Введение. 1. Состав, структура и классификация фосфатных пород .. ..7

Реферат

на тему:

«фосфатные породы».

Выполнил: студент гр.3.5.

Морин М.Л.

Проверил: д., к.г-м.н.

Аржавитина М.Ю.

Уфа-2011

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

1. Состав, структура и классификация фосфатных пород……………..…..7

2. Происхождение и распространение фосфоритов……………………..…9

Заключение………………………………………………………….……….11

Список литературы………………………………………………….………12

Введение

Фосфатными породами считаются породы, обогащенные фосфатами кальция. Осадочные образования, морские и континентальные, содержащие не менее 5-12% до 35% P₂O₅называются фосфоритами. Общая формула фосфатов кальция Ca(PO₄, CO₃)₃(F, Cl, OH).

Ниболее распространены коллофан-коллоидная разновидность фосфата кальция и ее кристаллический аналог франколит Ca₅(PO₄, CO₃)₃(FOH). Указывается на присутствие в составе франколита фтора. В состав фосфатов входят также фторапатит, хлорапатит и гидроксилапатит. Как правило, есть примесь песчано-алевритового материала, цементируемого фосфатным веществом, примеси опала, халцедона, кварца, хлорита, глауконита, сульфидов железа и тяжелых металлов.

По условиям залегания, особенностям образования и способам концентрации фосфатного материала выделяется несколько литологических типов фосфоритов: пластовые, конкреционные, зернистые, ракушняковые, афанитовые. Фосфатное вещество в них отличается разнообразием и формами выделения. Это может быть поровый цемент, либо скопления фосфатизированных створок раковин, рыбных остатков, скопления фосфатных стяжений, конкреций, оолитов.

Фосфориты преимущественно гидроксил-апатитового состава присутствуют в современных океанических и морских осадках глубоководного шельфа в виде конкреций и желваков различной формы и размеров. Карбонатапатит входит в состав терригенных и глауконитово-терригеных формаций платформ, также слагает пластовые фосфориты океанических поднятий. На континентах (в поверхностных условиях) известны карстовые, натечные, метасоматические фосфориты, образования кор выветривания, концентрации экскрементов летучих мышей и птиц (гуано). Известны также крупные скопления фосфатизированных рыбных остатков (костяные брекчии), костного рыбного детрита с повышенными содержаниями радиоактивных элементов в отложениях морского шельфа. Костяные брекчии могут иметь озерно-речное происхождение.

По морфологии скоплений, структурам фосфатных агрегатов, отражающим условиям образования, выделяют пластовые, конкреционные и зернистые фосфориты.

Пластовые фосфориты включают пласты мощностью от нескольких сантиметров до 15-17 м. Эти фосфориты могут быть белыми, серовато-белыми микрозернистыми (фосфориты Кольского полуострова), темно-серыми почти черными оолитовыми с примесью кремнезема м доломита (фосфориты Казахского Каратау). Пластовые фосфориты артинских слоев Урала – темно-серые тонкослоистые, слойки фосфоритов чередуются со светлыми прослойками карбонатов.

Конкреционные (желваковые) фосфориты залегают в виде конкреций, группирующихся в слои, горизонты в песчано-глинистых и в глинисто-карбонатных толщах платформенных отложений. Горизонты конкреционных образований, сливаясь, образуют пластообразные «плиты». Желваки, конкреции фосфорита имеют черный, черно-бурый, коричневый цвет за счет примеси органического вещества, часто битумного ряда. При образовании конкреционных фосфоритов, пластов, плит отмечается перемыв конкреций, их перераспределение, с резким обогащением в пределах отдельных участков.

Зернистые фосфориты отличаются участием в их сложении округлых комочков коллофана, возможно копролитов, оолитов и пизолитов. Размеры таких обособлений – зерен незначительны от 0, 1 до 1 мм. В отдельных случаях «зерна» фосфоритов этого типа могут достигать в диаметре 1-2 см. выполняющий материал в зернистых фосфоритах представлен бесструктурным коллофаном (франколит), либо кальцитом. Сплошные массы бесструктурного черного с примесью органики коллофана могут образовать слои и пласты афанитовых (фарфоровидных) микрозернистых фосфоритов. Размеры зерен в таких структурах 0, 003-0, 005 мм и менее.

Среди рыхлых песков и песчаников обнаружены пласты ракушняковых фосфоритов мощностью 1-2 м. Фосфатизированные створки раковин брахиопод слабо и неравномерно сцементированы кальцитовым цементом с примесью хорошо окатанных зерен кварца. Фосфатный материал представлен коллофаном и частично франколитом.

Фосфаты в осадочных породах могут находиться в виде отдельных рассеянных в известняках, мергелях, песках, песчаниках стяжений различной формы и размеров. Иногда скопления фосфоритов представлены окатанной в различной степени галькой с блестящей поверхностью. Рассеянные и перемытые фосфатные зерна обычно черного цвета, содержат примесь песчаных частиц, чешуек слюды, раковинный детрит и спикулы губок.

