ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 433, № 1, с. 88-91
= ГЕОХИМИЯ =
УДК 552.55
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ ПО ПЕТРОХИМИИ ФОСФОРИТОВ АРАВИЙСКО-АФРИКАНСКОЙ МАТЕРИКОВОЙ ПЛАТФОРМЫ
И СРЕДИЗЕМНОМОРЬЯ © 2010 г. Т. В. Литвинова, А. А. Аббясов
Представлено академиком В.Е. Хаиным 22.10.2009 г. Поступило 23.10.2009 г.
В геоус
логической истории Земли выделяют две глобальные эпохи фосфатогенеза, приуроченные к пограничным толщам венда—кембрия и позднего мела—палеогена. По принятой в нашей стране классификации, фосфориты первой из них относят к микрозернистому типу, а вторые — к зернистому [1]. Следует отметить, что это разделение в достаточной степени условно, так как по размеру зерен они практически не различаются [2]. И те, и другие возникли в условиях жаркого засушливого климата в мелководной морской обстановке, зоны образования фосфоритов обоих типов характеризуются высокой биопродуктивностью и ограниченным поступлением разбавляющего терригенного материала. В этих условиях мел-палеогеновые фосфориты, возникшие в шельфовой зоне океана, образовались, как предполагают, в результате апвеллинга, способного поставлять фосфатный материал [3]. Фосфориты мелкозернистого типа формировались в узких проливообразных бассейнах, и большинство исследователей, изучавших древние фосфориты, считают невозможным апвел-линг в таких условиях.
Целью нашей работы явилось сопоставление геохимико-минералогического состава зернистых фосфоритов из разных бассейнов для установления критериев, позволяющих оценить роль апвел-линга как источника фосфора и сравнить полученные нами данные с аналогичными исследованиями по древним фосфоритам [4].
Палеобассейны, возникшие в мел-палеогеновую эпоху фосфатонакопления, охватывают большие территории и включают огромные запасы Р2О5, составляющие 23605.2 млн. т [5]. В это время появились многочисленные месторождения фосфоритов (рис. 1), большая часть которых располагалась в палеобассейнах Аравийско-Африканской
Геологический институт Российской Академии наук, Москва
платформы и Средиземноморья, приуроченных к тектоническим поднятиям фундамента [2]. Это Восточно-Средиземноморский, Египетский, Ал-жиро-Тунисский и Марокканский бассейны, а также группа бассейнов, размещающихся вдоль западного побережья Африки, среди которых выделяются Западно-Сахарский, Сенегальский, Того- и Мали-Нигерийские. Фосфориты приурочены преимущественно к двум стратиграфическим уровням — кампан-маастрихскому, а также к нижнему и среднему эоценовым, причем во многих бассейнах могут присутствовать и те, и другие возрастные категории. Однако далеко не всегда совпадают стратиграфическое и пространственное размещения фосфоритов. Так, палеогеновые фосфориты более характерны для западных фос-фатоносных регионов Аравийско-Африканской платформы (Сенегальский, Алжиро-Тунисский и Марокканский бассейны) и почти совсем пропадают на востоке. Наиболее богаты такими фосфоритами бассейны, включающие оба возрастных уровня, как, например, Марокканский. Общим для всех фосфатоносных регионов является наличие карбонатных пород, которые включают различные известняки и доломиты, отличающиеся по обстановкам осадконакопления (от планкто-ногенных фораминиферовых известняков мела до прибрежных устричных известняков палеогена), а также разнообразных глинистых и алевро-литовых пород, иногда кремнистых пород.
На основе литературных данных [6—9 и др.] нами была создана химико-аналитическая база по ряду месторождений названных выше бассейнов, которая содержит 157 проб, включающих полную химическую расшифровку состава фосфоритов. В результате комплексного анализа материала с помощью компьютерной программы МШЫТН [10] был определен минеральный состав фосфатоносных отложений (табл. 1).
Из этой таблицы видно, что фосфориты существенно не различаются ни по фосфатной (апатит), ни по карбонатной составляющим, относительно стабильно в них и количество полевых шпатов. Поэтому петрогенетические типы мы
комплексный анализ данных 180° 120° 60° 0° 60° 120° 180°
0°
0 1500 4500 км
1_I_I_I
Рис. 1. Схема расположения крупнейших фосфоритовых месторождений Аравийско-Африканской материковой платформы и Средиземноморья (мел—палеоген) [12].
1 - Хахоте-Кпогаме (Того), 2 - Таиба (Сенегал), 3 - Бу-Краа (Западная Сахара), 4 - Бен-Герир (Марокко), 5 — Юсу-фия (Марокко), 6 - Хурибга (Марокко), 7 - Джебель Онк (Алжир), 8 - Гафса (Тунис), 9 - Абу-Тартур (Египет), 10 -Эль-Махамид (Египет), 11 - Абу-Тундук (Египет), 12 - Тханиет (Саудовская Аравия), 13 - Акашат (Ирак), 14 - Эль-Хаса (Иордания), 15 - Восточное (Сирия).
