Фосфориты крупнейшие бассейны мира

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Крупное месторождение — фосфорит

Крупные месторождения фосфоритов за рубежом находятся в США, Бразилии, Перу, Алжире, Марокко, ОАР, Тунисе, Сенегале, Того, ЮАР, Израиле, Иордании, Вьетнаме, на островах Рождества, Макатеа, Науру, Ошен. Североафриканские месторождения фосфоритов относятся к типу пластовых. В большинстве случаев руда добывается открытым способом. Она содержит 23 — 33 % РА и 1 — 2 % КаОз и используется без обогащения. [1]

Крупные месторождения фосфоритов имеются также в Кджахстане ( Каратау. Курской, Брянской, Калужской и других областях. [2]

Крупные месторождения фосфоритов находятся в Северной Африке; две трети всей продукции дает Марокко, небольшие количества приходятся на долю Туниса, Алжира и Египта. На островах Тихого океана хорошо известны фосфатные копи островов Науру, Ошен и Ма-катеа, крупные разработки имеются на о. [3]

Многие крупные месторождения фосфоритов в СССР представляют осадочные породы, сложенные преимущественно фосфатами кальция типа апатита. Породы имеют весьма различный облик и цвет и в поле нередко ошибочно принимаются за мергель, опоку ( описаны ниже), песчаник и пр. [5]

В СССР крупные месторождения фосфоритов находятся в Казахстане. Наиболее важные месторождения этого района — Чулактау, Джанатас, Кокджон, Аксайское, Коксу. Фосфориты Каратау с трудом поддаются флотационному обогащению из-за глубокого прорастания примесей в фосфатных зернах. В результате химического кислотного обогащения происходит разложение кальций — и маг-нийсодержащих примесей, а фосфатная часть практически не претерпевает изменений. [6]

Кара-Тауское — самое крупное месторождение фосфоритов в СССР, расположено в Южно-Казахстанской области. Фосфориты Кара-Тзу по своему соетазу приближаются к апатитам. [7]

В 1941 г. в Советском Союзе было обнаружено крупное месторождение фосфоритов в Казахской ССР. Залежи фосфоритов находятся и в других местах нашей страны. [8]

До Великой Октябрьской социалистической, революции был обнаружен ряд крупных месторождений фосфоритов в виде желваков и плит в европейской части страны и в Средней Азии. [9]

Основные залежи: апатита в США расположены в штатах Флорида, Теннеси, Айдахо, Юта, Монтана и Уайоминг. Крупные месторождения фосфоритов находятся а Северной Африке; две трети всей продукции дает Марокко, небольшие количества приходятся на долю Туниса, Алжира и Египта. На островах Тихого океана хорошо известны фосфатные копи островов Науру, Ошен и Ма-катеа, крупные разработки имеются на о. [10]

Крупнейшие месторождения высококачественного фосфорита открыты в 1933 — 1936 гг. в горах Кара-Тау ( Южный Казахстан), в 90 км от г. Джамбула. Крупные месторождения фосфоритов находятся также в Кировской области ( Вятско-Камское месторождение), в Чувашской АССР Московской области и в ряде районов УССР и БССР. Из иностранных месторождений следует отметить крупные залежи высококачественных фосфоритов в Северной Африке. [11]

Месторождения железных руд в Рифском Атласе залегают в юрских известняках. Крупные месторождения фосфоритов связаны с осадочными породами мелового и начала третичного периодов. [12]

Так как фосфориты и апатит являются исходными продуктами для получения фосфорных минеральных удобрений, достаточные запасы этих минералов чрезвычайно важны для развития сельского хозяйства страны. В СССР известен ряд крупных месторождений фосфоритов , а на Кольском полуострове имеются громадные месторождения апатита. [13]

Кроме того, ей принадлежат крупные месторождения фосфоритов в штатах Флорида, Теннесси и Айдахо. [14]

Советский Союз располагает богатыми ресурсами фосфатного сырья. Несколько позднее, в 1936 г., в районе горного хребта Кара-Тау ( Казахстан) были открыты крупные месторождения фосфоритов , с более высоким содержанием фосфора, чем в фосфоритах других, известных в то время месторождений. По запасам фосфатного сырья эти месторождения превосходили другие месторождения нашей страны, а по мощности пластов не имели равных себе во всем мире. В СССР имеются и другие месторождения фосфоритов промышленного значения. Освоение богатейших залежей фосфатов приобрело громадное народнохозяйственное и значение. [15]

Источник

Что такое фосфориты: определение, описание с фото, месторождения, добыча и практическое применение

Земная кора состоит из сотен различных горных пород. В этой статье речь пойдет лишь об одной из них. Что такое фосфориты? Какими физическими и химическими свойствами они отличаются? В каких странах их добывают, и как используют в современном мире? Обо всем этом мы расскажем вам далее.

Общие сведения о породе, ее состав и свойства

Итак, что такое фосфориты? Это горная порода осадочного происхождения, состоящая преимущественно из фосфорного ангидрита (химическая формула – P₂O₅), окисей кальция и некоторых других минералов – кварца, доломита, халцедона, глауконита и прочих. В состав фосфорита также могут входить оксиды железа, алюмосиликаты, органические вещества.

