Образование фосфоритов

Механизм образования фосфоритов может быть двух видов: 1) прямое неорганическое осаждение фосфора и 2) замещение CO3 на PO4 в карбонате кальция с образованием метасоматических фосфоритов. Имеющиеся данные указывают на реальность обоих механизмов формирования.

Казаков предложил модель образования фосфоритов, согласно которой воды, обогащенные фосфором, поднимаются в зоне анвеллинга и становятся пересыщенными фосфором, что приводит к его осаждению. Доказательства непосредственного осаждения апатита можно найти в различных источниках. Как уже отмечалось, Барнетт обнаружил, что апатит растет па биогенном материале. Кроме того, присутствие апатита в рыхлых пеллетах, где нет текстур замещения, свидетельствует о том, что его происхождение обусловлено прямым осаждением из морской воды. Далее, апатит был синтезирован из раствора различными исследователями, что дает дополнительные доказательства его прямого неорганического осаждения.

Батурин с соавторами предложил детально разработанную модель неорганического осаждения фосфоритов в прибрежных районах Юго-Западной Африки и Чили. Используя данные концентраций растворенного фосфора, Батурин и др. показали, что осаждение фосфора из толщи воды невозможно — в отличие от модели Казакова, — но происходит в иловых водах осадков. Пересыщение фосфором иловых вод приводит к его осаждению там, где pH осадков высокий. В результате возникают мягкие гелеподобные линзы, слои и пеллеты, содержащие 5—10% Р2О5. Диагенетические процессы в осадках при водят к литификации этих образований и увеличению в них содержания фосфора, как уже отмечалось. В фосфоритах возрастает концентрация CaO, CO2 и F одновременно с P2O5; содержащееся в них органическое вещество теряет N и H быстрее, чем С; створки диатомей растворяются, и постепенно фосфориты приобретают кристаллическую структуру.

Сходная модель непосредственного осаждения фосфоритов в прибрежных областях Перу и Чили была предложена Барнеттом. Он предположил, что осаждение фосфора происходит в восстановительной обстановке в иловых водах обогащенных органическим веществом осадков. При этом накопление фосфоритов приурочено к краевым зонам, где слой кислородного минимума пересекает рельеф дна. Здесь, по-видимому, происходят флуктуации pH, обусловленные колебаниями в содержании кислорода. Считается, что препятствующие образованию фосфоритов ноны Mg2+ удаляются из иловых вод при диагенетических реакциях. Осаждение апатита начинается на ядрах, например на поверхностях кремнистых скелетных остатков, а затем становится самоподдерживающимся.

В противоположность этим моделям имеются доказательства замещения апатитом СаСО3, например образование многочисленных апатитовых псевдоморфоз по карбонатным органогенным остаткам на морском дне. Следовательно, обогащенные фосфором растворы в состоянии превратить карбонат кальция во фторкарбонат апатит. Наиболее вероятно, что замещение фосфором, поступающим при распаде органики, скорее происходит в среде иловых вод осадков, чем на их поверхности. Это обусловлено тем, что содержание фосфора в иловых водах обычно значительно выше, чем в наддонной морской воде. Наблюдения Барнетта, Манхейма и др. над фосфоритами, образовавшимися и ходе осаждения и замещения в прибрежных районах Перу, указывают на то, что оба процесса не исключают друг друга в любой данной обстановке.

Превращение рассеянных фосфоритов в мощные пластовые залежи типа обнаруженных в прибрежных районах Северо-Западной Африки является, вероятно, результатом длительных геологических процессов. За первичной литификацией этих образований следуют переработка и концентрирование в результате вымывания вмещающих осадков, вероятно обусловленного изменениями в скорости течений, связанными с колебаниями уровня моря. Осадки мелководных участков континентальных шельфов, где фосфориты наиболее широко распространены, особенно подвержены переработке и эрозии в результате колебаний уровня моря. Таким способом в одной залежи могли сконцентрироваться несколько генераций фосфоритов. Более того, наряду с переработкой могла иметь место и дополнительная фосфатизация. Вероятны также реальный подъем и полная литификация фосфоритов, затем эрозия и переотложение в виде фосфоритных конгломератов, которые в свою очередь могут фосфатизироваться, если вновь установятся физико-химические условия, приводящие к осаждению фосфора. По меньшей мерс частично подобные циклические серии событий могут быть выявлены в пластовых фосфоритах прибрежных районов Северо-Западной Африки.

Происхождение фосфоритов па океанских подводных горах He выяснено. Некоторые из них — не древнее третичных — могли образоваться в субаэральной обстановке в виде отложений гуанo. Другие могли сформироваться в результате фосфатизации карбонатных пород.