ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.05.2021
Просмотров: 1955
Скачиваний: 7
Ископаемые месторождения сульфатных и сульфатно-хлоридных калийных солей, представлены линзообразными, пластово-линзообразными и купольными залежами изменчивой морфологии и мощности (до нескольких метров), нередко смятыми в складки и осложненные разломами. В их составе главными являются каинит (KCL∙MgSO4∙3H2O), лангбейнит (2MgSO4∙K2SO4), подчиненными – сильвин, полигалит, галит, гипс и ангидрит (месторождения Прикарпатского бассейна на Украине, Прикаспийского в России и Казахстане, Северо-Германского в Германии и Польше).
Наиболее значительные скопления каменной, калийной, калийно-магниевых солей, гипса и ангидрита связаны с краевыми (Предуральский, Предкарпатский и др.) или синклинальными (Московский, Вилюйский, Северо-Германский и др.) прогибами платформ. В истории Земли основными периодами образования галогенных формаций являются: ранний палеозой (галогенные формации Сибирской и Северо-Американской платформы), средний и поздний девон (соленакопление Восточно-Европейской платформы), в карбоне мощное соленакопление наблюдается на Северо-Американской платформе. В пермский период галогенное осадконакопление достигло максимального развития на всем протяжении Предуральского прогиба, в краевых прогибах Восточно-Европейской платформы, в Прикаспии, Днепрово-Донецкой впадине образовались мощные соленосные формации.
Месторождения рассолов и соляных источников представлены концентрированными рассолами, циркулирующими в породах и трещинных зонах. При выходе таких рассолов на поверхность возникают соляные источники.
Подземные воды хлоридно-сульфатно-содового состава известны на большинстве нефтяных и газовых месторождений Северного Кавказа, Азербайджана, Западной Сибири. Из этих вод можно извлекать соду, буру, йод, бром, поваренную соль.
ФОСФАТНОЕ СЫРЬЕ (АПАТИТЫ И ФОСФОРИТЫ)
Общие сведения
Среднее содержание фосфора в земной коре менее 0,1 % (или 0,25 % P2O5). Наиболее высокие концентрации P2O5 отмечаются в магматических щелочных и основных породах. Хотя общее число минералов фосфора превышает 200, свыше 95 % его в земной коре связано с апатитом, который встречается в большинстве изверженных пород в качестве акцессорного минерала.
Промышленное значение имеют два главных вида минерального сырья – апатиты и фосфориты.
Апатит Ca5[PO4]3(F,Cl,OH). В зависимости от содержания выделяются фтор-, хлор-, гидроксил-апатит, чаще встречается фтор-апатит. В качестве примесей могут присутствовать Sr, Ba, Mg, Mn, TR и др. Апатит отмечается во всех интрузивных, многих метаморфогенных, осадочных, реже эффузивных породах. Часто ассоциирует с нефелином, эгирином, ильменитом, сфеном. Качество определяется содержанием фосфора в пересчете на P2O5.
Фосфориты – это горные осадочные породы, существенную часть которых составляют фосфаты и многочисленные включения других минералов (кварца, глауконита, кальцита, глинистых минералов и др.). Часто наблюдается содержание элементов-примесей: U, TR, Sr, реже V, Ti, Zr и др.
Таким образом, фосфатное сырье представлено двумя главнейшими типами руд: апатитовыми и фосфоритовыми; в первых апатит образует яснокристаллический агрегат, во-вторых – фосфаты кальция из группы апатита представлены скрыто- или микрокристаллическими образованиями. Месторождения апатита связаны с изверженными и метаморфическими породами, образуясь в результате эндогенных процессов, в то время как месторождения фосфоритов – с осадочными породами, формируясь в результате экзогенных процессов. Качество фосфоритов оценивается по содержанию P2O5 и вредных примесей MgO, Fe2O3, CO2, Al2O3 и др. По минеральному составу и текстурно-структурным признакам фосфориты разделяют на природные литологические типы: микрозернистые, зернистые, тонкозернистые, оолитово-зернистые, желваковистые (конкреционные), галечниковые и конгломератовые, ракушечные, рыхлые и каменистые.
Кроме этого, резко подчиненную роль в общем балансе фосфатного сырья имеют крупные скопления гуано – продукты выделения морских птиц, приуроченные главным образом к островам и прибрежным районам низких широт. В результате их разложения содержание фосфата возрастает. Современное гуано содержит 10 – 12 % P2O5, выщелоченное – 20-32 %.
Области применения
Области использования апатитовых и фосфоритовых руд одинаковы.
Подавляющая масса фосфатного сырья (более 95 %) используется для производства фосфорных и комбинированных минеральных удобрений. В результате химической переработки получают простой и двойной суперфосфат, аммофос, нитрофос и нитрофоску. Удобрения указанных видов получают переработкой сырья, содержащего около 28 % P2O5 и ограниченного количества вредных примесей. Принципиально иная технология производства так называемых термофосфатов. Они содержат 20 –34 % усвояемого P2O5 и для их производства могут использоваться руды с содержанием P2O5 24 – 27 %. Из фосфоритов при измельчении получают фосфоритовую муку. Она употребляется как удобрение для кислых почв.
