книги из ГПНТБ / Борголов И.Б. Геология с основами минералогии и петрографии учеб. пособие для студентов с.-х. вузов, обучающихся по специальности агрономия, агрохимия и почвоведение

Сланцы — это большая группа метаморфических горных пород, характеризующихся сланцеватой или различного рода полосчатой текстурой. По минеральному составу и степени метаморфизма среди них различают много разновидностей.

Глинистые сланцы представляют собой начальную стадию

тинки. Цвет цх зеленый, серый, бурый или черный. Сложены они главным образом высокодиспероными гидрослюдами и кварцем с примесью глинистых минералов. По внешнему об­ лику сходны с глинами и обладают землистым изломом и матовым блеском, но в отличие от глин не размокают в воде.

Филлиты образуются из глинистых сланцев, глин и су­ глинков при повышении температуры и давления. Это тонко­ сланцеватые породы черного или темно-серого цвета с сереб­ ристым отливом. Сложены они мельчайшими кристаллами слюды, серицита, кварца и пилевото шпата.

Филлиты и глинистые сланцы пользуются широким рас­ пространением в молодых складчатых сооружениях (Сред­ няя Азия, Кавказ, Карпаты и др.). Как те, так и другие нахо­ дят применение в качестве кровельного материала.

Хлоритовые сланцы состоят из чешуйчатых и листовых агрегатов хлорита с незначительной примесью кварца. Из числа других второстепенных минералов присутствуют тальк, слюда, полевой шпат, гранат и магнетит. Породы характе­ ризуются зеленой окраской; жирные на ощупь. Образуются они в результате метаморфизма главным образом магмати­ ческих пород основного состава.

Тальковые сланцы — очень мягкие сланцеватые и жир­ ные на ощупь породы бледно-зеленого цвета, состоящие поч­

смазочное средство в технике, для изготовления огнеупорных кирпичей и др.

Слюдяные сланцы обладают хорошо выраженной полнокристаллической структурой и сланцеватой текстурой. Это породы преимущественно состоящие из слюды и кварца. В зависимости от преобладания в их составе той или иной слю­ ды сланец называют мусковитовым, биотитовым и др. В отличие от гнейсов в составе данных сланцев отсутствует полевой шпат. Образуются слюдяные сланцы из глин, глини-

110

Рис. 1. Обнажение углисто-слюдистых сланцев в Северо-Байкальском нагорье.

стых сланцев и филлитов при их более глубоком метамор­ физме. Применяются в качестве тепло- и электроизоляцион­

ных плит (рис. 1 1 ).

В пределах нашей страны слюдяные сланцы, как и вооб­ ще сланцевые породы, пользуются весьма широким распро­ странением и встречаются среди древних докембринских отложений Восточной Сибири, на Кольском полуострове, а также среди молодых отложений в складчатых областях Средней Азии, Кавказа и в других местах.

Метаморфические горные породы по сравнению с магма­ тическими пользуются менее широким распространением, однако они более широко распространены, чем осадочные образования, хотя и не имеют такого широкого площадного распространения, как последние.

В народном хозяйстве метаморфические горные породы находят также широкое применение. Например, гнейсы, кварциты и мраморы широко используются как строитель­ ный и поделочный материал. К метаморфическим породам приурочены месторождения таких полезных ископаемых, как железа, меди, графита, слюд, корунда и др.

Вместе с тем следует отметить, что данные породы по их народнохозяйственному значению не могут идти в сравнение с ранее рассмотренными магматическими и осадочными по­

111

родами, поскольку они образовались в результате метамор­ физма и являются продуктами их изменения.

§5. АГРОНОМИЧЕСКИЕ РУДЫ, КРАТКАЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

ИПРИМЕНЕНИЕ

Установлено, что для нормального развития растениям необходимо большое количество различных химических эле­ ментов и, как полагают, в их состав входят почти все эле­ менты периодической системы Д. И. Менделеева. Одни из них в составе растений содержатся в большем, другие в мень­ шем, а третьи — в исчезающе малых количествах.

Соответственно принято различать макро-, микро- и уль­ трамикроэлементы. К числу макроэлементов относятся угле­ род, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, маг­ ний, сера и железо. Все указанные десять элементов входят в состав растений в значительных количествах и их содер­ жание в тканях нередко достигает нескольких процентов ве­ са сухой массы.

Углерод растение усваивает из воздуха в виде углекисло­ го газа. А остальные макроэлементы растения добывают с помощью своей корневой системы из почвы. Однако такие элементы, как азот, фосфор и калий, а иногда кальций и магний очень часто в почвах содержатся в недостаточном количестве.