Внешний облик этой горной породы чрезвычайно разнообразен. Чаще всего фосфориты имеют вид темно окрашенных камней причудливых форм. Наиболее распространена темно-серая окраска, немного реже встречаются образцы бардового или коричневого цвета. Нередко фосфориты представлены в виде круглых шаров с лучистым строением в изломе, либо крупных плит до 0,5-1 метра в толщину.

Раньше люди называли эту породу «хлебной рудой» и не знали ее реальной ценности. А потому использовали лишь в качестве стройматериала для сооружения домов и ограждений. Общепризнанное научное название породы происходит от греческого слова «фосфорос», что переводится как «несущий свет».

Фосфорит – относительно твердая порода с непостоянным минеральным составом и достаточно плотным строением. Если рассматривать ее излом через микроскоп или сильную лупу, то можно разглядеть отдельные песчинки, раковины и фрагменты скелетов мелких морских организмов.

Происхождение фосфоритов

Происхождение данной породы – органическое, а именно – биолитическое. Фосфориты образовались из остатков морских организмов – раковин, костей, панцирей, которые в больших количествах накапливались в донных отложениях неглубоких реликтовых морей (до 1000 метров). В дальнейшем они разлагались и поддавались сложному химическому преобразованию. Не исключено, что это происходило при участии живых бактерий.

Рассмотрим этот процесс более подробно. Одноклеточные организмы (планктон) способны усваивать фосфор из морской воды. Более крупные существа (например, рыбы или моллюски), питаясь планктоном, насыщают этим элементом свои организмы. Умирая, они способствуют концентрации фосфора в донных отложениях. И, в то же время, являются добычей все для тех же микроорганизмов. Такой непрерывный и длительный круговорот фосфора в природе как раз и привел к формированию фосфатных пород и минералов.

Фосфориты часто присутствуют в геологических отложениях древних морей в виде округлых конгломератов или же массивных обломочных кусков. Нередко – в черных или бурых глинах. Такое месторождение, к примеру, можно увидеть на берегу Москвы-реки, близ села Коломенского.

Основные разновидности фосфоритов

Исходя из текстурных особенностей и насыщенности породы фосфатами, выделяют несколько генетических типов фосфоритов:

1. Зернистые – породы, содержащие определенное количество мелких зерен и полосок фосфатов размером до двух миллиметров, соединенных глинисто-железистым или же карбонатным «цементом». Содержание P₂O₅ колеблется в пределах от 7 до 16 %.
2. Пластовые – относительно однородные породы, состоящие из микрозерен мощностью не более 0,1 миллиметров. Залегают в виде продольных пластов (откуда и название). Содержание P₂O₅: 26-28 %.
3. Желваковые (конкреционные) – состоят из конкреций округлой или почковидной формы размером свыше двух миллиметров. В отличие от пластовых, месторождения желваковых фосфоритов бедные и маломощные. Содержание P₂O₅ варьируется в широких пределах (от 12 до 38 %).
4. Ракушечные – это особая разновидность фосфоритов с высоким содержанием фосфатных ракушек в структуре породы. Содержание P₂O₅: 5-12 %.

Итак, что такое фосфориты, мы уже разобрались. Теперь давайте выясним, где их добывают, и как используют.

Добыча фосфоритов

Фосфориты залегают в земле чаще всего пластами, мощность которых колеблется в пределах от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров. В одном месторождении может быть от двух до пятнадцати тонн породы на один квадратный километр площади выработки.

Фосфорит добывают, как правило, открытым способом. Если месторождение расположено под водой, используют специальные установки. Вместе с фосфоритами на поверхность обычно извлекается песок, грунт и некоторые другие горные породы. Нередко фосфориты залегают в недрах земли рядом с апатитами. В таком случае их добывают комплексно.

Основные запасы фосфоритов сосредоточены в следующих государствах (см. карту ниже):

На территории Российской Федерации основные центры добычи расположены в Якутии, Мурманской, Воронежской, Смоленской, Курской и Калининградской областях. Более мелкие предприятия также можно встретить в Татарстане. На сегодняшний день, в данной сфере горной промышленности в России осуществляется ряд модернизаций.

Самым крупным месторождением фосфоритов остается Юсуфия в Марокко.

Применение фосфоритов

Порода, прежде всего, используется для производства минеральных удобрений для сельского хозяйства – так называемых аммофосов и суперфосфатов. Эти продукты применяют в агропромышленном комплексе для того, чтобы:

• увеличить урожайность сельскохозяйственных культур;
• улучшить качество грунта;
• замедлить процессы старения растений;
• обеспечить растения необходимыми питательными веществами (минеральными и органическими).

Еще один продукт, производимый из данной горной породы – фосфоритная мука. Это дешевое, эффективное и относительно безвредное минеральное удобрение, которое используется преимущественно на кислых почвах (тундровых, подзолистых и торфяных).

Помимо этого, процесс переработки фосфоритов сопровождается выделением большого количества серной и фосфорной кислоты. Поэтому, в местах добычи породы нередко вырастают довольно крупные химические комбинаты с полным циклом переработки сырья. Примеры таких предприятий в России: ОАО «Фосфорит», ОАО «Апатит», ОАО «Фосфорит-Портстрой» и другие.

