Фосфори́товые ру́ды, природные скопления фосфатных пород (фосфоритов), по горно-техническим условиям и содержанию Р₂О₅ пригодные для промышленной разработки. Фосфориты состоят в основном из скрыто- и микрокристаллической массы фосфатного вещества (минералы группы апатита), а также зёрен кварца, глауконита, кальцита, глинистых и других минералов. Часть фосфора в фосфатных минералах (фтор-апатит, франколит, курскит, гидроксил-апатит, карбонат-апатит) обычно изоморфно замещена углеродом; характерно присутствие изоморфного урана. Содержание Р₂О₅ в фосфоритах не превышает 35 %.

Образование

Фосфориты бóльшей частью являются морскими осадками, сформировавшимися путём химического и механического осаждения минерального вещества и биохимических процессов. Резко подчинённую роль играют остаточные и инфильтрационные образования в корах выветривания. Важнейшими факторами образования и существования фосфоритов являются тесно связанные климатические, палеогеографические и фациально-литологические условия. Палеогеографические реконструкции показывают, что крупнейшие скопления фосфоритовых руд возникали на океанических шельфах в условиях мощного апвеллинга, характерного для экваториального пояса Земли.

Общая характеристика месторождений фосфоритовых руд

Месторождения фосфоритовых руд по запасам Р₂О₅ (млн т) разделяются на весьма крупные (свыше 100), крупные (100–50), средние (50–10) и мелкие (менее 10). Среди промышленных скоплений (залежей) фосфоритов различают микрозернистые, зернистые, желваковые, ракушечные, галечниковые, а также рыхлые и каменистые в корах выветривания. Все они связаны с определёнными формациями горных пород. В мировом балансе запасов фосфоритовых руд резко преобладают зернистые фосфориты (до 60 %), доля микрозернистых фосфоритов – около 30 %, желваковых – около 5 %, галечниковых – 3,5 %, ракушечных – 1,5 %.

Одним из главных оценочных критериев качества фосфоритовых руд является массовая доля Р₂О₅. Содержание Р₂О₅ (по массе) в зернистых рудах – 23–34 %, микрозернистых – 20 %, желваковых – 10 %. Для желваковых фосфоритов, из которых путём простого помола получают удобрение, называемое «фосмукой», существенное значение имеет массовая доля Р₂О₅, растворимого в лимонной кислоте.

Типы руд

Зернистые фосфоритовые руды сложены округлыми фосфатными зёрнами (пеллетами, оолитами и др.) и фосфатными органогенными обломками размером от 0,1 до 10 мм, сцементированными скрытокристаллическими фосфатами (франколитом), кварцем, халцедоном, кальцитом и другими минералами. Зернистый фосфорит. Кембрий (провинция Юннань, Китай).Зернистый фосфорит. Кембрий (провинция Юннань, Китай).Содержание Р₂О₅ (по массе) от 15–18 до 23–32 %. Нередко в этих рудах в качестве попутных компонентов присутствуют уран и ванадий. Внешне зернистые фосфориты напоминают разнозернистые светлоокрашенные песчаники. Наиболее широко они развиты в крупнейшей Аравийско-Африканской фосфоритоносной провинции, где входят в состав верхнемеловых – палеогеновых карбонатных и терригенно-карбонатных формаций. Месторождения зернистых фосфоритовых руд состоят из 3–4 сближенных пластов мощностью от 0,5–1 до 10–12 м (редко до 30 м). Продуктивные отложения имеют пологое залегание и протяжённость в несколько десятков километров. Руды легко обогатимы. Месторождения весьма крупные и крупные по запасам; типичные представители: Хуригба (Марокко), Бу-Краа (Западная Сахара), Джебель-Онк (Алжир), Джерой-Сардара (Узбекистан) и др. Им принадлежит главенствующая роль в мировых запасах фосфатного сырья.