Для того чтобы на таких почвах получить высокие уро­ жаи, необходимо вносить в нее различные минеральные удобрения, содержащие указанные элементы. Кроме того, в нечерноземной зоне имеют распространение так называемые дерново-подзолистые и серые лесостепные почвы, характери­ зующиеся обычно кислой реакцией. Известно, что на кислых почвах крайне плохо развивается большинство сельскохозяй­

Кроме макроэлементов, для нормального развития рас­ тения нуждаются в незначительных количествах еще и в та­ ких элементах, как марганец, бор, молибден, медь, цинк, кобальт, йод, фтор и др. Их содержание в растениях колеб­ лется от тысячных до стотысячных долей процента и поэто­

П2

ных культур, необходимо вносить в почву небольшие дозы солей тех или иных микроэлементов. Кроме макро- и микро­ элементов в растениях присутствуют в исчезающе малых количествах еще и такие элементы как рубидии, цезий, селен,

земельных угодий растения постепенно извлекают из почвы содержащиеся в ней различные элементы питания и со вре­ менем почвы, некогда даже плодородных земель, истощаются и теряют свое былое плодородие. Так, установлено, что в ус­ ловиях степных земель юга Сибири и севера Казахстана каждый год урожай зерновыіх уносит с гектара почвы в сред­ нем 22—25 кг азота, 8 —9 кг пятпокиси фосфора, 25—26 кг окиси калия. Если же систематически не восполнять эти пи­ тательные вещества, то говорить о получении высоких уро­ жаев невозможно.

Многолетний опыт и практика земледелия красноречиво говорят о том, что высокие урожаи различных сельскохозяй­ ственных культур возможно получить путем широкого и сис­ тематического применения различных минеральных и орга­ нических удобрений в достаточном количестве.

.Мы знаем, что сырьем для получения большинства мине­ ральных и органических удобрений служат так называемые агрономические руды. Агрономические руды, или просто агроруды — это такие горные породы и продукты их перера­ ботки, которые применяются в сельском хозяйстве для улуч­ шения плодородия почв и повышения урожайности различ­ ных сельскохозяйственных культур. В своем составе атроруды содержат много различных элементов (азот, фосфор, ка­ лий и др.), необходимых для питания растений, а также для улучшения свойств почвы, например, для уничтожения кис­ лой или резко щелочной реакции и т. д. Агрономические руды в основном представлены осадочными горными породами и лишь некоторые из них имеют магматическое происхождение. Главнейшими агрорудами являются азотнокислые, фосфор­ нокислые, калийные, известковые, гипсовые, органические и агроруды, содержащие микроэлементы.

Азотнокислые агроруды. Это в основном селитры, в кото­ рых содержится азот. Селитры являются наиболее ценными минеральными удобрениями, так как они хорошо растворя­ ются в воде, и азот, входящий в их состав, легко усваивается растениями. Наиболее широкое применение получила натри­

евая, или чилийская селитра —Ь’аМОз. В незначительных количествах залежи данной селитры образуются во многих местах земной поверхности в результате окисления азотсо­ держащих органических веществ нитрофицирующими бакте­ риями. Самое крупное месторождение нитрата натрия нахо­

в пустынях и безлесных плоскогорьях на высоте около 1 0 0 0 м над уровнем моря. Селитроносные пласты имеют мощность от 1 до 5 м и обычно бывают покрыты песком и глиной. Кроме главной составной части NaNOß, в пластах чилийской селитры содержится около 3% примесей NaCl, KCIO4

MgCl2 M gS04 и другие.

В пределах нашей страны селитроносные солончаки из­ вестны в сухих бессточныіх областях Казахстана. Однако имеющиеся месторождения чилийский селитры в СССР весь­ ма незначительны по своим запасам и не представ­ ляют промышленного интереса.

Кроме натриевой селитры в значительно меньших коли­ чествах встречается калиевая селитра —KNO3, обладающая такими же физическими свойствами, что и натриевая. Обра­ зование калиевой селитры связано с прозводственной дея­

рождения данной селитры имеются в Средней Азии, Казах­ стане и Степном Крыму, но крупных ее скоплений не известно.

В прошлом сельское хозяйство нашей страны, как и мно­ гих зарубежных стран, испытывало недостаток в азотнокис­ лых удобрениях, и поэтому чилийская селитра долгое время являлась единственным азотным минеральным удобрением, которое импортировалось из Чили в другие страны, начиная

с1830 года.