В заключение…

Что такое фосфориты? Это осадочная горная порода темного цвета и в то же время полезное ископаемое, добываемое в ряде государств мира. Основные районы добычи фосфоритов сосредоточены в таких странах, как Россия, США, Марокко, Китай и Тунис. Главные «потребители» данной горной породы – сельское хозяйство и химическая промышленность.

Источник

ФОСФОРНЫЕ РУДЫ. Мировой рейтинг стран. 2012 год

Марокко (вместе с Западной Сахарой) располагает уникальными запасами фосфатного сырья. Крупные сырьевые базы созданы также в Китае, США и России.

Качество руд фосфора очень изменчиво. Зернистые фосфориты Марокко, Туни¬са, Египта, Израиля, Иордании отличаются очень высоким качеством, они содержат до 35% Р2О5 и в некоторых случаях не требуют обогащения. В Китае и США запасы фосфатов сконцентрированы в крупных фосфоритовых бассейнах — Гуйчжоу-Хубэй-Хунаньском (Китай), Флоридском и Каролинском (США). Содержание Р₂О₅ в

Запасы и ресурсы Р₂О₃, млн т

(36-39 % Р2О3), тыс.т

Запасы категорий A+B+C ₁

Запасы категории C₂

Марокко и Западная Сахара

13390

51850

Proved + Probable Reserves

фосфоритовых рудах этих бассейнов варьирует от 18 до 29%. В России, в уникальных месторождениях Хибинской группы, разведаны крупные запасы апатитов, являющихся лучшим в мире фосфатным сырьем. В то же время российские фосфориты по большей части непригодны для рентабельной отработки из-за низкого содержания полезного компонента (12-13% Р2О5).

В мировой добыче фосфорных руд Россия находится на четвертом месте, лидируют Китай, США и Марокко. Эти же страны являются главными мировыми продуцентами фосфорной кислоты, а по производству удобрений в тройку лидеров вместо Марокко входит Индия. Доля России в мировом производстве фосфорного (апатитового) концентрата составляет всего около 5%, однако качество ее продукции очень высоко.

Около 40% выпускаемых в мире фосфорных удобрений потребляет Китай, еще почти 50% приходится на Индию, США, Бразилию и европейские страны. По объему экспорта фосфорных удобрений наша страна уступает только США. Однако в их мировом потреблении доля России не превышает 1,5%.

В 2013 году в мире происходило снижение цен на фосфатное сырье и фосфорные удобрения. Ввод новых добывающих мощностей, планируемый в 2015 году в Марокко и Саудовской Аравии, может вызвать дальнейшее понижение цен. При этом себестоимость производства фосфорного концентрата в Марокко и Саудовской Аравии самая низкая в мире, поэтому менее эффективные продуценты из других стран могут быть вытеснены с рынка. Следует также отметить, что в США проходит промышленные испытания новая технология, позволяющая обогащать низкосортные фосфориты, которые в настоящее время не добываются из-за нерентабельности. В случае успеха это позволит вовлечь в промышленное производство дополнительные ресурсы, что окажет еще большее давление на цены.

Источник

Фосфориты крупнейшие бассейны мира

Фосфориты

Фосфориты весьма распространены в поверхностных осадках континентального шельфа ряда областей земного шара. Фосфорит, или фосфатная порода, представляет собой основной промышленно важный источник фосфора — элемента, крайне необходимого для осуществления жизненного цикла всех живых существ. Животные организмы получают этот элемент из растений, которые в свою очередь заимствуют его из почвы. Если в интенсивно эксплуатируемую почву постоянно не вносить фосфор в виде природных или химических удобрений, то урожайность такой почвы очень быстро снизится.

Применение фосфатных соединений в качестве удобрений было начато еще за 200 лет до н. э. С тех пор и до середины XIX в. основным источником сырья для фосфорных удобрений служили кости животных и рыб, а также гуано. В 1857 г. было установлено, что природные фосфаты можно при помощи кислотной обработки перевести в растворимые, легкодоступные для растений формы и использовать затем как удобрение. Пятью годами позже, в 1862 г., в Англии ежегодно производилось уже 200 тыс. т фосфорных удобрений, получаемых главным образом в результате растворения в кислотах фосфатных пород. С этого времени добыча фосфоритов неуклонно увеличивалась, и в 1963 г. в мире уже добывалось свыше 40 млн. т фосфатного сырья.

60% добываемых в США фосфатных пород используется для производства сельскохозяйственных удобрений. Приблизительно 25% идет на получение элементарного фосфора, на основе которого создаются органические и неорганические химические соединения. Оставшиеся 15% экспортируются главным образом в другие страны, где из них опять-таки производятся удобрения.

Основная добыча фосфатных пород приходится на США, Марокко, Советский Союз, Тунис и четыре острова, находящиеся в Тихом и Индийском океанах. Мировые запасы фосфоритов оцениваются приблизительно в 50 млрд. т, однако пространственное размещение их весьма неравномерно: более чем 98% общих запасов сосредоточено на территории лишь восьми государств. Главными потребителями этого жизненно важного сырья являются Япония, Великобритания, ФРГ и Австралия, которые из-за слабости собственной сырьевой базы вынуждены импортировать большие количества фосфатов. В сырой, не обогащенной фосфатной породе содержание фосфорного ангидрида (Р₂O₅) составляет 10-35%. Большинство добываемых в настоящее время фосфатных пород, как правило, необходимо обогащать. Для этого применяются различные методы — простая промывка, измельчение и флотация. Фосфатное сырье, поступающее в продажу, содержит Р₂O₅ в интервале 31-36%.

