CC BY
68
------------------------------------- © Г.Ф. Склярова, 2007
УДК 622.013 (571.6)
Г.Ф. Склярова
ФОСФАТНО-КАРБОНАТНЫЕ ПОРОДЫ ЮГА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА - ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ТИП МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ДЛЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
~П России в общем балансе агроруд, используемых для полу-
Х-#чения фосфорных удобрений, преобладают апатиты, добываемые на Кольском п-ове. Экономические реалии настоящего времени требуют от регионов-потребителей удобрений предельной экономии их стоимости и транспортировки. Этим определяется актуальность изыскания в регионах собственных источников фосфатного сырья для производства смешанных удобрений, в том числе и нетрадиционных геолого-промышленных типов, имеющих региональное или местное народно-хозяйственное значение.
Для экономически освоенной сельскохозяйственной зоны юга Дальнего Востока экспериментальными опытами (ДальНИИСХ, ДВ филиал ВНИИПТИХИМ, ДВИМС) установлена возможность использования в сельском хозяйстве фосфатно-карбонатных пород, месторождения которых известны в восточной части Буреинского массива (Архаринское в Амурской области), на Малом Хингане (Бурунбавское, Тигровая Падь, Гремучинское и др. в Еврейской АО) и в пределах Хабаровского антиклинория (Сельгонское, Ван-данское - Амурский район Хабаровского края).
Фосфатно-карбонатные породы характеризуются содержаниями в их составе Р2О5 в количествах 3-8 % и более, обусловленными наличием фосфатов кальция, и свыше 50 % карбонатов кальция и магния в форме кальцита и доломита. Эмпирически установлено, что сыромолотые фосфатно-карбонатные породы могут быть использованы в качестве местных удобрений, положительно влияющих на агрохимические свойства почв и урожайность сельскохозяйственных культур.
Физико-химические показатели фосфатно-карбонатной муки
Наименование показателей, %
Норма сортов
1 2 3
Массовая доля фосфорного ангидрида (Р2О5) 8 5-8 3-5
в пересчете на сухое вещество
Массовая доля нормативного фосфата кальция 22 13-22 8-12
Суммарная массовая доля углекислого кальция и углекислого магния 66 72-66 77-72
Суммарная массовая доля фосфата кальция и 88 85-88 85
карбонатов
в пылящей, не более 1.5 1.5 1.5
в слабопылящей 4-6 4-6 4-6
Гранулометрический состав:
остаток на сите с сеткой по ГОСТ 10-15 15-45 не более
3584-73 0.25 мм 45
Остаток на сите с сеткой по ГОСТ 214-70 Не нормируется
5 мм, не более Не нормируется
3 мм, не более Не нормируется
1 мм, не более 6 15 15
В соответствии с разработанными и утвержденными техническими условиями «Фосфатно-карбонатная мука для удобрений» по физико-химическим показателям должна соответствовать нормам, указанным в таблице.
На территории Еврейской АО в Мало-Хинганском рудном районе фосфориты карбонатного брекчиевого и прожилково-брекчиевого типов довольно широко распространены в пределах Восточной рудной полосы в составе отложений мурандавской (венд), лондоковской и рудоносной свит. Здесь выявлено (Нагорный, Роганов; 1989) восемь проявлений фосфо-ритов и ряд пунктов с фосфатной минерализацией. Наиболее изучены три проявления: Бурунбавское, Тигровая Падь и Гремучинское. Типы фосфоритовых руд преимущественно брекчиевый, брекчиево - прожилковый карбонатный, реже взломанно-слойковый, а также рыхлый (пели-товый, щебневый) кор выветривания.