Внастоящее время изобретен промышленный способ по­ лучения азотных соединений синтетическим путем из азота воздуха в присутствии катализаторов. Основой промышлен­ ного производства минеральных азотных .удобрений сейчас является получение синтетического аммиака, который служит

источником не только для производства аммиачных солей, но и других азотных удобрений. В настоящее время промышлен­ ность СССР и зарубежных стран выпускает следующие азот­ ные удобрения:

114

1 ) аммиачно-нитратные — это аммиачная,, известково­ аммиачная селитры, сульфат-нитрат аммония и жидкие ам­

формальдегидные удобрения.

Таким образом, ассортимент азотных удобрений значи­ тельно расширился и, кроме того, полученные синтетическим путем азотные удобрения, по сравнению с природными селит­ рами, значительно выше по своим качествам.

Фосфорнокислые агроруды. Сырьем для получения фос­

новным фосфорсодержащим минералом так называемых апатитовых и фосфоритовых агроруд. Это минерал магмати­ ческого происхождения, состоящий из двух разновидностей:

тит хорошо растворяется в соляной, азотной и серной кисло­

тах.

В настоящее время известны две разновидности данного минерала: хибинский и забайкальский апатиты. Первый из них характеризуется мелкозернистым «сахаровидным» стро­ ением, іа второй'— прекрасными таблитчатыми (призмати­ ческими) кристаллами со стеклянным блеском.

Крупнейшим месторождением апатитовых агроруд яв­ ляется Хибинское месторождение на Кольском полуострове (гора Кукисвумчорр на берегу озера Вудьявр), открытое в 1926 году труппой геологов во главе с академиком А. Е. Ферсманом. Общие запасы хибинских апатитов оцениваются в несколько сотен миллионов тонн. Апатит на этом место­ рождении эалетает совместно с нефелином среди щелочных пород типа сиенитов. Нередко на долю этих двух минералов приходится до 90% состава породы.

По качеству среди апатитово-нефелиновой породы раз­ личают три разновидности:

1 ) «пятнистые» апатитовые породы, мощностью до 70 м. Это самые богатые руды, почти целиком сложенные апати­

собой чередование слоев апатита с «пустой» породой. Сред­ нее содержание Р20 5 в «полосчатых» рудах составляет 19—

22%;

3)«сетчатые» апатитовые руды. Это так называемые

«пустые» породы, пронизанные по мелким трещинам апати­ том. Содержание Р20 5 в породах данной разновидности со­ ставляет около 7—15%. Таким образом, «пятнистые» апати­ товые руды являются здесь основным сырьем для получе­ ния высококачественного фосфорного удобрения.

На базе хибинских апатитов работает крупнейший гор­ но-обогатительный комбинат «Апатит», дающий в результа­ те обогащения апатитовых руд концентрат с содержанием Р2О5 до 39—40%. Этот концентрат отправляется на многие суперфосфатные заводы страны, а также экспортируется за границу. Из одной тонны апатитового концентрата получа­ ется две тонны суперфосфата.

В последние годы Бурятским геологическим управлени­ ем в Забайкалье разведано Ошурковское апатитовое место­ рождение. Оно расположено на левобережной части р. Се­ ленги, в горах, несколько выше с. Ошурково. Залегает это месторождение среди интрузивных пород диоритового соста­ ва. Содержание Р20 5 в апатитоносных диоритах относитель­ но невысокое и составляет около 4%. Однако запасы апати­ товых руд здесь достаточно велики и оцениваются прибли­ зительно в один миллиард тонн. Поэтому в девятой пяти­ летке на базе данного месторождения предусматривается строительство горно-обогатительного комбината производи­ тельностью в 1,5 млн. тонн высококачественного апатитового концентрата в год.

Известно, что в апатитовой руде фосфор содержится в труднорастворимой форме, и поэтому до внесения в почву эти руды перерабатываются в суперфосфат, хорошо раство­ римый в воде и легко усваиваемый растением. Для получе­ ния суперфосфата апатитовый концентрат сначала измель­ чают, затем обрабатывают серной кислотой, после чего по­ двергают его термической обработке.

Другой фосфорсодержащей породой являются фосфори­ ты, имеющие в отличие от апатитов осадочное, точнее био­ химическое происхождение. Среди них различают кристал­ лические и аморфные разновидности. Кристаллические фос­ фориты содержат до 65—80% фосфорнокислого кальция, ос­ тальное составляют углекислая известь, небольшое количе­ ство фтористого кальция CaF2 и дфугие примеси. Также как

116

и апатиты, фосфаты кристаллических фосфоритов являются труднорастворимыми в воде и поэтому их не вносят непосред­ ственно в почву.

