Генетические типы промышленных месторождений фосфоритов

Осадочные морские биохимические месторождения — наиболее важные в промышленном отношении. Они возникают в результате накопления богатых фосфором раковин, выпадения фосфатов из растворов, их диагенетического и механического перераспределения в виде конкреций на дне морей и океанов. Подобные процессы фосфатонакопления протекают и в настоящее время.

Ископаемые осадочные биохимические месторождения фосфоритов подразделяются на геосинклинальные, платформенные и переходные.

Геосинклинальные фосфоритовые бассейны — Каратау (Казахстан), Хубсугульский (МНР), Джорджина (Австралия), Скалистые горы (США) характеризуются линейной вытянутостью: прослеживаются на несколько сотен километров при ширине в десятки километров. В их пределах развита кремнисто-карбонатная фосфоритовая формация мощностью до 100 м с микрозернистыми рудами, слагающими до 10 пластов фосфоритов суммарной мощностью до 40 м. Фосфоритовые формации подвержены интенсивным деформациям, нередко прорваны магматическими породами, на контакте с которыми фосфориты метаморфизованы и переходят в апатит.

Фосфоритовые руды богатые: содержание Р₂0₅ до 36%, продуктивность до 25 т/м². Для руд характерно присутствие Sr, V, TR.

Типичным примером является фосфоритовый бассейн Каратау, имеющий размеры 150х (25−30) км, расположенный в пределах одноименного хребта. Бассейн представляет собой антиклинорий, сформированный палеозойским осадочным комплексом. Фосфориты накапливались в морской мелководной обстановке в условиях аридного климата. Число и мощность пластов фосфоритов в продуктивном горизонте непостоянны: от одного пласта мощностью 0,6—14 м (месторождение Чулактау) до семи пластов суммарной мощностью 30 м (месторождение Коксу).

Фосфориты бассейна Каратау в основном микрозернистые. Руды темные и коричневые различных оттенков, сложенные в основном фосфатами, кварцем, халцедоном, доломитом. В местах размыва микрозернистые руды сменяются фосфоритовыми конгломератами и гравелитами, состоящими из галек фосфоритов и вмещающих пород. Основная масса фосфоритов представлена фторкарбонат-апатитом. В пределах бассейна Каратау насчитывается более 45 месторождений. Разведанные запасы бассейна составляют 2,1 млрд. т руды, или 504 млн. т Р₂0₅. Ресурсы бассейна оцениваются в 1,5 млрд. т. Р₂0₅.

Платформенные месторождения — по форме изометричные или вытянутые, распространены на сотни — тысячи квадратных километров, представлены рыхлыми и уплотненными породами в составе маломощных органогенно-терригенных и глауконит-терригенных формаций. В составе формаций насчитывается один-три рабочих пласта фосфоритов суммарной мощностью 1—4 м, сложенных ракушечными или желваковыми типами руд. Фосфоритовые руды бедные (3—18% Р₂0₅), нуждающиеся в обогащении; продуктивность месторождений 0,2—2,5 т/м². Фосфориты и вмещающие их породы залегают практически горизонтально.

Месторождения фосфоритов желвакового типа, связанные с глауконит-терригенными фосфоритоносными формациями, в мировом балансе фосфатного сырья имеют небольшое значение (около 3,5%). В России они занимают одно из ведущих мест как по запасам так и по добыче. Основные их запасы сосредоточены в Восточно-Европейской провинции, в состав которой входят Волжский (месторождения Вятско-Камское, Егорьевское и др.), Днепровско-Донецкий (месторождения Полпинское, Трухачевское и др.) фосфоритовые бассейны, насчитывающие до 250 месторождений. Месторождения желваковых фосфоритов обнаружены в Тунгусско-Вилюйском бассейне.

Вятско-Камское месторождение желваковых фосфоритов Волжского бассейна (площадь 1900 км²), расположенное в Кировской области, является типично осадочным биохимическим платформенным. Оно приурочено к глауконит-терригенной мезозойской формации, залегающей практически горизонтально. Продуктивный горизонт мощностью около 6 м содержит два фосфоритовых слоя, разделенных мелкозернистыми кварц-глауконитовыми песками, слабо сцементированными песчаниками и алевролитами. По составу среди желваковых руд различают глинистые и песчано-глинистые кварц-глауконитовые. Содержание Р₂0₅ в руде 11 — 14%, продуктивность более 500 кг/м², глубина залегания продуктивного горизонта до 30 м.

