Фосфор и калий в природе

Citation preview

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ТРУДЫ ИНСТИТУТА ГЕОЛОГИИ И ГЕОФИЗИКИ ВЫПУСК 673

А. Л. ЯНШИН

М. А. ЖАРКОВ

ФОСФОР И КАЛИЙ В ПРИРОДЕ Ответственный редактор д-р геол.-мин. наук Ю. Н. 3 а н и н

НОВОСИБИРСК

И 3ДАТЕЛ Ь СТВО

«Н А У К А>>

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ 1986

УДК 546:18 + 546.32

Я н ш и н А. Л., Ж а р к о в 1\1. А. Фо сфор и ка ­ лпii в природе.- Новосибирсfi: Наука, 1986. В ышге рассi-шзывается о том, кafi распределены фосфор и fiалий в породах, осадках, природных водах, организмах и геосферах Земли, какая роль приi-шдлежит этим элементам в ;�;изни. Значительное вним:аппе уделено харю-:теристиr'е фос­ фатных п калийных месторолщени!r, выявленных в различ­ ных регионах земного шара, и условиям их образования. Анализируются проблемы эволюции фосфатаобразования и калпйного осадiюнакопления в геологпческой исторпп .Земли. Питересна и в доступной для неспециалистов форме освещаются важ�Iые проблемы геологии, связанные с круго­ воротюr фосфора и калил в природе, и показываются совре­ �rенпые достижения науки в этой области естествознания. Монография предназначена широкому кругу читателей.

Реце н з е нты В. С. Выше.1tuрс�>ий, Р. Г. Maryxuн.

Я

1904010000-750 042(02) - 86

227_86_11

.:!;) Издательство , 1986

г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

фосфор п калий -важнейшие элементы для жизни. Они при­ надлежат к главным составляющим :мине·раль:ных удобрений, без которых развптое сельское хозяйство теперь уже IFie может суще­ ствовать. Об этих хи;vшческпх элементах известно о·чень многое. Изучены химпчеСI{!Ие и физические свойств . а фосфора и калия, уста­ новлены •главнейшие соединения, в :которых они уча,ствуют, вьшсне­ на mринциппальная роль фосфора и :калия в физиологии расте1ний и определены особенносm распростршнения фосфат- и I{алийсодер­ жащих пород в недрах ЗемЛи, выяснены некоторые условия образо­ ванпя фосфоритовых и калийных месторождений. Можно удивлять­ ся тому, 'Как быстро получены эти знания: ведь каких-rо 1 50-200 лет тому 1назад фосфор и калпfr еще не умели .п олучать в больших колпчествах. Фоофор научились вьцелять еще арабо:кие алммики XII века. Но общепрпзнанной датой его открытия считается 1669 г., :коГда немецкий хпмrrк Х. Бранд •Получил с · ветящееся в темноте веще-ство, которое он сначала назвал «холодным огнем>>, а позднее- «фосфо­ ром>> (от rреческого слова pl1ospl10I'OS- светоносный). Долгое время фосфор не у::�;авалось получать в значительпых колИчествах, и толь­ ко в 1 7 7 1 г. был изобретен,ооособ получе1ния фос · фора при прокали­ nании iRocтянofr муки с углем, который предложил К. Шеель. Некоторые соединения калия, например поташ, тоже были известны очень д.авно. Они пронзводилм·сь из д.ревесной золы. Одна­ ко лишь в 1807 г. каЛJИЙ был впервые выделен Г. Дэви, который назвал его >. Названпе и оргапиз�оtов, % па сухой вес

Мо р с ких жи в о т п ы х

ДО ·1,7�4 ДО 16

ПЗВеСТ!,ОВЫХ rубО!{

пзвестJ;овых коралл морсrшх ежей морскш;: л·иЛТIП: мшаноr> изве•стJшвых брахнапод фосфатных брахлопод пластпнча1'0жаберных

;

до о о3

Д:J 0,174

до 0,48 до 0,08 12'644-15' 696 до о,ов до 0,17 11,3-3,72 0 94-1184 о 29-о 46

бр!ОХ·О'!IОГИХ

ракообразных . рыб

MOJIЛIOC!{OB

1\I о р с н п

х

в

одо

рослей

зеленых б)прых нр·асных золо · т.истых мш,рофнтов дпатюrей

:

:

0,23-2,70 0,04-0,28 0,033-0,247 1,2-3,0 0,8-1,4 0,31-2,0

ОргапизJоtы, Jttг па 100 г сухого вещества

Назюшые ЖIIВОТНЫе Наземные •растеюш Кости животных Баrпери.и

1700-4�00 2во-з5о свыше 5000 О!ЮЛО 3000 Гуапо, вес. %

Совре.меrшое Выщелог/л

МорсiКая Растворе•нный минеральный фосфор в поверхностных водах в глубинных водах 10

0,1-40,0 2,0-309,0

О I< о н

ч

ан

и

е т а б л. 2

Растворенный оргапичесrшй фосфор JЗ поверхностных В!Щах в глубшппых водах Взвешешrый фосфор

6-60 40-68 0,1-0,37

мг/л Растворенный фосфор в речной воде Взвешепный фосфор в речной воде Подземные воды Термальные воды и гейзеры Ат�юсферnые осад!\и (дождь, cnuг, иней) Озер . nые щслоЧ1!ые оца на территории европ ейской части СоветсRо­ го Союза существоваJi о ыелкос ::'IIOpe, на дне которого С!\аплив ались фосфатизированиые остапш раковин. Они перемывались и п ереот­ лагались, образуя линзы п банки, сейчас составляющие залежи, а п ногда и в есыrа к рупные ::'lrесторождения фосфоритов . В бассейне известно более 1 30 фосфори'Iовых месторождениП и проявлений. Они концент рируются в трех районах: Верхн е кам­ с ко:и, Верхне волжско:�r и Сре;:�;неволжсi>О::\1. Н а площади Верхнекам­ ского района обнаружено Вятско-:Каыское м есторождение, относя­ щееся к в есы1а кру пньш. В Верхневош-ксi{ОМ районе н а ходится крупное Егерьевекое и среднее "Унжинское честорождения. На тер­ ритории Средневолжского района известны такие средние п о масштабам фосфоритовые ::'lrесторожденпя, Kai{ ИбресинсЕое и П р и­ вурна рСI{ Ое. Сре::�,и ::'lш огих м е;rких месторождений �IO/IOIO упомя­ н уть "Усть- Heiicкoe, :Кю1овсЕое, Ораушанское, Волжинское, Вурнар­ ско·е, Липовское, Батракское. Эти и некоторые другие :месторожде­ ния частично отрабатьшались для производства фосфоритпой муни в :Коми и LJувашсr{ой АССР, TyJiьcкoif, Саратовской п Волгоград­ ской областях . В настоящее время местороrrщения не эi>сп.пуатиру­ ются. Общие запасы фосфорито в Волженого бассеi'ша оцениваются в 400 млн. т РД 5 . Днепровско-Донецкиii фосфорптоносныii бассеi1н располагается несr{олько южнее и запаJ;нее Волжского. Он охватывает террито­ рии СмолепсRой, :Калужской, Брянской, Орловсной, :Курской и Во­ ронежсной: областей. З;:�;есь распространены ж елвановые фосфорита-

130- 140 млн . лет

TO::'IfY

29

вые руды, которые прослеживаются на небольшой глубине, а иногда и залегают nрямо на поверхности, в виде небольтих по :мощности слоев (пе более 0,8 :м ) . Количество слоев иеняется по п.11 о щади от 1 - 2 'до 4-5. Содержание Р205 в рудах достигает 1 0- 1 2 % . Возраст ф осфоритовых руд колеблется иежду 80 и 100 или. лет. Это была эпоха позднего иела. Руды здесь, как видно, гораздо иоложе, чем основные рудоносные слои Болж,ского бассейна. Однако условия I I X образования были очень схо!Цными. Руды тоже вакопились н а дне м ешшго эпиконтинентального моря, где осаждалось большое количество раковин, I>

)}

)}

»

)} )}

Спльвп питы, карnаллnnо лиг алитот ов ьт е, вые nороды ПоJIПгс.лптовые n ор о ды СПЛЬ В I I НИТЫ, нарнаЛЛП­ ТОВЫ О породы, хартзал ы(ы Пошrгалиrовые породы, хартз альцы Спльвгпrиты, нарналли­ каппитовые, товые, лапгбейпи7овые, лео­ пптовые, полпrаШiто­ вые породы Спльв ппmы, карпалJIП­ товые. ринпептовые породы Спльвнниты, иарпалли­ товые породы То же

>>

»

)}

})

'Dриас, 220-230

Юра, 195-200 Тот же

)}

>>

)}

»

)}

,1)

)}

»

>>

Мел, 80-90

>> )} >>

)} })