Соединения фосфора используют и в других отраслях промышленности: для смягчения воды, в качестве моющих веществ, для пропитки деревянных изделий, в спичечном производстве, пиротехнике, органическом синтезе различных лекарственных препаратов.
Требования к качеству сырья
Минимальное содержание P2O5 в апатитовых рудах составляет 4 – 5 %. Апатитовые руды хорошо обогащаются с получением концентрата, содержащего 39,4 % P2O5. Фосфоритовые руды относятся к промышленным, если содержание P2O5 в них не менее 3 % при условии их легкой обогатимости.
Обзор ресурсов
Спрос на фосфатное сырье возрастает быстрыми темпами. Разведанные запасы составляют 100 млрд.т. В мировом балансе добываемого фосфатного сырья основная роль принадлежит фосфоритовым рудам (90 %); в нашей стране, наоборот, благодаря наличию уникальных месторождений Хибинского массива доля апатитовых руд в составе фосфатного сырья является доминирующей. Большая часть общих мировых запасов апатитовых руд сосредоточена в России, в значительном количестве они имеются также в ЮАР, Бразилии, Финляндии, Канаде, Уганде, Габоне, Замбии. Россия по ресурсам фосфатного сырья занимает одно из первых мест в мире, они составляют 12,8 млрд.т., из которых значительная часть промышленных запасов приходится на апатитовые руды. Основные месторождения апатитовых руд размещаются на Кольском полуострове и в Бурятии.
Наиболее крупные общие запасы фосфоритовых руд сосредоточены в Марокко, США, Перу, Казахстане, Монголии, Китае, Египте, Мексике, Ираке, Иордании, Сирии, Тунисе и Алжире. Добыча фосфоритов в зарубежных странах достигла 120 млн.т. Месторождения фосфоритов в России находятся в Восточно-Европейской платформе. Крупнейшие месторождения фосфоритов известны в Казахстане (хр. Каратау).
Промышленные типы месторождений апатита
В геоисторическом плане апатитовые и комплексные апатитсодержащие месторождения принадлежат к различным минерагеническим эпохам и связаны с различными формациями горных пород. Наиболее благоприятными для формирования месторождений были условия активизации древних платформ с типоморфными формациями агпаитовых нефелиновых сиенитов и щелочно-ультраосновных карбонатитовых комплексов. С режимом протоактивизации (в раннем протерозое) связано формирование древних щелочно-ультраосновных комплексов с апатитовой и апатит-редкометальной минерализацией.
Среди промышленных месторождений апатита выделяется ряд генетических типов: магматические, карбонатитовые, скарновые, гидротермальные, метаморфогенные, месторождения выветривания. В России наибольшую промышленную ценность представляют магматические и карбонатитовые месторождения.
Апатитовые руды разнообразны. По минеральному составу они подразделяются на силикатно-оксидные, силикатные, карбонатно-силикатные, карбонатные и гидросиликатно-гидрооксидные. Наиболее легко обогащаются силикатные (апатит-нефелиновые) руды. Наиболее трудно – карбонатные и гидросиликатно-гидрооксидные. В легкообогатимых рудах извлечение P2O5 в апатитовый концентрат превышает 90 %, в труднообогатимых – составляет менее 70 %.
Магматические (позднемагматические) месторождения. Среди этих месторождений выделяют три формации: апатитовую, апатит-нефелино-вую, апатит-магнетитовую.
Месторождения апатитовой формации связаны с габбро-сиенитовыми интрузиями, которые приурочены к участкам пересечения глубинных разломов. Это сложные многофазные тела с бедными апатитовыми рудами (содержание P2O5 2 – 4 %), однако руды хорошо обогащаются, и в концентрате содержание P2O5 35 %, запасы руд значительные. Примером является Ошурковское месторождение в Бурятии.
Месторождения апатит-нефелиновой формации являются главнейшим геолого-промышленным типом месторождений, с которым связана подавляющая часть запасов и добычи этого сырья. Месторождения приурочены к крупным многофазным концентрически-зональным интрузиям агпаитовых нефелиновых сиенитов и ийолит-уртитов. Это месторождения Хибинского и Ловозерского массивов (Кукисвумчорр, Юкспор, Расвумчорр и др.). За рубежом массивы нефелиновых сиенитов известны в Гренландии, Бразилии, Канаде.
