятными для образования этих месторождений являются осадочные карбонатные фосфатные породы или карбонатно-терригенные отложения. Фосфориты выветривания находятся в карстовых полостях или в виде плащевидных и линейных залежей на поверхности выветривающихся пород. Благоприятным является умеренный или тропический климат. Руды сложены рыхлыми и каменистыми типами с содержанием P2O5 10-20%. Запасы руд невелики и месторождения имеют подчиненное промышленное значение. Промышленные скопления рыхлых и каменистых фосфоритов имеются в США (Флорида), в России Ашинское месторождение на Урале, в районах Сибири известно 10 месторождений выветривания, наиболее крупные из них – Белкинское в Кемеровской области и Телекское в Красноярском крае.
Стратиграфически месторождения фосфоритов всех выделенных типов распределены неравномерно; максимумы фосфоритообразования приходятся на поздний докембрий-кембрий, пермь, поздний мел-палеоген и неоген. По В.Н.Холодову периоды максимального фосфогенеза возникают в результате эрозии и выветривания магматогенных скоплений апатитов на суше и усиленного поступления фосфора в смежные палеоморя. Ясно проявленная эволюция фосфоритообразования выражается в смене микрозернистых фосфоритов (докембрий-палеозой) зернистыми и желваковыми (мезозой-кайнозой).