Фосфор тесно связан с живым веществом, входя в состав тканей, клеток организма, молекул ДНК, РНК, АТФ, нуклеиновых кислот и других компонентов живого вещества. В составе остатков организмов в морских водоемах ежегодно накапливается 1 млн. тонн фосфора, примерно столько же сносится с континентов. Здесь отчетливо видна роль биогенного фактора в формировании фосфатных пород.

В основном фосфориты имеют биохемогенное, хемогенное, биогенное морское происхождение. Они накапливаются преимущественно в илистых осадках за счет осаждения солей фосфора из морской воды. В незатвердевшем илу происходит перераспределение фосфатов и образование стяжений вкруг песчинок, обломков, обрывков органики, замещение фосфатным веществом органических остатков. Процесс, начинаясь в стадию седиментогенеза (сингенез), продолжается в диагенезе.

Формирование фосфоритов происходит в морских бассейнах нормальной солености в зоне шельфа, т.е. в мелководной его части. Представления об условиях и источниках фосфатонакопления неоднозначны. Считается, что морская вода в интервале глубин 400-1000 м обогащается фосфатами и углекислотой при подъеме глубинных морских вод, насыщенных этими компонентами за счет разложения микропланктона. В зоне шельфа при повышении температуры и снижении давления фосфаты и карбонаты кальция, достигая предела насыщения, осаждаются хемогенным путем.

Ход процесса фосфатонакопления и условия его протекания были уточнены при изучении современных океанических осадков побережья Атлантики. Зоны усиленного накопления фосфатов связаны с подъемом глубинных океанических вод, обогащенных вод, обогащенных фосфором (зоны апвелинга). В результате бурно развивается фито- и зоопланктон за счет извлечения этого элемента жизни из морской воды. Отмирание планктона обогащает фосфором донные илы, определяя биогенный механизм фосфатообразования. При распаде органического вещества содержащийся в нем фосфор переходит в раствор, обогащая поровые воды. Фосфаты кальция поровых вод в локальных микроочагах с повышенными значениями величины кислотности-щелочности pH выпадают в осадок с последующей литификацией, уплотнением, дегидратацией фосоритоносных отложений.

Н. М. Страхов обосновал зависимость образования фосфоритоносных пород и типов фосфоритов от условий литогенеза. Конкреционные фосфориты, возникающие при малой интенсивности фосфатонакопления за счет перераспределения вещества в диагенезе, он связал с литогенезом в гумидных климатических зонах, определяющих, по его мнению, слабый поток глубинных вод и некоторое опреснение в прибрежных зонах морских бассейнов за счет поступления значительных масс пресных речных вод. Осадкообразование в морских бассейнах аридной климатической зоны характеризовалось интенсификацией фосфатонакопления в условиях отсутствия опреснения в области накопления фосфатов оолитового, микрозернистого или зернистого строения. Также, как в фосфоритах аридных зон, образуются фосфориты желваковые, ракушечные, но в существенно подчиненных, по сравнению с гумидным фосфатонакоплением, количествах.

1. Состав, структура и классификация фосфатных пород.

К фосфатным породам относятся различные осадочные образования морского и наземного происхождения: пластовые, конкреционно-жел-ваковые фосфориты и костяные брекчии. Обычно к фосфатным относят породы, содержащие не менее 10% Р2О5. Классификация их основана на генезисе, минеральном составе и текстурно-структурных признаках.
Главные породообразующие минералы фосфатных пород — соли фосфатной кислоты: гидроксилапатит, карбонатапатит, ряд минералов, близких к ним, — даллит (подолит), курскит, штаффелит (франколит) и аморфный фосфат — коллофанит. Важная составная часть фосфоритов — карбонаты кальция, магния и железа.
Второстепенными минералами могут быть опал, халцедон, кварц, глауконит, сульфиды железа и тяжелых металлов, органическое вещество и терригенные частицы гравийной, песчаной и алеврито-глинистой размерности. Последние являются существенной: составной частью желваковых фосфоритов.
Фосфориты содержат Р2О5 от 10 до 40% и часто обнаруживают повышенные концентрации редкоземельных и радиоактивных элементов (особенно костяные брекчии).

Они весьма разнообразны по внешнему виду и текстурно-структурным признакам. Среди них встречаются породы белого, серого, темно-серого, черного, зеленовато-серого цвета. Они могут напоминать конгломерат, песчаник, аргиллит. Чтобы не пропустить фосфориты, следует в поле проводить качественную реакцию на содержание в породе фосфора. Для этого порошок породы смачивается молибденовокисльш аммонием с крепкой азотной кислотой. Наличие фосфора определяется по появлению ярко-желтого осадка.