Массивы представляют интрузии, развитые на щитах и краевых зонах платформ. Их площади варьируют от первых десятков до первых тысяч квадратных километров. Рудные тела представляют собой протяженные (несколько километров) пластовые и линзовидные залежи, осложненные раздувами и пережимами, с закономерным пространственным распределением различных типов руд, либо менее крупные, кулисо расположенные
Рис. 22. Геологическая схема продуктивного ийолит-уртитового комплекса Хибинского массива и типичные разрезы месторождений апатит-нефелиновых руд (по материалам Хибиногорской ГРП):
1 — хибиниты трахитоидные; 2 — рисчорриты массивные; 3 — уртиты, ийолиты, ювиты, малиньиты, мельтейгиты, луявриты трахитоидные; 4 — уртиты массивные, пегматоидные, неравномерно- и среднезернистые; 5—6 — апатит-нефелиновые руды: 5 — массивные, пятнистые, пятнисто-полосчатые, полосчатые, линзовидно-полосчатые, сетчатые, блоковые, 6 — брекчиевые; 7 — луявриты массивные; 8 — фойяиты трахитоидные. Месторождения: I — Партомчорр, II — Куэдьпор, III — Кукисвумчорр, IV — Юкспор, V .— Апатитовый цирк, VI — Плато Расвумчорр, VII — Эвеслогчорр, VIII —Коашва, IX — Ньоркпахк, X — Олений ручей.
залежи сложной формы, объединяющиеся в зоны с широким развитием брекчиевых руд. Залежи и зоны выполняют центриклинальные конические разломы, залегая согласно с вмещающими ийолит-уртитами. Промышленные руды месторождений Хибинского массива (рис. 22.) составляют ¾ запасов России при среднем содержании 14-18 % P2O5. Руды хорошо обогащаются, в концентрате содержание P2O5 39,4 %. Характерны повышенные содержания P, F, Cl, Ti, Zr, Nb, Sr, TR. Руды сложены преимущественно апатитом, нефелином, эгирином, менее распространены сфен и титаномагнетит. Текстуры сетчатые, линзовидно-полосчатые, пятнистые, пятнисто-полосчатые, встречаются также сплошные апатитовые руды. Промышленное значение кроме апатита имеет нефелин, практический интерес могут представить сфен и редкие земли.
Месторождения апатит-магнетитовой формации связаны с габбро-сиенитами, габбро-пироксенит-дунитами (месторождение Кирунаваара и другие в Северной Швеции). Руды комплексные: апатит ассоциирует с магнетитом. Промышленные руды содержат 58-70 % железа и 0,01-3,6 % P2O5.
Карбонатитовые месторождения приурочены к массивам центрального типа ультраосновных щелочных пород, штокам и дайкам карбонатитов. Размещение массивов контролируется зонами глубинных разломов, чаще приуроченных к краевым частям платформ. Руды часто комплексные: апатит-магнетитовые, апатит-флогопитовые, апатит-редкоземельные. В России на долю этих месторождений приходится 11,8 % запасов P2O5 (по апатитовым рудам). Содержание P2O5 в среднем составляет около 7 %, иногда достигает 20 %. Наиболее изученными месторождениями этого типа являются Ковдорское на Кольском полуострове, Белая Зима, Большое Саянское, Томптор в Сибири, Палабора в ЮАР, Сукулу в Уганде. Сокли в Финляндии и др.
Апатитоносные тела разнообразны по форме и условиям залегания. Это кольцевые и конические дайки, линзо-, серповидные и линейно вытянутые крутопадающие тела, штоки и др. Эти тела выполняют кольцевые, конические, дуговидные, радиальные и линейные разломы и трещины в составе карбонатитовых комплексов. Запасы P2O5 первые сотни миллионов тонн. Полезными компонентами, кроме апатита, являются флогопит, нефелин, редкометальные минералы (бадделеит, пирохлор и др.), магнетит, фторкарбонаты редких земель.
Э к з о г е н н ы е м е с т о р о ж д е н и я
Месторождения выветривания связаны с корами выветривания карбонатитовых массивов. Плащеобразные залежи гипергенных апатитовых руд представлены лимонит-франколитовыми рудами, залегающими в нижней части коры выветривания на частично карстообразной поверхности коры. Руды рыхлые, глинистые и каменистые. В составе руд: апатит, франколит, вермикулит, глинистые минералы, редкометальные минералы.
Среднее содержание P2O5 около 16 %. Подобные месторождения известны на Ковдорском, Томпторском, Нижнесаянском, Белозиминском месторождениях в России (рис. 23.).
Рис. 23. Геологический разрез апатитоносной коры выветривания Белозиминского массива (по В. Г. Кузнецову):
1 — аллювий; 2 — делювий; 3 — карбонатная охра; 4 — обохренная «сыпучка»; 5 — необохренная сыпучка; 6 — карбонатиты кальцитовые; 7 — карбонатиты анкеритовые; 8 — ийолиты; 9 — буровые скважины.
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.). Месторождения и проявления желваковых фосфоритов обнаружены на территории Черноземья, но они числятся в госрезерве. Наиболее перспективной считается Щигровская группа месторождений. Центральное месторождение в Тамбовской области, вероятно, будет вовлечено в разработку после освоения россыпей ильменита, залегающих во вскрышной толще.
Осадочные морские биохимические месторождения наиболее важны в промышленном отношении. Они возникают в результате накопления богатых фосфором раковин, костей рыб, 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.