Фосфориты морского происхождения обычно содержат 20-30% P₂O₅. Однако после обогащения процент фосфорного ангидрида в них может быть увеличен примерно до 32. В случае нахождения морских фосфоритов в прибрежных водах ряда стран мира значительно снизится стоимость доставки фосфоритов в эти страны. В настоящее время фосфатная порода по условиям добычи является весьма недорогим товаром и стоимость отгружаемой на руднике 1 короткой тонны сырой фосфатной породы составляет примерно 6 долл. Однако в результате транспортных расходов цена такой фосфатной породы для многих областей мира почти удваивается.

В составе морских донных осадков фосфориты найдены пока близ берегов Японии, Южной Африки, Аргентины, вдоль восточного побережья США и вдоль западных берегов американского континента. Однако на сегодня состав донных осадков, по данным драгирования, для прибрежных районов моря большинства стран известен крайне слабо, поэтому можно ожидать, что со временем фосфориты будут найдены во многих частях земного шара. Такие открытия и их промышленная разработка приведут к освобождению многих стран от необходимости импортировать значительные количества фосфатных пород и фосфорных удобрений.

Фосфориты морских осадков

В 1870 г. участники экспедиции «Челленджер» обнаружили фосфоритовые конкреции в нескольких участках океанского дна. Приводимое ниже описание фосфоритовых конкреций из района банки Агульяс, к югу от мыса Доброй Надежды, было помещено в «Докладах» экспедиции «Челленджер» (Murray, Renard, 1891). Его в равной мере можно рассматривать как описание фосфоритов, найденных вблизи побережья Южной Калифорнии:

«Их верхние части увенчаны выпуклыми наростами, пронизанными более или менее глубокими отверстиями. В целом они обладают прихотливой формой, иногда сферическими выступами. Контуры конкреций в одних случаях округлые, в других — угловатые. Их поверхность обыкновенно имеет стекловатый вид, нередко она покрыта тонкой грязно-бурой пленкой из окислов марганца и железа. Эта окисная пленка, покрывающая все части конкреции, как правило, маскирует ее истинную минералогическую природу и агрегатное строение. Конкреции сложены крепким твердым веществом. А их основная масса, несмотря на землистый вид, представлена уплотненным материалом, твердость которого не более 5».

Происхождение фосфоритовых конкреций

В трудах экспедиции «Челленджер» отмечалось, что фосфоритовые конкреции имеют наибольшее распространение в зоне прибрежных осадков, где вследствие столкновения холодных и теплых течений наблюдается резкий скачок температур. В таких областях в результате быстрого изменения температуры, как правило, гибнут большие массы пелагических, глубоководных организмов, что приводит к накоплению на дне океана значительных наслоений разложившегося фосфатного материала. Массовая гибель морских организмов наблюдается также и в областях смешения вод различной солености, например на стыке полярных и экваториальных течений либо близ устьев больших рек, выносящих в океан огромные объемы пресных вод (Murray, Renard, 1891).

В областях, где происходит разложение огромных масс фосфатного материала, создаются условия, благоприятные для растворения фосфатных соединений в морской воде. Отсюда растворенные фосфаты мигрируют в те участки океана, где преобладает окислительная среда, в которой они осаждаются в коллоидной форме. Затем в соответствующих условиях коллоиды коагулируют с образованием на морском дне фосфоритовых желваков. Уже сформировавшиеся конкреции представляют собой идеальную основу для дальнейшего наращивания на ней коллоидных осадков, поскольку последние обладают электрическим зарядом, под действием которого они избирательно притягиваются к твердым активным поверхностям. Так как в этом процессе существенную роль играет электростатическое притяжение частиц, то рост конкреций происходит по мере того, как к ним стягиваются фосфатные коллоидные частицы; в то же время электрически нейтральные кластические осадки механически выносятся из областей накопления конкреций.

Существует еще ряд теорий, объясняющих формирование фосфоритовых конкреций в океане; их обзор дан в работе Дитца с соавторами (Dietz et al., 1942). Однако большинство этих объяснений представляет собой неоправданное перенесение теорий образования фосфатных осадков формации Фосфория применительно к современным морским условиям. Вероятнее всего, однозначного объяснения формирования фосфоритовых конкреций просто не существует. В процессах их накопления принимает участие ряд факторов, по-разному проявляющихся в определенные периоды геологического времени. Например, фосфаты морской воды находятся в равновесии с твердой фазой — фосфатом кальция, присутствующей либо в виде взвеси в морской воде, либо на океанском дне, до тех пор пока в результате вулканической эрупции на дне океана не произойдет внезапного выделения газов, среди которых может быть и фтор, что приведет к фиксации фосфатов в форме нерастворимого соединения (Mansfield, 1940). Поддерживая эту гипотезу, Дитц, Эмири и Шепард (Dietz et al., 1942) показали, что морская вода обычно насыщена трикальцийфосфатом. Эти авторы отмечают также, что миоцен — время формирования подавляющего большинства фосфоритовых конкреций — был также временем интенсивной вулканической активности в районе Калифорнии. Более поздние исследования показывают, что основной механизм образования таких фосфоритовых накоплений состоит в замещении кальцита фосфатами, присутствующими в морской воде в весьма низких концентрациях (Ames, 1959).