Аморфные фосфориты содержат фосфорнокислого каль­ ция только в количестве 20—60%, остальное же приходится на кварцевый песок, углекислую известь и различные глин­ ные минералы. Такие фосфориты пользуются довольно ши­ роким распространением. В отличие от кристаллических фосфоритов данная разновидность растворима в воде и мо­ жет непосредственно применяться как минеральное удобре­ ние (фосфоритная мука) на кислых, особенно на дерновоподзолистых и светло-серых лесостепных почвах.

В большинстве случаев фосфориты содержат в своем со­ ставе до 40—70% песка, глины и других примесей. Поэтому

ритной муки обычно в компостированном виде совместно с навозом и торфом.

В пределах СССР известно довольно много фосфорито­ вых месторождений. Крупнейшим из них является месторож­ дение Кара-Тау в Южном Казахстане, открытое в 1937 го­ ду. Характерно, что фосфориты здесь залегают не отдель­ ными желваками среди пустой породы, а в виде пластов. Содержание фосфорной кислоты в рудах данного месторож­ дения довольно высокое и достигает 26—29% в пересчете на Р2О5 (месторождение Чулак-Тау).

Богатые залежи аморфных фосфоритов имеются в Орлов­ ской и Курской областях. Это глауконито-глинистые и песча­ нистые фосфориты, хорошо усваиваемые растениями (Трухачевское, Щигровское, Дмитровское и другие месторождения).

Впределах Московской и Рязанской областей имеется несколько месторождений высококачественных фосфоритов (Егорьевское, Воскресенское, Вострянское и др.).

ВКировской области находится Вятско-Камское место­ рождение фосфоритов, где фосфориты залегают в зеленова­

том глауконитовом песке. Оно является одним из лучших по качеству фосфоритов. Содержание Р2О5 в фосфоритах данно­ го месторождения составляет 25—27%. Кроме перечисленных месторождений, имеются и другие фосфоритовые месторож­ дения. В последние годы промышленно-интересные фосфатопроявления выявлены и в восточных районах СССР. Напри­ мер, фосфоритовые находки установлены в Восточном Саяне, на границе с Монгольской Народной Республикой.

117

содержит 28,3% Р2О5, хотя в чистом виде он встречается край­ не редко. Залежи вивианита встречаются среди торфяных болот, а также в глеевых болотах и нижних горизонтах тунд­ ровых, подзолистых и подзолисто-болотных почв. В природ­ ном залегании вивианит имеет серый цвет, но в результате окисления приобретает синий, а затем грязно-желтый цвет. Источником фосфора для образования вивианита являются органические остатки, приносимые в болота грунтовыми и по­ верхностными водами.

Среди торфяных болот вивианитовые залежи встречают­ ся довольно часто, например Белорусская ССР, где насчи­ тывается свыше сотен вивианитовых месторождений.

При незначительной мощности месторождений вивиани­ та, его не отделяют от торфа и вносят в почву в виде торфо­ вивианитовой смеси.

СССР располагает громадными запасами фосфатного сырья, составляющими 4,5 млрд, тонн, или 24% мировых запасов.

Калийные агроруды. Сырьем для получения калийных удобрений служат скопления различных калийсодержащих минералов, главнейшими из которых являются сильвин

(КС1), сильвинит (KCl, NaCl) и карналлит (KCl-MgCK-

6 Н2О), каинит (КС1-MgS0 4 -3 H2 0 ) и некоторые другие. Большая группа калийных месторождений в СССР обра­

зовалась в результате усыхания так называемого древнего

Гола (рис. 12).

Одним из крупнейших месторождений данной группы яв­ ляется Соликамское калийное месторождение, открытое в 1925 г. геологом Б. И. Преобрнженским. Оно расположено на левом берегу р. Камы, на западном склоне северной час­ ти Уральского хребта. Площадь бассейна этого месторожде­ ния составляет около 1800 км2. Самые верхние слои место­ рождения сложены известняками, глинами, песчаниками и мергелями. Под ними залегает горизонт каменной соли мощ­ ностью до 70 м. Ниже слоя каменной соли расположена карналлитовая зона, состоящая из смеси минералов карнал­ лита и галита. Мощность данной зоны варьирует в пределах

118

ность сильвиннтовой зоны изменяется в пределах 15—55 м. Эта зона является главной промышленной толщей Соликам­ ского месторождения. В пределах данной зоны находится так называемый «рабочий» пласт мощностью в 6 — 8 м и со средним содержанием К2О — 15%. Из этого пласта добыва-

Рис. 12. Схема древнего Пермского моря с отложениями калийных солей (по Лепешкову).

119