Минералогия и химический состав фосфоритов

Многочисленные исследования показали, что состав фосфоритов сложен. Мак-Коннел перечислил 38 фосфатных минералов, известных в фосфатсодержащих породах: многие из них встречаются редко. Минеральные компоненты фосфоритов трудно исследовать из-за их скрытокристаллического характера (субмикроскопических размеров кристаллов) и из-за примеси в них тонких включений. Изучение кристаллического строения показывает, что распространенным является изоморфное замещение; это объясняет, почему минеральный состав фосфоритов охарактеризован и истолкован недостаточно. Термин коллофаи, применяемый к этому комплексу минералов, вероятно, обозначает не настоящую разновидность минерала, а служит только подходящим названием для группы родственных минералов.

Наиболее распространенными компонентами являются фосфаты кальция, особенно несколько разновидностей апатита:

фторапатит, Ca10F2(PO4)6;

хлорапатит, Ca10Cl2(PO4)6;

гидроксилапатит, Ca10(ОН)2(PO4)6;

оксиапатит (вёлькерит), Ca10(PO4)6;

карбонатапатит, Ca10CO3(PO4)6.

Общая формула может быть выражена следующим образом: Са10(РО4, CО3)6(F, Cl, ОН)2. Строение апатита благоприятствует широкому развитию замещений второстепенных компонентов. Например, VO4, As2O4, SO2, SO4 и CO3 могут замещать эквивалентное количество PO4; место F может быть частично или полностью занято F. Cl или ОН: а незначительные количества Mg, Mn, Sr, Pb, Na, U, Ce и Y и других редких земель могут замещать Ca. Эти замещения объясняют, почему в фосфатах содержится повышенное количество таких элементов, как ванадий и уран, и объясняют, почему их залежи вызывают глубокий интерес и в атомный век.

Апатит — первичный минерал, но нисколько других минералов часто встречаются в отложениях, сформировавшихся в процессе выветривания фосфатной породы и гуано.

Карбонатфторапатит большинства морских фосфоритов состоит из микрокристаллических частиц, размер которых составляет 1 или 2u, характеризуется слабым двупреломлением и в отличие от тонкозернистого кремня «точечным» погасанием. Цвет минерала изменяется от янтарного до черного. Обычно он состоит из пеллет и оолитовых образований, которые в некоторых случаях окружены полосчатыми зонами кристаллических волокон. Многие фосфатные скелетные зерна состоят из светло-желтого или бурого изотропного материала. В других проявляется слабое неправильное двупреломление, обусловленное, вероятно, ориентировкой мелких кристаллов.

Химический анализ фосфоритов показывает, что они состоят главным образом из водного трикальцийфосфата с изменяющимся количеством карбоната кальция и фторида. Из-за примесей нефосфатных материалов, таких как кальцит, доломит или халцедон, присутствующих в виде цемента, а также обломочных примесей, в частности кварца и глины, результаты анализа значительно колеблются (табл. 11-5).

В фосфорите обычно содержатся углеводороды, обусловливающие неприятный запах, возникающий при ударе по фосфориту молотком.