В последних работах советских исследователей приведены данные, свидетельствующие о том, что растворимость фосфата в морской воде существенно зависит от содержания в ней углекислоты. Когда восходящие течения выносят на поверхность глубинную обогащенную фосфором воду, происходит уменьшение парциального давления углекислоты и вследствие этого выпадение из раствора фосфатных соединений (Смирнов, 1957).

Взгляды Крумбейна и Гаррелса (Krumbein, Garrels, 1952) на формирование фосфоритов океанского дна резко отличаются от большинства высказанных по этим вопросам точек зрения. Согласно их гипотезе, фосфориты моря образуются в ограниченных анаэробных бассейнах с относительно низкой величиной рН. Эти положения находят косвенное подтверждение в том, что в фосфоритах, встречающихся на дне океана близ Калифорнии, уран присутствует преимущественно в четырехвалентном состоянии, тогда как в морской воде этот элемент находится в шестивалентной форме (Altschuler et al., 1958). Как отмечает в своей работе Гаррелс (Garrels, 1960), четырехвалентный уран весьма неустойчив в среде с положительными значениями Eh. Эти выводы подтверждаются также и работой Голдберга (Goldberg, 1963a), в которой приводится описание колонки грунта, поднятого в заливе Теуантепек. Примечательно, что поднятый грунт оказался минерализован фосфоритовыми внедрениями (Goldberg, Parker, 1960). Авторы считают, что морская вода, контактировавшая с поднятой колонкой осадков, была резко обеднена кислородом и, напротив, содержала высокие концентрации фосфора. Недостаток кислорода в водах этого района моря является следствием окисления громадных количеств органического вещества осадков. Это подтверждается наблюдениями, согласно которым фосфориты встречаются в областях восходящих течений и высокой органической продуктивности, обусловливающей повышенное содержание органического вещества в осадках. Приведенная гипотеза вполне соответствует представлениям Меррея, считавшего, что для образования фосфоритов требуются большие количества разлагающегося органического вещества, обогащенного фосфором. Органический материал возникает в результате гибели значительных масс рыб и других организмов при резких изменениях температуры или солености морской воды (Murray, Renard, 1891). Однако, словно противореча этим теоретическим представлениям, недавно обнаруженные близ побережья Южной Калифорнии на дне океана фосфоритовые залежи находятся в резко окислительной среде.

Океанские фосфоритовые залежи близ Калифорнийского побережья

Подробное описание фосфоритов, поднятых с океанского дна около побережья Калифорнии, приводится в ряде публикаций (Chesterman, 1952; Dietz et al., 1942; Emery, 1960; Emery, Dietz, 1950; Emery, Shepard, 1945; Hanna, 1952). Калифорнийские фосфориты встречаются в виде конкреций самой различной формы — от уплощенных пластиновидных образований до масс, имеющих неправильные очертания. На рис. 15 показано несколько конкреций, поднятых со дна океана в районе Южно-Калифорнийского побережья.

Рис. 15. Фосфоритовые конкреции, поднятые со дна океана близ баики Фортимайл (в 40 милях на запад от Сан-Диего, Калифорния). Конкреция, показанная в верхней части рисунка, весит 128 кг и практически не содержит терригеиного материала и включений нефосфатного состава. Внизу та же конкреция, снятая спереди и сбоку; отчетливо видна неправильная форма конкреций, нередко имеющих ряд сквозных отверстий.

Конкреции этого района представляют собой крепкие, плотные (удельный вес 2,62) образования умеренной твердости (около 5 по шкале Мосса). Поверхность конкреций гладкая, стекловатая, невыветрелая (то есть позволяющая считать, что их образование происходило in situ), снаружи обычно покрытая тонкой пленкой окиси марганца. Их цвет меняется от светло-бурого до черного. Конкреции в пределах одного района характеризуются общностью черт.

Как правило, они одного цвета, а по размерам они либо не превышают оолиты, либо встречаются в виде крупных обломков более 1 ядра диаметром. Самая крупная фосфоритовая конкреция, поднятая драгой с океанского дна близ Калифорнийского побережья, имеет размеры 24Х20X8 дюймов. Однако на фотографиях океанского дна нередко можно видеть и более крупные образования. Средний диаметр всех извлеченных в районе Калифорнии конкреций составляет около 2 дюймов. Вес четырех крупнейших из поднятых на поверхность конкреций менялся от 77 до 160 фунтов (Dietz et al., 1942).

Структура разных конкреций существенно неодинакова в различных образцах; более того, она неодинакова даже в конкрециях, взятых из одного ковша после драгирования. На некоторых станциях удавалось поднимать однородные кусковатые фосфориты, почти нацело сложенные массивным коллофаном и франколитом, без посторонних включений. Однако подавляющее большинство конкреций являются слоистыми, иногда конгломератовыми образованиями.

Рис. 16. Микрофотография шлифа фосфоритовой конкреции (банка Фортимайл). Отчетливо видна оолитовая структура (пятикратное увеличение).

Эти слои не концентричны и отличаются неправильностью контуров, а их толщина меняется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Помимо слоистости, почти все эти фосфориты имеют оолитоподобное строение. Однако в рассматриваемых фосфоритовых конкрециях оолиты встречаются значительно реже, чем в фосфоритах пермской формации Фосфория, где они почти нацело слагают фосфатные породы. На рис. 16 показан участок фосфоритовой конкреции оолитовой структуры из залежи банки Фортимайл.

