Биогеохимические процессы фосфатонакопления в древних морях

Т.В. Литвинова, А.А. Аббясов (Геологический институт РАН, e-mail: Litvinova-geo@rambler.ru, fosforia@mail.ru) . Биогеохимические процессы фосфатонакопления в древних морях Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии, N4, cc.101-105 Москва, 16–20 ноября 2009 г http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_4.pdf


В пограничных толщах венда-кембрия возникли крупнейшие фосфатоносные бассейны с общими запасами Р2О5 порядка 14200,4 млн.т. Они относятся к пластовому микрозернистому типу фосфоритов, который повторился в истории Земли только однажды, в пермское время, и только в одном бассейне – в Фосфории, с запасами Р2О5 3500млн т. Фосфориты этого типа приурочены к кремнисто-доломитовой формации,
характеризуются ассоциацией с ванадиеносными углеродисто-кремнистыми сланцами, а также повышенным содержанием Р2О5 во всех вмещающих породах, Пластовые фосфориты сложены мельчайшими фосфатными частицами биогенного происхождения– пеллетами (микрозернами), включенными в карбонатный либо в кремневый цемент. Палеобассейны, в которых формировались пластовые фосфориты, характеризуются близкими условиями накопления и однотипной цикличностью разрезов. Они возникали в условиях жаркого, засушливого климата в неглубоких проливообразных бассейнах с островами и отмелями и связаны с трансгрессивно – регрессивными отложениями. В разрезах венда фосфоритам предшествуют вулканогенно-осадочные породы, аркозовые
песчаники и тиллитоподобные отложения. Перекрываются они мощными толщами карбонатных пород кембрия-ордовика. Часто в подошве фосфоритов находятся горизонт «нижних» доломитов и кремневые породы, и в тех и в других выявлены строматолитовые
постройки, а венчаются они железо-марганцевыми доломитами. B разрезах выделяются от двух до четырех фосфатных горизонтов, разделенных глинистыми сланцами.

Сходство условий образования пластовых фосфоритов привело к предположению, что именно совокупность геологических особенностей осадконакопления явилась одной из определяющих причин их возникновения. В таком случае, данные по химическому и
минеральному составу серий осадочных пород, в которых формировались пластовые фосфориты, для всех объектов должны быть близкими. B 120 бассейнаx: Хубсугул, Малый Каратау, Янцзы, Удско-Шантарский район, Джорджина, пермскиx фосфоритаx Фосфории выявлен следующий минеральный состав: SiO2 (включены все разновидности кремнезема), полевые шпаты, глинистые минералы, карбонатные минералы, апатит (фторкарбонатапатит).

Бассейны по минеральным составляющим разделeны на три группы, в каждой из этих групп выделяются существенные различия. Так, отложения Хубсугульской фосфатоносной провинции соответствуют обстановкам полузамкнутого гиперсоленого магнезиально-карбонатного бассейна, тогда как одновозрастные им фосфориты Каратау характеризуются как осадки бассейна открытого типа со значительным привносом терригенного материала. Удско-Шантарские фосфориты отличаются высокой кремневой
составляющей, а фосфориты Джорджины характеризуются наибольшим количеством глинистых минералов. Формирование каждого из фосфатных бассейнов происходило в
различных палеогеографических обстановках, определявшихся конфигурацией водоема и его рельефом, а также составом областей питания, но среднее содержание P2O5 в палеобассейнах существенно не отличается. Принципиальные различия минерального состава в однотипных фосфоритах указывают на то, что условия осадконакопления играли важную, но не основную роль в их возникновении. Схожесть геологического строения
фосфатных провинций является результатом общего режима осадконакопления, а не отличительной чертой фосфатогенеза - на рубеже венда-кембрия поступало огромное количество фосфора, заполнившего все доступные водоемы, для его осаждения не
требовались особенные условия - он просто не имел возможности не выпадать в осадок. Это подтверждается общей «зараженностью» фосфором осадочных пород этого времени.

Дальнейшая реализация процессов фосфатонакопления осуществлялась с использованием механизма геохимического круговорота вещества.

Полученный результат соответствует гипотезе кембрийского «взрыва», согласно которой причиной перестройки осадконакопления являлись резкие изменения атмосферы и солевого состава морской воды, которые произошли в результате космических событий.
Это привело к распаду Родинии и таянию ледников, а также колебанию содержания свободного кислорода в атмосфере и изменению в осадках изотопных составов углерода, серы и стронция. Этапы великих вымираний и обновлений биосферы приурочены к границам эр и периодов. Наиболее крупное из них возникло в венде-кембрии, когда практически исчезла эдиакарская биота и появилась первая скелетная фауна. Bозникновение вендско-кембрийской эпохи фосфатонакопления с близкими по геологическому строению бассейнами, но индивидуальной геохимическо-минералогической характеристикой указывает на практически одновременное поступления на Землю огромного количества фосфора, явившегося одной из причин бурного развития жизни. В этот же отрезок времени произошли резкие изменения атмосферы и солевого состава морской воды, вызванные распадом Родинии, таянием
ледникового покрова и другими событиями такого же масштаба.