По условиям образования руды Вятско-Камского месторождения морские биохимические, частично переотложенные. По запасам (2300 млн. т) месторождение относится к весьма крупным. Руды добываются открытым способом. Из желваковых руд после обогащения получают фосфоритную муку.

Ракушечные фосфоритовые руды наиболее распространены в Прибалтийско-Ладожском (месторождение Кингисеппское и др.), в меньшей мере в Тунгусско-Вилюйском, Алтае-Саянском и Средне-Азиатском фосфоритоносных бассейнах. За рубежом месторождения ракушечных руд известны в Швеции и в США.

Кингисеппское месторождение фосфоритов площадью 80 км² расположено в западной части Ленинградской области, в 10 км от г. Кингисеппа. По генезису Кингисеппское месторождение относится к морским осадочным биохимическим, возникшим за счет концентрации богатых фосфором раковин оболид в прибрежной части моря в условиях переходного к аридному климата. Раковины и их обломки приурочены к пескам. По запасам Кингисеппское месторождение крупное — более 300 млн. т. Ежегодная добыча 5 млн. т руды с содержанием Р₂0₅ 7,2%. На базе ракушечных руд месторождения работает крупный Кингисеппский фосфоритовый комбинат, производящий фосфоритовую муку и аммофос.

Зернистые фосфоритовые месторождения, приуроченные к терригенно-карбонатным формациям, широко распространены и слагают крупнейшие бассейны и месторождения Северной Африки — в Марокко, Алжире, Тунисе, Египте — и Восточного Средиземноморья — в Сирии, Ираке, Иране, Израиле, Турции.

Осадочные механические месторождения образуются в процессе морской абразии ранее сформированных фосфоритов различных генетических типов; приурочены они к терригенно-глауконитовым формациям и представлены галечниковыми и конгломератовыми типами руд.

Типичными примерами являются галечниковые и конгломератовые месторождения п-ова Флорида (США) и Подольское (Россия). В общем мировом балансе на месторождения галечниковых фосфоритов приходится около 1%.В настоящее время месторождения галечниковых фосфоритов п-ова Флорида занимают первое место в мире по добыче.

Осадочные континентальные биохимические месторождения гуано представляют собой богатые фосфатами поверхностные скопления (мощность до 35 м) экскрементов морских птиц, летучих мышей и продуктов гниения, встречающихся в современных тропических зонах на океанических островах.

Месторождения выветривания возникают в процессе физического и химического выветривания фосфатсодержащих осадочных и магматических пород.

Остаточные месторождения формируются при накоплении продуктов выветривания на месте разрушения фосфатсодержащего субстрата (месторождение May-Кок во Вьетнаме).

Остаточно-инфильтрационные месторождения фосфоритов. Выветривание сопровождается переотложением продуктов разрушения. Наиболее благоприятным субстратом для образования остаточно-инфильтрационных месторождений являются осадочные карбонатные фосфатные породы (месторождения Ашинское в России, шт. Флорида в США); формируются месторождения также на карбонатно-терригенных отложениях (Телекское в России).

Фосфориты выветривания локализуются или в отдельных карстовых полостях сложной формы, или в виде плащевидных и линейных залежей на неровной поверхности выветривающихся пород.

Месторождения выветривания представлены карбонатными и терригенно-карбонатными формациями мощностью десятки — сотни метров, сложенными рыхлыми и каменистыми типами руд с содержанием Р₂0₅ 10—35%. Месторождения выветривания небольшие. В Сибири известно 10 месторождений выветривания: наиболее крупное из них — Белкинское в Кемеровской области и Телекское в Красноярском крае, на Урале разрабатывается Ашинское месторождение.

Мировой сырьевой потенциал природных фосфатов-апатитов и фосфоритов оценивается примерно в 30 млрд т Р₂О₅. Структурно он почти на 95% представлен фосфоритами и только 5% приходится на апатиты, а в России уже резко преобладают апатиты (80%).

Лидирующее положение по запасам фосфатных руд занимает Африка (Марокко, Тунис, Западная Сахара, ЮАР), на втором месте Америка (США, Перу, Мексика, Бразилия). Азиатский континент характеризуется крупнейшими запасами фосфоритов в Китае, Иордании, Монголии, Саудовской Аравии. Значительными запасами фосфоритов обладает Австралия.

Около 80% суммарного объема мировой добычи (130 млн т товарной руды) приходится на США, Марокко, Россию, Казахстан, Китай. Ведущими производителями фосконцентрата являются США (36 млн т) и Марокко (20 млн т). Лидирующие позиции по производству апатитового концентрата занимают Россия (4,5 млн т), Бразилия (3 млн т), ЮАР (2,5 млн т).