Химический и минералогический состав

Результаты петрографического изучения шлифов, дополненные данными химического, рентгеноструктурного и дифференциального термического анализов, показывают, что каллофан, представленный изотропным карбонатным фторапатитом, является основным фосфатсодержащим минералом, присутствующим в фосфоритовых конкрециях. С каллофаном ассоциирует анизотропный минерал — франколит, также именуемый карбонатным фторапатитом. Франколит присутствует в виде образований, замещающих органические остатки и другие известковые обломки, изначально захваченные во время формирования конкреции (Dietz et al., 1942).

Таблица 6. Химический состав фосфоритовых конкреций Калифорнийского бордерленда * (Dietz et al., 1942)

Компоненты	Географическое местоположение
	банка Фортимайл	каньон Санта-Моника	каньон Редондо	банки наружных частей моря	банка Тёрти-Майл	уступ Паттон
CaO	47,35	45,43	45,52	46,58	37,19	47,41
R2O3 **	0,43	0,30	2,03	0,70	3,93	1,40
P2O5	29,56	29,19	28,96	29,09	22,43	29,66
CO2	3,91	4,01	4,30	4,54	4,63	4,87
F	3,31	3,12	3,07	3,15	2,47	3,36
Органическое вещество	0,10	1,90	2,25	0,44	0,35	1,50
Нерастворимый в HCl осадок	2,59	3,57	4,45	3,57	20,99	2,12
Сумма	87,25	87,52	90,58	88,07	91,99	90,32

* ( Состав в весовых %. Оставшиеся части представлены главным образом MgC0₃, H₂0 и растворимой Si0₂.)

** ( R означает металлы.)

В табл. 6 приведены химические анализы 6 образцов фосфоритовых конкреций, поднятых с океанского дна в районе Калифорнийского бордерленда. Все конкреции, за исключением одного образца, имеют поразительно однородный состав. Высокое содержание нерастворимого остатка в образце, взятом близ банки Фортимайл, связано с наличием в нем включений силикатных пород. Такие включения часто встречаются в фосфоритах этого района. Разность между 100% и суммой представлена, по-видимому, водой, MgO и растворимой SiO₂. Как показывает табл. 7, состав фосфоритовых конкреций вполне успешно выдерживает сравнение с химическим составом промышленно разрабатываемых фосфатных пород.

Содержание нерастворимого остатка, получаемого при кипячении относительно однородных фосфоритовых конкреций, в соляной кислоте меняется от 6 до 30%, составляя для большинства опробованных образцов в среднем около 17%. Нерастворимый остаток некоторых конкреций представлен преимущественно кластическими зернами полевых шпатов, кварца, ферромагнезиальных минералов и обломками пород. Глауконит довольно часто встречается в стяжениях фосфоритов в виде округлых зерен либо выполняет раковины фораминифер.

Таблица 7. Химический состав фосфоритов различных районов земного шара, в весовых %

Компоненты	Морское дно				Суша
	банка Фортимайл, Калифорния *	банка Агульянс, Южная Африка **	Айдахо, США *	Флорида, США *	СССР *	острова Кюрасао ***	Тунис ***	Марокко ***
CaO	47,4	37,3	48,0	36,4	27,9	50,0	44,3	51,6
R2O3	0,43	9,4	1,2	12,7	3,5	—	—	—
P2O5	29,6	22,7	32,3	31,2	17,9	37,9	29,9	32,1
CO2	3,9	7,1	3,1	2,2	3,7	3,9	5,8	5,5
F	3,3	—	0,5	2,0	2,0	0,7	3,6	4,2
Органическое вещество	0,1	—	—	6,2	3,2	—	—	—
Сумма	84,73	76,5	85,1	90,7	58,2	92,5	83,6	93,4

** ( Murray, Renard, 1891.)

Нерастворимые остатки многих фосфоритовых конкреций содержат аморфный кремнезем, углистый материал, кремнистые органические остатки — диатомовые, радиолярии и спикулы губок. Следует отметить, что состав нерастворимых остатков фосфоритовых конкреций в общем близок к нерастворимым остаткам рыхлых песков, ассоциирующих с этими конкрециями (Emery, Dietz, 1950). В фосфоритовых конкрециях встречается немало фораминифер преимущественно миоценового времени, однако известны также и конкреции с включениями четвертичных фораминифер. Эмери и Дитц (1950) указывают также на возможность формирования фосфоритовых конкреций и в настоящее время.

Распространение

Трудно установить сколько-нибудь отчетливую связь между распространением фосфоритовых конкреций и особенностями рельефа океанского дна близ Калифорнийского побережья. Фосфориты встречаются на вершинах и склонах банок, крутых откосах, являющихся поверхностями сбросов, стенках подводных каньонов и на участке резкого погружения континентального шельфа. Однако следует заметить, что все это участки существенно ослабленной седиментации (Dietz et al., 1942), где с особой отчетливостью проявляются океанские донные течения. Влияние течений состоит прежде всего в том, что они препятствуют постоянному накоплению осадков (Shepard, 1941). В подобных условиях, встречающихся около прибрежных отмелей, банок, вдоль крутых склонов и некоторых подводных возвышенностей, происходит медленное накопление электрически заряженных фосфатных коллоидальных частиц, причем кластическая седиментация не препятствует этому процессу. На рис. 17 показано расположение станций в районе Южно-Калифорнийского побережья, где проводилось драгирование фосфоритов; на карте выделены участки океанского дна, в которых, как полагают, должны быть встречены высокие концентрации фосфатов.