Бурунбавское проявление находится на правобережье р.Бурунбава, в 14 км к югу от ж-д. ст. Теплоозерск. Проявление впервые было обнаружено в 1957 (Тамбовцев, 1959). В последующие годы в его пределах были проведены поисковые (Кузьмин, Горбачева; 1979), тематические (Роганов, 1978; Нагорный, 1982) и
поисково-оценочные работы с «Прогнозной оценкой фосфорито-носности Восточной рудной полосы Малого Хингана» (Данильянц, Нагорный; 1991). В размещении фосфатопроявлений отмечается литолого-стратиграфическая приуроченность к двум горизонтам -низам рудоносной и в лондоковской свитах в составе пачек доломитов, подстилаемых и перекрываемых песчаниками и алевролитами. В рудоносной свите руды представлены интракластовыми и цементационными брекчиевыми фосфоритами с содержаниями фосфатного вещества как в составе брекчий и цемента. Опробованием выделено восемь рудных залежей протяженностью от 50 до 670 м при мощности от 2.5 до 12.7 м со средними содержаниями Р2О5 3,22 - 7,07%. В лондоковской свите брекчиевые фосфориты ассоциируются со взломанно-слойковыми горизонтами доломитов и слагают два рудных тела, протяженностью 270 и 120 м при мощности 6,5 - 42 м и средних содержаниях Р2О5 3,46 и 3,15 %. Технологические опыты (Андроненко А.И.) по обогащению бурунбав-ских карбонатных фосфоритов по обжиговой схеме (при температуре 900 0С) показали на возможность получения продукта с содержанием Р2О5-20-21%.
Проявление Тигровая Падь расположено на левобережье р.Дитур, в 14 км к югу от п. Бурунбавского. Рудоносная толща представлена доломитами с прослоями и линзами обломочных доломитов, неправильной формы телами обломочных доломитов, кремнисто-глинистых пород, песчаников, серных колчеданов и железистых кварцитов. На северном фланге проявления преимущественно распространены прожилково-брекчиевые фосфатсодержащие карбонатные породы, где они образуют линейные и неправильной формы тела среди доломитов с содержаниями Р2О5 от десятых долей до 4,97 %. В центральной и южной частях проявления преобладают обломочные (брекчиевые и гравелитовые) фосфориты, а также отмечаются цементационные онколитовые, биоморф-ные (строматолитовые), микросфоритовые взломанно-слойковые и другие разновидности. Опробованием выделены несколько рудных интервалов мощностью от 8.0 до 48.0 м со средними содержаниями Р2О5 от 3,4 до 4,16 %.
Лабораторными исследованиями из проб (весом 2-3 кг) брек-чиевых фосфоритов п.Тигровая Падь методом обжига (при температуре 900 0С) с последующим гашением карбонатов и удалением известкового молока (Баюла, 1961) был выделен продукт с содер-
жанием Р2О5 10,58 % при извлечении пятиокиси фосфора 88 - 93 %, выход нерастворимого остатка - 30 % от массы исходной пробы. Полупроизводственные испытания по этой же схеме крупнообъемной (30 т) пробы с содержанием Р2О5 2,68 позволили получить продукт крупностью -25+0.5 мм с содержанием Р2О5 в количестве 8 % при ее извлечении в 60-65 %.
Проявление Гремучинское находится на лев. берегу р. Мал. Дитур, в 2-х км к югу от п. Тигровая Падь. Фосфориты приурочены к доломитам и известковистым доломитам рудоносной свиты, верхняя граница которой проводится по кровле перекрывающего эти породы горизонта кремнистых и кремнисто-глинистых сланцев, насыщенных спикулами губок. В кровле доломитовой пачки выделяется горизонт фосфатоносных доломитовых брекчий (реже взломанно - слойковых и др.), мощностью от 45 до 160 м и протяженностью 1350 м со средним содержанием Р2О5 2,45 %. В его разрезе могут быть выделены интервалы мощностью от 2,0 до 85.0 м с повышенными содержаниями Р2О5 - от 3,16 до 15,62 %, количество которых в различных сечениях меняется от 1 до 6.
По исследованиям Нагорного В.А. (1991 г.) в Мало-Хинганском и Архаринском районах Ханкайско-Буреинской провинции выделяются два типа фосфатоносных кор выветривания: хинганский на карбонатных образованиях и пашковский - на вулканогенных породах среднего-основного состава.