Микрозернистые фосфоритовые руды состоят из мельчайших (0,01–0,1 мм) фосфатных зёрен – оолитов, сцементированных фосфатно-карбонатным или фосфатно-кремнистым микрокристаллическим веществом. Главный фосфатный минерал – франколит, помимо которого как в оолитах, так и в цементе присутствует кварц, халцедон, кальцит, доломит, гидрослюды и другие минералы. Содержания Р₂О₅ (по массе) от 14–16 до 24–25 %; нередко отмечается до 0,2 % U₃O₈. Макроскопически эти руды разнообразны, по своему облику напоминают окремнелые известняки, доломиты, яшмы, кремни и другие породы. Характерны для древних фосфоритоносных бассейнов (Саянский в России, Каратауский фосфоритоносный бассейн на юге Казахстана, Фосфория в США, Джорджина в Австралии и др.) в полях развития кремнистой и кремнисто-карбонатной осадочных формаций. Месторождения микрозернистых фосфоритовых руд венд-кембрийского и пермского возраста включают 1–6 фосфоритовых горизонтов мощностью до 25–30 м и протяжённостью до 10 км. Пласты руд смяты в складки с пологими и крутыми падениями крыльев и осложнены разломами. Месторождения крупные по запасам; типичные представители: Куньян (КНР), Мелроуз, Дуклак (США), Бурэнхан (Монголия), Дачис (Австралия), Чулактау, Аксай, Коксу, Жанатас, Кокджон (Казахстан).

Желваковые фосфоритовые руды состоят из конкреций, стяжений фосфатного вещества, фосфатизированных органических остатков размером 0,5–5 см, иногда до 15 см. Вмещающие отложения – глауконит-кварцевые пески, глины, аргиллиты. Иногда желваки (конкреции) срастаются, образуя фосфоритную плиту. Желваковый фосфорит. Месторождение Дмитриевское (Курская область, Россия). Образец из коллекции Н. Х. Дампель. Фото: Л. Р. Колбанцев.Желваковый фосфорит. Месторождение Дмитриевское (Курская область, Россия). Образец из коллекции Н. Х. Дампель. Фото: Л. Р. Колбанцев.По составу нефосфатных примесей выделяют глинистые и песчанистые (кварцевые, кварц-глауконитовые) желваки. Фосфатные минералы – курскит, гидроксил-апатит, карбонат-апатит и др. Содержание Р₂O₅ (по массе) в исходной руде 8–14 %, в первичном концентрате (желваки) – 16–22 %. Желваковые фосфориты – платформенные образования, связанные с терригенной глауконитовой формацией; наиболее широко развиты среди верхнеюрско-нижнемеловых осадочных толщ Восточно-Европейской платформы (Вятско-Камское месторождение, Егорьевское месторождение и др.). Месторождения образованы субгоризонтальными пластообразными и линзовидными залежами фосфоритов протяжённостью от нескольких километров до нескольких десятков километров. Мощность продуктивных тел от 0,1–0,25 до 2 м. Руды бедные и труднообогатимые. Крупные месторождения (Вятско-Камское в России, Чилисайское в Казахстане) разрабатываются для производства фосфоритовой муки.

Ракушечные фосфоритовые руды характеризуются низким содержанием P₂O₅ (4–14 %), однако легко обогащаются флотацией с получением концентрата (Р₂О₅ до 32 %). Их образование происходило в специфических палеогеографических и гидродинамических условиях путём накопления фосфатизированных детрита и раковин брахиопод в кварцевом песке. Ракушечные фосфориты широко распространены в Прибалтике (Кингисеппское месторождение в России; Раквере, Тоолсе в Эстонии), где они приурочены к отложениям нижнего ордовика. Месторождения представлены протяжёнными, горизонтально залегающими телами мощностью от 1 до 12 м, выдержанными на десятки километров.