Рис. 17. Карта морского дна района Южной Калифорнии (Emery, 1960). 1 — станции сбора фосфоритовых конкреций; 2 — возможные залежи фосфоритов; М — места взятия образцов, содержащих миоценовые и более поздние фораминиферы; Р — плиоценово-четвертичные фораминиферы Глубина указана в футах.

И хотя нельзя отрицать, что теоретически фосфоритовые конкреции могут образовывать в некоторых глубинных участках океанского дна скопления или даже нагромождения, все же нет никаких прямых доказательств, подтверждающих это допущение. Напротив, все имеющиеся данные свидетельствуют, что фосфоритовые конкреции располагаются на океанском дне в виде одиночного слоя, толщина которого не превышает диаметр конкреций и который залегает на поверхности ассоциирующих с ним кластических осадков.

Рис. 18. Фотография дна океана; 32°40′ с. ш., 118°01′ з. д.; глубина 650 футов, северо-западное окончание банки Фортимайл (фото Лаборатории электроники ВМФ США). На сфотографированной площади (4X4 фута) поверхностная концентрация фосфоритов составляет 30 фунтов на 1 кв. фут.

Образцы фосфоритовых конкреций поднимались в районе Калифорнийского побережья более чем со 125 станций. В то же время значительные количества фосфоритов, измеряемые весом в несколько тонн, были подняты драгами лишь из одной залежи. Несомненно, что фосфориты распространены и во многих других участках океана, там, где еще не производился отбор образцов донных осадков либо где они были ошибочно определены как черные или бурые кремни или известняки. Известная область развития фосфоритовых конкреций протягивается от мыса Рейес севернее Сан-Франциско на юг ют устья Калифорнийского залива, то есть на расстояние, превышающее 1300 миль. В пределах этой полосы фосфориты образуют залежи, начинающиеся в нескольких милях от берега и протягивающиеся до внутреннего края континентального склона.

Рис. 19. Фотография дна океана; 32°36,7′ с. ш., 117°56,5′ з. д.; глубина 830 футов, юго-западная часть банки Фортимайл (фото Лаборатории электроники ВМФ США). На сфотографированных 16 кв. футах площади общее количество фосфоритовых конкреций составляет 80 фунтов. По-видимому, оценка поверхностной концентрации фосфоритовых конкреций несколько занижена в связи с относительно большой глубиной. Кроме того, фосфоритовые конкреции, очевидно, в значительной Мере погребены под кластическими осадками, накопление которых происходит более интенсивными темпами в пониженных участках дна и на подводных склонах баики, поскольку с глубиной скорость водных течений уменьшается.

Наибольшая глубина, с которой были подняты фосфориты в районе Калифорнийского побережья, составляет 8400 футов, минимальная — около 190 футов. Последняя отмечалась в 15 милях мористее Санта-Моники. Экспедиция «Челленджер» поднимала фосфоритовые конкреции с глубины 11400 футов около подошвы континентального склона близ мыса Доброй Надежды (Murray, Renard, 1891). Можно полагать, что фосфоритовые конкреции со столь значительных глубин могли быть снесены вниз по континентальному склону вследствие оползаний осадков или перенесены суспензионными, мутьевыми, потоками, но, очевидно, не могли образоваться на таких глубинах.

Таблица 8. Подсчеты рудных запасов фосфоритовых конкреций в пределах Калифорнийского бордерленда при различных величинах поверхностной концентрации

Поверхностные концентрации		Запасы пригодные для разработки, млн. т
фунт/кв. фут	тыс. т/кв. милю
1	14	50,4
2	28	101,0
5	70	252,0
10	140	504,0
20	280	1010,0
30	420	1512,0

Данные драгирования и подводного фотографирования позволяют выделить определенные участки весьма значительных скоплений фосфоритов в области океана, примыкающей к побережью Южной Калифорнии. К таким участкам относятся, например, банки Фортимайл и Тёрти-Майл. На рис. 18 и 19 показаны фосфоритовые конкреции банки Фортимайл, находящейся в 40 милях строго на запад от Сан-Франциско. К сожалению, недостаток имеющихся данных не позволяет произвести точный подсчет запасов фосфоритов в этой области океана, так что сделанные оценки можно рассматривать лишь как ориентировочные. Площадь, в пределах которой оправдана промышленная эксплуатация фосфоритовых накоплений, можно приблизительно оконтурить на севере 38-й параллелью, а на юге 32°30′ с. ш., западная граница проходит по изобате 6000 футов, а восточная совпадает с береговой линией Калифорнии. Следует отметить, что ранее извлечение фосфоритов проводилось лишь строго в прибрежной зоне Калифорнии. Оконтуренная территория составляет примерно 36 тыс. кв. миль. На основании допущения о величине покрытия фосфоритами лишь 10% этой площади (с учетом благоприятного для формирования фосфоритовых конкреций рельефа океанского дна) была рассчитана табл. 8. Таблица позволяет определить количество фосфоритов, которое может быть найдено при различных их концентрациях в пределах данной площади. В работе Меро (Mero, 1960а), по данным подводных фотографий залежей фосфоритовых конкреций близ банки Фортимайл (10 станций), установлено, что величина поверхностной концентрации фосфоритов меняется от 5 до 30 фунтов (в среднем 22) на каждый квадратный фут поверхности океанского дна. В 1960 г. Эмери (Emery, 1960) подсчитал, что около 6 тыс. кв. миль дна океана, примыкающего к Южно-Калифорнийскому побережью, покрыто фосфоритовыми конкрециями и что запасы этих конкреций составляют примерно 1 млрд. т.

