Литология шпоры / 33,34

33. Условия растворения и выпадения в осадок карбонатных минералов (кальцита, доломита)? Структурные признаки карбонатных первично-осадочных пород.

34. Фосфориты и фосфоритные породы. Минеральный состав. Условия образования. Основные формы локализации.

Фосфорит - осадочная порода, содержащая значительное количество фосфатов кальция и состоящая из волокнистого или плотного апатита с разными примесями, нередко содержит остатки костей. Фосфориты часто характеризуются почковатым и конкреционным строением, цементом в них является фосфатное вещество или скопления фосфатовых желваков и оолитов.

Проблема генезиса фосфоритов имеет более чем столетнюю историю и по своей сложности она не уступает самым трудным вопросам происхожде­ния месторождений марганца и бокситов. Существую­щие теории фосфогенеза во всех деталях повторяют тупиковые на­правления тео­рии марган­цевого рудообразования.

Наиболее известной, логичной, плодотворной и признаваемой геологическим сообществом явля­ется предложен­ная в 1937 г. А.В. Казаковым схема выпадения фосфора в осадок из холодных вод апвеллинга на мел­ководном шельфе. Казаков считал, что глубинные океанские воды насыщены угле­кислотой и поэтому содержат повышенные концентрации фосфора. На шельфе воды апвеллинга прогревались, отчего рас­творимость углеки­слоты и фосфатов уменьшалась и они естественным обра­зом удалялись из растворов – углекислота в виде СО₂, а фосфаты осаждались в твердой фазе руд­ных залежей.

Схема Казакова заменила собою весьма уязвимую теорию биологического происхождения фосфо­ритов, однако и она в последние годы подверга­ется ревизии по причине ряда внутренних проти­воречий. Так, океанологические измерения указывают на отсутствие заметных концентраций фос­фора  в при­брежных водах, а в морских котловинах холодная вода также не может содержать рас­тво­ренные фос­фаты в концентрациях более 2-3 мкмоль/л, что исключает возможность хемоген­ной садки фосфата. Большим недочетом теории Казакова считается и полное отрицание им роли макро- и микро­фауны в фосфоритообразовании.

Реанимации биогенной теории в различных синтетических вариантах посвя­щены работы Г.И. Бу­шинского, Г.Н. Батурина, Э.Л. Школьника, Ю.В. Миртова и других авторов, однако и Казаков вполне резонно указывал на отсутствие фосфора в явных биолитах – горючих сланцах, углях, раку­шечни­ках и др. Наиболее веским и наглядным аргументом в пользу хемогенного происхож­дения фосфо­ритов слу­жит фосфатизация древесины. Обыч­ное дерево фосфатов не содержит, а ископа­е­мое может заме­щаться ими нацело и этот факт прямо указывает на поступление фосфора в осадок из морской воды. Замещаются фосфатами не только органические остатки и карбонаты, но также и кремнистые отло­же­ния.

 Проблема источников фосфора также возникает при всяких попытках подсчета ба­ланса его содержаний в морских и континентальных водах, которые показывают несоответ­ствие количеств осажденного и растворенного фосфора, даже если принять меха­низм постоянного прив­носа  его в зону формирования месторождения. Это и побуж­дало искать дополнительные источники фосфора,  включая вулканизм и гидро­тер­маль­ную деятельность. Несоблюдение баланса возникает также при отождеств­лении вре­мени формирования месторождения со временем осаждения рудных пачек и ру­до­вмеща­ющих отложений.

Выход из сложившейся ситуации современные авторы находят в том, “...что богатые залежи зернистых фосфоритов возникают в результате гораздо более длительного процесса, чем можно представить, если допустить их непосредственную садку. Они формируются за счет седиментацион­ного извле­чения фосфатизированных мелких рассеянных участков осадка с последующим отмывом их, переносом с естественным фрак­ционированием, обогащением и сгруживанием в местах образова­ния собственно залежей. Для возникновения же таких небольших “инситных” начальных кон­цен­траций фосфатов, как селеукские, вполне достаточно фосфора нормальных морских вод при работе течений, поддерживаю­щих существование водного биоса” (52, с. 62).

Иными словами, цитируемые авторы предполагают подводное переотложение синхронного биогенного рудного осадка с одновременным увеличе­нием концентраций фосфора в новом продукте до промышленных значений и, таким образом, справедливый исходный посыл о несоответст­вии вре­мени накопления фосфора в морской воде и времени садки вступает в  резкое проти­во­речие с предла­гаемым тут же механизмом рудообразова­ния.

Затронутая тема аналогий фосфорного и марганцевого рудогенеза будет продолжена после изложения характерных особенностей геологи­ческого строения фосфоритовых месторождений, здесь же в качестве исходного следует заявить лишь предположение о том, что фосфоритообразова­ние представ­ляет собою довольно сложный гидрохимический процесс, весьма чувствительный ко вся­кому измене­нию физико-хими­ческих параметров водной среды: рН, Еh, температуры, концентра­ций солей, газов и кислот. Первым обоснованием такого предположения может служить ритмично-слоистое или микропо­лос­чатое сложение фосфаторудных пачек. Фосфориты редко образуют компакт­ные залежи мономине­раль­ного состава подобно марганцевым или железным рудам и этот факт определенно указывает на то, что выпадение фосфатов в оса­док не носит лавинообразного ха­рактера.

Тонкое переслаивание фосфори­тов с безрудными карбонатами, алевропелитами и мергелями свидетельствует о строгой подчиненности фосфато­рудного процесса принципу Ле Шателье, когда каж­дое (например, сезонное) изменение температуры морского бассейна приводит к наруше­нию хими­ческого равновесия, которое восстанавливается тотчас после выпадения в осадок избыточного объема рудного вещества и рудоге­нез прекращается до нового изменения температуры, атмосфер­ного давления, концентраций со­лей и газового режима водной среды.

Много десятилетий обсуждается, но всё еще не понята связь фосфорного оруденения с органическим веществом, которое, вероятнее всего, слу­жит не источником фосфора и не только при­годной для рудного замещения субстанцией, а мощным регулятором Еh  донных илов, т.е. факто­ром, без которого в кислородной зоне шельфа вряд ли могли появиться контрастные окисли­тельно-вос­ста­новительные условия, благоприятные для удале­ния фосфора из растворов и его фикса­ции в донных отложениях.

 И все же наличие в прибрежной зоне благоприятной для образования рудного осадка обста­новки не является достаточным условием накопле­ния промышленных концентраций фосфоритов. Бо­лее важ­ная роль в фосфаторудном процессе принадлежит механизмам накопления и переноса фос­фора в рас­творах морской воды.  Достаточные обоснования перечисленным тезисам и предположе­ниям можно найти на каждом крупном месторож­дении фосфоритов