История апатита: от костей до надгруппы

Слово «апатит» и его самое главное полезное качество всем нам, живущим на Кольском полуострове, хорошо известны. Но можно ли узнать о давнем знакомом с новой стороны? Давайте попробуем!

В старину минералоги принимали апатит за похожие на него по цвету и форме аквамарин, хризолит, турмалин, флюорит, зеленоватый и фиолетовый кварц. Интересно, что первые указания на то, что апатит представляет собой самостоятельный минеральный вид, появились в 1776 и в 1778 годах, но тогда он был еще безымянным.

Название апатит от греческого слова «апатао», то есть «обманываю», за большое его сходство с другими минералами было впервые введено А.Г. Вернером в 1788 году. Но при этом автор для зеленоватой его разновидности сохранил первоначальное общее название «спаржевый камень».

В том же 1788 году было проведен первый анализ апатита, который показал родственность его состава с обожженной костью. Но и тогда его не посчитали за самостоятельное химическое соединение. Однако было установлено, что волокнистый фосфат из Испании по химическому составу идентичен с апатитом, а в 1789 году это было доказано и для спаржевого камня.
В 1794 году для отложения фосфорнокислого кальция в осадочных породах из испанских месторождений в Эстрамадура вводят название «фосфорит». А в 1798 году появляется еще одно название – мороксит от греческого слова «тупой». Его применяли для кристаллов голубовато-синего апатита из городка Арендаль в Норвегии, которые имели притупленно-закругленные ребра. Кстати, это название наряду с апатитом и фосфоритом вошло в таблицы минералов, изданные в 1800 году.

Для некоторых зеленоватых апатитов исследователи продолжали употреблять и иные названия, например, для спаржевого камня из испанской Мурсии вводили термин аспараголит. В 1800 году химик Троммсдорф в апатите из Саксонии, который он принял за берилл, обнаружил «новые земли», а сам минерал назвал августитом. Вскоре было доказано, что в найденных Троммсдорфом «новых землях» содержится иттрий, а сам минерал представляет собой апатит. Затем в волокнистом фосфорите из Эстрамадуры были впервые обнаружены фтор и хлор, в 1807 году нашли фтор в землистом апатите из Венгрии, а спустя двадцать лет было доказано, что фтор и хлор присутствуют во всех изученных к тому времени образцах апатита из различных месторождений Испании, Норвегии, Германии и Швейцарии. Изучение минерала продолжалось – первое кристаллографическое исследование было проведено в 1842 году, первый его синтез – в 1851 году.

Но когда же люди догадались о ценных свойствах этого многоликого минерала? Вернемся к… костям! Они, а именно костная мука наравне с птичьим пометом использовалось людьми задолго до открытия фосфора и получения фосфорных удобрений.

В 30-х годах XIX века было установлено, что добавление серной кислоты к природному фосфату дает водорастворимое вещество, получившее название «суперфосфат» – этим термином долгое время пользовались как обобщающим для фосфорных удобрений. Оказалось, что азот и фосфор, добавленные в почву, помогают растениям давать более быстрые и обильные урожаи. В 1843 году в Великобритании появилась первая в мире фабрика, на которой кости животных обрабатывали серной кислотой. Вскоре костную муку заменили минеральные фосфорсодержащие вещества – осадочная порода фосфорит и непосредственно апатит. Ну а первым апатитовым рудником стало предприятие, открытое в 1854 году в Норвежком Крагеро. Спустя 20 лет апатит начали добывать и в Канаде, а перерабатывали норвежское и канадское сырье на фабриках Великобритании, Франции и Швеции. В Хибинах, которые позже станут почти синонимом слова «апатит», впервые обнаружил этот минерал французский географ Шарль Рабо во время своего путешествия в 1885 году.

Кстати, у апатита были и другие синонимы. Кроме спаржевого камня и мороксита в литературе известны эпихроит – его присвоили волокнистому фосфату из Гроун-Пойнт (штат Нью-Йорк, США). Талькапатитом был назван измененный, содержащий магний апатит из Кусинска на Урале. Франколит – название, данное девонширскому апатиту, содержащему карбонат кальция. Даллит – название, введенное в 1913 году для карбонатного апатита из Норвегии. Фалькерит появился также в 1913 году для апатита, содержащего оксид кальция. Лазурь-апатитом назвали голубой апатит из Прибайкалья. Манганапатитом – апатиты с марганцем, причем содержание окиси марганца в нем достигало 10 процентов. Апатиты, богатые редкими землями, называли цер-апатитом и иттрий-апатитом.