Хинганский тип кор выветривания наиболее детально изучен на Гремучинском и Архаринском (Амурская область) проявлениях. В рудном поле Гремучинского проявления рыхлые фосфатоносные песчано-глинистые образования локализованы в пределах карстовых полостей, развитых в карбонатных породах лондоковской, реже дитурской свит, располагаясь вдоль тектонических или литологических контактов. Эти залежи часто расположены вблизи от горизонтов первичных фосфоритов, но иногда удалены на 100 и более метров. В современном срезе карстовые образования (в т.ч. и фосфатоносные) вероятно в значительной степени эродированы и наблюдаются лишь корни и средние части первоначального карста. На левобережье руч. Гремучего выявлено около 15 линейных или изометричных тел шириной от 0.5 до 15 м, глубиной до 25 - 35 м. Карстовые залежи представлены рыхлыми пестроокрашенными фосфоритами песчано-глинистой размерности с большим количеством обломков аргиллитоподобных и каменистых, реже щебни-
стых остаточных продуктов выщелачивания первичных фосфоритов. Содержания Р2О5 в изученных залежах составляют 7,2-14,5 %, достигая иногда 24-25, в обломочной фракции 24-28 %.
Пашковский тип фосфатоносных кор выветривания выявлен в районе с. Пашково на левобережье р. Хинган. В коре выветривания, развитой на андезито - базальтах станолирской свиты, в пределах зоны шириной до 1,3 км отмечаются буро-коричневые продукты выветривания бобовой или пизолитовой текстуры, содержащие Р2О5 в количествах от 1 до 10 %, окиси железа и марганца -23,42-37,68 % и кремнезема - 21,83-51,63 %, глинозем - 1,62-4,88 %.
Из приведенных описаний следует: фосфатоносность мало-хинганских проявлений относится к фосфатно-карбонатно-му типу. Фосфатно-карбонатные породы характеризуются содержаниями в их составе Р2О5 в количествах 3-8 % и более, обусловленными наличием фосфатов кальция, и более 50 % карбонатов кальция и магния в форме кальцита и доломита. Эмпирически установлено, что сыромолотые фосфатно-карбонатные породы могут быть использованы в качестве местных удобрений, положительно влияющих на агрохимические свойства почв и урожайность сельскохозяйственных культур.
В период с 1976 по 1989 г. учеными ДальНИИСХа и ДВ филиала ВНИИПТИХИМ в содружестве со специалистами отдела агрохимического сырья ДВИМСа исследовано действие молотых фосфатно-карбонатных пород Бурунбавского проявления в звене севооборота кукуруза-соя-яровая пшеница. Стационарные полевые опыты проводились в опытно-производст-венном хозяйстве Даль-НИИСХ «Восточное» на лугово-бурых тяжелосуглинистых почвах. Фосфатно-карбонатную муку вносили в дозах 300 и 450 кг/га действующего вещества, на фоне которых применялись только азотнокалийные удобрения. Агротехника возделываемых культур была обычной для условий Хабаровского края:
В период действия фосфатно-карбонатной муки наблюдалось значительное улучшение агрохимических свойств почвы (Погадаев и др., 1990): средние многолетние значения рН (Н2О) и рН (КС1) повышались соответственно с 6,2 до 6,6 и 5,1 до 5,6; гидролитическая кислотность уменьшалась в 1,6 раза; концентрация обменного кальция с 12,1-13,7 % возрастало до 15,5-16,1 мг/экв на 100 г почвы; на содержание обменного магния практически не влияет -
среднее его содержание 6,3 % повышалось на 0,4-0,5 мг/экв на 100 г почвы; содержания полуторных окислов алюминия (на контроле
- 76,9-205,6 и на азотно- калийном фоне - 79,5-191,4 мг на 100 г почвы) снижались тем значительнее, чем выше доза мелиоранта; содержания нитратного азота увеличивалось в среднем на 2-3 мг/кг почвы; почти в 2 раза возрастает содержание подвижного фосфора и на 7-12 мг/кг обменного калия.
