Pудоносные фации в зонах прибрежного апвеллинга

C Г.Н. Батурин (Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, e-mail gbatur@ocean.ru) Cовременные рудоносные фации в зонах прибрежного океанского апвеллинга. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии Москва, 16–20 ноября 2009 г cc.224-227 http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_2.pdf

Прибрежный апвеллинг в океане генерирует высокую биологическую продуктивность в связи с активной поставкой биогенных элементов в фотический слой воды из более глубоких горизонтов водной толщи. В результате на дне формируются отложения, обогащенные биогенными компонентами – металлоносные углеродистые сланцы, фосфориты и костные брекчии. 3оны прибрежного апвеллинга являются рудогенерирующими очагами трех сопряженных рудных процессов.


Углеродистые осадки шельфов, содержащие до 10–20 % Сорг , обогащены элементaми, характерными для металлоносных черных сланцев, распространенных в осадочных толщах всех возрастов, включая докембрий. Сопоставление современных и плейстоценовых осадков свидетельствует о близком содержании элементов, за исключением того, что плейстоценовые отложения незначительно обогащены Sb, РЗЭ, Re и U.

Рудные сланцы обогащены As, Sb, а также Sr, РЗЭ, Ni,Zn, Mo, Tl и U вплоть до промышленных концентраций. По сравнению с кларками осадки шельфов Ag, As, Bi, Sr, Ni, Zn, Cd, Re и Tl в среднем в 5–10 раз, Mo (100 раз) и U (400 раз). РЗЭ в современных углеродистых осадках шельфов не концентрируются, а максимальные содержания Mo и U превышают кларковые значения не более чем в 20 раз).

Полезные ископаемые могли остаться на шельфe от континентальной стадии, a могут и образовываться. Одним из видов аутигенных образований являются фосфориты. Нa шельфе и континентальном склоне встречаются две разновидности фосфоритов. Одна из них, найденная у берегов Флориды и в других районах прибрежного мелководья — это фосфориты, вымытые из мезозойских и третичных отложений и снесенные в море, переотложеныe из коренных месторождений. Другая разновидность образуется на шельфах в настоящее время или образовывалась недавно. Такие фосфориты залегают на шельфе и континентальном склоне штата Калифорния, у берегов полуострова Калифорния, возможно, у берегов Перу, вблизи Японии. Образуются такие фосфориты в условиях, когда масса отмирающих организмов при разложении обогащает фосфором среду осадконакопления, и при повышенном содержании фосфора в воде образуются фосфатные соединения. Скачала возникают гелевые сгустки, которые впоследствии окаменевают. Oколо побережья Калифорнии их масса составляет сотни миллионов тонн. В морских фосфоритах редко более 20% пятиокиси фосфора.

Фосфориты, ассоциирующие с углеродистыми осадками зон прибрежного апвеллинга, представлены зернистыми и желваковыми разностями, возраст от современного до плиоцен-плейстоценового. Содержание Р2О5 25–32 %. Перуанские и майкопские конкреции содержат заметное количество терригенного материала и железа, связанного с пиритом. Современные фосфатные зерна, выделенные из диатомовых илов, содержат столько же урана, как и майкопские (олигоценовые) конкреции – 245 и 290 г/т, обогащены Zn и Mo.

Костные брекчии связанны со специфическим сочетанием климатических, океанологических и биологических факторов, приводящих к массовым заморам ихтиофауны и других организмов. В результате на дне водоемов накапливается костный фосфатный детрит, литификация которого сопровождается концентрацией ряда металлов,что может привести к формированию месторождений.
.
Kоличество гибнущей при массовых заморах рыбы превосходит годовой улов мирового рыболовного флота. Основной химический состав как современного, так и ископаемого костного детрита однообразен по Sr и Ba. Содержание V низкое (5–44 г/т) , что соответствует кларку осадочных пород. Ni и Zn в современных костях не накапливаются, но в костях из рудных пластов их содержание повышается соответственно до 230–245 и 464–600 г/т. Содержание Cd умеренное (0.5–4.3 г/т) и лишь в кости кита с шельфа повышено до 19 г/т.Mo в костях рыб из современных осадков накапливается слабо (4–5 г/т), но в костях млекопитающих из тех же осадков его cодержание возрастает до 110–196 г/т, а в костях из месторождения достигает 257–508 г/т.

Аналогичная ситуация наблюдается в поведении РЗЭ: кости рыб из современных осадков ими бедны, в костях млекопитающих их содержание повышается до кларкового уровня, а в костном материала месторождения, несмотря на неравномерное распределение, может резко возрастать.
As, Tl, а также, вероятно, Bi и Re содержатся в костях рыб с шельфа в субкларковых количествах, но в остальных трех категориях образцов их содержание превышает кларковый уровень и достигает средних значений для черных сланцев. Содержание Th во всех образцах ниже кларка, но приближается к таковому для сланцев. Наиболее эффективно происходит концентрация U, которая начинается в слабо минерализованных костях рыб из современных осадков (до 30 раз относительно кларка), затем продолжается в крупных пористых, но также слабо минерализованных костях млекопитающих с шельфа (до 400 раз) и достигает максимума в минерализованных костях рыб и млекопитающих в майкопских рудных сланцах (до 800 раз). Среднее содержание U в черных сланцах оценивается цифрой 13 г/т, т.е. в 3–4 раза выше кларка в глинах, но в 100–200 раз ниже, чем в костях из металлоносных костных брекчий.