Особо выделяются богатые галечниковые фосфоритовые руды. Они сложены окатанной галькой и гравием песчано-фосфатного вещества и фосфатизированных ископаемых остатков организмов. Содержание Р₂О₅ в рудах может достигать 32–33 %. Их образование связывают с разрушением и переотложением зернистых фосфоритов в озёрных пресноводных бассейнах. Классическим районом развития галечниковых фосфоритовых руд является Центральная Флорида в США, где пологие залежи фосфоритов пластообразной и лентовидной формы мощностью 7–9 м занимают площадь 18 км². Среднее содержание Р₂О₅ (по массе) 15 %, U₃O₈ – до 0,11 %. Месторождения крупные и средние по запасам; являются основой фосфатно-сырьевой базы США – одного из ведущих мировых продуцентов фосфатного сырья. Типичные представители – месторождения Поулк, Ли-Крик и др.

В гипергенных условиях коры выветривания при разрушении, растворении и выносе нефосфатных минералов происходит вторичное обогащение фосфоритов с образованием их рыхлых (остаточных) разновидностей, а при растворении и переотложении фосфатного вещества возникают каменистые (инфильтрационные и метасоматические) разновидности. Каменистые фосфориты – твёрдые и крепкие, внешне напоминают яшму, известняк, кремень; залегают в виде обломков среди песчано-щебнистых пестроокрашенных рыхлых фосфоритов. Рыхлые и каменистые фосфоритовые руды содержат 14–30 % P₂О₅ (по массе), образуя площадные, линейные и карстовые залежи мощностью 10–40 м в приповерхностных частях фосфоритсодержащих карбонатных толщ. Мелкие и средние по запасам месторождения таких фосфоритовых руд имеются в России (Обладжанское, Телекское, Белкинское, Ашинское), в США (Флорида, Теннесси) и в других странах.

Другие природные источники фосфатов

Природным источником фосфатов также являются комплексные песчаниково-зернистые фосфат-титан-циркониевые руды. Месторождения подобных руд установлены в верхнемеловых отложениях Днепровско-Донецкого бассейна (Унечское месторождение в Брянской области, Россия); их полого залегающие пластовые залежи мощностью 0,3–5 м сложены комплексными фосфатными рудами с бедными и убогими содержаниями Р₂О₅ (4–12 % по массе), но с потенциально промышленными содержаниями попутных компонентов – ZrO₂ и TiO₂, заключённых в зёрнах циркона, ильменита и лейкоксена, покрытых плёнками фосфатного вещества.

Резко подчинённую роль в общем балансе фосфатного сырья имеют «островные фосфориты» – крупные скопления гуано и пещерные продукты выделений морских птиц, приуроченные главным образом к островам (о. Рождества, Австралия; о. Науру, Океания, и др.) и прибрежным районам низких широт. Свежие экскременты содержат около 22 % N и 4 % Р₂О₅ (по массе). В результате их быстрого разложения доля фосфата возрастает, а азота – уменьшается. Современное гуано содержит 10–12 % P₂O₅, а выщелоченное – 20–32 %. Минералогия гуано сложна: в слабо разложившееся гуано входят растворимый аммоний, щелочные оксалаты, сульфаты, нитраты, магнезиальные и аммоний-магнезиальные фосфаты; сильно разложившееся состоит главным образом из фосфатов кальция: монетита – H₄СаРO₄, витлокита – Са₃(РO₄)₂ и др. Крупнейшие месторождения гуано имели первоначальные запасы в несколько сотен тысяч тонн; большинство их уже выработано. В последние десятилетия на западном побережье Северной Америки и Африки выявлен новый, потенциально перспективный источник фосфатного сырья – прибрежно-морские илы, обогащённые фосфором.

Использование фосфоритовых руд

Фосфоритовые руды являются господствующим мировым сырьём для получения фосфатных и фосфатсодержащих (комплексных) удобрений (более 90 % мировой добычи), а также для производства фосфорной кислоты, жёлтого фосфора, кормовых фосфатов и фосфатсодержащих химических соединений.