Проявление Ромашка (хр. Малый Хинган, правобережье р.Биджан) приурочено к нижнекембрийской рудоносной свите хинганской серии. Фосфоритоносный горизонт, мощностью 15 - 20 м, приурочен к средней части разреза свиты и локализован в пачке (70 м) кремнистых и терригенных пород, подстилающейся пачкой (110 м) фтанитов и перекрывающейся пластом (15 м) глинистых известняков и мергелей. В разрезе фосфатоносного горизонта зафиксировано от 3-х до 4-х пластов кремнистых микрозернистых фосфоритов, мощностью от 1,2 до 4,3 м. По результатам анализов бороздовых проб сильно выветрелых фосфоритов содержания Р2О5 в них варьирует от 1,56-1,92 до 5,50-17,50 %. В прослоях невывет-релых фосфоритов, опробованных лишь фрагментами, содержания Р2О5 достигает 28,5-29,82 %. По простиранию горизонт не прослежен. Фосфориты сложены мелкими (0.02-0.05 мм) пеллетами криптозернистого фосфата (фторапатит), погруженными в кремнистый цемент.
В 1987-1990 гг. в пределах района проведены поиски фосфоритов на площади 500 км2, выполнены аэрогеофизические поисковые работы масштаба 1:25000, поисково-оценоч-ные работы, по результатам которых произведен подсчет запасов и прогнозных ресурсов фосфатного сырья. При определении ресурсов в основу выделения фосфатно-карбонатной руды были положены требования утвержденных технических условий «Фосфатно-карбонатная мука для удобрения». При геометризации рудных тел были приняты следующие показатели браковочных кондиций: минимальное промышленное содержание в руде Р2О5-3.15 %, бортовое - 1 %, минимальная мощность рудного блока - 2 м, предельно допустимый коэффициент вскрыши при открытой разработке рудных залежей 10:1.
По географо-экономическому положению Мало-Хин-гансий фосфоритоносный район связан ж-д. веткой с трассой БАМ и относится к экономически освоенным. В его пределах действуют Лон-
доковский известковый и Теплоозерский цементный заводы. Район находится в непосредственной близости от Транссибирской магистрали и освоенных сельским хозяйством территорий.
Район характеризуется полиминеральным развитием оруденения. Фосфоритоносность связана с карбонатно-кремнис-то-терригенными отложениями позднепротерозойско-ранне-кембрийского возраста хинганской серии, с которыми сингенетич-ны также месторождения и проявления железа, марганца, графита, брусита, магнезита и карбонатного сырья. Фосфатопроявления в карбонатных толщах могут быть рекомендованы для производства фосфатно-карбонатных удобрений и использования их в местных целях на сельскохозяйственных площадях. В целом, Мало - Хин-ганский рудный район может быть отнесен к наиболее перспективным на вышеуказанный комплекс полезных ископаемых и рекомендован для промышленного освоения их на ближайшую перспективу.
Архаринское (Среднеилгинско) месторождение карбонатных линзовидно - слойковых фосфоритов (Амурская область)
Расположено в пределах Хингано- Буреинской фосфатоносной провинции (Амурская область, бассейн р.Средн. Илги, в 18 км к СВ от ст. Архара), на водоразделе ручьев Известкового и Федосеевско-го (в контуре разведанного месторождения доломитов для производства карбонатной муки) .
Проявление локализовано в доломитах верхней части разреза мельгинской свиты (верхний протерозой - кембрий) с прослоями металипаритов, дацитов и фтанитов и представляет собой фосфоритоносный горизонт (мощностью ок. 50 м), включающий пачку подрудных фосфатных доломитов(23 м) и пачку собственно фосфоритов (25-28 м). Разрез нижней пачки сложен чередующимися слоями фосфатных (1,02-3,31 % Р2О5) и бесфосфатных доломитов (1:1). Средневзвешенное Р2О5 на полную мощность пачки - 1,54 %. Разрез фосфатоносной пачки представлен переслаивающимися фосфатными доломитами (0,84-2,72 % Р2О5) и доломитовыми фосфоритами (3,75-7,38 % Р2О5), распространенными в отношении 1:2.3. Средневзвешенное содержание Р2О5 на полную мощность этой пачки - 5,54 %.