Текстуры и структуры фосфоритов — слоистые, конкреционные (и желваковые), оолитовые, псевдооолитовые, сферолитовые, реликтово-органогенные, органогенные, обломочные. Залегают они среди глауконитовых, обломочных и карбонатных пород. Иногда фосфатное вещество является цементом в обломочных и глауконитовых породах.
Пластовые — геосинклинальные фосфориты залегают в виде пластов мощностью от нескольких сантиметров до 15—17 м, окрашены обычно в темные тона. Макроскопически похожи на песчаники, кремень, яшму. В шлифе видно, что они состоят из комочков (псевдооолитов) почти изотропного фосфата, окруженного оболочкой из поляризующего свет фосфата. Эти комочки сцементированы аморфным фосфатом.
Желваковые фосфориты распространены в платформенных отложениях. Их разделяют на кварцево-песчаные, кварцево-алеври-товые и глауконито-песчаные. В шлифе видно, что образовались они в результате местной цементации обломков и глауконита фосфатным веществом. Последнее чаще всего представлено минералом курскитом или подолитом.
Костяные брекчии — породы желто-серого, желто-бурого цвета, довольно пористые с сравнительно небольшим удельным весом, состоят главным образом из позвонков рыб, реже других костей (черепа, челюсти), сцементированных карбонатным, песчано-глини-стым или фосфатным цементом. Фосфаты костей представляют собой гидроксил — апатит.
Костяные брекчии залегают обычно в виде сравнительно тонких прослоек или линз среди терригенных и карбонатных пород.
Костяные брекчии в ископаемом состоянии встречаются довольно редко и поэтому, как правило, не имеют практического значения.

2. Происхождение и распространение фосфоритов

Существует несколько гипотез происхождения фосфоритов.
Рассмотрим две из них.

1. Биогенная гипотеза Меррея, Кайе, Архангельского. Согласно этой гипотезе образование фосфоритов происходит в морских водоемах в результате гибели и разложения организмов, освобождения P2O5, накопленного в телах организмов, и выпадения его в осадок в виде фосфатных минералов. Обилие фосфоритов наблюдается в местах массовой гибели организмов — при встрече теплых я холодных течений.
2. Гипотеза Казакова. Поверхностные воды морей и океанов бедны P2O5 (5—10 мг/м3). С глубиной содержание его заметно повышается, достигая на глубине 500 м 300 мг/м3. Одновременно падает температура воды, а давление увеличивается. Все это приводит к возрастанию парциального давления СО2 (на глубине 500 м оно равно 122, 6 * 10 Па). Высокое парциальное давление СО2 препятствует осаждению карбонатов и фосфатов. При подъеме вод на шельфе (глубина 50—250 м) парциальное давление углекислоты уменьшается и происходит осаждение сначала карбонатов, а затем и фосфатов.

Источником P2O5 в морской воде является разложение планктонных организмов.
В сущности обе гипотезы сходны — источником фосфора являются организмы. Разложение их пополняет запас фосфора в морской воде, из которой фосфатные минералы осаждаются химическим путем (биохемогенные гипотезы).
Однако прямое осаждение фосфатных минералов из морской воды вряд ли возможно, так как концентрация P2O5 в морской воде далека от насыщения. Скорее всего осаждение фосфатных минералов происходит в осадке в раннем диагенезе из иловых растворов, где концентрации P2O5 в четыре-пять раз выше, чем в морской воде (до 1000—1200 мг/м3).
Наиболее крупные месторождения пластовых фосфоритов известны в кембрии (Казахстан), в пермских отложениях Скалистых гор (США), в верхнем мелу и палеогене северной Африки.
Конкреционные фосфориты встречаются значительно чаще. В СССР месторождения их известны в силуре (первичные) и мелу (вторичные) Подолии, в меловых и палеогеновых отложениях Дне-провско-Донецкой впадины и окраин Донбасса, в меловых и палеоген-неогеновых отложениях Поволжья, Актюбинской области и др.
Месторождения костяных брекчий известны также в неоген-палеогеновых отложениях окрестностей г. Змиева, Харьковской области (из костей рыб), и во многих пещерах (из костей млекопитающих).
Скопления костей позвоночных описаны в девонских отложениях Подолии, в пермских осадках бассейна Северной Двины, в мезозойских отложениях Монголии.

Заключение
Фосфориты используются как агрономическая руда. Фосфориты используют для получения фосфорных удобрений для сельского хозяйства, фосфора, фосфорной кислоты, применяемых в различных отраслях промышленности.

Известно более 20 крупных фосфоритоносных бассейнов с запасами фосфора более 100 млн. тонн, в основном в отложениях венд-кембрия, перми, мелового и палеогенового периодов.

Крупные месторождения пластовых фосфоритов, связанные с глинисто-кремнисто-карбонатными толщами кембрия, найдены в Казахском Каратау, в Скалистых горах США. Конкреционные фосфориты известны на Русской платформе – в Кировской и Московской областях, на Украине, в Поволжье, в Актюбинской области.

Список литературы

1.Логвиненко Н. В. Петрография осадочных пород. Издательство «Высшая школа», 1984.

2. Бетехтин А.Г. " Курс минералогии", Государственное Издательство геологической литературы, Москва, 1951, 542 с.