выделяли не по высокому содержанию тех или иных составляющих, а по их отсутствию. В результате такого неординарного подхода были установлены четыре разновидности фосфоритов. В первую группу попадают фосфориты, в которых не выявлены глины; в дальнейшем мы будем их относить к безглинистому типу. Во вторую группу мы включили фосфориты, в которых глины имеют каолиновый состав, а кремнезем отсутствует, — это фосфориты бескремнистого типа. Третья группа характеризуется присутствием магнезиальных глин и относительно высоким содержанием кремнезема; такие фосфориты мы отнесли к кремнистому типу. В четвертую группу вошли фосфориты, в которых отсутствуют и кремнезем, и глины, — в дальнейшем мы будем называть их чистыми фосфоритами. Комплексный анализ хи-
мического состава фосфоритов, осуществленный с помощью компьютерной программы, показал отсутствие в них корреляции между количествами кремнезема и апатита, а также глин и апатита. Выделенные нами типы фосфоритов могут находиться в разных месторождениях, но в пределах единой области осадконакопления, т.е. они не являются характерными для какого-либо отдельного бассейна.
На рис. 2а по оси ординат отложены соотношения терригенных минералов и суммы карбонатов, а по оси абсцисс — количество апатита. Корреляционные линии для каждого из выделенных типов фосфоритов заметно различаются. Так, для фосфоритов кремнистого и безглинистого типов (прямые 1 и 3) существует прямопропор-циональная зависимость этих величин, тогда как
Таблица 1. Основной минеральный состав фосфоритов Африки (мас. %)
Тип фосфоритов Апатит Сумма карбонатов Кремнезем Полевые шпаты Глины
1 64-70 20-30 1-2 4-8.5 -
2 46-76 15-40 - 3-10 0.41-5.5
3 50-65 16-33 10-14 2-8 0.17-4.66
4 65-76 17-30 - 5.41-6.61 -
Примечание. Типы фосфоритов приведены на рис. 2.
90
ЛИТВИНОВА, АББЯСОВ
0.6 г
5*
8 се 2 К
X <3
X и
I а
О
Т
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
(а)
40
• 1
- ■ 2 А 3
- 3 "2 V"
у/ж 1 1 / 1 1 ■ 1
50
60
Апатит, %
70
80
0 10 20
Кремнезем, полевые шпаты, %
Рис. 2. Диаграммы соотношений минеральных фаз в фосфоритах Африки разных типов: а) соотношения апатитов, терригенных минералов и суммы карбонатов; б) соотношения кремнезема, полевых шпатов, доломитов и суммы карбонатов.
Каждая точка на графике включает от 7 до 10 химических анализов фосфоритов. Типы фосфоритов: 1 — безглинистый, 2 — бескремнистый, 3 — кремнистый.
для бескремнистых фосфоритов такая зависимость не наблюдается, скорее наоборот: количество апатита существенно возрастает при незначительном уменьшении соотношения терригенных минералов и суммы карбонатов (прямая 2).
На рис. 2б по оси абсцисс отложена сумма кремнезема и полевых шпатов, а по оси ординат — соотношение доломитов и суммы карбонатов. И здесь корреляционные линии для каждого из выделенных типов фосфоритов различны. Так, для фосфоритов кремнистого и безглинистого типов (прямые 1 и 3) мы видим прямопропорцио-нальную зависимость этих величин, т.е. при увеличении количества кремнезема и полевых шпатов возрастает роль доломитов. Для фосфоритов бескремнистого типа характерна обратная зависимость: при уменьшении суммарного количества кремнезема и полевых шпатов доля доломитов в карбонатных породах уменьшается (прямая 2).
На наших рисунках не показаны фосфориты четвертого типа (чистые фосфориты), так как для них отсутствует какая-либо корреляционная связь: точки бессистемно разбросаны по всему полю каждого из рисунков.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом магнезиальный состав глин в фосфоритах третьего, кремнистого, типа указывает на то, что, по крайней мере, часть кремнезема является сингенетичной по отношению к фосфоритам; это подтверждается и некоторыми другими данными [2]. Ранее предполагалось, что весь кремнезем в африканских фосфатных месторождениях является вторичным [5]. Несмотря на то, что бассейны фосфатонакопления расположены на достаточно большом расстоянии друг от друга,
почти в каждом из них можно встретить фосфориты большинства или даже всех выделенных нами типов. Это говорит о том, что питающие провинции оказывали лишь косвенное влияние на процессы фосфатонакопления в этом регионе в отличие от вендско-кембрийских фосфоритов. При изучении последних с помощью компьютерной программы МШЫТН отчетливо просматривалась индивидуальность каждого из бассейнов, также включающих группу месторождений [4].
Основным механизмом осаждения фосфора являлся апвеллинг, действующий в биопродуктивных зонах, что достаточно детально описано в литературе [3], в том числе и для мел-палеогеновых фосфоритов Африки [11]. В позднемеловое время раздвижение гондванских материков достигает своего максимума; оно сопровождается широтной циркуляцией вод и возникновением многочисленных зон апвеллинга, при этом Атлантический океан приобретает современные очертания [12]. В то же время происходило и значительное потепление климата [13], что создавало благоприятную обстановку для развития биоса, тем самым ускоряя процессы фосфатонакопления.
Количество апатита в фосфоритах не зависит от содержания и состава примесей, т.е. от присутствия глин, кремнезема, полевых шпатов и т.д., причем фосфориты различных типов выявлены в пределах каждого из бассейнов. Таким образом поступление на шельф океанических вод, обогащенных фосфором (апвеллинг), и снос фосфатного материала с суши следует рассматривать как механизмы накопления фосфора, но не его источники. На это также указывают привязанность фосфатонакопления к относительно узким стратиграфическим интервалам и присутствие в раз-
ко
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.