То7

же

Мел, 100-НО Тот же Эоцен - о лигоцеп, 40-50 Тот

же

» )}

173

О 1

54

2

1

к

3

Rалуш-Гольшское ашрпатье, СССР)

(Пр ед-

;к·а рн аллилангбейнитоКа•ИНИ1\ОВЫе,

С.и ль 'Ви ни т ы, . товые, вые,

о пчан

и

е т а б л. 4

Неоrен, 20-30·

лангбейнnт-н.ашrито­ rшиПiпт-ла:а:rGей­ нитовыо, лол и галито-

вые,

55

С'!\ебн.шю:всrюе патье, СССР)

56

Маркоою-Россnльнянсrше ( Пр едк арnатье , СССР) Бо р и сл а :в с r-- 135

tJ

Q

S?

1- 190 230

,..- 285

о 1') о --- 350

:z:

� §)с

:z: о

1- 405 1-435

1- 480

•::, о

"'

��]] �

�111 "

"' � 0..

t:;:

"'

t:;:

>::,

Триас

510

релс Р. М., Мшшензи Ф. Г . Эвошоция осадочных парод.- М.: Мир, 1974.272 с. Геология месторождений апатита.- М.: Недра, 1 980а.- 267 с. Геология месторождений фосфоритов, методиRа их прогнозирования и по­ исков.- М . : Недра, 19806.- 267 с . Геология месторождений фосфоритов и проблемы фосфоритообразования.­ НовосибирсJ\: изд. И Г и Г СО АН СССР, 1982.- 172 с. Геология месторождений фосфоритов.- М . : Мир, 1983.- 312 с. Г_ю•мельфарб Б. М. Заиономерности размещения месторождепиii: фосфоритов СССР и их генетичесная нлассифи:кация.- М . : Недра, 1905.- 307 с. Г)'.'I брандсен Р. А., Роберсон Ч. Е. I- I еорганичесrшй фосфор в морской воде.­ В нн.: Фосфор в ОJ>ружающей среде. М.: Мир, 1977, с. 1 4 1 - 1 64. Еrанов Э. А. ГеосинRлинал иiые фосфориты Сибири и Дальнего Бостона.М.: Н ауна, 1 968.- 2 2 8 с. . Еганов Э. А. Проблемы образования и размещения пластовых фосфоритов.­ НовосибирсJ\: Науна, 1974.- 184 с . IКар«ов М. А. Эволюция соленаRопления в геологичесJ-tоЙ истории.- В Rн. : Проблемы общей и региональной геологии. НовосибирсJ\: Hayi{a, 1 9 7 1 , с. 260-299. Жар«ов М. А. Палеозойс«ие соленасиые формации мира.- - М . : Н едра, 1974.-

� �

Жарков М. А., Яншин А. Л. Эволюция сул�фатонаноплепия в геологической

истории.- В нн. : МорсJ\ая геология, седиментология, осадочная петрогра­ фия и геология океана. Л . : Недра, 1980, с . 96-1 03. Жа1нюв М. А., Благовидов В. В., Жаркова Т. М. и др. Классификация солеиос­ ных формаций по вещественному составу и занопомерностлм nрострап­ ственного положения.- В ни.: Основны е проблемы соJrенанопления. Ново­ сибирск: Н ау1-:а, 1981, с. 3-22. Жар1\ова Т. М. Классифи юн::i ия пород соленоспых формаций.- В ю-1.: Основные п роблемы соленакопления. Н овосибирск: Hayiia, 1 98 1 , с . 1 68-186. 3анип 10. Н. Геология фосфатоносных кор выветривания и связанных с ни�ш месторождений фосфатов.- М.: Н аука, 1 969.- 1 60 с.