Прошли годы, и в 2010 году Международная минералогическая ассоциация разработала «Номенклатуру минералов надгруппы апатитов», которая включила разновидности, ставшие отдельными минеральными видами – это фторапатит (именно его добывают в Хибинах), хлорапатит, гидроксилапатит, стронциоапатит, карбонат-апатит. При этом по кристаллохимическим признакам надгруппа апатитов разделена на пять групп: группа апатитов, группа гедифана, группа беловитов, группа бритолитов и группа эллестадитов. Таким образом, официально слово «апатит» названием минерала не является – оно служит названием надгруппы и группы минералов.

И все же нам привычно называть апатит минералом, так и продолжим!

Апатит представляет собой фосфорнокислую соль кальция. Он растворяется в соляной, азотной и серной кислотах, а также в расплавленной поваренной соли. Плавится трудно. Апатит является одним из самых распространенных биоминералов – его микрокристаллы есть в зубах и костях позвоночных животных и человека. Он установлен во всех формах жизни – бактериях, беспозвоночных и растениях.
Апатит встречается в виде хорошо образованных кристаллов, мелких призмочек, иголочек и зерен, образует зернистые массы. Окрашен преимущественно в светлые оттенки зеленоватого, встречается также голубого, красного, желтого, серого, белого цвета и бесцветный.

Среди всех природных фосфоритов апатит является самым распространенным минералом. В основном встречается в магматических и метаморфических породах, на осадочные приходится всего пять процентов. В виде мельчайших частиц его находят и в кристаллических сланцах, и в известняках, можно встретить в гранитах, в габбро, в перидотитах, но больше всего – в щелочных горных породах.

Несмотря на высокое общее содержание апатита в земной коре, концентрации его встречаются редко. Потому что нужны особые благоприятные физико-химические условия, при которых в изверженных породах мог бы накапливаться фосфор и концентрироваться в виде апатита, создавая крупные промышленные месторождения.

В 1931 году академик Ферсман предложил классификацию месторождений апатита в зависимости от их разного масштаба и способа образования. Он упоминал месторождения Индии, Южной Африки, Канады и США, Австралии и Испании, Норвегии, Финляндии и Чили. В России – Северный Урал и Южное Прибайкалье. Но и в 1934 году академик определенно утверждает, что «…среди всех известных в настоящее время апатитовых месторождений самыми крупными и богатыми по содержанию являются наши Хибинские месторождения…» Затем идут месторождения Северной Швеции и Бразилии, где апатит можно получать попутно при обогащении железных руд.

Сегодня, спустя девяносто лет, мировая сырьевая база фосфатов в основном представлена осадочными фосфоритами, на долю которых приходится более 90 процентов мировых ресурсов. Самые значительные запасы сосредоточены в Северной Африке, на Ближнем Востоке и в Китае. Весьма значительные объемы молодых и современных фосфоритов обнаружены на шельфах Атлантического и Тихого океанов, однако их ресурсный потенциал пока не оценен.

Запасы апатитов имеют ограниченное распространение, в основном они сосредоточены в России, Бразилии, Канаде, Финляндии и ЮАР, во Вьетнаме, Китае и Танзании. Однако, промышленные залежи апатита по-прежнему редки. Крупнейшим в мире остается Хибинское, где добывают апатитонефелиновую руду. В Бурятии находятся два месторождения, в Якутии – три. Апатиты найдены в Казахстане, в Ильменских горах Урала. Крупные кристаллы апатита контактового происхождения встречаются в Прибайкалье (Слюдянка).

Россия играет важную роль на рынке фосфатов. Российские апатитовые концентраты являются уникальным по качеству продуктом, имеют высокую ценность и пригоден для переработки во все виды фосфорсодержащих удобрений. При том, что в мировом масштабе российские запасы фосфатного сырья сравнительно невелики, страна является четвертым в мире (после Китая, Марокко с Западной Сахарой, и США) производителем и экспортером товарных концентратов фосфора и одним из ключевых поставщиков комплексных удобрений.

Подготовила специалист по ЭВД Наталья Чернова.

_{Источники: А.Н.Лабунцов, статья «Апатит и главные его мировые месторождения», сборник «Хибинские апатиты», том VII; статья «Хибинский апатит. Начало истории», Г. С. Ильин; Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации gd2021.data-geo.ru.}