Экономика добычи океанских калифорнийских фосфоритов

Несмотря на то что фосфоритовые гальки встречаются в нескольких районах Калифорнии, в частности в округах Лос-Анджелес и Монтеррей, пригодных для промышленной разработки фосфоритовых залежей в этом штате нет. Поэтому в Калифорнию приходится ввозить фосфатные породы, причем транспортные расходы удваивают стоимость сырых руд.

Стоимость фосфатной породы определяется главным образом содержанием в ней Р₂O₅. Так, фосфатная порода из Юты, с содержанием Р₂O₅, равным 31%, оценивается на месте добычи в 7,30 долл. за 1 т. В Калифорнии та же порода стоит уже около 15 долл. За 1 т. Иными словами, стоимость провоза в этом случае составляет немногим более половины исходной стоимости. В настоящее время темпы потребления Р₂O₅ штатом Калифорния составляют ежегодно около 140 тыс. т. Около 70% этого количества, или примерно 100 тыс. т, идет на производство удобрений. Принимая среднее содержание Р₂O₅ в морских фосфоритах равным 29%, можно рассчитать, что годовая потребность калифорнийского рынка в фосфоритах составит примерно 350 тыс. т.

В докладе, освещающем экономические вопросы добычи фосфоритов из района Калифорнийского бордерленда, указывалось, что стоимость добычи 1 т породы будет меняться в интервале 4-7 долл. в зависимости от глубины и применяемых методов эксплуатации (Mero, 1960а). Транспортные расходы по доставке фосфатного сырья в Лос-Анджелес или в Сан-Франциско составят примерно 1 долл. на каждую тонну. Эксплуатация фосфоритовых залежей на глубине около 1000 футов потребует капитальных вложений на общую сумму 3,5 млн. долл. При этом годовое возмещение этих инвестиций после вычета государственного налога США и налога штата Калифорния составит примерно 40%. Приведенные расчеты справедливы при условии, что цены на фосфатные породы будут конкурентно устанавливаться на основе содержания в них фосфора, что к тому времени сохранятся существующие источники фосфатного сырья и что годовая добыча этих пород составит около 400 тыс. т.

Вследствие относительно высокой стоимости сухопутных перевозок в Соединенных Штатах рынок сбыта океанских фосфоритов окажется, по-видимому, ограниченным только пунктами, доступными для водного транспорта. Потребителями прежде всего станут штаты Калифорния, Вашингтон и Орегон. Существенные заявки можно Ожидать также от стран Центральной Америки и Мексики, в которых ежегодное потребление фосфатных пород достигает 250 тыс. т. Перспективным партнером является Япония, в настоящее время ежегодно импортирующая более 2 млн. т фосфатных пород, причем основная масса этого вида сырья поступает из Флориды. Серьезными рынками для продажи калифорнийских фосфоритов может быть ряд азиатских стран, в том числе Тайвань и Филиппины. В 1961 г. потребность всех стран Тихого океана в фосфатных породах составила около 2,5 млн. т, или, в денежном выражении, примерно 20 млн. долл.

Но далеко не все океанские фосфоритовые залежи, разведанные близ Калифорнийского побережья, являются рентабельными для разработки. Некоторые фосфориты содержат трудноотделимые от фосфатного вещества обломочные примеси; ряд залежей имеет очертания крайне ограниченных по площади полосок, а часть накоплений фосфоритов залегает в условиях столь сложного рельефа океанского дна, что разработка их не дает ощутимого эффекта. По-видимому, лишь 10% фосфоритовых залежей окажутся заслуживающими промышленной эксплуатации, но следует иметь в виду, что запасы в каждом из этих месторождений должны быть достаточно велики, чтобы их разработка привлекла к себе предпринимателей. Произведенные подсчеты, однако, показали, что даже эти 10% обеспечат эксплуатацию залежей в течение 200 лет при ежегодной добыче фосфоритов в 500 тыс. т.

Мировые запасы фосфоритов океанского дна

Площадь континентальных шельфов земного шара равна примерно 10 млн. кв. миль. Если по аналогии с океанскими месторождениями у берегов Калифорнии допустить, что 10% этой площади занято фосфоритовыми залежами, что в этом случае запасы фосфоритов континентальных шельфов земного шара составят примерно 3*10 11 т. Если же 10% этих количеств окажутся экономически рентабельными для разработки, то запасы фосфоритов на дне Мирового океана будут исчисляться в 3*10 10 т. При современных темпах потребления этих количеств вполне хватило бы для удовлетворения мировой потребности в фосфоритах на 1000 лет вперед.

Источник