186

Занин Ю. Н. О tшиматичесtшх аспен.тах эволюции фосфатонюшшtеuил в фаuе­ розое.- В 1ш.: Проблемы эволюции геологичесi\ИХ процессов. Новоси­ бирск: Н ау1щ 198 ·1 , с. 12- 133. Занин Ю. Н. Вопросы эволюции · фосфоритообра зованил в истории Земли.­ В кн.: Эволюдил осадо•шого рудообразования в истории Земли. М . : Нау­ ка, 1984, с. 79-86. Иванеиков В. Н. Общие сведенин об азоте, фосфоре и :кремнии.- В ю1. : Химия океана. Т. 1 . Химия вод ОJ\еана. М.: Нау:ка, 1979, с. 1 76-184. Иванов А. А. Основы геологии и методики поиснов, разведни и оценни место­ рождений минеральных солей.- Л.: Госгеолиздат, 1953.- 204 с. Иванов А. А. Распространение и типы ископаемых месторождений :калийных солей.- Геолоrин рудных месторожДений, 1959, М 4, с. 65-77. Иванов А. А. Региональные и лоt,альные закономерности размещения ис:копае­ мых месторождений калийных солей.- Л.: Н едра, 1979.- 33 с. Иванов А. А., Воронова М. Л. Галогенные формации.- М . : Недра, 1972.- 328 с. Ильин А. В. Хубсугульсний фосфоритоносный бассейн.- М . : I-IayiЩ 1973.1 67 с. ИJJьин А. В . ПозднедонембрийсJ>ие - кембрийские фосфориты. Ме ждународный семинар ООН. Минеральные месторождении докембрии.- М., 1979.- 26 с. ИJJЬин А. И., Волков Р. И. Фосфатоноспые бассейны и эпохи фосфатонакопле­ нил.- В кн.: Морс1;ал reo.Jiorия, седиментолоrил, осадочная петрография и геология онеана. Л.: Н аука, 1 980, с. 108- 1 1 5. l{азаков А. В. Фосфоритные фаци.и и генезис фосфоритов. Вьш. 142.- М . : Изд-во Н И У И Ф , 1937, с . 100-120. Казаков А. В. Фосфатные фаци и.- В ни.: Происхождение фосфоритов и гео­ JrогичесJше фанторы формирования фосфоритовых месторождений. Вьш . 1 45.- М . : Изд-во Н ИУИФ, 1939, с. 3-108. Казарииов В. 11. Проблемы поис:ков :крупных месторождений богатых фосфо­ ритов в Сибири.- В кн.: 3Тсловии Jrокализации фосфоритоносных осад:ков Сибири. Новосибирсн: Науrш, 1 966, с. 3-14. КаJJийные соли Приплтсrшго п рогиба/Гарец1шй Р. Г., Высоцкий Э. А., 1\ис­ J]И:К В. 3. и др.- Мипсiс Науна и техника, 1984.- 182 с. Кашкаров О. Д., Фивеr М. П. 1-\алийпые и магнезиалы1ые соли.- В нн. : Требо­ вания промышленности J> I{ачеству минералr,ного сырья. М.: Госгеолиз­

дат, 1963, с. 83-95. Кореневский С. М. 1\омплекс полезных ис:копаемых галогенных формаций.­ М.: Недра, 1973- 300 с. Красильникона Н. А. О генезисе фосфоритов и эволюции фосфоритообразова­ нил.- Литологин и полезные иснопаемые, 1967, М 5, с. 156-163. 1\расилыпшооа Н. А. Историио-геологическое развитие условий фосфоритооб­ разованил.- В юr.: Состонние и задачи сов етеной литологии. Т. 3. М . : Hayi,a, 1976, с. 3-9. Ку1; П . Д., ШерrоJJьд Д. Г. Позднепротерозойс:кие - нембрийские фосфориты и фосфогепез.- В шr.: 27-й: М е ждународный геол. конгресс. Неметалличе ­ с:кие полезные иснопаемые. Т. 15. М . : Науна, 1984, с. 31 -48. Jiисицын А. П. Осаднообразование в ОI{еанах.- М . : Науна, 1974.- 438 с. Ji исицын А. П. Процессы океанической седиментации.- М.: Науна, 1 978.292 с. Jlyi>a Ж., Прево Л. Синтез апатита. 1\ вопросу о новой модели генезиса оса­ дочных: фосфоритов.- В юс.:, 27 -й Международный rеол. конгресс. Не�rе­ таллические полезпые ископаемые. Т. 15. М.: Нау:ка, 1984, с. 59-67. М:шшелви В. Е. Распространепностъ и распредеJСепие фосфора в JШтосфере.­ В :кн.: Фосфор в оr,рушающей среде. М.: Мир, 1977, с. 24-46. Месторожденнп палийных coлell: СССР. Методы их nоисrшв и разведни.- Л.: Недра, 1973.- 344 с. М есторождешш фосфоритов и апатитов Сибири и ДаJJьпего Востт:а/Отв. ред. Ю. Н. Занин, В . Г. М а тух:ина.- Новосибирск: и�д. И Г и Г СО АН СССР, ' 1983.- 187 с. Михайлов А. С. Фосфориты.- В IOI.: Неметалли