ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Континентально-галечниковые месторождения

Месторождения штата Флорида

Среди фосфоритных месторождений Флориды выделяются четыре типа: континентально-галечниковые (land-pebble), твердые (hard rock), мягкие (soff rock) и аллювиально-га- лечниковые (river-pebble).

Континентально-галечниковые месторождения

Из месторождений континентально-галечниковых фосфоритов Флориды добывается около 2/з всей продукции фосфатных пород США и 95% продукции Флориды. Фосфоритонос- ные отложения этого типа развиты в пределах района неправильных очертаний протяженностью в меридиональном направлении около 70 миль и шириной около 40 миль, который расположен в западной половине центральной части полуострова Флорида ( 6.3).

На формации Хоторн с размывом залегает формация Бон- Валли (плиоцен), к которой приурочены промышленные скопления фосфоритов ( 6.4). Нижняя и средняя части этой формации представлены плохо отсортированными глинами, алевритами, песками и гравием; суммарная мощность этого переслаивания составляет около 20 футов.

Гравийный материал преобладает, и формацию иногда называют гравий Бон- Валли. Поперечник наиболее крупных обломков превышает 1 фут. Весь гравий и значительная часть песчаного и глинистого материала представлена преимущественно фосфоритом, состав которого определен как карбонат-фторапатитовый (Cathcart et al., 1953, стр. 83). В остальном песчаный материал представлен преимущественно кварцем, а глинистый — главным образом монтмориллонитом. Выше фосфоритного гравия залегает менее мощный горизонт в среднем около 6 футов, состоящий из кварцевого песка и каолина с обильной примесью зерен вавеллита (водного фосфата алюминия) и крандаллита (водного фосфата кальция и алюминия). Формация Бон-Валли перекрывается террасовыми плейстоценовыми песками, на которые в свою очередь налегает маломощный слой песка, алеврита и почвы.

Породы формаций Хоторн и Бон-Валли различаются с трудом даже в стенках эксплуатационных выработок и совсем неотличимы по отдельным участкам керна буровых скважин. В связи с этим более удобным оказывается пользоваться в целях стратиграфической корреляции названиями, приведенными на  6.4 в правой колонке. Из приведенных там названий наиболее приняты в фосфоритоносном бассейне термины вскрыша (owerburden), продуктивная толща (материнская порода, matrix) и подстилающие глины (bed clay), при этом к продуктивной толще относится разрабатываемая часть разреза. К продуктивной толще относятся примерно нижние две трети формации Бон-Валли (пласты гравия) и местами также несколько верхних футов разреза формации Хоторн. Продуктивная толща в типичном случае представлена светлыми желтовато-серыми крошащимися в пальцах песками и гравием. Мелкие зерна обладают более светлой окраской, а относительно крупные гальки — серой до черной. В гравии обычно присутствуют зубы акул и обломки костей ламантинов (водное животное «морская корова»), В нижних нескольких футах продуктивной толщи могут появляться угловатые обломки пород горизонта подстилающих, глин.

Эксплуатируются лишь отдельные участки бассейна. Пригодность участка для эксплуатации определяется следующими факторами (Cathcart et al., 1953, стр. 84): 1) запасами извлекаемого фосфата на акр, которые определяются как мощностью продуктивной толщи, так и содержанием фосфатных желваков в ней; 2) содержанием Р2О5 в фосфоритных желваках; 3) мощностью перекрывающей толщи. Запасы извлекаемого фосфата на акр широко варьируют, но в среднем составляют 5 тыс. г. Содержание Р2О5 в желваках фосфоритов колеблется от 30 до 36%. Содержание Р2О5 меняется в обратной зависимости от размеров зерен; это, вероятно^ связано с тем, что более крупные стяжения фосфорита содержат больше карбоната кальция, чем мелкие. Таким образом, большую ценность представляют «мелкогалечниковые», а не «гру- богалечниковые» пласты. Мощность перекрывающ^ толщи в среднем составляет 10—15 футов.

Происхождение континентально-галечниковых фосфоритов представляется Кэткарту (Cathcart, 1950, стр. 144—148) следующим. Фосфориты формации Хоторн возникли в результате прямого выпадения фосфатного вещества из морской воды, концентрирующегося при этом вокруг некоторых центров, подобных обломочкам известняка или раковин. После отступания хоторнского моря начался период эрозии. В позд- немиоценовое время был краткий период наступания моря, из которого отложился тонкий прослой песчаника, перекрывший размытую формацию Хоторн по поверхности несогласия. Новое поднятие суши выше уровня моря привело к развитию в породах формации Хоторн процессов интенсивного выщелачивания карбоната кальция грунтовыми водами, в результате чего сформировались пески или песчаные глины с переменным количеством фосфатного вещества в виде желваков. При наступании моря периода Бон-Валли это остаточное фосфатное вещество совместно с выветрелыми и дезинтегрированными породами известковой постели было переработано, в связи с чем возникла дополнительная концентрация фосфата. Обломки невыщелоченных известняков были окатаны, округлены и замещены фосфатным веществом. Так сформировался фосфоритный гравий, представляющий в настоящее время промышленный интерес. В южной части фосфоритоносного бассейна, где формация Хоторн представлена преимущественно кластическими, а не известковыми осадками, отложения вышележащей формации Бон-Валли значительно беднее фосфатным веществом.

Петерсон (Peterson, 1955) полагает, что глинистый минерал, присутствующий в фосфоритах, представлен аттапульги- том, что свидетельствует о пресноводном происхождении этих отложений. Исходя из этого, Петерсон приходит к выводу, что галечниково-фосфоритные отложения сформировались частично, а возможно и полностью, в результате переработки фосфоритов формации Хоторн в обширном пресноводном озере.

Вслед за отложением осадков формации Бон-Валли произошло отступание моря (или исчезновение озера), и в верх»- них нескольких футах толщи проявилось интенсивное выщелачивание с образованием песков, состоящих из зерен фосфата алюминия.

Фосфор в море (или озеро) времени Бон-Валли мог поступать из выветривающихся известняков формации Хоторн неизвестной мощности или, может быть, привносился с севера потоками, размывавшими гуановые острова (стр. 275).

Эксгтуатационные работы ведутся крупными карьерами. Удаление перекрывающей толщи и выемка продуктивных пород производится несколькими драглайнами, относящимися к числу крупнейших в мире. Один из них, «Биггер-Диггер» (не следует путать с его собратом «Супер-Скупер»), имеет стрелу длиной 215 футов, ковш емкостью 21,4 куб. ярдов и глубину выемки 130 футов . Породы вскрыши перемещаются в отвалы вне участка разработки. Продуктивные породы укладываются на прочном грунте и смываются гидромониторами во временный зумпф. Затем отсюда смесь воды, песка и гравия, называющаяся шламом, перекачивается по трубопроводу на промывочную фабрику. Здесь перед сушкой и отправкой на кислотоперерабатывающий завод фосфатное сырье классифицируется по размерам частиц и концентрируется с применением технически довольно совершенных процессов  .