Месторождения фосфоритов

Лекция 26. Биохимические осадочные месторождения

К биохимическим образованиям относятся месторождения фосфоритов, карбонатных и кремнистых пород, торфа, сапропеля, лигнита, каменного угля, горючих сланцев, нефти и газа. Эти месторождения являются основным источником энергии, обеспечивают сырьем химическую промышленность и производство фосфорных удобрений для сельского хозяйства.

Фосфориты представляют собой сложное химическое соединение фосфорнокислого, фтористого и углекислого кальция. Фосфоритами называются породы с экзогенными концентрациями скрыто или микрокристаллического апатита. В состав фосфоритов обычно входят кальцит и глауконит, иногда сидерит, хлорит, гетит и каолинит, а также органическое вещество в платформенных месторождениях.

Основным источником фосфора для образования фосфоритовых месторождений служит сравнительно легко растворимый апатит магматических пород. Апатит растворяется углекислыми поверхностными водами при химическом выветривании магматических пород и переносится реками в морские водоемы, где морские организмы усваивают его из воды. Концентрация фосфора в костях, тканях и крови морских организмов высокая. Содержание фосфорнокислого кальция в костях позвоночных животных достигает 60%, а в раковинах морской фауны 80-91,5%.

По мнению некоторых геологов, основным источником фосфора, растворенного в морской воде, являются подводные вулканические эксгаляции. Другие считают, что одной из причин глобальных эпох фосфоритообразования является эндогенное поступление фосфора из мантии во время рифтогенеза.

Отложение фосфатных химических соединений на дне моря могло происходить биогенно-осадочным и биохимическим путем. Согласно биогенно-осадочной гипотезы фосфор накапливается в морских организмах и в результате отмирания этих организмов и скопления их на дне моря происходит химическое разложение органического вещества с образованием фосфоритов. Причины массовой гибели организмов могут быть трансгрессия и регрессия моря, изменение температуры воды, повышение солености морской воды в результате интенсивного испарения и др.

Биохимическая гипотеза формирования фосфоритовых месторождений разработана А.В. Казаковым. Она основана на результатах изучения концентрации фосфора в колонне вод современных морей и океанов. Эти исследования позволяют выделить четыре горизонта вод с различным содержанием фосфора. Первый, верхний горизонт глубиной до 50 м относится к зоне фотосинтеза, характеризуется поглощением фосфора фитопланктоном и низким содержанием Р₂О₅ 10-50 мг/м³ в морской воде. Второй горизонт глубиной от 50 до 300-400 м представляет собой зону прохождения отмерших организмов и характеризуется также низким, но постепенно возрастающим содержанием фосфора. В третьем горизонте от 300-400 м до 1000-1500 м происходит массовое разложение отмерших организмов, выделение из них фосфора и содержание Р₂О₅ здесь составляет 200-300 мг/м³ воды и более. В четвертом, самом глубоком горизонте, содержание фосфора в воде низкое.

Фосфоритовые месторождения могут образоваться, когда глубинные холодные воды, насыщенные СО₂ и Р₂О₅, вследствие восходящих течений поднимались в область материкового шельфа морей. Здесь происходило уменьшение парциального давления СО₂. Этому способствовали уменьшение гидростатического давления, нагрев восходящих вод, диффузия избытка СО₂ в обедненные углекислотой поверхностные зоны фитопланктона. Вследствие уменьшения парциального давления СО₂ вода становится пересыщенной фосфатом и происходит химическое осаждение его в верхней и средней частях шельфовой зоны морей.

Среди фосфоритовых месторождений выделяются платформенные и геосинклинальные.

Платформенные месторождения фосфоритов известны на Русской и Сибирской платформах. Примером могут служить Вятско-Камское, Егорьевское и другие месторождения в Подмосковье.

Примерами фосфоритовых месторождений геосинклинального типа являются месторождения фосфоритов в Южном Казахстане (Аксай, Кокжон, Жанатас), месторождения фосфоритов в Алжире, Марокко, Тунисе, США.

Залежи фосфоритов имеют пластовую и пластообразную форму. По особенностям строения выделяются желваковые и массивные фосфориты. Желваковые фосфориты характерны для платформенных месторождений, а массивные – для геосинклинальных.

Фосфориты характеризуются повышенным содержанием урана и редких элементов.

Геологический возраст фосфоритовых месторождений венд-кембрийский, ордовикский, пермский, поздний мел – палеогеновый и неогеновый.

Основная литература: 1 [247-251], 2 [278-289].

Контрольные вопросы

1. Какие существуют гипотезы формирования фосфоритовых месторождений?

2. Как образуются фосфориты по биогенно-осадочной гипотезе?

3. Как образуются фосфориты по биохимической гипотезе?

4. Какие могут быть источники фосфора для образования фосфоритовых месторождений?