Фосфоритоносный горизонт прослежен в контуре разведанного месторождения доломитов на 1.3 км. В разрезе горизонта выделяются две пачки: подрудных доломитов (23,6 м), включающих 7
слоев фосфатных доломитов, мощностью от 0,4 до 3,6 м, суммарно составляющей 11,8 м, Р2О5 1,02-3,31 %. Пачка фосфоритов, изученная по канавам и скважинам, представляет пакет 9-ти чередующихся слоев фосфатных доломитов (1-3 м) с содержаниями Р2О5 0,84 -2.72% и доломитовых фосфоритов - Р2О5 3,75 - 7,38%, в ср. -5,47%. На правобережье руч. Федосеевского в разрезе фоспачки выделен 8-ми метровый интервал со средневзвешенным содержанием Р2О5 - 3,22%. Среднее содержание Р2О5 на полную мощность фоспачки (35 м) составляет 2,18 %.
Фосфориты представляют собой плитчатые или массивные породы полосчатой или линзовидно-полосчатой текстуры, состоящие из доломитового или кварц-доломитового матрикса и обособлений криптозернистых агрегатов карбонат-фторапа-тита в виде прерывистых макро- и микрослойков, реже обломков и зерен. В нижней и средней частях пачки преобладают доломитовые фосфориты, в верхней - с пластом (до 3-4м) - кремнисто - доломитовых, содержащих кремнезем в количестве 12 - 16 %, Р2О5 - 11,36 - 15,65 %.
Технологическими исследованиями из архаринских линзовид-но-слойковых фосфоритов, содержащих 12% Р2О5 методом обратной (карбонатной) флотации с 2 - 3 перечистками получены фосфоритные концентраты с содержаниями Р2О5 21,49 - 23,51 % при извлечении 78,1 - 82,4 %.
В 1985-1988 гг. по заявке Амурского агропромышленного комитета месторождение детально разведано с целью подготовки к освоению для производства фосфатно-карбонатной и карбонатной муки на предприятии, строящимся в 3-х км от карьера. Прогнозные ресурсы фосфатно-карбонатных пород Архаринского месторождения определены по категории Р3 в количестве 2000 тыс. т (Нагорный, 1989). Позднее авторские запасы карбонатных фосфоритов по категории С1+С2 определены в 3070 тыс. т (Р205-100 тыс. т); прогнозные ресурсы (тыс. т): Р1 - 4600 (140), Р2 - 1000 (30), Р3 - 4000 (140); суммарные - 12070 (310).
Продукты выветривания на карбонатных породах установлены на участке Известковом Архаринского месторождения. На породах фундамента, представленного доломитами мельгинской свиты, вмещающими горизонт линзовидно - слойковых фосфоритов, в интервале абсолютных отметок 230-245 м развита кора выветривания (перемещенные продукты выветривания), традиционно относимые к цагаянской и сазанковской свитам неогена.
Вторичные фосфориты наблюдались в траншее 204, где в подстилающих породах фосфоритоносного горизонта интенсивно проявлены метасоматические изменения, глубина которых по данным бурения превышает 40 м. На неровной закарстованной поверхности фундамента сгружены рыхлые остаточные продукты дезинтеграции и выщелачивания. Содержания Р2О5 в этих продуктах по керну скв. - 4.10-10.0 %. Эти образования мощностью 7- 10м покрывают дно карстовых воронок. Выше они перекрываются мягкими глиноподобными (с обломочным материалом кварцитов) фосфоритами, содержащими Р2 О5 в количествах 20-27 %. Глубина залежи порядка 15 м.
Сельгонское проявлениефосфатно-кремнистых пород (Хабаровский край)
Сельгонское проявление находтся на юге Хабаровского края (Амурский район), в 7.5 км к северо-востоку от ж-д. ст. Сельгон, в районе сопки Известняковая, 177 км ж-д. ветки Волочаевка - Комсомольск.
Проявление приурочено к кровле доломитово - известняковой линзы, согласно залегающей в эффузивно-терригенной толще верхней перми. Линзовидная залежь карбонатных пород предыдущими исследователями (Школьник Э.Л., Борисов В.Н.; 1974, Нагорный В.А., и др.) представляется как рифогенная постройка, сложенная органогенными (мшанковыми, фораминиферовыми, криноидными) карбонатными породами, погру-жающаяся под углами 50-60° к юго-западу. Мощность ее 145 м, по простиранию прослежена на 400 м.
Фосфатсодержащие породы выделены в виде неправильного расщепляющегося тела с изменчивой мощностью от 0,4 до 6,0 м, прослеженного по простиранию (по старым разведочным выработкам) на 300 м. На ю-в. фланге оно перекрыто рыхлыми четвертичными отложениями и до выклинивания не прослежено. Фосфориты обломочно-осадочного типа (дресвя-ники, дресвянистые песчаники, брекчии) состоят из обломков первичного афанитового фосфорита, сцементированных кремнистым или карбонатно-кремнистым цементом, определяющим тип фосфорсодержащих руд: кремнистый с содержаниями Р2О5 в количествах 14,16-29,8 %, карбонатно-кремнистый - 17-24 %, карбонатный - 5-8 %. Известняки, непосредственно подстилающие фосфориты, представлены в основном брекчиевидными разностями нередко с повышенными количества-
ми Р2О5 - до 1,37 %.
В скв.№10 (Усова Т.И., 1957) в керновых пробах на интервалах глубин 2,4-2,7 м, 4,8-6,8 м и 10,5-32,4 м отмечается присутствие Р2О5 в количествах 10-15 %. По результатам хи-мических анализов 9-ти штуфных проб, отобранных по канаве № 9 (Нагорный В.А.), пройденной вкрест простирания пласта кремнистообломочных фосфоритов с прослоями песчаников и алевролитов, отмечаются повышенные содержания Р2О5 - от 14,16 до 28,81 %.
В районе хр. Вандан при разведочных работах на марганец в 1933-36гг. среди песчаников, туфогенных глинистых сланцев и пе-строокрашенных кремнистых пород верхней перми отмечены прослои фосфатоносных марганцевых и железо-марганцевых руд. Один из фосфатоносных рудных пластов, мощностью до 3м, прослежен с некоторыми перерывами по простиранию на 9 км. По трем пробам содержания фосфора достигают 4,41-13,27 %, марганца - 14,08-19,03 и железа - 4,25-6,67 %.
Предыдущими исследователями (Роганов Г.В., Нагорный В.А., Борисов В.Н. и др.) Сельгонская площадь выделена как потенциально перспективная на фосфатно-карбонатный тип оруденения. Прогнозные ресурсы Р2О5 этой площади до гл. 200 м определены ориентировочно в количестве 75-150 тыс. т руды (поданным Нагорного В.А., 1982 г. по категории Р2 - 2000 тыс. т).
В заключение, из приведенного обзора, по результатам опытно-полевых исследований следует отметить перспективность использования фосфатно-карбонатных пород описанных месторождений в качестве удобрения комплексного назначения - агрохимического (нейтрализация кислых почв) и собственно удобрения, повышающего плодородие почв.
Длительное применение известково-фосфоритной муки практически не приводит к накоплению нитратного азота, фосфора и калия в растительной продукции. В то же время отмечается увеличение содержаний фосфора и протеина в зернах сои и яровой пшеницы. Результаты опытов показали, что фосфатно-карбонатную муку следует рассматривать как высокоэффективное фосфорное удобрение со свойствами известкового мелиоранта. Нормы ее внесения должны рассчитываться по сумме карбонатов кальция и магния, т.е. из требуемой дозы извести. На кислых почвах оптимальной является доза 9-14 т/га (в физ. весе 300-450 кг/га Р2О5), для сильно кислых и вновь осваиваемых земель - 14-23 т/га, позво-
ляющая одновременно снизить кислотность почв и улучшить их фосфатный режим. При использовании фосфоритов для изготовления комплексных фосфорно-известковых удобрений (с 5-10 % Р2О5) рентабельна отработка запасов порядка 1,5 млн. т руды. Такого количества может быть достаточно для начального окультуривания 150-300 тыс. га пахотных земель. Настоящая статья имеет целью привлечь сельскохозяйственные предприятия к использованию фосфатно-карбонатных пород в качестве удобрения комплексного назначения.
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Склярова Г. Ф. - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск.
